▼ 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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A UHE Capim Branco I foi implantada no rio Araguari, no estado de Minas Gerais. A geração de energia dessa UHE depende do desvio da maior parte da vazão do rio Araguari para um túnel de adução que conduz a água à casa de força, de onde será retornada ao curso natural do rio. Com esse desvio, o leito natural do rio, com extensão de cerca de 9 km, passará a receber uma vazão de 7 m3 s-1. Esse segmento caracteriza o denominado Trecho de Vazão Reduzida (TVR). Em decorrência da diminuição da vazão e conseqüente alteração do perfil hidráulico do trecho, o que traria uma série de impactos ambientais, foi proposta pela FEAM uma medida mitigadora: a implantação de soleiras vertentes transversais ao fluxo. Além disso, o córrego Terra Branca, afluente do rio Araguari no TVR, recebe os efluentes da Estação de Tratamento de Esgotos (ETE) Ipanema, responsável pelo tratamento de esgotos provenientes de três bairros de Uberlândia-MG. Este trabalho objetiva efetuar a modelagem de qualidade da água no trecho de vazão reduzida da UHE Capim Branco I, enfocando: oxigênio dissolvido (OD), demanda bioquímica de oxigênio (DBO), série nitrogenada, fósforo (orgânico e inorgânico), algas (clorofila a) e coliformes termotolerantes. Para isso, foram implementadas em linguagem FORTRAN as equações do modelo QUAL2E para as diferentes condições hidrodinâmicas (TVR enquanto rio, antes da instalação das soleiras e TVR enquanto reservatórios em série, após a instalação das soleiras vertentes), sem considerar a dispersão longitudinal. O modelo considera tanto as contribuições pontuais quanto a poluição difusa (contribuição incremental ao longo do trecho). Além disso, foi efetuada análise de incerteza apresentando resultados em termos probabilísticos e identificando os coeficientes mais importantes na modelagem de qualidade da água no TVR. Para uma boa aplicação dos modelos utilizados, foi realizado o monitoramento de qualidade da água do TVR e a análise de dados secundários dos afluentes e efluentes da ETE Ipanema. Observou-se que poderá ocorrer uma deterioração da qualidade da água em função da construção das soleiras uma vez que as simulações para OD nesse cenário apresentaram valores fora dos padrões da Resolução CONAMA 357/05. Quanto à análise de sensibilidade mostram-se importantes os coeficientes de conversão para ambos os modelos, as condições iniciais para o modelo sem as soleiras vertentes e as características hidráulicas dos reservatórios para o modelo com as soleiras vertentes.

The Capim Branco I hydroelectric is located in Araguari river, in the Brazilian state of Minas Gerais. In this hydroelectric, there is the need of keeping a minimum flow in the former river bed, because the dam position and the power plant impose a different flow. The Capim Branco I low flow reach (LFR) has a length of 9 km and it was specified that a minimum flow of 7 m3 s-1 should be kept in the reach. In order to raise the water level in the low flow reach, the Environmental Agency FEAM determined the construction of some intermediate dikes along the river bed.…

Advisors/Committee Members: Marcos Von Sperling, Marcos Von Sperling, Eduardo Von Sperling, Mauro da Cunha Naghettini, Sergio Koide.

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Esta pesquisa tem por objetivo caracterizar a qualidade das águas e as cargas poluidoras de uma microbacia urbanizada (córrego Brejo do Quaresma), situada no município de Belo Horizonte e tributária da bacia do rio das velhas, uma das principais contribuintes do rio São Francisco, associadas aos usos e ocupações exercidas em seus solos. O monitoramento da qualidade e quantidade de água foi realizado entre maio de 2007 e maio de 2008, com amostragens em tempo seco (coletas diurnas 24horas) e em eventos chuvosos (coletas de 2 a 4 horas). As condições de qualidade das águas expressa pelos parâmetros físico-químicos, químicos e microbiológicos adotados apresentaram para o período seco o comportamento ditado pelo lançamento de esgotos domésticos e nos eventos chuvosos estes se apresentaram mais diluídos, com exceção dos sólidos suspensos, turbidez e nitrato. Os testes estatísticos utilizados para a análise de variância entre os resultados de tempo seco e eventos chuvosos apresentaram uma significativa variabilidade para a maioria dos parâmetros monitorados, com exceção dos metias pesados e coliformes. O fenômeno da carga de lavagem durante os eventos chuvosos foram observados para os parâmetros de qualidade DBO5, DQO, SS, Cu, Ni e Zn. Foram observadas cargas anuais elevadas de macronutrientes (C, N, P) em tempo seco devido ao lançamento de esgotos no córrego, e altas cargas de SS transportadas pelo córrego durante os eventos chuvosos, relacionadas aos processos erosivos no canal e também aos resíduos sólidos urbanos despejados. Sendo assim, as condições de qualidade do corpo hídrico se encontram altamente impactadas e sem condições de cumprir com os usos preponderantes devido à contaminação por fontes pontuais e não pontuais de poluição.

This research aims to characterize water quality and pollution loads in a micro-urban basin (Brejo do Quaresma stream), located in the city of Belo Horizonte and tributary of of the das Velhas river basin, one of the most important tributaries of the São Francisco river, and associate this water quality with soil uses and occupations. The monitoring of the quality and quantity of water was conducted between May 2007 and May 2008 with samples in dry weather (collections taken during the day 24 hours) and rainy events (collections taken in periods of 2 to 4 hours). The terms of water quality expressed by physic-chemical, chemical and microbiological parameters adopted for the dry period presented a behavior dictated by the domestic sewage that the stream has been receiving. During the rainy events, the concentrations were diluted, except for the suspended solids, turbidity and nitrate. The statistical tests used for the analysis of variance between the results of dry and rainy events had a significant variability for most of the parameters tracked, except for heavy metals and coliform. The phenomenon of the wash load during the rainy events was observed for the parameters of DBO5, COD, SS, Cu, Ni and Zn quality. Annual high loads of macronutrients were also observed (C, N, P) in dry…

Advisors/Committee Members: Marcos Von Sperling, Marcos Von Sperling, Nilo de Oliveira Nascimento, Millôr Godoy Sabará.

