Engenharia Sanitaria e Ambiental, Volume: 26, Issue: 2, Published: 2021
  • Environmental science: reflections on the monitoring of pesticide residues in drinking, superficial, and underground water Revisão de Literatura

    Silva, Leandro de Brito; Schimidt, Fernando; Santos, Alex Mota dos

    Abstract in Portuguese:

    RESUMO As análises da água, na perspectiva da química, são realizadas, normalmente, a partir da definição dos parâmetros a serem analisados e sobre as técnicas para determinação da concentração. Desse modo, considera-se essa abordagem essencialmente cartesiana, que engessa outras possibilidades, tais como o conhecimento de outras áreas da ciência, assim como o conhecimento de fatores sociais, econômicos e de políticas públicas. Portanto, este trabalho de revisão bibliográfica pretendeu apresentar uma visão mais próxima do pensamento sistêmico e da interdisciplinaridade aplicada à análise química, com a finalidade de gerar uma discussão mais integrada sobre a análise de agrotóxicos. Os resultados revelam que a legislação ambiental brasileira sobre gestão de recursos hídricos é omissa em alguns aspectos, ainda não é plenamente aplicada em razão das carências na fiscalização e que há deficiências de integração e interação entre os diversos agentes públicos: universidades e instituições de pesquisa, agências reguladoras e demais órgãos do Poder Executivo.

    Abstract in English:

    ABSTRACT Water analysis, from a chemical perspective, is usually performed based on the definition of the parameters to be analyzed and on the techniques for determining the concentration. Thus, this essentially Cartesian approach is considered, which engenders other possibilities, such as knowledge of other areas of science, as well as knowledge of social, economic, and public policy factors. Therefore, this bibliographic review work aims to present a closer view of systemic thinking and interdisciplinarity applied to chemical analysis, with the purpose of generating a more integrated discussion about the analysis of pesticides. The results show that the Brazilian environmental legislation on water resources management is not yet fully implemented due to the lack of surveillance; moreover, there is a lack of integration and interaction between the various public agents: universities and research institutions, regulatory agencies, and other branches of the executive power.
  • Aplicação de carepa de aço para degradação de 2,4-dinitrofenol por meio de sistema de oxidação avançada do tipo Fenton Artigo Técnico

    Moresco, Marcio Adriano; Falchi, Paloma Patricia; Ferreira, Edilson da Silva; Silva, Davi Costa; Barreto-Rodrigues, Marcio

    Abstract in Portuguese:

    RESUMO Considerado um poluente prioritário de reconhecida toxicidade e recalcitrância, o 2,4-dinitrofenol (2,4-DNF) presente em águas residuárias dificulta tratamentos convencionais, especialmente os de princípio biológico, como lagoas aeradas e sistema de lodos ativados. Em função de sua potencialidade de transformar a estrutura de poluentes em elementos de capacidade poluidora reduzida, os processos oxidativos avançados (POAs) representam atualmente uma alternativa para o tratamento de efluentes contaminados com compostos dessa natureza. A presente pesquisa teve como objetivo realizar estudos de degradação de 2,4-DNF em solução aquosa por meio de processos de oxidação avançada do tipo Fenton utilizando uma fonte não convencional de ferro na forma de um resíduo siderúrgico (carepa de aço). A condução de um delineamento experimental fundamentado em planejamento fatorial de experimentos revelou que as variáveis quantidade de peróxido de hidrogênio e de carepa influenciaram significativamente a degradação de 2,4-DNF, proporcionando, em condições otimizadas (20 g de carepa, 0,5 mL de H2O2 em pH 3), elevada eficiência na degradação tanto do composto modelo quanto de seus intermediários reacionais, tendo reduzido também a toxicidade aguda medida na forma de inibição de crescimento de E. coli. Ensaios adicionais sugeriram que os mecanismos reacionais pelos quais ocorre a degradação do 2,4-DNF são mediados tanto pela superfície das partículas de carepa quanto pelo ferro lixiviado, caracterizando o processo como uma combinação de oxidação homogênea e heterogênea. Finalmente, ensaios de reusabilidade e operação em reator de fluxo contínuo sugeriram significativa potencialidade do sistema carepa/H2O2.

    Abstract in English:

    ABSTRACT Considered a priority pollutant of recognized toxicity and recalcitrance, 2.4-dinitrophenol (2.4-DNP) present in wastewater hinders conventional treatments such as filtration, chemical coagulation, activated sludge system and activated carbon adsorption. Due to the potential of advanced oxidation processes (AOP) to transform the structure of pollutants into elements of reduced pollutant capacity, they presently represent an alternative for the treatment of effluents contaminated with these compounds. The present research aimed to study the degradation of 2.4-DNP in aqueous solution through advanced Fenton-type oxidation processes, using an unconventional source of iron in the form of a steel residue (steel waste). The conduction of an experimental design based on the factorial planning of experiments revealed that the variables hydrogen peroxide quantity and scale significantly influenced 2.4-DNF degradation, providing, under optimized conditions (20 g of steel waste, 0.5 mL of H2O2 at pH 3) high degradation efficiency of both the model compound and its reaction intermediates, as well as reducing acute toxicity, measured as E. coli growth inhibition. Further trials have suggested that the reaction mechanisms by which 2.4-DNF degradation occurs are mediated by both the surface of steel waste particles and the leached iron, characterizing the process as a combination of homogeneous and heterogeneous oxidation. Finally, reusability and continuous flow reactor operation tests suggested the significant potential of the steel waste/ H2O2 system.
  • Electro-removal of copper, chromium, and arsenic from chromated copper arsenate treated waste wood Technical Article

    Castro, Rodrigo José de; Kehl, Gustavo Delmar; Candaten, Luana; Santos, Germana Davila dos; Silva, Paulo Roberto Bairros da; Trevisan, Rômulo; Wastowski, Arci Dirceu

    Abstract in Portuguese:

    RESUMO A madeira é um material renovável, considerado ecologicamente correto e utilizado para diversos fins. Embora a madeira tratada com arseniato de cobre cromado (CCA) não se deteriore facilmente, seu descarte final pode acarretar riscos devido à concentração e toxicidade dos componentes. A remoção do CCA da madeira pode ser realizada de diferentes maneiras. Este estudo teve como foco a redução das concentrações de espécies químicas Cu, Cr e As pela técnica de eletro-remoção, visando obter uma biomassa com baixo potencial deletério que permitiria múltiplos usos ou disposição final segura em aterros sanitários. Os resultados analíticos mostraram reduções de 79,5; 87,4 e 81,3% nas concentrações médias de Cu, Cr e As, respectivamente. Vale ressaltar a ocorrência do fungo Xylaria sp. após o tratamento 6 (60 min, 5 g e 25 V), sugerindo ainda que o método foi eficaz. Amostras desses fungos foram identificadas dos isolados por meio de cultura em meio, extração de DNA e sequenciamento da região do espaçador transcrito interno (ITS).

