Mestre -- Universidade Federal do Rio de Janeiro. Centro de Ciencias Juridicas e Economicas, Rio de Janeiro, 1995.

O reúso de efluentes de esgotos domésticos na irrigação de culturas representa uma alternativa adequada na gestão dos recursos hídricos devido ao fornecimento de nutrientes e água em quantidades suficientes para o desenvolvimento das culturas, porém, também pode introduz impactos negativos ao solo, em parte, potencializados pela irrigação contínua ao longo do tempo. O maior efeito está relacionado com o aumento da salinidade e sodicidade. Uma alternativa para mitigar este impacto, é o uso de espécies vegetais extratoras e acumuladoras de sais que estão presentes no solo. Neste trabalho avaliaram-se as alterações nas propriedades químicas de um planossolo (disposto em 36 vasos, 18 isolados da chuva e dos ventos e 18 expostos a eventos climáticos) irrigado durante dois meses (junho-julho) com efluente de esgoto tratado por um reator UASB + lagoa de polimento. Posteriormente, avaliou-se o desempenho da espécie halófita Atriplex nummularia na remoção de sais e cátions acumulados no substrato (agosto 2008 – fevereiro 2009), monitorando o comportamento da condutividade elétrica, sódio, potássio, cálcio, magnésio e pH (no extrato do solo) e pH, condutividade elétrica e sódio trocável no percolado dos vasos. Durante a fitorremediação, foram aplicados além do efluente utilizado na etapa anterior (tratamento 3), efluente de um sistema UASB (tratamento 2) e água potável (tratamento 1). Também foi avaliado o comportamento das características físicas do solo mediante a determinação das curvas de retenção de água no inicio e final do experimento. A irrigação com o efluente do sistema UASB + lagoa de polimento incrementou significativamente o teor de sódio ao mesmo tempo em que diminuiu as concentrações de cálcio e magnésio; incrementando em até 30 % o percentual de sódio trocável (PST), indicando a sodificação da camada superficial (0-20 cm) dos substratos. O pH e a condutividade elétrica (indicadores da salinidade do solo quando atingem valores inferiores a 8,5 e superiores a 4 dS m-1, respectivamente) aumentaram sem atingir valores críticos. As condições de maior acumulação de sais e cátions apresentaram-se nos vasos que não estiveram expostos às variáveis climáticas. Com respeito à etapa de fitorremediação, as eficiências na remoção de sódio estiveram acima de 85% (em ausência de chuva) e fora da estufa valores entre 30 – 45% para os tratamentos 2 e 3 e acima de 80% para o tratamento 1. Resultados que mostram o melhor desenvolvimento da planta na ausência de chuvas e ventos fortes. Já os efeitos sobre as características físicas das amostras não foram estatisticamente significativos (α = 0.01), provavelmente pelo curto tempo de duração do experimento. Os resultados em geral, evidenciaram o potencial da Atriplex nummularia na fitorremediação de solos irrigados com efluentes de esgotos tratados. / Wastewater reuse in crops irrigation represents a good alternative in the water resources management because it supplies nutrients and water in sufficient amount to guarantee the growing of cultures, but also can affects negatively the soil due to the constant irrigation along time. The worst effect is related to the increase of the soil salinity and sodium content. An option to mitigate this effect is to use varieties of vegetable species that can extract or accumulate salt. This study researched the changes in the chemical properties of a Plano soil (distributed in 36 pots, 18 protected of rains and winds and 18 exposed them), irrigated over two months (June – July) with secondary treated wastewater from an anaerobic reactor/maturation pond. Besides that, it was studied the performance of the halophyte Atriplex nummularia in removing salts and cations accumulated in the soil (August 2008 – February 2009), by measuring from the soil extract samples: the behavior of electrical conductivity, sodium, potassium, calcium, magnesium and pH; and from the pots leachate: pH, electrical conductivity and exchangeable sodium. During the phytoremediation process, besides the wastewater effluent used in the first stage (treatment 3), there were also applied wastewater effluent from an UASB reactor (treatment 2) and potable water (treatment 1). Also, it was studied the behavior of soil´s physicals characteristic measuring water retention curves at the beginning and end of the experiment. Irrigation with the secondary treated wastewater from an anaerobic reactor/maturation pond increased significantly soil’s sodium concentration, and simultaneously, it decreased calcium and magnesium concentrations in the soil; augmenting the Exchangeable Sodium Percentages (ESP), thus indicating the sodification of soil superficial layer (0 – 20 cm). The values of pH and electrical conductivity (soil salinity indicators when reaching values below 8,5 and over 4 dS m-1, respectively) increased, but did not reached critical values. The pots not exposed to environmental conditions presented greater salts and cations concentrations accumulated on top soil. Phytoremediation stage efficiencies were higher than 85% (in the absence of rain) and between 30 and 45% (in the presence of rain) for applied treatments 2 and 3, respectively; and more than 80% for the applied treatment 1. These results showed that the plant performance is better in the absence of rain and strong winds. The changes on the physical characteristics were statistically non-significant (α = 0.01), probably because of the short duration of the experiment. The results in general, showed the potential of the Atriplex nummularia in phytoremediation processes of wastewater-irrigated soils.

