Resumo em Português:

Resumo O presente estudo foi desenvolvido no estuário do furo do Muriá ou Maripanema, localizado no setor Costa Atlântica do Salgado, norte do Brasil, com o objetivo de conhecer a dinâmica dos nutrientes dissolvidos na interface água-ar e os mecanismos de interação desses nutrientes com os parâmetros abióticos e bióticos (clorofila a). Esse sistema sofre a influência da sazonalidade, que envolve aspectos dos regimes de marés. Para tal, foi avaliada a variabilidade espacial e temporal dos nutrientes inorgânicos dissolvidos em conjunto com os parâmetros físico-químicos por meio de diagramas de mistura, razões estequiométricas e análise de componentes principais. O N-amoniacal foi a forma mais representativa de nitrogênio inorgânico dissolvido em ambas as estações com valores máximos de ~199 μM, subsidiando a produtividade primária, com valor máximo de clorofila a de 122 μg.m-3. O elevado nível de N-amoniacal esteve associado também ao lançamento de efluentes domésticos, à aquicultura e à degradação da matéria orgânica que ocorrem nas áreas de manguezais ao longo do furo do Muriá. O fosfato, entre os nutrientes dissolvidos, foi o que mais sofreu ação neutralizadora, com baixas concentrações, de forma a não oferecer sinais de eutrofização. As concentrações de sílica sofreram influência das variações de marés e fluxos das águas. No geral, os resultados obtidos permitiram observar uma entrada excessiva de nutrientes ao longo do furo do Muriá, com oscilações em suas concentrações influenciadas pela sazonalidade, pelas marés e pelas atividades antrópicas, indicando um ambiente altamente dinâmico que influencia diretamente a produtividade primária da região.

Resumo em Inglês:

Abstract The present study was carried out in the Muriá or Maripanema borehole estuary located in the Atlantic Coast sector of Salgado, Northern Brazil, with the objective of understanding the dynamics of the dissolved nutrients at the water-air interface and the mechanisms of their interaction with the abiotic and biotic parameters (chlorophyll a). This system is influenced by seasonality, which involves aspects of tidal regimes. For this, the spatial and temporal variability of dissolved inorganic nutrients was evaluated together with physical-chemical parameters through mixture diagrams, stoichiometric ratios, and Principal Component Analysis. Ammoniacal N was the most representative form of dissolved inorganic nitrogen in both seasons with maximum values around (~199 μM) subsidizing primary productivity, with a maximum chlorophyll value of (122 μg.m-3). The high level of N-ammonia was also associated with the release of domestic effluents, aquaculture and degradation of organic matter that occur in the mangrove areas along the Muriá borehole. Phosphate, among the dissolved nutrients, was the one that suffered the most neutralizing action, with low concentrations, so as not to offer signs of eutrophication. Silica concentrations were influenced by variations in tides and water flows. In general, the results obtained allowed an excessive intake of nutrients to be observed along the Muriá borehole, with fluctuations in their concentrations influenced by seasonality, tides and anthropic activities indicating a highly dynamic environment that directly influences the primary productivity of the region.

Resumo em Português:

Resumo Os diferentes usos e ocupações do solo podem influenciar na qualidade da água e afetar a vida da população, principalmente daquela que habita o meio rural. Por residir sob condições de vulnerabilidade socioambiental, faz-se necessário monitorar a qualidade dos recursos hídricos para prevenir doenças. O objetivo deste trabalho foi analisar a qualidade das águas superficiais em comunidades rurais e tradicionais do estado de Goiás por meio do Índice de Qualidade da Água de Bascarán (IQAB), avaliando os efeitos do uso e ocupação do solo preponderantes em cada localidade. Amostras de água bruta dos mananciais foram coletadas de forma pontual, na estiagem. Foi verificada a presença de agrotóxicos por análise cromatográfica, sem quantificação, e foram avaliados 11 parâmetros físico-químicos e microbiológicos. Os resultados demonstraram que o IQAB variou de bom a agradável. A classificação da qualidade da água como “agradável” foi relacionada estatisticamente com a alta incidência de área de pastagem (> 80%), e a classificação como “boa” com o percentual de agricultura inferior a 30%. Os principais usos e ocupações do solo foram florestas, pastagens e agricultura. Os parâmetros cor aparente, coliformes termotolerantes e oxigênio dissolvido também indicaram a contaminação dos cursos d’água. A detecção de agrotóxicos com alto grau de toxicidade nos recursos hídricos analisados, principalmente em dois mananciais (córregos Facada e Sucuapara), colocam em risco a saúde humana no meio rural, mesmo que em condições de pequenas exposições. O carbofurano, proibido desde 2017, foi detectado no rio Araguaia, nas proximidades da comunidade Itacaiú, sendo necessário alertar o governo local, moradores e turistas que utilizam o rio Araguaia para fins diversificados.

Resumo em Inglês:

Abstract Different land uses and occupations can influence water quality and affect the lives of the population, especially of people who live in rural areas. Because rural populations live under conditions of socio-environmental vulnerability, it is necessary to monitor the quality of water resources to prevent diseases. This work aimed to analyze surface water quality in rural and traditional communities in the state of Goiás through the Bascarán Water Quality Index (WQIB) to evaluate the effects of the predominant land use and occupation of each location. Raw water samples were collected from specific points during the dry season. The presence of pesticides was verified through chromatographic analysis, without quantification, and 11 physical-chemical and microbiological parameters were assessed according to standard methods. The results showed that the WQIB ranged in quality from “good” to “pleasant”. Classification as “pleasant” was statistically related to a high incidence of pasture area (> 80%) and classification as “good” with a percentage of agriculture below 30%. The main land uses and occupations were forest, pasture and agriculture. The apparent parameters color, thermotolerant coliforms and dissolved oxygen also indicated contamination of water courses. The detection of pesticides with a high degree of toxicity in the analyzed water resources, mainly in two rivers (the Facada and Sucuapara creeks), put human health at risk in rural areas, even under conditions of small exposure. Carbofuran, banned since 2017, was detected near the Itacaiú community, making it necessary to alert the local government, residents and tourists who use the Araguaia River for different purposes.

Resumo em Português:

Resumo O lançamento indiscriminado de nutrientes em corpos hídricos pode levar ao processo de eutrofização desses corpos. Assim, deve-se buscar a remoção prévia de nitrogênio e fósforo. Uma alternativa que pode desempenhar satisfatoriamente esse papel são as lagoas de polimento de bateladas sequenciais (LPBS) no pós-tratamento de upflow anaerobic sludge blanket (UASB), uma vez que nessas lagoas o pH tende a se elevar, podendo acarretar a dessorção de amônia e precipitação de fósforo. Portanto, o presente trabalho objetivou aprofundar o estudo de UASB + LPBS abordando a importância do pH na remoção de nitrogênio e fósforo e avaliar a influência da profundidade e da temperatura no tempo de detenção hidráulica (TDH). Operou-se LPBS por 12 meses, na cidade de Campina Grande (PB), compreendendo os períodos quente (PQ) e frio (PF), com temperatura média de 25 e 21°C, nessa ordem, e avaliando quatro lagoas, L1, L2, L3 e L4, com profundidades de 0,2, 0,4, 0,6 e 1 m, respectivamente. O tratamento anaeróbio eficiente permitiu a elevação do pH nas LPBS em todos os períodos do ano, e o processo foi favorecido em menores profundidades. A remoção de amônia foi completa, independentemente da profundidade e do período do ano, com três, sete, 10 e 25 dias para o PQ e seis, 14, 18 e 27 dias para o PF. A remoção de fósforo ocorreu eficientemente, sobretudo quando se utilizaram lagoas mais rasas em ambos os períodos, embora o processo tenha sido favorecido no PQ, resultando em um menor TDH, o que demanda menor área nesse período.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The indiscriminate release of nutrients into water bodies can lead to the process of eutrophication of these bodies; thus, the prior removal of nitrogen and phosphorus must be sought. An alternative that can satisfactorily perform this role is Sequential Batch Polishing Ponds (SBPP) post-treatment of upflow anaerobic sludge blanket (UASB). The pH in these ponds tends to rise, leading to ammonia desorption and phosphorus precipitation. Thus, the present work aimed to deepen the study of UASB + LPBS addressing the importance of pH in the removal of nitrogen and phosphorus, and to evaluate the influence of depth and temperature on Hydraulic Detention Time (HRT). LPBS was operated for 12 months in the city of Campina Grande, Paraíba, comprising the hot (HP) and cold (CP) periods, with an average temperature of approximately 25 and 21°C, respectively, and evaluating four lakes, L1, L2, L3, and L4 with depths of 0.2, 0.4, 0.6, and 1.0 m, respectively. The efficient anaerobic treatment allowed the pH increase in the LPBS regardless of the period of the year, and the process was favored at lower depths. Ammonia removal was complete, regardless of depth and time of year, with 3, 7, 10, and 25 days for HP and 6, 14, 18, and 27 days for CP. Phosphorus removal occurred efficiently, especially when shallower ponds were used in both periods, although the process is favored during the HP, resulting in a lower TDH, thus requiring a smaller area in this period.

Resumo em Português:

Resumo As cidades de Petrópolis (RJ) e Poços de Caldas (MG) estão situadas em regiões serranas de seus respectivos estados e sofrem frequentemente com estragos provocados por fortes chuvas. Analisar e prever a ocorrência de precipitações máximas nessas localidades são fundamentais para o planejamento de atividades vulneráveis à sua ocorrência. A modelagem dessa variável é feita geralmente com distribuição generalizada de valores extremos (GEV), e a metodologia bayesiana tem apresentado bons resultados na estimação de seus parâmetros. Sendo assim, o presente estudo teve como objetivos ajustar a distribuição GEV às séries históricas de precipitação máxima de Petrópolis e Poços de Caldas e avaliar diferentes estruturas de distribuições a priori, informativas e não informativas, na predição da precipitação máxima esperada para diferentes tempos de retorno. Foram analisados o número de acertos e a precisão a fim de avaliar as previsões obtidas com as informações advindas das precipitações máximas de diferentes localidades para eliciação da distribuição a priori. A obtenção das distribuições marginais a posteriori foi realizada usando-se o método Monte Carlo via cadeias de Markov. A utilização da distribuição a priori informativa fundamentada nos dados de Poços de Caldas foi mais precisa e teve maior número de acertos para predizer as precipitações máximas para Petrópolis, enquanto para Poços de Caldas foi a priori informativa com base nas informações de São João da Boa Vista (SP). Para ambas as localidades, espera-se que, em um tempo médio de cinco anos, ocorra pelo menos um dia com precipitação máxima igual ou superior a 100 mm.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The cities of Petrópolis (RJ) and Poços de Caldas (MG) are located in the mountain range regions of their respective states in Brazil. They frequently suffer from damage caused by heavy rains. Therefore, analyzing and predicting the occurrence of maximum rainfall for these locations is fundamental for planning activities that are vulnerable to its occurrence. The modeling of this variable is done, generally, through the generalized distribution of extreme values (GEV), which the Bayesian methodology has shown good results in estimating its parameters. Therefore, the present study aimed to fit the GEV distribution to the historical series of maximum rainfall in Petrópolis and Poços de Caldas, and to evaluate different structures of prior distributions, informative and non-informative, in predicting the maximum rainfall expected for different return times. The number of successes and precision were analyzed in order to evaluate the predictions obtained with the information from the maximum rainfall of different locations to elicit the prior distribution. To obtain the posterior marginal distributions, the Monte Carlo method via Markov Chains was used. The use of informative prior distribution based on data from Poços de Caldas was more precise and accurate to predict the maximum rainfall for Petrópolis, while for Poços de Caldas, the informative prior based on information from São João da Boa Vista (SP) provided the best results. For both locations, it is expected that, in an average time of 5 years, there will be at least one day with maximum rainfall equal to or greater than 100 mm.

Resumo em Português:

Resumo A governança da água está associada à forma como a sociedade utiliza e conserva seus recursos. Por isso, há a necessidade de analisá-la, com o objetivo de que sejam alcançados sistemas hídricos mais robustos. Esta pesquisa aplicou o arcabouço de robustez de sistemas socioecológicos como ferramenta metodológica para avaliar o sistema hídrico composto do Reservatório Epitácio Pessoa, no estado da Paraíba, e sua governança. A quantidade de usuários, os diferentes usos e o arranjo institucional são aspectos que adicionam complexidade ao sistema analisado. Este também sofre impacto de diversos fatores exógenos, como as secas. Ainda assim, muitas das interações entre os componentes da governança foram classificadas como positivas, auxiliando para que haja robustez na dinâmica sistêmica. O arcabouço de robustez mostrou-se eficiente para representar as interações entre os componentes do sistema e permitiu definir alguns desafios para a governança, como a capacidade de adaptação.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Water governance is associated with the way that society uses and conserves its resources. Therefore, it is necessary to analyze it in order to achieve more robust water systems. This research applied the robustness framework of social-ecological systems as a methodological tool to evaluate the water system composed of the Epitácio Pessoa Reservoir, in the Paraíba State, and its governance. The number of users, the different uses and the institutional arrangement are aspects that add complexity to the analyzed system. It is also impacted by several exogenous factors, such as droughts. Even so, many of the interactions between the components of governance have been classified as positive, helping to ensure robustness in the systemic dynamics. The robustness framework proved to be efficient to represent the interactions between the system components and allowed to define some challenges for governance, such as the capacity to adapt.

Resumo em Português:

RESUMO A influência da cobertura/do uso do solo da bacia hidrográfica sobre o reservatório da Usina Hidrelétrica de Barra Grande (lago artificial alongado, profundo em ambiente de cânion) foi analisada por meio de modelagem matemática utilizando o modelo de grandes bacias (MGB-IPH) para estimativa de vazões, o HEC-RAS para qualidade da água e o IPH-ECO na simulação do reservatório. A modelagem da simulação da alteração da cobertura do solo mostrou que a substituição de florestas por outros usos causou aumento nas vazões e nas cargas de nitrogênio total e fósforo total, e a substituição de outros usos por florestas resultou em redução nas vazões e nas cargas de nitrogênio total e fósforo total. A magnitude da anomalia da carga de nutrientes está associada ao grau de alteração causado no processo de transformação da precipitação em escoamento superficial, à declividade do terreno, aos tipos de solo e às práticas de uso do solo. A bacia hidrográfica apresenta solos rasos em 86% de sua área, com declividades do terreno acentuadas nas cabeceiras, o que facilita o escoamento para o reservatório. Anomalias positivas foram estimadas quando agricultura substitui outros usos e anomalias negativas quando áreas de agricultura são substituídas. A carga de nutrientes que chega ao reservatório está relacionada ao grau de alteração no processo de transformação da precipitação em escoamento superficial, à declividade do terreno, aos tipos de solo e às práticas de uso do solo adotadas. Há estratificação térmica na porção mais profunda, com mistura no inverno, quando a operação da usina pode influenciar a mistura na coluna d’água, com efeito oposto entre a região próxima à barragem e as demais regiões mais distantes da barragem, dependendo das condições de temperatura, vazão e tempo de residência. Esse conhecimento é importante para a gestão do reservatório.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The influence of the soil cover of the watershed that contributes to a watershed on the Barra Grande Hydroelectric Power Plant reservoir (subtropical, elongated, and “canyon”) was carried out through mathematical modeling (MGB-IPH for flows, HEC-RAS for water quality, and IPH -ECO for reservoir simulation). Simulation modeling of land cover change showed that replacing forests with other uses caused an increase in flows and loads of total nitrogen and total phosphorus and replacing other uses with forests resulted in a reduction in flows and loads of total nitrogen and total phosphorus. The magnitude of the nutrient load anomaly is associated with the degree of alteration caused in the process of transforming precipitation into surface runoff, terrain slope, soil types, and land use practices. The watershed has shallow soils in 86% of its area, with steep slopes at the headwaters, which facilitates the flow into the reservoir. Positive anomalies were estimated when agriculture replaces other uses and negative anomalies when agricultural areas are replaced. The nutrient load that reaches the reservoir is related to the degree of change in the process of transforming precipitation into surface runoff, the slope of the terrain, the types of soil, and land use practices adopted. There is thermal stratification in the deepest portion, with mixing in winter, where the operation of the plant can influence the mixing in the water column, with opposite effect between the region close to the dam and the other regions further away from the dam, depending on the conditions of temperature, flow, and residence time. Knowledge of structure and function is important to improve reservoir management.

