A inserção da educação ambiental não formal no processo de implantação de saneamento ambiental na comunidade rural Colonia Mergulhão, São José dos Pinhais - PR

One of the biggest environmental problems of the population is the lack of sewage treatment, especially in rural communities and low-income. The development of technologies for efficient, low-cost sanitation need to be developed to meet the disadvantaged people of this basic service. This work was the implementation proposal of a technology called constructed wetlands, also known as Wastewater Treatment Plant for Roots Zone - ETEZR. The objective was to develop a non- formal environmental education proposal for redevelopment, using outreach methods for residents and deployment of this technology ETEZR in the rural community of Cologne Grebe in Sao Jose dos Pinhais - PR. With technical support from the Paranaense Technical Assistance and Rural Extension Institute -EMATER and the Federal Technological University of Paraná - UTFPR, 5 ETEZR were deployed in the colony through three theoretical and practical workshops, which involved total 67 people from the community 5 technicians EMATER and 13 of the Municipal Town Hall. Após4 months of implementation were carried out two collections of raw wastewater and treated to analyze physical, chemical and biological parameters. The results evaluated by chemical parameters BOD, COD, phosphorus, ammonia nitrogen comparing raw and treated sewage, demonstrate that ETEZR are effective in the treatment of sewage. 5 Seasons minimum and maximum efficiency between the basic parameters analyzed were 52.2 to 95.5% for BOD; 47 to 94.5% for COD; 21.5 to 96% phosphorus; 30-98% for ammonia nitrogen. Oils and greases, and a series of solid also achieved a significant reduction in their values when comparing the raw sewage and treated sewage, and biological parameters evaluated by means of coliforms showed a reduction of 80 to 99%. With the implementation of environmental education process aimed sanitation was possible to evaluate the perception of the population to accept the environmental sanitation technology using the ETEZR, understand the needs and sanitation concepts for the community. This research evaluated the development of the methodology applied by the non-formal environmental education in order to provide subsidies for rural sanitation plan process for the municipality.

Produção de exo-biopolímeros por ascomicetos e seu potencial de utilização na biossorção de cádmio e chumbo

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Produção de biossurfactantes por Bacillus pumilus e avaliação da biorremediação de solo e água contaminados com óleo

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Biorremoção do corante acid blue 29, usando serragem (Pinus sp.) como biossorvente

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Biorremoção de corante direto de efluente industrial simulado utilizando levedura liofilizada

One of the most primal ways of human work already known is the tessellation and ginning for the production of fabric and clothing - what used to be, back in those days, statement of power and status. The arrival of the Industrial Revolution - in the middle of the XVIII century at Britain - increased the textile industry production, and what used to be manufactured and hard to obtain, starts then to be produced in mechanical ways and large-scale. Despite all the boost given to the economy of an expanding capitalist market, it should be pointed out the consequences of this major industrialization, especially the environmental ones, more and more concerning nowadays. The emissions of waste - that sometimes could be toxic - in effluents can possibly contaminate the aquatic ecosystems, causing a huge damage to its fauna and flora, affecting therefore all the biodiversity, reaching inclusively the humans. To avoid these problems, a few strategies have been taking place in the attempt to eliminate - or at least reduce - the amount of dye found in the effluents, and as the textile industry constantly leaves waste, efficient methods - that present good results in a short period of time - with a low cost are needed. The present study will test the bioremoval capacity of yeast (Saccharomyces cerevisiae) in contact with dyes in a fix concentration, diluted in water with three different pH values. The tests will be done duplicate, and after the concentration analyses - made by spectrophotometry - it will be analyzed which pH shows major efficiency in the dye removal and what is the influence of the biomass in this process

Utilização das sementes de Moringa oleifera como adsorvente para a remoção de corantes têxteis em meio aquoso

