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Open-access Engenharia Sanitaria e Ambiental

Publication of: Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental - ABES
Area: Engineering ISSN printed version: 1413-4152
ISSN online version: 1809-4457

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Engenharia Sanitaria e Ambiental, Volume: 29, Published: 2024
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Engenharia Sanitaria e Ambiental, Volume: 29, Published: 2024

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Scientific Paper
Effect of the co-substrate ethanol and intermediates (phenol, benzoate, and toluene) on anaerobic benzene removal Siqueira, João Paulo da Silva Freitas, Robério Mires de Firmino, Paulo Igor Milen Santos, André Bezerra dos

Abstract in Portuguese:

RESUMO O benzeno representa um risco ambiental e para a saúde, porque possui alta solubilidade e mobilidade na água e também propriedades cancerígenas. É considerado um dos compostos mais recalcitrantes entre os hidrocarbonetos aromáticos em ambientes anaeróbios. Apesar das investigações já realizadas, o efeito de importantes intermediários utilizando culturas mistas como lodo anaeróbio ainda é bastante controverso. Nessa perspectiva, o objetivo desta pesquisa foi avaliar a influência do etanol como cossubstrato e da adição de subprodutos da degradação anaeróbia do benzeno (isto é, fenol, benzoato e tolueno). Os experimentos foram realizados em frascos de vidro borossilicato (115 mL) com volume de reação de 70 mL (meio basal + microrganismos) inoculados com lodo anaeróbio aclimatado (2 g VSS·L-1). A remoção do benzeno foi acelerada quando o etanol foi utilizado como cossubstrato, com a taxa de consumo aumentando de 0,0445 (sem etanol) para 0,0563 mg·L-1·dia-1 (com etanol), sugerindo a participação de processos cometabólicos. O benzeno foi removido com posterior formação de fenol e benzoato, consumidos posteriormente, sem acúmulo de subprodutos no meio. Finalmente, a adição de intermediário influenciou negativamente a remoção de benzeno, com o benzoato apresentando a maior interferência (~55% de redução), por ser um intermediário-chave na remoção anaeróbia de benzeno.

Abstract in English:

ABSTRACT Benzene represents an environmental and health risk because it has high solubility and mobility in water and also has carcinogenic properties. It is considered one of the most recalcitrant compounds among the aromatic hydrocarbons in anaerobic environments. Despite the investigations already conducted, the effect of important intermediates using mixed cultures as anaerobic sludge is still quite controversial. From this perspective, the objective of this research was to evaluate the influence of ethanol as a co-substrate and the addition of anaerobic benzene degradation by-products (i.e., phenol, benzoate, and toluene). The experiments were carried out in borosilicate glass bottles (115 mL) with a reaction volume of 70 mL (basal medium + microorganisms) inoculated with acclimatized anaerobic sludge (2 g VSS·L−1). Benzene removal was accelerated when ethanol was used as a co-substrate, with the consumption rate increasing from 0.0445 mg·L−1·day−1 (without ethanol) to 0.0563 mg·L−1·day−1 (with ethanol), suggesting the participation of cometabolic processes. Benzene was removed with the subsequent formation of phenol and benzoate, consumed later, with no accumulation of by-products in the medium. Finally, intermediate addition negatively influenced benzene removal, with benzoate showing the greatest interference (~55% reduction), as it is a key intermediate in the anaerobic benzene removal.
Scientific Paper
Evaluation of efficiency in using turbidity curtains to retain suspended solids carried out on a pilot scale Levighini, Allan Cesar Pasqualini Moura, Rafael Brito de Tiezzi, Rafael de Oliveira

Abstract in Portuguese:

RESUMO Este estudo visa estimular o debate sobre o comportamento das mantas geotêxteis na retenção de sólidos em suspensão e oferecer subsídios para futuras pesquisas. Por meio de uma abordagem simples e objetiva, são apresentados os resultados de um experimento em escala piloto, com o objetivo de sugerir o uso de barreiras de contenção como uma técnica simples e barata para pré-filtração de água bruta. Devido à crescente demanda por água tratada e à acentuada diminuição da qualidade da água disponível para captação, torna-se necessário aumentar a dosagem dos produtos químicos utilizados no tratamento. Consequentemente, isso influencia não só os custos, mas também as características dos resíduos gerados no processo, uma vez que a natureza e a quantidade do lodo dependem, entre outros fatores, da turbidez e da dosagem dos produtos químicos coagulantes. O experimento foi realizado utilizando um canal de acrílico onde foram posicionadas duas barreiras de manta geotêxtil adequadamente espaçadas, sendo a água bruta da calha Parshall bombeada para dentro do canal e, após passar pelas barreiras, devolvida por gravidade à calha e então encaminhada para tratamento. A vazão afluente foi mantida em 3,5 L/min e as mantas utilizadas tinham gramatura de 170,0 e 420,0 g/m², respectivamente. Os resultados não foram suficientes para concluir se existe ou não relação entre a turbidez média da água bruta e a redução média da turbidez pelo sistema. Contudo, apresentam boas chances de redução da geração de lodo em estações de tratamento de água que recebem água bruta pré-filtrada pelo sistema proposto, mesmo com a redução média da turbidez considerada baixa.

Abstract in English:

ABSTRACT This study aims to stimulate debate on the behavior of geotextile blankets in retaining suspended solids and to offer subsidies for further research. By means of a simple and objective approach, the results of a pilot-scale experiment are presented, with the objective of suggesting the use of containment barriers as a simple and inexpensive technique for raw water pre-filtration. Due to the growing demand for treated water and a marked decrease in the quality of the water available for catchment, it becomes necessary to increase the dosage of chemicals used in the treatment. Consequently, this influences not only the costs but also the characteristics of the waste generated in the process, since the nature and quantity of the sludge depend, among other factors, on the turbidity and the dosage of coagulant chemicals. The experiment was carried out using an acrylic channel where two adequately spaced geotextile blanket barriers were positioned, with raw water from the Parshall flume being pumped into the channel and, after passing through the barriers, returned by gravity to the flume and then sent for treatment. The affluent flow was maintained at 3.5 L/min and the blankets used had a weight of 170.0 and 420.0 g/m2, respectively. The results were not sufficient to conclude whether or not there is a relationship between the average raw water turbidity and the average turbidity reduction by the system. However, they show good chances of reducing sludge generation in water treatment plants receiving raw water pre-filtered by the proposed system, even with the average turbidity reduction considered low.
Scientific Paper
Identification of potential hazards in rural alternative collective water supply solutions for the preparation of Water Safety Plans: an adaptation proposal Fagundes, Isadora Cattoi Marques, Guilherme Fernandes

Abstract in Portuguese:

RESUMO A estrutura de segurança da água para consumo humano proposta pela Organização Mundial da Saúde e incluída na legislação brasileira baseia-se na gestão de riscos à saúde, com a elaboração de Planos de Segurança da Água (PSA). No Brasil, 29,9 milhões de pessoas residem em localidades rurais. Delas, 72,7% dependem de soluções alternativas de abastecimento e, embora existam iniciativas de aplicação de PSA em pequenas comunidades, permanecem lacunas de materiais oficiais direcionados a sistemas de pequeno porte. Este trabalho tem como principal contribuição a adaptação das ferramentas metodológicas que compõem a elaboração dos PSA à avaliação de riscos no contexto das soluções alternativas coletivas (SAC) localizadas em áreas rurais. Foi aplicada uma metodologia adaptada de identificação de perigos a uma SAC do município de Travesseiro (RS). Os resultados evidenciaram a importância da avaliação de sistemas desse tipo refletida na insuficiência de dados sobre a infraestrutura de abastecimento, a escassez de medidas de controle implementadas e a ausência de sistemas de monitoramento em todos os níveis. Destacou-se a potencialidade do planejamento de melhorias no âmbito do desenvolvimento de PSA simplificados e da produção de subsídios para os instrumentos de gestão de recursos hídricos e investimentos em saneamento. Finalmente, os resultados substanciam a construção de banco de dados nacional para a identificação de perigos e de que a avaliação seja estendida a toda a cobertura de abastecimento, permitindo que o mapeamento de perigos informe a tomada de decisões.

Abstract in English:

ABSTRACT The drinking-water safety framework presented by the World Health Organization and included in Brazilian legislation is based on the management of health risks, with the preparation of Water Safety Plans (WSP). In Brazil, about 29.9 million people live in rural locations, of which 72.7% depend on alternative supply solutions. Despite existing efforts in applying WSPs in small communities, there is still a gap in official materials directed to small-scale supply systems. This study contributes to fulfill this gap with a methodological framework to adapt existing evaluation tools aimed at improving WSPs to assess risk in the context of Brazilian alternative collective solutions (SACs) located in rural areas. The adapted proposed methodology identifies potential hazards having a SAC in the municipality of Travesseiro (state of Rio Grande do Sul, Brazil) as a case study. The results of this process highlighted the importance of evaluating small SACs, where insufficient data on the supply infrastructure, scarcity of implemented control measures and the absence of monitoring at all levels are still common. We also explore how improvement planning within the scope of the construction of simplified WSPs can be integrated to produce data to support the instruments of water resources management and investments in sanitation. Finally, the results also support the creation of a national database to identify potential hazards and the argument for the extension of the assessment to the entire supply coverage, allowing such hazard mapping to inform decision-making.
Scientific Paper
Biopolymers recovery from biological sludge and its use as phosphorus biosorbent Cabral, Amábile Gommersbach, Carolina Cavali, Matheus Libardi, Nelson Costa, Rejane Helena Ribeiro da

Abstract in Portuguese:

RESUMO Biopolímeros podem ser recuperados do lodo biológico e utilizados em aplicações ambientais, como adsorvente de fósforo. O fósforo é um nutriente abundante em efluentes, que pode ser adsorvido para posterior aplicação na agricultura. Nesta ótica, este trabalho teve por objetivo o estudo da recuperação do biopolímero alginate-like exopolymer (ALE) de lodo ativado (LA) e lodo granular aeróbio (LGA), e posterior aplicação como adsorvente de fósforo de efluente. O rendimento de recuperação de ALE do LA (18,7%) foi próximo ao obtido com o LGA (22%), ressaltando que o primeiro é um processo amplamente difundido em comparação ao último. A proporção da mistura mais adequada (ALE e alginato de sódio) foi de 2,5% de alginato (m/m). O local de coleta de LA na ETE não apresentou influência nas capacidades de adsorção ou na característica microbiológica do LA; o lodo centrifugado foi selecionado como a melhor opção. O ALE extraído de LA apresentou-se com características de hidrogel e substâncias húmicas em sua composição, que são importantes para a agricultura. O equilíbrio do processo de adsorção foi atingido após 10 minutos, o modelo de isoterma de Langmuir e o modelo cinético de pseudoprimeira ordem (PPO) foram os que apresentaram os melhores ajustes aos dados experimentais, resultando na capacidade de adsorção (qmax) de 8,164 mg/gALE. Os resultados obtidos apontam que o ALE recuperado de LA tem potencialidade para ser utilizado como biossorvente de fósforo de efluentes, para sua posterior aplicação na agricultura, tanto como fonte deste nutriente, como devido à sua composição de hidrogel.

Abstract in English:

ABSTRACT Biopolymers can be recovered from aerobic sludge and used for environmental applications, such as phosphorus adsorbent material, instead being sent to sanitary landfills. In this resource recovery perspective, this work aimed to study the recovery of alginate-like exopolymer (ALE) from activated sludge (AS) compared to aerobic granular sludge (AGS). ALE-based biosorbent was prepared and tested to remove phosphorus from aqueous solutions, and the adsorption kinetics and isotherm models were studied. The recovery yield of ALE from a full-scale wastewater treatment plant (WWTP) AS (18.7%) was close to that obtained from a pilot-scale AGS (22%). ALE recovered from AS presented hydrogel properties and humic substances in its composition, which are important features for future applications. The equilibrium of the adsorption was reached after 10 minutes. The Langmuir isotherm model and the PFO kinetic model best fitted to the experimental data, resulting in maximum adsorption capacity of 8.164 mgP·gALE. Thus, ALE recovered from AS has the potential to be used as a phosphorus biosorbent from effluents and further used as a nutrient delivery system with hydrogel properties.
Scientific Paper
Prospects for reducing the contribution of organic load in a water basin with significant urban occupation Pani, Deysilara Figueira Tosta dos Reis, José Antonio Brazzali Rodrigues, Murilo Mendonça, Antônio Sérgio Ferreira Marques, Sara Maria das Graças Braga da Silva, Fernando

Abstract in Portuguese:

RESUMO A perspectiva de redução de aporte orgânico em bacias hidrográficas deve ser avaliada com base na capacidade de autodepuração dos corpos d’água nos quais serão despejados os efluentes brutos ou tratados. O objetivo do presente trabalho foi a avaliação da redução do aporte de carga orgânica afluente ao rio Poti, curso d’água que corta o município de Teresina, Piauí, Brasil, considerando-se diferentes condições de disposição final de esgotos domésticos. Para a estimativa de níveis de redução do aporte de carga orgânica foram empregados, de maneira combinada, o modelo de qualidade de água Qual-UFMG e a Programação Não Linear. Foram modelados três cenários de disposição final de efluentes. Para a apropriação das reduções dos aportes de carga orgânica, dois diferentes modelos de otimização foram utilizados, modelos que incorporaram restrições baseadas nos padrões de qualidade ambiental estabelecidos pelas Resoluções do Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA) n° 357/2005 e n° 430/2011. Os resultados demonstraram que o esforço de remoção de carga orgânica estimado pelo modelo de otimização que não emprega medida de equidade entre lançamentos foi menor, independentemente do cenário de simulação analisado. Adicionalmente, nos cenários de simulação em que não foram considerados os padrões de qualidade para os efluentes, os esforços de remoção de carga orgânica foram menores, independentemente do modelo de otimização empregado.

Abstract in English:

ABSTRACT The prospects for reducing organic load in water basins must be evaluated considering the self-purification capacities of the water bodies into which the raw or treated effluent will be discharged. The aim of this work was to evaluate the reduction of the organic load contribution to the Poti River, a watercourse that crosses the city of Teresina, Piauí, Brazil, considering different conditions for the final disposal of domestic sewage. To estimate the levels of reduction of the organic load contribution, the Water Quality Model Qual-UFMG and Nonlinear Programming were used in a combined manner. Three scenarios of final effluent disposal were modeled. For the appropriation of the reductions in organic load contributions, two different optimization models were used, models that incorporated restrictions based on the environmental quality standards indicated by the Brazilian Environment Council (CONAMA) Resolutions No. 357/2005 and 430/2011. The results indicated that the estimated effort for removal of organic load based on the optimization model that does not employ an equity measure among discharges was lower, regardless of the scenario analyzed. Additionally, in the simulation scenarios in which the quality standards for effluent were not considered, the efforts for removing organic load were lower, regardless of the optimization model used.
Scientific Paper
Removal of H2S from biogas by adsorption with commercial activated carbon and granular iron oxide Bonatto, Isabela Da Cruz Becker, Hugo Rohden Matias, Marcelo Seleme Belli Filho, Paulo Castilhos Júnior, Armando Borges de

Abstract in Portuguese:

RESUMO Dentre as impurezas prejudiciais à conversão energética do biogás gerado em aterros sanitários, encontra-se o sulfeto de hidrogênio (H2S). Este trabalho comparou a eficiência de remoção de H2S com o uso de carvão ativado granular (CAG) de duas marcas comerciais, CAG Norit e CAG Pelegrini, e com o uso de óxido de ferro granular proveniente de resíduos minerais. Os ensaios foram conduzidos em escala laboratorial, em coluna de vidro, preenchida com material filtrante, aplicando-se fluxo de entrada de gás e monitorando-se a concentração de saída. As melhores eficiências de remoção ocorreram com o uso do CAG Norit, que apresentou maiores tempos de ruptura. Também foram realizados ensaios com gás úmido, em que os tempos de ruptura e de equilíbrio aumentaram com o uso do CAG Norit, enquanto com o uso de CAG Pelegrini não se visualizou o mesmo comportamento adsortivo. Os ensaios com óxido de ferro mostraram baixo potencial de remoção de H2S, devido aos valores reduzidos de superfície específica, embora tenham proporcionado a remoção do contaminante. O conhecimento sobre dados de equilíbrio é fundamental para melhor entendimento e planejamento de sistemas de adsorção, além da inclusão de estudos de influência de fatores externos e de variações de concentração inicial.

