01 - Doutorado - Engenharia Civil
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Item Remoção de contaminantes em águas pela técnica de tratamento de ciclo completo associada à adsorçãoFukumoto, Amanda Alcaide Francisco; Kuroda, Emília Kiyomi [Orientador]; Cava, Carlos Eduardo; Theodoro, Joseane Débora Peruço; Bernardo, Luiz Di; Costanzi, Ricardo NagamineResumo: O despejo de efluentes domésticos, industriais e agrícolas nos corpos hídricos, favorece o surgimento de agrotóxicos e medicamentos, bem como o crescimento de cianobactérias potencialmente tóxicas, prejudicando a qualidade dos mananciais utilizados para abastecimento público As estações de tratamento de água utilizam, em sua maioria, o tratamento por ciclo completo, composto por coagulação, floculação, sedimentação e filtração, que são ineficientes na remoção de agrotóxicos, hormônios e toxinas dissolvidas, como a atrazina – ATZ, simazina – SMZ, 17ß-estradiol – E2, 17a-etinilestradiol – EE2 e microcistinas – MCs Dessa forma, este trabalho teve por objetivo avaliar a eficiência do tratamento por ciclo completo associado ou não à adsorção em carvão ativado pulverizado – CAP e granular – CAG e nanomateriais – NMs na remoção de ATZ, SMZ, E2 e MCs, adicionados nas formas de produto comercial – PC Dos 16 CAPs, 8 NMs e 9 CAGs amostrados, selecionou-se os CAPs 5 (vegetal, de pinus), 8(*) (mineral) e 16 (vegetal, de babaçu), os CAGs 5 (vegetal, de coco) e 7(*), e o nanotubo de carbono – NTC2 (sem modificação, multiwall) em suspensão, como adsorvedores de maior eficiência A aplicação dos NMs em suspensão, apresentou baixa eficiência comparada aos CAPs e CAGs A condição de coagulação foi definida em ensaios de coagulação, floculação e sedimentação, utilizando cloreto de polialumínio em uma amostra de água do rio Tibagi (dosagem de alumínio = 8 mg L-1 e pH = 6,7) Nos ensaios de tratamento de água as amostras foram fortificadas com os contaminantes de interesse na forma de PC, resultando em concentrações de 46,7; 41,4, 44,4 e 12,4 µg L-1 de ATZ, SMZ, E2 e MCs, respectivamente O tratamento pela técnica de ciclo completo com filtração em areia apresentou porcentagens de remoção de apenas 9,4; 5,8, 11,2 e 11,6% para ATZ, SMZ, E2 e MCs, respectivamente, sendo ineficiente na remoção destes compostos Os CAPs foram aplicados em dois tempos de contato, 3 minutos, simulando à aplicação após a coagulação em estações de tratamento de água – ETA e 6 min simulando à aplicação na captação de água bruta Para remoção de ATZ, SMZ e MCs, foi empregado o CAP5, com dosagens de 6 e 4 mg L-1, e CAP16 com dosagem de 4 e 2 mg L-1 Estas condições apresentaram eficiências de remoção satisfatórias em ambos os pontos de aplicação, resultando em porcentagens de remoção superiores a 91,6% e 1% para ATZ, SMZ e MCs, respectivamente, e de 1% para o E2 Para o tratamento por ciclo completo associado à adsorção em CAGs 5 e 7(*), houve remoção superiores a 98,4% para todos os compostos de interesse, evidenciando a elevada eficiência deste pós-tratamento Devido a baixa eficiência dos NMs em suspensão, os mesmos foram fixados em elementos filtrantes – EFs de polietileno, no qual os NMs de melhor desempenho foram o NTC1 e NTC3-O Para o tratamento por ciclo completo associado à adsorção em EF- NTC1 e EF-NTC3-O ocorreram remoções superiores a 79% para todos os compostos de interesse, apresentando eficiência satisfatória para este pós-tratamento Além disso, os EFs apresentaram capacidade de reativação, podendo ser reutilizados novamente para adsorção dos contaminantes de interesse, após lavagem em NaOH (concentração de 2, mg L-1 e tempo de 3 horas)Item Previsão da vida útil do concreto permeável submetido a colmataçãoSandoval, Gersson Fernando Barreto; Toralles, Berenice Martins [Orientador]; Gettu, Ravindra; Jussiani, Eduardo Inocente; Reyes, Isaac Galobardes; Pinheiro, Hemerson; Núñez, Washington Peres; Moura, André de Campos [Coorientador]Resumo: Os resultados encontrados indicam que existe uma influência direta do tipo de sedimento e da velocidade de adição do mesmo no fenômeno da colmatação do CoPe, sendo os sedimentos finos (argila) os mais prejudiciais na perda da permeabilidade do material Com base nesses resultados, um modelo analítico de colmatação foi proposto, o qual permitiu determinar o potencial de colmatação (c) dado por cada tipo de sedimento e para cada velocidade de colmatação simulada, resultando em uma ferramenta útil na previsão da perda da permeabilidade Em termos de recuperação