    Abstract in English:

    ABSTRACT Wood is a renewable material considered eco-friendly and used for various purposes. While wood treated with chromated copper arsenate (CCA) does not deteriorate, its final disposal may entail risks due to the concentration and toxicity of the components. The removal of CCA from wood can be achieved in different ways. This study focuses on the reduction of the concentrations of Cu, Cr, and As chemical species by the electro-removal technique, aiming to obtain biomass with low deleterious potential that would allow multiple uses or safe disposal in landfills. The analytical results showed reductions of 79.5, 87.4, and 81.3% in the mean concentrations of Cu, Cr, and As, respectively. It is worth mentioning the occurrence of the fungus Xylaria sp. after treatment 6 (60 min, 5 g, and 25 V), further suggesting that the method was effective. Samples of these fungi were identified from isolates by culture in medium, DNA extraction, and sequencing of the Internal Transcribed Spacer (ITS) region.
  • Caracterização da exposição humana a lodo de esgoto sanitário na cadeia: tratamento, uso agrícola e consumo de hortaliças Artigo Técnico

    Oliveira, Juliana Ferreira de; Fuji, Keila; Bevilacqua, Paula Dias

    Abstract in Portuguese:

    RESUMO Objetivou-se caracterizar a exposição humana à infecção por bactérias e vírus via ingestão, considerando os cenários: tratamento do lodo (cenário 1); uso do lodo como adubo agrícola (cenário 2) e consumo de hortaliças adubadas com lodo (cenário 3). A exposição foi caracterizada pelas concentrações de Escherichia coli, vírus entéricos cultiváveis (VEC) e colifagos somáticos (CS) nas amostras: lodo de esgoto em tratamento (LET), água de lavagem das mãos (ALM) no tratamento e no plantio, mistura solo + lodo (MSL) e hortaliças alface e cenoura. No cenário 1, em torno de 50-60 dias, as amostras LET apresentaram umidade < 10% e padrão classe A. Nas amostras LET, concentrações de CS variaram entre 9,1 × 102 e 1,9 × 105 UFP.g-1 ST e de VEC entre 2,42 e 7,15 UFP.g-1 ST. No cenário 2, CS foram detectados em 72% das amostras MSL com concentrações entre 10 e 330 UFP.mL-1. Concentrações de E. coli ≤ 102 NMP.100 mL-1 foram detectadas nas amostras ALM-tratamento (63,7%). Para vírus, todas as ALM-tratamento foram negativas e 17,4% das ALM-plantio apresentaram VEC entre 3 e 409,2 UFP.mL-1. Todas as amostras de alface foram negativas para CS e VEC. Considerando-se as características dos cenários avaliados, trabalhadores do serviço de saneamento, trabalhadores rurais e consumidores de hortaliças estiveram expostos a baixas concentrações de E. coli e VEC. CS foram resistentes ao tratamento térmico e ao plantio, o que sugere seu potencial como indicadores de VEC.

    Abstract in English:

    ABSTRACT The aim of this study was to characterize human exposure to microbiological contamination (bacteria and viruses) via ingestion, considering the following scenarios: treatment of sludge (scenario 1); use of sludge as fertilizer (scenario 2) and consumption of vegetables fertilized with sludge (scenario 3). Exposure was characterized by the levels of Escherichia coli, cultivable enteric viruses (CEV) and somatic coliphages (SC) in the samples: sewage sludge under treatment (SST); handwashing water (HW) in treatment and planting; mix soil + sludge (MSL) and the vegetables lettuce and carrots. In scenario 1, SST samples presented < 10% humidity and class A pattern around 50-60 days; SC concentrations ranged from 9.1 × 102 to 1.9 × 105 PFU.g-1 TS, and CEV ranged from 2.42 to 7.15 PFU.g-1 TS. In scenario 2, CS were detected in 72% of HW samples, and concentrations ranged from 10 to 330 PFU.mL-1. E. coli concentrations ≤ 102 NMP.100 mL-1 were detected in HW-treatment samples (63.7%). Viruses were not detected in 100% of HW-treatments samples, and 17.4% of HW-plantings had CEV concentrations between 3 and 409.2 PFU.mL-1. All the vegetable samples were negative for SC and CEV. Considering the characteristics of the scenarios evaluated, sewage workers, rural workers and consumers of vegetables were exposed to low concentrations of E. coli and CEV. Somatic coliphages were resistant to heat treatment and planting, which supports their potential as indicators of CEV.
  • Avaliação do emprego de técnicas compensatórias na sub-bacia urbana Ribeirão do Santa Rita do município de Fernandópolis, São Paulo Artigo Técnico

    Rodrigues, Gisele Carvalho; Santini, Mauricio Antonio

    Abstract in Portuguese:

    RESUMO Com o crescimento da população urbana e consequente alteração do uso e da ocupação do solo nas bacias hidrográficas, as inundações têm ficado cada vez mais frequentes. O presente trabalho teve como objetivo verificar os efeitos do emprego de técnicas compensatórias na sub-bacia hidrográfica Ribeirão do Santa Rita, localizada no município de Fernandópolis, São Paulo, Brasil. Foram analisados a vazão de pico e o tempo de resposta de diversos cenários, com o intuito de verificar o potencial de atenuação das inundações. A metodologia utilizada empregou o Storm Water Management Model (SWMM) para propagar o escoamento, e o software de Sistema de Informação Geográfica (SIG) para obter as características da bacia em estudo e os locais de potencial emprego das técnicas. Foi simulada a instalação de diversas técnicas compensatórias, isoladamente e em conjunto, para a configuração urbana de 2017. Mediante os hidrogramas gerados por cada cenário, constatou-se que os melhores resultados ocorreram em eventos com tempo de retorno menor. A atenuação da vazão de pico chegou a 33,72% utilizando-se trincheiras de infiltração, 31,38% para pavimentos permeáveis, 31,08% empregando jardins de chuva e 12,20% com telhados verdes. O aumento no tempo de resposta foi de até 16 minutos. No cenário com todas as técnicas compensatórias, a redução foi de até 37,29% da vazão de pico e o aumento do tempo de resposta foi de 18 minutos. Portanto, as técnicas compensatórias podem reduzir a vazão de pico e aumentar o tempo de resposta da sub-bacia, mitigando as ocorrências de inundações.

    Abstract in English:

    ABSTRACT With the growth of the urban population and the consequent alteration of land use and occupation in the watersheds, floods have become more frequent. This paper aimed to verify the effects of the use of compensatory techniques in the watershed Ribeirão do Santa Rita, located in the city of Fernandópolis, São Paulo, Brazil. Peak flow and response time of various scenarios were analyzed in order to verify the potential for flood mitigation. The methodology used Storm Water Management Model (SWMM) to propagate the flow, with the support of the Geographic Information Systems (GIS) to obtain the characteristics of the studied watersheed and the places of potential use of the techniques. The installation of several compensatory techniques was simulated, separately and together, for the 2017 urban configuration. Upon the hydrographs generated by each scenario, it was found that the best results occurred in events with shorter return time. Peak flow attenuation reached 33.72% using infiltration trenches, 31.38% for pours pavements, 31.08% using rain gardens, and 12.20% with green roofs. The increase in lag time was up to 16 minutes. In the scenario with all compensatory techniques, the reduction in peak flow was up to 37.29% and the response time increased by 18 minutes. Therefore, compensatory techniques can reduce peak flow and increase the response time of the sub-basin, consequently mitigating the occurrences of floods.
  • Gestão participativa das partes interessadas em área de manancial: uma abordagem usando análise multicritério Artigo Técnico