Com o grande crescimento da população e consequentemente o aumento significativo do consumo de produtos de origem industrial, quantidades enormes de efluentes são geradas, e muitas vezes descartadas de forma imprópria. Esses resíduos industriais comumente são eliminados em mananciais hídricos, afetando lençóis freáticos, córregos, rios e oceanos. Uma das maiores evidências da poluição da água é a alteração de sua cor original. Despejo de efluentes têxteis, por exemplo, alem de alterar drasticamente a cor dos mananciais, geram produtos e subprodutos tóxicos, nocivos tanto para a flora como para a fauna aquática. Essas substâncias possuem alta persistência em meio aquático devido a sua natureza química, conferindo a estes efluentes um lento processo de biodegradação e podendo ter efeito bioacumulativo na cadeia alimentar. Assim veem sendo desenvolvidas diversas maneiras de se controlar a quantidade e a qualidade de efluentes industriais, dentre eles os de corantes têxteis. As técnicas mais utilizadas são a cloração, filtração, tratamentos floculantes e adsorção por Carvão Ativados. Porem, muitas vezes esses processos possuem desvantagens, como, por exemplo, o alto custo e alterações drásticas no pH. Assim tratamentos alternativos, como o uso de Moringa oleifera, veem sendo muito estudados. Este trabalho visou avaliar o potencial do uso das sementes de Moringa oleifera como adsorvente na remoção de corantes têxteis em meio aquoso. Para isso foi analisado a remoção do corante Direct Violet 51, utilizando pó das sementes. Foram realizados testes com diferentes tempos de contato nos valores de pH 2,5, 4,5 e 6,5. Posteriormente novos testes foram realizados, utilizando o sobrenadante e a biomassa das sementes, ambos na forma livre e imobilizada em alginato de calcio, bem como reutilização destes. Através da analise das amostras, notou-se que o processo de coagulação/floculação sobressaiu-se em...

Utilização das sementes de Moringa oleifera como adsorvente para a remoção de corantes têxteis em meio aquoso

Com o grande crescimento da população e consequentemente o aumento significativo do consumo de produtos de origem industrial, quantidades enormes de efluentes são geradas, e muitas vezes descartadas de forma imprópria. Esses resíduos industriais comumente são eliminados em mananciais hídricos, afetando lençóis freáticos, córregos, rios e oceanos. Uma das maiores evidências da poluição da água é a alteração de sua cor original. Despejo de efluentes têxteis, por exemplo, alem de alterar drasticamente a cor dos mananciais, geram produtos e subprodutos tóxicos, nocivos tanto para a flora como para a fauna aquática. Essas substâncias possuem alta persistência em meio aquático devido a sua natureza química, conferindo a estes efluentes um lento processo de biodegradação e podendo ter efeito bioacumulativo na cadeia alimentar. Assim veem sendo desenvolvidas diversas maneiras de se controlar a quantidade e a qualidade de efluentes industriais, dentre eles os de corantes têxteis. As técnicas mais utilizadas são a cloração, filtração, tratamentos floculantes e adsorção por Carvão Ativados. Porem, muitas vezes esses processos possuem desvantagens, como, por exemplo, o alto custo e alterações drásticas no pH. Assim tratamentos alternativos, como o uso de Moringa oleifera, veem sendo muito estudados. Este trabalho visou avaliar o potencial do uso das sementes de Moringa oleifera como adsorvente na remoção de corantes têxteis em meio aquoso. Para isso foi analisado a remoção do corante Direct Violet 51, utilizando pó das sementes. Foram realizados testes com diferentes tempos de contato nos valores de pH 2,5, 4,5 e 6,5. Posteriormente novos testes foram realizados, utilizando o sobrenadante e a biomassa das sementes, ambos na forma livre e imobilizada em alginato de calcio, bem como reutilização destes. Através da analise das amostras, notou-se que o processo de coagulação/floculação sobressaiu-se em...