Abstract in English:

ABSTRACT Among the impurities that are harmful to the energy conversion of biogas generated in landfills is hydrogen sulfide (H2S). The present study compared the efficiency of H2S removal with the use of granular activated carbon (GAC) of two commercial brands, Norit GAC and Pelegrini GAC, and with the use of granular iron oxide from mineral residues. The tests were conducted on a laboratory scale, in a glass column, filled with filtering material, applying an inlet flow of gas and monitoring the outlet concentration. The best removal efficiencies occurred with the use of Norit GAC, which presented longer rupture times. Wet gas tests were also carried out, in which rupture and equilibrium times increased with the use of Norit GAC, while with the use of Pelegrini GAC the same adsorptive behavior was not observed. Tests with iron oxide showed low potential for H2S removal due to reduced specific surface values, although it provided removal of the contaminant. Knowledge of the saturation time and adsorption equilibrium data is essential for a better understanding and planning of adsorption systems, in addition to the conduction of studies on the influence of external factors and variations in initial concentration.
Scientific Paper
Impacts of water quality on water availability of reservoirs in the state of Ceará Silva, Antonio Jose Pereira da Cavalcante, Larissa Diniz Mamede, George

Abstract in Portuguese:

RESUMO Este estudo tem como objetivo analisar os impactos da qualidade da água na disponibilidade hídrica dos reservatórios utilizando a concentração de fósforo total (TP) como indicador. Para esse fim, investigaram-se três reservatórios no estado do Ceará: Acarape do Meio (29,6 hm3), Aracoiaba (162 hm3) e Pentecoste (395,6 hm3). Para estimar a carga de TP produzida nas bacias hidrográficas estudadas, aplicaram-se equações que correlacionam os dados censitários das produções animal, agrícola e humana com a produção bruta de TP. O balanço de TP nos três reservatórios foi realizado com base na equação de Chapra para mistura completa, considerando-se períodos com diferentes regimes hidrológicos: período mais úmido (2004 a 2010) e período com seca prolongada (2011 a 2020), indicando uma relação de decaimento das concentrações de TP para maiores volumes armazenados. Este estudo propôs a introdução do conceito PIR (razão de aporte de fósforo), que se refere à razão entre a carga de entrada de TP no reservatório e a carga bruta de TP produzida na bacia hidrográfica. Considerando-se que o regime hidrológico pode influenciar as condições de transporte do TP, estabeleceu-se correlação entre os PIRs e os coeficientes de escoamento superficial, apresentando bom ajuste. Também foram abordados os efeitos da inclusão de restrições de qualidade da água em relação ao teor de TP na disponibilidade de água nos reservatórios. As concentrações de TP nos reservatórios podem impactar negativamente a disponibilidade hídrica, sujeita a restrições de qualidade. Portanto, a adoção de técnicas para reduzir a produção e a exportação de TP das áreas de estudo é de extrema importância para disponibilizar água dentro dos padrões de qualidade exigidos.

Abstract in English:

ABSTRACT This study aims to analyze the impacts of water quality on the water availability of reservoirs using the total phosphorus (TP) concentration as an indicator. Three reservoirs in the State of Ceará were investigated for this purpose: Acarape do Meio (29.6 hm3); Aracoiaba (162 hm3); and Pentecoste (395.6 hm3). For estimating the TP load yielded in the studied catchments, equations that correlate census data on animal, agricultural and human production with TP gross production were applied. The TP balance in the three reservoirs was carried out based on the Chapra equation for complete mixing, considering periods with different hydrological regimes: wetter period (2004 to 2010); and period with prolonged drought (2011 to 2020), indicating a decay relationship of TP concentrations for larger stored volumes. This study proposed the introduction of the PIR (Phosphorus Input Ratio) concept, which refers to the ratio between the TP input load into the reservoir and the gross TP load yielded in the catchment. Considering that the hydrological regime can influence the TP transport conditions, a correlation between PIRs and runoff coefficients was established, presenting a good adjustment. The effects of including water quality restrictions regarding TP content on water availability at the reservoirs were also addressed. TP concentrations at the reservoirs can negatively impact water availability subject to quality constraints. Therefore, the adoption of techniques to reduce the production and export of TP from the study areas is extremely important for making water available within the quality standards required.
Scientific Paper
Occurrence of Cryptosporidium oocysts and Giardia cysts in public water supplies in Vitória, ES, Brazil Keller, Regina De Pinho Santos, Rodrigo Covre, Marcus Andrade Coelho, Edumar Ramos Cabral

Abstract in Portuguese:

RESUMO Este estudo teve como objetivo investigar a ocorrência de oocistos de Cryptosporidium e cistos de Giardia em águas brutas, filtradas e cloradas, coletadas de duas estações de tratamento de água potável (ETA A e ETA B). A ETA A utiliza filtração direta ou flotação-filtração dependendo da turbidez da água bruta. A ETA B possui duas linhas de tratamento independentes, uma de filtração direta e outra de tratamento convencional. Os oocistos de Cryptosporidium e cistos de Giardia foram concentrados por floculação, identificados por microscopia de imunofluorescência direta e confirmados por coloração com DAPI e microscopia de contraste de fase. Na água bruta, a ocorrência de cistos variou de 75% (ETA A) a 100% (ETA B) das amostras, e de oocistos de 66,6% (ETA A) a 83,3% (ETA B). Ambos os protozoários foram detectados na água tratada por filtração direta (cistos: ETA A e B < 0,27 a 20,0 cistos L-1; oocistos: < 0,48 a 22,5 oocistos L-1) e flotação-filtração (cistos: < 0,27 a 5,0 cistos L-1; oocistos: < 0,48 a 17,5 oocistos L-1) na ETA A. A ausência de cistos e oocistos na água clorada não exclui riscos, pois as limitações das técnicas de concentração e identificação devem ser consideradas, dados os baixos índices de recuperação, especialmente em água com baixa turbidez (15,5 – 72,7% de Giardia; 3,6 – 38,5% de Cryptosporidium). Nas amostras de água bruta da ETA A, foi observada uma correlação moderada entre os protozoários e destes com os parâmetros convencionais de qualidade da água. Nas amostras de água bruta da ETA B, a correlação foi insignificante. Esses resultados reforçam a importância de monitorar protozoários em água destinada ao abastecimento público e a otimização dos processos de tratamento de água para produzir água de baixa turbidez.

Abstract in English:

ABSTRACT This study aimed to investigate the occurrence of Cryptosporidium oocysts and Giardia cysts in raw, filtered, and chlorinated waters collected from two drinking water treatment plants (WTP A and WTP B). WTP A uses either direct filtration or flotation-filtration depending on the turbidity of raw water. WTP B has two independent treatment lines, a direct filtration and a conventional treatment line. Cryptosporidium oocysts and Giardia cysts were concentrated by flocculation, identified by direct immunofluorescence microscopy and confirmed by DAPI staining and phase-contrast microscopy. In raw water, the occurrence of cysts was from 75 (WTP A) to 100% (WTP B) of the samples, and of oocysts from 66.6 (WTP A) to 83.3% (WTP B). Both protozoa were detected in water treated by direct filtration (cysts: < 0.27 to 20.0 cysts L-1; oocysts: < 0.48 to 22.5 oocysts L-1) and flotation-filtration (cysts: < 0.27 to 5.0 cysts L-1; oocysts: < 0.48 to 17.5 oocysts L-1). The absence of cysts and oocysts in chlorinated water does not exclude risks, as the limitations of concentration and identification techniques must be considered, given the low recovery rates, especially in water with low turbidity (15.5 – 72.7% of Giardia; 3.6 – 38.5% of Cryptosporidium). In the raw water samples from WTP A, a moderate correlation was observed between the protozoa, and these with the conventional parameters of water quality. In the raw water samples from WTP B, the correlation was insignificant. These results reinforce the importance of monitoring protozoa in water destined for public supply.
Scientific Paper
Development of a database for water supply systems aiming for hydro energy efficiency using R and EPANET Lourenço, Claudio Abiar Silva, Fernando das Graças Braga da Silva, Alex Takeo Yasumura Lima Barbedo, Matheus David Guimarães Marques, Sara Maria Reis, José Antonio Tosta dos

Abstract in Portuguese:

RESUMO Atualmente, muitos sistemas de abastecimento de água coletam e monitoram dados diariamente, com destaque para valores de níveis de reservatórios, pressões e demandas de consumo, além de dados elétricos. Os dados gerados são transformados em informações, proporcionando o conhecimento necessário para direcionar o gestor no planejamento de ações e tomadas de decisão em geral. R é uma linguagem de programação muito utilizada para análises estatísticas e recentemente alguns trabalhos apresentaram o uso do software R acoplado ao EPANET. Dessa forma, este trabalho objetivou avaliar a potencialidade do programa R interligado ao EPANET para banco de dados de sistemas de abastecimento de água. Nesse intuito, considerou-se a metodologia em propor uma simulação no R de uma rede de distribuição de água teórica criada no EPANET para avaliar os resultados da demanda de consumo diário. A rede proposta foi simulada variando-se demandas de consumo com os níveis do reservatório, sendo obtidos vários resultados no período de 24 horas. Consequentemente, foi possível automatizar o processo de análises estatísticas gerando tabelas, gráficos referentes à dispersão das demandas, pressões dos nós, vazões dos trechos oriundos de cada variação de consumo e níveis de reservatório. Os resultados obtidos comprovaram a compatibilidade e a praticidade do modelo matemático de distribuição de água projetada no programa EPANET simulada no R e armazenada no banco de dados SQL server.

Abstract in English:

ABSTRACT Currently, many water supply systems collect and monitor data daily, among which we can highlight values of reservoir levels, pressures, and consumption demands, in addition to electrical data. The data generated is transformed into information, providing the necessary knowledge to guide the manager in planning actions and making decisions in general. The R program is a programming language widely used for statistical analysis and, recently, in some R works coupled to EPANET. Thus, this work aimed to evaluate the potential of the R program interconnected to EPANET for the database of water supply systems. For this purpose, the methodology of proposing a simulation in R of a theoretical water distribution network created in EPANET was considered to evaluate the results of daily consumption demand. The proposed network was simulated by varying consumption demands with reservoir levels, obtaining several results in 24 hours. Consequently, it was possible to automate the process of statistical analysis, generating tables and graphs referring to the dispersion of demands, node pressures, and outflows of the stretches arising from each variation in consumption and reservoir levels. The results obtained proved the compatibility and practicality of the mathematical model of the water distribution project in the EPANET program, simulated in R and stored in the SQL SERVER database.
Scientific Paper
Technologic protocol applied to medium size water supply systems aiming at water efficiency and loss reduction Nogueira, Felipe Pires Silva, Fernando das Graças Braga da

Abstract in Portuguese:

Resumo Os sistemas de abastecimento de água são compostos basicamente de captação de água, adução, tratamento, reservação e distribuição, e em cada componente ocorre uma quantidade variável de perdas de água e energia, que estão presentes em qualquer sistema de abastecimento. As perdas de água, que se dividem em reais e aparentes, ocorrem ao longo de toda a estrutura, com destaque às redes de distribuição de água, que, por conta da quantidade de conexões, provocam as maiores perdas. Buscando reduzir as perdas, existem procedimentos e técnicas que podem ser aplicados. Este trabalho objetivou propor um protocolo adequado para auxiliar gestores de sistemas de abastecimento de água de pequeno e médio porte, com sistemas limitados, a controlarem e reduzirem seus índices de perdas. Para o desenvolvimento do protocolo foram realizadas as etapas de: diagnostico do sistema, avaliação de metodologias existentes e proposição de protocolo para esta finalidade. O protocolo proposto demonstra a capacidade de se adequar às demandas do sistema e a capacidade de aplicação dos gestores, podendo trazer impactos significativos com sua aplicação, promovendo a melhoria da eficiência hídrica e energética em sistemas hídricos.

Abstract in English:

Abstract Water supply systems are basically composed of water intake, adduction, treatment, reservation and distribution, and in each component there is a variable amount of water and energy loss, which is present in any supply system. Water losses, which divides into real and apparent, occurs along the whole structure, focusing on water distribution networks because of the amount of connections that lead to bigger losses. Seeking to reduce these losses, procedures and techniques can be applied. This research aimed to propose an appropriate protocol to help managers of small and medium-sized water supply systems control and reduce their loss rates. To develop the protocol, the following steps were carried out: diagnosing the system, evaluating existing methodologies and proposing a protocol for this goal. The proposed protocol demonstrates an ability to adapt to the system’s demands and the managers’ capability to apply it, and can bring significant impacts with its application, leading to an improvement in water and energy efficiency in water systems.
Scientific Paper
Water charging in the State of São Paulo, Brazil (2007–2019): Collected and simulation of uncollected amounts Magro, Sandro Aparecido Lima, Flaviano Agostinho de Biamont-Rojas, Ivan Edward Almeida, Letícia Paulo Gomes, Fabricio Cesar Guandique, Manuel Enrique Gamero

Abstract in Portuguese:

Resumo A cobrança pelo uso dos recursos hídricos é fundamental para o monitoramento e planificação de ações efetivas para a conservação, proteção e recuperação das Unidades de Gerenciamento de Recursos Hídricos (UGRHI). O objetivo deste trabalho foi levantar o valor total arrecadado pela cobrança paulista, no período de 2007 a 2019, referente às cobranças de 20 das 22 UGRHI paulistas. Também visou simular os valores que deixaram de ser arrecadados empregando três índices econômicos, a Unidade Fiscal do Estado de São Paulo (UFESP), o Índice de Preços ao Consumidor Amplo (IPCA) e o Índice Geral de Preços - Mercado (IGP-M). A análise mostra que o valor que deixou de ser arrecadado está entre R$ 140 e R$ 170 milhões no período, a depender do índice considerado. Confirma-se assim a hipótese de que a adoção de um índice contribuiria de forma expressiva para a arrecadação da cobrança. Os valores arrecadados são essenciais para os investimentos da Política de Recursos Hídricos no Estado de São Paulo. Não escapou à nossa observação que, até dezembro de 2020, ainda existiam duas UGRHI paulistas sem cobranças implantadas.