    Okawa, Cristhiane Michiko Passos; Zuffo, Antônio Carlos; Descovi, Cassiano Sampaio; Araújo, Angélica Ardengue de

    Abstract in Portuguese:

    RESUMO A promulgação da Lei Federal n° 9.433, de 8 de janeiro de 1997, foi um marco político e técnico da gestão dos recursos hídricos no Brasil, ao instituir a Política Nacional de Recursos Hídricos, que, nos seus fundamentos, preconiza a gestão dos recursos hídricos descentralizada e a participação do Poder Público, dos usuários e das comunidades. Nesse contexto, o objetivo deste artigo é estabelecer indicadores de sustentabilidade para a área de manancial do município de Paranavaí, no estado do Paraná, Brasil, usando uma abordagem de gestão participativa das partes interessadas associada a ferramentas de análise multicritério para auxílio à tomada de decisão. A área de manancial está inserida numa área de proteção ambiental (APA) denominada de APA Arara. Os métodos utilizados foram mapeamento cognitivo e measuring attractiveness by a categorical-based evaluation technique (MACBETH), aplicados durante uma conferência de decisão com a participação de diversos atores diretamente atingidos e fortemente interessados no tema, tais como órgãos gestores, produtores rurais, empresários do ramo imobiliário, vereadores, instituições de ensino superior etc. No fim da conferência de decisão, 14 indicadores foram definidos e seus pesos estabelecidos. Os resultados obtidos servem de subsídios para a gestão mais eficiente do recurso hídrico, pois conduziram à solução de maior comprometimento, ao envolver muitos atores representantes das partes interessadas. Além disso, mostraram que o uso combinado de mapas cognitivos e da abordagem MACBETH possibilitou a definição de indicadores de sustentabilidade para a APA de forma transparente e eficaz, demonstrando o sucesso na gestão participativa do recurso hídrico.

    Abstract in English:

    ABSTRACT The enactment of Federal Act nº 9433, on January 8th, 1997, was a political and technical milestone in water resources management in Brazil, by instituting the National Water Resources Policy which, in its foundations, stablishes decentralized management with the involvement of official authorities, customers and communities. In this context, the purpose of this paper is to set out sustainability indicators for a spring area in the municipality of Paranavaí, located in the state of Paraná, Brazil, using an approach based on the participatory management of stakeholders associated with multi-criteria analysis tools for decision-making support. The spring is located in an Environmental Protection Area, named APA Arara. The methodology consisted in cognitive mapping and the Measuring Attractiveness by a Categorical-Based Evaluation Technique (MACBETH) approach, applied during a decision conference attended by a number of agents directly affected by, and strongly interested in, the issue, such as managing agencies, rural producers, real estate businessmen, councilors, representatives of higher education institutions, among others. By the end of the decision conference, 14 indicators were defined and their weights stablished. The obtained results provide the basis for more efficient water resources management, as they led to the most committed solution by involving many different stakeholders. Furthermore, they showed that the combined use of cognitive maps and the MACBETH approach enabled the setting of sustainability indicators for the APA Arara in a transparent and effective way, emphasizing their success in the participatory water resources management.
  • Costs of sludge processing in Waste Water Treatment Plants with Upflow Anaerobic Sludge Blanket reactors and aerobic post-treatment: resources for Conception Studies Artigo Técnico

    Cerqueira, Pedro Lindstron Wittica; Aisse, Miguel Mansur

    Abstract in Portuguese:

    RESUMO O objetivo desta pesquisa foi a avaliação dos custos de implantação (CAPEX) e de operação (OPEX) de diferentes alternativas de desaguamento e higienização de lodo, em Estações de Tratamento de Esgoto (ETEs) com reatores anaeróbios de manto de lodo (UASB) e pós-tratamento aeróbio, visando fornecer subsídios para Estudos de Concepção. As tecnologias consideradas foram: leitos de secagem, centrífugas, wetlands construídos para lodo (WCL), estabilização alcalina prolongada (EAP) e secagem térmica. Curvas de custo para vazões de esgoto entre 5 e 750 L.s−1 foram elaboradas, desconsiderando-se os custos de aquisição de área e destinação final do lodo. Verificou-se que o CAPEX das centrífugas pode ser inferior ao dos leitos de secagem para ETEs com vazões acima de 80 L.s−1. Porém, ao considerar-se o OPEX, os leitos se mantêm mais econômicos. Também foi avaliada uma alternativa mista, de leitos de secagem e centrífugas em paralelo, mas seus custos mostraram-se mais elevados que cada opção isoladamente. Os WCL apresentaram CAPEX superior ao das centrífugas para ETEs acima de 120 L.s−1, mas foi mantida a alternativa mais econômica de desaguamento quando considerado CAPEX + OPEX. Quanto à higienização, a secagem térmica apresentou CAPEX inferior ao da EAP para ETEs acima de 500 L.s−1. Porém, ao se considerar o OPEX, essa se manteve mais onerosa até 750 L.s−1, mesmo considerando-se o aproveitamento do biogás gerado nos reatores UASB.

    Abstract in English:

    ABSTRACT This research assessed the implementation costs (CAPEX) and the operational costs (OPEX) of different sludge dewatering and disinfection alternatives, considering WWTP with UASB reactors and aerobic post-treatment, aiming to provide resources for Conception Studies. The following technologies were considered: Drying Beds, Centrifuges, Sludge Drying Reed Beds (SDRB), Alkaline Stabilization Process (ASP), and Heat Drying. Cost functions for wastewater flows ranging from 5 to 750 L.s−1 were elaborated, while disregarding area acquisition and sludge final disposal costs. It was determined that the Centrifuge’s CAPEX could be lower than the Drying Bed’s for WWTPs inflows above 80 L.s−1. Nonetheless, Drying Beds remained cheaper when OPEX was considered. A hybrid alternative with Drying Beds and Centrifuges in parallel was evaluated, but their combined costs remained higher than each option considered individually. Moreover, SDRB’s CAPEX was higher than the Centrifuge’s for WWTPs above 120 L.s−1, but the former remained the cheapest dewatering alternative when considered CAPEX + OPEX. Finally, Heat Drying had lower CAPEX than ASP for WWTPs above 500 L.s−1. Nonetheless, considering OPEX, the former remained more expensive up to 750 L.s−1, even when considering fully UASB biogas reclamation.
  • Removal of atrazine herbicide through granular activated carbon filters associated with microorganisms in drinking water treatment Artigo Técnico

    Canevaroli, Miriam Ruiz; Lemos, Eliana Gertrudes de Macedo; Oliveira, Kelly Mari Pires de; Isique, William Deodato; Súarez, Yzel Rondon; Minillo, Alessandro

    Abstract in Portuguese:

    RESUMO A atrazina é um herbicida sintético comumente utilizado no controle de ervas gramíneas daninhas e folhagens em lavouras, e é um dos principais contaminantes dos solos e dos ecossistemas aquáticos. Muitos métodos têm sido sugeridos para remover herbicidas da água potável. Contudo, esses métodos são custosos, muitos têm problemas de desempenho, produzem diversos subprodutos intermediários tóxicos, prejudiciais e perigosos. Entretanto, a atrazina é susceptível à degradação por microrganismos presentes na água, no sedimento e no esgoto. Considerando esses aspectos, o objetivo principal do estudo foi investigar a biodegradação e a filtração por meio de filtros de carvão com atividade biológica (CAB) para remoção da atrazina, e sua identificação filogenética associada a esses microrganismos. Os resultados demonstraram que a atrazina foi degradada por microrganismos presentes no biofilme, com remoção superior a 89% nos filtros CAB. Os microrganismos encontrados integram-se ao grupo das bactérias, composto dos gêneros Acinetobacter,Bacillus, Exiguobacterium e Pseudomonas. Este estudo nos permite inferir sobre a capacidade de biodegradação da atrazina por bactérias presentes nos filtros CAB, a capacidade de remover herbicidas por meio desse sistema de filtros e a possível utilização dessa tecnologia como alternativa para o controle e a remoção dessa substância no tratamento de água.