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Um sistema composto por um reator anaeróbio do tipo UASB seguido de duas wetlands horizontais de fluxo subsuperficial construídas em paralelo foi avaliado para o tratamento de águas residuárias geradas na cidade de Belo Horizonte, Brasil (50 habitantes para cada unidade). Uma unidade foi plantada com taboas (Typha latifolia) e a outra não foi vegetada. Amostras do esgoto bruto, do efluente do reator UASB e do efluente das unidades de wetlands foram coletadas por um período de oito meses. O efluente final apresentou excelente qualidade em termos de matéria orgânica e sólidos suspensos, mas apresentou baixa capacidade de remoção de nutrientes. Valores médios de concentração para as unidades plantadas e não plantadas foram, respectivamente: DBO: 15 e 19 mg/L; DQO: 42 e 64 mg/L; SST: 3 e 5 mg/L; NT: 27 e 33 mg/L; N-NH3: 25 e 29 mg/L; P Total: 1.2 e 1.5 mg/L; Coliformes Totais: 9,0 x 105 e 2,0 x 106 NPM/100 mL; E. coli: 1,3 x 105 e 4,6 x 105 NPM/100 mL. A wetland plantada apresentou concentrações efluentes e eficiências de remoção significativamente (Wilcoxon matched-pairs test) melhores em relação à unidade plantada para a maioria dos constituintes. O presente estudo mostrou que wetlands horizontais de fluxo subsuperficial construídas podem efetivamente tratar o efluente de reatores anaeróbios, sendo capazes de atingir a maioria dos padrões de lançamento de matéria orgânica e sólidos suspensos.

A system comprised by a UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) reactor followed by two horizontal subsurface-flow constructed wetlands in parallel was evaluated for the treatment of the wastewater generated in the city of Belo Horizonte, Brazil (50 inhabitants each unit). One unit was planted (Typha latifolia) and the other was unplanted. Influent and effluent samples were collected for a period of seven months. The final effluent had an excellent quality in terms of organic matter and suspended solids, but showed a lower capacity for removing nutrients. Mean effluent concentrations for the planted and unplanted units were, respectively: BOD: 15 and 19 mg/L; COD: 42 and 64 mg/L; TSS: 3 and 5 mg/L; TN: 27 and 33 mg/L; N-NH3: 25 and 29 mg/L; P Total: 1.2 and 1.5 mg/L; Total Coliforms: 9,0 x 105 e 2,0 x 106 MPN/100 mL; E. coli: 1,3 x 105 e 4,6 x 105 MPN/100 mL. The planted wetland presented effluent concentrations and removal efficiencies significantly (Wilcoxon matched-pairs test) better than the unplanted unit for most constituents. The study shows that horizontal subsurface-flow constructed wetlands can effectively treat the effluent from UASB reactors, being capable of complying with most discharge standards for organic matter and suspended solids.

Advisors/Committee Members: Marcos Von Sperling, Marcos Von Sperling, Eduardo Von Sperling, Antônio Teixeira de Matos, Martin Seidl.

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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 estação em análise possui capacidade de 750 L/s e utiliza o processo de flotação a ar dissolvido (FAD) para o tratamento direto e em fluxo de cursos dágua poluídos. Essa estação trata as águas dos córregos Ressaca e Sarandi, que drenam uma área urbana de 61,5 km2 e recebem, além da poluição de fontes difusas, efluentes domésticos e industriais e resíduos sólidos. Como conseqüência, suas águas apresentam elevadas concentrações de matéria orgânica e de nutrientes, que têm provocado a eutrofização da represa da Pampulha. No estudo foram utilizados os dados do monitoramento da qualidade da água a montante (água bruta) e a jusante (água tratada) da estação, no período de julho/2003 a fevereiro/2006, bem como os dados de sua operação nesse período, complementados com os de caracterização do lodo. Os resultados indicaram que a estação obteve eficiências médias de remoção satisfatórias para turbidez (72%), sólidos em suspensão (70%), sólidos sedimentáveis (68%), DBO (71%), DQO (65%), fósforo solúvel (70%), fósforo total (74%) e alumínio (39%). Para os demais parâmetros analisados (nitrogênio, coliformes, sólidos dissolvidos, sulfatos e óleos e graxas), as eficiências médias de remoção ficaram muito abaixo das expectativas. Concomitantemente, foi feita também a análise dos principais parâmetros operacionais para avaliar a influência desses no desempenho da estação, já que esses parâmetros estão diretamente relacionados com a vazão de tratamento, que no período do estudo apresentou flutuações freqüentes e elevadas. Através dessa análise, observou-se que muitos desses parâmetros ficaram fora das faixas de valores adequadas ao processo da flotação, o que pode ter contribuído para o não atendimento às metas previstas no projeto. Pelos resultados deste trabalho, pode-se concluir que a FAD, aplicada diretamente no curso dágua, apresenta-se como uma alternativa concreta, sob os aspectos técnico e ambiental, para o tratamento de córregos, visando a proteção de mananciais, principalmente de represas e lagoas, ambientes esses freqüentemente afetados pelas fontes de poluição pontual e difusa.

The investigated treatment plant has a capacity of 750 L/s and uses dissolved air flotation (DAF) for the direct treatment of polluted water courses. The plant treats the water from Ressaca and Sarandi streams, which drain an area of 61,5 km2, and receive, besides diffused sources, also domestic and industrial wastewater, as well as solid wastes. As a result, their water has high organic matter and nutrients contents, which have contributed to the eutrophication of Pampulha Reservoir, in Belo Horizonte, Brazil. In the study, water quality monitoring data from upstream (raw water) and downstream (treated water) of the treatment plant were used, ranging from July/2003 to February/2006. Additionally, operational records were obtained, complemented with the sludge characterization. These results showed that the plant obtained satisfactory average removal efficiencies for turbidity (72%), suspended solids (70%), settleable solids (68%), BOD (71%),…

Advisors/Committee Members: Marcos Von Sperling, Marcos Von Sperling, Eduardo Von Sperling, Marcelo Libanio, Martin Seidl.

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A presente pesquisa desenvolveu um estudo comparativo da utilização de indicadores de desempenho em sistemas de esgotamento sanitário por diversas entidades e organizações envolvidas com o saneamento, com a finalidade de se propor um conjunto único. Em âmbito nacional as entidades e organizações estudadas foram o Sistema Nacional de Informações sobre Saneamento (SNIS), Associação Brasileira de Agências de Regulação (ABAR) e o Prêmio Nacional de Qualidade do Saneamento (PNQS). Em âmbito global estudou-se a International Water Association (IWA), o Instituto de Regulação de Águas e Resíduos de Portugal (IRAR), a Associación de Entes Reguladores de Agua Potable e Saneamiento de las Americas (ADERASA), o International Benchmarking Network for Water and Sanitation Utilities (IBNET), o Six-Cities Group da Escandinávia, a Water Services Association of Australia (WSAA), a American Water Works Association (AWWA) e a Office of Water Services (OFWAT). A partir de avaliações comparativas entre as onze entidades norteadoras do estudo, foram levantados 699 indicadores de desempenho, sendo 483 deles relacionados aos serviços de esgotamento sanitário, foco do presente trabalho. Os indicadores foram classificados em cinco dimensões propostas (recursos humanos, infra-estrutura, operacional, qualidade e econômicofinanceira), levando a um total de 256 indicadores. Estes foram pré-selecionados, conduzindo a 174 indicadores que foram enviados a 107 especialistas do setor do saneamento com a finalidade de definir a importância e praticidade dos indicadores e a relevância para os quatro atores envolvidos com o saneamento: prestadoras de serviço, agências reguladoras, administrações públicas e usuários. Foram propostos 46 indicadores de desempenho a partir da base norteadora em estudo. Os resultados apontaram para uma clara predominância dos indicadores econômico-financeiros. No tocante à relevância aos atores do saneamento básico, todos os indicadores propostos foram considerados relevantes para a prestadora de serviço, 42 deles relevantes para as agências reguladoras, 38 para as administrações públicas e 7 para os usuários.