Abstract in English:

Abstract Water resource charges are fundamental for monitoring and planning effective actions to conserve, protect, and recover the Water Management Unit (UGRHI). The objective of this work was to analyze the monetary amount collected by the State of São Paulo from 2007 to 2019, considering 20 of the 22 UGRHI. It also aimed to simulate the uncollected amounts by employing three economic indices: the Fiscal Unit of the State of São Paulo (UFESP), the Broad Consumer Price Index (IPCA), and the General Price Index (IGP-M). The analysis indicates that the uncollected amount is between R$ 140 and R$ 170 million, depending on the index assessed, confirming the hypothesis that the adoption of an index would contribute significantly to water resource charges. The collected amounts are essential for investments in the Water Resource Policy of the State of São Paulo. It has not escaped the analysis that, until December 2020, there were still two UGHRI without any collection of charges.
Scientific Paper
Loss of nitrogen, phosphorus, and potassium through surface runoff under simulated rainfall in different soil management systems Melo, Tainara Vaz de Nunes, Maria Cândida Moitinho Martins Filho, Eros Miguel Sadowoy Cadoná, Eliana Aparecida Carlos, Filipe Selau Miguel, Pablo

Abstract in Portuguese:

Resumo O escoamento superficial em áreas agrícolas pode carrear elementos químicos do solo, causando problemas ambientais e econômicos. As perdas de nutrientes por escoamento superficial podem ocorrer tanto na forma particulada quanto dissolvida, sendo influenciadas pelo uso e sistema de preparo do solo. Nesse contexto, o objetivo deste trabalho foi quantificar as perdas de N (NH4+ e NO3-), P e K nas formas dissolvida e particulada, em amostras de um evento de chuva simulada de 60 mm/h com duração de 20 minutos, após o início do escoamento superficial. O estudo foi conduzido em parcelas experimentais em delineamento de blocos casualizados, com quatro tratamentos e duas repetições. Os tratamentos foram definidos como T1 (pousio com vegetação espontânea), T2 (arroz irrigado em preparo convencional), T3 (semeadura direta em monocultivo de arroz irrigado) e T4 (semeadura direta em rotação de culturas). A chuva foi aplicada em pré-semeadura de arroz irrigado, safra 2022/2023. Os resultados evidenciaram que as maiores perdas de NH4+ e NO3- ocorreram nos tratamentos T2 e T3 em comparação com os demais. Em relação à perda de nutrientes, os tratamentos que apresentaram as maiores perdas de P e K foram T1 e T2, com maior presença na fração do solo (particulado).

Abstract in English:

Abstract The surface runoff in agricultural areas can carry soil chemical elements, causing environmental and economic problems. Nutrient losses through surface runoff can occur in both particulate and dissolved forms, influenced by soil use and management systems. In this context, the objective of this study was to quantify the losses of N (NH4+ and NO3-), P, and K in dissolved and particulate forms in samples from a simulated rainfall event of 60 mm h-1 with a duration of 20 minutes, after the onset of surface runoff. The study was conducted in experimental plots in a randomized block design, with four treatments and two replications. The treatments were defined as T1 (fallow with spontaneous vegetation), T2 (irrigated rice under conventional tillage), T3 (no-tillage irrigated rice in monoculture), and T4 (no-tillage rice in crop rotation). The rainfall was applied in pre-seeding of irrigated rice, crop 2022/2023. The results showed that the highest losses of NH4+ and NO3- occurred in treatments T2 and T3 compared to the others. Regarding nutrient loss, treatments T1 and T2 showed the highest losses of P and K, with a greater presence in the soil fraction (particulate).
Scientific Paper
Environmental quality monitoring of restingas in the coast of southern Brazil using high resolution images: a tool for environmental management Silva, Cesar Correa, Alan D’Oliveira Prandini, Matheus Kopp

Abstract in Portuguese:

Resumo O objetivo deste estudo foi avaliar a qualidade ambiental da restinga da costa atlântica, no sul do Brasil, utilizando imagens de drones nos espectros de vermelho, verde e azul (RGB) obtidas em setembro de 2020 e 2021. A ortoimagem gerada foi classificada em diferentes classes de vegetação como a herbácea, a arbustiva e a arbórea, além de outras feições como áreas degradadas e construídas. A classificação foi realizada utilizando o algoritmo Random Forest, disponível no plugin Dzetsaka para Quantum GIS. Do total de área da restinga avaliada (289,17 ha), em 2020, 61,54% encontrava-se conservada e 36,72% estava degradada. Em 2021 houve diminuição das áreas conservadas para 59,56% e aumento das áreas degradadas para 38,85%. Em relação aos setores avaliados nos dois anos, o setor 6 teve a menor área conservada de restinga (5,40 ha e 8,14 ha em 2020 e 2021, respetivamente), e o setor 2 teve a maior área de preservação, com 44,07 ha em 2020 e 43,55 ha em 2021. Os setores 1, 2, 4 e 5 apresentaram redução nas áreas de restinga conservadas (em média, 6,75%). Aumento nas áreas conservadas foi observado nos setores 6 e 7 (20,4%) e no setor 8 (2%). Esses resultados mostram o potencial do uso de imagens obtidas por drones em análises multitemporais de áreas frágeis como as restingas, auxiliando nas medidas de proteção e conservação desses ecossistemas.

Abstract in English:

Abstract The aim of this study was to evaluate the environmental quality of the Atlantic coast restinga, in south Brazil, using red, green and blue (RGB) drone images obtained in September of 2020 and 2021. The generated orthoimage was classified into different vegetation classes like herbaceous, shrubs and arboreal as well as other classes such as degraded and constructed areas. Classification was performed using the Random Forest algorithm, available from the Dzetsaka plugin for Quantum GIS. Of the total assessed area of restinga (289.17 ha), in 2020, 61.54% were conserved and 36.72% were degraded. In 2021 there was a decrease in conserved areas to 59.56%, and an increase in degraded areas to 38.85%. Regarding the sectors (1–8) evaluated in the two different years, sector 6 had the smallest preserved area of restinga (5.40 and 8.14 ha in 2020 and 2021, respectively), and sector 2 had the largest preservation area, with 44.07 ha in 2020 and 43.55 ha in 2021. Sectors 1,2,4, and 5 showed a reduction in conserved restinga areas (on average, 6.75%). An increase in conserved areas was observed in sectors 6 and 7 (on average, 20.4%) and in sector 8 (2%). These results show the potential of using images obtained by drone, in multi-temporal analyses of fragile areas such as restingas, helping with protection and conservation measures for these ecosystems.
Scientific Paper
Estimation of infiltration and inflow due to precipitation in a sewage basin Broering, Saman Belizario Finotti, Alexandra Rodrigues

Abstract in Portuguese:

Resumo Contribuições indevidas nas redes de esgotos podem ocorrer no subsolo (infiltração) ou no encaminhamento de águas pluviais (afluxo). A infiltração nessas redes é um fato muitas vezes inevitável, gerando sobrecargas no sistema e ocasionando extravasamentos. A faixa de valores sugerida pela norma brasileira para o coeficiente de infiltração é bastante ampla, podendo resultar na adoção de valores elevados ou distantes dos que realmente ocorrem; levando ao dimensionamento impreciso e consequentes gastos e problemas que poderiam ser previstos ou evitados. Problemas de dimensionamento podem levar a problemas crônicos de operação. A aplicação de metodologias para a estimativa da infiltração e do afluxo devido à precipitação (ADP) se apresenta como uma ferramenta importante no enfrentamento desses desafios. O objetivo deste trabalho foi propor e testar uma metodologia para estimar a infiltração e o ADP em uma bacia de esgotamento sanitário em uma região costeira (Florianópolis, Santa Catarina). Essa metodologia foi desenvolvida a partir das condições de operação disponíveis na companhia de saneamento. Buscou-se usar o que estava disponível, sem aquisições onerosas, e assim quantificar esses elementos. Para isto, aplicaram-se duas metodologias distintas; uma para a quantificação do afluxo e outra para a medição da infiltração subterrânea e determinação do coeficiente de infiltração. Os resultados mostraram uma relação diretamente proporcional entre a intensidade de precipitação e o valor do ADP. Os coeficientes de infiltração medidos resultaram em valores acima do adotado em projeto. Espera-se, com a pesquisa, contribuir para a redução da sobrecarga na rede e melhoria da gestão do saneamento local.

Abstract in English:

Abstract Extraneous flows to sewer networks can occur underground (infiltration) or in the routing of rainwater (inflow). Infiltration in these networks is often inevitable, leading to system overloads and causing overflows. The range of values suggested by the Brazilian standard for the infiltration coefficient is quite broad, which may result in the adoption of elevated or inaccurate values, leading to imprecise sizing and consequent expenses and problems that could be predicted or avoided. Sizing problems can lead to chronic operational issues. The application of methodologies for estimating infiltration and inflow due to precipitation (IDP) presents itself as an important tool in addressing these challenges. The objective of this work was to propose and test a methodology to estimate infiltration and IDP in a sewage basin in a coastal region (Florianópolis, Santa Catarina, Brazil). This methodology was developed based on the operational conditions available at the sanitation company. The aim was to use what was available, without costly acquisitions, and thus quantify these elements. For this, two distinct methodologies were applied: one for the quantification of the inflow and the other for the measurement of underground infiltration and determination of the infiltration coefficient. The results showed a directly proportional relationship between rainfall intensity and IDP value. The measured infiltration coefficients resulted in values higher than those adopted in the project. It is expected that this research will contribute to reducing network overload and improving local sanitation management.
Scientific Paper
Two-phase anaerobic digestion of cassava wastewater with addition of residual glycerol for hydrogen and methane production Meier, Thompson Ricardo Weiser Cremonez, Paulo André Oliveira, Carlos de Jesus de Teleken, Joel Gustavo Palú, Fernando Campos, Plínio Ribeiro Fajardo Silva, Edson Antonio da

Abstract in Portuguese:

RESUMO A produção de biogás por meio da codigestão de dois ou mais resíduos tem atraído atenção crescente de pesquisadores que buscam otimizar esse processo. A adição de glicerol aos resíduos agroindustriais durante a biodigestão anaeróbica tem demonstrado aumentar a produção de biogás e metano. No entanto, a utilização de um processo em duas fases focado na produção de hidrogênio ainda não foi amplamente explorada. Este trabalho visa avaliar a biodigestão anaeróbica em duas fases de águas residuais de mandioca, adicionando glicerol residual e águas residuais suínas para aumentar a produção de hidrogênio e metano. Um biodigestor em escala piloto foi utilizado durante a fase acidogênica a 38,5°C, contendo 4% de glicerol. O efluente foi submetido a tratamento metanogênico, e a influência da temperatura (36,0 a 39,0°C) e da concentração de bicarbonato de sódio (2,0 a 6,0 g L⁻¹) foi avaliada. Os resultados indicaram que as condições ótimas durante a fase metanogênica foram 39,0°C com uma concentração de bicarbonato de sódio de 5,0 g L⁻¹. A biodigestão em duas fases produziu 30,8 mL de H₂ por RCOD⁻¹ e 104,5 mL de CH₄ por RCOD⁻¹. Assim, os substratos e o inóculo utilizados foram adequados para o processo de biodigestão anaeróbica, aumentando a eficiência energética do processo devido à produção de hidrogênio.

Abstract in English:

Abstract Biogas production through co-digestion of two or more waste products has garnered increasing attention from researchers seeking to optimize this process. Biogas and methane production increase with the addition of glycerol to agro-industrial wastes during anaerobic biodigestion. However, the utilization of a two-phase process focused on hydrogen production has not been widely explored. This work aims to evaluate two-phase anaerobic biodigestion of cassava wastewater by adding residual glycerol and swine wastewater to enhance hydrogen and methane production. A pilot-scale biodigester was used during the acidogenic phase at 38.5°C, containing 4% glycerol. The effluent was submitted to methanogenic treatment, and the influence of temperature (36.0 to 39.0°C) and sodium bicarbonate concentration (2.0 to 6.0 g L-1) were evaluated. The results indicated that the optimum conditions during the methanogenic phase were 39.0°C with a sodium bicarbonate concentration of 5.0 g L-1. The two-phase biodigestion produced 30.8 mL of (H2) RCOD-1 and 104.5 mL of (CH4) RCOD-1. Thus, the substrates and inoculum used were adequate for the anaerobic biodigestion process, increasing the energetic efficiency of the process due to hydrogen production.
Scientific Paper
Evaluation of indicators for the management of urban solid waste generated by national databases Viana, Andreia Jerônimo Mannarino, Camille Ritter, Elisabeth

Abstract in Portuguese:

RESUMO As bases de dados, públicas ou privadas, fornecem informações e dados sobre indicadores de desempenho relacionados aos resíduos sólidos urbanos que podem contribuir para o desenvolvimento e aprimoramento de políticas públicas nesse setor. Diante do exposto, o presente trabalho teve como objetivos analisar e comparar os indicadores de desempenho adotados pela Associação Brasileira de Empresas de Limpeza Pública e Resíduos Especiais, pelo Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística e pelo Sistema Nacional de Informações sobre Saneamento – Resíduos Sólidos sobre a massa de resíduos sólidos urbanos (RSU) coletada, coleta seletiva e destinação final, a fim de explicar suas diferenças e traçar um panorama da prestação desse serviço no país. Para a obtenção dos dados, foi realizado levantamento bibliográfico por meio de livros e trabalhos acadêmicos sobre o tema; e foram acessados os sites das bases de dados citadas para verificar os indicadores utilizados na avaliação do saneamento básico em todo o território brasileiro. Mediante a análise, evidenciaram-se divergências nas informações publicadas, principalmente em relação à quantidade de RSU coletada e às iniciativas municipais de coleta seletiva. O estudo destacou a necessidade de adotar procedimentos de auditoria e certificação de informações para melhorar a qualidade da regulação e da gestão no setor, a fim de promover a confiabilidade dos dados, além de aprimorar a estruturação de questionários e técnicas estatísticas, visando tornar o diagnóstico do cenário estudado o mais realista possível para definir o modelo de gestão mais adequado.

Abstract in English:

ABSTRACT Databases, whether public or private, provide information and data on performance indicators related to urban solid waste that can contribute to the development and improvement of public policies in this sector. In view of the above, this work aimed to analyze and compare the performance indicators adopted by the Brazilian Association of Urban Cleaning and Special Waste Companies, the Brazilian Institute of Geography and Statistics and the National Sanitation Information System — Solid Waste on the mass of urban solid waste collected, selective collection and final disposal, in order to explain their differences and outline an overview of the provision of this service in the country. To obtain the data, a bibliographic survey was carried out using books and academic works on the topic; and the websites of the aforementioned databases were accessed to verify the indicators used in the assessment of basic sanitation throughout the Brazilian territory. From the analysis, divergences were evident in the published information, mainly in relation to the amount of urban solid waste collected and the municipal initiatives for selective collection. The study highlighted the need to adopt auditing and information certification procedures to improve the quality of regulation and management in the sector, in order to promote data reliability; in addition to improving the structuring of questionnaires and statistical techniques, aiming to make the diagnosis of the studied scenario as realistic as possible to define the most appropriate management model.
Artigo Científico
Hydrodynamic evaluation of a biological packed-bed reactor Ribicki, Vinícius Gabriel Barana, Ana Cláudia Vuitik, Guilherme

Abstract in Portuguese:

RESUMO O aumento na geração de efluentes demanda unidades compactas e eficientes a fim de atender aos padrões de lançamento. Os reatores biológicos de leito empacotado oferecem meio para suporte para biomassa ativa e formação de gradientes de oxigênio, fomentando o crescimento simultâneo de bactérias nitrificantes e desnitrificantes para remoção de nitrogênio. A performance do reator não depende apenas da cinética microbiana e enzimática, mas também dos processos físicos envolvidos. O empacotamento promove um escoamento não uniforme, resultando em uma mistura irregular. O presente trabalho teve por objetivo a avaliação hidrodinâmica de um reator de leito empacotado, em distintas condições de operação. O reator cilíndrico de fluxo ascendente com volume útil de 10,08 L teve recheio de mídias Mini Biobob®, operado com tempos de detenção hidráulica (TDHs) de 8, 14 e 20 horas, razões de recirculação R0, R1 e R2, com/sem aeração. O regime do reator foi definido como próximo à mistura completa, sendo verificado aumento na mistura com a redução do TDH para a etapa não aerada e não observado sua influência para operação aerada. Os ensaios revelaram TDH médio menor que o teórico estipulado, atrelado a inconsistências no escoamento. Para ambas as operações não houve influência na mistura com a variação das razões de recirculação, não influindo na espessura da camada limite e na transferência de massa. Foi encontrado volume morto médio de 23,17 e 22,53% para as etapas aerada e não aerada, respectivamente. Não foi encontrada correlação estatística significativa para o parâmetro em relação às variáveis estudadas.