Sistema de tratamento anaeróbio, aeróbio e anóxico para águas residuárias de suinocultura: remoção de matéria orgânica, de nutrientes e de coliformes

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Emprego dos processos de eletrofloculação e osmose inversa no tratamento de águas oleosas

A descarga desenfreada de águas residuais no meio ambiente, ao longo dos últimos anos, vem acelerando o processo de contaminação e degradação dos corpos hídricos no mundo. Tais rejeitos apresentam elevada carga de contaminantes e de concentração de matéria orgânica o que leva a mortandade das espécies pela concorrência ao oxigênio e, em casos extremos, a aceleração dos processos de eutrofização. Pensando nisso, o presente trabalho estudou um sistema híbrido, em batelada, de tratamento de águas oleosas simuladas em laboratório pela adição de um determinado óleo lubrificante em uma solução aquosa de agentes emulsificantes e eletrólito suporte. O sistema de tratamento foi composto de duas etapas, onde na primeira avaliou-se o uso da técnica da eletrofloculação, responsável por quebrar a estabilidade das emulsões óleo/água e de uma segunda que avaliou o uso de processos de separação com membranas visando à remoção do metal adicionado ao efluente na etapa anterior. O sistema de eletrofloculação foi avaliado em relação ao uso de eletrodos de alumínio e ferro com correntes elétricas de 1A, 2A e 3A, nos modos contínuo e alternado. Os resultados apontaram um maior consumo evidente de massa de eletrodos quando do uso da corrente contínua, 4,0337g 0,0132 para o alumínio e 3,8260g 0,0181 para o ferro ao passo que o consumo foi de 2,1400g 0,0099 para o alumínio e 2,4121g 0,0127 para o ferro quando do o uso da corrente alternada. Foram alcançadas remoções máximas de 98 % 0 da DQO, 99,77 % 0,27 de remoção da cor e 100 % 0 de remoção da turbidez para o uso de corrente alternada e eletrodos de alumínio enquanto se alcançaram remoções máximas 96 % 1 da DQO, 99,46 % 0,82 de remoção da cor e também 100 % 0 de remoção da turbidez no uso de eletrodos de ferro. Na segunda etapa do estudo, a osmose inversa, o sistema utilizado atingiu rejeições de 99,53 % 0,12; 99,56 % 0,13 e de 98,87 % 0,36, para pressões respectivas de 10, 20 e 30 bar. Além disso, foram obtidos fluxos crescentes de permeado 10,87 L/h.m2 0,25; 15,67 L/h.m2 0,53; 18,49 L/h.m2 0,74 com o também aumento da pressão. Ao final do estudo alcançou-se um efluente final com baixa carga orgânica e de metais, estando o mesmo apto ao lançamento nos corpos receptores. Entretanto, mecanismos de controle, sobretudo de pH devem ser incluídos no projeto desses sistemas uma vez que esse parâmetro sofre alterações ao longo do processo

Estudo comparativo do processo de tratamento por lamas ativadas em regime de arejamento prolongado

