Benedito Martins Gomes

In Brazil, an allocation system was implemented in 1994 to regulate the use of water, considering water availability based on the hydrological characteristics of the basins. Knowing these conditions is essential for the planning and sustainable management of water resources, thereby promoting sustainable development. The current system uses minimum reference flows to define the water availability in each basin. This study analyzed different methodologies for calculating reference flows in the Iguaçu River basin, comparing the values obtained by the FDC, AFDC, and 7-day moving averages (Q7), as well as the Weibull equation. The results indicated that the flows obtained by AFDC were higher, while the lowest flow corresponded to Q7.10. The choice between these methods has a direct impact on grant management, since the adoption of Q7.10 or Q95 imposes stricter restrictions, influencing the economy and users in the region. Therefore, defining the appropriate methodology must balance water availability and user needs.

O desenvolvimento da sociedade moderna tem provocado várias consequências negativas para o meio ambiente, especialmente em relação à qualidade da água. Esse estudo tem como objetivo avaliar a influência antrópica na qualidade da água do lago municipal na cidade de Cascavel-PR, buscando indícios de comprometimento da qualidade da água neste manancial de abastecimento. Para tal, foi realizado o monitoramento da água em oito pontos do lago municipal, em três coletas, em que foram avaliados os parâmetros físico-químicos: matéria orgânica, carbono orgânico dissolvido, nitrogênio amoniacal, nitrogênio orgânico, nitrito, nitrato, fósforo, ortofosfato, oxigênio dissolvido e turbidez. Para compreensão da variação dos dados foi empregada análise estatística em que os valores máximo, mínimo, média, desvio padrão e coeficiente de variação foram identificados, como também foi empregada análise estatística multivariada por meio de análise de componentes principais e cálculo do coeficiente de correlação linear de Pearson entre as variáveis. Os resultados indicam que o lago municipal de Cascavel é um ambiente aquático equilibrado, com tendência à oligotrofia, possivelmente pelo baixo tempo de retenção hidráulica e pela limitada entrada de nutrientes dos rios que formam o lago. Não foram encontradas evidências de contaminação significativa por esgoto, ou valores elevados de matéria orgânica e nutrientes. Assim, não há indícios de impacto antrópico que comprometa a qualidade da água do lago para abastecimento.

Biodiesel production has become one of the most efficient ways of diversifying the energy matrix. However, the increase in biodiesel production increases the generation of wastewater. Therefore, this study aimed to characterize the wastewater generated in the biodiesel washing process, obtained by the alkaline transesterification of sunflower oil, and to evaluate its treatment by the dissolved air flotation (DAF) system, using a Central Composite Rotational Design (CCRD). The first DCCR was carried out with 4 independent variables: pH, Coagulant Dose (CD), Polymer Dose (PD), and Recirculation Rate (RR), with the response variables being apparent color removal and turbidity removal. Based on the results of the first DCCR, optimization tests were designed with DC and DP as independent variables and apparent color, turbidity, COD, and oil and grease (OG) as response variables. The process showed high apparent color and turbidity removal efficiency. The best results were obtained in tests 10 (DC = 1545 mg.L-1 and DP = 1050 mg.L-1) and 3 (DC = 700 mg.L-1 and DP = 8.8 mg.L-1), with the removal of 99.88% and 99.22%, respectively. For the COD and OG parameters, the best results were observed in tests 8 (DC= 555 mg.L-1 and DP= 6 mg.L-1) and 5 (DC= 1050 mg.L-1 and DP= 6 mg.L-1), with 98% and 99.42% removal, respectively. FAD treatment using the combination of coagulant and cationic polymer proved to be highly efficient in treating wastewater from biodiesel production.

