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A crescente deterioração da qualidade dos corpos dáguas vem preocupando os pesquisadores em relação à disposição e à reutilização das águas residuárias domésticas. O lançamento de esgoto nos mananciais não deve: alterar seus usos preponderantes, prejudicar a manutenção da integridade dos ecossistemas, gerar riscos à saúde humana, entre outros. Um dos principais problemas decorrentes da reutilização das águas residuárias para fins mais nobres é a presença de organismos patogênicos. A reutilização do esgoto para fins mais nobres exige um processo de desinfecção eficiente. Os coliformes termotolerantes e os ovos de A. lumbricoides são considerados bons indicadores de estudos de desinfecção. Como exemplo, uma reutilização segura do efluente para uso agrícola sem restrição deve apresentar concentração de coliformes termotolerantes com número mais provável <1000 (NMP)/100 mL e <1 ovo/L para ovos de helmintos. Neste contexto, pesquisas no âmbito de se buscar tecnologias de desinfecção mais eficiente são importantes. Entre os processos de desinfecção de esgoto um que se mostra potencialmente superior aos métodos conhecidos em relação à efetividade de remoção de microrganismos patogênicos e à oxidação de matéria orgânica é o emprego da radiação ionizante, como por exemplo, a radiação gama. Este trabalho considerou a ação da radiação gama nas concentrações de coliformes termotolerantes, na riqueza de enterobactérias, na concentração de bactérias heterotróficas e em ovos de A. lumbricoides. Esses estavam presentes no efluente bruto e em efluente de reator UASB (UFMG/COPASA). Além disso avaliou-se a ação residual produzida pela irradiação. O esgoto foi irradiado no Laboratório de Irradiação Gama (LIG) do Centro de Desenvolvimento de Tecnologia Nuclear (CDTN), em Belo Horizonte, MG. A fonte radioativa foi 60Co, com atividade atual de 37.000 Ci (2005). Verificou-se que a dose de radiação de 2,5 kGy inativou no esgoto bruto 98 % dos ovos de A. lumbricoides, 99,99 % de coliformes totais, 99,98 % de coliformes termotolerantes e 99,59 % de bactérias heterotróficas. Já para o esgoto tratado, inativaram-se 98 % de ovos de A. lumbricoides, 99,9999 % de coliformes totais, 99,9999 % de coliformes termotolerantes, e 99,92 de bactérias heterotróficas. Para evitar a recolonização de amostras irradiadas sugere-se doses de radiação acima de 3 kGy a ser empregadas.

The rise of deterioration, observed on a quality of water, has been worrying the researchers, chiefly about the disposal and reuse of domestic wastewaters. The discharge of sewage in the environment must not: alter the principal use of fountains of water, damage the ecosystems, or put in risk the human health. One of the mainly problems from the reuse of wastewaters is the presence of patogenic organisms. The reuse of sewage, for noble purposes, requires an efficient process of desinfeccion. The coliforms termotolerantes and the eggs of Ascaris lumbricoides are considered good indicators of desinfeccion studies. For instance, a safe reuse of effluent, used to irrigate, must demand…

Advisors/Committee Members: Carlos Augusto de Lemos Chernicharo, Carlos Augusto de Lemos Chernicharo, Sueli Ivone Borrely, Marcos Von Sperling, Márcio Tadeu Pereira, Cristiano Lara Massara.

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O objetivo principal deste trabalho foi o de caracterizar a escuma acumulada em reatores UASB em escala de demonstração tratando esgotos tipicamente domésticos. Para isso, dois reatores UASB idênticos foram implantados, sendo um alimentado com esgoto doméstico bruto (R1) e outro com o mesmo esgoto submetido a uma etapa prévia de peneiramento forçado (R2). Os reatores foram operados com tempos de detenção hidráulica variados (9,0, 7,0, 5,0 e 9,0 h), configurando quatro fases operacionais. A acumulação de escuma foi medida periodicamente e sua caracterização envolveu análises de DBO, DQO, ST, STV, de matéria orgânica específica e fração biodegradada. Para um terceiro reator (R3) a camada de escuma foi monitorada durante um tempo prolongado, para uma única fase operacional e sem retiradas periódicas de toda a camada. Os resultados obtidos indicam, em geral, que houve semelhanças nas acumulações, características físico-químicas e de fração biodegradada para escuma acumulada no decantador dos dois reatores UASB R1 e R2 em uma mesma fase. No entanto, a partir das mudanças da primeira até a terceira fase experimental houve aumentos na acumulação, na concentração de ST e DQO e diminuições na relação STV/ST para essa escuma, o que deve ter sido provocado por diminuições no TDH nos reatores e aumento na velocidade ascencional. A acumulação da escuma no decantador do reator R3 demonstrou se influenciar por fatores externos. O descarte do lodo de excesso do reator teria diminuído a progressão da acumulação, e a chuva muito forte teria reduzido o volume presente na camada. A escuma acumulada no separador trifásico dos reatores UASB apresentou-se bem mais diluída do que a do decantador, acumulando numa taxa menor e também apresentando uma menor relação STV/ST. Na escuma do decantador, análises microscópicas revelaram a presença de vários tipos morfológicos de bactérias, incluindo bacilos longos e bacilos curvos, ambos com grânulos intracelulares, e bacilos formando aglomerados celulares. Filamentos de cianobactérias e outros microrganismos fotossintetizantes foram também observados, contudo com muito mais freqüência para o reator R3.

The aim of this work was to characterize the scum accumulated in three demonstration scale UASB reactors fed on domestic wastewater. Two identical reactors (R1 and R2) were operated under different hydraulic retention times (HRT) - 9.0, 7.0, 5.0 and 9.0 hours -, representing four distinct operational phases. The only difference between the reactors R1 and R2 is that the latter was preceded by a forced screening unit. Differently from R1 and R2, the scum layer of R3 was monitored under the same operational condition for a long time and did not involve the complete scum removal in the settlig tank. Scum accumulation in all reactors was periodically assessed in each operational phase, and its characterization involved analyses of BOD, COD, solids, as well as microscopic observations and biodegradability tests. The results obtained for R1 and R2 reactors showed that the accumulation of scum, BOD, COD,…

Advisors/Committee Members: Carlos Augusto de Lemos Chernicharo, Carlos Augusto de Lemos Chernicharo, Sérgio Francisco de Aquino, Marcos Von Sperling, Adrianus Cornelius Van Haandel.

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O presente estudo testou o potencial de aplicação de um reator UASB dotado de duplo estágio de coleta de biogás, tratando esgotos tipicamente domésticos, no controle da formação de escuma e na remoção de matéria orgânica. Para tanto, dois reatores UASB em escala piloto foram comparados em termos do controle da formação de escuma e do desempenho na remoção de matéria orgânica. Um dos reatores foi modificado e confeccionado com uma concepção semelhante a um reator com recirculação interna (IC reactor), com primeiro estágio de coleta de biogás próximo ao fundo. O outro, utilizado como controle, foi um reator UASB convencional. O reator modificado permitia a saída de toda escuma do reator, e o reator UASB convencional retinha toda a escuma formada no separador trifásico e nos decantadores. Os reatores foram inoculados com lodo floculento e foram operados em três fases distintas. Durante a partida os reatores, modificado e controle, operaram com TDH de 7 e 10 horas, respectivamente, após este período ambos operaram sempre com TDH de 7 horas, durante o período operacional remanescente. Os resultados revelaram que o reator UASB modificado foi capaz de manter o desempenho típico de um reator UASB convencional, não apresentando limitações à sua aplicação sob este aspecto, com eficiências médias de 65% para DBO, 60% para DQO e cerca de 85 a 90% de DQOfiltrada. O reator modificado foi mais efetivo que o reator convencional no controle da formação de escuma, devido à possibilidade de ocorrência da degradação da escuma e ou a sua desestruturação e saída do separador trifásico, nesta configuração de reator. Ademais outras vantagens potenciais foram reveladas por esta configuração, como granulação do lodo, taxa de produção de metano mais elevada, e resistência à elevação da fração particulada no afluente. Assim, esta configuração, em função das vantagens potenciais apresentadas, pode representar um avanço no desenvolvimento tecnológico dos reatores UASB tratando esgotos domésticos.

The present study tested the potential of application of a UASB reactor equipped with a double stage of biogas collection, treating domestic sewage, for the control of scum formation and removal of organic matter. For this, two UASB reactors in pilot scale had been compared in terms of the scum formation control and the performance of organic matter removal. One of the reactors was modified and confectioned with a similar conception of a IC reactor (Internal Circulation), with a first stage of biogas collection located next to the bottom. The other one, used as control, was a conventional UASB reactor. The modified reactor allowed the exit of all scum from the reactor, and the conventional UASB reactor held back all the scum formed in the three-phase separator and in the settlers. The reactors were inoculated with flocculent sludge and were operated in three distinct phases. During the start-up the reactors, modified and controlled one, were operated with a HRT of 7 and 10 hours, respectively, after that both reactors were operated with a HRT of 7…

Advisors/Committee Members: Carlos Augusto de Lemos Chernicharo, Carlos Augusto de Lemos Chernicharo, Isaac Voldchan Júnior, Silvana de Queiroz Silva.