Atualmente a despoluição das águas, antes da sua descarga em meio hídrico, é considerada uma necessidade de elevada importância, sendo realizada em Estações de Tratamento de Águas Residuais (ETAR). Dependendo da origem e das características de cada afluente, as ETAR adotam diversos tipos de tratamento, adequando-os caso a caso, com o objetivo de conseguir uma elevada qualidade para o efluente final. O tipo de tratamento mais utilizado, e também o mais versátil, é o tratamento biológico por lamas ativadas. Neste contexto, o presente trabalho apresenta um estudo comparativo do processo de tratamento biológico por lamas ativadas, em operação em regime de arejamento prolongado, aplicado a três estações de tratamento de águas residuais, com características distintas no que se refere ao tipo de reator biológico utilizado, assim como, ao volume e à sazonalidade do caudal a tratar. As ETAR contempladas no estudo, nomeadamente, a ETAR do Juncal, a ETAR de Pedreiras e a ETAR de Fátima, localizam-se no distrito de Leiria e fazem parte do Saneamento Integrado dos Municípios do Lis (SIMLIS). A comparação do processo de tratamento das ETAR decorreu entre Outubro de 2013 e Junho de 2014, tendo-se baseado na monitorização dos reatores biológicos, no que se refere ao pH, potencial redox, OD, temperatura, concentração de SST e SSV, teste de sedimentabilidade, IVL, razão A/M e A/V, TRH, TRS, cor das lamas e microbiologia. Os valores obtidos permitiram concluir que, num contexto geral, as três ETAR apenas demonstraram um comportamento ideal relativamente aos valores de pH e potencial redox. Os valores de OD e temperatura mantiveram-se abaixo dos valores ideais para este tipo de tratamento; e a elevada concentração de SSV, nas ETAR de Fátima e de Pedreiras, e a baixa concentração de SSV, na ETAR de Juncal, impediram que a razão A/M, o teste de sedimentabilidade o IVL e o TRS cumprissem os valores ideais esperados. O incumprimento dos valores recomendados deve-se, muito provavelmente, ao facto das ETAR se encontrarem a operar abaixo da sua capacidade de utilização, no que respeita à população-equivalente a servir e ao volume de caudal afluente. Aparentemente as condições operacionais observadas durante o estudo não condicionaram o processo de tratamento biológico, uma vez que a qualidade do efluente tratado manteve sempre padrões elevados

Ensaios de tratabilidade de águas residuárias da indústria de piso de madeira por processos oxidativos avançados: ozônio e UV-C.

A indústria moveleira em geral e de piso de madeira é caracterizada por processos a seco. Em decorrência da limpeza e lavagem de maquinário e superfícies gera águas residuárias em baixos volumes porém altamente contaminadas com substâncias recalcitrantes de difícil tratamento. Com o objetivo de oferecer uma alternativa tecnológica de fácil operação (com uso mínimo de reagentes químicos), capaz de tratar tais águas, reduzir toxicidade e aumentar biodegradabilidade do efluente, viabilizando desta forma uma etapa subsequente de tratamento biológico, o presente trabalho conduziu ensaios de tratabilidade baseados em processos oxidativos avançados com águas residuárias provenientes de lavagens em uma indústria de piso de madeira em Nybro, Suécia, com DQO inicial de aproximadamente 45.000 mg/L e pH de 2,3-2,6. Após tratamento primário in situ com redução de 89% de DQO, os seguintes processos geradores de radicais OH foram testados em escala de laboratório: ozonização sem ajuste de pH (Etapa I); ozonização com ajuste de pH (Etapa II); e ozonização + UV-C com ajuste de pH (Etapa III). Os experimentos foram realizados em semi-batelada, utilizando-se um aparato com dois reatores conectados (de O3 e de UV), entre os quais foi mantido fluxo de recirculação em contracorrente com o gás. Para o desenho experimental, utilizou-se a metodologia de planejamento fatorial do tipo Delineamento Composto Central Rotacional (DCCR) utilizando-se como variáveis independentes, (i) vazão de recirculação entre os reatores (VR) com níveis variando de 0,3 a 3L/min; (ii) concentração de O3 na mistura gasosa injetada ([O3]) ou modo de dosagem cujos níveis variaram de 40 a 115 g/Nm3 e; (iii) pH inicial (Etapas II e III) com níveis que variaram de 3 a 11. A quantidade total de O3 fornecida até o final de cada ensaio foi fixada em 2 gramas de O3 para cada grama de DQO inicial (2:1). A eficiência de cada tratamento foi avaliada em função da redução de DQO, da remoção de COT e do consumo de O3. Para ozonização sem ajuste de pH foram alcançadas reduções de DQO e COT de 65 e 31% respectivamente. No tratamento com ajuste de pH sem UV, foram alcançadas reduções de DQO e COT de 85% e 43% com pHinicial = 7,0 enquanto que no tratamento com UV foi alcançada redução de DQO e COT de 93% e 56% respectivamente, com pHi = 9,38. Os resultados de respirometria com os efluentes dos tratamentos indicaram que a ozonização destas águas em pH baixo pode resultar na geração de subprodutos menos biodegradáveis. Entretanto, tais produtos não são gerados quando a ozonização é realizada em pH mais elevado (7,0), mesmo sem aplicação de UV, com doses de O3:DQOinicial menores que 1:1. O tratamento por ozonização pode, portanto, ser aplicado como uma etapa intermediária de tratamento das águas residuárias em questão, inclusive precedendo o tratamento biológico.