de permeabilidade, a hidrolavagem mostrou-se mais efetiva para os sedimentos finos (argila) e o ar para os sedimentos grossos (areia) A recuperação de permeabilidade apresentou um comportamento inverso à colmatação, visto que a maior recuperação de permeabilidade aconteceu com o sedimento de argila e a menor recuperação com o sedimento de areia No estudo da periodicidade de manutenção, ficou evidente que não existe uma diferença significativa em termos de recuperação de permeabilidade com as duas periodicidades estudadas, sendo as duas igualmente efetivas Com os resultados de colmatação e os resultados de limpeza foi proposto um modelo de vida útil hidráulica para o concreto permeável, o qual correlaciona as condições do local (erosão, regime de chuvas e topografia) com a perda de permeabilidade ao longo do tempo Finalmente, o modelo proposto permitiu prever o tempo necessário para o material atingir a permeabilidade mínima de norma em função das condições de manutençãoItem Remoção de matéria carbonácea e nitrogenada de efluente de laticínios em reator de leito estruturado operado sob aeração intermitenteCorrea, Camila Zoe; Lopes, Deize Dias [Orientador]; Barana, Ana Cláudia; Foresti, Eugenio; Prates, Kátia Valéria Marques Cardoso; Moura, Rafael Brito de; Damianovic, Márcia Helena Rissato Zamariolli [Coorientadora]Resumo: O objetivo desta pesquisa foi estudar o desempenho de um reator de leito estruturado operado sob aeração intermitente (RLEAI), em diferentes condições operacionais, no tratamento de efluentes de laticínios O RLEAI foi operado com aeração intermitente (AI) - ciclos de três horas: 2h aeração ligada/ 1h desligada, Tempo de detenção hidráulica (TDH) de 16 horas e recirculação interna (Qr = 3Qe) O leito foi preenchido com estruturas cilíndricas de poliuretano, fixadas em hastes de aço Foi operado por 1327 dias, divididos em três fases: A (419 dias), B (645 dias) e C (88 dias) Na fase A, foram realizados estudos preliminares para a definição das condições operacionais Na fase B, o reator foi submetido a diferentes cargas orgânicas volumétricas aplicadas (COVa): 1, (COV1); 1,2 (COV12); 1,4 (COV14); 1,8 (COV18); 2, (COV2) e 1,4 kg DQO m-3d-1 (COV14B), e na fase C, a variações na relação DQO/NTK afluente (11 e 3) O RLEAI foi alimentado com água residuária de laticínios coletada na indústria após o flotador e o monitoramento do sistema foi realizado por meio de análises físico-químicas e microbiológicas Após 1327 dias de operação, o lodo presente em seu fundo foi coletado para verificar a viabilidade do seu uso, suplementado com esterco bovino, na produção de biocarvão ativado (BCA) quimicamente com KOH (1:1) O percentual de remoção de DQOT ficou acima de 89±3% na fase B e 71±11% na C A eficiência de remoção de Nitrogênio Total (NT) foi superior a 66±18% até a COV14, porém da COV18 até a COV14B diminuiu, ficando abaixo de 47±27% Na COV18, esse resultado foi associado ao aumento da concentração de nitrogênio orgânico efluente Enquanto da COV2 à COV14B, foi relacionado à baixa oxidação do N-NH4+ Na fase C, a remoção de NT foi inferior a 53±6%, creditada à falta de alcalinidade no meio e baixa disponibilidade de matéria orgânica para desnitrificação heterotrófica Durante toda operação não houve acúmulo expressivo das formas oxidadas de nitrogênio, o que indica que ocorreu o processo de Nitrificação e Desnitrificação Simultânea (NDS) A concentração de polissacarídeos e proteínas sugeriu que a espessura do biofilme, flocos e grânulos formados no reator aumentou com a COVa, o que pode ter impactado negativamente a remoção de NT A análise estatística aplicada à estimativa do NMP g STV-1 mostrou que os microrganismos nitrificantes e desnitrificantes estiveram presentes em todas as condições estudadas na fase B, e que as bactérias desnitrificantes foram predominantes no reator, especialmente no lodo (LD) A microscopia eletrônica de varredura (MEV) mostrou que com o aumento da COVa, a diversidade de microrganismos diminuiu, havendo predominância de fungos filamentosos Foi possível produzir o BCA com as matérias-primas utilizadas, com rendimento de 44% na etapa de pirólise e 7% na ativação O RLEAI apresentou potencial para ser utilizado no tratamento de efluentes com variadas COVa, porém com o aumento do tempo de operação observou-se que cuidados adicionais devem ser realizados, no que tange ao descarte da biomassa e à limpeza do material suporte, devido ao desenvolvimento em excesso dos microrganismos heterotróficos