O reúso de efluentes de esgotos domésticos na irrigação de culturas representa uma alternativa adequada na gestão dos recursos hídricos devido ao fornecimento de nutrientes e água em quantidades suficientes para o desenvolvimento das culturas, porém, também pode introduz impactos negativos ao solo, em parte, potencializados pela irrigação contínua ao longo do tempo. O maior efeito está relacionado com o aumento da salinidade e sodicidade. Uma alternativa para mitigar este impacto, é o uso de espécies vegetais extratoras e acumuladoras de sais que estão presentes no solo. Neste trabalho avaliaram-se as alterações nas propriedades químicas de um planossolo (disposto em 36 vasos, 18 isolados da chuva e dos ventos e 18 expostos a eventos climáticos) irrigado durante dois meses (junho-julho) com efluente de esgoto tratado por um reator UASB + lagoa de polimento. Posteriormente, avaliou-se o desempenho da espécie halófita Atriplex nummularia na remoção de sais e cátions acumulados no substrato (agosto 2008 – fevereiro 2009), monitorando o comportamento da condutividade elétrica, sódio, potássio, cálcio, magnésio e pH (no extrato do solo) e pH, condutividade elétrica e sódio trocável no percolado dos vasos. Durante a fitorremediação, foram aplicados além do efluente utilizado na etapa anterior (tratamento 3), efluente de um sistema UASB (tratamento 2) e água potável (tratamento 1). Também foi avaliado o comportamento das características físicas do solo mediante a determinação das curvas de retenção de água no inicio e final do experimento. A irrigação com o efluente do sistema UASB + lagoa de polimento incrementou significativamente o teor de sódio ao mesmo tempo em que diminuiu as concentrações de cálcio e magnésio; incrementando em até 30 % o percentual de sódio trocável (PST), indicando a sodificação da camada superficial (0-20 cm) dos substratos. O pH e a condutividade elétrica (indicadores da salinidade do solo quando atingem valores inferiores a 8,5 e superiores a 4 dS m-1, respectivamente) aumentaram sem atingir valores críticos. As condições de maior acumulação de sais e cátions apresentaram-se nos vasos que não estiveram expostos às variáveis climáticas. Com respeito à etapa de fitorremediação, as eficiências na remoção de sódio estiveram acima de 85% (em ausência de chuva) e fora da estufa valores entre 30 – 45% para os tratamentos 2 e 3 e acima de 80% para o tratamento 1. Resultados que mostram o melhor desenvolvimento da planta na ausência de chuvas e ventos fortes. Já os efeitos sobre as características físicas das amostras não foram estatisticamente significativos (α = 0.01), provavelmente pelo curto tempo de duração do experimento. Os resultados em geral, evidenciaram o potencial da Atriplex nummularia na fitorremediação de solos irrigados com efluentes de esgotos tratados. / Wastewater reuse in crops irrigation represents a good alternative in the water resources management because it supplies nutrients and water in sufficient amount to guarantee the growing of cultures, but also can affects negatively the soil due to the constant irrigation along time. The worst effect is related to the increase of the soil salinity and sodium content. An option to mitigate this effect is to use varieties of vegetable species that can extract or accumulate salt. This study researched the changes in the chemical properties of a Plano soil (distributed in 36 pots, 18 protected of rains and winds and 18 exposed them), irrigated over two months (June – July) with secondary treated wastewater from an anaerobic reactor/maturation pond. Besides that, it was studied the performance of the halophyte Atriplex nummularia in removing salts and cations accumulated in the soil (August 2008 – February 2009), by measuring from the soil extract samples: the behavior of electrical conductivity, sodium, potassium, calcium, magnesium and pH; and from the pots leachate: pH, electrical conductivity and exchangeable sodium. During the phytoremediation process, besides the wastewater effluent used in the first stage (treatment 3), there were also applied wastewater effluent from an UASB reactor (treatment 2) and potable water (treatment 1). Also, it was studied the behavior of soil´s physicals characteristic measuring water retention curves at the beginning and end of the experiment. Irrigation with the secondary treated wastewater from an anaerobic reactor/maturation pond increased significantly soil’s sodium concentration, and simultaneously, it decreased calcium and magnesium concentrations in the soil; augmenting the Exchangeable Sodium Percentages (ESP), thus indicating the sodification of soil superficial layer (0 – 20 cm). The values of pH and electrical conductivity (soil salinity indicators when reaching values below 8,5 and over 4 dS m-1, respectively) increased, but did not reached critical values. The pots not exposed to environmental conditions presented greater salts and cations concentrations accumulated on top soil. Phytoremediation stage efficiencies were higher than 85% (in the absence of rain) and between 30 and 45% (in the presence of rain) for applied treatments 2 and 3, respectively; and more than 80% for the applied treatment 1. These results showed that the plant performance is better in the absence of rain and strong winds. The changes on the physical characteristics were statistically non-significant (α = 0.01), probably because of the short duration of the experiment. The results in general, showed the potential of the Atriplex nummularia in phytoremediation processes of wastewater-irrigated soils.