Abstract in English:

ABSTRACT The effluent generation increase requires compact and efficient units to comply with quality discharge standards. Biological packed-bed reactors offer support for biomass and the establishment of oxygen gradients to foment the simultaneous growth of nitrifying and denitrifying bacteria for nitrogen removal. The reactor's performance does not only rely on microbial and enzymatic kinetics but also on the physical processes involved. The packed bed creates an uneven flow, resulting in an irregular mixture. The present study aimed to evaluate the hydrodynamics of a packed-bed reactor under distinct operational conditions. The upflow cylindrical reactor, with a volume of 10.08 L, was filled with Mini Biobob® media and operated in hydraulic retention times (HRT) of 8, 14, and 20 h, with recirculation ratios R0, R1, and R2, with and without aeration. The flow pattern was defined as close to a complete mix, it was verified mixture increases with the reduction of HRT for the non-aerated operation, but no influence was observed for the aerated period. The experiments revealed that the mean HRT was lower than the theoretical stipulated due to flow inconsistencies. The impact on the mixture was not noticed for both operations when varying the recirculation ratio, not influencing the boundary layer thickness and mass transfer. A mean dead volume of 23.17 and 22.53% were found for the aerated and non-aerated operations, respectively. No significant statistical correlation was found for the studied variables’ parameters.
Scientific Paper
Application of linear and non-linear methods in estimating fugitive emissions by using flux chamber at the Jockey Club Controlled Landfill in Brasília/DF Lemos, Moisés Antônio da Costa Costa, Marina de Avila Cavalcante, André Luís Brasil

Abstract in Portuguese:

RESUMO O biogás gerado em aterros de resíduos sólidos urbanos (RSU) é constituído pelos principais gases do efeito estufa, como metano (CH4) e dióxido de carbono (CO2). As camadas de cobertura de aterros sanitários são executadas para mitigar a emissão do biogás para a atmosfera e controlar a infiltração de água. Assim, esta pesquisa visou quantificar e avaliar as emissões pontuais de CH4 e CO2 na camada de cobertura definitiva no antigo Aterro Controlado Jóquei Clube de Brasília (ACJC), utilizando a placa de fluxo estática. Os resultados de emissão foram estimados ajustando os dados de concentração obtidos em 12 ensaios na cobertura pelos métodos da regressão linear (RL) e o non steady state diffusion flux estimator (NDFE). As emissões fugitivas variaram de 0 a 685,6 gCH4 m-2 dia-1 e de 0 a 1563,94 gCO2 m-2 dia-1 utilizando-se o método RL. Por meio do método NDFE, estimaram-se emissões até 4,2 e 2,5 vezes maiores do que pelo o método RL para CH4 e CO2, respectivamente.

Abstract in English:

ABSTRACT The Landfill Gas (LFG) generated in municipal solid waste (MSW) landfills consists of the main greenhouse gases such as methane (CH4) and carbon dioxide (CO2). Cover layer systems of sanitary landfills are designed to mitigate the LFG emission into the atmosphere and control water infiltration. Thus, this research aims to quantify and evaluate CH4 and CO2 accurate emissions in the final cover layer system at the Jockey Club Controlled Landfill in Brasília (ACJC) by using the static flux chamber. The emission results were estimated by adjusting the concentration data obtained in 12 tests in the cover layer by the methods of Linear Regression (LR) and the Non-Steady-State Diffusion Flux Estimator (NDFE). Fugitive emissions ranged from 0 to 685.6 g CH4 m-2 day-1 and 0 to 1,563.94 g CO2 m-2 day-1 using the LR method. Using the NDFE method, emissions up to 4.2 and 2.5 times greater than the LR method were estimated for CH4 and CO2, respectively.
Scientific Paper
Evaluation of the design of anaerobic-aerobic systems for treating azo dye-containing effluents Barbosa, Plínio Tavares Silva, Marcos Erick Rodrigues da Firmino, Paulo Igor Milen

Abstract in Portuguese:

RESUMO Este estudo investigou o tratamento de um efluente sintético contendo o corante azo Reactive Black 5 (50 mg·L⁻1) em reatores acidogênicos seguidos por diferentes unidades de pós-tratamento aeróbio: reatores de leito móvel com biofilme (em inglês, moving bed biofilm reactors, MBBR) e filtros biológicos percoladores (FBP). Foi avaliado o efeito da adição do mediador redox antraquinona-2-sulfonato (AQS) (50 μM) ao sistema, do tempo de detenção hidráulica (TDH) (6 e 4 horas) nos MBBR e do tipo de meio suporte (cubos de espuma de poliuretano e biomídia K1) nos FBP. Os reatores acidogênicos foram os principais responsáveis pela descoloração do RB5 nas concepções anaeróbias-aeróbias avaliadas neste trabalho, e o AQS melhorou significativamente sua eficiência de descoloração. A utilização de um TDH mais curto (4 horas) nos MBBR influenciou negativamente o desempenho na remoção de cor e de DQO nos reatores. A espuma de poliuretano demonstrou ser mais viável como meio suporte, já que é um material mais acessível e de baixo custo. Finalmente, reatores acidogênicos seguidos por FBP preenchidos com cubos de espuma de poliuretano foram a concepção mais promissora, tanto em termos de remoção de cor, DQO e amônia quanto em relação à demanda energética para a aeração do sistema.

Abstract in English:

ABSTRACT This study investigated the treatment of a synthetic effluent containing the azo dye Reactive Black 5 (50 mg·L–1) in acidogenic reactors followed by different aerobic post-treatment units, namely, moving bed biofilm reactors (MBBRs) and tricking filters (TFs). The effect of the addition of the redox mediator anthraquinone-2-sulfonate (AQS) (50 μM) to the system, hydraulic retention time (HRT) (6 and 4 h) in the MBBRs, and type of support medium (polyurethane foam cubes and K1 biomedia) in the TFs was evaluated. The acidogenic reactors were mainly responsible for the decolorization of RB5 in the anaerobic–aerobic designs evaluated in this study, and AQS significantly improved their decolorization efficiency. The use of a shorter HRT (4 h) in the MBBRs negatively influenced the color and COD removal performance in the reactors. Polyurethane foam proved to be more viable as a support medium, as it is a more accessible and low-cost material. Finally, acidogenic reactors followed by TFs filled with polyurethane foam cubes seemed to be the most promising design, both in terms of removing color, COD, and ammonia, and concerning the energy demand for system aeration.
Scientific Paper
Kinetics of anaerobic biodegradation of synthetic dairy wastewater pretreated with lactase Oliveira, Fabiana Amorim Duarte Antônio, Thainara de Souza Cruz, Thaís Caroline da Matos, Mateus Pimentel de Fia, Ronaldo

Abstract in Portuguese:

RESUMO O objetivo do presente trabalho foi avaliar a degradação anaeróbia de efluentes de laticínios com e sem a aplicação de lactase. Foram construídos dois reatores tipo UASB (16 L), para o tratamento de efluente sintético de laticínios. Quatro cargas orgânicas (0,5, 1,0, 2,0 e 3,0 kg m-3 d-1 de DQO) foram aplicadas durante 45, 95, 95 e 45 dias, mantendo o HRT de 1 dia. À ARL foi adicionado sulfato de amônio e fosfato de potássio (DQO:N:P de 500:5:1), e bicarbonato de sódio (pH igual a 7,0). O UASB1 que recebeu a ARL com lactase não apresentou diferença de eficiência de remoção de DQO em relação ao UASB2, que recebeu a ARL sem a lactase. As eficiências médias de remoção de DQO foram de 69, 77, 70 e 56% para o UASB1 e de 68, 72, 69 e 57% para o UASB2, em cada fase. A partir da cinética de Monod, o coeficiente de crescimento – Y (mg mg-1 d-1); o coeficiente de decaimento endógeno – Kd (d-1); a taxa máxima de crescimento microbiano – μmáx (d-1); e a concentração do substrato limitante – KS (mg L-1) foram iguais a 1,16 e 1,20; 0,05 e 0,04; 0,18 e 0,13; e 248 e 109, respectivamente para os UASB1 e UASB2. Pode-se concluir que a análise da degradação anaeróbia da ARL no reator UASB se mostrou adequada com obtenção de eficiências de remoção de DQO consideradas satisfatórias (70–76%). A aplicação da lactase como pré-tratamento não se mostrou efetiva, no aumento da biodegradabilidade da água residuária sintética de laticínios.

Abstract in English:

ABSTRACT The aim of this study was to evaluate the anaerobic degradation of dairy wastewater with and without the application of lactase. Two UASB reactors (16 L) were built to treat synthetic dairy wastewater (DWW). Four organic loads (0.5, 1.0, 2.0, and 3.0 kg m–3 d–1 COD) were applied for 45, 95, and 45 days, keeping the HRT at 1 day. Ammonium sulfate and potassium phosphate were added to the DWW (COD:N:P of 500:5:1) and sodium bicarbonate (pH equal to 7.0). UASB1, which received DWW with lactase, showed no difference in COD removal efficiency compared to UASB2, which received DWW without lactase. The average COD removal efficiencies were 69, 77, 70, and 56% for UASB1 and 68%, 72%, 69%, and 57% for UASB2 in each phase. From the Monod kinetics, Y is the growth coefficient (mg mg–1 d–1); Kd is the endogenous decay coefficient (d–1); μmax is the maximum microbial growth rate (d–1); and KS is the limiting substrate concentration (mg L–1) equal to 1.16 and 1.20; 0.05 and 0.04; 0.18 and 0.13; and 248 and 109, respectively, for UASB1 and UASB2. It can be concluded that the analysis of the anaerobic degradation of DWW in the UASB reactor proved to be adequate, with COD removal efficiencies considered satisfactory (70–76%). The application of lactase as a pre-treatment was not effective in increasing the biodegradability of synthetic dairy wastewater.
Scientific Paper
Barriers to the implementation of reverse logistics for organic solid waste in the Amazon: A study in a city in the metropolitan region of Belém Teixeira, Vitória Eduarda Gomes Cruz, Walter Shalon Cardoso Fernandes, Reimison Moreira Nunes, Denilson Ricardo de Lucena Martins, Vitor William Batista Nagata, Verônica de Menezes Nascimento

Abstract in Portuguese:

RESUMO A logística reversa dos resíduos sólidos orgânicos (RSO) objetiva o retorno destes para a economia, visando à recuperação e à reintrodução da matéria orgânica em outros ciclos produtivos, almejando um resultado ecologicamente correto. No entanto, para obter tais resultados, devem-se superar as barreiras entre os atores envolvidos (stakeholders). Assim, o objetivo desta pesquisa é comprovar se as barreiras relacionadas à implantação da logística reversa de RSO para o stakeholder gerador (pessoa física) levantadas na literatura se confirmam para a realidade da cidade de Castanhal, Pará, bem como ranqueá-las de acordo com sua determinância para o tema utilizando o método TOPSIS. Para tanto, foram realizados um levantamento na literatura de sete barreiras e na sequência uma survey para confirmar quais barreiras encontradas na literatura são reforçadas para os geradores pessoa física em Castanhal. Os resultados apontam que para os geradores pessoa física apenas a barreira que trata da dificuldade na separação dos resíduos foi validada para o contexto da cidade de Castanhal. Em contrapartida, a afirmativa referente a essa barreira ficou em nono lugar no ranking gerado por meio do método TOPSIS. As contribuições deste estudo são práticas e teóricas, pois para a teoria reforça a existência e importância das barreiras testadas de forma empírica, acrescentando ao acervo de estudos na área e ampliando as discussões sobre o tema. Já no campo prático, valida e ranqueia as barreiras à logística reversa de RSO, auxiliando na identificação de dificuldades e oportunidades de melhoria tanto para gestores públicos quanto privados.

Abstract in English:

ABSTRACT The reverse logistics of organic solid waste (OSW) aim to return these to the economy, seeking the recovery of organic matter and reintroduction into other productive cycles, aiming for an ecologically correct outcome. However, to achieve such results, barriers between the involved stakeholders must be overcome. In this context, this study aims to answer the following research question: What is the relative importance of barriers to the implementation of OSW reverse logistics for individual waste generators in a given territory? Therefore, the objective of this research is to verify if the barriers related to the implementation of reverse logistics of OSW for the generator stakeholder (individuals), identified in the literature, are confirmed for the reality of the city of Castanhal, Pará, as well as to rank them according to their determination for the topic using the TOPSIS tool. To do so, a survey of seven barriers in the literature was conducted, followed by a survey to confirm which barriers found in the literature are reinforced for individual waste generators in Castanhal, Pará. The results indicate that for individual waste generators, only the barrier related to the difficulty in waste separation was validated in the context of the city of Castanhal, Pará. In contrast, the affirmation regarding this barrier ranked ninth in the ranking generated from the TOPSIS method. The contributions of this study are practical and theoretical, as it reinforces the existence and importance of the tested barriers empirically, adding to the collection of studies in the area and expanding discussions on the topic. In the practical field, it validates and ranks the barriers to OSW reverse logistics, assisting in identifying difficulties and opportunities for improvement, both for public and private managers.
Scientific Paper
Evaluation of the adsorption potential of iron mining tailing and its effect on raphanus sativus germination Martins, Ricardo da Silva Antunes Silva, Matheus Rodrigues Moraes da Lourenço, Marco Antonio dos Santos Kasemodel, Mariana Consiglio

Abstract in Portuguese:

RESUMO O objetivo deste trabalho foi avaliar a caracterização físico-química e adsortiva do rejeito de Fe coletado no distrito de Brumadinho; e verificar seu efeito na germinação de Raphanus sativus. O material foi coletado na camada superficial (0–20 cm) e desintegrado para determinação de pH, potencial redox (Eh), condutividade elétrica (EC), matéria orgânica (MO), capacidade de troca catiônica (CEC), área superficial específica (SSA) e de grupos funcionais. Estudos de adsorção foram conduzidos utilizando azul de metileno (MB). Os resultados dos estudos de adsorção foram analisados utilizando modelos cinéticos (Elovich, pseudoprimeira ordem – PFO e pseudossegunda ordem – PSO) e modelos isotérmicos (Freundlich, Langmuir e Sips). O rejeito apresenta pH ácido (5,60), ΔpH negativo (-0,30) e baixa CEC (1,85 cmolc g-1). Foi verificada alta eficiência de adsorção de MB (96%). O modelo de Elovich (0,9248 < R2 < 0,9858) representou melhor a cinética química e o modelo de Freundlich descreveu melhor o processo de adsorção de MB no rejeito (R2 = 0,9609). A capacidade máxima de adsorção (qm) foi igual a 15,08 mg g-1. A presença de rejeito de Fe influenciou positivamente a germinação de sementes de R. sativus (73,8%), mas o crescimento do caule e da raiz foi inferior quando comparado às mudas cultivadas em substrato composto. Conclui-se que o material tem capacidade de adsorção catiônica favorável, o que pode beneficiar a fertilização do solo. No entanto, o desenvolvimento de R. sativus foi menor no substrato de rejeito de Fe, provavelmente devido à baixa CTC, MO e disponibilidade de nutrientes.