Resumo em Português:

RESUMO Em virtude da importância do aproveitamento de água pluvial no semiárido brasileiro, foi proposta uma metodologia para realizar o dimensionamento otimizado de sistemas de aproveitamento de água da chuva (SAAC) para atender à irrigação em áreas rurais no semiárido baseada na minimização dos custos de construção e no atendimento da eficiência de atendimento mínima. Para testá-la, foi simulado um estudo para cultura da cebola (Allium cepa L.) na região brasileira semiárida de Feira de Santana (BA), considerando um sistema de irrigação suplementar com déficit hídrico controlado, eficiência de atendimento mínima de 90% e área de plantio de 2.500 m2. Os resultados indicaram que a combinação ótima é composta de uma área de 130 m2 e uma cisterna de 36,1 m3. Além disso, foi recomendado o uso do SAAC para suprir não apenas a agricultura, mas também a dessedentação animal, com o intuito de aproveitar melhor a água de chuva armazenada nos reservatórios. Por fim, verificou-se forte relação positiva linear entre o custo de construção do SAAC ótimo e a demanda de irrigação decorrente de dez diferentes áreas de cultivo.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Due to the importance of rainwater utilization in the Brazilian Semiarid, a methodology was proposed to perform the optimized design of rainwater harvesting systems (RWHS) to meet irrigation in rural areas in the semi-arid, based on minimizing construction costs and meeting a minimum Service Efficiency (SE). To illustrate it, a study case was carried out for onion (Allium cepa L.) in the semi-arid Brazilian region of Feira de Santana (Bahia), considering a supplementary irrigation system with controlled water deficit, a minimum SE of 90% and a planting area of 2,500 m². The results indicated that the optimal combination is composed of an area of 130 m² and a cistern of 36.1 m³. In addition, the use of RWHS was recommended to supply not only agriculture, but also animal watering, in order to improve the use of the rainwater stored in the reservoirs. Ultimately, there was a strong positive linear relationship between the optimal RWHS construction cost and the irrigation demand arising from ten different crop areas.

Resumo em Português:

RESUMO Um novo sistema de amostragem passiva de gases atmosféricos é apresentado. Com o kit AnaliseAr, é possível medir 16 contaminantes/poluentes atmosféricos simultaneamente, em ambientes externos, internos e/ou remotos. Cada kit, confeccionado em polipropileno, contém 15 amostradores passivos (APs), do tipo difusivo, de baixo custo e de simples operação. Filtros impregnados ou adsorventes são usados nos APs, fornecendo medições de dióxido de enxofre, dióxido de nitrogênio, ozônio, óxidos de nitrogênio, amônia, aldeídos e ácidos orgânicos (fórmico e acético), ácidos inorgânicos (ácidos sulfídrico, clorídrico e nítrico) e compostos orgânicos voláteis — benzeno, tolueno, etilbenzeno e xilenos. A análise dos gases fixados no meio de coleta envolve técnicas de cromatografia líquida como cromatografia líquida de alta eficiência, cromatografia iônica e cromatografia gasosa, além de espectrofotometria de absorção molecular. A precisão dos APs foi avaliada contra analisadores contínuos e outras técnicas de amostragem ativa de ar. A aplicação do AnaliseAr no entorno da Baía de Todos os Santos (BA) apresentou resultados com boa precisão e exatidão, conforme o limite recomendado pela União Europeia.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT A new passive atmospheric gas sampling system is presented. With the AnaliseAr kit, it is possible to measure 16 atmospheric contaminants/pollutants simultaneously, in external, internal and/or remote environments. Each kit, made of polypropylene, contains 15 passive samplers (PS), diffusive type, of low cost and simple operation. Impregnated or adsorbent filters are used in the PS, providing measurements of sulfur dioxide, nitrogen dioxide, ozone, NOx, ammonia, aldehydes and organic acids (formic and acetic), inorganic acids (hydrogen sulfide, hydrochloric and nitric acids), and volatile organic compounds: Benzene, Toluene, Ethylbenzene, and Xylenes (BTEX). The analysis of the fixed gases in the collection medium involves liquid chromatographic techniques such as HPLC and IC and gas chromatography (CG-FID), in addition to molecular absorption spectrophotometry. The accuracy of the PS was evaluated against continuous analyzers and other active air sampling techniques. The application of AnaliseAr in the surroundings of Baía de Todos os Santos, Bahia, presented results with good precision and accuracy, within the limit recommended by the European Union.

Resumo em Português:

RESUMO A pandemia de covid-19 trouxe à tona diversas questões econômicas e socioambientais, dentre elas a fragilidade da população brasileira diante da atual condição sanitária do país. Assim sendo, este estudo se propôs a conhecer a relação de vulnerabilidade relacionada à falta/ineficiência do saneamento e a disseminação de covid-19, considerando as 27 Unidades Federativas do Brasil. Para isso, foram utilizadas variáveis de saúde, saneamento básico e sociodemográficas e aplicada a metodologia de Análise Fatorial para calcular o Índice de Vulnerabilidade Sanitária à Covid-19. A análise apontou correlação inversa entre variáveis de saúde e saneamento, atestando que quanto maior a proporção da população com acesso aos serviços de saneamento, menor a taxa de incidência de covid-19. Os resultados mostraram ainda que os estados das Regiões Norte e Nordeste possuem maior vulnerabilidade à covid-19 quando comparados aos demais, ocasionada pelo baixo alcance dos serviços de saneamento, com destaque para o estado do Pará, que ocupou o primeiro lugar no ranking nacional de vulnerabilidade.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The covid-19 pandemic brought up several economic and socio-environmental issues, including the fragility of the Brazilian population given the current sanitary condition of the country. Understanding how this has been behaving has become fundamental for the basis of public policies aimed at controlling the pandemic. Therefore, this study aimed to know the relationship of vulnerability related to the lack/inefficiency of sanitation and the spread of covid-19, considering the 27 Federative Units of Brazil. For this, health, basic sanitation, and sociodemographic variables were used, and Factor Analysis was applied to calculate the Covid-19 Health Vulnerability Index. The analysis showed an inverse correlation between health and sanitation variables, attesting that the higher the proportion of the population with access to sanitation services, the lower the incidence rate of covid-19. The results showed that the states of the North and Northeast regions have greater vulnerability to covid-19 when compared to the others, derived from the low reach of sanitation services, especially in the state of Pará, which ranked first in the national vulnerability ranking.

Resumo em Português:

RESUMO Devido à susceptibilidade crescente dos mananciais utilizados como fontes para abastecimento público aos diversos contaminantes e à limitada eficiência do tratamento convencional de águas, há a necessidade de se investigarem técnicas complementares e/ou alternativas de tratamento. O objetivo deste estudo foi avaliar a eficiência de diferentes concepções de biofiltração, em escala de bancada, para a remoção/biodegradação de diuron e microcistinas, em concentrações da ordem de 1.000 μg·L−1 de diuron e 50 μg·L−1 de microcistinas, nos materiais granulares areia de filtro lento, areia de filtro rápido e carvão ativado granular em filtro de laboratório. O estudo foi realizado em duas fases experimentais distintas: com ativação biológica natural (Fase 1) e com ativação biológica específica, com adição de cultura de bactéria comprovadamente ativa para degradação de microcistinas Sphingosinicella microcystinivorans — B9 (Fase 2). A ativação natural apresentou maior eficiência em relação à remoção de diuron e microcistinas, bem como aos parâmetros complementares para todos os meios granulares. A ativação específica com bactéria B9 mostrou ser complexa em relação ao controle de sua atividade e interferiu negativamente na remoção de diuron e de microcistinas quando comparada à ativação natural, inclusive no filtro de carvão ativado granular. Para os filtros de areia, o emprego de granulometria mais grossa, como a areia de filtro rápido, pode ser promissor por apresentar manejo e limpeza facilitados, colmatação mais lenta e menor frequência de limpeza, além de desempenho similar ao do filtro com areia de filtro lento em relação à remoção de diuron e microcistinas.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Due to the increasing susceptibility of water bodies used as sources for public supply to various contaminants and the limited efficiency of conventional water treatment, there is a need to investigate complementary and/or alternative treatment techniques. The aim of this study was to evaluate the efficiency of different biofiltration conceptions, on a bench scale, for the removal/biodegradation of diuron and microcystins, in concentrations of the order of 1000 μg·L−1 of diuron and 50 μg·L−1 of microcystins, in the granular materials slow filter sand, rapid filter sand and granular activated carbon in a laboratory filter. The study was carried out in two distinct experimental phases: with natural biological activation (Phase 1) and with specific biological activation, with the addition of a bacterial culture proven to be active for the degradation of microcystins Sphingosinicella microcystinivorans — B9 (Phase 2). Natural activation showed greater efficiency in relation to the removal of diuron and microcystins, as well as the complementary parameters for all granular media. Specific activation with B9 bacteria proved to be complex in relation of controlling its activity and interfered negatively in the removal of diuron and microcystins when compared to natural activation, including in the granular activated carbon filter. For sand filters, the use of coarser granulometry, such as the rapid filter sand, may be promising because it presents easier handling and cleaning, slower clogging and lower cleaning frequency, in addition to a similar performance to the filter with slow filter sand in relation to the removal of diuron and microcystins.

Resumo em Português:

RESUMO O carvão ativado apresenta suma importância em processos de adsorção de estações de tratamento de efluentes. Nesse contexto, a comunidade acadêmica direciona esforços para a produção de adsorventes alternativos e de menor custo utilizando resíduos agroindustriais. De maneira especial, o bagaço de malte, um resíduo da indústria cervejeira, pode ser utilizado para a obtenção de carvão vegetal, o qual tem sido aplicado em escala de bancada na remoção de fármacos em sistemas aquosos, por causa do seu potencial de remoção. Logo, o presente estudo contribui com uma análise referente à viabilidade econômica da produção industrial desse carvão. Empregou-se uma análise com foco no valor presente líquido e na taxa interna de retorno, com base em literatura, a fim de determinar o preço mínimo de venda/kg de carvão, com hipóteses preestabelecidas. Uma análise da implantação de uma unidade de produção de carvão vegetal nas cervejarias (on site), assim como de uma empresa direcionada para a compra do bagaço e produção do carvão (off site), foi realizada, obtendo-se preço de venda on site de US$ 1,78/kg e de US$ 1,84/kg para off site, ambos confirmando a viabilidade econômica do projeto. Ademais, com uma produção de 108 toneladas de carvão vegetal por ano com o preço mínimo de venda de US$ 1,78, é possível pagar os custos, gerando retorno de 9%. Por fim, a produção em ambiente próprio (off site) se faz mais interessante economicamente, pois não é necessária a realização de um acordo com uma cervejaria, cuja produção ocorre conforme as suas premissas.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Activated carbon is of paramount importance in adsorption processes in effluent treatment plants. In this context, the academic community directs efforts toward the production of alternative and lower cost adsorbents using agro-industrial residues. In particular, malt bagasse, a residue from the brewing industry, can be used to obtain charcoal, which has been applied on bench scale in the removal of drugs in aqueous systems. Due to the potential for their removal, the present study contributes with an analysis regarding the economic viability of the industrial production of this coal. An analysis focusing on Net Present Value and Internal Rate of Return was used, based on literature, in order to determine the minimum selling price/kg of coal, with pre-established hypotheses. An analysis of the implementation of a charcoal production unit inside the breweries (on site), as well as a company directed to the purchase of bagasse and production of charcoal (off site) was carried out, obtaining a sale price on site of US$ 1.78/kg, and of US$ 1.84/kg for off site, both confirming the economic viability of the project. Furthermore, with a production of 108 tons of charcoal per year with a minimum selling price of US$ 1.78, it is possible to pay the costs, generating a return of 9%. Finally, off-site production becomes more economically interesting, as it is not necessary to reach an agreement with a brewery, whose production takes place within its premises.

Resumo em Português:

RESUMO Os simuladores de chuva são uma importante ferramenta para várias áreas das geociências. Os autores da maioria dos estudos publicados com simuladores de chuva tentam conseguir uma distribuição da precipitação o mais uniforme possível. Contudo, sendo tal muito difícil, são utilizados índices que visam aferir a maior ou menor uniformidade da precipitação na área da parcela em estudo. Um dos mais utilizados é o coeficiente de uniformidade de Christiansen. Neste trabalho, foram analisadas possíveis alterações da geometria da área molhada da parcela para melhorar a uniformidade da precipitação. Isso foi avaliado através da intensidade da precipitação e do coeficiente de uniformidade de Christiansen na área molhada da parcela. Os testes foram realizados utilizando dois modelos de bicos pulverizadores e diferentes pressões de operação. A geometria inicial da parcela era de 0,7 x 1,0 m (0.70 m2). Os resultados do coeficiente de uniformidade de Christiansen foram classificados como baixos, enquanto o melhor desempenho em termos de uniformidade de precipitação foi obtido a uma pressão de 48,3 kPa. A precipitação com menor uniformidade foi observável próximo dos limites externos da parcela. Com base nos melhores resultados do coeficiente de uniformidade de Christiansen, propôs-se reduzir a área útil da parcela experimental de 0,70 para 0,56 m2, levando a uma intensidade de precipitação de 114.07 e 149.20 mm·h−1 e a um coeficiente de uniformidade de Christiansen de 81,6 e 83,8% para os dois modelos de bicos pulverizadores. Os resultados mostraram que proceder com ajustes na geometria da parcela pode conduzir, de forma simples e rápida, a uma maior uniformidade da precipitação artificial.

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ABSTRACT Rainfall simulators are an important tool in many areas of geosciences. The authors of most of the studies published with rainfall simulators try to get the most uniform distribution of precipitation as possible. However, since this is very difficult, indexes are used to assess the greater or lesser uniformity of precipitation in the plot area under study. One of the most used indexes is the Christiansen uniformity coefficient. In this work, changes in the geometry of the wetted area of the plot were analyzed to improve the uniformity of precipitation. This was evaluated through the intensity of precipitation and Christiansen uniformity coefficient in the wet area. The tests were carried out using two models of spray nozzles and different operating pressures. The initial plot geometry was 0.7 x 1.0 m (0.7 m2). The Christiansen uniformity coefficient results were classified as low, while the best performance in terms of precipitation uniformity was obtained at a pressure of 48.3 kPa. Non-uniform precipitation was observable near the outer limits of the plot. Based on the best Christiansen uniformity coefficient results, it was proposed to reduce the effective area of the experimental plot from 0.70 to 0.56 m2, leading to a precipitation intensity of 114.07 and 149.20 mm·h−1, and a Christiansen uniformity coefficient of 81.6 and 83.8%, with the two models of spray nozzles. The results showed that adjusting the geometry of the plot can lead, in a simple and fast way, to a better uniformity of artificial rainfall.

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RESUMO No sistema de tratamento de efluentes por lodo ativado ocorre a depuração da matéria orgânica por microrganismos heterogêneos específicos, em presença de oxigênio nos tanques de aeração. A análise da microfauna presente no lodo é um importante indicador do desempenho e da eficiência do sistema de lodos ativados. Diante disso, o objetivo do trabalho foi identificar os microrganismos que compõem a microfauna do tanque de aeração da estação de tratamento de efluentes de uma indústria alimentícia processadora de soja do estado de Mato Grosso, avaliando a atividade biológica do lodo e a eficiência do processo. Foi realizada a identificação dos protozoários e das bactérias pela microscopia eletrônica, e fizeram-se as análises físico-químicas de pH, oxigênio dissolvido, nitrogênio, fósforo, demanda bioquímica de oxigênio, demanda química de oxigênio, sólidos suspensos e índice volumétrico de lodo. Durante o estudo, foi possível observar as bactérias relacionadas na formação do floco, na degradação da matéria orgânica, na nitrificação e na desnitrificação, e também microrganismos como as tecamebas, micrometazoários, ciliados fixos e ciliados livres natantes, que caracterizam o processo com alta idade de lodo, boa depuração e alta concentração de oxigênio dissolvido. A identificação da microfauna presente mostrou-se eficiente como bioindicadora da condição do sistema de tratamento, observando-se que o sistema da indústria se apresentou com boa depuração e com remoção de demanda bioquímica de oxigênio e demanda química de oxigênio, de 59,75 e 67,09%, respectivamente.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Wastewater treatment system by activated sludge, the purification of the organic matter by specific heterogeneous microorganisms, occurs in the presence of oxygen in aeration tanks. The analysis of the microfauna present in the sludge is an important indicator of the performance and efficiency of the activated sludge system. Considering this importance, the objective of this work was to identify the microorganisms which are part of the microfauna present in the aeration tank of the effluent treatment plant of a soybean processing industry in the state of Mato Grosso, evaluating the biological activity of the sludge and the efficiency of the process. Protozoa and bacteria were identified through electronic microscopy and physical-chemical analyses such as pH, dissolved oxygen, nitrogen, phosphorus, BOD, COD, suspended solids, and SVI. During the study, it was possible to identify bacteria related to flake formation, organic matter degradation, nitrification and denitrification, and also microorganisms such as thecamoebas, micrometazoa, fixed ciliates and ciliates free natantes, characterizing the process with good purification and the structure of the sludge flakes between ideal and filamentous bulking with a high sludge age. The identification of the microfauna present was efficient as a bioindicator of the treatment system condition with removal of BOD and COD of 59.75 and 67.09%, respectively.