This study promoted the autotrophic denitrification of poultry slaughterhouse wastewater in anoxic reactor with fix bed of elementary sulfur a dolomitic limestone and, posteriorly, nitrification was coupled to this system in an anoxic-aerobic reactor. The anoxic reactor was operated under constant nitrogen concentration of 71,1±4,2 mg NOx L-1 and HTR of 14, 10 and 6 hours. In this reactor, the efficiencies and denitrification tax obtained were 94,4±2,0, 94,9±2,3 and 71,1±7,8%, for the HRT of 14, 10 and 6 hours, respectively. The reactor anoxic-aerobic was operated with HRT of 16 hours and fed with effluent in rate ammonified: nitrified of 3:1 (E1), 1:1 (E2) and 1:3 (E3). In this reactor, the efficiencies of ammoniacal nitrogen removal and total nitrogen removal were 67,3±6,4, 63,4±6,7 and 14,2±4,4% and 64,2±6,3, 53,1±7,1 and 33,8±1,7%, to the conditions E1, E2 and E3, respectively. The application of autotrophic denitrification from the elementary sulfur can be considerate a viable technology in wastewater nitrified treatment.

Autotrophic denitrification from elemental sulfur is an alternative to heterotrophic denitrification for substrates with a low C/N ratio. In this process, nitrogen compounds are reduced from elemental sulfur instead of carbon, as in the conventional process. However, it may be limited by the low concentration of alkalinity in these effluents. Thus, this study evaluated the performance of autotrophic denitrification of nitrified poultry effluent in four fixed bed reactors with a ratio of elemental sulfur/dolomitic limestone (1:0, 3:1, 1:1, 1:3 v/v) under conditions of the decline of initial alkalinity (1000, 800, 600, 400 and 200 mg CaCO3 L-1). Denitrification efficiencies greater than 84.8% were observed in conditions of initial alkalinity greater than 600 mg CaCO3 L-1 in the four reactors, associated with maximum yields of 445.1 mg SO4-2 L-1. The slow dissolution of dolomitic limestone may have impaired denitrification efficiency in conditions of initial alkalinity lower than 600 mg CaCO3 L-1. The autotrophic denitrification process proved viable for the treatment of nitrified effluent, and its efficiency was linked to the food substrate and the dissolution of dolomitic limestone.

Diante do aumento da população e do crescimento desordenado das cidades, a geração e destinação final dos resíduos sólidos urbanos são um problema que vem se agravando e se tornando uma ameaça à saúde pública. Os aterros sanitários são uma das alternativas mais comuns de disposição dos resíduos sólidos urbanos e geram como subproduto, o biogás que apresenta um alto potencial de produção de energia. Todavia, torna-se necessário avaliar a viabilidade econômica para cada situação, em questão de compensação. Dessa forma, o objetivo desse estudo foi verificar a viabilidade econômica da instalação do sistema de geração de energia em aterros sanitários nas cidades de 30 mil, 100 mil e 250 mil habitantes, a fim incentivar o uso do biogás como fonte de energia renovável. Para tal, foram considerados doze cenários distintos, sendo que os três primeiros contemplaram o aterro municipal de Cascavel - PR e o aproveitamento da energia gerada para compensação junto a Companhia Paranaense de Energia, a partir de 20%, 50% e 80% da capacidade de produção de energia elétrica. Nos demais cenários, consideraram o aproveitamento da energia elétrica para compensação junto à concessionária local, considerando municípios de 30 mil,100 mil e 250 mil habitantes, avaliando 20%, 50% e 80% da capacidade de geração. Para todos os casos foi considerada a geração dos resíduos sólidos urbanos, conforme a média das massas per capita de acordo com as faixas de população do Sistema Nacional de Informações sobre Saneamento. O biogás gerado nos aterros foi calculado por meio da análise das faturas de energia elétrica do aterro Municipal de Cascavel no período de janeiro de 2019 a janeiro de 2020 e extrapolado para os demais cenários, considerando que o potencial de geração do biogás corresponde a 75,78 m3CH4 ton-1 e que um metro cúbico de biogás equivale a 1,43 kWh de eletricidade. Admitiu-se que o preço do MWh de energia gerada foi de R$ 0,5075, valor baseado no grupo tarifário ao qual se encontra a unidade de geração. Ainda, para estimar a potência necessária a ser instalada, foi admitido que o sistema funcione 15 horas diariamente, durante 360 dias no ano. A viabilidade do empreendimento foi calculada utilizando-se o Valor Presente Líquido, a Taxa Interna de Retorno e o Payback descontado. Comparando-se esses indicadores econômicos e as análises realizadas, pode-se concluir que dos 12 cenários avaliados, apenas 2 não se apresentaram viáveis (cenários que consideraram o aproveitamento de 20% e 50% da capacidade de aproveitamento de energia em municípios de 30 mil habitantes). A avaliação da viabilidade da instalação do sistema de geração de energia a partir do biogás nos aterros sanitários em municípios de 30 mil, 100 mil e 250 mil habitantes, permitiu elaborar equações que podem auxiliar a estimar o melhor cenário, dentro das condições peculiares de cada cidade, a fim de contribuir para que a administração pública compreenda a importância da destinação correta dos resíduos sólidos urbanos e a utilize para a geração de energia limpa e sustentável.