    Abstract in English:

    ABSTRACT Atrazine is a synthetic herbicide commonly used to control weeds and foliage in crops, and is a major contaminants of soil and water ecosystems. Many methods have been suggested to remove herbicides from drinking water. However, these methods are very costly, many have performance problems, produce a lot of toxic intermediates which are very harmful and dangerous. However, atrazine is susceptible to degradation by microorganism present in water, sediment, and sewage effluents. Considering these aspects, the main objective of the study was to investigate the biodegradation and filtration for using biological activated carbon (BAC) filters to remove atrazine, and their phylogenetic identification associated with these microorganisms. The results showed that atrazine was biodegraded by microorganism present in the biofilm, with removal over 80% in BAC filters. The microorganisms found integrate to the group of bacteria, composed by the genera Acinetobacter, Bacillus, Exiguobacterium, and Pseudomonas. This study allows us to infer the ability to biodegrade atrazine by bacteria present in BAC filters and capacity to remove herbicides by BAC filters, and the possible use of this technology as an alternative for the control and removal of this substance in water treatment.
  • Sewage static system influence on the concentrations of nitrogen compounds in unconfined aquifers Technical Article

    Peixoto, Filipe da Silva; Cavalcante, Itabaraci Nazareno

    Abstract in Portuguese:

    RESUMO Esta pesquisa teve como objetivo investigar a relação entre a situação sanitária e a qualidade da água subterrânea, usando concentrações de compostos nitrogenados. O aquífero estudado é do tipo livre e se encontra situado na zona periurbana da cidade de Fortaleza (NE Brasil). Através do Sistema de Informação Geográfica (SIG), foi criado um banco de geodados relacional utilizando dados do censo demográfico do IBGE (2011), analisando o número de domicílios vinculados a fossas sépticas e fossas rudimentares. A qualidade da água subterrânea foi avaliada com base em compostos nitrogenados (N-NH3 +; NO2 -; N-NO3 -), pH e sólidos totais dissolvidos (STD). As altas concentrações de nitrato estão associadas a maior ocorrência de fossas sépticas e rudimentares, principalmente. Além disso, a ocorrência do nitrato ocorre em áreas de níveis estáticos acima de 6,6 m, principalmente nos setores interfluviais, que apresenta alto potencial de oxidação. Os resultados contribuem para predição da contaminação, tendo em vista a quantidade de domicílios com fossas sépticas e rudimentares, sobre aquíferos livres, que são mais vulneráveis à contaminação, sobretudo em áreas de expansão periférica da cidade, onde o déficit de esgotamento sanitário tende a ser maior.

    Abstract in English:

    ABSTRACT This research aimed to investigate the relation between sanitary situation and groundwater quality, using the concentration of nitrogenous compounds. The aquifer studied is unconfined and situated in the periurban zone of Fortaleza (NE Brazil). Through the Geographic Information System (GIS), a relational database was created using data from the IBGE demographic census (2011), to analyze numbers of households linked to septic tanks or rudimentary cesspit. The groundwater quality was evaluated based on nitrogen compounds (N-NH3 +; NO2 -; N-NO3 -), pH, and total dissolved solids (TDS). The highest concentrations of nitrates are found in areas with a higher density of septic tanks and rudimentary cesspit. Furthermore, nitrate was more present in water table above 6.6 m, mainly in the interfluvial zones, which have a high oxidation potential. The results contribute to the loss of contamination, based on the number of households with septic tanks and rudimentary cesspit, in unconfined aquifers, which were more vulnerable to contamination, mainly in peripheric expansions areas in the cities, where the deficit in sewage services tends to be high.
  • Cinética da floculação: um estudo comparativo no uso do cloreto de polialumínio com alta e baixa basicidade e o sulfato de alumínio Artigo Técnico

    Seneda, Roberta Mitani; Garcia, Geane Fagundes; Reis, Adriano Gonçalves dos

    Abstract in Portuguese:

    RESUMO O sulfato de alumínio (SA) é amplamente utilizado como coagulante no tratamento de água de abastecimento via ciclo completo. Coagulantes alternativos estão disponíveis no mercado, dentre eles o cloreto de polialumínio (PAC). Porém, estudos comparativos entre o SA e os PACs de alta (PAC-AB) e baixa (PAC-BB) basicidade em relação à cinética de floculação ainda são escassos. Nesse sentido, o intuito deste trabalho foi comparar o uso de PAC-BB, PAC-AB e SA via coagulação, floculação e sedimentação, bem como avaliar o efeito na condutividade elétrica, na formação de lodo, na alcalinidade, no pH e na remoção de turbidez baseado na cinética de floculação e morfologia do floco formado. Os resultados indicaram aumento de 8,1% na condutividade elétrica e de 30,6 mg.L-1 na formação de lodo; não houve diferença significativa entre os coagulantes. O PAC-AB apresentou menor consumo de alcalinidade e, consequentemente, menor redução no pH. A remoção de turbidez foi estatisticamente igual entre o PAC-BB (91,8 ± 3,7%) e o PAC-AB (91,5 ± 1,1%), porém maior que no SA (82,2 ± 6,4%). Essa diferença se acentua com o aumento da velocidade crítica de sedimentação. A constante de agregação dos flocos (K A ) apresenta resultados estatisticamente iguais entre os coagulantes, e o melhor desempenho de remoção de turbidez dos PACs em relação ao SA se deve à menor constante de ruptura do floco (K B ), podendo-se inferir, portanto, que os flocos formados com o PAC-AB e o PAC-BB são mais fortes que os formados com o SA.