Resumo em Português:

RESUMO Diante do aumento dos períodos de escassez de água, a otimização do uso desse recurso se faz cada vez mais necessária. Este estudo teve como objetivo principal avaliar a etapa de limpeza de alface (Lactuca sativa) para o preparo de refeições fora do lar, com a participação de 9 restaurantes, utilizando-se princípios da ferramenta de Avaliação do Ciclo de Vida, sendo posteriormente também estendido para lares, com a participação de 8 domicílios. A etapa agrícola representou em média 39,8% de todos os impactos, o envoltório de polipropileno de alface 14,4% e as etapas de transporte 26,1%. O uso de água “azul” variou de 38 a 71 litros por kg de alface crua apenas na etapa de limpeza, o que representa 76% (domicílios) e 77% (restaurantes) da água utilizada em todo o ciclo de vida. Em todas as avaliações realizadas, a limpeza foi considerada eficiente do ponto de vista sanitário, com 100% das amostras com contagens de Escherichia coli abaixo do máximo permitido. A variabilidade dos dados obtidos e a eficiência do saneamento medida, em conjunto, sustentam a possibilidade de redução do consumo de água, principalmente por meio de treinamento e conscientização dos operadores.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Faced with the increase in water scarcity periods, the optimization of the use of this resource is increasingly necessary. This study aimed to evaluate the cleaning stage of Lactuca sativa for the preparation of meals outside the home with the participation of 9 restaurants using the Life Cycle Assessment tool, being later also extended to homes, with the participation of 8 households. The agricultural stage represented an average of 39.8% of all the impacts, the lettuce polypropylene wrap 14.4% and the transport stages 26.1%. The use of “blue” water ranged from 38 to 71 liters per kg of raw lettuce only in the cleaning stage, which represents 76% (households) and 77% (restaurants) of all the water used in the whole life cycle. In evaluations carried out, cleaning was considered efficient from the sanitary point of view, with 100% of the samples with Escherichia coli counts below the maximum allowed. The variability of the data obtained and the measured efficiency of sanitization, together, support the possibility of reducing the water consumption, mainly through training and awareness of the operators.

Resumo em Português:

Resumo Com o objetivo de avaliar a qualidade microbiológica de águas e ostras de bancos naturais e ostreiculturas localizados na ilha de São Luís (MA), foram analisadas no período de setembro de 2020 a fevereiro de 2021 60 amostras, sendo 30 de água e 30 de ostras (Crassostrea sp.), coletadas diretamente com os marisqueiros e proprietários de cultivos nos municípios da ilha de São Luís. Para a determinação de coliformes totais e Escherichia coli nas amostras de água, foi utilizado o método rápido Colilert®. A contagem de coliformes totais e termotolerantes em ostras foi realizada pelo método do número mais provável (NMP) e de E. coli por testes bioquímicos (Indol, VM, VP, Citrato). A enumeração de Staphylococcus coagulase positiva ocorreu pelo meio Baird Parker para isolamento e identificação, assim como por testes bioquímicos. A média geométrica do resultado da contagem de E. coli nas amostras de água variou entre 604,3 e 1.130,8 NMP/100 mL, indicando qualidade microbiológica insatisfatória. Quanto às amostras de ostras, oito (26,7%) das 30 amostras estavam impróprias para consumo, sendo quatro (13,3%) contaminadas por Salmonella sp. e E. coli, respectivamente. Segundo a Resolução da Diretoria Colegiada nº 331/19 e a Instrução Normativa nº 60 da Agência Nacional de Vigilância Sanitária, os resultados são preocupantes para a saúde pública, e recomendam-se ações mitigadoras, como o monitoramento regular da qualidade microbiológica da água.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT In order to evaluate the microbiological quality of water and oysters from natural banks and oyster farms located on the Island of São Luís, Maranhão (MA), 60 samples were analyzed from September 2020 to February 2021, 30 of water and 30 of oysters (Crassostrea sp.), collected directly from shellfish farmers and owners of oyster farms in the municipalities of the Island of São Luís, MA. For the determination of total coliforms and Escherichia coli in the water samples the Colilert® rapid method was used. For the enumeration of total and thermotolerant coliforms in oysters the Most Probable Number (MPN) method was used and E. coli by biochemical tests (Indol, MV, VP, Citrate). The enumeration of coagulase positive Staphylococcus was performed using Baird Parker medium for isolation and identification, as well as biochemical tests. The geometric mean result of E. coli counts in the water samples ranged from 604.3 to 1,130.8 MPN/100mL, indicating unsatisfactory microbiological quality. As for the oyster samples, 8 (26.7%) out of 30 samples were unfit for consumption, and 4 (13.3%) were contaminated by Salmonella sp. and E. coli, respectively. According to RDC No. 331/19 and IN No. 60 of ANVISA, the results are worrisome for public health and mitigating actions are recommended, such as regular monitoring of the microbiological quality of the water.

Resumo em Português:

RESUMO Os rejeitos de atividades de extração mineral são mundialmente associados a distúrbios ambientais devido a sua capacidade de atuação deletéria sobre os recursos hídricos. No entanto, o número de estudos sobre a influência dos rejeitos de zonas de extração de rochas semipreciosas sobre sistemas flúvicos ainda é incipiente na literatura da área ambiental. Nessa perspectiva, foram quantificadas pela técnica de espectrometria de fluorescência de raios-X por dispersão de comprimento de onda as concentrações médias de óxidos minerais majoritários presentes nas frações finas das amostras de sedimentos do Rio da Várzea, Sul do Brasil, maior região mundial extratora de rochas ametista. Somado a isso, avaliou-se a qualidade ambiental e caracterizaram-se as potenciais fontes por meio de índices geoquímicos. Os resultados consideram a provável influência dos rejeitos de mineração sobre os sedimentos do rio da Várzea, classificando-os como não poluído a moderadamente poluído e, quando comparados ao background local, apresentam variâncias significativas (p < 0,05) para os óxidos minerais Al2O3, MnO, CaO, SiO2, K2O e TiO2. Além disso, as amostras de sedimentos que apresentaram características de intemperismo químico extremo são formadas por argilominerais e rochas ígneas máficas, e foram encontradas similaridades entre as amostras de sedimentos e os rejeitos da zona de extração mineral. Conclui-se que os rejeitos de rochas basálticas, acúmulos de fronte aos garimpos, funcionam como fonte de estresse ambiental no sistema hídrico.

Resumo em Inglês:

Abstract Waste generated by mineral extraction is globally associated with environmental disturbances due to its deleterious effect on water resources. However, research focused on the influence of mine tailings resulting from the extraction of semi-precious stones on fluvial systems is still incipient in the environmental literature. From this perspective, this study quantified the average concentrations of major oxides present in the fine fractions of the sediment samples from the Várzea river, in the State of Rio Grande do Sul, southern Brazil, using wavelength dispersive X-ray fluorescence spectrometry. This region is acknowledged as the largest rock amethyst mining area in the world. Additionally, geochemical indices were established to characterize potential sources of production, maturity, degree of weathering, and sediment pollution. To evaluate the influence of mine tailings on the Várzea river sediments, the contents of Al2O3, Fe2O3, MnO, P2O5, CaO, SiO2, K2O, CuO, ZnO, and TiO2 major oxides present in sediment samples were determined and compared to the local background values; the values varied significantly (p < 0.05), classifying them as polluted and medium polluted. Also, the sediment samples with evident characteristics of extreme chemical weathering consist mainly of clay minerals and mafic igneous rocks, and similarities were found between sediment samples and tailings from the mineral extraction zone. The Principal Component Analysis and the cluster analysis also suggest the existence of three distinct mineral oxide groups, differentiating the zones leaving and upstream the mining zone from the other sampling points.

Resumo em Português:

RESUMO Visando a uma alternativa ao abastecimento público de água, a Companhia de Água e Esgoto do Ceará lançou edital para implantação de uma planta de dessalinização. A solução hipersalina, rejeito do processo de dessalinização, será despejada no mar. Pela diferença de densidade entre os fluidos, o escoamento se divide em duas regiões: jato ascendente, com grande quantidade de movimento; e fonte descendente, onde o fluxo é governado pelo empuxo negativo. A presente pesquisa apresenta uma modelagem da dinâmica dos fluidos computacional (computational fluid dynamics) de jatos e fontes, através do software Ansys Fluent, com foco nas condições de projeto apresentadas para a planta de dessalinização de Fortaleza. O modelo foi comparado aos dados disponíveis na literatura e, em seguida, simulado para as características da planta de dessalinização da Companhia de Água e Esgoto do Ceará. Além disso, os resultados foram comparados aos obtidos através de simulações com o software integral Visual Plumes para diferentes ângulos de descarga (30°, 45°, 60° e 90°). Os resultados apresentaram boa concordância com os trabalhos publicados, gerando a equação Zm/D = 1,8 Fr, capaz de predizer a altura alcançada por jatos/fontes (Zm), dados o diâmetro do difusor e o número de Froude. As simulações do tipo computational fluid dynamics foram semelhantes às obtidas com o Visual Plumes.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Seeking an alternative for public water supply, the Water and Sewage Company of the State of Ceará launched a public biding for the implementation of a desalination plant. The hypersaline solution, discarded from the desalination process, will be dumped into the sea. Due to the density difference between the fluids, the outflow is divided into two regions: ascending jet, with large momentum; and descending fountain, where the flow is governed by the negative buoyancy. This research presents a computational fluid dynamics modeling of jets and fountains, through the Ansys Fluent software, focusing on the project conditions presented for the desalination plant in Fortaleza. The model was compared to the data available in the literature and then simulated for the characteristics of the Water and Sewage Company of the State of Ceará desalination plant. In addition, the results were compared to those obtained through simulations with the integral Visual Plumes software for different discharge angles (30°, 45°, 60° and 90°). The results revealed a good agreement with published data, generating the equation Zm/D = 1,8 Fr, which is able to predict the height reached by the jets/fountains (Zm), based on the diffuser diameter and the Froude number. The computational fluid dynamics simulations produced similar results as those obtained with Visual Plumes.

Resumo em Português:

RESUMO Este trabalho buscou desenvolver uma ferramenta que auxiliasse os gestores de pequenos municípios brasileiros a otimizarem os custos. Para isso, foram utilizados municípios de pequeno porte, com até 30 mil habitantes, participantes do Sistema Nacional de Informações sobre Saneamento (SNIS), os quais, de acordo com o SNIS, são os que possuem maior dificuldade para cobrir os seus custos com a prestação de serviço de manejo dos resíduos sólidos. Por análise estatística e regressão linear múltipla, buscou-se propor um modelo matemático para determinar o custo de coleta para esses municípios, considerando o gerenciamento de resíduos sólidos urbanos domiciliares (RSUD): prestação por administração direta, administração direta por serviços terceirizados sem consórcio e terceirização com consórcio para os modelos. As variáveis consideradas foram a distância até o local de disposição final e a geração per capita de RSDU fornecidos pelo SNIS. Os resultados mostraram que é possível encontrar um modelo de custo de coleta para municípios cuja prestação é feita pela administração direta terceirizando o serviço, levando-se em conta a distância até o local de disposição. Para municípios que realizam a coleta por consórcio intermunicipal, o modelo pondera, além da distância de disposição final, a geração per capita de resíduos sólidos municipais. Por fim, não se pôde chegar a um modelo para municípios cuja responsabilidade pelo serviço é exclusiva da administração direta municipal, por poucos municípios adotarem esse modelo de prestação de serviço e seus dados apresentarem dispersão muito grande.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT This work sought to develop a tool that would help managers of small municipalities to optimize costs. As a sample, small municipalities, with up to 30,000 inhabitants, participants of the National Sanitation Information System (Sistema Nacional de Informações sobre Saneamento – SNIS) which, according to the SNIS, are the ones that have the greatest difficulty in covering their costs with the provision of solid waste management service. Based on statistical analysis and multiple linear regression, a mathematical model was proposed to determine the cost of collection for these municipalities, considering the residential urban solid waste management: provision by direct administration, direct administration by outsourced services without a consortium and outsourcing with consortium for the models.. The variables considered were the distance to the final disposal site and the per capita generation of RSDU provided by the SNIS. The results showed that it is possible to find a collection cost model for municipalities whose provision is made by the direct administration, outsourcing the service, considering the distance to the disposal site. For municipalities that carry out collection by an intermunicipal consortium, the model considers, in addition to the final disposal distance, the per capita generation of municipal solid waste. Finally, it was not possible to arrive at a model for municipalities whose responsibility for the service is exclusive to the direct municipal administration, because few municipalities have adopted this service delivery model and their data present a very large dispersion.

Resumo em Português:

Resumo O herbicida 2,4-diclorofenoxiacético (2,4-D) tem sido encontrado em mananciais de todo o mundo comprometendo o uso para o abastecimento público. Apesar disso, as publicações científicas que avaliam o comportamento de herbicidas em sistemas de tratamento de água são escassas e justificam o estudo para avaliar a remoção do herbicida 2,4-D com o objetivo de gerar informações para a aplicação em sistemas de tratamento de água. Foram investigadas a remoção do 2,4-D e a sua relação com absorvância em uma instalação piloto constituída de coagulação, decantação, filtração e adsorção em carvão ativado granular (GAC) seguida de desinfecção com cloro. A remoção do 2,4-D variou de 15 a 64% na decantação, de negativa a 19% na filtração e na cloração de 5 a 16% com remoção total entre 19 e 70%. Nos ensaios de adsorção, foi determinada a capacidade de adsorção de 0,70 mg de 2,4-D/g GAC para a relação C/C0 igual a 0,50 e VA/VGAC igual a 3.598, para condição de ruptura de 30 ± 3 μg L-1. A correlação positiva entre a absorvância e o 2,4-D (R2 = 0,78) no efluente da coluna de GAC indicou que a absorvância pode ser utilizada como parâmetro para previsão antecipada de ruptura do 2,4-D. A adsorção em coluna de GAC associada à coagulação produziu água tratada que atendeu aos limites estabelecidos na Portaria GM/MS nº 888/2021 para turbidez, cor aparente e 2,4-D, apresentando-se como opção tecnológica para remoção de 2,4-D em sistemas de tratamento de água.

Resumo em Inglês:

Abstract The herbicide 2,4-dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D) has been detected in water bodies worldwide, precluding their use for water supply. Despite this, scientific studies assessing the behavior of herbicides in water treatment systems are scarce, which motivated this study on 2,4-D removal. 2,4-D removal and its relationship with absorbance were investigated using a pilot system comprising coagulation, sedimentation, filtration, granular activated carbon (GAC) adsorption, and chlorinated disinfection. 2,4-D removal ranged from 15 to 64% after sedimentation, from negative values to 19% after filtration, and from 5 to 16% after chlorination, with total removal rates of 19 to 70%. Breakthrough curves showed an adsorption capacity of 0.70 mg g−1 GAC for a C/C0 ratio of 0.50 and a VTW/VGAC ratio of 3.598 for a breakthrough concentration of 30 ± 3 μg L−1. The positive correlation between absorbance and 2,4-D (R2 = 0.78) in the GAC column effluent indicated that absorbance can be used for early prediction of 2,4-D breakthrough. GAC column adsorption associated with coagulation produced treated water in accordance with the criteria for turbidity, apparent color, and 2,4-D concentration established by the Minister's Office/Ministry of Health — GM/MS Ordinance No. 888/2021, representing a promising technological alternative for 2,4-D removal from water treatment systems.