A curva de permanência de vazões e a disponibilidade hídrica para outorga no Estado do Paraná VITÓRIA NOVELINO BENTO GONZAGA¹; ELOY LEMOS DE MELLO¹; BENEDITO MARTINS GOMES¹; MARCIO ANTONIO VILAS BOAS¹ E WAGNER ALESSANDRO PANSERA^{1 1} Centro de Ciências Exatas e Tecnológicas, Universidade Estadual do Oeste do Paraná, R. Universitária, 1619 - Universitário, Cascavel – PR – Brasil, CEP: 85819-110; vitorianovelino@yahoo.com.br; eloy.mello@unioeste.br; benedito.gomes@unioeste.br; marcio.vilasboas@unioeste.br ² Departamento de Engenharia Civil, Universidade Tecnológica Federal do Paraná, R. Cristo Rei, 19 - Vila Becker, Toledo – PR – Brasil, CEP: 85902-490; pansera@utfpr.edu.br 1 RESUMO O conhecimento da disponibilidade hídrica dos corpos d’água é imprescindível para a implementação do instrumento de outorga de uso de recursos hídricos. No estado do Paraná, a disponibilidade hídrica é estimada a partir da curva de permanência. No entanto, a curva de permanência é tradicionalmente obtida a partir de toda a série histórica de vazões, ordenada de forma decrescente, calculando-se então as vazões associadas às probabilidades de excedência. Esta curva é, portanto, sujeita aos eventos extremos de anos secos ou muito chuvosos. As curvas de permanência anuais representam o comportamento médio ou mediano da bacia hidrográfica, e podem ser utilizadas como alternativa para a estimativa da disponibilidade hídrica. Além disso, auxiliar a análise de risco inerente ao processo de outorga. O objetivo deste trabalho foi investigar a construção de curvas de permanência e intervalos de confiança aplicando técnicas estatísticas de estimação de quantis e reamostragem. Os resultados indicam que a curva de permanência anual tem grande potencial para flexibilizar a outorga no estado.   Palavras-chave: gestão da água, recursos hídricos, vazões mínimas. GONZAGA, V. N. B.; MELLO, E. l.; gomES, B. M.; VILAS BOAS, M. A.; PANSERA, E W. A. FLOW DURATION CURVES AND WATER AVAILABILITY FOR GRANTING IN THE STATE OF PARANÁ     2 ABSTRACT   In Paraná, water availability for granting is estimated from the permanence curve, traditionally obtained from the entire historical flow rate series, ordered in a decreasing manner, and subsequently calculating the flow rates associated with the exceedance probabilities. It is therefore subjected to the extreme events of dry or very rainy years. The solution to this can be the use of annual permanence curves, which represent the average behavior of the river basin. In addition to that, obtaining confidence intervals associated with the permanence curves can assist the risk analysis inherent to the granting process. The objective of this paper was to investigate the elaboration of permanence curves and confidence intervals by applying quantile estimation and resampling statistical techniques. The results indicate that the annual permanence curve presents significant potential to increase granting flexibility in the state. Keywords: water management, water resources, minimum flows.

