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Previous issue date: 2008-06-16 / Mathematical models are gaining ever greater importance in the evaluation and comparison of management alternatives for natural water bodies. One of the difficulties in the use of water quality models for nitrogen and oxygen is the absence of kinetic parameter data about reactions in biochemical processes. The data in the current literature refer to foreign bodies of water, mainly in countries with a temperate climate. The objective of this study was to evaluate the processes of nitrogen and oxygen transformation in water. The Meia Ponte River, one of the principal rivers of Goiás, was the object of the study. The water samples were collected in an urban area of the municipality of Goiânia, Bairro Novo Goiânia 2, which presents apparent man-made interference with the natural environment. The study involved field work and laboratory experiments, as well as the analysis of historical flow data from the Goiânia River Flow Measurement Station. The reaeration coefficients (Ka) in dry and rainy periods, which ranged from 1.17 to 2.34 d-1 and from 0.63 to 2.01 d-1, respectively, were estimated on the basis of historical flow data from 1975 to 2005. The flow reading obtained at the River Flow Measurement Station cited above varied from 13.38 to 48.65 m3.s-1 in the rainy season and from 2.89 to 10,63 m3.s-1 in the dry season, an approximately sixteenfold variation. Samples were collected and taken to the laboratory. In the laboratory, the characterization parameters which deviated from the norms established by CONAMA resolution n° 357 - 2005 were (ranges of variation): (1) OD 0.74 to 5.04 mg.L-1; it was (2) true color 58.00 to 203 mg Pt.L-1; (3) total ammoniacal nitrogen from 0.56 to 3.27 L-1. Kinetic tests in turbulent conditions were carried out using modified Jar Test equipment. The reaeration coefficient (Ka20) was determined experimentally. The Ka20 varied between 3.60 and 11.51 d-1 with minimum-to-maximum rotation tests. The minimum rotation of the equipment was used for the nitrogen experiments to most closely approximate river conditions. Water samples were collected at regular intervals for nitrogen analysis. The ammonification and nitrification processes were monitored. A study of deoxygenation, DBO, was also carried out, and it varied from 4.11 to 21.24 mg.L-1. During the process of biological oxidation, the ranges of coefficient variation were: (1) deoxygenation (Kd20) 0.12 to 1.05 d-1; (2) ammonification (KNH4+20) and the coefficient of the disappearance of total ammoniacal nitrogen (KNH4 20) 0.01 to 0.12 d-1; (3) nitritation (KNO2+20) 0.15 to 0.76 d-1; (4) nitrite disappearance coefficient (KNO2 20)0.19 to 3.36 d-1; and (5) nitration (KNO3+20) 0.08 to 0.17 d-1. Under the same conditions as for nitrogen, nitrifying bacteria were monitored. The Nitrosomonas varied between 11 and ≥2400 NMP/100mL, presenting the same behavior profile as the concentration of nitrite, which varied from 0.04 to 5.60 mg.L-1. The Nitrobacter varied from 4 to 1386 NMP/100mL, presenting the same behavior profile as the concentration of nitrate, which varied from 0.82 to 3.99 mg.L-1. The biochemical kinetic coefficients that were obtained were corrected for the standard temperature of 20°C. An increase in organic matter was observed in the dry period, reflecting an increase in the concentration of most of the parameters measured. There was a positive correlation between the nitritation coefficients and flow, although the quantity of Nitrosomonas was greater during the dry period. The results obtained for reaeration, ammonification, and nitrification may be useful in the modeling of bodies of water under experimental conditions similar to those of the present study. / Os modelos matemáticos ganham uma importância cada vez maior na avaliação e comparação de alternativas de manejo de corpos d água naturais. Uma das dificuldades do uso de modelos de qualidade da água para nitrogênio e oxigênio é a ausência de dados