Resumo em Português:

RESUMO Os indicadores de sustentabilidade têm se tornado uma ferramenta de grande utilidade na avaliação e no acompanhamento das metas a serem atingidas no gerenciamento dos resíduos de equipamentos eletroeletrônicos (REEE) no Brasil, explicitado na Política Nacional de Resíduos Sólidos (PNRS) como conteúdo mínimo que deve estar presente nos planos municipais. Dessa forma, o objetivo desta pesquisa foi o desenvolvimento de uma matriz de indicadores de sustentabilidade capaz de avaliar o sistema de gerenciamento de REEE em municípios brasileiros. Para isso, reuniu-se um conjunto de 31 indicadores para serem validados pelo método Delphi. Foram necessárias duas rodadas do referido método, aplicadas no ano de 2020, para refinar os indicadores e obter opiniões relevantes para o estudo por parte de especialistas. Cada especialista recebeu o questionário, no qual pôde avaliar a relevância do indicador; atribuir uma nota concernente a cada descritor de mensuração do indicador; e fazer suas sugestões. Dos 60 especialistas para os quais foram enviados os questionários, 32 e 28 participaram da primeira e segunda rodada, respectivamente. Foi obtida uma matriz composta de 21 indicadores (com forma de cálculo, descritores da tendência à sustentabilidade e suas respetivas notas), dos quais três foram criados, 11 foram adaptados da literatura de REEE e oito foram baseados em indicadores de resíduos sólidos urbanos e coleta seletiva, separados em cinco dimensões da sustentabilidade: política/institucional, conhecimento/cobertura, econômica, social e ambiental. Também foi apresentada a proposta de forma de cálculo do índice de sustentabilidade da matriz.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Sustainability indicators have become a very useful tool in the evaluation and monitoring of goals to be achieved in the management of waste from electrical and electronic equipment (WEEE) in Brazil, which is mentioned in the National Solid Waste Policy (Política Nacional de Resíduos Sólidos – PNRS) as a minimum content that must be present in municipal plans. Thus, the objective of this research was to develop a matrix of sustainability indicators capable of evaluating the WEEE management system in Brazilian municipalities. For this, a set of 31 indicators was gathered to be validated using the Delphi Method. Two rounds of the method were needed, which were applied in 2020 to refine the indicators and gather opinions relevant to the study by experts. Each specialist received a copy of the questionnaire, in which they could evaluate the relevance of the indicator; assign a mark to each indicator measurement descriptor; and make suggestions. Of the sixty experts who were sent questionnaires, 32 and 28 participated in the first and second rounds, respectively. A matrix consisted of 21 indicators was obtained (including calculations made, descriptors of the sustainability trend and their respective scores), of which three were created, 11 were adapted from the WEEE literature, and eight were based on indicators of urban solid waste and garbage collection, separated into five dimensions of sustainability: political/institutional, knowledge/coverage, economic, social, and environmental. A proposal for calculating the matrix's sustainability index was also presented.

Resumo em Português:

Resumo A disposição incorreta de materiais plásticos no meio ambiente, especialmente em corpos hídricos, que os deixa expostos às condições ambientais diversas durante longos períodos, favorece a fragmentação e origina detritos chamados de microplásticos (< 5 mm). Os microplásticos estão presentes em diferentes matrizes ambientais. Em ambientes de água doce, como rios e igarapés, a poluição microplástica tem influência da concentração urbana, hidrodinâmica e vegetação ciliar. Para evidenciar a contaminação por microplásticos no igarapé do Mindu, em Manaus, foram analisadas amostras de água coletadas de dois perfis (superficial e profundidade) de acordo com o regime hidrológico do rio Negro (CPRM, 2020) sob as metodologias de e Cetesb (2011) e Masura et al. (2015). Os resultados confirmaram a poluição microplástica nas águas do igarapé do Mindu, com concentrações em maior evidência para o perfil profundidade (0 a 0,40 g.L-1) comparado ao perfil superficial (0 a 0,12 g.L-1) e destaque para os regimes hidrológicos de enchente e cheia. Quanto às características qualitativas, a análise de espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR-ATR), cujo objetivo é identificar bandas de absorção (cm-1) moldes de polímeros virgens, retornou oito compostos poliméricos, entre os quais se destacam elastômeros, monômeros, agentes umectantes e surfactantes utilizados na fabricação de materiais plásticos. Essas caracterizações realçam os impactos negativos dos microplásticos em corpos hídricos, reforçados por meio da liberação desses compostos para o meio ambiente. Enfatiza-se a necessidade de mais estudos em corpos hídricos urbanos sobre as consequências herdadas da interação entre os microplásticos com os componentes bióticos e abióticos do meio ambiente.

Resumo em Inglês:

Abstract The incorrect disposal of plastic materials in the environment, especially in water bodies, where they are exposed to different environmental conditions for long periods, favors fragmentation and originates debris called microplastics (< 5 mm). These are present in different environmental matrices. In freshwater environments, such as rivers and streams, microplastic pollution is influenced by urban concentration, hydrodynamics, and riparian vegetation. To demonstrate contamination by microplastics in the Mindu creek, in Manaus, water samples collected from two profiles (surface and depth) were analyzed according to the hydrological regime of the Negro River (CPRM, 2020) under the Cetesb (2011) and Masura et al. (2015) methodologies. The results confirmed the microplastic pollution in the waters of the Mindu creek with concentrations in greater evidence for the depth profile (0 to 0.40 g.L-1) compared to the surface profile (0 to 0.12 g.L-1) and an emphasis on the flood and full hydrological regimes. As for the qualitative characteristics, the Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR-ATR) analysis, whose objective is to identify absorption bands (cm-1) of virgin polymer molds, returned eight polymeric compounds, among which elastomers, monomers, wetting agents and surfactants used in the manufacture of plastic materials. These characterizations highlight the negative impacts of microplastics on water bodies, reinforced through the release of these compounds into the environment. It emphasizes the need for further studies in urban water bodies on the inherited consequences of the interaction between microplastics and the biotic and abiotic components of the environment.

Resumo em Português:

Resumo Em hidrologia, têm sido amplamente utilizados traçadores fluorescentes para o estudo de escoamentos. Recentemente, começou a ser utilizado quinino como um traçador fluorescente, para estimar a velocidade de escoamentos superficiais em lâmina de água para várias condições da superfície do solo e ambientais. Neste trabalho, a visibilidade do traçador fluorescente (quinino) foi avaliada para diversas formas de aplicação do traçador (líquido, cubo de gelo e esponja embebida). A luminescência das três formas de aplicação do traçador foi estimada para todas as condições hidráulicas testadas (condição hidrostática e escoamentos linear e rotacional) e para água límpida e com média e elevadas cargas sólidas suspensas. Concluiu-se que a solução líquida de quinino, inserida com cuidado na superfície da água, quando usada como traçador da velocidade de escoamento, deve ser utilizada preferencialmente em escoamentos superficiais em lâmina de água ou em águas paradas, pouco profundas. A sua visibilidade em escoamentos superficiais profundos e com elevadas cargas sólidas suspensas é insuficiente para estimar velocidades de escoamento. Por sua vez, a esponja embebida em quinino, que flutua parcialmente, apresenta o seu melhor desempenho em águas límpidas ou com baixa-média carga sólida suspensa, independentemente da profundidade da água. No entanto, para escoamentos fortemente turbulentos e rotacionais, a esponja submerge e o traçador deixa de ser visível. Os cubos de gelo com quinino apresentam melhor visibilidade em todas as profundidades de água testadas e cargas de sedimentos em suspensão, embora, em profundidades de água/escoamento muito pequenas (de alguns milímetros), os cubos de gelo não sejam recomendáveis por poderem não acompanhar adequadamente o movimento do fluido, o que também se aplica à esponja.

Resumo em Inglês:

Abstract Fluorescent tracers have been widely used in hydrology. Recently, quinine started to be used as a fluorescent tracer for estimating the velocity of surface sheet flows over various soil surface conditions and environments. In the present work, the visibility of the fluorescent tracer (quinine) was assessed for various applications’ forms of the tracer (liquid, ice cube with quinine and soaked sponge). The brightness intensity of all tracer forms was estimated for different hydraulic conditions (hydrostatic, linear, and rotational flows) and for clear water, and water with medium and high suspended sediment loads. Results show that, when used as a flow velocity tracer, liquid quinine solution has to be applied carefully into the water and should better be used on sheet flows, shallow overland flows or shallow still waters. Its visibility in deep and muddy flows is insufficient for surface velocity estimations. The sponge soaked with quinine solution, which partially floats, is better visible in clear waters or low-medium suspended sediment loads, regardless of the water depth. However, for high turbulence and rotational flows, the soaked sponge sinks and is no longer visible. The ice cubes showed better visibility in all tested flow water depths and suspended sediment loads, although, in very shallow depths (of millimetres), ice cubes cannot be used because they might not follow adequately the fluid motion, which also applies to the sponge.

Resumo em Português:

Resumo A maioria dos sistemas convencionais de tratamento de esgoto não é capaz de remover totalmente os micropoluentes presentes no esgoto. Assim, a degradação simultânea de 11 fármacos, detectados no efluente de uma estação de tratamento de esgoto no Sul do Brasil, foi investigada por meio de processos oxidativos avançados baseados em ozonização, radiação ultravioleta e peróxido de hidrogênio. Para detecção, as amostras foram preparadas por extração em fase sólida e os fármacos foram identificados por cromatografia líquida de ultra eficiência acoplada à espectrometria de massa em tandem. Ingredientes ativos como ciprofloxacina, oxitetraciclina, paracetamol, sulfametoxazol e trimetoprima tiveram suas concentrações aumentadas para análise de degradação. Os ensaios foram realizados em bancada a temperatura ambiente e pH neutro, com alíquotas coletadas aos 7,5 e 15 minutos. Duas doses de ozônio (0,5 e 0,9 mg por mg de carbono orgânico dissolvido) e combinações da menor dose de ozônio com fotólise (254 nm) e com 25 mg.L−1 de peróxido de hidrogênio foram avaliadas. A eficiência da mineralização dos fármacos foi verificada em um analisador de carbono orgânico total. O processo combinando de ozônio, peróxido de hidrogênio e radiação ultravioleta foi o mais eficiente na degradação de todos os fármacos detectados neste estudo, pois permitiu reduzir a oxitetraciclina em 89,32%, a cafeína em 96,79%, o trimetoprim em 97,40%, a ciprofloxacina em 97,75%, o sulfametoxazol em 99,79%, o paracetamol em 99,96% e a clindamicina, a ofloxacina, a sulfadiazina, o sulfatiazol e a tilosina em 100%. Esse processo também registrou a maior taxa de mineralização (60,52%), confirmando o potencial de redução de fármacos persistentes encontrados em sistemas convencionais de tratamento de esgoto.

Resumo em Inglês:

Abstract Most conventional sewage treatment systems are not able to fully remove micropollutants found in sewage. Thus, the simultaneous degradation of 11 pharmaceuticals identified in the effluent of a sewage treatment plant in Southern Brazil was herein investigated through advanced oxidation processes based on ozonation, ultraviolet radiation and hydrogen peroxide. For detection, samples were prepared through solid-phase extraction and pharmaceuticals were identified through ultra-high performance liquid chromatography tandem mass spectrometry. Active ingredients such as ciprofloxacin, oxytetracycline, paracetamol, sulfamethoxazole and trimethoprim had their concentrations increased for degradation analysis purposes. Trials were carried out on a bench at room temperature and neutral pH, with aliquots collected at 7.5 and 15 minutes. Two ozone doses (0.5 and 0.9 mg per mg of dissolved organic carbon), and combinations of the lowest ozone dose with photolysis (254 nm) and with 25 mg.L−1 of hydrogen peroxide were evaluated. Pharmaceuticals mineralization efficiency was assessed in a total organic carbon analyzer. The process combining ozone, hydrogen peroxide and ultraviolet radiation was the most efficient in the degradation of all pharmaceuticals detected in this study, since it enabled reducing oxytetracycline by 89.32%, caffeine by 96.79%, trimethoprim by 97.40%, ciprofloxacin by 97.75%, sulfamethoxazole by 99.79%, paracetamol by 99.96%, and clindamycin, ofloxacin, sulfadiazine, sulfathiazole and tylosin by 100%. This process also recorded the highest mineralization rate (60.52%), fact that confirmed the potential to decrease persistent pharmaceuticals found in conventional sewage treatment systems.

Resumo em Português:

Resumo A principal perspectiva do presente trabalho é a simulação matemática de transformações de oxigênio dissolvido e demanda bioquímica de oxigênio no rio Pardo (Espírito Santo, Brasil), considerando a incorporação de análise de incerteza pelo Método de Monte Carlo. Para a aplicação do Método de Monte Carlo, as variáveis hidrodinâmicas, condições iniciais de qualidade do rio Pardo e efluentes e constantes cinéticas do modelo de qualidade de água foram gerados aleatoriamente com auxílio das distribuições de probabilidade Normal e Uniforme. O emprego de cada distribuição de probabilidade envolveu a realização de mil simulações dos perfis de oxigênio dissolvido e demanda bioquímica de oxigênio. Os resultados das simulações indicaram que, para o curso d’água estudado, as concentrações mínimas de oxigênio dissolvido variaram predominantemente entre 6,0 e 6,5 mg∙L-1 e, em nenhuma das simulações, apresentaram valores inferiores ao padrão de qualidade ambiental. As concentrações de demanda bioquímica de oxigênio, por sua vez, permaneceram acima do padrão de qualidade ambiental na maior porção intermediária do rio Pardo, com valores máximos entre 16,0 e 17,75 mg∙L-1. No entanto o emprego de diferentes distribuições de probabilidade para a geração aleatória de variáveis hidrodinâmicas, constantes cinéticas e concentrações dos parâmetros de qualidade de água não produziu variações consideradas relevantes quando da análise de frequência das concentrações críticas dos parâmetros de qualidade de água simulados.

Resumo em Inglês:

Abstract The main perspective of the present work is the mathematical simulation of dissolved oxygen and biochemical oxygen demand transformations in the Pardo River (Espírito Santo, Brazil), considering the incorporation of uncertainty analysis by the Monte Carlo method. For the Monte Carlo method application, hydrodynamic variables, Pardo River initial quality conditions, and effluents and water quality model kinetic constants were randomly generated with the aid of Normal and Uniform probability distributions. The use of each probability distribution involved performing 1,000 (one thousand) simulations of the dissolved oxygen and biochemical oxygen demand profiles. The simulation results indicated that, for the studied watercourse, the minimum dissolved oxygen concentrations varied predominantly between 6.0 and 6.5 mg.L-1 and, in none of the simulations, did they present lower values to the environmental quality standard. biochemical oxygen demand concentrations, in turn, remained above the maximum environmental quality standard in the Pardo River largest intermediate portion, with maximum values between 16.0 and 17.7 mg.L-1. The use of different probability distributions for the random generation of hydrodynamic variables, kinetic constants, and water quality concentrations parameters did not produce variations considered relevant when analyzing the frequency of critical concentrations of simulated water quality parameters.

Resumo em Português:

Resumo Neste artigo, dois pré-tratamentos foram aplicados ao soro de queijo bruto para aumentar sua biodegradabilidade na aplicação de um reator anaeróbio. A primeira etapa consistiu na coagulação/floculação utilizando sementes de Carica papaya como biocoagulante, e a segunda etapa foi o estudo dos processos Fenton e foto-Fenton. O soro foi coletado em uma fábrica de laticínios e caracterizado quanto a parâmetros físico-químicos para verificar o potencial poluidor (demanda química de oxigênio — DQO 55,96 g L−1 e demanda bioquímica de oxigênio — DBO de 21,51 g L−1). O processo de coagulação/floculação promoveu a remoção de nível alto de turbidez (94–96%). Após testes preliminares das reações Fenton no soro coagulado, houve a aplicação do delineamento de composto central, da função desejabilidade e da superfície de resposta para obter as condições ótimas de operação (tempo reacional: 90 min, H2O2: 1,95 M e razão H2O2/Fe2+: 55), resultando em 66,4 e 62,6% de remoção de DQO e TOC, respectivamente. A avaliação cinética da reação foto-Fenton nas condições otimizadas revelou o potencial da minimização da concentração de ferro (razão H2O2/Fe2+: 65) e do tempo reacional (60 min) para atingir 70,1% de remoção de DQO sob irradiação de luz ultravioleta visível (UV-vis). Após aplicação dos processos de coagulação/floculação e foto-Fenton, um aumento da biodegradabilidade foi alcançado (DBO5/DQO > 0,4), possibilitando a aplicação do processo biológico. O tratamento batelada em reator anaeróbio de manta de lodo de fluxo ascendente (UASB) promoveu 86–88% de remoção de DQO a partir do 24º dia de operação. O processo de tratamento híbrido proposto eliminou entre 96 e 98% da DQO total.

Resumo em Inglês:

Abstract In this paper, a couple of pretreatments were applied to raw cheese whey to increase its biodegradability in an anaerobic reactor. The first stage consisted of coagulation/flocculation using Carica papaya seeds as a biocoagulant, and the second stage was a study of Fenton and photo-Fenton processes. The cheese whey was collected from a dairy industry plant and characterized according to physicochemical parameters to check the pollution potential (chemical oxygen demand — COD of 55.96 g L−1 and biochemical oxygen demand — BOD of 21.51 g L−1). The coagulation/flocculation process provided high turbidity removal (94–96%). After preliminary experiments with Fenton reactions in coagulated whey, a central composite design, a desirability function and a response surface were applied to obtain the optimal operating conditions (reaction time: 90 min, H2O2: 1.95 M; H2O2/Fe2+ ratio: 55) resulting in 66.4 and 62.6% of COD and TOC removals, respectively. The kinetic evaluation of photo-Fenton reaction under optimal conditions revealed the potential minimization of iron (H2O2/Fe2+ ratio: 65) and reaction time (60 min) to achieve 70.1% of COD removal under visible ultraviolet light irradiation (UV/vis). After applying the coagulation/flocculation and photo-Fenton processes, an increase in biodegradability was achieved (BOD5/COD > 0.4), allowing the application of the biological process. The batch treatment in a UASB reactor achieved 86–88% COD removal from the 24th day of operation. The proposed hybrid process eliminated between 96–98% of total COD.