This research developed a comparative study of the use of performance indicators in sewerage services by various agencies involved with sanitation, with the aim of proposing a single set The national organizations studied were: Sistema Nacional de Informações sobre Saneamento (SNIS), Associação Brasileira de Agências de Regulação (ABAR) and Prêmio Nacional de Qualidade do Saneamento (PNQS). Globally it were studied the International Water Association (IWA), Instituto de Regulação de Águas e Resíduos de Portugal (IRAR), the Associación de Entes Reguladores de Agua Potable e Saneamiento de las Americas (ADERASA), the International Benchmarking Network for Water and Sanitation Utilities (IBNET), the Six-Cities Group in Scandinavia, the Water Services Association of Australia (WSAA), American Water Works Association (AWWA) and the Office of Water Services (OFWAT). From among the eleven organizations studied, 699…

Advisors/Committee Members: Marcos Von Sperling, Marcos Von Sperling, Leo Heller, Marcelo Libanio, Alceu de Castro Galvão Júnior.

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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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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 objetivo deste trabalho foi a avaliação da Equação da Mistura e do Modelo de Streeter- Phelps, normalmente empregados para a quantificação do efeito do lançamento de esgotos em um corpo dágua, para a definição de critérios de outorga de lançamento de efluentes. A avaliação dos modelos foi efetuada pelo teste de fatores que os influenciam. O estudo foi dividido em duas fases. Na primeira, foram simulados 12 cenários em uma bacia hipotética, nos quais, para os modelos avaliados, fizeram-se variar as vazões de referência e o estado anterior do corpo dágua em termos da concentração de DBO. Nessa fase foram ainda testados: (i) a influência da localização do usuário no valor mínimo da vazão de diluição para atender às condições aceitáveis de lançamento; (ii) o comportamento dos modelos e seus dados de entrada em duas regiões com condições extremas do Estado de Minas Gerais, em termos da disponibilidade hídrica; e (iii) o impacto de lançamentos com o valor máximo permitido e de lançamentos para manterem-se os padrões de corpo dágua, tal como estabelecido pela legislação ambiental. Na segunda fase, os cenários foram aplicados a uma bacia real, a do Ribeirão Marmelada, situada nos municípios de Abaeté, Cedro do Abaeté e Quartel Geral, em Minas Gerais. Os resultados evidenciaram que o Modelo de Streeter-Phelps, apesar de sua maior complexidade, deve ser utilizado como critério para análise de outorga para lançamento, porque leva em conta a capacidade de autodepuração e, assim, aproxima-se mais da real condição do corpo dágua. Foi também possível concluir que os lançamentos anteriores devem ser considerados nos cálculos da vazão de diluição necessária para autorizar um determinado lançamento. Por fim, é recomendado que a escolha da vazão de referência adequada, assim como o seu percentual máximo reservado para diluição do efluente, deva ser precedida de uma análise detalhada das condições climáticas e geomorfológicas da região considerada.

The purpose of this work was to evaluate the Mixing Equation and the Streeter-Phelps model as tools for the definition of entitlement criteria. These models are normally used for the quantitative appraisal of the effect of a discharge into a water body. Model evaluation was performed by testing its influencing factors. This work was divided in two parts. In the first part, 12 scenarios were simulated in a hypothetic basin, in which the reference flow and BOD content, previous to the assigned discharges, were made to vary. In this first part it was also tested: (i) the influence of user location on the value of the minimum dilution flow to configure acceptable discharge conditions; (ii) model behaviour under real conditions of two regions of the State of Minas Gerais, Brazil: one with deficiency and the other with abundance of water; and (iii) the impact on the basin of limit-condition discharges and of discharges just to keep standard water body BOD values, as defined by the Brazilian environmental legislation. In the second part, the same scenarios were applied to a real basin, that is,…

Advisors/Committee Members: Marcos Von Sperling, Marcos Von Sperling, Nilo de Oliveira Nascimento, Alberto Simin Schvartzamn, Luciano Meneses Carvalho da Silva.

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Nowadays there is a concern regarding the waste from Healthcare Facilities, mainly related to solid waste. Nevertheless, the liquid portion of it has not been thoroughly studied so far. The disposing of the Healthcare Facilities waste water into the municipal sewage without any kind of treatment is a common practice. Currently there is a growing interest in our society regarding environmental issues, which demands control actions to be adopted by the authorities. Therefore a regulation from the National Healthcare Agency (ANVISA) has been established. It requests to the Healthcare Facilities to have a previous waste water treatment if the municipals sewage does not have it. This work aims to compare the chemical, microbiological and physical characteristics of the two kind of waste water, through previously defined parameters analysis. Emphases have been done to the parameters that are traditionally used in waste water studies. Three points have been sampled, being two from hospitals sewage and one from home sewage in Montes Claros, the latter without any Healthcare Facilities sewage. The results have shown that, regarding analyzed parameters (chemical, microbiological and physical), there is no substantial difference between the two kinds of sewage. The results statistics analyses have shown that the significant differences between the two kinds of sewage, when found, show a larger concentration in home sewage. nother point to be considered is the great dilution that takes place when the Healthcare Facilities waste water is poured in the municipal sewage and mixed with it. At first, considering the analyzed parameters, there is no technical and/or scientific reason to treat the Healthcare Facilities waste water before sending it to the municipal sewage system. Regarding pathogenic microorganisms, not treating the Healthcare Facilities waste water is not conclusive because laboratory analysis was not contemplated in this research. Finally, it is recommended, according to the research results, that: a) Due to the rareness of works related to the subject, because of the peculiarity of this waste water, it is necessary to improve the knowledge of such a matter; b) Due to the legislations requirement for treatment of the waste water the authorities must define which parameters must comply in order to forward it to the municipal sewage system; and c) the implementation of studies to identify the influence of pathogenic microorganisms concentration present in the hospitals sewage, after having been poured into the municipal sewage system aiming to the knowledge of its limits and to address the best way of treatment and control.