Abstract in English:

ABSTRACT The objective of this work was to evaluate the physicochemical and adsorptive characterization of Fe tailing collected in the district of Brumadinho; and verify its effect on Raphanus sativus germination. The material was collected on the surface layer (0-20 cm) and disintegrated for pH, redox potential – Eh, electrical conductivity – EC, OM, cation exchange capacity – CEC, specific surface area – SSA and functional groups characterization. Adsorption studies were conducted using methylene blue (MB). The results of the adsorption studies were analyzed using kinetic models (Elovich, pseudo-first order – PFO and pseudo-second order – PSO) and isotherm models (Freundlich, Langmuir and Sips). The tailing has an acidic pH (5.60), negative ΔpH (-0.30) and low CEC (1.85 cmolc g-1). A high MB adsorption efficiency (96%) was verified. The Elovich model (0.9248<R2<0.9858) best represented the chemical kinetics, and the Freundlich model best describes the MB adsorption process in the tailing (R2 = 0.9609). The maximum adsorption capacity (qm) was equal to 15.08 mg g-1. The presence of Fe tailing positively influenced the germination of R. sativus seeds (73.8%), but stem and root growth were inferior when compared to seedlings cultivated in compost substrate. It is concluded that the material has favorable cationic adsorption capacity, which can benefit soil fertilization. However, R. sativus development was minor in Fe tailing substrate, probably due to low CEC, OM and nutrient availability.
Scientific Paper
Dual-chamber microbial fuel cell with denitrifying biocathode for the treatment of cassava processing wastewater Silva, Aline Oliveira da Perazzoli, Simone Soares, Hugo Moreira Azevedo, Marcia Mourão Ramos Bressan, Cléo Rodrigo

Abstract in Portuguese:

RESUMO O objetivo deste estudo foi avaliar a viabilidade de utilizar água residuária do processamento da mandioca (manipueira) como substrato para operação de células a combustível microbianas de câmara dupla (MFCs) equipadas com biocátodos desnitrificantes. Duas configurações relacionadas à membrana de troca iônica utilizada foram avaliadas: uma com uma membrana de troca aniônica (MFC-A) e outra com uma membrana de troca de catiônica (MFC-C). Ambos os biorreatores foram operados em modo de batelada sequencial. Além disso, uma plataforma de baixo custo baseada na tecnologia Arduino foi proposta para permitir a medição e o registro contínuo de dados de potencial elétrico das MFCs. Os valores de potencial elétrico mais altos foram observados nos primeiros dias de operação das MFCs, com leituras atingindo aproximadamente 350 mV (0,41 W·m⁻3) e diminuindo gradualmente após 100 dias de operação para 243 mV (0,20 W·m⁻3) e 125 mV (0,05 W·m⁻3) para a MFC-A e a MFC-C, respectivamente (valores médios para os últimos 20 dias de operação). Em ambas as MFCs, a redução da demanda química de oxigênio (DQO) e a remoção de nitrogênio foram superiores a 98% após a estabilização do reator, sem acúmulo perceptível de nitrito. Os resultados experimentais indicaram um desempenho superior quando a MFC estava equipada com uma membrana de troca aniônica. Os resultados apresentados aqui demonstram a viabilidade de utilizar água residuária do processamento de mandioca como um substrato para MFCs equipadas com um biocátodo desnitrificante, permitindo um tratamento eficiente de águas residuárias e geração simultânea de eletricidade.

Abstract in English:

ABSTRACT The aim of this study was to assess the feasibility of using cassava wastewater as a substrate for dual-chamber microbial fuel cells (MFCs) operating with denitrifying biocathodes. Two configurations related to the ion exchange membrane used were evaluated: one with an anion exchange membrane (MFC-A) and the other with a cation exchange membrane (MFC-C). Both bioreactors were operated in sequential batch mode. Furthermore, a low-cost platform based on Arduino technology was also proposed to enable continuous measurement and recording of voltage data from the MFCs. The highest voltage values were observed in the first days of MFC operation, with readings reaching approximately 350 mV (0.41 W·m 3) and gradually decreasing after 100 days of operation to 243 mV (0.20 W·m 3) and 125 mV (0.05 W·m 3) for the MFC-A and MFC-C, respectively (mean values for the last 20 days of operation). In both MFCs, the chemical oxygen demand reduction and nitrogen removal were over 98% after reactor stabilization, with no noticeable nitrite accumulation. The experimental results indicated superior performance when MFC was equipped with an anion exchange membrane. The results presented here demonstrate the feasibility of using cassava wastewater as a viable substrate for MFCs equipped with a denitrifying biocathode, allowing for efficient wastewater treatment and simultaneous electricity generation.
Scientific Paper
Performance evaluation of wastewater treatment plants in Southern Brazil Camelo, Luana Brito, Daniel Oliveira de Almeida, Maria Cristina de

Abstract in Portuguese:

RESUMO O presente estudo caracteriza o afluente, o efluente e a eficiência de remoção de 56 estações de tratamento de esgoto (ETEs) em operação no Rio Grande do Sul, Brasil. A análise abrange os principais processos de tratamento de esgoto utilizados no país: fossa séptica e filtro anaeróbio, lodo ativado com reator sequencial em batelada e com aeração estendida, reator UASB e filtro biológico, lagoas anaeróbias e facultativas, e a combinação de lagoas anaeróbias, facultativas e de maturação. Os parâmetros avaliados foram demanda bioquímica de oxigênio (DBO), demanda química de oxigênio (DQO), nitrogênio amoniacal (NNH3), fósforo, sólidos suspensos totais (SST) e Escherichia coli. As concentrações afluentes de DBO, DQO e SST (intervalos médios respectivos de 38–189, 203–416 e 75–242 mg∙L−1) foram inferiores às reportadas em outros estudos no Brasil, indicando que as ETEs analisadas operam com um afluente mais diluído. O efluente também apresentou concentrações abaixo dos valores de referência, embora essas diferenças não tenham sido tão acentuadas quanto no afluente. Em geral, não foram observadas discrepâncias significativas entre as eficiências de remoção obtidas e outras estimativas da literatura, exceto para SST, com valores inferiores de remoção. Fossas sépticas obtiveram menor eficiência na remoção de DBO, DQO e SST, enquanto sistemas de lodo ativado foram melhores na remoção de fósforo. Este estudo representa o primeiro conjunto de dados abrangente sobre o desempenho de ETEs na região Sul do Brasil, identificando áreas potenciais para aprimoramento e contribuindo para uma melhor gestão desses sistemas.

Abstract in English:

ABSTRACT This study assesses the influent and effluent characteristics and the removal efficiency of 56 wastewater treatment plants (WWTPs) operating in Brazil’s southern region, in the Rio Grande do Sul state. The analysis encompasses the main secondary wastewater treatment processes used in the country, such as septic tank and anaerobic filter, activated sludge with sequencing batch reactor and with extended aeration, upflow anaerobic sludge blanket reactor followed by trickling filter, anaerobic and facultative ponds, and the combination of anaerobic, facultative, and maturation ponds. The parameters evaluated were biochemical oxygen demand (BOD), chemical oxygen demand (COD), ammoniacal nitrogen (NNH3), total phosphorus (TP), total suspended solids (TSS), and Escherichia coli. The influent concentrations of BOD, COD, and TSS were considerably lower than other values reported in studies in Brazil, indicating that the analyzed WWTPs operate with a diluted influent, with respective average ranges of 38–189, 203–416, and 75–242 mg∙L−1. The effluent concentrations were also lower than the reference values, although the differences were not as pronounced as in the influent. No significant distinctions were observed between the removal efficiencies obtained and other results in the literature, except for TSS, which had a weaker performance. Concerning the technologies, lower performance was observed for BOD, COD, and TSS removal in the septic tank and higher removal rates of TP for the activated sludge systems. This study represents the first comprehensive dataset on the performance of WWTPs in Brazil’s southern region, contributing to the understanding of wastewater management practices in the country by indicating potential points for improvement.
Scientific Paper
Enhance electrokinetic remediation of potentially toxic elements in the dredged sediment of Camorim Lagoon Vallejo, Alejandra Daniela Delgado Araruna Junior, José Tavares Gonçalves, Rodrigo Araújo Magalhães de Souza, Rodrigo Fernandes Liu, Shuguang Wang, Hongtao

Abstract in Portuguese:

RESUMO A remediação eletrocinética é eficaz para sedimentos de baixa permeabilidade, permite a remoção simultânea de contaminantes orgânicos e inorgânicos. Neste estudo, foi investigada a aplicação da remediação eletrocinética em sedimentos dragados da lagoa de Camorim (complexo lagunar de Jacarepaguá, Rio de Janeiro), contaminada por metais potencialmente tóxicos, como cromo, cobre, chumbo, zinco e níquel. Utilizou-se uma solução tampão para controlar as variações de pH, enquanto o agente complexante EDTA e substâncias húmicas auxiliaram na dessorção e na remoção dos metais. Os tratamentos com EDTA (EK2 e EK3) resultaram em menores concentrações finais de zinco e chumbo. De forma notável, o tratamento EK1 (apenas água doce) alcançou a menor concentração de níquel na seção anódica. Embora o EK1 também tenha apresentado a menor concentração de cobre, nenhum dos tratamentos atingiu os limites regulatórios para esse metal. O cromo, metal menos móvel, concentrou-se na seção média em todos os tratamentos, indicando a necessidade de otimizar o eletrólito para promover sua remoção mais eficiente.

Abstract in English:

ABSTRACT Electrokinetic remediation, effective for low-permeability sediments, can remove both organic and inorganic contaminants simultaneously. This study investigated its application to dredged sediments from Camorim Lagoon (Jacarepaguá lagoon complex, Rio de Janeiro), known to be contaminated with potentially toxic metals (chromium, copper, lead, zinc, and nickel). A buffer solution controlled pH changes, while the complexing agent ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) and humic substances aided metal desorption and removal. Treatments utilizing EDTA (EK2 and EK3) achieved lower final concentrations of zinc and lead. Notably, EK1 (freshwater only) achieved the lowest nickel concentration observed in the anodic section. EK1 also achieved the lowest copper concentration; however, none of the treatments reached regulatory limits for copper. Chromium, which is the least mobile metal, is concentrated in the middle section for all treatments, suggesting the need for further electrolyte optimization to promote efficient chromium transport.
Scientific Paper
Artificial neural network models to support urban waste management: A technological resource that drives the achievement of Sustainable Development Goals Thomaz, Igor Pinhal Luqueci Mahler, Claudio Fernando

Abstract in Portuguese:

RESUMO A gestão de resíduos é crucial para atingir os Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS) estabelecidos pela Organização das Nações Unidas (ONU). No entanto, as técnicas tradicionais de caracterização de resíduos in loco demandam profissionais especializados, expostos a riscos biológicos, químicos e físicos. Nesse contexto, o uso de Redes Neurais Artificiais (RNA) em modelos para caracterização de Resíduos Sólidos Urbanos tem sido discutido, especialmente após o advento da pandemia Covid-19. As previsões feitas por RNA podem ser realizadas com pouco ou nenhum manuseio de resíduos, tornando o processo mais rápido, limpo e seguro. No entanto, os modelos de RNA frequentemente dependem de datasets fornecidos por terceiros, exigindo o monitoramento diligente para manutenção da disponibilidade de datasets atualizados com a regularidade apropriada. Este estudo apresentou modelos de RNA que estavam indisponíveis devido à falta de datasets atualizados, e demonstrou que a intercambialidade de datasets pode ser crítica para o uso, a longo prazo, de modelos de RNA desenvolvidos para atingir os ODS. Adicionalmente, a intercambialidade levou à formulação da hipótese sobre a relevância das variáveis de saneamento básico na maior assertividade de previsões relacionadas ao período da pandemia, resultando na identificação de padrões anormais relativos ao descarte de têxteis e papéis sanitários nos anos de 2020 e 2021. Adicionalmente, este trabalho pode ser o ponto de partida para o desenvolvimento de modelos intercambiáveis mais sofisticados, desenvolvidos com datasets alternativos, criteriosamente escolhidos para elevar a acurácia das predições desejadas, por meio da redução da amplitude do conjunto intersecção formado por diferentes modelos.

Abstract in English:

ABSTRACT Waste management is crucial to achieving the Sustainable Development Goals (SDGs) established by the United Nations. However, traditional on-site waste characterization techniques require specialized professionals, who are exposed to biological, chemical, and physical risks. In this sense, the use of artificial neural networks (ANN) in models for characterizing municipal solid waste has been discussed, especially after the advent of the COVID-19 pandemic. Predictions made by ANN can be carried out with little or no handling of waste, making the process faster, cleaner, and safer. However, ANN models rely on datasets often provided by third parties, so they require diligent monitoring to ensure that an updated dataset is available at the appropriate regularity. This study presented two standard ANN models that were not available due to a lack of up-to-date datasets and demonstrated that dataset interchangeability may be critical for the long-term use of ANN developed to achieve SDG. Furthermore, interchangeability led to the formulation of a hypothesis about the relevance of the variable associated with basic sanitation in the greater assertiveness of one of the models during the pandemic period, resulting in the identification of abnormal patterns relating to the disposal of textiles and sanitary papers in the years 2020 and 2021. Additionally, this study can be the starting point for the development of more sophisticated interchangeable models developed with alternative datasets, meticulously chosen to reduce the effective error of the desired predictions by reducing the amplitude of the intersection set formed by different models.
Scientific Paper
Using fruit and vegetable waste to generate hydrogen through dark fermentation Menezes, Camila Aparecida de Duarte, Maíra Saldanha Teixeira, Isabelle Nascimento Cavalcante, Willame de Araújo Almeida, Priscilla de Souza Viana, Michael Barbosa Zaiat, Marcelo Leitão, Renato Carrhá

Abstract in Portuguese:

ABSTRACT Resíduos de frutas e vegetais (RFV) são substratos ricos em açúcar que podem ser usados para produzir hidrogênio por meio da fermentação escura. O sucesso dessa fermentação depende dos parâmetros de operação, que variam com base nas características do substrato. Este estudo teve como objetivo determinar como os RFV de uma central de abastecimento de hortifrutigrangeiros devem ser fermentados para produzir a quantidade máxima de hidrogênio. Os seguintes objetivos foram listados: determinar o método de pré-tratamento (químico, térmico e ácido) para lodo de cervejaria e avaliar a fermentação da fração líquida dos RFV em reator anaeróbio de leito estruturado (AnSTBR). A operação do AnSTBR começou com sacarose como substrato operado com tempo de detenção hidráulica (TDH) de 6 horas. Em seguida, a sacarose foi gradualmente substituída por RFV usando TDH de 6 horas. O RFV foi usado como a única fonte de carbono (5 g DQO/L) com TDHs de 6, 12 e 3 horas por pelo menos 20 dias em cada condição. O tratamento térmico resultou na maior produção cumulativa de hidrogênio e taxa de produção de hidrogênio (TPH) (90 mL H2 e 6,6 mL H2/h). Na operação do AnSTBR, os maiores valores de TPH foram observados em 6 horas (2.094 L H2/m3 reator.d). A tentativa de reduzir o TDH para 3 horas causou uma redução no TPH para 216 L H2/m3 reator.d. É altamente recomendado o aumento da taxa de carga orgânica volumétrica e o uso de co-fermentação, visando reduzir o tamanho do reator e a água gasta na diluição, aumentando a concentração do substrato em estudos futuros.