Resumo em Português:

Resumo Embora a Política Brasileira de Resíduos Sólidos esteja em vigor, as cidades continuam enfrentando dificuldades para cumpri-la, perpetuando assim os impactos ambientais negativos causados pelos resíduos sólidos. Ou seja, o Brasil já está lidando com essa questão, mas o processo está longe de ser bem-sucedido. Este estudo analisa, com base em uma perspectiva cartográfica, os déficits dessa gestão e as implicações da gestão inadequada dos resíduos sólidos urbanos no nordeste brasileiro. Analisamos as estruturas dos órgãos municipais responsáveis pela coleta, transporte e destinação de resíduos sólidos por meio de entrevistas estruturadas com gestores ambientais, avaliação da qualidade dos locais de disposição final e caracterização gravimétrica dos resíduos sólidos. Os dados comprovam que 75% dos municípios não possuem estratégias hierarquizadas de prevenção, redução, reaproveitamento, reciclagem e tratamento ambientalmente adequado dos resíduos sólidos urbanos, que são dispostos em lixões a céu aberto. A matéria orgânica compõe, em média, 50% da massa de resíduos coletados nas cidades, tendo potencial de geração de renda com a aplicação de tecnologias de reciclagem. A autocorrelação espacial indicou relação negativa e fraca entre as variáveis. A política brasileira de gestão de resíduos é insuficiente, pois os gestores municipais não conseguem afastar esse material das áreas urbanas, da degradação ambiental e do agravamento da saúde pública.

Resumo em Inglês:

Abstract Although the Brazilian Solid Waste Policy is in force, cities continue to face difficulties in complying with it, thus perpetuating negative environmental impacts caused by solid waste. This study analyzed, from a cartographic perspective, the deficits and the implications of inadequate urban solid waste management in an area of the Brazilian northeast. A questionnaire structured in 3 sections and 26 questions (management of public cleaning services, waste collection, and solid waste disposal) was applied to eight managers of the municipal agencies responsible for solid waste areas. The quality index of landfills was applied, and the gravimetric characterization of solid waste was performed by the technique of quartering and segregation of waste in visits to the disposal sites of each city. It was identified that 75% of the cities do not have hierarchical strategies for prevention, reduction, reuse, recycling, and adequate treatment of urban solid waste, with insufficient budget. Only one city collects throughout its perimeter, and the waste collected is destined to open dumps considered inadequate or of low quality. The waste mass is composed, on average, of 50% organics, 20% rejects, 15% plastics, and 9% paper and cardboard. The recent Brazil sanitation regulation can be a way to reduce the aggravation and regularize the collection, transportation, and disposal of solid waste.

Resumo em Português:

Resumo A Gestão Integrada de Recursos Hídricos local é realizada, principalmente, por meio dos Comitês de Bacias Hidrográficas. Desta forma, o presente estudo objetiva analisar as lacunas existentes na governança da água nas bacias hidrográficas da Vertente Atlântica do Estado de Santa Catarina, a partir da percepção dos membros destes grupos. Para isso, 145 pessoas responderam a um questionário que avaliava a percepção acerca da Governança Multinível de Água; também foram analisadas as atas das assembleias gerais ordinárias e extraordinárias dos Comitês de Bacias Hidrográficas (CBH) dos anos de 2019 a 2021, a fim de identificar a atuação destes grupos. Os dados foram analisados por meio de estatísticas descritivas e teste do qui-quadrado de Pearson. Cinco hipóteses foram testadas com a intenção de verificar a relação existente entre o perfil, a atuação dos membros e o nível de satisfação com os Comitês de Bacias Hidrográficas, bem como com aspectos de governança. Os achados revelam que estão presentes nesses grupos as lacunas de Informação, Capacitação, Administração, Responsabilidade, Objetivo e Financiamento, em maior ou menor grau dentro de cada CBH. Os resultados confirmaram as cinco hipóteses, relevando que o perfil e a atuação dos membros interferem na satisfação e percepção em aspectos que permeiam os assuntos de gestão hídrica. Esta pesquisa contribui para auxiliar o Estado, os formuladores de políticas públicas e os próprios comitês a atuarem nestas lacunas, visando promover melhorias na gestão participativa, integrada e descentralizada dos recursos hídricos.

Resumo em Inglês:

Abstract The local integrated water resources management is mainly carried out through the River Basin Committees (in Portuguese: Comitês de Bacias Hidrográficas). Thus, this study aimed to analyze the existing gaps in water governance in the watersheds of the Atlantic coast of the state of Santa Catarina, from the perception of the members of these groups. For this, 145 members answered a questionnaire that evaluated the perception of Multi-Level Water Governance. Also, the minutes of the ordinary and extraordinary general assemblies of the River Basin Committees from the years 2019 to 2021 were analyzed in order to identify the performance of these groups. The data were analyzed using descriptive statistics and Pearson’s chi-square test. Five hypotheses were tested in order to verify the relationship between the profile, the performance of members, and the level of satisfaction with the River Basin Committees, as well as with governance aspects. The findings reveal that the following gaps are present in the groups of Information, Capacity Building, Administration, Responsibility, Purpose and Financing, to a greater or lesser extent within each River Basin Committee. The results confirmed the five hypotheses, revealing that the profile and performance of the members interfere in their satisfaction and perception in aspects that permeate the issues of water management. This research contributes to help State, policy makers and the committees themselves to act on these gaps, in order to promote improvements in participative, integrated and decentralized water resources management.

Resumo em Português:

RESUMO A geração de resíduos está aumentando em função do crescimento da população, urbanização e desenvolvimento econômico, especialmente nos países em desenvolvimento. O conhecimento do quantitativo de resíduo de construção e demolição gerado por meio de previsões pode auxiliar os tomadores de decisões a adotarem práticas mais eficientes de gestão, sendo fundamentais para prevenir o desenvolvimento dos problemas ambientais. O objetivo deste artigo foi desenvolver um modelo de previsão de geração dos resíduos de construção e demolição para cidades brasileiras de médio porte populacional, utilizando como estudo de caso o munícipio de Varginha (MG). Foi elaborado um modelo linear múltiplo (R2 = 0,880), empregando como variáveis independentes a expansão urbana, o Produto Interno Bruto (PIB) e o PIB per capita para prever o quantitativo de resíduo de construção e demolição gerado em 2020 e a quantidade de resíduo que será produzida em 2040 no município. Os resultados da aplicação do modelo indicaram aumento de 18,27% no quantitativo de resíduo de construção e demolição gerado no município, quando comparados o cenário de 2020 (39.940 t) e de 2040 (47.238 t). Também foi verificada a eficiência do modelo ao aplicá-lo em outras seis cidades brasileiras de similar porte populacional e que possuíam pesquisas sobre a geração de resíduo de construção e demolição. A diferença do quantitativo de resíduo de construção e demolição obtido pelos autores e os calculados pelo modelo foram inferiores a 13%. Os resultados desta pesquisa podem contribuir para o desenvolvimento de estratégias de gestão de resíduos de construção e demolição eficientes, já que fornece uma ferramenta para resolução dos problemas ambientais atuais e também permite a adoção de ações proativas para a correta gestão em cenários futuros.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Waste generation is increasing due to population growth, urbanization, and economic development, especially in developing countries. Knowledge obtained on the generation of construction and demolition waste through forecasts can help decision makers adopt more efficient management practices, being fundamental to prevent the development of environmental issues. The objective of this article was to develop a model for forecasting the generation of construction and demolition waste for medium-sized Brazilian cities, using data from the municipality of Varginha, Minas Gerais. A multiple linear model (R2 = 0.880) was developed using Urban expansion, Gross Domestic Product (GDP), and GDP per capita as independent variables to predict the amount of construction and demolition waste generated in 2020 and the amount that will be produced in 2040 in the municipality. The results of applying the model indicated an increase of 18.27% in the amount of construction and demolition waste generated in the municipality, when comparing the 2020 (39,940 t) and 2040 (47,238 t) scenarios. The efficiency of the model was also verified when applying it in six other Brazilian cities of similar population size and that had research carried out on the generation of construction and demolition waste . The difference between the amount of construction and demolition waste obtained by the authors and those calculated by the model was less than 13%. The results of this research can contribute to the development of efficient construction and demolition waste management strategies, considering that it provides a tool for the resolution of current environmental problems and also allows the adoption of proactive actions for the correct management in future scenarios.

Resumo em Português:

RESUMO Os indicadores de sustentabilidade têm sido cada vez mais utilizados na avaliação e no monitoramento de programas de coleta seletiva, permitindo a identificação de lacunas e o planejamento de estratégias promissoras. Nesse sentido, o estudo objetivou avaliar o grau de sustentabilidade do programa de coleta seletiva do município de João Pessoa/PB, por meio da utilização de indicadores. A avaliação ocorreu com base em uma matriz composta de 16 indicadores agrupados nas dimensões política/institucional, econômica, social e ambiental. Para a quantificação dos indicadores foram adotados dados históricos da coleta seletiva dos anos de 2018 e 2019. A aplicação dos indicadores resultou em uma pontuação final que possibilitou a classificação do grau de sustentabilidade (GS) do sistema. Os resultados apontam para o GS de 4,6, indicando baixa sustentabilidade do programa de coleta seletiva da cidade de João Pessoa. Com relação às dimensões investigadas, constata-se que todas apresentaram baixa sustentabilidade, contudo a dimensão ambiental apresentou o melhor desempenho na investigação (GS = 5,0), revelando que a coleta seletiva tem se destacado nesse âmbito. As descobertas feitas com a utilização de indicadores enfatizam a necessidade de planejamento e ações efetivas para a melhoria e expansão da coleta seletiva no município.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Sustainability indicators have been increasingly used in the evaluation and monitoring of selective waste collection programs, allowing the identification of gaps and the planning of promising strategies. In this sense, this study aimed to assess the degree of sustainability of the selective collection program in the city of João Pessoa, Paraíba, through the use of indicators. Evaluation was based on a matrix composed of 16 indicators grouped in political/institutional, economic, social, and environmental dimensions. For the quantification of the indicators, historical data from the selective collection of the years 2018 and 2019 were adopted. The application of the indicators resulted in a final score that allowed the classification of the degree of sustainability (DS) of the system. The results point to a GS of 4.6, indicating low sustainability of the selective collection program in the city of João Pessoa. Regarding the dimensions investigated, it appears that all of them presented low sustainability; however, the environmental dimension showed the best performance in the investigation (DS = 5.0), revealing that selective collection has stood out in this context. The findings from the use of indicators emphasize the need for planning and effective actions for the improvement and expansion of selective collection in the municipality.

Resumo em Português:

RESUMO Estações de tratamento de esgoto (ETE) com processos anaeróbios estão consolidadas na América Latina. Suas diversas características favoráveis tornam-nas uma opção atrativa para regiões de clima quente, mas existem ainda restrições, como as relacionadas às emissões gasosas difusas. Nesse contexto, o presente trabalho objetivou o desenvolvimento da ferramenta computacional Balanço de Energia e Carbono em ETE Anaeróbias (BECarbon0), com base na compilação, em planilha eletrônica, de equações e coeficientes da literatura especializada, que permite comparar diferentes cenários e alternativas tecnológicas para o manejo de emissões gasosas em ETE que empregam reatores anaeróbios de fluxo ascendente e manta de lodo (UASB). Possibilita-se assim que projetistas e tomadores de decisão avaliem aspectos de recuperação de energia e gestão da pegada de carbono. Por fim, apresenta-se um estudo de caso fictício com três cenários cujos resultados apontam para a possibilidade de redução da pegada de carbono total da ETE em 82% se comparada à configuração normalmente adotada no Brasil.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Sewage treatment plants (STPs) with anaerobic processes are consolidated in Latin America. Their several favorable characteristics make them an attractive option for regions with a hot climate, but there are still restrictions, such as those related to diffuse gaseous emissions. In this context, the present work aimed at developing the computational tool Energy and Carbon Balance in Anaerobic STPs (BECarbon0), based on the compilation, in a spreadsheet, of equations and coefficients from the specialized literature, which allows comparing different scenarios and technological alternatives for the management of gaseous emissions in STPs based on upflow anaerobic sludge blanket reactors (UASB). This should enable designers and decision makers to assess aspects of energy recovery and carbon footprint management. Finally, a fictitious case study is presented with three scenarios whose results point to the possibility of reducing the total carbon footprint of the STP by 82% compared to the configuration normally adopted in Brazil.

Resumo em Português:

RESUMO Os parâmetros morfométricos são informações de grande relevância para a caracterização física das bacias hidrográficas. O presente estudo caracterizou fisicamente 14 bacias sul-brasileiras, segundo 10 parâmetros morfométricos relacionados a ordem, forma, características do sistema de drenagem e declividade das bacias, além de ter desenvolvido uma análise de suas correlações. A metodologia consistiu no tratamento do modelo digital de elevação, disponibilizado pelo projeto TOPODATA do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (2008), com resolução espacial de 30 metros, complementado com informações do SIG Google Earth. Como resultados, além da caracterização e classificação das bacias, puderam-se propor dois novos parâmetros morfométricos. O primeiro, denominado indicador da declividade média dos rios, demonstrou bom desempenho para representar simultaneamente a declividade da bacia e o coeficiente de sinuosidade dos rios, equivalendo de maneira sintética à declividade média de todos os rios da bacia. O segundo foi o coeficiente de suscetibilidade de enchentes, que representa o conjunto de todas as características espaciais da bacia e de seus rios. Os resultados levam a crer que este último seja um ótimo indicador para análise do risco de cheias em bacias de pequeno e médio portes. Foram propostos também critérios de classificação para os parâmetros comprimento de escoamento superficial, coeficiente de rugosidade, declividade axial e indicador da declividade média dos rios e coeficiente de suscetibilidade de enchentes.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The morphometric parameters are highly relevant information for the physical characterization of watersheds. The present study physically characterized 14 southern Brazilian basins, according to 10 morphometric parameters related to the order, shape, characteristics of the drainage system, and slope of the basins, in addition to developing an analysis of their correlations. The methodology consisted of treating the Digital Elevation Model (DEM), provided by the INPE TOPODATA project (2008), with a spatial resolution of 30 meters, complemented with information from the GIS Google Earth. As a result, in addition to the characterization and classification of basins, two new morphometric parameters can be proposed. The first one, called indicator of the average slope of the rivers, demonstrated good performance to simultaneously represent the slope of the basin and the sinuosity coefficient of the rivers, synthetically representing the average slope of all the rivers of the basin. The second was the flood susceptibility coefficient, which represents the set of all spatial characteristics of the basin and its rivers. Results suggest that the latter is an excellent indicator for analyzing the risk of flooding in small- and medium-sized basins. Classification criteria were also proposed for the parameters runoff length, roughness coefficient, axial slope and average slope indicator of rivers, and flood susceptibility coefficient.

Resumo em Português:

RESUMO Os resíduos da construção civil (RCC) constituem atualmente um dos maiores problemas das áreas urbanas, sendo a gestão adequada desse material um desafio para grande parte dos municípios brasileiros. Nesse contexto, os consórcios intermunicipais surgem como uma alternativa de viabilização de projetos, com base no princípio de que a busca de parcerias pode ser uma opção mais atrativa e econômica. Dessa forma, este trabalho teve como objetivo avaliar a viabilidade econômica de três cenários diferentes para a implantação de infraestruturas de gerenciamento e reciclagem de RCC para formação de um consórcio intermunicipal nos municípios pertencentes à Bacia Hidrográfica do Baixo Pardo/Grande (UGRHI 12). Por meio das visitas e entrevistas com gestores públicos, constatou-se que nenhum dos municípios da UGRHI 12 possui infraestrutura adequada para o gerenciamento dos RCC gerados. As análises de viabilidade econômica mostraram que o compartilhamento de uma usina de reciclagem de RCC, uma área de transbordo e triagem e um aterro se mostrou o cenário mais vantajoso, resultando em uma taxa interna de retorno de 78,79%, um valor presente líquido de R$ 29.094.983,16 e payback de um ano e sete meses. Entretanto, nos três cenários analisados, viu-se que a gestão compartilhada dos RCC pode ser viável e lucrativa, podendo trazer redução de custos e ganho de escala.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Construction waste (CW) is currently one of the biggest problems in urban areas, and the proper management of this material is a challenge for most Brazilian municipalities. In this context, intermunicipal consortia emerge as an alternative for project feasibility, based on the principle that the search for partnerships can be a more attractive and economical option. Thus, this work aimed to evaluate the economic viability of three different scenarios for the implementation of CW management and recycling infrastructures for the formation of an intermunicipal consortium in the municipalities belonging to the Baixo Pardo/Grande Watershed (UGRHI 12). Through visits and interviews with public managers, it was found that none of the municipalities of UGRHI 12 has adequate infrastructure for the management of generated construction waste. Economic feasibility analyses showed that sharing a CW recycling plant, a transshipment and sorting area, and a landfill, without showing the most advantageous scenario, resulting in an TIR of 78.79% and a VPL of R$ 29,094,983.16, and a payback of 1 year and 7 months. However, in the three scenarios analyzed, it was found that the shared management of construction waste can be viable and profitable, and can bring cost reduction and scale gain.