Atualmente é corrente a preocupação associada aos resíduos de serviços de saúde, especialmente as frações sólidas. No entanto, menos se tem estudado acerca das suas frações líquidas. A prática do lançamento dessas frações líquidas em redes públicas de esgotos sanitários, sem tratamento prévio, é comum e disseminada pelo país. As preocupações com o meio ambiente são crescentes na sociedade atual,…

Advisors/Committee Members: Marcos Von Sperling, Marcos Von Sperling, Leo Heller, Lisete Celina Lange, Maria Berenice Cardoso Martins Vieira, Noil Amorim de Menezes Cussiol.

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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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O sistema composto por uma reator UASB seguido de lagoas de polimento em série (UASBLP) tem sido aplicado com sucesso para o tratamento de esgoto doméstico, com eficiente remoção de matéria orgânica e inorgânica, bem como de microrganismos patogênicos. A avaliação da remoção de bactérias patogênicas em sistemas de tratamento ocorre geralmente pelo decaimento de bactérias coliformes fecais e da bactéria Escherichia coli. Atualmente têm-se utilizado a técnica molecular da reação em cadeia da polimerase (polimerase chain reaction - PCR) para detecção de bactérias patogênicas em amostras de água, alimentos e em análises clínicas. O presente trabalho teve por objetivo estabelecer metodologia de preparação e concentração das diferentes amostras que compõem o sistema UASB-LP para aplicação da técnica PCR para detecção de bactérias patogênicas em amostras de esgoto bruto e efluentes tratados. Com este trabalho foram estabelecidas as condições para o monitoramento das espécies Escherichia coli, Salmonella spp., Salmonella thyphimurium, Shigella spp., Shigella dysenteriae, Helicobacter pylori, Enterococcus spp. e Staphylococcus aureus utilizando primers específicos. Os resultados obtidos com o monitoramento das bactérias permitiram concluir que as bactérias Escherichia coli, Enterococcus spp. e Shigella dysenteriae detectadas no esgoto bruto foram removidas ao longo das unidades de tratamento, não sendo detectadas no efluente final. Já a bactéria Salmonella typhimurium foi detectada nos efluentes das lagoas e no efluente final. Helicobacter pylori e Staphylococcus aureus não foram detectadas no esgoto bruto e nos efluentes das unidades de tratamento. Estes resultados mostram a aplicabilidade da técnica PCR para investigação qualitativa de bactérias patogênicas em sistemas de tratamento de esgotos

Wastewater treatment based on a UASB reactor followed by polishing ponds is well established for removing organic and inorganic matter, as well as pathogenic microorganisms. Usually the evaluation of pathogenic bacteria removal in wastewater treatment systems is carried out by analyzing fecal coliforms and Escherichia coli decay. Recently molecular techniques based on polimerase chain reaction method (PCR) have been applied for detecting pathogenic bacteria in water, food and clinical samples. The present work aimed to establish a methodology for sample preparation, DNA extraction and PCR analysis in samples along the UASB- polishing ponds system for several pathogenic bacteria. Monitoring of Escherichia coli, Salmonella spp., Salmonella thyphimurium, Shigella spp., Shigella dysenteriae, Helicobacter pylori, Enterococcus spp., e Staphylococcus aureus were performed by PCR using specific primers. It can be concluded from results obtained in this research that Escherichia coli, Enterococcus spp and Shigella dysenteriae were detected in the raw sewage and were removed along the UASB- polishing ponds system since they were not detected in the final effluent. On the other hand, DNA from Salmonella typhimurium was detected only in the…

Advisors/Committee Members: Silvana de Queiroz Silva, Marcos Von Sperling, Silvana de Queiroz Silva, Marcos Von Sperling, Juliana Calabria de Araujo, Maria Celia da Silva Lanna.

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O principal objetivo deste trabalho foi desenvolver uma avaliação comparativa, sob a dimensão tecnológica, dos serviços de abastecimento de água e esgotamento sanitário de quatro municípios integrantes da bacia do rio das Velhas em Minas Gerais, sendo eles Itabirito, Ouro Preto, Nova Lima e Vespasiano. A escolha dos municípios foi baseada na combinação de diferentes modelos de gestão dos serviços de saneamento - (i) autarquia municipal, (ii) Companhia de Saneamento de Minas Gerais - COPASA e (iii) prefeitura municipal. Visando à coleta de dados, foi desenvolvido um questionário subdivido em diferentes itens caracterização do prestador de serviço, instrumentos de ordenamento de gestão, dados sobre abastecimento de água, controle de qualidade da água, dados sobre esgotamento sanitário e sistema tarifário. A partir das informações obtidas pêlos questionários e complementadas por dados secundários, foram desenvolvidos indicadores para a caracterização do desempenho tecnológico de cada serviço estudado, utilizados na avaliação comparativa entre os modelos de gestão. Foram atribuídos pesos aos indicadores através de consulta a 27 especialistas da área de saneamento. Como forma de substanciar a pesquisa, aplicou-se uma análise multicritério, denominada TOPSIS, propiciando uma hierarquização da qualidade tecnológica dos serviços, através do agrupamento dos indicadores com os respectivos pesos. Os resultados demonstraram que existem substanciais diferenças tecnológicas entre os serviços estudados. Itabirito, administrado por uma autarquia municipal, destacou-se pêlos mais baixos valores de tarifas e por alta cobertura por redes de esgotos. Os serviços de Vespasiano (abastecimento de água e esgotamento sanitário) e Nova Lima (abastecimento de água), administrados pela COPASA, apresentaram alto desempenho em termos de cadastro de redes, controle de perdas, tecnologia utilizada na operação dos sistemas, além de alta cobertura por rede de água. Já Ouro Preto (abastecimento de água e esgotamento sanitário) e Nova Lima (esgotamento sanitário), serviços administrados diretamente por prefeitura municipal, foram os que apresentaram o pior desempenho tecnológico na avaliação comparativa, apesar de altos valores de cobertura por rede de água e de esgotos.

This work aimed at developing a comparative evaluation, from a technological dimension, of water supply services and sanitation services of four municipalities in the basin of rio das Velhas in Minas Gerais, Brasil (Itabirito, Ouro Preto, Nova Lima and Vespasiano). The choice of the municipalities relied on the combination of different management models of water supply and sanitation: (i) services managed by a municipal autarchy, (ii) services managed by the COPASA, the water and sanitation company of Minas Gerais and (iii) services directly managed by the municipality . In order to collect data of the technological aspects of these services, a questionnaire comprising different items was developed: characterization of the service-provider, management tools such as master plans,…

Advisors/Committee Members: Marcos Von Sperling, Marcos Von Sperling, Nilo de Oliveira Nascimento, Raphael Kopschi Xavier Bastos, Sonaly Cristina Rezende Borges de Lima.