DESEMPENHO DE MODELOS PARAMÉTRICOS INTENSIDADE-DURAÇÃO-FREQUÊNCIA NO ESTUDO DE CHUVAS INTENSAS WAGNER ALESSANDRO PANSERA¹; BENEDITO MARTINS GOMES² E JOÃO CARLOS CURY SAAD^{3   1} Departamento de Engenharia Civil, UTFPR, R. Cristo Rei, 19, Vila Becker, CEP 85902-490, Toledo, PR, Brasil, pansera@utfpr.edu.br ² Centro de Ciências Exatas e Tecnológicas, UNIOESTE, R. Universitária, 1619, Universitário, CEP 85819-170, Cascavel, PR, Brasil, benedito.gomes@unioeste.br ³ Departamento de Engenharia Rural, FCA/UNESP, Av. Universitária, 3780, Jardim Paraíso, CEP 18610-034, Botucatu, SP, Brasil, joao.saad@unesp.br.     1 RESUMO   As chuvas intensas são caracterizadas pela sua intensidade (i), pelo tempo de duração (t) e pelo período de retorno (T). A chuva de projeto utilizada nos dimensionamentos de obras hidráulicas é determinada utilizando modelos matemáticos do tipo i = f(T,t). Essa relação funcional normalmente é feita por um modelo potencial de regressão múltipla não-linear, denominado de modelo padrão. No entanto, existem outros modelos que foram pouco estudados e podem apresentar desempenho melhor que o modelo padrão. Assim, este trabalho teve como objetivo avaliar o desempenho de sete modelos matemáticos alternativos ao modelo padrão. Foram utilizados dados de precipitação máxima diária anual da cidade de Cascavel-PR, referente ao período de 1975 a 2015. As chuvas foram desagregadas em intensidades com período de retorno variando de 2 a 100 anos e duração entre 5 e 1440 min. Aos valores desagregados foram ajustados os sete modelos estudados, assim como o modelo padrão. Os melhores desempenhos foram dos modelos 1 e 7, pois seus erros de estimativa na intensidade de precipitação foram inferiores a 5%. Já os piores desempenhos foram dos modelos 5 e 6, que podem gerar erros superiores a 40%. Keywords: Valores extremos, desagregação de chuvas, regressão não-linear.     PANSERA, W. A.; GOMES, B. M.; SAAD, J. C. C. PERFORMANCE OF PARAMETRIC INTENSITY-DURATION-FREQUENCY MODELS IN THE STUDY OF INTENSE RAINFALLS     2 ABSTRACT   Intensive rainfalls are characterized by their intensity (i), duration (t) and return period (T). The design rainfall used in hydraulic works design is determined using mathematical models of type i = f (t,T). This functional relationship is usually made by a potential non-linear multiple regression model, called the standard model. However, there are other models that have been poorly studied and may perform better than the standard model. Thus, this work aimed to evaluate the performance of seven mathematical models alternative to the standard model. Data of annual-daily-maximum rainfall for Cascavel, Paraná - Brazil, from 1975 to 2015, were used to derive the models. The rainfalls were disaggregated at intensities with return period ranging from 2 to 100 years and duration between 5 and 1440 min. The seven models studied were adjusted to the disaggregated values, as in the standard model. The best performances were from models 1 and 7, as their estimation errors in precipitation intensity were less than 5%. The worst performances were on models 5 and 6, which can generate errors greater than 40%. Keywords: extreme values, rainfall disaggregation, nonlinear regression.