Assessing the effectiveness of chemical treatment with nanomaterials in improving the quality of different industrial effluents

Industrial activities are the major sources of pollution in all environments. Depending on the type of industry, various levels of organic and inorganic pollutants are being continuously discharged into the environment. Although, several kinds of physical, chemical, biological or the combination of methods have been proposed and applied to minimize the impact of industrial effluents, few have proved to be totally effective in terms of removal rates of several contaminants, toxicity reduction or amelioration of physical and chemical properties. Hence, it is imperative to develop new and innovative methodologies for industrial wastewater treatment. In this context nanotechnology arises announcing the offer of new possibilities for the treatment of wastewaters mainly based on the enhanced physical and chemical proprieties of nanomaterials (NMs), which can remarkably increase their adsorption and oxidation potential. Although applications of NMs may bring benefits, their widespread use will also contribute for their introduction into the environment and concerns have been raised about the intentional use of these materials. Further, the same properties that make NMs so appealing can also be responsible for producing ecotoxicological effects. In a first stage, with the objective of selecting NMs for the treatment of organic and inorganic effluents we first assessed the potential toxicity of nanoparticles of nickel oxide (NiO) with two different sizes (100 and 10-20 nm), titanium dioxide (TiO2, < 25 nm) and iron oxide (Fe2O3, ≈ 85x425 nm). The ecotoxicological assessment was performed with a battery of assays using aquatic organisms from different trophic levels. Since TiO2 and Fe2O3 were the NMs that presented lower risks to the aquatic systems, they were selected for the second stage of this work. Thus, the two NMs pre-selected were tested for the treatment of olive mill wastewater (OMW). They were used as catalyst in photodegradation systems (TiO2/UV, Fe2O3/UV, TiO2/H2O2/UV and Fe2O3/H2O2/UV). The treatments with TiO2 or Fe2O3 combined with H2O2 were the most efficient in ameliorating some chemical properties of the effluent. Regarding the toxicity to V. fischeri the highest reduction was recorded for the H2O2/UV system, without NMs. Afterwards a sequential treatment using photocatalytic oxidation with NMs and degradation with white-rot fungi was applied to OMW. This new approach increased the reduction of chemical oxygen demand, phenolic content and ecotoxicity to V. fischeri. However, no reduction in color and aromatic compounds was achieved after 21 days of biological treatment. The photodegradation systems were also applied to treat the kraft pulp mill and mining effluents. For the organic effluent the combination NMs and H2O2 had the best performances in reduction the chemical parameters as well in terms of toxicity reduction. However, for the mine effluent the best (TiO2/UV and Fe2O3/UV) were only able to significantly remove three metals (Zn, Al and Cd). Nonetheless the treatments were able of reducing the toxicity of the effluent. As a final stage, the toxicity of solid wastes formed during wastewater treatment with NMs was assessed with Chironomus riparius larvae, a representative species of the sediment compartment. Certain solid wastes showed the potential to negatively affect C. riparius survival and growth, depending on the type of effluent treated. This work also brings new insights to the use of NMs for the treatment of industrial wastewaters. Although some potential applications have been announced, many evaluations have to be performed before the upscaling of the chemical treatments with NMs.