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O Rio das Velhas e seus afluentes drenam uma região de alta densidade populacional e industrial no Estado de Minas Gerais. A qualidade destas águas, medida por Índices Bióticos e pelo Índice de Qualidade da Água (IQA), vai de Excelente a Muito Ruim, devido ao lançamento de efluentes industriais, agrícolas e domésticos. O foco desta dissertação é investigar os efeitos que os metais lançados no Rio das Velhas e monitorados pelo IGAM exercem, em conjunto, sobre as comunidades de organismos bentônicos nesse rio, a partir de análises físico-químicas, bacteriológicas e de zoobentos feitas em 7 pontos de coleta, no Alto Rio das Velhas. São utilizados os dados provenientes de uma série histórica de monitoramento, de 1985 a 2004, produzida pelo CETEC e GEOSOL, para a FEAM e IGAM. Este trabalho tem como objetivo identificar e descrever, utilizando índices bióticos, tais modificações, relacionando-as com os teores de metais e com o IQA. Verificou-se, a partir dos resultados, que o IQA mantém uma correlação positiva com os índices biológicos BMWP, riqueza, diversidade de Shannon-Wiener e equitabilidade de Pielou, não sendo suficiente, porém para explicar todas as suas variações. A partir de um índice de metais desenvolvido pelo autor, observou-se correlação negativa forte com os índices biológicos acima citados. Conclui-se que os metais lançados no Rio das Velhas e em seus afluentes modificam e impactam a estrutura das comunidades de macroinvertebrados bentônicos.

Rio das Velhas and its tributaries drain a region of high populational and industrial density in Minas Gerais State. The quality of these waters, assessed by Biotic Indexes and by the Water Quality Index (WQI), ranges from Excellent to Very bad, due to the discharge of industrial, agricultural and domestic effluents. The goal of this dissertation is to investigate, using results of physicochemical, bacteriological and zoobenthos analysis, the effects that the heavy metals discharged into Rio das Velhas and monitored by IGAM exert, altogether, on the communities of benthonic organisms of this river. The data used are from a historical series, from 1985 to 2004, produced by CETEC and GEOSOL, for FEAM and IGAMs monitoring programs. This research aims to identify and describe, using biotic indexes, such alterations, correlating them with the metal content and with WQI. The author has verified that the WQI keeps a positive correlation with the biotic indexes BMWP, richness, Shannon- Wiener diversity and Pielou equitability but its not sufficient to explain all its variations. A metal index, developed by the author, keeps, on the other hand, a strong negative correlation with the above mentioned biotic indexes. The author concludes that the heavy metals discharged into Rio das Velhas and on its tributaries alter and impact the structure of benthonic macroinvertebrates.

Advisors/Committee Members: Eduardo Von Sperling, Eduardo Von Sperling, Marcos Von Sperling, Marcos Callisto de Faria Pereira.

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Os lixiviados de aterro sanitário estabilizado são caracterizados pela alta concentração de matéria orgânica refratária, amônia e compostos tóxicos, o que os torna um problema ambiental devido a seu alto potencial poluidor. Em relação ao tratamento biológico, é necessário o ajuste de condições iniciais favoráveis ao desenvolvimento biótico específico responsável pela biodegradação da matéria orgânica e nutrientes, o qual está acondicionado à partida do sistema. A presente pesquisa teve como principal objetivo avaliar a tratabilidade e o condicionamento de lixiviados de aterro sanitário através de lagoas de estabilização durante o processo de partida e técnicas de pré-tratamento físico-químico. A pesquisa compreendeu a caracterização físico-química do lixiviado em questão, o dimensionamento e a construção de lagoas estabilização, a avaliação da partida em escalas de bancada e demonstrativa e a avaliação de diferentes técnicas de pré-tratamento físico-químico. A avaliação da partida foi realizada em duas etapas. Na primeira etapa, os resultados em escala de bancada demonstraram que a partida de lagoas facultativas para tratamento de lixiviados recalcitrantes foi favorecida quando realizada empregando lixiviado diluído 10 vezes, inoculado com 200 mg/L de lodo de reator de lodo ativado de ETE e com cargas periódicas de lixiviado após a formação de algas. No entanto, estes procedimentos não se mostraram suficientes para uma aplicação real, o que foi confirmado com a aplicação em escala demonstrativa. Acredita-se que estes resultados foram atribuídos ao baixo teor de oxigênio dissolvido no efluente. Desta forma, na segunda etapa, foi avaliada a introdução de aeração forçada e o emprego de prétratamento físico-químico (Coagulação/Floculação, Processo Oxidativo Avançado e Adsorção por Carvão Ativado) objetivando a remoção de cor. Os resultados mostraram que a lagoa aerada permitiu a viabilidade do processo, onde o sistema apresentou estabilidade próxima ao 56º dia de partida, eficiência média de remoção de DQO solúvel de 20% e baixa remoção de nutrientes. Em relação ao pré-tratamento físico-químico, o Processo Oxidativo Avançado foi o mais atrativo. Esta técnica permitiu remoções máximas de cor e DQO total de 90 e 80% respectivamente, além de atuar principalmente em compostos de alta massa molecular reduzindo a DQO inerte e atribuindo biodegradabilidade ao efluente. No entanto, os resultados de uma forma geral retratam que o sistema de lagoas de estabilização foi insuficiente para tratabilidade de lixiviados com recalcitrância, onde a conjugação com processos físico-químicos se mostrou adequada para o tratamento deste tipo de efluente.

The stabilized landfill leachate is characterized by high concentration of refractory organic matter, ammonium and toxic compounds. This can be an environmental problem due to its high pollutant potential. For the biological treatment it is necessary to adjust the initial conditions favorable to specific biotic grown, that is responsible for degradation of organic matter and nutrients. This…

Advisors/Committee Members: Lisete Celina Lange, Lisete Celina Lange, Marcos Von Sperling, Monica Maria Diniz Leao, Pedro Alem Sobrinho.

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Este trabalho resgatou e produziu séries históricas de parâmetros físicos, químicos e biológicos da qualidade das águas em seis reservatórios construídos para o abastecimento público, no estado de Minas Gerais, Brasil. Retrata a evolução de alguns destes parâmetros, calcula os conteúdos de calor bem como o comportamento térmico destes reservatórios, informando a atual situação de calor e da qualidade das águas represadas. Os reservatórios estudados foram construídos entre as décadas de 1960 e 1990. Vargem das Flores ao final dos anos 60, Serra Azul (na região do alto São Francisco) e Juramento (na região do médio São Francisco) no início dos 80 e Rio Manso ao final desta. Ao final da década de 90 foram construídos os reservatórios do Ribeirão (Medina) e o do Soberbo (Pedra Azul), na região do médio Jequitinhonha no semi-árido mineiro. Foram executadas medições de temperatura nos perfis verticais das águas durante as coletas de rotina e coletas de 24 horas (nictemerais), calculados os conteúdos de calor de cada um dos reservatórios. Foi sugerido um modelo conceitual simplificado de funcionamento dos fluxos dos diversos materiais e da energia do hipolímnio e epilímnio. O modelo informa os fluxos de nutrientes e substâncias como sendo regulados pelos padrões de temperatura e calor. A evolução temporal dos padrões de comportamento térmico e suas influências sobre os biótopos em estudo foram discutidas. Foram recuperados os dados relacionados à qualidade das águas, nos seus aspectos físicos e químicos mais relevantes e hidrobiológicos. Os parâmetros morfométricos destas estruturas foram calculados e utilizados na avaliação das condições atuais e a influência das estruturas de engenharia dos barramentos na qualidade das águas. Foram obtidas correlações positivas entre o conteúdo de calor dos reservatórios e as variáveis limnológicas avaliadas. Foi observado que, no reservatório onde o uso da descarga de fundo é eficaz, há modificações nos conteúdos de calor e consequentemente nas populações fitoplanctônicas. Sugere-se que haja uma diminuição do tempo de residência hidráulica em cada reservatório de abastecimento, não captação das águas no corpo dos lagos e sim a jusante, após a passagem destas águas por válvulas dispersoras.