Abstract in English:

ABSTRACT Fruit and vegetable waste (FVW) are sugar-rich substrates that can result in hydrogen through dark fermentation. The success of dark fermentation depends on changing operation parameters, which vary based on the characteristics of the substrate. This study aimed to determine how FVW from a central horticultural wholesaler should be fermented to produce the maximum amount of hydrogen. The following goals were listed as determining the pre-treatment method (chemical, thermic, and acid) for brewery sludge and evaluating the fermentation of the liquid fraction of FVW in an anaerobic structured bed reactor (AnSTBR). The AnSTBR operation started with sucrose as substrate at a hydraulic retention time (HRT) of 6 h. Then, the sucrose was gradually replaced by FVW at the HRT of 6 h. The FVW was fed as the sole carbon source (5 g COD/L) at HRTs of 6, 12, and 3 h for at least 20 days on each condition. The heat treatment resulted in the highest cumulative hydrogen production and hydrogen production rate (HPR) (90 mL H2 and 6.6 mL H2/h). In the AnSTBR operation, the highest values of HPR were observed at 6 h (2094 L H2/m3 reactor.d). The attempt to decrease the HRT to 3 h caused a reduction in the HPR to 216 L H2/m3 reactor.d. It is highly encouraging the increase of the organic loading rate and the use of co-fermentation, aiming to reduce the size of the reactor and water expended on dilution by increasing substrate concentration in future studies.
Scientific Paper
Sanitary sewage disinfection of a municipal treatment plant: use of individual and combined ozonation with UVC-LED radiation Rodrigues, João Henrique Souza, André Luis Fachini de Garcia, Adriana Deucher, Diego Somensi, Cleder Alexandre

Abstract in Portuguese:

Resumo A articulação sistemática de recursos hídricos envolve a utilização de instrumentos técnicos e de gestão capazes de minimizar impactos ambientais com otimização do capital disponível. As estações de tratamento de esgoto (ETE) são constituídas buscando a maior eficiência na remoção de contaminantes, incluindo microbiológicos, potencializando a qualidade da água a ser lançada nos corpos receptores. Em sistemas em que o tratamento terciário está presente, métodos de desinfecção como cloração e radiação ultravioleta (UV) são comumente utilizados como polimento final do efluente, e o acompanhamento da sua efetividade na desinfecção é extremamente importante para evitar gastos desnecessários. Desse modo, esta pesquisa buscou analisar a eficiência em desinfecção de amostras de efluente de uma ETE do sistema de saneamento do município de Indaial (SC), utilizando os métodos de ozonização e o processo combinado com a radiação UVC-LED, em escala de bancada, em batelada. A determinação da eficiência dos tratamentos foi realizada pela quantificação de unidades formadoras de colônia (UFC), e as variáveis pH (5, 7 e 9) e tempo de aplicação (10, 20 e 30 min) formaram a configuração da análise. O ponto ótimo de desinfecção foi atingido em 20 minutos de processo, independentemente do método de desinfecção. Em tempo 10 min, sempre que a aplicação combinada foi utilizada, apresentou melhora na eficiência em todos os pHs, mais notoriamente em meio alcalino. A aplicação da radiação UV por meio de diodos emissores de luz (LED) é uma tecnologia recente e, por isso, vem despertando interesse em pesquisas mundiais.

Abstract in English:

Abstract The systematic articulation of water resources involves the use of technical and management instruments capable of minimizing environmental impacts with optimization of available capital and constitution of sewage treatment plants (STPs) to seek greater efficiency in the removal of contaminants, including microbiological ones, and enhance the quality of the water to be released into the receiving bodies. In systems where tertiary treatment is present, disinfection methods such as chlorination and UV radiation are commonly used as a final polishing of the effluent, and the monitoring of their effectiveness in disinfection is extremely important to avoid unnecessary expenses. Thus, this research sought to analyze the efficiency of disinfection of effluent samples from an STP of the sanitation system in the municipality of Indaial-SC using ozonation methods and the process combined with UVC-light-emitting diode (LED) radiation, on a bench scale, in batches. The determination of treatment efficiency was carried out by quantifying colony-forming units (CFU), and variables such as pH (5, 7, and 9) and application time (10, 20, and 30 min) formed the configuration of the analysis. The optimal disinfection point was reached within 20 min of the process, regardless of the disinfection method. In 10 min time, whenever the combined application was used, it showed improvement in efficiency at all pHs, most notably in alkaline medium. The application of UV radiation through LED is a recent technology and, therefore, has aroused interest in research worldwide.
Scientific Paper
Constructed wetland for septic tank sludge management: drained water quality under different operating strategies on a bench-scale experiment Santos, Wagner Alex dos Rodrigues, Gabriela Anzanello Soares, Marcus Medeiros, Raphael Corrêa Decezaro, Samara Terezinha

Abstract in Portuguese:

Resumo O tanque séptico é comumente utilizado para o tratamento de efluentes domésticos, especialmente em tratamentos descentralizados, no entanto ele requer manutenção periódica, incluindo a remoção, o tratamento e a disposição do lodo, o que pode ser difícil e custoso. Uma abordagem alternativa, alinhada aos princípios da economia circular, é o uso de unidades de gestão de lodo wetlands (UGLW). Neste estudo, foi realizado um experimento em escala de bancada utilizando seis UGLW (0,0177 m2 cada uma), plantadas com Canna x generalis. Foram testadas diferentes cargas de sólidos totais (ST) (15, 28 e 42 kg ST m-2 ano-1) e níveis de saturação (0,10 e 0,20 m), e uma estratégia de supercarga foi adotada no início da operação. O monitoramento e as análises foram realizados nos primeiros 150 dias de operação. Os resultados demonstraram que, já no início da operação, foram obtidas altas eficiências de remoção, especialmente nas unidades com nível de saturação de 0,20 m, atingindo 80% para ST, 93% para demanda química de oxigênio, 98% para nitrogênio total Kjeldahl e 97% para ortofosfato. Este trabalho mostrou que as UGLW são capazes de realizar um tratamento de alto nível, mesmo com cargas elevadas de sólidos no início da operação. Além disso, esses resultados indicam que cargas ainda maiores podem ser testadas para otimizar o desempenho do tratamento e reduzir a demanda de área. Assim, a configuração das UGLW, bem como as estratégias operacionais adotadas neste artigo, pode ser utilizada em pesquisas futuras, de longo prazo e em grande escala, para melhor compreender os mecanismos ativos de tratamento.

Abstract in English:

Abstract The septic tank is commonly used for treating domestic effluents, especially decentralized treatment. However, it requires periodic maintenance, including the removal, treatment, and disposal of sludge, which can be difficult and costly. An alternative approach, aligned with the principles of the circular economy, is the use of wetlands sludge management units (WSMU). In this study, a bench-scale experiment was conducted using six WSMU (0.0177 m2 each) planted with Canna x generalis. Different total solids (TS) loads (15, 28, and 42 kg TS m-2 year-1) and saturation levels (0.10 m and 0.20 m) were tested, and a super-loading strategy was adopted at the beginning of the operation. Monitoring and analyses were carried out over the first 150 days of operation. The results demonstrated that already at the beginning of the operation, high removal efficiencies were obtained, especially in units with a 0.20 m saturation level, reaching 80% for TS, 93% for chemical oxygen demand, 98% for total Kjeldahl nitrogen, and 97% for orthophosphate. This work showed that WSMU are capable of a high level of treatment even with high solids loads at the beginning of operation. Furthermore, these results indicate that even larger loads can be tested to optimize treatment performance and reduce area demand. Thus, the WSMU configuration, as well as the operational strategies adopted in this paper, can be used in future, long-term, and full-scale research to better understand the active treatment mechanisms.
Scientific Paper
Modalities of packaging reverse logistics in Brazil, Federal Decree No. 11,413, February 13, 2023 Patulski, Ana Caroline de Paula Carneiro, Charles Fernandes, Valdir

Abstract in Portuguese:

RESUMO Este artigo aborda as modalidades recentemente regulamentadas pelo Decreto Federal n° 11.413, de 13 de fevereiro de 2023, destinadas a viabilizar a logística reversa de embalagens pós-consumo no território brasileiro, leia-se aqui, compensação, estruturação e massa futura. A pesquisa foi conduzida por meio da análise de dados documentais obtidos em portais eletrônicos das entidades gestoras e verificadores independentes que operam no mercado nacional. Os resultados revelaram que a modalidade denominada ‘compensação’ opera como um mecanismo de pagamento por serviços ambientais, em que os responsáveis pela poluição remuneram cooperativas, associações ou outros agentes logísticos de materiais recicláveis pela prestação dos serviços que incluem coleta, triagem e disposição final ambientalmente correta. A modalidade ‘estruturação’ está centrada na otimização da estrutura operacional da cadeia já existente, por meio de investimentos financeiros que abrangem desde a aquisição de equipamentos até o suporte em aspectos contábeis, jurídicos e técnicos. Enquanto isso, a modalidade ‘massa futura’ envolve investimentos financeiros para implementação de novos sistemas onde estes ainda não existem ou são incipientes, abrangendo desde a instauração da coleta seletiva até a estruturação de associações e cooperativas. Com base nos resultados obtidos, é possível inferir que essas modalidades possuem atributos que podem ampliar a eficiência da logística reversa de embalagens pós-consumo no Brasil. Adicionalmente, observa-se que a implementação isolada de cada modalidade não resulta em avanços substanciais. No entanto, quando integradas, essas modalidades se complementam, pois cada uma oferece vantagens e benefícios específicos, adequados para atender às diversas particularidades de cada região brasileira.

Abstract in English:

ABSTRACT This article addresses the modalities recently regulated by Federal Decree No. 11,413 of February 13, 2023, to enable the reverse logistics of post-consumer packaging in Brazil: compensation, structuring, and future mass. The study analyzed documentary data from electronic portals of management entities and independent verifiers operating in the national market. The results revealed that the modality called “compensation” serves as a payment mechanism for environmental services, in which those responsible for pollution pay cooperatives, associations, or other logistical agents of recyclable materials to provide services that include the collection, sorting, and environmentally friendly final disposal. The “structuring” modality focuses on optimizing the existing chain’s operational structure through financial investments ranging from acquiring equipment to supporting accounting, legal, and technical aspects. Meanwhile, the “future mass” modality involves financial investments to implement new systems where these do not yet exist or are incipient, ranging from establishing selective collection to structuring associations and cooperatives. Based on the results obtained, it is possible to infer that these modalities have attributes that can increase the efficiency of reverse logistics for post-consumer packaging in Brazil. Additionally, it was observed that the isolated implementation of each modality does not result in substantial advances. However, when integrated, these modalities complement each other as each one offers specific advantages and benefits suitable to meet the different particularities of each Brazilian region.
Scientific Paper
GIS tool and legal aspects to support the management of the organic fraction of municipal solid waste in two Brazilian cities Belli, Igor Marcon Quaresma, Igor Bayard, Rémy Cavali, Matheus Castilhos Junior, Armando Borges de

Abstract in Portuguese:

RESUMO O gerenciamento de resíduos sólidos municipais representa um desafio significativo para o futuro da sociedade. As tecnologias de compostagem e digestão anaeróbica processam resíduos orgânicos, fornecendo material e recuperação de energia, respectivamente. Este estudo avaliou os locais mais adequados para a instalação de estações de tratamento da fração orgânica dos resíduos sólidos urbanos em duas cidades brasileiras, João Pessoa (PB) e Florianópolis (SC), considerando critérios ambientais, sociais e geográficos. Além disso, foram discutidas as principais legislações sobre o gerenciamento de resíduos orgânicos nessas cidades, destacando os avanços em relação às normas nacionais. Em Florianópolis, as áreas adequadas representam 0,5% da área total, totalizando 3,10 km2. Em João Pessoa, a área final adequada abrange 16,76 km2, ou 8% do território. Os aspectos ambientais e as áreas residenciais foram identificados como os critérios restritivos mais relevantes para a seleção de locais adequados. Em termos de políticas públicas existentes, Florianópolis destaca-se em termos de gestão de resíduos orgânicos, com regras mais claras e eficazes, enquanto João Pessoa ainda precisa de uma política mais consistente e integrada.

Abstract in English:

Abstract The management of municipal solid waste represents a significant challenge for the future of society. The technologies of composting and anaerobic digestion process organic waste, providing material, and energy recovery, respectively. This study evaluated the most suitable locations for installing treatment plants for the organic fraction of municipal solid waste in two Brazilian cities, João Pessoa and Florianópolis, considering environmental, social, and geographical criteria. Furthermore, the main legislation on organic waste management in these cities was discussed, highlighting advances in relation to national regulations. In Florianópolis, the suitable areas represent 0.5% of the total area, totaling 3.10 km2. In João Pessoa, the final suitable area covers 16.76 km2 or 8% of the territory. Environmental aspects and residential areas were identified as the most relevant restrictive criteria for selecting suitable sites. In terms of existing public policies, Florianópolis stands out in terms of organic waste management, with clearer and more effective rules, while João Pessoa still needs a more consistent and integrated policy.
Scientific Paper
Artificial neural network approaches for calibrating the Kw coefficient in water distribution networks Sousa, David Lopes de Bezerra, Alessandro de Araújo Araujo, Rafael Brito Aguiar de Castro, Marco Aurelio Holanda de

Abstract in Portuguese:

RESUMO Este estudo investiga a calibração do coeficiente de decaimento de cloro nas paredes das tubulações (Kw), um parâmetro essencial para garantir a precisão dos modelos de qualidade da água em redes de distribuição. A metodologia desenvolvida aplica dois métodos baseados em redes neurais artificiais (RNAs): um que calibra Kw para grupos de tubulações semelhantes (RNA-G) e outro que realiza a calibração individualmente para cada trecho (RNA-T). Esses métodos foram testados e validados em diferentes cenários, variando tanto na quantidade de dados observados quanto na faixa de variação do parâmetro usada para a geração dos dados de treinamento e teste dos modelos. Os resultados indicaram que o RNA-G apresentou menor erro em cenários com dados observados limitados, destacando-se como uma solução eficiente para calibração em contextos de baixa disponibilidade de dados. Em contrapartida, a abordagem de calibração por trecho demonstrou maior potencial em cenários em que o modelador tem uma ampla gama de informações sobre as tubulações e as concentrações de cloro nos nós da rede. Em conclusão, este estudo oferece uma contribuição significativa para o aprimoramento das técnicas de calibração do Kw, proporcionando ferramentas mais precisas para modelagem de redes de distribuição de água.