Resumo em Português:

RESUMO Este trabalho avalia o nível de segurança hídrica quanto ao abastecimento de água da região oeste metropolitana do Rio de Janeiro, em termos de qualidade dos recursos hídricos no ponto de captação da estação de tratamento de água (ETA) Guandu, perante estressores envolvendo as condições ambientais e a qualidade das águas do manancial. Buscou-se ressaltar, de forma sistêmica, as principais questões de segurança hídrica, no que tange à qualidade de água bruta, na bacia drenante à ETA Guandu, responsável pelo atendimento de 75% da população metropolitana (8,5 milhões de pessoas). A área de estudo compreende essencialmente a bacia do rio Guandu a montante do ponto de captação da ETA. Foi aplicado um modelo analítico de avaliação qualitativa de segurança hídrica, adaptado ao caso da ETA Guandu, associado aos estressores: uso e cobertura da terra, degradação de área de preservação permanente, processos erosivos, acidentes ambientais e carga poluidora. Na sequência, os impactos foram caracterizados por meio dos indicadores de comprometimento da qualidade das águas do Rio Guandu: índice de qualidade de água; percentual de amostras em desconformidade com enquadramento; e registro de poluentes emergentes. Com resultados apontando alto risco para a maior parte dos estressores, concluiu-se ser baixo o nível global de segurança hídrica da ETA Guandu, em termos de qualidade de água bruta. Os problemas relacionados à Lagoa do Guandu são particularmente os mais graves, não somente pela poluição crônica agravada ao longo das décadas, mas sobretudo pela intensa poluição aguda que provocou crises hídricas sem precedentes em 2020 e 2021.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT This paper assesseD the level of water security regarding the water supply in the Western Metropolitan Region of Rio de Janeiro, in terms of quality of water resources at the intake point of the Guandu Water Treatment Plant (WTP), related to the environmental conditions and the quality of the water sources. The main security issues were systemically highlighted, in terms of bulk water quality, in the drainage basin of Guandu WTP, responsible for serving 75% of the metropolitan population (8.5 million people). The study area comprises mainly the Guandu River Basin upstream of the WTP catchment point. An analytical model was used for the qualitative assessment of water security, adapted to the case of Guandu WTP, associated with the stressors: “land use and cover”, “degradation of the Permanent Preservation Area”, “erosion processes”, “environmental accidents”, and “polluting load”. The impacts on the water quality of the Guandu River were evaluated using the indicators: Water Quality Index; percentage of samples in non-compliance with classification of water bodies; and recordings of emerging pollutants. With results indicating a high risk for most stressors, it was concluded that the level of security for water resources quality of Guandu WTP is low, in terms of bulk water. The problems related to Lagoa do Guandu are particularly the most serious, not only because of chronic pollution that has worsened over the decades, but above all because of the intense acute pollution that caused unprecedent water crises in 2020 and 2021.

Resumo em Português:

RESUMO Este trabalho teve como objetivo desenvolver um método para tratar e reutilizar efluentes industriais organofosforados não biodegradáveis usando o reator de microcanal. Como um importante intermediário farmacêutico e químico fino, o dietil hidroximetilfosfonato (DHP) produz grandes quantidades de efluentes industriais, o que representa uma séria ameaça ao ambiente natural e à saúde humana. É de grande valia encontrar um método de tratamento de efluentes industriais DHP com operação simples, boa segurança, baixo custo e ecologicamente correto. Neste estudo, o peróxido de hidrogênio e o efluente industrial DHP foram reagidos no reator de microcanal. As condições de reação foram otimizadas ajustando-se a temperatura de reação, o tempo de reação, a pressão de reação e a taxa de fluxo de amostragem. O efluente tratado foi posteriormente neutralizado por hidróxido de sódio. Após a reação de oxidação e neutralização das águas residuais industriais DHP, a taxa de remoção da demanda química de oxigênio nas águas residuais de tratamento pode chegar a 97,3%. Além disso, depois da secagem da solução tratada, o fosfato inorgânico sólido foi obtido com teor de fósforo tão alto quanto 92,1%. Pode-se reutilizar recursos de fósforo para as águas residuais industriais DHP.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT This study aimed to develop a method to treat and reuse non-biodegradable organophosphorus industrial wastewater using the micro-channel reactor. As an important pharmaceutical and fine chemical intermediate, diethyl hydroxymethylphosphonate (DHP) produces large amounts of industrial wastewater, which poses a serious threat to natural environment and human health. It is of great value to find a treatment method of the DHP industrial wastewater with simple operation, good safety, low cost, and environment friendly. In this study, hydrogen peroxide (H2O2) and DHP industrial wastewater were reacted in the micro-channel reactor. Reaction conditions were optimized by adjusting reaction temperature, reaction time, reaction pressure, and sampling flow rate. The treated wastewater was further neutralized by sodium hydroxide (NaOH). After the oxidation and neutralization reaction of the DHP industrial wastewater, the removal rate of chemical oxygen demand (COD) in treatment wastewater can reach 97.3%. Moreover, after the treated solution being dried, the inorganic phosphate solid was obtained with the phosphorus content as high as 92.1%. It can realize the reuse of phosphorus resources for the DHP industrial wastewater.

Resumo em Português:

RESUMO Este estudo foi desenvolvido com o objetivo de avaliar o comportamento hidráulico em regime permanente de registros de gaveta, esfera e pressão com diâmetros nominais de ½” e ¾”, amplamente utilizados em instalações hidráulicas prediais brasileiras. Para tanto, foram realizados testes para determinar a perda de carga em dez diferentes registros, em quatro aberturas, com cinco repetições. Foi montado um aparato hidráulico de ensaio de perda de carga em uma rede de tubulação que permitiu o controle, monitoramento e aquisição de dados. Foram estimados valores médios do coeficiente K de perda de carga localizada e de comprimento equivalente para as condições avaliadas. Os resultados foram analisados por meio de gráficos box-plot e análises de correlação, componentes principais e agrupamentos hierárquicos. Em geral, os registros de gaveta apresentaram menor perda de carga para todas as aberturas relativas consideradas, enquanto os registros de pressão, as maiores perdas. Dos agrupamentos formados, para o segundo grupo, houve predominância de tratamentos com registros de pressão, que apresentaram similaridade quanto aos valores das variáveis hidráulicas devido à geometria e à construção dos registros.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT This study was developed with the objective of evaluating the steady-state hydraulic behavior of gate, ball, and pressure valves with nominal diameters of ½” and ¾”, which are widely used in building water supply networks in Brazil. For this purpose, tests were performed to determine the head loss in ten different valves in four openings with five replicates. A hydraulic head loss testing apparatus was set up in a pipeline network that allowed for the control, monitoring, and acquisition of data. Mean values of the K coefficient of the minor head loss and the equivalent length were estimated for the conditions evaluated. The results were analyzed using box plots, correlation, principal components analysis, and hierarchical clustering. In general, the gate valves showed lower head loss for all the relative openings considered, while the pressure valves showed the greatest head loss. Of the clusters formed, for the second group, there was a predominance of treatments with pressure valves, which showed similarity in terms of the values of the hydraulic variables due to the geometry and construction of the valves.

Resumo em Português:

RESUMO O enorme aumento no volume de resíduos produzidos pela sociedade criou uma necessidade urgente de processos novos e melhores para tratamento dos resíduos sólidos urbanos (RSU). Em muitos países, os métodos tradicionais de gerenciamento de RSU, como aterros sanitários, foram abandonados em favor de tecnologias mais eficazes e ambientalmente eficientes. Eles incluem gaseificação (decomposição em altas temperaturas), reciclagem e compostagem (de matéria orgânica). O objetivo desta pesquisa foi avaliar alguns indicadores financeiros, sociais e ambientais, especialmente a taxa interna de retorno, a emissão de gases de efeito estufa, a geração de empregos e a relação custo-benefício da mudança de tecnologia utilizada no processamento dos RSU. A pesquisa se concentra em avaliar essas mudanças na área do Consórcio Intermunicipal para Gestão dos Resíduos Sólidos Urbanos (CONRESOL) — um consórcio que abrange quase todos os municípios da região metropolitana de Curitiba, Brasil). Para tanto, foram propostos cenários que aplicam diversas combinações tecnológicas e duas taxas de cobrança. Dos três cenários propostos, aquele com os melhores resultados socioeconômicos e ambientais (Taxa Interna de Retorno, Valor Presente Líquido, Payback Descontado e Relação Benefício/Custo) combina gaseificação, reciclagem e compostagem. Esse cenário gera as menores emissões de gases de efeito estufa (GEE) e o maior número de empregos.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Huge increases in the volume of waste produced by society have created an urgent need for new and improved municipal solid waste (MSW) processes. In many countries, traditional methods to manage MSW, such as landfills, have been abandoned in favor of more effective and environmentally efficient technologies. These include gasification (decomposition at high temperatures), recycling, and composting (of organic matter). The purpose of this research was to assess certain financial, social, and environmental indicators, especially the IRR and cost-benefit ratio of changing the technologies used in MSW processing. The research focuses on assessing these changes in the CONRESOL area — a consortium that covers almost all the municipalities in the metropolitan region of Curitiba, Brazil. To this end, scenarios were proposed that apply various technological combinations and two collection fees. Of the three proposed scenarios, the one with the best socioeconomic and environmental results (Internal Rate of Return, Net Present Value, Discounted Payback, and Benefit/Cost ratio) combines gasification, recycling, and composting. This scenario generated the least GHG emissions and the highest number of jobs.

Resumo em Português:

RESUMO O objetivo deste artigo foi avaliar a influência da saturação de fundo para duas condições: 15 e 25 cm, em sistemas de wetlands construídos de fluxo vertical (WCFV) com leito de 75 cm, utilizando diferentes taxas de aplicação hidráulica (TAH): 40, 70 e 100 mm d-1. Avaliaram-se eficiências de remoção de demanda química de oxigênio (DQO), sólidos suspensos totais (SST), sólidos totais (ST), nitrogênio amoniacal (N-NH4+), nitrogênio total Kjeldahl) NTK e nitrogênio total (NT). Para DQO, 15 cm de saturação obtiveram eficiência de 85% e colunas com 25 cm, 86%, sem diferença significativa entre as alturas de saturação e TAH estudadas. Para N-NH4+, 15 cm apontaram eficiência de 74% e as de 25 cm, 68%, com diferença estatística significativa entre os níveis de saturação para todas as TAH testadas. Para NT, 15 cm resultaram em 71% e com 25 cm 74% de eficiência, com diferença significativa entre as TAH para a altura de 25 cm. Ainda, para SST, foram obtidas eficiências de 91 e 63% para 15 e 25 cm, respectivamente, com diferença significativa entre os níveis de saturação para as TAH de 40 e 100 mm d-1. Os resultados mostraram que, em média, a saturação de 25 cm foi mais eficiente na remoção de NT. Com relação à TAH, a mais eficiente mostrou-se a intermediária testada, pois, apesar de nem sempre ter apresentado as maiores remoções perante a área utilizada, foi a melhor. A saturação possibilitou bom desempenho de remoção de NT e matéria orgânica carbonácea referente à DQO, demonstrando que essa modificação em um wetland construído pode melhorar o tratamento de efluentes domésticos.

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ABSTRACT The objective of this paper was to evaluate the influence of bottom saturation for two conditions: 15 and 25 cm of saturation, in vertical flow constructed wetland systems (VFCW) with a 75 cm bed, using different hydraulic application rates (HAR): 40, 70 and 100 mm d-1. The removal efficiencies of chemical oxygen demand (COD), solids series, ammonium nitrogen (N-NH4), total nitrogen Kjeldahl (TKN) were evaluated. For COD, columns with 15 cm of saturation obtained 85% efficiency and columns with 25 cm, 86%, with no significant difference between the heights of saturation and TAH studied. For N-NH4, columns with 15 cm showed an efficiency of 74% and those of 25 cm, 68%. For total nitrogen (TN), columns with 15 cm resulted in 71% and with 25 cm in 74% efficiency, with a significant difference between the TAH for the saturation height of 25 cm. Also, for SST, efficiencies of 91 and 63% were obtained for 15 and 25 cm, respectively, with a significant difference between the saturation levels for the TAH of 40 and 100 mm d-1. The results showed that, on average, a saturation height of 25 cm was more efficient in the removal of TN. With regard to HAR, the most efficient proved to be the intermediate one that was tested, because, despite not always having presented the greatest removals given the area used, it was the best. The background saturation enabled a good performance of TN removal and carbonaceous organic matter related to COD, thus demonstrating that this modification in a constructed wetland can improve the treatment of domestic effluents.

Resumo em Português:

Abstract The scarcity of available water has generated the need to use alternative sources of water for public supply. In this work, the efficiency of the batch bench system in the treatment by coagulation, flocculation, sedimentation and filtration (CFS-F) followed by electrodialysis (ED) in the treatment of brackish water was evaluated, in order to propose an alternative for desalination. The brackish water (affluent of the proposed treatment system) had concentrations of 1,000, 2,000 and 3,000 ± 180 mg.L-1 of total dissolved solids (TOS). The conventional treatment consisted of CFS-F using polyaluminium chloride as a coagulant, the dosage previously adjusted by Jar Test assays. CFS-F removed total suspended solids (20.02 to 99.99%), turbidity (78.13 to 98.45%) and apparent color (85.05 to 99.99%), but there was no change in concentration of SDT. ED was efficient in reducing 90.01, 94.72 and 96.73% of SDT from the dilute for influent concentrations of 1,000, 2,000 and 3,000 ± 180 mg.L-1 of SDT, respectively. To obtain diluted effluent by the proposed system with a TDS concentration lower than 100 mg.L-1, a longer treatment time was observed for the higher TDS concentrations flowing into the ED. However, the greater the SDT of diluted and concentrated inflow, the greater the corresponding electric current when applying a constant voltage of 30 V. This shows that the TDS concentration inside the ED equipment influences the electric current that, in turn, increases the ion flow rate from the dilute to the concentrate, easing the treatment time factor for the higher influent TDS concentrations.

Resumo em Português:

Abstract The scarcity of available water has generated the need to use alternative sources of water for public supply. In this work, the efficiency of the batch bench system in the treatment by coagulation, flocculation, sedimentation and filtration (CFS-F) followed by electrodialysis (ED) in the treatment of brackish water was evaluated, in order to propose an alternative for desalination. The brackish water (affluent of the proposed treatment system) had concentrations of 1,000, 2,000 and 3,000 ± 180 mg.L-1 of total dissolved solids (TOS). The conventional treatment consisted of CFS-F using polyaluminium chloride as a coagulant, the dosage previously adjusted by Jar Test assays. CFS-F removed total suspended solids (20.02 to 99.99%), turbidity (78.13 to 98.45%) and apparent color (85.05 to 99.99%), but there was no change in concentration of SDT. ED was efficient in reducing 90.01, 94.72 and 96.73% of SDT from the dilute for influent concentrations of 1,000, 2,000 and 3,000 ± 180 mg.L-1 of SDT, respectively. To obtain diluted effluent by the proposed system with a TDS concentration lower than 100 mg.L-1, a longer treatment time was observed for the higher TDS concentrations flowing into the ED. However, the greater the SDT of diluted and concentrated inflow, the greater the corresponding electric current when applying a constant voltage of 30 V. This shows that the TDS concentration inside the ED equipment influences the electric current that, in turn, increases the ion flow rate from the dilute to the concentrate, easing the treatment time factor for the higher influent TDS concentrations.