This work has recovered and produced historical series of physical, chemical and biological water quality parameters in six reservoirs built for public water supply in the state of Minas Gerais, Brazil. It pictures the evolution of some of these parameters, and calculates the heat contents, as well as the thermal behavior of these reservoirs informing the current situation of heat and quality of the dammed waters. The estudied reservoir were built between the decades of 1960 and 1990. Vargem das Flores in the end of the 1960 decade, Serra Azul (in upper São Francisco river valley), and the Juramento (in the medium São Francisco river valley) in the beginning of the 1980 decade, and Rio Manso in the end of this. At the end of the 1990 decade the reservoirs of Ribeirão (in Medina) and Soberbo (in…

Advisors/Committee Members: Eduardo Von Sperling, Eduardo Von Sperling, Marcos Von Sperling, Marcelo Libanio, Marcos Callisto de Faria Pereira.

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O Brasil é um país no qual a matriz energética é predominantemente constituída pela geração hidrelétrica, ou seja, pela energia gerada através de usinas hidrelétricas, de pequeno a grande porte. Embora exista um grande número de usinas hidrelétricas em instalação e operação atualmente, o Brasil possui um enorme potencial ainda a ser aproveitado para implantação de mais empreendimentos desta natureza, por ser um país rico em recursos hídricos. O objetivo deste trabalho consiste em avaliar os efeitos da instalação de um barramento na qualidade das águas do rio em que está inserido. Para tal, foi desenvolvido um estudo de caso da Usina Hidrelétrica de Funil, instalada no rio Grande, bacia hidrográfica do rio Paraná, região sul do estado de Minas Gerais. Buscou-se avaliar a evolução da qualidade da água face à implantação do barramento, e conseqüente formação de um reservatório, bem como os demais fatores que possam influenciar na qualidade das águas clima, uso e ocupação do solo da bacia de drenagem, contribuição de afluentes, dentre outros. Também foi avaliada a possível implicação da alteração da qualidade da água pela instalação do barramento sobre os usos atuais e potenciais da água, de acordo com o estabelecido pelo enquadramento do curso dágua. Para tal, foram utilizados dados quadrimestrais (períodos chuvoso, seco e intermediário) do monitoramento de parâmetros físico-químicos, bacteriológicos e hidrobiológicos da qualidade das águas, de seis pontos de coleta, durante o período de agosto de 2001 a dezembro de 2009 (exceto 2004). Em seguida, foram aplicados métodos estatísticos descritivos (numéricos e gráficos) e analíticos (Teste de Mann-Whitney) sobre estes dados, agrupados em dois cenários distintos, a saber: considerando o curso dágua sem barramento e após a implantação de um barramento. Os resultados obtidos permitem concluir que os parâmetros de qualidade da água que sofreram uma possível influência da instalação do barramento no curso dágua (significância estatística através do Teste de Mann-Whitney - p<0,05), considerando um ou mais pontos de coleta, foram: condutividade elétrica a 25 °C, dureza total, pH a 25 °C, sólidos suspensos, sólidos totais e temperatura. Os parâmetros turbidez, clorofila-a, fósforo total, ortofosfato, nitrogênio amoniacal, fitoplâncton (riqueza e densidade) e zooplâncton (riqueza) também sofreram uma possível influência da instalação do barramento, verificada através das análises gráficas. Não foram verificados maiores riscos sobre os usos da água decorrentes da alteração de sua qualidade, tendo em vista a manutenção de boas condições de qualidade da água na maior parte do período estudado

Brazil is a country with its energetic resources mainly located on hydroelectric power plants, both small and big sized plants. Although there is already a large number of plants on construction and also operating, Brazil still has an enormous potential to profit by the installation of more undertakings of this nature, specially because it is a very rich country regarding water resources. The…

Advisors/Committee Members: Fernando Antonio Jardim, Eduardo Von Sperling, Marcos Von Sperling, Marcelo Libanio, Eduardo Von Sperling.

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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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O presente trabalho objetivou a redução do número de parâmetros que compõem o Índice de Qualidade de Estação de Tratamento de Água (IQETA), aplicado a estações de tratamento convencionais dotadas de decantadores de escoamento horizontal, visando facilitar sua aplicação em escala real. O índice, inicialmente composto por 19 parâmetros, foi simplificado por meio de critérios técnicos e da ferramenta de estatística multivariada, denominada Análise Fatorial. Esta técnica estatística permite o tratamento de diversas variáveis simultaneamente, mesmo quando não se conhece o modelo teórico das relações entre as mesmas, e sugere um critério técnico de seleção de variáveis a ser aplicado para que o modelo se torne o mais parcimonioso possível. Os seguintes procedimentos foram realizados na Análise Fatorial: formulação do problema, construção da matriz de correlação, determinação do método de análise fatorial, determinação do número de fatores, rotação dos fatores, interpretação dos fatores e cálculo das cargas fatoriais ou escolha de variáveis substitutas. O universo amostral deste trabalho abrangeu um conjunto de 21.600 observações horárias de vazão afluente de dez estações de tratamento de água e, por conseguinte de variáveis intervenientes ao processo de potabilização de água, obtidas no período chuvoso, comumente compreendido entre novembro a março. Contudo, optou-se por trabalhar com os valores médios diários, o que condicionou um conjunto de 909 dados diários, referente às 10 estações amostradas, para cada uma das 15 variáveis. As variáveis submetidas à Análise Fatorial referem-se às 19 originais, excetuando-se as duas relativas à etapa de mistura rápida (gradiente de velocidade e tempo de detenção) e duas referentes à etapa de desinfecção (tempo de detenção e número de chicanas no tanque de contato), excluídas por critérios técnicos. À exceção do Grau de Instrução e Jar test, as demais variáveis relacionam-se direta ou indiretamente, às vazões horárias afluentes às estações integrantes da amostra. Para processar a análise fatorial foram utilizados os valores do IQETA parcial, a nota da variável observada elevada ao peso conferido por especialistas. O novo índice (IQETA12), composto por doze variáveis, simplifica ferramenta capaz de auxiliar a avaliação da performance de estações convencionais de tratamento. O coeficiente de correlação de Spearman, entre turbidez da água filtrada e este índice, apresentou valor numericamente inferior ao apresentado pelo original, contudo a mesma tendência, ressalta-se o ganho em termos de praticidade de aplicação

This study focused on the reduction of the number of parameters that comprise the Water Treatment Plant Quality Index (WTPQI), applied to conventional treatment plants with horizontal sedimentation basins, in order to ease its application in real scale. The index, initially composed of nineteen parameters, was optimized by means of technical criteria and multivariate statistical tool, named Factorial Analysis. This technique allows to deal simultaneously with several…

Advisors/Committee Members: Marcelo Libanio, Marcelo Libanio, Marcos Von Sperling, Silvia Maria Alves Correa Oliveira, Sueli Aparecida Mingoti.