Abstract in English:

ABSTRACT This study investigates the calibration of the chlorine wall decay coefficient (Kw) in pipelines, a crucial parameter for ensuring the accuracy of water quality models in distribution networks. The developed methodology applies two methods based on artificial neural networks (ANNs): one that calibrates Kw for groups of similar pipelines (group-based ANN (G-ANN)) and another that performs individual calibration for each segment (segment-based ANN). These methods were tested and validated in different scenarios, varying both in the amount of observed data and in the parameter variation range used for generating the training and testing data. The results indicated that G-ANN presented lower error in scenarios with limited observed data, emerging as an efficient solution for calibration in contexts with low data availability. In contrast, the segment-based calibration approach showed greater potential in scenarios where the modeler has a wide range of information about the pipelines and chlorine concentrations at network nodes. In conclusion, this study provides a significant contribution to the improvement of Kw calibration techniques, offering more accurate tools for modeling water distribution networks.
Scientific Paper
Degradation of aqueous mixture of textile dye via photo-Fenton process using bacterial cellulose/iron nanocomposite as catalyst Silva, Marina Santana, Ingrid Henrique, Mariana Neves, Naiana Silva, Fernanda Sobreira Rodríguez-Díaz, Joan Manuel Vinhas, Glória Maria Napoleão, Daniella

Abstract in Portuguese:

RESUMO Diante da grande versatilidade da celulose bacteriana (CB), este trabalho aplicou um nanocompósito de CB/Fe como catalisador do processo foto-Fenton para degradar a mistura aquosa dos corantes têxteis preto direto 22 e azul reativo 21. A partir do estudo de adsorção no nanocompósito CB/Fe, constatou-se que não houve remoção significativa dos corantes. Ao fazer uso do nanocompósito com 100 mg·L–1 de H2O2, em pH ácido (≈3,5), foi possível promover a degradação dos compostos, atingindo 77, 83 e 95% de redução da absorbância nos λ de 266, 337 e 664 nm, respectivamente, após 120 minutos. Ademais, notou-se que os dados experimentais se ajustaram bem aos modelos cinéticos de pseudoprimeira ordem para todos os agrupamentos monitorados. O estudo do reúso do nanocompósito de CB/Fe mostrou a necessidade de repor ferro para manter a eficiência catalítica do material. Por fim, os ensaios de toxicidade mostraram que o tratamento empregando o nanocompósito de CB/Fe diminuiu a toxicidade da matriz estudada frente às sementes de tomilho e agrião.

Abstract in English:

Abstract Given the great versatility of bacterial cellulose (BC), this work applied a BC/Fe nanocomposite as a catalyst in the photo-Fenton process to degrade the aqueous mixture of textile dyes direct black 22 and reactive blue 21. From the adsorption study on the BC/Fe nanocomposite, it was verified that there was no significant removal of dyes. However, when the nanocomposite was used with 100 mg·L–1 of H2O2 at an acidic pH (≈3.5), it effectively degraded the compounds. After 120 min, it achieved 77%, 83%, and 95% reduction in absorbance at λ of 266, 337, and 664 nm, respectively. Furthermore, it was noted that the experimental data fit well with the pseudo-first-order kinetic models for all monitored clusters. The study also revealed that iron replacement was necessary to maintain the catalytic efficiency of the BC/Fe nanocomposite. Additionally, toxicity tests showed that the treatment using the BC/Fe nanocomposite decreased the toxicity of the studied matrix against thyme and watercress seeds.
Scientific Paper
Proposal of a methodology for adjusting hydraulic parameters and pressures using variations of genetic algorithm operators for optimization and reduction of losses in water distribution networks Lara, Lorena Lemos Dias Silva, Fernando das Graças Braga da Silva, Alex Takeo Yasumura Lima Marques, Sara Maria Barbedo, Matheus David Guimarães Reis, José Antonio Tosta dos

Abstract in Portuguese:

RESUMO Os percentuais de perdas nos sistemas de abastecimento de água são alarmantes. A modelagem e a simulação hidráulica têm sido recursos muito utilizados para avaliar o comportamento das redes, identificando melhores condições e configurações de operação. Para tal, um software amplamente utilizado é o EPANET, por possuir código aberto e a possibilidade de programação em diferentes linguagens. Neste trabalho foi proposta metodologia onde foram desenvolvidas duas redes teóricas com diferentes tamanhos e configurações, mas com pressões superiores ao intervalo recomendado em norma. O objetivo do estudo foi a aplicação, e comparação, de dois algoritmos desenvolvidos em Python e acoplados o EPANET: um de busca aleatória e um envolvendo teoria evolucionária – algoritmos genéticos, tendo em vista o enquadramento das pressões das redes dentro do intervalo estabelecido em norma. Foram testados nove cenários do AG variando parâmetros de recombinação e mutação. Ambos algoritmos conseguiram adequar as pressões das redes à norma brasileira, reduzindo os percentuais de perdas e com resultados relativamente similares. Dentre os cenários estudados, observou-se maior influência da taxa de mutação em relação a taxa de recombinação, com menores perdas naqueles com taxa de mutação de 5%.

Abstract in English:

ABSTRACT The percentages of losses in water supply systems are alarming. Hydraulic modeling and simulation are widely used resources for evaluating network behavior and identifying better operating conditions and configurations. To this end, EPANET is a widely used software because of its open-source code and the possibility of programming in different languages. In this study, a methodology was proposed where two theoretical networks with different sizes and configurations were developed, but with pressures higher than the recommended range in the standard. The aim of the study was to apply and compare two algorithms developed in Python and coupled with EPANET: a random search and one involving evolutionary theory—genetic algorithms, aiming at aligning the network pressures within the range established in the standard. Nine scenarios of the GA were tested, varying recombination and mutation parameters. Both algorithms were able to adjust the network pressures to Brazilian standards, reducing the percentages of losses with relatively similar results. Among the studied scenarios, a greater influence of the mutation rate was observed in relation to the recombination rate, with lower losses in those with a mutation rate of 5%.
Scientific Paper
Hydrosedimentological modeling in a subhumid tropical catchment and its interactions with phosphorus Cavalcante, Larissa Silva, Antonio Jose da Mamede, George

Abstract in Portuguese:

RESUMO Esta pesquisa tem como objetivo propor um método para estimar a concentração de fósforo total (TP) em reservatórios, baseado nas relações com vazões e carga de sedimentos em regiões com dados limitados sobre a carga de TP em reservatórios. O estudo de caso foi realizado em uma bacia hidrográfica tropical subúmida de 45,4 km2, localizada no estado do Ceará, com um reservatório de saída de 482.920 m3. A modelagem hidrossedimentológica foi conduzida utilizando o modelo orientado a processos WASA-SED (Modelo de Disponibilidade Hídrica em Áreas Semiáridas com Dinâmica de Secamento). Quatro modelos de produção de sedimentos foram testados — Equação Universal de Perda de Solo (USLE), Onstad-Foster, Equação Universal de Perda de Solo Modificada (MUSLE) e Ferramenta Multiescala de Erosão do Solo (MUST) —, produzindo taxas de sedimentação decadal no reservatório de Tijuquinha variando de 2,8 a 15% por década, com o melhor desempenho observado para o MUST (7,2% década-1) em comparação com dados de levantamentos batimétricos realizados em 1992 e 2020 (7% década-1). Para estimar a carga de entrada de TP durante a estação chuvosa com base nas vazões de entrada, foi realizado um balanço de fósforo considerando os dados medidos das concentrações de TP no reservatório. Dessa forma, estabeleceu-se uma relação fósforo-descarga, com R2 de 0,58. Utilizando a série temporal de descarga d’água gerada com o WASA-SED para a bacia hidrográfica do Tijuquinha, entre 1980 e 2019, a carga histórica de TP no reservatório foi reconstruída para esse período aplicando-se a relação fósforo-descarga. O método proposto neste estudo conseguiu capturar o padrão intra-anual da dinâmica de TP no reservatório Tijuquinha, ao comparar os valores médios mensais das concentrações de TP medidas e modeladas. Foi identificada uma taxa específica de entrada de TP de 20,7 kg km-2 ano-1, com uma deposição de TP no reservatório de 98,5% e uma liberação de TP pelos dispositivos de saída de 1,5%.

Abstract in English:

ABSTRACT This research aims to propose a method for estimating total phosphorus (TP) concentration in reservoirs based on relationships with water discharges and sediment load in regions with a lack of available data on TP load into reservoirs. The case study was the 45.4 km2 subhumid tropical catchment, located in the state of Ceará, with a 482,920 m3 outlet reservoir. The hydro-sedimentological modeling was performed using the process-oriented WASA-SED model (model of Water Availability in Semi-arid Areas with SEdiment Dynamics). Four sediment production models were tested (Universal Soil Loss Equation [USLE], Onstad-Foster, Modified Universal Soil Loss Equation [MUSLE], and Multiscale Soil Erosion Tool [MUST]), yielding decadal sedimentation rates in the Tijuquinha reservoir ranging from 2.8% to 15% per decade, with the best performance for MUST (7.2% decade−1) as compared with the data derived from bathymetric surveys carried out in 1992 and 2020 (7% decade−1). To estimate the TP input load during the wet season with inflow discharges, a phosphorus balance was performed considering measured data on TP concentrations at the reservoir. Thus, a phosphorus-discharge relationship was established, with an R2 of 0.58. Using the time series of water discharge generated with WASA-SED for the Tijuquinha catchment from 1980 to 2019, the historical TP load into the Tijuquinha reservoir was reconstructed for that period by applying the phosphorus-discharge relationship. The method proposed in this study was able to capture the intra-annual pattern of TP dynamics in the Tijuquinha reservoir, comparing monthly average values of measured and modeled TP concentrations. A specific TP input rate of 20.7 kg km−2 year−1 was found, with a TP deposition in the reservoir of 98.5% and a TP release by the outlet devices of 1.5%.
Scientific Paper
Qualitative and quantitative analysis of construction and demolition waste: case studies in commercial buildings in the San Francisco region – United States Correia, Isadora Bruna Miyasaka, Elza Luli Córdoba, Rodrigo Eduardo Cramolichi, Stanley Cabral Marques Neto, José da Costa

Abstract in Portuguese:

RESUMO A construção civil é um dos principais geradores de resíduos sólidos, visto que o processo de desmonte e demolição ocorre com frequência e, na maioria das vezes, sem planejamento adequado. O objetivo deste trabalho foi analisar o processo de desconstrução de dois edifícios comerciais da região da Baía de São Francisco (Estados Unidos). Para este estudo foi realizado estudo de caso com duas obras de demolição parcial. A primeira etapa teve como objetivo identificar e analisar o gerenciamento para reciclagem e reutilização. A segunda etapa teve como foco estudar o projeto de desconstrução e caracterizar a desconstrução. Por fim, a última etapa quantificou e construiu indicadores sobre os materiais reciclados ou reutilizados. Resultados identificaram que os empreendimentos 1 e 2 tiveram geração de resíduos da construção civil (RCC) no processo de desconstrução de 63,7 e 21,5 kg/m2 e taxa de 9,8 e 81,3% de reciclagem, respectivamente. Apesar de a legislação exigir o redirecionamento desses materiais, a Califórnia e o Brasil ainda carecem de legislação referente aos resíduos de demolição que incentive que essas questões sejam planejadas ainda na fase de projeto inicial da construção.

Abstract in English:

ABSTRACT Civil construction is one of the main generators of solid waste since the process of dismantling and demolition occurs frequently and, in most cases, without adequate planning. The aim of this paper is to analyze the dismounting process of two commercial buildings in San Francisco Bay (California, United States). For this study, a case study was conducted with two partial demolition projects. The first phase aimed to identify and analyze the management of recycling and reuse. The second phase focused on studying the deconstruction project and characterizing the deconstruction. Finally, the last phase quantified and constructed indicators on the recycled or reused materials. Results identified that developments 1 and 2 generated construction and demolition waste (CDW) of 63.7 and 21.5 kg/m2 during the deconstruction process, with recycling rates of 9.8% and 81.3%, respectively. Despite the legislation requiring the redirection of these materials, California, as well as Brazil, still lacks specific aspects in the legislation regarding waste, to encourage and require that these issues be considered still in the initial design phase of the construction.
Scientific Paper
Risk, innovation, and culture effects on industrial symbiosis: An ecological perspective analysis Escandon-Barbosa, Diana Paramo, Jairo Salas Diaz, Jaime Segura

Abstract in Portuguese:

RESUMO Uma das principais preocupações das instituições governamentais na Europa e na América é implementar políticas de redução de resíduos industriais. Exemplos dessas ações são levados a cabo por organizações como a Comunidade Econômica Europeia e o Departamento de Comércio do Estado de Washington, que têm apoiado várias iniciativas relacionadas com a simbiose industrial. Essas condições descritas tornam necessário o desenvolvimento de estudos que permitam o conhecimento dos fatores que afetam a implementação de ações relacionadas com a simbiose industrial e as características dos contextos em que esta se desenvolve. Assim, esta investigação teve como objetivo identificar fatores como o risco global, a orientação para a inovação e a cultura verde e o seu papel na implementação de processos de simbiose industrial. Para o efeito, é elaborado um modelo de regressão logística hierárquica. Essa técnica permite analisar a importância da orientação para a inovação e da cultura verde, tal como o seu papel moderado no risco global e na simbiose industrial. Os resultados mostram que o sucesso da implementação da simbiose industrial influencia significativamente tanto a orientação para a inovação quanto a cultura verde.

Abstract in English:

ABSTRACT One of the significant concerns of government institutions in Europe and America is implementing policies to reduce industrial waste. Examples of these actions are carried out by organizations such as the European Economic Community and the Washington State Department of Commerce, which have supported several initiatives related to industrial symbiosis. These described conditions make the development of studies necessary to allow knowledge of factors that affect the implementation of actions related to industrial symbiosis and the characteristics of the contexts in which it develops. Thus, this research aims to identify factors such as overall risk, innovation orientation, and green culture and their role in implementing industrial symbiosis processes. A hierarchical logistic regression model is made to accomplish this purpose. This technique allows for analyzing the importance of innovation orientation and green cultures, such as their moderate roles in overall risk and industrial symbiosis. The results show that the success of implementing industrial symbiosis significantly influences both innovation orientation and green culture.
Scientific Paper
Feasibility study for the implementation and operation of different types of constructed wetlands for a decentralized wastewater treatment system Immich, Tiago Bisognin Medeiros, Raphael Corrêa Decezaro, Samara Terezinha

Abstract in Portuguese:

RESUMO A concepção de estações de tratamento de esgoto envolvendo os sistemas wetlands construídos (WCs) constitui uma demanda crescente e complexa diante da escassez de dados para subsidiar a tomada de decisão. Por isso, o objetivo deste estudo foi avaliar a viabilidade de implantação e operação de diferentes modalidades de wetlands construídos aplicados ao tratamento descentralizado de esgoto coletivo. As modalidades de WC avaliadas foram: wetland construído de fluxo horizontal (WCFH), wetland construído de fluxo vertical (WCFV) e wetland construído do tipo sistema francês (WCSF). A metodologia adotada consistiu no dimensionamento das três tipologias propostas para um loteamento, com população estimada de 868 pessoas; quantificação dos materiais e mão de obra necessários para implantação e operação, durante uma via útil de 15 anos, com auxílio de composições SINAPI e TCPO; e a tomada de decisão por meio de um processo hierárquico (AHP), com base em critérios básicos de sustentabilidade: ambiental, social e econômica. O WCFH apresentou os menores custos de implantação e operação, seguido do WCSF e do WCFV. Ao critério econômico foi atribuída a maior importância, de 61%. Os demais critérios, ambiental e social, apresentaram 27 e 12% de preferência, respectivamente. A alternativa que demonstrou maior viabilidade, devido ao seu baixo custo de implantação e operação, foi o WCFH. No entanto, diante da necessidade de remoção de nitrogênio amoniacal para atendimento à legislação ambiental brasileira (20 mgL-1), as modalidades de WCSF e WCFV seriam as mais indicadas, pois possibilitam a nitrificação. Ainda, o WCSF oferece vantagens em relação ao WCFV devido à menor demanda de área, à dispensa de tratamento de nível primário e ao menor custo de vida útil.