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A pesquisa objetivou investigar o desempenho de diferentes materiais de enchimento utilizados em filtros biológicos percoladores pós reator UASB, sob a perspectiva da remoção de nitrogênio amoniacal. Adicionalmente, foi avaliado o desempenho dos sistemas para remoção de matéria orgânica sem etapa de decantação secundária. O aparato experimental foi constituído de um reator UASB (22 m³) e um filtro biológico percolador compartimentado, onde cada compartimento foi preenchido com um meio suporte de características distintas. Os materiais de enchimento testados foram: escória de alto-forno, anéis plásticos randômicos, sistema Downflow Hanging Sponge (DHS) e aparas de conduíte corrugado. Para uma carga orgânica volumétrica aplicada de 0,43 kgDBO/m³.d, a uma taxa de aplicação superficial de 20 m³/m².d, as concentrações efluentes de N-amoniacal foram superiores a 20 mgN-NH3/L, não havendo diferenças estatísticas entre o desempenho dos materiais de enchimento testados. Para uma carga orgânica volumétrica aplicada de 0,24 kgDBO/m³.d, a uma taxa de aplicação superficial de 10 m³/m².d, as concentrações efluentes estiveram abaixo de 20 mgN-NH3/L, sendo detectadas diferenças significativas para concentrações de amônia no efluente final. Tal fato sugere que filtros biológicos percoladores, pós-UASB, têm desempenhos distintos em termos de nitrificação, em função do material de enchimento utilizado. De acordo com os perfis de variação de parâmetros físico-químicos associados ao processo de nitrificação, observou-se que a nitrificação nos volumes reacionais dos FBPs investigados iniciou-se quando a relação média DBOsolúvel/NTK esteve entre 0,30 e 0,60 e a concentração de DBOsolúvel em torno de 15 mg/L. Com relação à remoção de matéria orgânica sem o uso de decantadores secundários, os resultados obtidos indicaram que, para cargas orgânicas volumétricas de 0,43 e 0,24 kgDBO/m³.d a taxas de aplicação superficial de 20 e 10 m³/m².d, respectivamente, os FBPs pós-UASB foram capazes de atender aos padrões de lançamento previstos para DBO e DQO em aproximadamente 100% dos casos. As condições operacionais da fase 1 (0,43 kgDBO/m³.d; TAS 20 m³/m².d) não propiciaram o atendimento consistente do padrão de atendimento de SST (60 mg/L). Em linhas gerais, a ampliação dos aspectos funcionais de FBPs pós-UASB para remoção de amônia pode viabilizar a simplificação do fluxograma típico desses sistemas, uma vez que as condições operacionais necessárias para a ocorrência da nitrificação nos FBPs induzem a possibilidade de atendimento a padrões de lançamento associados à remoção de matéria orgânica, sem a necessidade do uso de decantadores secundários, eliminando, por conseqüência, a necessidade do gerenciamento do lodo aeróbio.

The research aimed at investigating the performance of different types of packing media used in trickling filters applied to the post-treatment of effluents from UASB reactors, focusing on ammonia removal. The performance of the TFs operating without secondary settlers was investigated, in relation to organic matter removal.…

Advisors/Committee Members: Carlos Augusto de Lemos Chernicharo, Carlos Augusto de Lemos Chernicharo, Marcos Von Sperling, Pedro Alem Sobrinho, Sérgio Francisco de Aquino.

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O trabalho foi conduzido no sentido de se monitorar o sulfeto de hidrogénio e seus possíveis pontos de escape para a atmosfera, possibilitando o melhor conhecimento e entendimento das rotas de sulfeto ao longo de reatores UASB tratando esgoto doméstico. Os experimentos foram conduzidos em reatores UASB em escala de demonstração (V = 14 m3) e em escala piloto (V = 360 litros), ambos alimentados com esgoto da cidade de fielo Horizonte. O reator em escala de demonstração foi operado com TDH de 11 horas (condição operacional 1), enquanto o reator em escala piloto foi operado com TDH de 7 e de 5 horas (condições operacionais 2 e 3, respectivamente). Foram monitoradas as concentrações de sulfato na fase líquida e sulfeto nas fases líquida e gasosa, além de outros parâmetros de interesse. Foram, ainda, realizados ensaios em reatores em escala de bancada, operados em batelada e inoculados com escuma e com cianobactérias, visando avaliar o potencial de oxidação biológica de sulfeto por organismos presentes na camada de escuma. Os resultados para o sulfato do ponto afluente, durante as três condições operacionais, variaram, em termos de mediana, entre 42,5 a 45,4 mg/L. Já para o ponto efluente apresentou variação entre 8,8 a 13,2 mg/L. Para o monitoramento de sulfetos, durante as três condições operacionais, as concentrações medianas apresentaram valor de 1,2 mg/L. Já para o ponto efluente apresentou variação entre 7,8 e 10,8 mg/L. De um modo geral, as concentrações de sulfeto na fase gasosa apresentaram-se elevadas para os pontos relativos ao biogás (entre 400 e 2100 ppm) e bem mais baixas para o ponto relativo ao gás residual do decantador (entre 15 e 100 ppm). Já o dispositivo d,e dissipação instalado na tubulação de efluente do reator UASB apresentou boa eficiência na remoção de sulfetos da fase líquida, em torno de 50%. Esta volatilização gerou uma concentração no "headspace" de 300 ppm. Os resultados apresentados pelo perfil da concentrações de sulfeto de hidrogénio nos reatores em escala piloto e demonstração indicaram que a camada de escuma não desempenhou papel importante no controle de odores nos reatores UASB, entretanto, os resultados obtidos nos ensaios com reatores de bancada sugerem que os microrganismos presentes na escuma podem promover a oxidação de sulfetos nos reatores.

The research aimed at monitoring hydrogen sulfide and its possible points of emission to the atmosphere, allowing a better knowledge and understanding of sulfide routes through UASB reactors treating domestic wastewater. The experiments were conducted in demonstration- (V = 14 m3) and pilot- (V = 360 litres) scale UASB reactors, both fed on sewage from Belo Horizonte city. The demonstration-scale reactor was operated at a HDT of 11 hours (operational condition 1), while the pilot-scale reactor was operated at HDT of 7 and 5 hours (operational conditions 2 and 3, respectively). Sulfate concentration in the liquid phase and sulfide in the liquid and gas phases were monitored, besides other parameters of interest. Batch tests in bench-scale…

Advisors/Committee Members: Carlos Augusto de Lemos Chernicharo, Carlos Augusto de Lemos Chernicharo, Sérgio Francisco de Aquino, Gilberto Caldeira Bandeira de Melo, Marcos Von Sperling.

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The core of this work is the development of a new concept of pre-treatment that uses the forced sieving of raw sewage as a strategy to reduce the average size of the particles and increase the conversion rates of particulate material in UASB reactors, used for treating domestic wastewater. The experimental apparatus consisted of two identical UASB reactors, one of them preceded by a 1mm mesh metallic sieve. Both reactors were operated under different hydraulic load conditions, with variation in hydraulic retention times and upflow velocities. The performance of the reactors was evaluated considering the usual parameters (COD, solids and SMA). Analysis of the particle size distribution was performed with samples of raw and sieved sewages to verify the effectiveness of the pre-treatment in reducing the particulate material. The conversion rates of particulate material present in the raw sewage were obtained from hydrolysis tests. The forced sieving resulted in a higher concentration of particles with diameter range of 1,8 and 30 m in the reactor influent. However, the reduction in the particles size range was not enough to increase the particulate material hydrolysis rates, since the first order relation kinetics, used to describe the process, leaded to hydrolysis constants values of 0.0446 ±0.0104 d-1, for the raw sewage, and of 0.0472 ± 0.0079 d-1, for the sieved sewage, when evaluated VSS decay. However, the reduction in the particles size resulted in a biomass with higher activity and, apparently, with better settleability characteristics, after the microbial community adaptation, selection and growth. The specific methanogenic activity (SMA) value of the sludge from the reactor preceded by the forced sieving unit (0,31 g COD.g VS-1.d-1) was higher than the result of the sludge from the control reactor (0,18 g COD.g VS-1.d-1), when the reactors were operated under adverse conditions (HRD = 5 h and upflow velocities = 1.10 m.h-1). Thus, although the conversion rates of particulate material in the raw and sieved sewage were similar, the development of a biomass with higher activity provided better performance of the UASB reactor, increasing the efficiency in the removal of total COD (65% for the reactor preceded by the forced sieving unit, versus 54% for the control reactor), and producing an effluent with lower particulate COD concentration (48 mg.L-1 versus 74 mg.L-1).

O trabalho consiste no desenvolvimento de uma nova concepção de pré-tratamento que utiliza o peneiramento forçado como estratégia para reduzir o tamanho médio das partículas e aumentar as taxas de conversão do material particulado, em reatores UASB, utilizados para o tratamento de esgotos domésticos. O aparato experimental utilizado na pesquisa consistiu de dois reatores UASB idênticos, sendo um deles antecedido de uma peneira metálica com abertura da malha de 1mm. Ambos os reatores foram operados sob condições hidráulicas diferentes, com variação do tempo de detenção hidráulica e da velocidade ascensional. O desempenho dos reatores foi avaliado…

Advisors/Committee Members: Carlos Augusto de Lemos Chernicharo, Carlos Augusto de Lemos Chernicharo, Lisete Celina Lange, Marcos Von Sperling, Eugenio Foresti, Sergio Francisco Aquino.