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O presente trabalho tem por objetivo investigar a ocorrência de bactérias patogênicas em um sistema de tratamento de esgotos composto por reator UASB e três lagoas de polimento em série (L1, L2 e L3), utilizando-se a técnica da PCR e quantificá-las utilizando-se a técnica de FISH. Foi feita ainda a comparação das técnicas Colilert® e FISH, na quantificação de E. coli. Adicionalmente avaliaram-se as condições ambientais nas lagoas, por meio do monitoramento de parâmetros físicos e químicos, para verificar a sua possível influência na ocorrência e decaimento de bactérias patogênicas. A pesquisa foi realizada nas unidades de tratamento de esgotos em escala de demonstração localizadas no CePTS/COPASA/UFMG, na região metropolitana de Belo Horizonte/MG. Foram feitas quatro coletas para a investigação das bactérias por PCR e sua posterior quantificação pela técnica de FISH. Para a comparação das técnicas Colilert® e FISH na quantificação de E. coli foram feitas seis coletas. O monitoramento dos parâmetros físicos e químicos foi feito de dez/2006 a mar/2009. Quanto à investigação das bactérias patogênicas pela PCR, verficaram-se reações positivas para E. coli, Salmonella spp. (apenas nas lagoas 1 e/ou 3), Enterococcus spp. e Campylobacter jejuni. Salmonella Typhimurium, Shigella spp. e Shigella dysenteriae foram detectadas nos estágios iniciais do sistema (esgoto bruto e/ou UASB e/ou lagoa 1) e não mais foram detectadas nas últimas unidades do tratamento. Quanto às espécies H. pylori, S. aureus e Y. enterocolitica, estas não foram detectadas em nenhuma das unidades nas quatro coletas. Quanto à quantificação das bactérias por FISH encontrou-se valores médios para E. coli de 2,3x107, 4,8x106 e 4,5x106. Para Salmonella valores de 8,6x106, 3,4x106 e 5,4x106. Para Campylobacter spp., média de 4,5x106, 6,1x105 e 7,3x105 e para Enterococcus, valores médios de 1,6x106, 2,6x105 e 1,3x105 respectivamente no EB, L1 e L3. Quanto à comparação do Colilert® e FISH na quantificação de E. coli verificaram-se valores de 1,1x108, 5,5x105 e 2x103 NMP/100mL para o EB, L1 e L3 com o Colilert®. Com o FISH os valores foram da ordem de 4x107, 3,8x106 e 3,1x106 células/100 mL para o EB, L1 e L3 respectivamente. Quanto à avaliação das condições ambientais nas lagoas, por meio do monitoramento de parâmetros físicos e químicos, possivelmente tais parâmetros só podem ser atribuídos às variações encontradas quando associados entre si e a outros fatores externos. Observou-se que, de maneira geral, excetuando-se o pH, O.D, temperatura e possivelmente a vazão, os demais não interferiram, expressivamente, na presença ou ausência de determinados gêneros bacterianos.

The present work aimed to investigate pathogenic bacteria in a wastewater treatment system composed by one UASB reactor and three polishing ponds in series using PCR technique and FISH techniques. A comparison between the Colilert® and FISH techniques to quantify E. coli was also done. Environmental conditions on the ponds were evaluated through monitoring of physical and chemical parameters, in…

Advisors/Committee Members: Marcos Von Sperling, Marcos Von Sperling, Silvana de Queiroz Silva, Juliana Calabria de Araujo, Silvia Maria Alves Correa Oliveira, Maria Helena Matté, Maria Inês Zanoli Sato.

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O método de tratamento e disposição de resíduos sólidos urbanos, preferencialmente, empregado no Brasil é o de aterro sanitário. Porém, sua utilização gera impactos no meio ambiente através dos subprodutos da decomposição da matéria orgânica: biogás e lixiviados. Sendo ambos altamente poluentes, um correto e eficaz tratamento deve ser uma das prioridades no gerenciamento de aterros. Para o tratamento de lixiviados, são utilizados vários processos como o biológico, físico, físico-químico entre outros, sendo os processos biológicos os mais empregados. Contudo, constata-se que há pouco estudo a respeito do desempenho dos sistemas de tratamento de lixiviados em que se empregam os processos biológicos. Com o intuito de sanar essa lacuna, o presente trabalho teve por objetivo avaliar o desempenho de remoção de poluentes de lixiviados pelo sistema de tratamento do aterro sanitário de Betim-MG. Esse sistema é composto de uma Lagoa Anaeróbia, um reator UASB e, por último, uma Lagoa Facultativa, todos em série. Para a avaliação do desempenho do sistema, foram utilizados dados de monitoramento realizado entre agosto de 1999 e agosto de 2004. Esses dados são oriundos do monitoramento dos parâmetros de caracterização dos lixiviados. Os resultados apontam para uma grande instabilidade do sistema de tratamento no tocante à remoção de poluentes, ou seja, ora o sistema apresentou elevada eficiência e ora a eficiência foi baixa, atingindo, por vezes, eficiências negativas de remoção de poluentes. Essa instabilidade é atribuída à alta variabilidade das características dos lixiviados, às poucas informações sobre o emprego de processos biológicos em seu tratamento e ao dimensionamento desses sistemas, tendo por base parâmetros de esgotos domésticos. Neste trabalho, foram encontradas as seguintes eficiências médias de remoção: 76% de DBO, 84% de DQO, 82% de Sólidos Totais, 86% de Sólidos Dissolvidos e 45% de Sólidos Suspensos. Entre os metais pesados, o ferro e cádmio foram os que apresentaram maior eficiência média de remoção, 87% e 71%, respectivamente. Todavia, essas médias devem ser analisadas conjuntamente com outras medidas estatísticas, devido à grande instabilidade dos sistemas já comentada. Além disso, quando se avaliaram as características dos efluentes, constatou-se que alguns parâmetros, em especial os macropoluentes, não atenderam aos limites impostos por normas vigentes em Minas Gerais.