Abstract in English:

ABSTRACT The design of sewage treatment plants involving constructed wetland (CW) systems is a growing and complex demand, given the scarcity of data for supported decision-making. Therefore, this study aimed to assess the feasibility of implementing and operating various types of CWs for decentralized collective sewage treatment, utilizing an analytic hierarchy process (AHP). The evaluated CW modalities were: horizontal flow-constructed wetland (HFCW), vertical flow-constructed wetland (VFCW), and French system-constructed wetland (FSCW). The adopted methodology consisted of designing the three proposed typologies for a subdivision with an estimated population of 868 people; quantification of materials and labor required for implementation and operation over a 15-year lifespan, with the aid of the National System of Costs Survey and Indexes of Construction and Table of Compositions and Prices for Budgets compositions, and decision-making through an AHP, based on basic sustainability criteria: environmental, social, and economic. HFCW had the lowest implementation and operating costs, followed by FSCW and VFCW. Based on the AHP decision-making process, the economic criterion was attributed the greatest importance, 61%. The other criteria, environmental and social, had 27% and 12% of preference, respectively. The alternative that demonstrated greater feasibility due to its low cost of implementation and operation was the HFCW. However, due to the necessity of removing ammoniacal nitrogen to meet Brazil’s environmental regulations (20 mg L−1), the FSCW and VFCW modalities are the most indicated, as they allow nitrification. Furthermore, FSCW offers advantages over VFCW, due to less area demand, and has no need for primary-level treatment and a lower lifespan cost.
Literature Review
Use of ecotoxicological bioindicators in effluent monitoring — legal implications in Brazil Pereira da Silva Alves, Daniela Borges Teixeira, Flaviane Teófilo, Monatha Nayara Guimarães Camilo Cotrim, Carlos Filipe Silva, Junilson Augusto de Paula Madureira Almeida, Luciane Luiz Cardoso Bailão, Elisa Flávia

Abstract in Portuguese:

RESUMO As mudanças ambientais influenciam diretamente a qualidade de vida, e leis de proteção ambiental surgem para garantir a manutenção do equilíbrio ecológico. Os ambientes aquáticos têm sido contaminados por substâncias de origem antrópica, denominadas efluentes. O descarte inadequado de efluentes traz efeitos adversos ao meio ambiente e à saúde humana. Na legislação brasileira, as resoluções do Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA) RE 357/2005 e RE 430/2011 abordam o uso de espécies indicadoras para avaliar a toxicidade dos efluentes. Apesar destas, muito ainda precisa ser feito para controlar e monitorar a emissão de efluentes nos recursos hídricos brasileiros. O objetivo deste trabalho foi realizar um levantamento histórico das regulamentações sobre o descarte de efluentes no Brasil e mostrar as diferenças nas regulamentações de cada estado, destacando as espécies indicadoras aceitas em cada regulamentação e suas vantagens e desvantagens. Dessa forma, esta revisão resume e organiza as informações da legislação brasileira sobre o descarte de efluentes e auxilia o pesquisador da área a escolher entre as metodologias adotadas para a análise de suas amostras ambientais. Apesar da inserção de bioensaios, fica evidente que a legislação brasileira atual é permissiva, exigindo adaptações e definições para aumentar a adesão ao monitoramento ecotoxicológico dos recursos hídricos pelos estados.

Abstract in English:

ABSTRACT Environmental changes directly influence quality of life, and environmental protection laws arise to ensure the maintenance of ecological balance. Aquatic environments have been contaminated by substances of anthropic origin, which are called effluents. Improper disposal of effluents has adverse effects on the environment and human health. In Brazilian legislation, the resolutions of the National Council for the Environment (CONAMA) RE 357/2005 and RE 430/2011 address the use of indicator species to evaluate the effluents’ toxicity. Despite these, much still needs to be done to control and monitor the emission of effluents in Brazilian water resources. The objective of this work was to carry out a historical survey of the regulations on the disposal of effluents in Brazil and to show the differences in each state's regulations, highlighting the indicator species accepted in each regulation and their advantages and disadvantages. In this way, this review summarizes and organizes the information of the Brazilian legislation on the disposal of effluents and helps the researcher in the area to choose between the methodologies adopted for the analysis of their environmental samples. Despite the insertion of bioassays, it is evident that the current Brazilian legislation is permissive, requiring adaptations and definitions to increase adherence to the ecotoxicological monitoring of water resources by the States.
Literature Review
A review of approaches to atrazine treatment employing advanced oxidation processes technologies Dantas, Ádila de Oliveira Sampaio Rocha, Amanda Carmelo da Cardoso, Vicelma Luiz Vieira, Patrícia Angélica

Abstract in Portuguese:

RESUMO A atrazina é um agrotóxico sintético amplamente utilizado em diversas culturas. É considerado um contaminante do solo e da água, e, devido à sua capacidade lixiviante e recalcitrante, novas tecnologias de tratamento têm sido desenvolvidas para sua remoção, com destaque para os processos oxidativos avançados (POAs), uma vez que os tratamentos convencionais de efluentes apresentam capacidade reduzida de remover poluentes orgânicos persistentes. Este artigo fornece uma revisão da literatura sobre as principais abordagens de POAs, como fotólise, ozonização, fotoperoxidação, fenton e fotofenton, fotocatálise e processos eletroquímicos, para tratamento da atrazina e os fundamentos reacionais por trás de cada processo. Em adição, as inovações e as aplicações de sistemas POAs híbridos foram documentadas. Vale ressaltar que apesar da alta eficiência obtida pelos POAs na degradação da ATZ, é importante avaliar a toxicidade resultante e os subprodutos formados, além dos custos associados à aplicação desses processos.

Abstract in English:

ABSTRACT Atrazine is a synthetic pesticide widely used in many crops. It is considered a contaminant to soil and water, and due to its leaching and recalcitrant capacities, new treatment technologies have been developed for its removal, with an emphasis on advanced oxidation processes (AOPs), since conventional wastewater treatments show reduced capacity to remove persistent organic pollutants. This article provides a literature review of the main AOP approaches, such as photolysis, ozonation, photoperoxidation, fenton and photo-fenton, photocatalysis, and electrochemical processes, for the atrazine treatment and the fundamentals behind each process. In addition, the innovations and applications of hybrid AOP systems were documented. It is worth mentioning that despite the high efficiency obtained by AOPs in the degradation of ATZ, it is important to evaluate the resulting toxicity and by-products formed, as well as the costs associated with the application of these processes.
Literature Review
Applications of digital technologies for overcoming challenges in municipal solid waste reverse logistics: a systematic literature review Leal, Agnaldo Eduardo Fayal Costa, Vitor Carmo Curi Fernandes, Reimison Moreira Melo, André Cristiano Silva Nagata, Verônica de Menezes Nascimento

Abstract in Portuguese:

RESUMO Identificar na literatura as tecnologias digitais e seus métodos de aplicação relevantes para o funcionamento da logística reversa de resíduos sólidos urbanos. O método adotado foi uma revisão sistemática da literatura utilizando o método PRISMA em cinco etapas, conduzida ao longo de 9 meses (de abril a dezembro de 2023), e consultando as bases de dados Scopus e Web of Science. A base de dados é composta de 58 artigos válidos para o objetivo da pesquisa, 16 tecnologias digitais e 61 aplicações práticas no contexto da logística reversa (LR) de resíduos sólidos urbanos (RSU), apresentadas em três classificações. O estudo apresenta uma compilação de tecnologias digitais aplicáveis à gestão de resíduos sólidos urbanos (GRSU) e suas diversas aplicações na execução da Logística Reversa (LR) de resíduos sólidos urbanos (RSU). Até o momento, as aplicações dessas tecnologias digitais na LR de RSU existiam de maneira dispersa na literatura. Dessa forma, contribui para o avanço teórico ao fornecer uma base sólida para pesquisas e desenvolvimentos futuros nessa área. Além disso, fornecemos uma classificação dessas tecnologias, de acordo com o padrão identificado nesta revisão sistemática: uso individualizado como Blockchain, IA, Big Data e IoT se destacam como as tecnologias com mais aplicações; uso único, como sensores de rastreamento, GPS e RFID; e uso combinado com outras tecnologias, como BIM+IoT+IA+Big Data. O estudo fornece tecnologias digitais e suas várias aplicações para que as partes interessadas possam selecioná-las para superar desafios na cadeia reversa de RSU.

Abstract in English:

ABSTRACT The aim of this study was to identify in the literature the digital technologies and their methods of application relevant to the functioning of reverse logistics (RL) for municipal solid waste. The method adopted was a systematic literature review using the PRISMA method with five stages, conducted over 9 months (from April to December 2023) and consulting the Scopus and Web of Science databases. The database is composed of 58 articles valid for the research objective, 16 digital technologies, and 61 practical applications to the context of RL of municipal solid waste (MSW) presented under three classifications. It presents a compilation of digital technologies applicable to MSW management and their various applications in the execution of RL of MSW. Until now, the applications of these digital technologies in MSW RL only existed in a scattered manner in the literature. In this way, it contributes to theoretical advancement by providing a solid foundation for future research and developments in this area. Furthermore, we provide a classification for these technologies, according to the pattern identified in this systematic review: individualized use such as blockchain, AI, Big Data, and IoT stand out as the technologies with the most applications, single-use such as tracking sensor, GPS, and RFID, and combined use with other technologies such as BIM+IoT+IA+Big Data. The study provides digital technologies and their various applications so that stakeholders can select them to overcome challenges in the reverse chain of MSW.
Literature Review
Micropollutants in potable water reuse: Review on guiding documents and operating plants around the world* Paixão, Mickaela Midon da Pereira, Renata de Oliveira Santos, Ana Silvia

Abstract in Portuguese:

RESUMO A presença de micropoluentes nos efluentes leva a uma preocupação crescente quanto à aplicação da água reciclada para reúso potável direto (RPD) e indireto (RPI). O estudo apresenta uma revisão (últimos cinco anos) dos documentos orientadores e plantas operacionais de reúso potável globalmente, com foco em micropoluentes. Os documentos orientadores foram encontrados por meio de revisão integrativa da literatura, enquanto as plantas operacionais foram identificadas em revisão sistemática. O estudo contemplou 19 documentos regulatórios, dos quais sete abordam RPD e RPI conjuntamente, 10 apenas RPI, e dois apenas RPD. Padrões para micropoluentes estão definidos apenas em documentos que regulam RPI. Quanto às plantas em operação, foram apresentadas 38 unidades, das quais seis são RPD e 32 RPI. Alguns compostos apresentaram maior preocupação: 1,4-dioxano, 17-β-estradiol, gemfibrozil, sulfonato de perfluorooctano, ácido perfluorooctanoico, sucralose e triclosan. É preocupante observar a ausência de normas específicas para micropoluentes nas regulamentações de RPD. Essa lacuna destaca a importância de estabelecer diretrizes rigorosas que considerem os efeitos dos micropoluentes. O estudo fornece uma visão geral do estado da arte que pode orientar o avanço dos marcos regulatórios regionais para a institucionalização do reúso potável em todo o mundo.

Abstract in English:

ABSTRACT The presence of micropollutants in effluents leads to an increased concern regarding the application of recycled water for direct and indirect potable reuse (DPR and IPR, respectively). The study presents a review (last 5 years) of guiding documents and operating plants of potable reuse (PR) globally, focusing on micropollutants. The guiding documents were found through an integrative literature review, while the operating plants were found in a systematic review. The study contemplated 19 regulatory documents, of which 7 address DPR and IPR jointly, 10 only IPR, and 2 only DPR. Standards for micropollutants are defined only in documents regulating IPR. Regarding plants in operation, 38 units were presented, of which 6 are DPR and 32 IPR. Some compounds presented more concern: 1,4-dioxane, 17-β-estradiol, gemfibrozil, perfluorooctane sulfonate (PFOS), perfluorooctanoic acid (PFOA), sucralose, and triclosan. It is of concern to note the absence of specific standards for micropollutants in DPR regulations. This gap highlights the importance of establishing rigorous guidelines that consider the effects of micropollutants; the study provides a state-of-the-art overview that can guide the advancement of regional regulatory frameworks for the institutionalization of PR worldwide.
Literature Review
Identification of barriers to reverse logistics of organic waste: a literature review considering the stakeholder Public Entities Lopes, Maria Regina Viana Maciel, Fabíola Domingues Estumano, Eva da Conceição Fernandes, Reimison Moreira Nagata, Verônica de Menezes Nascimento

Abstract in Portuguese:

RESUMO Esta pesquisa objetivou identificar na literatura as barreiras para a Logística Reversa (LR) de Resíduos Sólidos Orgânicos (RSO) para o stakeholder Entidades Públicas. A estratégia de pesquisa adotada foi a revisão sistemática da literatura utilizando as bases de dados Scopus e Web of Science, usando o método PRISMA. Foram identificados 34 artigos, e nestes, 14 barreiras relacionadas às Entidades Públicas. Os resultados deste estudo contribuem de forma original para a área de estudo, pois esta é a primeira pesquisa que identifica e discute de forma aprofundada as barreiras à LR de resíduos orgânicos relacionadas às Entidades Públicas, abrindo caminho para pesquisas empíricas e para o desenvolvimento desse campo de estudo. Também contribuem de forma prática para que políticas públicas e ações da iniciativa privada possam ser endereçadas de forma integrada para contornar tais barreiras.

Abstract in English:

Abstract This research aimed to identify the barriers to reverse logistics (RL) of organic solid waste for the stakeholder Public Entities in the literature. We adopted a systematic literature review strategy using the Scopus and Web of Science databases, employing the PRISMA method. In total, 34 articles were identified, including 14 barriers related to Public Entities. The results of this study contribute originally to the field as this is the first research to identify and discuss in-depth the barriers to RL of organic waste related to Public Entities, paving the way for empirical research and the development of this field of study. Additionally, it provides practical contributions for public policies and private sector actions to be addressed in an integrated manner to overcome these barriers.
Special Article
My adsorption journey: Ups and downs and other stories Rodrigues, Alírio Egídio
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Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental - ABES Av. Beira Mar, 216 - 13º Andar - Castelo, 20021-060 Rio de Janeiro - RJ - Brasil - Rio de Janeiro - RJ - Brazil
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