Montagem de um sistema laboratorial de células de combustível microbianas para aproveitamento energético e tratamento de efluentes doméstico

O presente trabalho objetiva a montagem em escala laboratorial de um grupo de 6 protótipos de Células de Combustível Microbianas (CCM) de Câmara Simples pretendendo constituir um contributo de desenvolvimento de processos anaeróbios para tratamento de águas residuais em Estações de Tratamento de Águas Residuais (ETARs) e produção simultânea de energia elétrica. Em fase preliminar procede-se à montagem de um sistema laboratorial composto por 3 conjuntos de protótipos em duplicados com 3 granulometrias de carvão ativado granular (GAC). Os princípios que fundamentam a seleção do protótipo tipo são uma câmara anódica tubular totalmente preenchida com GAC para facilitar a fixação de biofilmes e a diminuição do espaçamento entre elétrodos com a interposição de um separador para reduzir a resistência interna. A experiência laboratorial inicia-se com uma fase de aclimatação com Água residual artificial e sequencialmente com água residual recolhida na ETAR Faro-Noroeste. Na etapa final a carga orgânica da água residual é incrementada com adição de Acetato de sódio. Os ensaios decorrem em modo de fluxo contínuo. São testados e comparados três tempos de contacto do afluente com o GAC (3, 10 e 30 horas), a combinação destes com dois separadores designados por Daramic HP 200 e GF/A e sem qualquer separador. Finalmente é efetuado um teste incrementando 6 a 8 vezes a carga orgânica do afluente. O desempenho é aferido através do traçado de curvas de polarização, curvas de potência e da percentagem de remoção da Carência Química de Oxigénio (CQO). Conclui que em alguns testes as eficiências de remoção de CQO são adequadas à legislação em vigor, que o aumento e tipo de carga orgânica do afluente e a operação sem separadores incrementam a diferença de potencial e reduzem a resistência interna e que as granulometrias do GAC testadas tiveram pouco efeito na avaliação dos parâmetros considerados.

Bio-synthesis of nanosized semiconductors using mine wastes as material sources

This work describes the synthesis of nanosized metal sulfides and respective SiO2 and/or TiO2 composites in high yield via a straightforward process, under ambient conditions (temperature and pressure), by adding to aqueous metals a nutrient solution containing biologically generated sulfide from sulfate-reducing bacteria (SRB). The nanoparticles‘ (NPs) morphological properties were shown not to be markedly altered by the SRB growth media composition neither by the presence of bacterial cells. We further extended the work carried out, using the effluent of a bioremediation system previously established. The process results in the synthesis of added value products obtained from metal rich effluents, such as Acid Mine Drainage (AMD), when associated with the bioremediation process. Precipitation of metals using sulfide allows for the possibility of selective recovery, as different metal sulfides possess different solubilities. We have evaluated the selective precipitation of CuS, ZnS and FeS as nanosized metal sulfides. Again, we have also tested the precipitation of these metal sulfides in the presence of support structures, such as SiO2. Studies were carried out using both artificial and real solutions in a continuous bioremediation system. We found that this method allowed for a highly selective precipitation of copper and a lower selectivity in the precipitation of zinc and iron, though all metals were efficiently removed (>93% removal). This research has also demonstrated the potential of ZnS-TiO2 nanocomposites as catalysts in the photodegradation of organic pollutants using the cationic dye, Safranin-T, as a model contaminant. The influence of the catalyst amount, initial pH and dye concentration were also evaluated. Finally, the efficiency of the precipitates as catalysts in sunlight mediated photodegradation was investigated, using different volumes of dye-contaminated water (150 mL and 10 L). This work demonstrates that all tested composites have the potential to be used as photocatalysts for the degradation of Safranin-T.

Testes em batch para selecionar fontes de carbono de baixo custo adequadas ao crescimento e atividade de bactérias sulfato-redutoras

Dissertação de mestrado, Engenharia Biológica, Faculdade de Ciências e Tecnologias, Universidade do Algarve, 2015