▼ Nessa pesquisa foram avaliadas as características e o comportamento das unidades que tratam o lodo da Estação de Tratamento de Esgotos do Arrudas. Essa ETE está localizada em Belo Horizonte e tem como processo de tratamento, lodos ativados em sua modalidade convencional, com digestão anaeróbia do lodo e posterior desidratação em centrífugas. A capacidade implantada para o tratamento secundário em 1ª etapa é de 2,25 m³/s e futuramente será ampliada para 4,5 m³/s. A operação da ETE observada nesse estudo ficou a cargo da Companhia de Saneamento de Minas Gerais, COPASA, não havendo, portanto, a intervenção do pesquisador. A metodologia utilizou os dados históricos de rotinas operacionais e análises de coleta dos anos 2002, 2003, 2004 e 2005. Após o levantamento desses parâmetros de identificação do lodo, buscou-se investigar as três fases operacionais pelas quais passou a Estação e a partir delas traçar uma correlação entre as alterações de operação e desempenho da ETE, à luz da literatura. Para cada período realizou-se um estudo detalhado da distribuição dos sólidos no lodo do decantador primário, no adensador por gravidade, nos digestores e na desidratação. Dos resultados avaliados pode-se concluir que a maior concentração do lodo primário (4,78%) foi atingida no adensador por gravidade quando esse recebia somente o lodo primário (primeira fase). O lodo misto concentrado no adensador (segunda fase) alcançou somente uma concentração de 2,7% enquanto o valor esperado de projeto era 5%. Somente o lodo secundário excedente concentrado no adensador por gravidade (terceira fase) não ultrapassou 1,82%. As concentrações do lodo digerido decresceram da primeira para a segunda e terceira fases, respectivamente, de 3,41%, 1,97% e 1,82%. A maior concentração da torta de lodo desidratado (28,28%) foi obtida quando o lodo digerido era proveniente do tratamento primário. Nas três fases operacionais a produção de biogás por kg de sólidos totais voláteis destruídos esteve entre 0,8% a 1,68%. Verificou-se, como principal conclusão dos dados analisados, que o maior problema da ETE Arrudas ocorreu devido ao adensamento dos lodos que deverá ser criteriosamente analisado para que se efetue a sua devida correção. Os resultados obtidos nessas avaliações serão de relevada utilidade para futuros estudos e pesquisas sobre os lodos gerados no processo de tratamento da ETE Arrudas. Advisors/Committee Members: Marcos Von Sperling, Marcos Von Sperling, Carlos Augusto de Lemos Chernicharo, Sílvia Maria Alves Corrêa Oliveira.

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Foi realizada avaliação hidráulica de um sistema composto por três leitos de fluxo vertical de primeiro estágio operados em paralelo para o tratamento de uma alíquota (para 100 habitantes) do esgoto bruto gerado na cidade de Belo Horizonte, localizada no Brasil. Uma unidade foi plantada com taboas (Typha latifolia), outra com tíftons (Tífton-85) e a terceira foi mantida sem plantas. Foram elaborados hidrogramas de vazão e testes com traçadores para a análise do comportamento hidráulico das unidades. Os resultados obtidos indicaram forte tendência das unidades ao regime hidráulico de mistura completa. Detectou-se grande dispersão nas unidades, além da presença de curtos-circuitos e zonas mortas. A não saturação dos leitos, mesmo durante a passagemda lâmina d agua foi confirmada para tres uniddes.Foram destacadas as influências do regime de dosagem, do período de repouso e da presença das plantas para a modelagem do comportamento hidráulico das unidades. O presente trabalho reforça a aptidão destes sistemas para a aplicação em pequenas comunidades, uma vez que esses sistemas são capazes de atender a rigorosos requisitos de desempenho em termos de matéria orgânica e sólidos em suspensão, mesmo com a ausência do segundo estágio de leitos, com baixos custos per capita e simplicidade de operação e manutenção.

Hydraulic evaluation of a system composed by three vertical flow constructed wetlands of first stage operated in parallel was accomplished for the treatment of part (100 inhabitants) of raw sewage generated in the city of Belo Horizonte, Brazil. A unit was planted with cattails (Typha latifolia), another with tiftons (Tífton-85) and the third one was maintained without plants. Discharge hydrographs and tracer tests were undertaken for the analysis of the hydraulic behavior of the units. The obtained results indicated a strong tendency of the units to the complete mixture hydraulic regime. A great dispersion was detected in the units besides the presence of flow short circuiting and dead zones. The non saturation of the beds, even during the passage of the sheet of water was confirmed for all three units. It was highlighted the influence of the dosage regime, of the rest period and of the presence of the plants for the modeling of the hydraulic behavior of the units. The present work reinforces the aptitude of these systems for the application in small communities, once those systems are capable to comply with to rigorous performance requirements in terms of organic matter and suspended solids, even with the absence of the second stage of beds, with low per capita equivalent costs and simplicity ofoperation and maintenance.

Advisors/Committee Members: Marcos Von Sperling, Marcos Von Sperling, Carlos Augusto de Lemos Chernicharo, Marcelo Libanio.

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A Engenharia Ambiental é uma nova modalidade da engenharia, criada pelo Ministério da Educação e do Desporto MEC através da Portaria no 1.693, de 5 de dezembro de 1994. Desde 1.992, quando foi criado o primeiro curso dessa modalidade no Brasil, foram estruturados e estão sendo ofertados 59 cursos, em 16 estados brasileiros. As regiões sudeste e sul concentram 75% desses cursos e 72% das vagas ofertadas. Apesar da Resolução CNE/CES no 11, de 11 de março de 2002 estabelecer diretrizes curriculares nacionais do curso de graduação em engenharia, observou-se que os cursos de Engenharia Ambiental ofertados pelas Instituições de Ensino Superior brasileiras apresentam diferenças de concepção e de estruturas curriculares de tal forma significativas que torna-se urgente definir conteúdos mínimos comuns que assegurem uma identidade para esta nova modalidade da Engenharia, além de atender aos requisitos mínimos estabelecidos nas diretrizes curriculares nacionais. O objetivo deste estudo foi conhecer o universo dos cursos ofertados no Brasil e alguns no exterior, estudar suas matrizes curriculares, colher a opinião de técnicos que trabalham com as questões ambientais sobre o perfil desejável para o profissional egresso desses cursos e, a partir dessas informações, propor uma estrutura curricular que permita ao egresso do curso efetivamente atender à crescente demanda da sociedade por profissionais com visão sistêmica, multidisciplinar e transdisciplinar que as questões ambientais requerem. O estudo desenvolvido permitiu ainda conhecer as principais interfaces entre a engenharia ambiental, outras engenharias e outras áreas do conhecimento. A conclusão do trabalho deixa clara a necessidade de um grande esforço por parte das IES que estão ofertando cursos de Engenharia Ambiental para criar uma identidade nacional para seus cursos. Uma identidade capaz de tornar a profissão de engenheiro ambiental conhecida, respeitada e de interesse de toda a sociedade brasileira, na medida que o desenvolvimento sustentável é a única forma de assegurar a sobrevivência das futuras gerações.

Environmental Engineering is a new kind of Engineering, accredited by the Education and Sport Office of the Brazilian Government MEC in the Decree no 1.693 of December 5th, 1994. Since 1992, when the first Environmental Engineering course was accredited, there have been offered 59 courses in 16 Brazilian states. About 75% of these courses and 72% of the positions are in the South and Southeast states of the country. Although the government´s Decree CNE/CES no 11, March 11th, 2002 established the rules for the engineering course´s programs, one could see that the existent courses had a lot of significant differences related to the conception and to the programs so that it became urgent to define the minimum curriculum, thus assuring an identity for this new modality of engineering course. The aim of this dissertation is to study of the Environmental Engineering courses that are available in Brazil an in some other countries and their programs, and to collect…

Advisors/Committee Members: Marcelo Libanio, Marcelo Libanio, Carlos Augusto de Lemos Chernicharo, Marcos Von Sperling, Eduardo Marques Arantes.

