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Tipo: Dissertação
Título: Efeito em cianobactérias filamentosas das condições hidráulicas da coagulação e floculação na presença ou não de pré-oxidação
Título em inglês: Effect on filamentous cyanobacteria of the hydraulic conditions of coagulation and flocculation in the presence or not of pre-oxidation
Autor(es): Souza, Allan Clemente de
Orientador: Capelo Neto, José
Palavras-chave: Saneamento;Cianobactérias;Água - Tratamento;Fisher exact test;Odds ratio;Logistic binomial regression;Filamentous cyanobacteria;Cylindrospermopsis raciborskii;Dolichospermum circinale
Data do documento: 2019
Citação: SOUZA, A. C. de. Efeito em cianobactérias filamentosas das condições hidráulicas da coagulação e floculação na presença ou não de pré-oxidação. 2019. 124 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil)-Centro de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil: Saneamento Ambiental, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2019.
Resumo: Pouca informação acerca dos possíveis efeitos deletérios das etapas de pré-oxidação, coagulação e floculação em Dolichospermum circinale e Cylindrospermopsis raciborskii, cianobactérias cosmopolitas e potencialmente tóxicas são encontradas na literatura. Portanto, o presente estudo avaliou, na presença e ausência de pré-oxidação, os impactos causados pela coagulação (mistura rápida) e floculação (mistura lenta) em D. circinale e de C. raciborskii. Para tal, foram realizados experimentos, em escala de bancada, que simularam os efeitos mecânicos dessas etapas na presença ou não dos oxidantes Cl2 ou KMnO4 e utilizaram as recomendações de gradiente de velocidade e tempo de mistura sugeridas por normas técnicas internacionais. Para análise dos dados, dois métodos estatísticos foram comparados. Na abordagem tradicional (teste exato de Fisher e razão de chances - OR) se mostrou apropriado para identificar a associação entre causas (condições experimentais) e efeito (integridade celular), respeitando as características específicas de cada espécie. Na abordagem multivariada, utilizando regressão logística, os OR estimados requereram uma interpretação diferenciada em relação à abordagem tradicional, pois as estimativas foram ajustadas para o efeito de todas as variáveis do modelo. Com isso, os resultados de integridade celular de uma espécie influenciaram nas chances da outra. Adicionalmente, os resultados encontrados apontaram que apenas as condições hidráulicas da mistura rápida (gradiente de velocidade de 750 s-1 durante 60 s) reduziram as chances de células íntegras de D. circinale para menos de 50% em comparação com as condições iniciais. Já na presença de 1 mg.L-1 de qualquer um dos dois oxidantes, essas chances caem para menos de 5%. Os resultados evidenciaram que C. raciborskii se mostrou imune aos efeitos das condições hidráulicas da mistura rápida e lenta (gradiente de velocidade de 70 s-1 durante 14 min) mesmo na presença de 1 mg.L-1 de Cl2 ou até 4 mg.L-1 de KMnO4. Contudo, a partir de 2 mg.L-1 de Cl2, as chances de encontrar células íntegras após a mistura rápida ou lenta reduzem para menos de 6% das condições experimentais iniciais. Os estresses hidráulicos também podem reduzir significativamente o comprimento dos tricomas de D. circinale tanto na ausência quanto na presença dos oxidantes, fato observado também em C. raciborskii apenas na presença da etapa de pré-oxidação. Os resultados obtidos apontaram que as condições hidráulicas recomendadas por normas técnicas podem causar lise apenas nas cepas de D. circinale, mas não em C. raciborskii. Isso enfatiza que tanto projeto quanto operação das estações de tratamento de água devem ser ajustados de acordo com a espécie dominante no manancial, principalmente, quando se realiza a etapa de pré-oxidação.
Abstract: There is a lack of information in the literature on the possible harmful effects of the pre-oxidation, coagulation and flocculation steps in Dolichospermum circinale and Cylindrospermopsis raciborskii, cosmopolitan and potentially toxic cyanobacteria. Therefore, the present study evaluated, in the presence and absence of pre-oxidation, the impacts caused by coagulation and flocculation in D. circinale and C. raciborskii. For this purpose, bench scale experiments were performed to simulate the mechanical effects of coagulation (rapid mixing) and flocculation (slow mixing) steps in the presence or absence of the oxidants Cl2 or KMnO4 and using the recommendations of the velocity gradient and mixing time suggested by international technical standards. For statistical analysis, two methods were compared. In the traditional approach (Fisher exact test and odds ratio - OR), it was appropriated to identify the association between causes (experimental conditions) and effect (cell integrity), respecting the specific characteristics of each species. In the multivariate approach using logistic regression, the estimated ORs required a differentiated interpretation in relation to the traditional approach, since the estimates were adjusted for the effect of all variables of the model. Thus, the cell integrity results of one species influenced the odds of the other one. Additionally, the results demonstrated that only hydraulic conditions of rapid mixing (velocity gradient of 750 s-1 for 60 s) reduced the chances of D. circinale intact cells to less than 50% compared to baseline conditions. Already in the presence of 1 mg.L-1 of either of the two oxidants, these odds decay to less than 5%. The results showed that C. raciborskii was immune to the effects of hydraulic conditions of fast and slow mixing (velocity gradient of 70 s-1 for 14 min) even in the presence of 1 mg.L-1 of Cl2 or up to 4 mg .L-1 of KMnO4. However, with 2 mg.L-1 of Cl2, the chances of finding intact cells after rapid or slow mixing reduce to less than 6% of the initial experimental conditions. Hydraulic stresses can also significantly reduce the length of D. circinale trichomes in both the absence and presence of oxidants, a fact also observed in C. raciborskii only in the presence of the pre-oxidation stage. The results obtained indicated that the hydraulic conditions recommended by technical standards could cause lysis only in the strains of D. circinale, but not in C. raciborskii. This emphasizes that both design and operation of water treatment plants should be adjusted according to the dominant species in the reservoir, especially when the pre-oxidation stage is carried out.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/40056
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