sobre parâmetros cinéticos de reações dos processos bioquímicos. Os dados existentes hoje na literatura referem-se a corpos d água estrangeiros, em sua maior parte em países de clima temperado. Este estudo teve como objetivo avaliar os processos de transformação do nitrogênio e oxigênio na água. O estudo foi desenvolvido no Rio Meia Ponte, Goiás, um dos principais rios do Estado. As amostras de água foram coletadas na região urbana do município de Goiânia, Bairro Novo Goiânia 2, que apresenta aparente interferência antrópica no ambiente natural. O estudo envolveu trabalhos de campo e experimentos em laboratório, como também a análise de dados históricos de vazão da Estação Fluviométrica a Montante de Goiânia. A partir da série histórica de vazão, no período de 1975 a 2005, foram estimados os coeficientes de reaeração (Ka) nos períodos de seca e chuva, que variaram de 1,17 a 2,34 d-1 para 0,63 a 2,01 d-1, respectivamente. As vazões obtidas pela leitura da régua limnimétrica da Estação Fluviométrica acima citada, variaram entre 13,38 e 48,65 m3.s-1 na chuva e entre 2,89 e 10,63 m3.s-1 na seca, variação de aproximadamente 16 vezes. Amostras foram coletadas e encaminhadas ao laboratório. No laboratório, os parâmetros de caracterização que apresentaram-se fora do padrão, segundo a resolução CONAMA n° 357 de 2005, foram (faixas de variação): (1) OD 0,74 a 5,04 mg.L-1, (2) cor verdadeira 58,0 a 203,0 mg Pt.L-1, (3) nitrogênio amoniacal total 0,56 a 3,27 mg.L-1. Foram realizados ensaios de cinética em condições turbulentas, utilizando-se equipamento de Jar Test modificado. Determinou-se experimentalmente o coeficiente de reaeração em laboratório (Ka 20). O Ka 20 variou entre 3,60 e 11,51 d-1, com testes da rotação mínima à rotação máxima do equipamento. Utilizou-se para os experimentos de nitrogênio a rotação mínima do equipamento, condição mais próxima à do Rio. Em intervalos regulares foram coletadas amostras de água para análises de nitrogênio. Foram monitorados os processos de amonificação e nitrificação. Também foi realizado o estudo de desoxigenação, a DBO que variou entre 4,11 e 21,24 mg.L-1. Durante o processo de oxidação biológica, as faixas de variação dos coeficientes foram: (1) desoxigenação (Kd20) 0,12 a 1,05 d-1, (2) amonificação (KNH4+20) e o coeficiente de desaparecimento do nitrogênio amoniacal total (KNH4 20) 0,01 a 0,12 d-1, (3) nitritação (KNO2+20) 0,15 a 0,76 d-1, (4) coeficiente de desaparecimento do nitrito (KNO2 20) 0,19 a 3,36 d-1 e (5) nitração (KNO3+20) 0,08 a 0,17 d-1. Ainda nestas mesmas condições para o nitrogênio, foram monitoradas as bactérias nitrificantes. As Nitrosomonas variaram entre 11 e ≥2400 NMP/100mL, apresentando o mesmo perfil de comportamento da concentração de nitrito, que variou entre 0,04 e 5,60 mg.L-1. As Nitrobacter variaram entre 4 e 1386 NMP/100mL, apresentando também o mesmo perfil de comportamento da concentração de nitrato, que variou entre 0,82 e 3,99 mg.L-1. Os coeficientes cinéticos bioquímicos obtidos foram corrigidos para a temperatura padrão de 20°C. Observou-se o aumento da matéria orgânica no período seco, refletindo sobre o aumento da concentração de grande parte dos parâmetros medidos. Houve correlação positiva entre os coeficientes de nitritação e a vazão, entretanto, a quantidade de Nitrosomonas foi maior no período de seca. Os resultados obtidos de reaeração, amonificação e nitrificação podem ser úteis na modelagem de corpos d água nas condições experimentais semelhantes às do presente estudo.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.bc.ufg.br:tde/610 |
| Date | 16 June 2008 |
| Creators | BRANDELERO, Suzi Mari |
| Contributors | SIQUEIRA, Eduardo Queija de, SANTIAGO, Mariângela Fontes |
| Publisher | Universidade Federal de Goiás, Mestrado em Engenharia do Meio Ambiente, UFG, BR, Engenharias |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFG, instname:Universidade Federal de Goiás, instacron:UFG |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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