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Avaliou-se, na presente pesquisa, a eficiência da remoção de algas por meio de filtros grosseiros. O sistema investigado é composto por um reator UASB, duas lagoas de polimento em série e duas lagoas de polimento em paralelo. No final de cada uma das lagoas em paralelo foram acrescentados filtros de pedra. O material utilizado nos filtros 1 e 2 foi brita 3 e pedras de mão, respectivamente. Os filtros de pedra promoveram uma importante remoção adicional de matéria orgânica, completando a remoção efetuada pelo reator UASB e pelas lagoas de polimento. As concentrações médias de DBO e DQO total foram de 27 e 97 mg/L no Filtro 1 e de 32 e 107 mg/L no Filtro 2, respectivamente. As eficiências médias de remoção em relação a DBO e DQO total foram de 37 e 46% no Filtro 1 e 16 e 38% no Filtro 2, respectivamente. Foram obtidos resultados amplamente satisfatórios em relação à remoção de SST no sistema como um todo. As concentrações médias de SST nos filtros 1 e 2 foram de 26 e 50 mg/L e as eficiências de remoção de 73 e 48%, respectivamente. Quanto à remoção de E. coli, a eficiência global no sistema com o Filtro 1 foi de 5,68 unidades logarítmicas removidas e no sistema com o Filtro 2 foi de 5,82 unidades logarítmicas removidas, equivalente a eficiências médias de 99, 99979% e 99, 99985%, respectivamente

The research investigates the efficiency of the removal of algae in rock filters for polishing ponds effluent. The system is composed of a UASB reactor followed by two polishing ponds in series and two polishing ponds in parallel. In the end of each one (polishing ponds in parallel) were included rock filters (Filter 1 with grain sizes predominantly in the range of 25 38 mm and the Filter 2 with rocks greater than 76 mm). The rock filters promoted an important additional removal of organic matter completing the removal made by UASB reactor and the polishing ponds. The average concentrations of BOD and COD were 27 and 97 mg/L in Filter 1 and 32 and 107 mg/L in Filter 2, respectively. The average efficiencies of removal of BOD and COD were 37 and 46% in the Filter 1 and 16 and 38% in Filter 2, respectively. The experimental data show that the system can promote a significant removal of SS. The average concentrations of SS in Filter 1 and Filter 2 were 26 and 50 mg/L and the average removal efficiencies were 73 and 48%, respectively. The global efficiencies of removal of E. coli in the system were 5,68 log-units in Filter 1 and 5,82 log-units in Filter 2, corresponding to 99,99979% and 99,99985%, respectively.

Advisors/Committee Members: Marcos Von Sperling, Marcos Von Sperling, Carlos Augusto de Lemos Chernicharo, Flavio Rubens Lapolli.

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Esta pesquisa teve como objetivo investigar a inativação de ovos de Ascaris spp. durante a desinfecção de efluentes domésticos pela ação da radiação ultravioleta em fotorreatores de lâmpadas imersas e emersas (em escala de demonstração); e pela ação da radiação gama proveniente de fonte 60Co (em escala de bancada). Investigou-se também o emprego de diferentes tipos de ovos de parasito do gênero Ascaris, com e sem membrana mamilonada, como indicador de eficiência de desinfecção; e, finalmente, avaliou-se o desenvolvimento do ovo de Ascaris sp. irradiado em hospedeiro (modelo murino). O esgoto foi tratado em sistema anaeróbio (UASB) seguido de filtro biológico percolador (FBP) no Centro de Pesquisa e Treinamento em Saneamento (CePTS) UFMG/COPASA. As amostras de esgoto foram contaminadas artificialmente com ovos de Ascaris spp. e foram testadas várias doses de radiação UV e de radiação gama. Após as irradiações, as amostras de esgoto foram analisadas em laboratório, a fim de verificar a viabilidade dos ovos após o período de incubação em solução de ácido sulfúrico a 0,1 N, por 28 dias, em estufa a 28ºC e aeração manual diária. Os resultados indicaram que a dose de radiação UV aplicada por fotorreator de lâmpadas imersas e por fotorreator de lâmpadas emersas foram superiores a 90% de inativação, embora a qualidade parasitológica do efluente não se enquadrasse nas diretrizes da Organização Mundial da Saúde para a utilização de esgoto tratado. Quanto à radiação gama, os resultados apontaram as seguintes doses para desinfecção de efluente sanitário: dose de 3,5 kGy para efluentes com concentração até 150 ovos/L de Ascaris spp. e 5 kGy para efluentes com mais até 600 ovos/L de Ascaris spp.. Os resultados apontaram também que a membrana mamilonada protege o DNA no interior do ovo contra as ações das radiações UV e gama. E por fim foi verificado in vivo que as radiações para desinfecção de efluente doméstico minimizam o risco de infecção no modelo murino. A presente pesquisa também tentou utilizar o modelo suíno para verificar a viabilidade do ovo de ascarídeos após as irradiações, mas a configuração espacial do experimento, em regime semi-intensivo não impediu a contaminação do rebanho e comprometeu os resultados do experimento. Com isso sugere-se que futuros experimentos envolvendo modelo suíno sejam realizados em regime intensivo, com o isolamento de cada animal.

This research aimed to investigate the inactivation of Ascaris spp. eggs during disinfection of domestic sewage by the action of ultraviolet radiation in submerged and emerged lamp demoscale photoreactors, and gamma radiation from 60Co source (bench scale). It was also investigated the use of different types of Ascaris genus eggs, with and without mammilated membrane as an indicator of disinfection efficiency; and finally evaluated the development of eggs of irradiated Ascaris spp. in the host (murine). The sewage was treated in an anaerobic system (UASB reactor) followed by trickling filters (TF) at the Center for Research and Training on Sanitation (CePTS) -…

Advisors/Committee Members: Marcos Pezzi Guimaraes, Carlos Augusto de Lemos Chernicharo, Marcos Pezzi Guimaraes, Carlos Augusto de Lemos Chernicharo, Cristiano Lara Massara, Marcio Tadeu Pereira, Valeria Martins Godinho, Walter dos Santos Lima.

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A cadeia agroindustrial de leite no Brasil é uma das mais importantes, tanto pela questão económica quanto pela social. Diante das características do setor surgem também problemas ligados, principalmente, ao controle ambiental, pois as indústrias de laticínios produzem razoável quantidade de efluentes líquidos e com carga orgânica elevada. O Estado de Minas Gerais, por exemplo, possui cerca de 1250 indústrias de laticínios formalmente constituídas, sem qualquer tipo de tratamento de seus efluentes líquidos, lançando-os diretamente nos corpos receptores. A opção pela utilização de somente uma fase anaeróbia, como tratamento dos efluentes gerados pela atividade, capaz de reduzir as concentrações de matéria orgânica em níveis aceitáveis pela legislação, exige um maior conhecimento a respeito do funcionamento do filtro anaeróbio. O presente trabalho aborda a avaliação de desempenho de um filtro anaeróbio, em escala real, utilizado para o tratamento de efluentes de uma indústria de laticínios de médio porte. O foco principal do trabalho é a análise da influência da altura da camada de meio suporte e das cargas hidráulica e orgânica aplicadas, sobre o desempenho verificado em cada compartimento vertical do filtro. O fluxograma do sistema de tratamento incorpora unidades de peneiramento estático, de neutralização e equalização de vazão e de flotação, além do filtro anaeróbio objeto do estudo. O filtro apresenta volume útil total de 997 m3, sendo que o meio suporte (brita no. 4 de escória de alto forno) ocupa um volume de 862 m3. Após 12 meses de monitoramento ininterrupto, verificou-se que as concentrações e as eficiências de remoção de DQO filtrada não se alteraram substancialmente já a partir da altura de meio suporte de 0,60 m, correspondente aos seguintes parâmetros operacionais do filtro anaeróbio: TDH = 76 h e COV = 0,63 kgDQO/m3.d. As concentrações de ácidos graxos voláteis no interior do filtro foram muito baixas durante todo o período operacional, indicando a sua rápida conversão em gás metano. No todo, o sistema de tratamento apresentou um bom desempenho, sendo que a eficiência global de remoção de DQO do sistema atendeu de forma bastante satisfatória a legislação vigente no Estado de Minas Gerais. PALAVRAS-CHAVE: Filtro anaeróbio, efluentes industriais, efluentes de laticínios, tratamento de efluentes.

The dairy activity is one of the most important industries in Brazil, both economically and socially. Problems, mostly connected with environment protection also arise before the characteristics of the sector, for the dairy industry produces a fair amount of effluents with high organic load. There are, for instance, around 1,250 fully accredited dairy industries in the State of Minas Gerais alone with their waste being discharged into river basins without any form of effluent treatment whatsoever. As a means of treatment for the raw effluent produced by the activity, the option of using only one anaerobic phase capable of reducing the organic matter concentrations to levels accepted by the legislation requires a…

Advisors/Committee Members: Carlos Augusto de Lemos Chernicharo, Carlos Augusto de Lemos Chernicharo, Marcos Von Sperling, Gilberto Caldeira Bandeira de Melo, Sérgio Francisco de Aquino, Eduardo Sales Machado Borges.