    Abstract in English:

    ABSTRACT Aluminum sulfate (AS) is widely used as a coagulant in conventional drinking water treatment facilities. Alternative coagulants are commercially available, including polyaluminium chloride (PAC). However, comparative studies between AS and PAC with high (PAC-AB) and low (PAC-BB) basicity regarding flocculation kinetics are still scarce. In this sense, the aim of this work is to compare the use of PAC-BB, PAC-AB, and AS via coagulation, flocculation, and sedimentation as well as to evaluate the effect on electrical conductivity, sludge formation, alkalinity, pH, and turbidity removal based on flocculation kinetic and floc morphology. The results indicated that the increase in electrical conductivity was 8.1% and the sludge formation was 30.6 mg.L-1, and that there was no significant difference between coagulants. PAC-AB presented the lowest alkalinity consumption and, consequently, the lowest pH reduction. Turbidity removal was statistically equal between PAC-BB (91.8 ± 3.7%) and PAC-AB (91.5 ± 1.1%), but higher than in AS (82.2 ± 6.4%). This difference is accentuated with the increase in critical settling velocity. The floc aggregation constant (K A ) is statistically equal among the coagulants, and the better turbidity removal performance of the PACs in relation to the AS is due to the lower floc breaking constant (K B ) and may, therefore, infer that the flocs formed with PAC-AB and PAC-BB are stronger than those formed with SA.
  • Research on interinstitutional and interdisciplinary relations for the integrated planning of water resources in the Gramame River Basin, Brazil Artigo Técnico

    Costa, Mirella Leôncio Motta e; Silva, Tarciso Cabral da; Limeira, Maria Camerina Maroja

    Abstract in Portuguese:

    RESUMO O entendimento das relações interinstitucionais existentes no sistema de recursos hídricos é um aspecto relevante para a identificação de lacunas e conflitos, bem como para a adoção de estratégias para a busca por um planejamento integrado de recursos hídricos. Nessa perspectiva, foi analisado o planejamento de recursos hídricos já efetuado na bacia hidrográfica do Rio Gramame, localizada no litoral sul do estado da Paraíba, Brasil. Para consecução do objetivo, foi utilizada a ferramenta metodológica análise de constelação, construída por um grupo focal composto de especialistas, tendo como alvo a interdisciplinaridade. Como resultados, observou-se a fraca integração interinstitucional entre os órgãos responsáveis pela gestão da água e demais recursos naturais existentes na bacia hidrográfica, em função principalmente da baixa capacidade financeira, técnica e política para efetivação de suas competências. Em relação aos instrumentos de gestão, o mais citado e relacionado foi o enquadramento dos corpos hídricos em classes de uso preponderantes, sobretudo pela sua possível influência na melhoria qualitativa da água, quando implantado. O conjunto de elementos analíticos permite visualizar o potencial interinstitucional favorável à realização de um planejamento integrado de recursos hídricos na bacia hidrográfica, embora se enfrentem ainda muitas barreiras sociopolíticas para a tomada de decisão de maneira compartilhada.

    Abstract in English:

    ABSTRACT The understanding of the interinstitutional relations existing in the water resources system is a relevant aspect for the identification of gaps and conflicts, as well as for the adoption of strategies for the search for an integrated planning process. In this perspective, the planning of water resources already carried out in the hydrographic basin of the Gramame River, located on the southern coast of the state of Paraíba, Brazil, was analyzed. The methodological tool of Constellation Analysis was used, built by a focus group composed of specialists, looking for the interdisciplinarity to reach the goal. As a result, there was a weak interinstitutional integration between the bodies responsible for the management of water and other natural resources existing in the river basin, mainly due to the low financial, technical, and political capacity to implement their competencies. Concerning management instruments, the most cited and related was the framing of water bodies in preponderant classes of use, mainly due to their possible influence on the qualitative improvement of water, when implemented. Regarding the management instruments, the most cited and related was the framing of water bodies in prevailing classes of use, mainly for their possible influence on the qualitative improvement of water, when implemented. The set of analytical elements allowed the visualization of the interinstitutional potential favorable to the realization of integrated planning of water resources in the hydrographic basin. However, there are still many socio-political barriers to shared decision making.
  • Effects of the use of wastewater sludge on water availability of a mine substrate in the Brazilian Savanna Artigo Técnico

    Lima, Thyego Pery Monteiro de; Corrêa, Rodrigo Studart

    Abstract in Portuguese:

    RESUMO A mineração expõe à superfície material genericamente denominado de substrato, que possui atributos físicos, químicos e biológicos diferentes do solo natural. O lodo de estações de tratamento de esgoto (ETE) é a principal fonte de matéria orgânica utilizada na recuperação de áreas mineradas no Distrito Federal. Apesar de as tecnologias de recuperação afetarem positivamente o substrato minerado, seus efeitos sobre a disponibilidade de água para a vegetação foram pouco estudados. Diante disso, este estudo objetivou verificar se a disponibilidade de água em um substrato de mineração de cascalho foi alterada pela aplicação de lodo de ETE. Três materiais foram investigados: substrato minerado sem aplicação de lodo, substrato minerado com aplicação de lodo e solo sob Cerrado original. Esses materiais foram caracterizados por meio da granulometria, densidade aparente, porosidade total, microporosidade, macroporosidade, condutividade hidráulica saturada, teor volumétrico de água à capacidade de campo e ponto de murcha permanente. Posteriormente, monitorou-se, nesses materiais, o teor volumétrico de água e de ar durante 22 semanas. Os resultados indicaram que o substrato minerado armazenou água acima da capacidade de campo durante 86% do período investigado e o teor de ar permaneceu em níveis críticos durante 55% do mesmo período. A incorporação de lodo de ETE e a colonização de plantas aumentaram os valores de condutividade hidráulica na saturação (Ksat) e reduziu o período em que a água se manteve armazenada à capacidade de campo. Todavia, o regime de umidade do substrato tratado com lodo de ETE se manteve dissimilar ao do solo original usado como referência.

    Abstract in English:

    ABSTRACT Mining exposes to surface a material generically called substrate, which has different physical, chemical and biological attributes compared to natural soils. The wastewater sludge (WWS) is the main source of organic matter used in reclamation works of mines in the Federal District of Brazil. Reclamation works positively affect mine substrate but their effects on water availability (AW) have been little studied. This work aimed to evaluate the effects of WWS into a mine substrate on its hydraulic conductivity (Ksat) and AW. Samples of a mine substrate exposed to surface, the same material treated with wastewater sludge and soil under natural Savanna vegetation were collected and analyzed for bulk density, granulometry, total porosity, microporosity, macroporosity, saturated Ksat, volumetric water content at field capacity (FC) and at permanent wilt point (PWP). Subsequently, volumetric water and air content were monitored on the field for 22 weeks. Results showed that the substrate exposed by mining presented water content above FC during 86% of the investigation period and air content at critic levels during 55% of the same period. The incorporation of WWS and subsequent plant colonization increased Ksat values and shortened the period in which water was store at FC. However, the moisture regime in the substrate treaded with WWS remained dissimilar to that of the original soil used as reference.
  • Influence of elementary added sulfur on a mining waste for nutrient release in soil Artigo Técnico

    Silva, Rayanne Maria Galdino; Rocha, Josinaldo Lopes Araújo; Dias, Viviane Borges; Costa, Renilton Correia da; Santos, Elidayane da Nóbrega

    Abstract in Portuguese:

    RESUMO No estado da Paraíba e no Brasil, a exploração do mineral vermiculita tem gerado grande volume de resíduos no entorno das mineradoras, que tem se tornado um passivo ambiental significativo, com potencial poluente ou contaminante. Dessa forma, neste trabalho, objetivou-se avaliar a influência de proporções do enxofre elementar (fonte p.a) adicionado ao resíduo da exploração de vermiculita sobre a liberação de nutrientes no solo. Para tanto, foi realizado experimento em delineamento inteiramente casualizado em fatorial 5×8, sendo 5 proporções de enxofre elementar (0, 50, 100, 150 e 200 g.kg−1) adicionadas ao resíduo de vermiculita e 8 períodos de incubação (0, 15, 30, 45, 60, 75, 90 e 105 dias) da mistura resíduo-enxofre, com 4 repetições, totalizando 160 parcelas experimentais. Durante 105 dias de incubação, a cada 15 dias, foram determinados, na mistura solo-resíduo-enxofre, os teores disponíveis de K, Na, Ca, Mg, P, SO4−2 e os valores de pH. O resíduo de mineração associado ao enxofre elementar proporcionou, na mistura, aumento significativo nos teores de sulfato, cálcio e fósforo disponíveis, redução do pH e dos teores de K. Os teores de Mg não foram influenciados pela adição do “aditivo”; já em relação aos teores de Na, houve aumento significativo. Conclui-se que a mistura rejeito-enxofre tem potencial para incrementar os teores de alguns nutrientes do solo. Contudo, seu uso pode ser limitado em solos com dificuldade de drenagem em razão do acúmulo excessivo de sódio trocável.