The preferable method of treatment and disposal of urban solid wastes used in Brazil is the sanitary landfill. However, this method causes negative environmental impacts through: biogas and leachates. As a result, a correct and efficient treatment for both must be a top priority. Concerning leachates, many treatment processes are applied, such as: biological, physical, physical-chemical, etc., being the biological the most used. But there are few studies about of leachates treatment systems, in which biological processes are employed. The aim of this study was to assess the performance of a leachates treatment system situated in a sanitary…

Advisors/Committee Members: Lisete Celina Lange, Lisete Celina Lange, Marcos Von Sperling, Noil Amorim de Menezes Cussiol, Sílvia Maria Alves Corrêa Oliveira.

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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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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 presente estudo visa compreender as relações entre os parâmetros físicos, químicos e biológicos, e a ocorrência de cianobactérias no manancial de Vargem das Flores/MG. Para tanto, foi realizado o monitoramento dos parâmetros bióticos e abióticos da água do reservatório entre outubro de 2004 e outubro de 2007, e também estudo genético das cianobactérias isoladas do manancial. Os resultados dos parâmetros monitorados (Temperatura, OD, N-NH4, N-NO3, P-PO4, P-PT, Turbidez, Cor, Alcalinidade, Cloreto, Condutividade, pH, Ferro Total, SST, Cianobactérias, Bacillariophyta, Fitoflagelados, Chlorophyceae, Zooplâncton, clorofila-a) indicaram perfis de distribuição na coluna d água, tanto dos fatores físicos e químicos quanto dos biológicos, característicos para cada estação de amostragem. Análise estatística de agrupamento confirmou que a estação 1, localizada próxima à torre de tomada d´água da ETA, possui comportamento diferenciado, quase sempre apresentando água de melhor qualidade. Em geral, foi observada estratificação da coluna d água, apresentando anoxia e maior concentração de nutrientes no hipolímnio durante o período chuvoso (verão) e circulação da massa d água no período seco (inverno). O grupo das cianobactérias não foi encontrado durante o período seco, retornando logo após a desestratificação sendo esse ciclo repetido durante os três anos de pesquisa. Foi observada sucessão das espécies de cianobactérias encontradas no reservatório, com predomínio ao final do estudo do gênero Aphanocapsa sp. (picoplâncton). Através das análises de componentes principais pode ser percebido um padrão de correlação negativa entre a ocorrência de cianobactérias e as concentrações de ortofosfato e fósforo total em todas as profundidades da coluna d água. Uma concentração mais elevada de fósforo foi verificada sempre antes do aparecimento das cianobactérias, indicando a relação desse nutriente com a ocorrência do grupo. Os resultados da investigação da presença dos genes da síntese de microcistina mostraram que as cianobactérias isoladas apresentaram apenas parte desses genes. Apenas um dos isolados apresentou atividade tóxica por inibição da enzima fosfatase, porém não foi evidenciada a presença de microcistinas.

The aim of this study is to understand the associations between physical, chemical and biological features and the occurrence of cyanobacteria in the water supply reservoir Vargem das Flores/MG. A monitoring program was undertaken in four sampling sites from October 2004 to October 2007 to investigate the following parameters: temperature, dissolved oxygen, N-NH4 +, N-NO3 -, P-PO4 3-, P-TP turbidity, color, alkalinity, chlorides, conductivity, pH, total iron, total suspended solids, phytoplankton and zooplankton quantification, chlorophyll-a, together with a molecular biology research of the cyanobacteria isolated from the reservoir. According to the results of the physical, chemical and biological factors the water column profiles presented different behavior for each sampling site. The cluster analyses found better…

Advisors/Committee Members: Alessandra Giani, Marcos Von Sperling, Beatriz Suzana Ovruski, Sandra Maria Feliciano de Oliveira e Azevedo, Eduardo Von Sperling, Eduardo Von Sperling.

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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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Nos últimos anos, apesar dos inegáveis progressos institucionais e legais, vem crescendo os conflitos relacionados com a demanda pelos recursos hídricos, cujas limitações, sob os aspectos qualitativo e quantitativo, são sobejamente conhecidas. Com efeito, o aumento da demanda agrava os conflitos entre os usos e usuários da água. Com isso, torna-se cada vez mais necessário o desenvolvimento e aprimoramento de métodos e técnicas que permitam o crescimento sustentável, ou seja, o desenvolvimento das atividades antrópicas sem que haja maiores prejuízos para o meio ambiente, tanto sob o cenário atual, quanto prospectivo. A vazão ecológica traduz-se principalmente na proteção da biota presente nos corpos dágua, possibilitando ao ambiente hídrico manter a integridade dos processos naturais que se dão entre o meio físico e o biológico, com grande importância especialmente nas inter-relações vinculadas às variações do regime hidrológico natural. Neste trabalho, efetuou-se um estudo comparativo entre os métodos mais recentes de determinação de vazão ecológica, focalizando principalmente naqueles em que os habitats são classificados, como os modelos WAIORA e RHYHABSIM, buscando selecionar aquela(s) que melhor se adapta(m) à realidade brasileira, levando-se em consideração as necessidades físico-químicas da ictiofauna, os conceitos mais modernos de gestão de recursos hídricos, bem como as restrições de caráter econômico, e propondo adaptações que levem a uma maior aplicabilidade da metodologia às nossas necessidades. O estudo foi levado a termo em um trecho do rio Pará, a jusante do aproveitamento hidrelétrico de Cajurú, localizado na região centro-sul do estado de Minas Gerais.

In the recent years, despite the undeniable progresses at the institutional and legal instances, it has been observed a growing demand for water resources, whose restrictions, under both aspects of quality and quantity, are well known. This tendency has the undesirable effect of aggravating the conflicts among different uses and users of water resources, thus making even more necessary the development and improvement of management techniques that promote sustainability, under current and prospective scenarios. The notion of ecologic flows is related to the idea of preserving the existing aquatic biota in water bodies, thus allowing the water environment to sustain the integrity of the natural processes interfacing the physical and biological phenomena, especially in their relations linked to variations of hydrological regime. This research presents a comparative study among recent methods for determining ecological flows, focusing on those based on habitat classification, such as the WAIORA and RHYABSIM models, searching for the one or the ones that are adequate for the Brazilian reality, taking into account (i) the physical and chemical needs of the fish populations, (ii) the modern concepts of water resources management and (iii) economic restrictions. The study was carried out in one reach of the Pará river, downstream the Cajurú hydropower plant,…

Advisors/Committee Members: Mauro da Cunha Naghettini, Mauro da Cunha Naghettini, Luiz Rafael Palmier, Marcos Von Sperling, Paulo dos Santos Pompeu.

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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.

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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.