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A diversidade microbiana metanogênica do lodo anaeróbio de dois reatores UASB (denominados de R1 e R2, sendo R2 precedido por uma unidade de peneiramento forçado), tratando esgoto sanitário, foi avaliada por meio de técnicas moleculares (PCR-DGGE e FISH). Os reatores foram operados com aplicação de diferentes velocidades ascensionais: fase 1 (0,50m/h), fase 2 (0,71 m/h), fase 3 (1,10 m/h), fase 4 (0,50 m/h) e fase 5 (0,71 m/h). As amostras de lodo foram coletadas ao final de cada fase, em três diferentes alturas de cada reator. Os resultados das análises de PCR-DGGE mostraram que a comunidade de arquéias metanogênicas é constituída por cerca de 5 populações distintas, e que essa diversidade não foi alterada pela imposição de diferentes velocidades ascencionais. Porém alterações foram observadas na intensidade das bandas, o que sugere diminuição na abundância destes microrganismos nas fases 3 e 4. Também não houve diferença na diversidade de arquéias entre os dois reatores, sugerindo que a existência de uma unidade de peneiramento forçado não altera os tipos metanogênicos presentes no reator. Análises de FISH de amostras da fase 5 com a sonda ARC915 revelaram 4 tipos morfológicos diferentes: dois similares a metanogênicas acetoclásticas típicas (filamentos do gênero Methanosaeta e agregados de cocos do gênero Methanosarcina) e outros dois filamentos, diferentes dos de Methanosaeta, provavelmente relacionados a metanogênicas hidrogenotróficas. O morfotipo de Methanosaeta foi o mais observado, compreendendo 63 a 87% do total de arquéias. Análises de FISH de testes de AME com lodo retirado dos mesmos reatores UASB, cultivado com substratos específicos, mostraram um número bem reduzido de microrganismos em relação às amostras colhidas diretamente dos reatores. Nos cultivos com acetato e formiato houve a predominância de Methanosaeta e foram os que apresentaram os melhores resultados de AME (70% de eficiência de produção de metano), embora, no cultivo com formiato, era esperada a predominância de metanogênicas hidrogenotróficas uma vez que tal substrato é específico para este grupo microbiano. A associação sintrófica de membros de Methanosaeta com bactérias homoacetogênicas explicaria tal resultado, uma vez que estas produzem acetato a partir da degradação de formiato. O cultivo com glicose mostrou uma baixa eficiência de produção de metano (19%) e baixo pH (5,1), com predominância de arquéias filamentosas diferentes de Methanosaeta. Quanto à remoção de DQO filtrada durante as fases operacionais, ela foi similar em ambos reatores, indicando que a estabilidade da comunidade microbiana foi seguida pela estabilidade do desempenho dos mesmos. Os resultados como um todo sugerem que ambos reatores apresentavam uma comunidade de arquéias similar, constituída principalmente por filamentos típicos de Methanosaeta, confirmando a importância e a predominância deste grupo microbiano na cadeia final de degradação anaeróbia em reatores UASB.

The methanogenic microbial diversity of anaerobic sludge in two UASB reactors (denominated R1…

Advisors/Committee Members: Silvana de Queiroz Silva, Carlos Augusto de Lemos Chernicharo, Silvana de Queiroz Silva, Carlos Augusto de Lemos Chernicharo, Juliana Calábria de Araújo, Maria de Lourdes Florêncio dos Santos.

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Este estudo objetivou avaliar os processos de formação, movimentação, desprendimento e consumo de metano e sulfeto de hidrogênio, resultantes do tratamento de esgoto doméstico em reatores UASB, no interior do reator e em estruturas hidráulicas próximas do mesmo. Os experimentos foram desenvolvidos em quatro reatores UASB, sendo três em escala piloto (340 L) e um em escala de demonstração (14 m3). Os pontos de amostragem foram estrategicamente definidos para as fases líquida e gasosa, de modo a possibilitar o monitoramento dos principais parâmetros de interesse, a exemplo de metano e sulfeto dissolvidos na fase líquida, metano e sulfeto na fase gasosa (biogás e gases residuais), dentre outros. Os resultados obtidos permitiram concluir que as concentrações de metano e sulfeto dissolvidos no efluente dos reatores UASB foram relativamente elevadas, variando entre 17 e 21 mg.L-1 e entre 7 e 11 mgS.L-1, respectivamente. As perdas de metano dissolvido no efluente dos reatores UASB se situaram maiores que 30% de todo o metano gerado na unidade, o que demonstra serem relevantes as perdas de potencial energético com a dissolução de metano no efluente. Além disso, foi muito baixa a remoção dos constituintes gasosos na região da superfície do decantador dos reatores UASB, a qual contém a camada de escuma, com a grande parcela do metano e do sulfeto ainda permanecendo dissolvida no líquido efluente. Os balanços de massa efetuados para os reatores UASB indicaram as seguintes faixas: i) para o balanço da DQO afluente: efluente solúvel (14-24%), lodo efluente (10-20%), lodo retido (8-10%), CH4 biogás (24-30%), CH4 dissolvido (16-18%), sulfato redução (4-5%); ii) para o balanço de enxofre afluente como sulfato e sulfeto dissolvidos: sulfato efluente (15-18%), sulfeto efluente (57-64%), sulfeto precipitado no lodo retido (3- 5%), sulfeto absorvido pelas células do lodo retido (4-5%), sulfeto precipitado no lodo efluente, (2-4%), sulfeto absorvido pelas células do lodo efluente (2-5%), sulfeto no biogás (1%). Por fim, concluiu-se que uma unidade simples como uma caixa de dissipação após o reator UASB tem condições de remover metano e sulfeto dissolvidos na fase líquida na ordem de 40%. Se otimizada, essa unidade pode vir a ter uma eficiência ainda maior.

This study aimed at evaluating the processes of formation, movement, release andbconsumption of methane and hydrogen sulfide, generated during the treatment of domestic wastewater in UASB reactors, inside the reactor and at hydraulic structures close to it. The experiments were carried out in four UASB reactors, three in pilot scale (360 L) and one in demonstration scale (14 m3). The sampling points were strategically defined for the liquid and gaseous phases, as means of allowing the monitoring of the main parameters of interest, such as methane and sulfide dissolved in the liquid phase, methane and sulfide released to gas phase (biogas and waste gas), among others. The results allowed to conclude that the concentrations of dissolved methane and sulfide in the effluent of the UASB…

Advisors/Committee Members: Carlos Augusto de Lemos Chernicharo, Carlos Augusto de Lemos Chernicharo, Gilberto Caldeira Bandeira de Melo, Marcos Von Sperling, Juliana Calabria de Araujo, Sérgio Francisco de Aquino, Marcelo Zaiat.

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O foco deste estudo foi investigar a influencia das condições ambientais proporcionadas por diferentes tipos de materiais suporte (escoria de alto-forno, anéis plásticos, Downflow Hanging Sponge e aparas de conduite), profundidades distintas e duas diferentes cargas orgânicas volumétricas na abundancia e distribuição de bactérias nitrificantes, na diversidade microbiana (dominio Bacteria), assim como no desempenho do reator (remoção de amônia), em quatro filtros biológicos percoladores (FBP) pós-reator UASB tratando esgoto domestico. Microrganismos de diversas complexidades e funções foram visualizados, sendo que o topo dos FBP apresentou a maior diversidade de morfologias, devido à maior disponibilidade de matéria orgânica, luz solar e oxigênio nesta altura. O aumento significativo da quantidade de células de Nitrobacter foi detectado do meio para o fundo de todos os FBP, em ambas as fases de operação (COV de 0,24 e de 0,38 kgDBO/m3.d), em consonância com as elevadas concentrações de nitrato e baixas concentrações de DBO também verificadas nesta porção dos filtros. Contudo, as abundancias de células de AOB e Nitrospira permaneceram constantes. As diferentes composições e configurações dos materiais suporte proporcionam condições ambientais distintas, conduzindo ao desenvolvimento de vários perfis diferentes de distribuição e abundancias de Bactéria, AOB e NOB e T. denitrificans, sendo que o sistema DHS apresentou a maior abundancia de todos os microrganismos investigados nas duas fases de operação. Os espaços intersticiais do DHS são ideais para a retenção da biomassa e também dos substratos disponíveis, resultando em condições ambientais muito favoráveis para a nitrificação. As contagens de Bactéria foram significativamente maiores na COV mais elevada (0,38 kgDBO/m3.d), enquanto houve um decrecimo significativo da quantidade de nitrificantes em todos os FBP. Tais aspectos estabelecem de acordo com a baixa remoção de amônia observada na fase operacional com COV mais elevada. O aumento da COV promoveu o aparecimento de microambientes anóxicos e anaeróbicos. Estas condições ambientais foram determinantes para o desenvolvimento de Thiobacillus denitrificans nos materiais suporte DHS e aparas de conduite. Apesar de os reatores terem sido alimentados pelo mesmo efluente do reator UASB, as diferentes composições e configurações dos materiais de enchimento resultaram no desenvolvimento de diferentes condições ambientais, que favoreceram o estabelecimento diversificado de espécies. Actinobacteria, Firmicutes e o clone UTFS-R12- 90-53 (não-cultivada) foram identificadas em amostras de biofilme com mais de 98% de similaridade com seqüências depositadas no NCBI provenientes de sistemas DHS e de tratamento de esgoto domestico aeróbico/anaeróbico.

The aim of this study was to investigate the influence of environmental conditions provided by four different types of packing media, distinct depths and two different organic loading rates (OLR) on bacterial diversity, and abundance, distribution of nitrifying bacteria, as well as…

Advisors/Committee Members: Carlos Augusto de Lemos Chernicharo, Carlos Augusto de Lemos Chernicharo, Silvana de Queiroz Silva, Vera Lucia dos Santos, Marcos Von Sperling, Maria Bernadete Amâncio Varesche Silva, José Luiz Sanz Martin.