    Abstract in English:

    ABSTRACT In the state of Paraíba and in Brazil, the exploitation of the vermiculite mineral has generated a large volume of waste in the vicinity of the mining companies, which has become a significant environmental liability, with polluting or contaminating potential. Thus, in this work, the objective was to evaluate the influence of proportions of elemental sulfur (source p.a) added to the vermiculite exploration residue on the release of nutrients in the soil. For this purpose, an experiment was carried out in a completely randomized design in a 5 × 8 factorial, with five proportions of elemental sulfur (0, 50, 100, 150 and 200 g.kg−1) added to the vermiculite residue and eight incubation periods (0, 15, 30, 45, 60, 75, 90 and 105 days of incubation) of the residue-sulfur mixture, with four replications, totaling 160 experimental plots. During 105 days of incubation, every 15 days, the available contents of K, Na, Ca, Mg, P, SO4−2 and pH values were determined in the soil-residue-sulfur mixture. The mining residue associated with elemental sulfur, provided in the mixture, significant increase in the contents of sulfate, calcium and phosphorus available, reduction of the pH and of the contents of K. The contents of Mg were not influenced by the addition of the “additive”, already in relation to Na levels, there was a significant increase. In conclusion, It is concluded that the sulfur-tailing mixture has the potential to increase the contents of some nutrients in the soil, however, its use may be limited in soils with drainage difficulties due to excessive accumulation of exchangeable sodium.
  • Evaluation of water-retaining materials made from fruits peels Artigo Técnico

    Forreque, Gustavo Lazarini; Barreto Neto, Aurélio Azevedo

    Abstract in Portuguese:

    RESUMO Polímeros hidrorretentores baseados em acrilamida são utilizados na agricultura para aumentar a retenção de água em solos, e o elevado custo e a baixa biodegradabilidade podem ser aspectos negativos quanto à disseminação do uso desse produto. O presente trabalho avaliou hidrorretentores experimentais feitos com cascas de laranja, maracujá e café, materiais de baixo custo e elevada biodegradabilidade. Os materiais experimentais foram caracterizados quanto à capacidade de absorção e reabsorção de água, assim como a retenção de água desses materiais misturados com solo natural. A capacidade de absorção dos hidrorretentores de laranja e maracujá foi de 12,5 g.g−1, e do de café, 6,6 g.g−1, enquanto o hidrorretentor de acrilamida (usado para comparação) apresentou capacidade de absorção igual a 293 g.g−1. Diferentemente do hidrorretentor de acrilamida, os hidrorretentores experimentais apresentaram baixa capacidade de reabsorção de água. Os hidrorretentores de laranja e maracujá proporcionaram significativa elevação na retenção de água em solos naturais para um período de até 32 dias após a aplicação dos hidrorretentores, enquanto o material de café fez o mesmo por um período de até 24 dias. Os hidrorretentores produzidos com cascas de frutas apresentaram potencialidade para serem utilizados como condicionadores de solo de ação relativamente breve.

    Abstract in English:

    ABSTRACT Acrylamide-based superabsorbent polymers are used in agriculture to increase water retention in soils, although the high cost and low biodegradability may be negative aspects for the widespread use of these products. The present work evaluated experimental water-retaining materials made from the peels of orange, passion fruit and coffee, low cost and highly biodegradable materials. The experimental materials were characterized for water absorption and resorption capacity as well as water retention of these materials mixed with natural soil. The absorption capacity of orange and passion fruit materials was 12.5 g.g−1 and coffee 6.6 g.g−1, while the acrylamide polymer (used for comparison) had an absorption capacity of 293 g.g−1. In contrast to the acrylamide-based polymer, the experimental materials had low water resorption capacity. The orange and passion fruit water-retaining materials provided a significant increase in water retention in natural soils for a period of up to 32 days after the application of the materials, while the coffee material did the same for a period of up to 24 days. The water-retaining materials made with fruit peels showed potential for being used as soil conditioners of relatively short action.
  • Study of high-resolution site characterization technologies for the improvement of the conceptual site model — case study: Duque de Caxias (RJ), Brazil Artigo Técnico

    Milani, Mariana Gava; Carvalho, Ana Cristina Malheiros Gonçalves

    Abstract in Portuguese:

    RESUMO Este trabalho apresenta os resultados da utilização de duas técnicas de investigação geoambiental em alta resolução: investigação passiva de vapores do solo e investigação com o uso de Membrane Interface Probe (MIP), em uma área contaminada por hidrocarbonetos de petróleo, localizada no município de Duque de Caxias, Rio de Janeiro. O processo de gerenciamento ambiental da área iniciou-se em 2012 e contemplou as etapas preconizadas nas legislações vigentes. Os resultados obtidos a partir das investigações tradicionais foram insuficientes para a compreensão das características físicas e geoquímicas necessária para o sucesso das fases de diagnóstico e, consequentemente, da remediação. Portanto, duas investigações em alta resolução foram conduzidas com o objetivo de refinar o modelo conceitual de forma a atender adequadamente à Resolução CONAMA nº 420/09 e à Resolução CONEMA nº 44/12, permitindo ações futuras mais eficientes. A investigação passiva de vapores do solo utilizou amostradores compostos por materiais adsorventes granulares, encapsulados em uma membrana microporosa hidrofóbica e quimicamente inerte que permite a difusão dos vapores presentes no meio. Os resultados representam qualitativamente a presença de contaminação no subsolo. O MIP é uma ferramenta de direct push com medição em tempo real, que detecta a presença da contaminação tanto em meios insaturados quanto saturados inconsolidados. A partir dos resultados integrados, foi possível constatar que a distribuição de compostos orgânicos voláteis (volatile organic compounds (VOCs)) em água subterrânea ocorre de forma descontínua ao longo da área, sendo possível identificar cinco hotspots distintos e suas diferentes áreas fonte, incluindo uma região com presença de fase livre.