REGIONALIZATION OF MONTHLY PRECIPITATION VALUES IN THE STATE OF PARANÁ (BRAZIL) BY USING MULTIVARIATE CLUSTERING ALGORITHMS WAGNER ALESSANDRO PANSERA1; BENEDITO MARTINS GOMES2; MARCIO ANTONIO VILAS BOAS2; SILVIO CESAR SAMPAIO2; ELOY LEMOS DE MELLO2 E MANOEL MOISES FERREIRA DE QUEIROZ3 1 Departamento de Construção Civil, Universidade Tecnológica federal do Paraná (UTFPR), Pato Branco-PR, e-mail:pansera@utfpr.edu.br2 Centro de Ciências Exatas e Tecnológicas, Universidade Estadual do Oeste do Paraná (UNIOESTE), Cascavel-PR. e-mail:benedito.gomes@unioeste.br, marcio.vilasboas@unioeste.br, silvio.sampaio@unioeste.br, eloy.mello@unioeste.br3 Centro de Ciências e Tecnológica Alimentar, Universidade Federal de Campina Grande (UFCG), Pombal-PB. e-mail: moises@ccta.ufcg.edu.br. 1 ABSTRACT Rainfall is one of the most important factors in agricultural water management, especially to land farming of Paraná. Regionalization of rainfall data is useful for optimum design of projects and management of water related activities. Therefore, the objectives of this study were to evaluate the potential of multivariate clustering methodologies to identify homogenous regions using time series of monthly precipitation as the classification variable; the quality of the formed regions and estimate precipitation quantiles. k-means, hierarchical and hybrid clustering techniques were used. The rainfall stations in each group were subjected to metrics of homogeneity. The Paraná state could be subdivided into six homogeneous regions of monthly precipitation using the hybrid methodology between k-means and Ward. Keywords: regional frequency analysis, L-moments, cluster analysis PANSERA, W. A.; GOMES, B. M.; VILAS BOAS, M. A.; SAMPAIO, S. C; MELLO, E. L. DE; QUEIROZ, M. M. F. DE.REGIONALIZAÇÃO DE VALORES DE PRECIPITAÇÃO MENSAL NO ESTADO DO PARANÁ (BRASIL) USANDO ALGORITMOS DE AGRUPAMENTOS MULTIVARIADOS 2 RESUMO A chuva é um dos fatores mais importantes na gestão da água na agricultura, especialmente para o estado do Paraná-BR. A regionalização de dados de chuva é útil para otimização de projetos e gestão das atividades relacionadas com a água. Portanto, este estudo teve por objetivo avaliar as metodologias multivariadas de agrupamentos para identificar regiões homogêneas usando as séries históricas de precipitação mensal como variável classificatória, avaliar a qualidade das regiões formadas e estimar quantis de precipitação. As técnicas de agrupamento utilizadas foram: k-médias, hierárquico e híbrido. As estações pluviométricas presentes em cada grupo foram submetidas às métricas de homogeneidade e discordância. Foi possível subdividir o estado Paraná em seis regiões homogêneas de precipitação mensal utilizando a metodologia hibrida entre k-médias e Ward. Palavras-chave: Análise de frequência regional, momentos-L, análise de agrupamentos.

The aim of this study was to evaluate the efficiency of a sequencing batch reactor (SBR) on biological removal of nitrogen from cattle slaughterhouse wastewater by nitrification/denitrification processes. The effects of initial concentration of ammoniacal nitrogen were investigated at 100; 150 and 200 mg L-1 and air flow rate at 0.125; 0.375 and 0.625 L min¹ Lreactor-1 on the nitrogen compounds removal, by a Central Composite Rotational Design (CCRD) configuration. There were variations from 9.2 to 94.9%, 4.0 to 19.6% and 20.8 to 92.0% in the conversion of ammoniacal nitrogen to nitrate and nitrite concentration and removal of total nitrogen, respectively. The increase of air flow rate and decrease of the initial concentration of ammoniacal nitrogen resulted in higher efficiencies of total nitrogen removal, as well as the conversion of ammoniacal nitrogen to nitrate. During the pre-established intervals of this study, the removal and conversion efficiencies of nitrogen compounds above 85% were achieved in air flow rate variations from 0.375 to 0.725 L min-1 Lreactor-1 and initial concentration of ammoniacal nitrogen from 80 to 200 mg L-1. On denitrification process, we obtained efficiencies from 91.5 to 96.9% on the removal of nitrite/nitrate and from 78.3 to 87.9% on the removal of organic matter.