▼ A conservação da qualidade das águas naturais não deve ser entendida como um objetivo de caráter puramente preservacionista, destituído de interesse econômico e social, uma vez que tem repercussões importantes não somente para o equilíbrio ambiental dos ecossistemas, mas também para a saúde pública e para a viabilidade das diversas atividades produtivas que se apropriam desse recurso natural. Trata-se, portanto, de uma questão estratégica para o desenvolvimento sustentável das sociedades, sobre a qual deve prevalecer uma visão mais ampla e de longo prazo. No Brasil, a instituição da Política Nacional de Recursos Hídricos (Lei 9.433/97) representou um importante passo nesse sentido, com a consolidação de princípios, fundamentos e diretrizes para uma regulação adequada do uso da água em termos quantitativos e qualitativos. Contudo, os desafios postos à efetiva implementação desse novo marco legal ensejam uma importante discussão sobre como tratar as interfaces entre as diferentes políticas públicas e setoriais diretamente relacionadas ao gerenciamento dos recursos hídricos, particularmente, aquelas relativas à proteção do meio ambiente e ao setor saneamento. Considerou-se oportuna, portanto, uma investigação retrospectiva (1997 a 2005) e prospectiva (2006 a 2010) sobre as implicações do modelo de gestão da PONAREH em duas frentes: no controle da poluição hídrica (1ª linha de investigação) e na promoção do uso sustentável de água pelos serviços de saneamento (2ª linha de investigação). O estudo foi desenvolvido com a aplicação conjunta de duas técnicas de pesquisa - entrevistas individuais seguidas do método Delphi de Políticas. Em um primeiro momento, foram consultados 18 especialistas dos setores governamental e não-governamental. A análise de conteúdo das entrevistas, registradas em gravações de áudio, permitiu a identificação de uma grande quantidade de questões de interesse para a pesquisa (129 e 113 questões na 1ª e 2ª linha, respectivamente), organizadas em categorias distintas: constatações, prospecções e propostas. Esse rico material de consulta, produzido a partir das entrevistas, subsidiou a elaboração dos questionários aplicados na etapa seguinte do trabalho - o Delphi de Políticas, que contou com a participação de um total de 87 indivíduos com diferentes formações profissionais, representantes de todos segmentos (poder público, setores usuários e sociedade civil) e de todas regiões do país. Em ambos painéis, o processo iterativo foi concluído em 2 rodadas, sendo registrada uma avaliação predominantemente favorável e consensual quanto à importância das constatações e prospecções e quanto à aceitação e viabilidade das propostas identificadas pelos entrevistados. À exceção de um único resultado, todas avaliações consensuais registradas foram positivas. O dissenso entre os painelistas restringiu-se, basicamente, à avaliação da confiabilidade de algumas constatações e prospecções. Houve, portanto, uma tendência de validação das idéias e das opiniões expressas nos enunciados das questões, ratificando-se, então,… Advisors/Committee Members: Carlos Augusto de Lemos Chernicharo, Nilo de Oliveira Nascimento, Carlos Augusto de Lemos Chernicharo, Leo Heller, Oscar de Moraes Cordeiro Netto, Ricardo Toledo Silva, Jose Claudio Junqueira Ribeiro.

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Nesta pesquisa foram avaliados, de forma abrangente e aprofundada, cerca de 50.000 dados operacionais de 208 ETEs dos estados de Minas Gerais e São Paulo, compreendendo 21 processos de tratamentos. A avaliação teve como enfoque principal o desempenho das tecnologias de tratamento de esgotos, considerando o alcance a diversas metas de qualidade para o efluente, a influência de condições operacionais e a confiabilidade. A qualidade geral do monitoramento foi muito variada, considerando o número de parâmetros analisados, a freqüência de amostragem, o período abrangido e o número de dados disponibilizado pelas diversas ETEs. O porte das estações de tratamento também variou muito, com vazões tratadas na faixa de 0,05 L/s a 6.838 L/s. Uma extensa caracterização dos esgotos brutos foi efetuada, buscando comparar as concentrações de DBO, DQO, SST, NT, PT e Coliformes com os valores considerados típicos pela literatura especializada, para despejos predominantemente domésticos. Os resultados mostraram que os esgotos brutos apresentaram, em geral, uma concentração mais elevada do que o considerado usual. Os esgotos tratados foram avaliados, mais detalhadamente, para seis processos de tratamento mais usualmente utilizados no país, e para os quais havia uma maior disponibilidade de dados: fossas-filtro, lagoas facultativas, lagoas anaeróbias seguidas por lagoas facultativas, lodos ativados, reatores UASB operando isoladamente e reatores UASB seguidos de póstratamento. Para estas tecnologias de tratamento, foram efetuadas avaliações acerca da qualidade do efluente gerado, em termos de concentrações e eficiências de remoção observadas, do atendimento a padrões de lançamento e metas de qualidade para o efluente e da influência de condições operacionais no desempenho das ETEs. Foram determinados, ainda, o modelo distributivo que melhor descreve o comportamento dos dados afluentes e efluentes e a confiabilidade dos sistemas, medida pela probabilidade de desempenho satisfatório de uma ETE, considerando o atendimento a padrões de lançamento de efluentes. Em geral, o desempenho médio observado ficou aquém do esperado para as tecnologias de tratamento, considerando todas as abordagens de análise utilizadas. No entanto, bons resultados foram obtidos por ETEs individuais de todas as tecnologias, mostrando que as limitações não podem ser atribuídas aos processos de tratamento mas, possivelmente, a eventuais problemas de projeto, operação e manutenção das unidades.

The research presents results from a comprehensive evaluation of 208 full-scale WWTPs, located in Southeast Brazil (latitudes 20 to 22o South), comprising 21 treatment processes. The evaluation focused on the performance of these treatment technologies, in terms of achieving compliance with several effluent standards, and the influence of operational conditions and the reliability of the systems. Over 50000 plant operational data were analyzed and the results showed a great variability in terms of sampling frequency, monitoring period and measured parameters. The influent flow…

Advisors/Committee Members: Marcos Von Sperling, Marcos Von Sperling, Carlos Augusto de Lemos Chernicharo, Mauro da Cunha Naghettini, Pedro Alem Sobrinho, Rafael Kopschitz Xavier Bastos.

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O estudo avaliou o desempenho de três lagoas de polimento em série, seguidas de um filtro de pedras de escoamento subsuperficial, tratando efluente sanitário de um reator anaeróbio de manta de lodo (UASB), em escala demonstrativa, no município de Belo Horizonte/MG, com ênfase na remoção de nitrogênio. As duas primeiras lagoas de polimento da série operaram com profundidades médias de 0,80 metros e a terceira lagoa com 0,6 metros e tempo de detenção hidráulica total na série de 10 dias. Foi instalado um aparato constituído de uma campânula em acrílico na superfície de cada lagoa de polimento. Para a quantificação da amônia volatilizada nas lagoas foi inserido ar de arraste no interior das campânulas. Este ar, após passagem pela atmosfera da campânula e enriquecido com a amônia volatilizada, foi borbulhado em frascos contendo uma solução de ácido bórico. A amônia em contato com o ácido bórico era absorvida na solução e as amostras enriquecidas com nitrogênio amoniacal foram então analisadas para NH4 + em laboratório. O sistema de tratamento produziu efluentes com concentrações médias de DBO, DQO e SST de 58 mg/L, 128 mg/L e 49 mg/L, respectivamente. O sistema apresentou uma eficiência média global de 50% na remoção de nitrogênio amoniacal, sendo constatadas concentrações efluentes na última lagoa abaixo da meta de 20 mg/L em mais de 80% do período em estudo. Foram observados menores valores de concentração de nitrogênio amoniacal efluente nas lagoas de polimento em condições de temperaturas e pH mais elevados e maiores eficiências de remoção com menores taxas de aplicação superficial de nitrogênio amoniacal. As taxas de volatilização da amônia observadas nas três lagoas de polimento foram, em média, menores que 0,2 kg/ha.d, o que representou menos que 3% do nitrogênio amoniacal removido nas lagoas. Os resultados obtidos induzem à contestação da volatilização da amônia como mecanismo preponderante de remoção de nitrogênio em lagoas de polimento, sendo necessários estudos relativos à importância de outros mecanismos de remoção de nitrogênio, tal como a nitrificação seguida de desnitrificação e da assimilação do nitrogênio pela biomassa, com consequente imobilização no lodo, para melhor esclarecer a remoção de nitrogênio em lagoas de polimento

This research evaluated the performance of three polishing ponds in series followed by a subsurface coarse rock filter treating the effluent from an Upflow Anaerobic Sludge Blanket (UASB) reactor, at demonstration scale, in the city of Belo Horizonte, Brazil, with emphasis on the investigation of the removal of nitrogen by ammonia volatilization. The system comprised three ponds in series: Ponds 1 and 2 operated with average depths of 0,80 m and Pond 3 with 0,60 m. The total hydraulic detention time was 10 days. In order to measure the volatized ammonia, an apparatus composed by a capture chamber and an absorption system (boric acid) was installed on the surface of the ponds. The air was inserted in the capture chamber and forced the headspace gases to bubble-up though a boric…

Advisors/Committee Members: Marcos Von Sperling, Marcos Von Sperling, Carlos Augusto de Lemos Chernicharo, Roque dos Passos Piveli, Silvia Maria Alves Correa Oliveira.

