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Type: TESE DIGITAL
Degree Level: Doutorado
Title: Influência de Moringa oleifera L. na remoção de cianobactérias na filtração lenta com manta não tecida
Title Alternative: Influence of Moringa oleifera L. on cyanobacterial removal during slow non-woven fabric filtration
Author: Barros, Selma Gouvêa de, 1983-
Advisor: Paterniani, José Euclides Stipp, 1957-
Abstract: Resumo: Filtração lenta em manta não tecida e o emprego do coagulante natural de sementes de moringa são métodos apropriados para purificação de água em pequenas comunidades e em áreas rurais. O objetivo do estudo foi o de analisar a influência do extrato aquoso de sementes de moringa (AqMO) na remoção de alta densidade de cianobactérias tóxicas como um condicionante da água para a filtração lenta em manta não tecida. Foi realizado um estudo para definição das condições operacionais otimizadas de remoção de Microcystis aeruginosa produtoras de microcistinas com uso de AqMO através de planejamento fatorial fracionado. Na sequência, foi realizado Delineamento Composto Central Rotacional, cujos resultados foram analisados pela técnica de Superfície de Resposta. Os efeitos da dosagem de AqMO (0 a 700 mg L-1) e a turbidez/densidade celular inicial de M. aeruginosa (19,6 a 118 NTU/ 2,58 a 15,9 x 105 células mL-1) foram avaliados sobre a qualidade da água decantada após a clarificação. Turbidez '<ou =' 10 NTU foi alcançada quando doses de AqMO entre 350 e 700 mg L-1 foram utilizadas em águas com turbidez inicial entre 19,6 e 80,2 NTU. A eficiência de remoção de turbidez e remoção celular atingiu 87,4 ± 0,3 % e 85,8 ± 0,6 %, respectivamente. As máximas remoções de microcistinas totais e extracelulares foram cerca de 70 % e 54 %, respectivamente. O DOC (Dissolved Organic Carbon) residual atingiu 6,5 mg L-1. No estudo realizado de filtração lenta em manta não tecida de 5,0 x 105 células mL-1 de Microcystis aeruginosa (26 NTU) com uso de AqMO foi constatado que o uso das doses 250 e 500 mg L-1 produziram efluente da filtração lenta compatíveis com a Portaria MS 2914/2011 ('<ou =' 1,0 NTU), com e sem o emprego de sedimentação. O lodo de cianobactérias formado após a sedimentação com uso de 250 a 750 mg L-1 de AqMO também foi objeto de estudo. As células de M. aeruginosa sedimentadas mostraram recuperação de crescimento somente após 29 dias de cultivo, relacionado com estresse oxidativo celular aumentado (maior produção de H2O2 e maior atividade da enzima peroxidase). Nos ensaios com a dose de 250 mg L-1, houve declínio de crescimento celular, associado com aumento de estresse oxidativo celular. Interessantemente, a maior dose utilizada apresentou mitigação do estresse oxidativo, assegurando a sobrevivência celular no lodo. Crescimento aumentado foi relacionado com aumento de DOC residual. No geral, a concentração de microcistinas extracelulares permaneceram compatíveis ao controle negativo experimental nos 16 dias de ensaio. Assim, este trabalho comprovou a eficiência do extrato aquoso de sementes de moringa não apenas como condicionante de água bruta contaminada com cianobactérias para a filtração lenta em manta não tecida, como também demonstrou o promissor potencial da moringa para mitigar os efeitos nocivos de cianobactérias e cianotoxinas no tratamento de água

Abstract: Slow non-woven fabric filtration and moringa seeds as a natural coagulant are suitable methods for water purification in small communities and rural areas. The aim of the present study was to evaluate the influence of Moringa oleifera seed aqueous extract (AqMO) on the removal of high cyanobacterial cell density (water conditioning) for slow non-woven fabric filtration. Using fractional factorial design, an initial study was carried out to define the optimal operating conditions for coagulation and flocculation of microcystin-producing Microcystis aeruginosa cells with AqMO. Afterwards, a central composite rotatable design was employed and the results evaluated by surface response methodology. The effects of AqMO (0 to 700 mg L-1) and turbidity/cell density of M. aeruginosa (19.6 to 118 NTU/2.58 to 15.9 105 cells mL-1) on the quality of decanted raw water were investigated after the coagulation-flocculation-sedimentation process. Turbidity '<or =' 10 NTU was observed when 350-700 mg L-1 AqMO was used in raw water having initial turbidity of 19.6-80.2 NTU. Percentage turbidity and cell removal reached 87.4 ± 0.3% and 85.8 ± 0.6%, respectively. Maximum total microcystins and extracellular microcystins removal were ca. 70% and 54%, respectively. The highest residual dissolved organic carbon (DOC) was 6.5 mg L-1. In the slow non-woven fabric filtration trial of 5.0 x 105 cells mL-1 of Microcystis aeruginosa (26 NTU) using AqMO, 250 and 500 mg L-1 doses produced filtration effluents with turbidity values within the level ('<or =' 1.0 NTU) recommended by the Brazilian Ministry of Health (Ordinance 2914/2011) with and without sedimentation. The cyanobacterial sludge produced after the coagulation-flocculation-sedimentation process with 250 to 750 mg L-1 of AqMO was also studied. Settled microcystin-producing Microcystis aeruginosa cells required at least 29 days to recover their growth, a process that was associated with increased cellular oxidative stress (higher production of H2O2 and up-regulation of peroxidase activity). However, the effect of AqMO on cell viability during floc storage in the sludge was dose dependent. For example, the 250 mg L-1 treatment resulted in a decline in cell growth and increase in cellular oxidative stress, while 750 mg L-1 AqMO mitigated oxidative stress and ensured the survival of the cyanobacterium. Growth stimulation was caused by increased residual DOC. In general, the concentration of extracellular microcystins remained at the same levels recorded in the experimental negative control over the 16 days of trial. This study demonstrates that the aqueous extract of moringa seed efficiently conditions raw water contaminated with cyanobacteria for slow non-woven fabric filtration, and mitigates the harmful effects of cyanobacteria and cyanotoxins in drinking water
Subject: Filtração
Superficie de resposta - Metodologia
Moringa oleifera
Cianobactéria
Editor: [s.n.]
Date Issue: 2017
Appears in Collections:FEAGRI - Tese e Dissertação

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