    Abstract in English:

    ABSTRACT This paper presents the results of two high-resolution site characterization (HRSC) techniques: passive investigation of soil vapors and investigation using Membrane Interface Probe (MIP), in an area contaminated by petroleum hydrocarbon, located in the municipality of Duque de Caxias, Rio de Janeiro. The environmental management process in the area began in 2012 and contemplated the stages recommended by the current legislation. The results obtained from the traditional investigations were insufficient for the understanding of the physical and geochemical aspects for the success of the diagnostic phases and, consequently, the remediation phase. Therefore, it was conducted two high-resolution investigations with the objective of improving the conceptual model in order to comply adequately with CONAMA Resolution 420/09 and CONEMA Resolution 44/12, allowing future actions more efficient. The soil gas passive investigation used samplers composed of granular adsorbent materials, encapsulated in a hydrophobic and chemically inert microporous membrane that allows the diffusion of the vapors present in the media. The results qualitatively represent the presence of contamination in the subsoil. MIP is a direct push tool with real-time measurement, which detect the presence of contamination in both unsaturated and saturated media. From the integrated results, it was possible to verify that the distribution of volatile organic compounds (VOCs) in groundwater occurs in a discontinuous way throughout the area. It was possible to identify five distinct hotspots and their different source areas, including a region with the presence of free-phase.
  • Characterization of the 2010-decade historical drought in Paraiba do Sul River Basin, São Paulo State, Brazil Artigo Técnico

    Neves, Anderson de Oliveira; Vilanova, Mateus Ricardo Nogueira

    Abstract in Portuguese:

    RESUMO A Bacia Hidrográfica do Rio Paraíba do Sul foi afetada por uma das secas mais severas de sua história, durante os anos de 2013 a 2015, que resultou em várias consequências para o gerenciamento de seus recursos hídricos. O objetivo deste artigo foi contribuir com o entendimento desse evento histórico, no trecho Paulista da Bacia do Rio Paraíba do Sul, por meio do cálculo e da análise do índice padronizado de precipitação. Esse índice foi calculado nas escalas de 1, 3, 6 e 12 meses, para 22 estações pluviométricas localizadas na área de estudo. Os resultados demonstraram que a seca ocorrida entre 2013 e 2014 foi uma das mais severas já registradas, e que o verão de 2014 foi o período crítico no que diz respeito à redução da chuva regional. Essa seca impactou o armazenamento e a capacidade de regularização do principal reservatório da região, o Reservatório de Paraibuna. Embora o pico da crise hídrica tenha ocorrido, principalmente, em razão da seca de 2013/2014, verificou-se que ele foi influenciado pelo efeito cumulativo de uma seca anterior, ocorrida desde o início do ano de 2011. Esse resultado reforça a importância do planejamento plurianual da operação do Sistema Hidráulico da Bacia do Rio Paraíba do Sul.

    Abstract in English:

    ABSTRACT The Paraiba do Sul River Basin was affected by one of the most severe drought periods in its recent history, during the years 2013 to 2015, which resulted in several consequences for the management of its water resources. This article aims to contribute to the understanding of this historical event in the São Paulo Stretch of the Paraiba do Sul River Basin, through the calculation and analysis of the standardized precipitation index (SPI). SPI was calculated for the time scales of 1, 3, 6, and 12 months, for 22 rainfall stations located in the study area. The results showed that the drought occurred between 2013 and 2014 was one of the most severe ever recorded, and that the summer of 2014 was the critical period in terms of reduction of regional rainfall. This drought impacted the storage and regularization capacity of the main reservoir of the region, the Paraibuna Reservoir. Although the peak of the water crisis occurred mainly due to the 2013/2014 drought, it was found that it was influenced by the cumulative effect of a previous dry period, that occurred since the beginning of the year of 2011. This result reinforces the importance of multiannual planning for the operation of the Paraíba do Sul River Basin Hydraulic System.
  • The influence of air presence on flow measurement related to water supply system Artigo Técnico

    Tavares, William Alves; Nascimento, Elson Antonio do; Nascimento, Gabriel de Carvalho

    Abstract in Portuguese:

    RESUMO Em redes de abastecimento de água, as manobras de válvulas e as paradas de bombas, por exemplo, podem causar a entrada de ar nas tubulações, sendo este ar, em algumas situações, eliminado através das ligações domiciliares, com potencial de majorar os volumes registrados pelos hidrômetros. Esse tem sido motivo de preocupação por parte de órgãos fiscalizadores, de concessionárias e de consumidores, principalmente, em grandes cidades brasileiras. A despeito da grande importância do assunto, observa-se que há uma quantidade ainda pequena de estudos e trabalhos técnico-científicos sobre este tema. A presente pesquisa teve como objetivo apresentar parâmetros e procedimentos que auxiliem o entendimento do funcionamento de hidrômetros sob presença de ar e a consequente influência nos volumes registrados. Um método simples e eficaz foi elaborado para realização de testes em bancada que possibilitaram quantificar o volume de ar escoado que é, efetivamente, registrado por um hidrômetro de uso típico em ligações residenciais. Os resultados mostram que os hidrômetros podem registrar até 90% do volume de ar eventualmente escoado, quando as vazões são elevadas, em torno de 1.600 L/h. Em baixas vazões, esse percentual cai, tornando-se nulo quando a vazão é inferior a 430 L/h. No casso de inversão de fluxo no hidrômetro, o que ocorre durante o esvaziamento da rede, os valores registrados são menores que aqueles medidos quando o fluxo ocorre no sentido nominal, não compensando, integralmente, os eventuais volumes de ar contabilizados durante o enchimento.

    Abstract in English:

    ABSTRACT In water supply networks, valve maneuvers and pump stop, for example, can cause air to enter the pipelines and, in some situations, this air can be eliminated through home connections, with the potential to increase registered volumes by the water meters. This has been a cause for concern by the part of inspection agencies, concessionaires and consumers, mainly in large Brazilian cities. Despite the great importance of the subject, it is observed that there is still a small amount of studies and technical-scientific works on this subject. The present research had as objective to present parameters and procedures that help the understanding of the operation of water meters under the presence of air and the consequent influence on the recorded volumes. A simple and effective method was developed to perform bench tests that made it possible to quantify the volume of air flow that is effectively recorded by a water meter typically used in residential connections. The results show that the volume of air registered in the water meters can reach values up to 90%, when the flow rates are high, around 1,600 L/h. At low flow rates, this percentages drops, becoming null when the flow rates are less than 430 L/h. In case of flow inversion occurring in the water meter, the recorded values are smaller than those measured when the flow occurs in the nominal sense, not fully compensating the possible volumes of air accounted for during the water supply.
  • Optimization and qualitative comparison of two vinasse pre-treatments aiming at microalgae cultivation Technical Article

    Candido, Camila; Bernardo, André; Lombardi, Ana Teresa

    Abstract in Portuguese:

    RESUMO O cultivo de microalgas é um possível destino para a vinhaça, um resíduo da indústria sucroalcooleira. Esse uso pode ajudar a reduzir custos da produção de microalgas, além de remediar esse resíduo rico em nutrientes, entretanto as características físico-químicas da vinhaça limitam seu uso para o crescimento de microalgas a baixas concentrações, exceto quando o resíduo é pré-tratado. Este trabalho objetivou otimizar os pré-tratamentos da vinhaça de centrifugação e de adsorção por argila esmectita e carvão ativado em escala laboratorial quanto à quantidade de materiais utilizados e tempo gasto, tornando-os mais viáveis em escalas ampliadas. Os processos otimizados foram então comparados em termos produtivos, econômicos e ambientais. A diluição das vinhaças tratadas com água destilada resultou em crescimento de Chlorella vulgaris semelhante ao obtido com diluições com meio BG11, indicando que a adição de nutrientes nos meios de cultura não é necessária. Embora o crescimento de microalgas ocorra em concentrações mais altas de vinhaça tratada por adsorção, os resultados mostram que a centrifugação exigiu menos tempo de processamento, tem custos mais baratos e gerou menos resíduos. De maneira comparativa, o tratamento por centrifugação possui maior viabilidade econômica e ambiental e foi mais sustentável do que a adsorção, embora as algas não tenham crescido no resíduo centrifugado em concentrações tão altas quanto após o tratamento de adsorção. Portanto, este artigo traz uma nova visão sobre os aspectos econômicos e ambientais do uso da vinhaça pré-tratada para o crescimento de microalgas, proporcionando um destino lucrativo para um resíduo altamente poluente.