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RESUMO O presente estudo avaliou a viabilidade da bactéria Bacillus pumilus como agente biológico no processo de precipitação de carbonato de cálcio na superfície do concreto. Tal avaliação foi conduzida em um tanque de cura de amostras de concreto aplicando-se uma solução nutriente enriquecida com B. pumilus durante 48 horas. Durante o período experimental, foi realizado teste de uréase para determinar se B. pumilus é capaz de hidrolisar ureia por ação da enzima uréase. Os resultados revelaram que B. pumilus é suscetível a converter ureia em amônia, além de elevar o pH do meio. Constatou-se também a redução de 0,03 g cm-2 na absorção de água por capilaridade nos corpos de prova biomineralizados com B. pumilus, quando comparados aos corpos de prova convencionais. Dado o grau de proteção superficial, B. pumilus reduziu a porosidade do material ocasionando aumento da resistência à tração por compressão diametral de aproximadamente 9,0 MPa. A menor altura de ascensão capilar observada foi de 1,83 cm nos corpos de prova biomineralizados e de 3,83 cm nos corpos de prova convencionais. Os resultados obtidos no microscópio eletrônico de varredura e espectroscopia dispersiva de energia indicam a presença de CaCO3, que foi precipitado pelas bactérias. De maneira geral, os resultados obtidos mostram que B. pumilus aplicado superficialmente no concreto pode melhorar suas propriedades mecânicas.

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ABSTRACT The present study evaluated the viability of the bacterium Bacillus pumilus as a biological agent in the process of calcium carbonate precipitation on a concrete surface. This evaluation was carried out in a curing tank of concrete samples, applying a nutrient solution enriched with B. pumilus for 48 h. During the experimental period, a urease test was performed to determine whether the microorganisms could hydrolyze urea by the action of the urease enzyme. The results revealed that B. pumilus is susceptible to converting urea into ammonium and increasing the medium pH. There was also a 0.03 g cm-2 reduction in water absorption by capillarity in specimens biomineralized with B. pumilus compared to conventional specimens. Due to the degree of surface protection, microorganisms have reduced the material’s porosity, causing an increase in tensile strength by diametric compression of approximately 9.0 MPa. The lower height of capillary rise observed was 1.83 cm in biomineralized specimens and 3.83 cm for conventional specimens. The results obtained with the scanning electron microscope and energy dispersive spectroscopy indicate the presence of CaCO3 precipitated by the bacteria. In general, the results obtained in this study show that B. pumilus may improve its mechanical properties when it is applied superficially to concrete.

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RESUMO A indústria de processamento de papel está entre as três maiores produtoras de águas residuais de significativa contaminação ambiental. Com o objetivo de minimizar os impactos nos corpos d’água e se adequar aos padrões exigidos pela legislação, são necessárias soluções avançadas de tratamento. Neste trabalho, uma membrana cerâmica de microfiltração foi desenvolvida, tendo como base 60% da composição correspondente ao resíduo de cinza de casca de arroz e 40% de Caulim, para ser aplicada como pré-tratamento do efluente real da indústria de papel. A membrana foi obtida por compactação uniaxial a 27 MPa em uma prensa elétrica, com posterior sinterização em mufla a 1.200°C por 1 hora. Os materiais foram caracterizados por análises químicas e físicas. A membrana apresentou porosidade aparente de 34,59%, densidade de 1,30 g/cm³, retração linear de diâmetro e espessura de 1,7 e 2,5%, respectivamente, perda ao fogo de 9,3% e boa estabilidade química em ácido e base. A permeabilidade hidráulica correspondeu a 11,3 × 10-3 m3/m2 s MPa-1, com diâmetro hidráulico de poros de 2,29 μm e tamanho médio de poros de 1,727 μm. A caracterização do efluente bruto revelou altos teores de demanda química de oxigênio (1.125,4 mg•L-1), turbidez (1.300 UNT) e cor (253,8 UC). O estudo de filtração indicou resultados satisfatórios de eficiência da membrana, com remoção de turbidez (99,3%), demanda química de oxigênio (95,7%), cor (83,0%), compostos fenólicos (82,1%) e sólidos (85,1 a 90%). O uso da cinza de casca de arroz desempenhou a função de agente formador de poros e adsorvente de compostos fenólicos, representando promissora alternativa para a incorporação do resíduo ao ciclo produtivo.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The paper processing industry is characterized as one of the three largest producers of wastewater of significant environmental contamination. In order to minimize impacts on water resources and comply with the standards required by legislation, advanced treatment solutions are needed. The present study developed a ceramic microfiltration membrane based on 60% of rice husk ash waste and 40% of kaolinitic clay to pretreat a raw effluent of paper industries. The membrane was obtained by uniaxial compression (27MPa) in an electric press, with subsequent sintering at 1,220°C for 1 hour. Base formulation materials were characterized by chemical and physical analyses. The membrane presented apparent porosity of 34.59%, density of 1,30 g.cm-3, diameter and thickness linear retraction of 1.7 and 2.5%, respectively, fire loss of 9.3% and a good chemical stability at acid and base solution. Hydraulic permeability corresponded to 11.3 × 10-3 m3/m2 s MPa-1, with a hydraulic pore diameter to 2.29 μm and average pore size of 1.727 μm. The characterization of the raw effluent showed high levels of COD (1,125.4 mg.L-1), turbidity (1,300 UNT), and color (253.8 UC). The filtration study indicated good results of membrane efficiency, with removal of turbidity (99.3%), COD (95.7%), color (83.0%), phenolic compounds (82.1%), and solids (85.1 to 90%). The rice husk ash accomplished the function as pore-form agent and adsorbent of phenolic compounds and represented a promising alternative for incorporating the waste into the production cycle.

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RESUMO Nesta pesquisa, foi estudado o impacto ambiental do sistema UASB/Biofiltro Anaeróbio (reator anaeróbio de manta de lodo — UASB/BFA) + wetland construído do tipo floating (WCF) + wetland construído de fluxo vertical-célula de combustível microbiana (WCFV-CCM) + filtro misto com suporte reativo (FLR), aplicado para remediação em escala piloto de efluentes urbanos em um campus universitário. Foram feitos cenários de propostas de mudanças das configurações da estação de tratamento de efluente (ETE) (Cenários 2 e 3). O sistema do Cenário 1 foi operado em pulsos, com aplicação de 2,9 m3 de efluente de campus universitário semanalmente. A energia necessária para o bombeamento na unidade em escala piloto (Cenário 1) e para a potencial aplicação com fluxo por escoamento (Cenário 2) foi inventariada, considerando materiais de construção e processamento, especialmente com o controle de carga poluente nos efluentes líquidos e atmosféricos. O software SimaPro 8.0.4 foi utilizado, tendo como unidade funcional 2,9 m3 semana-1 de efluente e fluxo de referência de 20 anos. Os resultados demonstraram que os materiais da construção do sistema contribuíram com 84,8% (em pontuação única — Pt), e a operação do sistema do Cenário 2 contribuiu com 15,2%, sem o uso de energia elétrica para o bombeamento. Já o Cenário 3 mostrou que a substituição dos tanques de fibra de vidro por tanques de fibrocimento poderia ajudar a reduzir os impactos ambientais na fase de construção do sistema em até 58,6% em termos de uso de energia e até 80% nas emissões de poluentes carcinogênicos.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT This research studied the environmental impact of the UASB/anaerobic biofilter system (anaerobic sludge blanket reactor — UASB/ABF) + floating-type constructed wetland (FCW) + vertical flow constructed wetland — microbial fuel cell (FVCW-MFC) + mixed filter with reactive support (MFRS), applied for pilot-scale remediation of urban effluents on a university campus. Scenarios for proposed changes to the settings of the wastewater treatment plant (WTP) were made (Scenarios 2 and 3). The Scenario 1 system was operated in pulses, with the application of 2.9 m3 of university campus effluent per week. Energy required for pumping in the pilot scale unit (Scenario 1) and for potential application with runoff flow (Scenario 2) were inventoried, considering materials for construction and processing, especially with the control of pollutant load in liquid and atmospheric effluents. The SimaPro 8.0.4 software was used, with a functional unit of 2.9 m3 week-1 of effluent and a reference flow of 20 years. The results showed a contribution of 84.8% (in single score — Pt) for the system's construction materials, as well as 15.2% for the operation of the Scenario 2 system, without the use of electricity for pumping. Scenario 3, on the other hand, showed that replacing fiberglass tanks with fiber cement tanks could help reduce environmental impacts during the construction phase of the system by up to 58.6% in terms of energy use and up to 80% in emissions of carcinogenic pollutants.

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RESUMO O processo de biorreator com membranas tem se consolidado nos últimos anos como uma alternativa aos métodos tradicionais para o tratamento de efluentes da indústria de produção de papel. Recentemente, a introdução de material suporte nesses reatores tem contribuído para a melhoria de seu desempenho, tendo em vista a maior atividade biológica que se verifica em decorrência do desenvolvimento de biofilme. Assim, a presença da biomassa aderida confere uma capacidade adicional ao biorreator com membranas em suportar choques de cargas, bem como pode contribuir para a biodegradação de compostos potencialmente tóxicos e recalcitrantes como derivados da lignina. Desse modo, o presente trabalho teve como objetivo avaliar o desempenho de um biorreator à membrana de leito móvel operado em batelada sequencial e aplicado ao tratamento de efluente real de baixa carga oriundo da produção de papel. O reator foi avaliado quanto ao seu desempenho na remoção de demanda química de oxigênio solúvel, fenol total, cor verdadeira, compostos aromáticos (UV254nm) e lignínicos (UV280nm). Paralelamente, o reator foi avaliado quanto ao processo de colmatação das membranas, por meio do monitoramento da pressão transmembrana, da concentração de substâncias poliméricas extracelulares e produtos microbianos solúveis). Nas condições testadas, o biorreator à membrana de leito móvel operado em batelada sequencial atingiu eficiência média de remoção de 89% para demanda química de oxigênio solúvel, 39% para UV254nm, 38% para UV280nm, 57% para cor verdadeira e 73% para fenóis totais. Em relação à colmatação das membranas, as variáveis UV254nm, UV280nm e fenóis totais correlacionaram-se diretamente com o aumento da pressão transmembrana (PTM).

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The membrane bioreactor process has been consolidated in recent years as an alternative to traditional methods for the treatment of effluents from the paper production industry. Recently, the introduction of support material in these reactors has contributed to the improvement of their performance, in view of the greater biological activity that occurs as a result of the development of biofilms. Thus, the presence of adhered biomass gives the membrane bioreactor an additional capacity to withstand shock loads, as well as contributing to the biodegradation of potentially toxic and recalcitrant compounds such as lignin derivatives. Thus, the present work aimed to evaluate the performance of a sequencing batch moving bed membrane bioreactor and applied to the treatment of real low-load effluent from paper production. The reactor was evaluated for its performance in removing soluble chemical oxygen demand, total phenol, true color, aromatic (UV254mn) and lignin (UV280mn) compounds. At the same time, the reactor was evaluated in terms of the membrane clogging process, by monitoring the transmembrane pressure, the concentration of extracellular polymeric substances and soluble microbial products. Under the conditions tested, the sequencing batch moving bed membrane bioreactor achieved an average removal efficiency of 89; 39; 38; 57; and 73% for CODs, UV254nm, UV280nm, true color and total phenols, respectively. Regarding membrane clogging, the variables UV254nm, UV280nm and total phenols were directly correlated with the increase in transmembrane pressure (TMP).

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RESUMO A concentração de clorofila a (Cla) é um indicador importante para caracterizar a biomassa de algas, refletindo a qualidade da água e o nível de eutrofização dos ambientes aquáticos. Este estudo analisou 4.315 amostras de nitrogênio total (NT) e Cla em 155 reservatórios do Ceará, Brasil. As relações entre NT e Cla foram obtidas por meio de regressão linear simples e classificadas de acordo com o desempenho estatístico do coeficiente de determinação (R2). A dinâmica dessas correlações foi examinada mediante a variância entre os grupos de classificação quanto à bacia hidrográfica, tamanho do reservatório, coeficiente de variabilidade e estado trófico. A concentração de poluentes foi influenciada pela sazonalidade, que aumentou significativamente do período chuvoso para o seco na maioria das bacias. Os coeficientes de determinação entre Cla e NT para as bacias hidrográficas seguiram as tendências das curvas clássicas literárias, com modelos satisfatórios (R2 > 0,3) na maioria dos reservatórios (53,3%). A análise de variância atestou que o desempenho dos modelos foi influenciado pelas bacias, pela variação volumétrica e pela mudança nos níveis de estado trófico. Não houve variação significativa de R2 entre reservatórios de diferentes tamanhos.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Chlorophyll a (Chla) concentration is an important indicator to characterize algal biomass, reflecting water quality and the level of eutrophication of aquatic environments. This study analyzed 4315 total nitrogen (TN) and Chla samples in 155 reservoirs in Ceará, Brazil. Relationships were obtained between TN and Chla through simple linear regression and classified according to the statistical performance of the coefficient of determination (R²). The dynamics of these correlations were examined by analyzing the variance between classification groups concerning watershed, reservoir size, coefficient of variability, and trophic state. The concentration of pollutants was influenced by seasonality, which increased significantly from the wet to the dry period in most basins. The coefficients of determination between Chla and TN for the watersheds followed the trends of classic curves in the literature, with satisfactory models (R² > 0.3) in most reservoirs (53.3%). The variance analysis attested that the models’ performance was affected by the basins, the volumetric variation, and the change in the trophic state levels. There was no significant variance of R² between reservoirs of different sizes.

Resumo em Português:

RESUMO O planejamento é crucial para o avanço do saneamento básico, contudo, sua aplicação no Brasil ainda é incipiente. No âmbito municipal, os Planos Municipais de Saneamento Básico (PMSB) desempenham um papel central nas políticas públicas. Este estudo tem como objetivo analisar a elaboração dos PMSB no Brasil, identificando os desafios e oportunidades envolvidos no processo. Para isso, construímos um banco de dados com informações de todos os municípios brasileiros, coletadas ativamente entre 2017 e 2021. Os dados foram analisados considerando números absolutos, divisões geográficas (macrorregiões) e critérios de tamanho populacional e Índice de Desenvolvimento Humano (IDH). Os resultados indicam que a elaboração dos planos ainda é limitada, com apenas 65,7% dos municípios brasileiros declarando a existência de PMSB e apenas 40,7% tendo seus documentos localizados. A Região Sudeste se destacou positivamente, enquanto o nordeste apresentou resultados mais modestos. Em relação ao tamanho populacional dos municípios, observou-se que a elaboração dos planos é proporcionalmente maior em cidades com mais de 100.000 habitantes, sem diferenças estatisticamente significativas entre municípios de porte médio e pequeno. Quanto ao IDH, a porcentagem de planos declarados e localizados diminui à medida que o IDH é classificado como “muito alto”, “alto”, “médio” e “baixo”. Os resultados destacam características que podem influenciar a institucionalização do planejamento em saneamento, enfatizando a importância de compreender as necessidades para desenvolver políticas públicas eficazes, adaptadas à realidade dos municípios.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Planning is essential for basic sanitation development. Despite its relevance, planning application is still incipient in Brazil. The Municipal Basic Sanitation Plan (MBSP) is the main public policy instrument at the municipal level. In this context, this study aimed to develop an overview of MBSP elaboration in Brazil and to discuss gaps and potentialities in this process. The panorama was based on a database with information about all Brazilian municipalities. It was structured through active research between 2017 and 2021. Data were treated and analyzed in terms of absolute numbers, spatial cutouts (macroregions), and by the criteria of population size and Human Development Index (HDI). The results showed that plan elaboration still needs to be improved, with 65.7% of Brazilian municipalities indicating MBSP existence but only 40.7% having their documents located. The Southeast region stood out positively, while the Northeast presented the most incipient results. Regarding municipal size, it was observed that plan preparation is proportionally greater in municipalities with a population of over 100,000 inhabitants. Instead, no statistical differences were observed between the small- and medium-sized results. For the HDI, the percentage of plans’ existence and location were decreasing according to the classifications of “very high”, “high”, “medium”, and “low”. The results point to characteristics that may be involved in the institutionalization of sanitation planning, demonstrating the need to understand the demands for effective public policy development in line with the reality of the municipalities.