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Atualmente o Brasil é considerado um dos maiores produtores mundiais de cana-de-açúcar, colocando-o na liderança mundial em tecnologia de produção de etanol. Juntamente com o aumento sucessivo das safras, aumenta-se a geração de bagaço de cana-de-açúcar, que possui grande potencial energético e é considerado o resíduo agroindustrial obtido em maior quantidade no país. Grande parte das usinas sucroalcooleiras brasileiras tem feito o aproveitamento energético do bagaço através da co-geração, que consiste na queima do bagaço para geração de energia elétrica. Visando à obtenção de um melhor aproveitamento energético do bagaço de cana, a presente pesquisa propõe a aplicação de um método alternativo de geração de energia a partir deste substrato, o qual se constitui na geração de biogás através do processo de biodigestão anaeróbia, em complementação à co-geração atualmente praticada. O processo de biodigestão anaeróbia foi realizado em planta piloto específica para digestão de material sólido, conforme Patente de Busch &Sieber (2006). Foi feita a comparação da rota tradicional de geração de energia (co-geração) e da rota alternativa (produção de biogás em planta piloto e posterior co-geração do bagaço processado na planta). A comparação entre as rotas se deu pelo somatório do potencial energético de cada uma, em termos do Poder Calorífico Inferior PCI do bagaço e biogás gerados, por unidade de massa de bagaço de cana. De acordo com os resultados obtidos, em termos quantitativos, o potencial de geração de energia se mostrou semelhante nas 2 rotas estudadas. Considerando-se o bagaço em base seca, ocorreu um aumento do PCI geral total final, de cerca de 3,5%, enquanto para o bagaço em base úmida, foi identificado um decréscimo de cerca de 22,5% do PCI total final. Em termos qualitativos, a produção de biogás por quilograma de bagaço processado não se mostrou significativa, sendo seu potencial energético bastante inferior ao potencial do bagaço final, após processamento na planta piloto (percentual máximo de 1,47% em relação ao potencial total). A reduzida produção de biogás foi atribuída à baixa biodegradabilidade das fibras presentes no bagaço, sendo que o combustível produzido foi resultado, principalmente, da digestão do açúcar remanescente no substrato. Os ciclos de processo contendo resultados mais positivos estão vinculados às amostras com maior percentual de sólidos solúveis e açúcar redutor total, competindo desta forma com a própria eficiência do processo de extração de etanol

Brazil has become one of the largest sugarcane producers, being one of the worlds leaders in ethanol production technology. As ethanol production increases, the total amount of sugarcane bagasse is also increased. Sugarcane bagasse has a great energy potential and is currently considered the Brazilian largest agro-industrial residue. Most of Brazilian sugarcane plants have made the exploitation of bagasse energy through co-generation, which is the burning of bagasse for power generation. In order to obtain a better energy yield from…

Advisors/Committee Members: Gilberto Caldeira Bandeira de Melo, Gilberto Caldeira Bandeira de Melo, Carlos Augusto de Lemos Chernicharo, Lisete Celina Lange, Paulo Fernando Trugilho.

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A utilização de resíduos sólidos orgânicos biodegradáveis como biomassa visando à geração de energia é uma boa prática que pode ajudar a aumentar a disponibilidade de energia para a humanidade. Tais resíduos apresentam alto potencial de geração de biogás com baixa emissão de carbono para a atmosfera, podendo constituir uma interessante fonte energética alternativa. Neste trabalho foi avaliada a eficiência e a aplicabilidade de um tratamento anaeróbio de duplo estágio dos resíduos sólidos orgânicos biodegradáveis com o objetivo de aproveitar o potencial energético dos mesmos, gerando biogás e créditos de carbono. Esses resíduos foram produzidos na CEASAMINAS em seu entreposto de Contagem-MG. Para a realização do trabalho, foi construído aparato experimental complexo e automatizado, utilizando um sistema de digestão anaeróbia de duplo estágio. Tal sistema é inovador e tem a vantagem de produzir biogás de alta qualidade (>70% de CH4), possibilitando ainda o controle da produção do biogás através da variação da taxa de aplicação de DQO no reator de metanogênese ao longo do tempo. Foi avaliada também a utilização do biogás gerado para produção de energia elétrica e calor através de um motor CHP (Combined Heat Power), além dos créditos de carbono possíveis de serem obtidos com o processo. Foram realizados 4 testes de 14 dias cada, que procuraram simular os resíduos produzidos pela CEASAMINAS em 2009. Os resultados mostraram um bom funcionamento do aparato montado, sendo possível prever a produção hipotética de biogás a partir dos resíduos da CEASAMINAS. Os experimentos mostraram que é possível produzir 130,41 LBiogás.kgSV-1 com um percentual médio de CH4 de 73,13%. Nessas condições, verificou-se que, em média, é possível a produção anual de 536.786 kWh de energia elétrica e 1.090.299 kWh de energia térmica com os resíduos da CEASAMINAS. Com tal disponibilidade energética, a instalação de um motor CHP de 61,27 kW trabalhando 24 h.dia-1 é possível, ainda com a recuperação de 124,46 kW de potência em calor gerado. Além a geração de energia, é possível a redução de 13.791,51 tCO2e em emissões de carbono em 21 anos. Tal redução ainda pode se transformar em créditos de carbono via projetos MDL.

The use of biodegradable organic solid waste as biomass in order to generate energy is a good practice, and can help increase the availability of energy for mankind. Such wastes have a high potential for biogas generation with low carbon emissions to the atmosphere, and may constitute an interesting alternative energy source. In order to find out the energy potential of biodegradable organic solid waste produced at CEASAMINAS in its warehouse in Contagem-MG, in this study was evaluated the efficiency and applicability of a two-stage anaerobic treatment of these wastes with the production of biogas and carbon credits. To carry out the work, a complex and automated experimental apparatus was built, using a two-stage anaerobic digestion system. The digestion system used is innovative and has the advantage of producing high quality biogas…

Advisors/Committee Members: Gilberto Caldeira Bandeira de Melo, Gilberto Caldeira Bandeira de Melo, Carlos Augusto de Lemos Chernicharo, Valderi Duarte Leite, Claudio Leite de Souza.

▼ O presente trabalho aborda a identificação e análise de viabilidade de ovos de helmintos em um sistema de aplicação de esgotos domésticos no solo por escoamento superficial, aplicado ao pós-tratamento de efluentes de reatores anaeróbios. Buscou-se, ainda, avaliar a eficiência do sistema em relação à remoção de ovos de helmintos, coliformes totais (CT) e Escherichia coli (E. coli) analisando o enquadramento do efluente final às diretrizes da OMS para reúso de águas residuárias tratadas. O estudo, desenvolvido em duas fases, avaliou unidades implantadas junto à ETE Nova Vista, na cidade de Itabira/MG. Na Fase 1, o sistema foi constituído de um reator UASB (escala real), seguido de três rampas de escoamento superficial no solo (escala de demonstração), operando com vazão constante ao longo do dia. Nessa fase buscou-se avaliar a eficiência do sistema em relação à remoção de ovos de helmintos, e a identificação das espécies prevalentes, utilizando o método de BAILENGER (1979), modificado por AYRES &MARA (1996). Na Fase 2, o sistema foi constituído de um reator anaeróbio compartimentado (escala de demonstração), seguido das mesmas rampas de aplicação superficial no solo, porém operando com vazão variável ao longo do dia. Nessa fase, buscou-se avaliar a eficiência do sistema de tratamento em relação à remoção de ovos de helmintos, CT e E. coli, bem como estimar a fração viável dos ovos. Em geral, o sistema funcionou de forma bastante promissora em relação à remoção de ovos de helmintos, com eficiências médias no reator UASB de 71% e 82%, nas Fases 1 e 2, respectivamente. Em relação às rampas de escoamento superficial, os resultados parasitológicos obtidos na Fase 1 indicaram a ausência de ovos de helmintos no efluente final. Na Fase 2 foi obtida uma média de 0,2 ovo/L, indicando o atendimento às diretrizes da OMS ( 1 ovo de nematóide/L). Nos estudos de viabilidade dos ovos de helmintos, durante a Fase 2, pela técnica da coloração rápida, foram observados tanto ovos viáveis, quanto não-viáveis. Os percentuais médios de ovos viáveis foram de 3,9% no esgoto bruto e 14,9% no efluente do reator anaeróbio. Ressalta-se que tais resultados devem ser vistos com ressalvas, devido às dificuldades de observação inerentes ao método utilizado. Em relação à remoção de CT e E. coli, foram observadas eficiências médias da ordem de 2 unidades logarítmicas no sistema UASB/rampas. Embora a qualidade do efluente final das rampas ( 1 ovo /L) indique a sua potencial utilização para a irrigação irrestrita, as concentrações de E. coli (106 a 108 NMP/100 mL) indicam uma qualidade bacteriana insatisfatória, possibilitando sua utilização apenas para a irrigação restrita (cereais, culturas industriais, forrageiras, pastagens e árvores). Advisors/Committee Members: Carlos Augusto de Lemos Chernicharo, Carlos Augusto de Lemos Chernicharo, Marcos Von Sperling, Cristiano Lara Massara, Annemarie Konig.