    Abstract in English:

    ABSTRACT The cultivation of microalgae is a possible destination for vinasse, a residue from the sugar and alcohol industry. This use can help reduce the costs of microalgae production and remediate this residue rich in nutrients. However, the physicochemical characteristics of vinasse limit its use for microalgae growth at low concentrations, except when the residue is pretreated. This work aimed at optimizing the vinasse pretreatments of centrifugation and adsorption by smectite clay and activated charcoal on laboratory scale in terms of amounts of materials used and time spent, making them more viable on larger scales. The optimized processes were then compared in productive, economic, and environmental terms. The dilution of treated vinasse with distilled water resulted in similar growth of Chlorella vulgaris to those obtained with the dilution in BG11 medium, indicating that the addition of nutrients in culture media is not necessary. Although microalgae growth occurs in higher concentrations of vinasse treated by adsorption, the results show that centrifugation required less processing time, has cheaper processing costs, and generated much less residue. Centrifugation treatment has greater economic and environmental viabilities and was more sustainable than the adsorption, even though the algae did not grow in the centrifuged residue in concentrations as high as it did after the adsorption treatment. Therefore, this article brings a new view about the economic and environmental aspects on the use of pretreated vinasse for microalgal growth, giving a lucrative destination for a highly polluting waste.
  • Water Safety Plan: conceptual model for monitoring of water contamination risks in rural communties Artigo Técnico

    Corrêa, Rony Felipe Marcelino; Ventura, Katia Sakihama

    Abstract in Portuguese:

    RESUMO O Plano de Segurança da Água (PSA) contempla, entre outras etapas, a identificação e o acompanhamento de eventos perigosos e pode garantir qualidade hídrica aos consumidores. A ruralidade abrange cerca de 15% da população brasileira e o acompanhamento técnico é insuficiente para atender às demandas locais. Nesse contexto, o principal objetivo foi elaborar um modelo conceitual de PSA para monitoramento de riscos à contaminação da água na área rural, contemplando eventos desde a captação até a distribuição de água em comunidades rurais. A metodologia consistiu em caracterização de eventos perigosos, concepção do modelo computacional, consulta a especialistas e calibração e aplicação do modelo em propriedades rurais. Entre os resultados, tem-se um software elaborado em Python contendo 109 eventos direcionados ao abastecimento rural. O programa analisou a precariedade no entorno da captação de água e as condições de limpeza das propriedades estudadas. Os resultados indicaram que os riscos mais elevados, em sua maioria, são provenientes do uso de fossa negra, descarte irregular de resíduos sólidos, lançamento de esgoto doméstico a céu aberto e criação de animais nas proximidades da captação de água. Não há softwares disponíveis para mensuração de riscos ao abastecimento de água em áreas rurais e o modelo proposto pode ser utilizado para avaliação da salubridade rural no contexto nacional. Dessa forma, o software subsidia o monitoramento dos recursos hídricos e amplia a capacidade de gerenciamento no setor.

    Abstract in English:

    ABSTRACT The Water Safety Plan (WSP) includes, among other steps, the identification and monitoring of dangerous events can guarantee water quality to consumers. Rurality covers about 15% of the Brazilian population and technical support is insufficient to assist local demands. In this context, the main objective was to develop a conceptual WSP model for monitoring water contamination risks in the rural area, contemplating events from water catchment to water distribution in rural communities. The methodology consisted of the characterization of dangerous events, conception of the computational model, specialists consultation, and model calibration and application in rural properties. Among the results, there is a software elaborated in Python containing 109 events aimed at rural supply. The program analyzed the precariousness around the water catchment and the clean conditions of the studied properties. These results indicated the highest risks, for the most part, come from the use of cesspool, irregular disposal of solid waste, domestic sewage discharge, and animal beeding nearby water catchment. There is no software available to measure water supply risks in rural areas and the proposed model can be used for environmental health evaluatiation in the national context. In this way, the software can support water resource monitoring and expands the manageability in the sector.
  • Use of caffeine as an indicator of pollution by domestic sewage in urban water bodies Artigo Técnico

    Bega, João Miguel Merces; Oliveira, Jefferson Nascimento de; Albertin, Liliane Lazzari; Isique, William Deodato

    Abstract in Portuguese:

    RESUMO Nos centros populacionais, os ambientes aquáticos estão em constante degradação em consequência das atividades desenvolvidas nas bacias de drenagem, sendo o despejo de esgoto doméstico uma das maiores fontes de poluição. Monitoramentos ambientais de qualidade da água refletem os poluentes gerados nas áreas de influência e dão indícios das prováveis origens. Todavia, são as substâncias de uso exclusivamente antrópico que podem comprovar a existência do lançamento de tais cargas poluidoras. Nesse contexto, o presente trabalho teve como objetivo avaliar a eficiência da cafeína como indicador de poluição por esgoto doméstico. O método analítico utilizado para a sua identificação foi a cromatografia líquida de alta eficiência. Com o intuito de relacionar os resultados obtidos para a cafeína com a diluição e as fontes difusas de poluição, foram aferidos, ainda, dados de precipitação, oxigênio dissolvido e demanda bioquímica de oxigênio. A cafeína foi encontrada em todas as amostras analisadas, com concentrações variando de 0,01 a 7,80 mg.L−1. Os maiores valores foram observados no período chuvoso, relacionados ao transbordamento e ao vazamento de esgoto doméstico. Este estudo inferiu a utilização da cafeína como eficiente indicador de poluição por esgoto doméstico.

    Abstract in English:

    ABSTRACT In population centers, aquatic environments are in constant degradation due to the activities carried out in watersheds, with the release of domestic sewage being one of the biggest sources of pollution. Environmental monitoring of water quality reflects the inputs generated in the areas of influence and gives evidence of likely origins. However, it is the substances for exclusively anthropic use that can prove the existence of the release of such polluting loads. In this context, the present study aimed to evaluate the efficiency of caffeine as an indicator of pollution by domestic sewage. The analytical method used for its identification was high-performance liquid chromatography (HPLC). In order to relate the results obtained for caffeine with the dilution and nonpoint sources pollution, data on precipitation, dissolved oxygen, and biochemical oxygen demand were also measured. Caffeine was found in all samples analyzed, with concentrations ranging from 0.01 to 7.80 mg.L−1. The highest values were observed in the rainy season, related to the overflow and leakage of domestic sewage. This study infered the use of caffeine as an efficient indicator of pollution by domestic sewage.
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