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RESUMO Hospitais são grandes consumidores de água. A compreensão detalhada dos usos finais de água em edificações hospitalares abre o caminho para uma maior precisão na avaliação de diferentes estratégias de conservação de água, dimensionamento de sistemas prediais, previsão da demanda urbana de água e, consequentemente, na gestão da demanda de água e criação de políticas públicas voltadas à conservação de água em hospitais. Entretanto, observa-se uma carência de dados específicos sobre o uso de água em edificações hospitalares. Com o intuito de contribuir para o conhecimento, esta pesquisa teve como objetivo analisar os usos finais de água em um hospital público de Brasília/DF. Para tanto, foi delineado um método capaz de coletar informações de consumo, vazão, frequência e duração de uso da água por aparelho hidrossanitário, compreender os hábitos de uso de água e rotinas de manutenção predial, além de identificar vazamentos e ineficiência hidráulica em hospitais. O método demonstrou ser capaz de gerar indicadores de consumo predial diário (por pessoa, por área e por leito), de consumo setorizado e de usos finais de água, com base nas principais variáveis que afetam o consumo de água em hospitais. Em geral, o hospital apresentou indicadores de consumo predial equivalentes a 113,46 litros por pessoa por dia, 11,16 litros por área construída por dia e 854,81 litros por leito por dia. Resultados mostram que as bacias sanitárias apresentaram os maiores índices de consumo de água (23%), seguidas pelas pias de uso geral (18%), máquinas de lavar roupas (18%) e pias de cozinha (15%), em função de elevada frequência de uso diário e vazão dos equipamentos. Elevada vazão de aparelhos hidrossanitários e altos índices de vazamento (10%) estão associados a um sistema predial datado e desgastado, o que sugere a necessidade de investimentos públicos para uma readequação dos sistemas hidráulicos prediais a fim de promover economias e conservação da água.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Hospitals are large consumers of water. A detailed understanding of how water is used in hospital buildings allows greater precision evaluating water conservation strategies, sizing building plumbing systems, forecasting urban water demand and, consequently, managing water demand and creating public policies for water conservation in hospitals. However, there is a lack of specific data on water use in health care buildings. In order to contribute to knowledge, this research aimed to analyse water end-use consumption in a public hospital in Brasilia, Brazil. With this in mind, a method was designed that was capable of collecting information on consumption, flow, frequency and duration of water use per fixture device, understanding water use habits and building maintenance routines, in addition to identifying plumbing inefficiency in hospitals. The method proved to be capable of generating building consumption indicators (per capita, per area and per bed), sectorized consumption and end uses of water, based on the main variables that affect water consumption in hospitals. Overall, the hospital presented building consumption indicators equivalent to 113.46 litres per person per day, 11.16 litres per built area per day and 854.81 litres per bed per day. Results indicate that toilet flushing had the highest water consumption rate (23%), followed by general purpose sinks (18%), washing machines (18%) and kitchen sinks (15%), due to high frequency of daily use and fixture/appliance flow-rates. Elevated fixture flow-rates and leakage rates (10%) are associated with an out-dated and worn-out plumbing system, suggesting that public investments are needed for building retrofit in order to promote water saving and conservation.

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RESUMO Este estudo apresenta uma técnica exploratória para estimativa da umidade e da condutividade hidráulica não saturada da camada superficial do solo, utilizando a termografia por infravermelhos. A técnica consiste em aplicar um determinado volume de água na superfície do solo e registrar a temperatura com uma câmara de infravermelhos. A água aplicada deve ter temperatura inferior ou superior à superfície do solo, para criar um gradiente de temperatura na superfície do solo. Os experimentos foram conduzidos na bacia do Mimoso, localizada no semiárido do estado brasileiro de Pernambuco (Brasil), em dois solos: Argissolo Amarelo e Neossolo Flúvico. Os experimentos foram conduzidos em dois períodos distintos do dia: de manhã com do a superfície solo menos quente e à tarde com solo muito elevada. Diferentes volumes de água foram aplicados na superfície do solo originando distintas umidades do solo. A água foi aplicada com duas temperaturas distintas de 10 – 15 e 80 – 85°C, de acordo com a temperatura inicial da superfície do solo. A técnica permitiu mapear a umidade estimada do solo com valores obtidos com termografia de infravermelhos; quando comparado com amostragem de solo observaram-se coeficientes de correlação superior a 0,70. Com base nos dados obtidos, foi possível estimar a condutividade hidráulica da camada superficial do solo não saturado, relevante para a análise de processos hidrológicos, como a infiltração.

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ABSTRACT This study introduces an exploratory technique for soil moisture and unsaturated hydraulic conductivity estimation, using infrared thermography. The technique consists in applying a certain volume of water to the soil surface and registering the temperature with an infrared camera. The applied water should have a lower or higher temperature than the soil surface in order to create a temperature gradient at the soil surface. Experiments were conducted in the Mimoso catchment, which is located in the semiarid region of the Brazilian state of Pernambuco, in two soils: Yellow Argisol and Fluvic Neossol. Experiments were conducted at two distinct periods of the day: in the morning with cooler soil surface and in the afternoon with hooter soil surface. Different volumes of water were applied to the soil surface originating different soil moisture. Water was applied at two distinct temperatures of 10 – 15 and 80 – 85°C, according to the initial soil surface temperature. The technique allowed us to map estimated soil moisture with values obtained with infrared thermography. When compared with soil sampling, a correlation coefficient higher than 0.70 was observed. Based on the data obtained, it was possible to estimate the topsoil unsaturated soil hydraulic conductivity, relevant to the analysis of hydrological processes, such as infiltration.

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RESUMO O desempenho do processo de lodo granular aeróbio (LGA) foi avaliado no tratamento de lixiviado real, considerando a capacidade do sistema de formar grânulos, as características da biomassa e outros aspectos de engenharia e microbiológicos. Dois reatores em bateladas sequenciais (RBS) foram operados com concentração de lixiviado de 25% (R1) e 50% (R2), com ciclos de 8 horas. O tempo necessário para a granulação foi superior a 80 dias em ambos os reatores, e a perda de sólidos foi significativa. A velocidade de sedimentação também ultrapassou os valores típicos para reatores LGA, com o índice volumétrico de lodo em 30 minutos (SVI30) superior a 70 mL/g. Embora os grânulos produzidos no R2 fossem mais compactos (200 μm), eles apresentaram maior resistência. Proteobacteria e Rhodobacteraceae foram o filo e a família mais abundantes em R2, enquanto o filo Planctomycetota e a família Pirellulaceae foram os mais abundantes em R1. A redução do tempo de sedimentação, o aumento da fase de alimentação e o incremento dos níveis de oxigênio dissolvido (OD) foram estratégias fundamentais para a melhoria do desempenho e da estabilidade dos reatores.

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ABSTRACT The performance of aerobic granular sludge (AGS) process was evaluated for real leachate treatment, assessing the system capacity to form granules, biomass characteristics, and other engineering and microbiological aspects. Two sequencing batch reactors were operated with a leachate concentration of 25% (R1) and 50% (R2), with an 8-h cycle. The time required for granulation was greater than 80 days in both reactors, and solids loss was significant. The sedimentation rate was also outside the typical values for AGS reactors, with a sludge volumetric index in 30 min (SVI30) greater than 70 mL/g. Although the granules produced in R2 were more compact (200 μm), they were more resistant. Proteobacteria and Rhodobacteraceae were the phyla and the most abundant family in R2. The phylum Planctomycetota and the family Pirellulaceae were the most abundant in R1. Settling time reduction, feeding phase increase, and increased dissolved oxygen (DO) levels were fundamental strategies to improve reactors’ performance and stability.

Resumo em Português:

RESUMO Por conter uma quantidade significativa de nutrientes em sua composição, a água residual de suinocultura (ARS) é comumente utilizada para complementar ou substituir fertilizantes agrícolas comerciais. No entanto, a aplicação inadequada nas culturas pode causar impactos ambientais negativos, especialmente devido ao aporte excessivo de nutrientes presentes em sua composição. Neste estudo, o objetivo foi avaliar a remoção de nitrogênio total Kjedahl (NTK) e fósforo total (FT) da ARS biodigerida pelo processo de coagulação/floculação com polímeros orgânicos. As amostras de ARS foram coletadas em dois períodos sazonais distintos (estações de chuva e seca), com testes de coagulação/floculação (CF) em duas etapas. Na primeira etapa, foram testados tempos de mistura lenta (TML) de 15, 20 e 25 minutos, e na segunda etapa, foram avaliados os efeitos da dosagem do coagulante (0 – 1,75 g L-1) e do floculante (0 – 0,0025 g L-1). Os resultados indicaram que o TML ótimo foi de 15 minutos em ambas as estações. Na estação chuvosa, as maiores remoções de fósforo e nitrogênio foram de 80 e 27%, respectivamente, enquanto que na estação seca, as maiores remoções de fósforo e nitrogênio foram de 70 e 25%, respectivamente. Verificou-se que a utilização do floculante não trouxe melhorias nas remoções de FT e NTK. Conclui-se que o processo de CF pode ser empregado na remoção de FT e NTK da ARS, com possível concentração desses no lodo gerado.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Due to a significant amount of nutrients in its composition, swine manure (SM) is commonly used to complement or replace commercial agricultural fertilizers. However, an improper application in crops could cause negative environmental impacts, especially due to the excessive supply of nutrients in its composition. This paper aimed to evaluate the removal of total Kjedahl nitrogen (TKN) and total phosphorus (TP) from SM biodigested by the coagulation/flocculation (CF) process with organic polymers. The SM samples were collected in two distinct seasonal periods (rainy and dry seasons), with CF tests in two stages. During the first stage, slow mixing times (SMTs) of 15, 20, and 25 min were tested, and in the second stage, the coagulant (0 – 1.75 g L-1) and flocculant dosage (0 – 0.0025 g L-1) effects were evaluated. The results show that the optimal SMT was 15 min in both the seasons. In the rainy season, the highest phosphorus and nitrogen removals were 80 and 27%, respectively, while in the dry season, the highest phosphorus and nitrogen removals were 70 and 25%, respectively. The finding shows that the use of flocculants did not improve the removal of TP and TKN when compared with the control conditions. It is concluded that the CF process can be used to remove TP and TKN from SM, with a possible concentration of them in the generated sludge.

Resumo em Português:

Resumo O aumento das cargas poluidoras decorrentes das atividades agrícolas, industriais e do crescimento populacional urbano tem contribuído para a introdução de novos compostos nos mananciais para abastecimento de água que são persistentes ao tratamento pelas técnicas convencionais, sendo necessário realizar estudos de técnicas complementares e/ou alternativas de tratamento, como a biofiltração, que utiliza a atividade biológica para a biodegradação dos contaminantes associada à filtração em meio granular. Assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar a eficiência de diferentes concepções de biofiltração, em escala de bancada, com relação à remoção de atrazina (ATZ), simazina (SMZ), 17β-estradiol (E2), diclofenaco (DCF) e microcistina-LR (MC-LR), empregando-se como materiais granulares areia de filtro lento (AFL), areia de filtro rápido (AFR) e carvão ativado granular (CAG), visando ao pré-tratamento de águas para consumo humano. Entre os materiais granulares, o filtro de CAG apresentou maior estabilidade de desempenho quanto à remoção dos contaminantes, com valores medianos de remoção de 95,8% para ATZ, 81,0% para SMZ, 89,0% para E2, 97,2% para DCF e 93,4% para MC-LR. As remoções obtidas comprovam o potencial da aplicação da biofiltração como pré-tratamento de águas.

Resumo em Inglês:

Abstract The increase in polluting contaminants in the environment, due to agriculture, industrial activities, and urban population growth, has contributed to the introduction of new compounds in water sources that are not efficiently removed by conventional water treatment techniques, requiring complementary studies regarding the application of alternative techniques, such as biofiltration, which uses biological activity for biodegradation of contaminants associated with granular media filtration. Thus, the objective of this work was to evaluate the efficiency of different conceptions of biofiltration, on a bench scale, concerning the removal of atrazine (ATZ), simazine (SMZ), 17β-estradiol (E2), diclofenac (DCF), and microcystin-LR (MC-LR) using as granular media fast-sand filter (FSF), slow-sand filter (SSF), and granular activated carbon (GAC) for drinking water pre-treatment. Among granular media, the filter with CAG showed better performance stability concerning contaminants removal, with median removal values ranging from 95,8% for ATZ, 81,0% for SMZ, 89,0% for E2, 97,2% for DCF and 93,4% for MC-LR. The efficiencies obtained prove the potential of the application of biofiltration as a pre-treatment of drinking water.

Resumo em Português:

RESUMO O clima favorável e os menores custos de construção e operação, se comparados com sistemas aeróbios de tratamento, fizeram dos reatores anaeróbios de fluxo ascendente de manto de lodo (UASB) uma das tecnologias de tratamento de esgoto sanitário mais empregadas nos países da América Latina e Caribe, sobretudo no Brasil. Este último é caracterizado por deter o maior parque de reatores anaeróbios do mundo. A consolidação dos reatores UASB no país se deu principalmente pelo pioneirismo do estado do Paraná no desenvolvimento de pesquisas e na adoção dessa tecnologia como ferramenta capaz de impulsionar os índices de coleta de tratamento de esgotos sanitários ainda no início da década de 1980. Presente em mais de 230 estações de tratamento de esgoto espalhadas pelo Paraná, os reatores UASB, também conhecidos no estado por reatores anaeróbios de leito fluidizado, sofreram ao longo dos últimos 40 anos uma série de adaptações de modo a propiciar a melhora dos sistemas de retirada de lodo, escuma e biogás. Desse modo, o presente artigo de revisão teve como objetivo contextualizar o histórico e a importância dos reatores UASB no estado do Paraná para o setor de saneamento brasileiro, trazendo os principais aspectos ocorridos nas últimas quatro décadas de emprego dessa tecnologia.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The favorable climate and lower construction and operating costs, compared to aerobic treatment systems, have made the upflow anaerobic sludge blanket (UASB) reactors one of the most used sewage treatment technologies in Latin America and Caribbean, especially in Brazil. The latter is characterized by holding the largest park of anaerobic reactors in the world. The consolidation of UASB reactors in Brazil was mainly due to the pioneering spirit of the state of Paraná in the development of research and the adoption of this technology as a tool capable of boosting the rates of sewage treatment collection in the early 1980s. Present in more than 230 sewage treatment plants throughout Paraná, the UASB reactors, also known in the state as anaerobic fluidized bed reactors, have undergone a series of adaptations over the last 40 years in order to improve the systems for removing sludge, scum, and biogas. Thus, this review article aimed to contextualize the history and importance of UASB reactors in the state of Paraná for the Brazilian sanitation sector, bringing the main aspects that occurred in the last four decades of use of this technology.

Resumo em Português:

RESUMO Sistemas de drenagem urbana sustentáveis (SUDS) são tecnologias que dispensam as tradicionais galerias pluviais e têm como premissa a sustentabilidade. Frutal, município do estado de Minas Gerais, sofre com problemas de drenagem pluvial e está em processo de atualização de seu plano diretor. O objetivo do trabalho é discutir, em termos teóricos, a aplicação dos SUDS nesse município, apresentando sugestões para seu plano diretor, bem como realizar a prospecção de tecnologias SUDS para fundamentar futuros estudos técnicos acerca da aplicação dessas tecnologias em Frutal, contribuindo com a literatura sobre SUDS. Para tanto, adotou como procedimentos metodológicos o estudo de caso, a revisão de literatura e o mapeamento de patentes. Como resultados, o trabalho identificou os pontos críticos de inundações e processos erosivos em Frutal, enfatizando os problemas de inundação nos bairros Centro, XV de Novembro, Princesa Isabel, Jardim das Laranjeiras, Progresso, Novo Horizonte e Caju, e de processos erosivos nos bairros Ipê Amarelo e Waldemar Marchi. Expôs uma série de diretrizes sobre os SUDS que poderão nortear eventuais mudanças no plano diretor e futuros projetos legislativos e técnicos, como incentivos econômicos e campanhas de conscientização acerca dessa tecnologia, e fornece exemplos de tecnologias patenteadas que poderão ser referência para posteriores ações de drenagem urbana, especialmente do tipo pavimentos permeáveis, sobretudo para áreas com elevado índice de ocupação do solo e com dificuldades para instalação de equipamentos superficiais de drenagem.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Sustainable urban drainage systems (SUDS) are technologies that dispense traditional storm sewers and are premised on sustainability. It was found that Frutal, in the state of Minas Gerais, Brazil, suffers from problems with rainwater drainage and is in the process of updating its Master Plan. Therefore, this work aimed to discuss, in theoretical terms, the application of SUDS in this Municipality, presenting suggestions for its, as well as prospecting SUDS technologies to support future technical studies on the application of these technologies in the Municipality, also contributing to the literature on SUDS. For that, this study adopted a case study, literature review, and patent mapping as a methodological procedure. As a result, the work identified the critical points of flooding and erosion processes in the municipality of Frutal, emphasizing the problems of flooding in the Centro, XV de Novembro, Princesa Isabel, Jardim das Laranjeiras, Progresso, Novo Horizonte, and Caju districts, and erosion processes in the Ipê Amarelo and Waldemar Marchi districts. It exposes a series of SUDS guidelines that may lead eventual changes in the Master Plan and future legislative and technical projects, such as economic incentives and awareness campaigns about this technology, and provides examples of patented technologies that may be a reference for subsequent urban drainage actions, especially of the permeable pavement type, for areas with a high rate of soil occupation and with difficulties in installing surface drainage equipment.