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Este trabalho tem por objetivo a caracterização de lodos anaeróbios quanto à presença de ovos de helmintos e a viabilidade de ovos de Ascaris sp em lodos in natura, higienizados por caleação e por tratamento térmico, e o estudo de identificação e contagem de ovos de helmintos presentes em diferentes tipos de lodos. Para o experimento de caleação, o lodo foi obtido de um reator UASB em escala de demonstração, após etapa de desaguamento em leito de secagem, tendo sido testadas três dosagens de cal hidratada (30, 40 e 50%). Os experimentos de tratamento térmico foram realizados em aparatos em escala piloto e de demonstração, utilizando lodos de reatores UASB in natura (não submetidos à etapa de desaguamento). Para estes experimentos, foram utilizados ovos de Ascaris lumbricoides como organismo indicador. Para o estudo da presença de ovos de helmintos e viabilidade de ovos de Ascaris sp, foram utilizados três tipos de lodo, sendo dois obtidos de reatores UASB, ambos desidratados em leitos de secagem, e o terceiro obtido de um digestor anaeróbio de lodo primário, desidratado mecanicamente por meio de centrífuga. A higienização por caleação mostrou-se 100% eficiente na inviabilização de ovos de Ascaris sp após 30 dias de contato, para as três dosagens testadas. Quanto ao tratamento térmico, foi observada a total inativação de ovos de A. lumbricoides para tempos de aquecimento da ordem de 4 a 5 horas e temperaturas máximas próximas a 70 °C. Os resultados referentes ao número total de ovos indicaram não só a inativação dos ovos viáveis, mas também sua possível destruição. Quanto à caracterização dos diferentes tipos de lodo, verificou-se a presença de ovos de helmintos em todas as amostras analisadas, com a predominância de ovos de Ascaris sp, sendo que em dois tipos de lodos, mais da metade dos ovos mostraram-se viáveis.

This study aims at the characterisation of anerobic sludge regarding the presence of helminths eggs and viability of Ascaris sp eggs in sludges in natura and sanitization using lime and termic treatment, besides the identification and counting of helminth eggs in different types of sludges. For the experiment of sanitization with lime, the sludge was obtained from an UASB reactor, in demonstration scale, after being dewatered in drying bed, with three dosages of hydrated lime (30, 40 and 50 %) being used. The experiments of termic treatment were carried out in pilot- and demonstration scale treatment plants, with raw sludge (in natura) from UASB reactors being used. For these experiments, Ascaris lumbricoides eggs were used as indicator organism. For the study regarding the presence of helminth eggs and viability of Ascaris sp eggs, three types of sludges were used, two of them being obtained from the UASB reactor, after being dewatered in drying beds, while the third one originated from an Primary Sludge Anaerobic Digester, after being dewatered in centrifuges. The sanitization of sludge with lime was 100% efficient in the inactivation of Ascaris sp eggs, after 30 days contact time, for the three…

Advisors/Committee Members: Carlos Augusto de Lemos Chernicharo, Carlos Augusto de Lemos Chernicharo, Marcos Von Sperling, Leo Heller, David Pereira Neves.

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Este estudo avaliou a aplicação de um sistema baseado no emprego de radiação ultravioleta UV na desinfecção de águas com cor e turbidez moderadas. Foi utilizado um reator anular, dotado de lâmpada UV de potência 15W, desenvolvido no Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental DESA da UFMG. Foram realizados ensaios em regime de bateladas, empregando-se água sintética de dois tipos : Água tipo 1, com turbidez até 5 uT e cor aparente até 30 uH, e Água tipo 2, com turbidez entre 20 e 30 uT e cor verdadeira até 30 uH. As águas experimentais foram contaminadas com Escherichia coli proveniente de cepa isolada de água, em concentrações de 102 a 107 NMP/100 ml, e submetidas à exposição UV no reator por tempos de contato de 1, 3 ou 5 minutos. Para cada ensaio foram determinadas as concentrações de microrganismos das amostras brutas e tratadas através da metodologia do substrato definido. Os ensaios realizados demonstraram que para os dois tipos de água experimental obteve-se inativação completa dos microrganismos nos ensaios com tempos de contato iguais a 3 e 5 minutos. Nos ensaios com tempo de contato iguais a 1 minuto, embora não suficiente para inativação completa dos microrganismos, as características do sistema proporcionaram redução de até 6 log da carga afluente, com média entre 3 e 4 log. Complementarmente foram realizados ensaios cinéticos, utilizando-se água natural coletada na entrada da estação de tratamento Morro Redondo, da COPASA MG, objetivando a determinação da constante de inativação à UV da Escherichia coli e de bactérias do grupo coliforme (coliformes totais). Os valores obtidos foram coerentes com aqueles apontados na literatura. As doses de radiação UV foram determinadas por actinometria, realizada pelo grupo de apoio na área de química da equipe da UFMG vinculada ao PROSAB Edital 2, Tema Água, tendo sido utilizado o ferrioxalato de potássio como substância actinométrica. Desta forma, o estudo realizado permitiu a consolidação da boa perspectiva de aplicação da radiação UV como alternativa aos sistemas baseados no uso do cloro, com especial enfoque para sistemas e abastecimento de água de pequeno porte.

This study evaluates the application of a disinfection system using ultraviolet radiation UV in water with moderate presence of color and turbidity. An annular reactor developed at the Sanitary and Environmental Engineer Department DESA / UFMG with a 15 W UV lamp were used. Batch experiments were done using two types of synthetic water: Type 1, turbidity up to 5 TU, apparent color until 30 HU, and Type 2, turbidity between 20 and 30 TU and true color until 30 HU. The experimental waters were contaminated with Escherichia coli from strain isolated of water, in a 102 to 107 per 100 mL concentration, and submitted to UV exposition within the reactor for contact times of 1, 3 and 5 minutes. For each test the concentration of raw as well as treated samples were determined with the methodology of defined substrate. The experiments demonstrated that the complete inactivation was reached to contact times…

Advisors/Committee Members: Marcelo Libanio, Marcelo Libanio, Carlos Augusto de Lemos Chernicharo, Leo Heller, Luiz Antonio Daniel, Willer Hudson Pós.

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Este trabalho tem como objetivo analisar a reengenharia do ensino das engenharias, desde a construção do Programa REENGE até a produção de reformas curriculares em duas escolas de engenharia. A investigação se insere em uma perspectiva sociológica com produção teórica na Nova Sociologia da Educação e na Teoria Crítica de Currículo e se articula com o modelo de dispositivo pedagógico de Basil Bernstein, que possibilita estudar reformas educacionais. Os procedimentos metodológicos utilizados para a coleta de dados foram a observação, a entrevista e a análise documental. A pesquisa empírica foi dividida em três partes. A primeira examina a construção do Programa REENGE: sua origem, sua finalidade e as discussões que antecederam sua implementação nas escolas de Engenharia em geral. A segunda analisa a reforma nas Escolas A e B: os projetos escolares, suas relações com o REENGE, as resistências e os conflitos. A terceira refere-se ao estudo de caso da reforma do curso de Engenharia Civil da Escola A: as continuidades e as rupturas do currículo, e as diferenças entre o currículo projetado e o currículo implementado. No que diz respeito à formação docente, o estudo revela a necessidade de fomentar, no interior das escolas pesquisadas, um processo que favoreça o exercício da análise crítica sobre o currículo.

The aim of the present thesis is to analyze de Reengenharia do Ensino das Engenharias since the Programa REENGE development till the curricula reform in two engineering colleges. The research has been carried out into a sociological perspective based on the Nova Sociologia da Educação and the Teoria Crítica de Currículo theory, and combined with the pedagogical principle model by Basil Bernstein that enables us to study educational reforms. In order to gather the data, the methodological approaches were observation, interviews and documents analysis. The empirical search is divided into three parts. The first one examines the Programa REENGE development: its origin, its purpose, and the discussions that took place before the project implementation in the Engineering colleges, in general. The second one analyzes the reform in the college A and B: the project of the colleges, their connection with REENGE, the oppositions and the conflicts. The third one refers to the case study of the course reform of the A Civil Engineering College: the curriculum continuities and ruptures, and the differences between the projected curriculum and the implemented one. As regards the teachers´s formation in the colleges researched, the study reveals that it is necessary to promote a process that allows the curriculum critical analysis.

Advisors/Committee Members: Luciola Licinio de C P Santos, Antônio Flávio Barbosa Moreira, Cristina Helena R Rocha Augustin, Carlos Augusto de Lemos Chernicharo, Maria do Carmo de Lacerda Peixoto, Vera Lucia Ferreira Alves de Brito, Luciola Licinio de C P Santos.