O reúso de efluentes de esgotos domésticos na irrigação de culturas representa uma alternativa adequada na gestão dos recursos hídricos devido ao fornecimento de nutrientes e água em quantidades suficientes para o desenvolvimento das culturas, porém, também pode introduz impactos negativos ao solo, em parte, potencializados pela irrigação contínua ao longo do tempo. O maior efeito está relacionado com o aumento da salinidade e sodicidade. Uma alternativa para mitigar este impacto, é o uso de espécies vegetais extratoras e acumuladoras de sais que estão presentes no solo. Neste trabalho avaliaram-se as alterações nas propriedades químicas de um planossolo (disposto em 36 vasos, 18 isolados da chuva e dos ventos e 18 expostos a eventos climáticos) irrigado durante dois meses (junho-julho) com efluente de esgoto tratado por um reator UASB + lagoa de polimento. Posteriormente, avaliou-se o desempenho da espécie halófita Atriplex nummularia na remoção de sais e cátions acumulados no substrato (agosto 2008 – fevereiro 2009), monitorando o comportamento da condutividade elétrica, sódio, potássio, cálcio, magnésio e pH (no extrato do solo) e pH, condutividade elétrica e sódio trocável no percolado dos vasos. Durante a fitorremediação, foram aplicados além do efluente utilizado na etapa anterior (tratamento 3), efluente de um sistema UASB (tratamento 2) e água potável (tratamento 1). Também foi avaliado o comportamento das características físicas do solo mediante a determinação das curvas de retenção de água no inicio e final do experimento. A irrigação com o efluente do sistema UASB + lagoa de polimento incrementou significativamente o teor de sódio ao mesmo tempo em que diminuiu as concentrações de cálcio e magnésio; incrementando em até 30 % o percentual de sódio trocável (PST), indicando a sodificação da camada superficial (0-20 cm) dos substratos. O pH e a condutividade elétrica (indicadores da salinidade do solo quando atingem valores inferiores a 8,5 e superiores a 4 dS m-1, respectivamente) aumentaram sem atingir valores críticos. As condições de maior acumulação de sais e cátions apresentaram-se nos vasos que não estiveram expostos às variáveis climáticas. Com respeito à etapa de fitorremediação, as eficiências na remoção de sódio estiveram acima de 85% (em ausência de chuva) e fora da estufa valores entre 30 – 45% para os tratamentos 2 e 3 e acima de 80% para o tratamento 1. Resultados que mostram o melhor desenvolvimento da planta na ausência de chuvas e ventos fortes. Já os efeitos sobre as características físicas das amostras não foram estatisticamente significativos (α = 0.01), provavelmente pelo curto tempo de duração do experimento. Os resultados em geral, evidenciaram o potencial da Atriplex nummularia na fitorremediação de solos irrigados com efluentes de esgotos tratados. / Wastewater reuse in crops irrigation represents a good alternative in the water resources management because it supplies nutrients and water in sufficient amount to guarantee the growing of cultures, but also can affects negatively the soil due to the constant irrigation along time. The worst effect is related to the increase of the soil salinity and sodium content. An option to mitigate this effect is to use varieties of vegetable species that can extract or accumulate salt. This study researched the changes in the chemical properties of a Plano soil (distributed in 36 pots, 18 protected of rains and winds and 18 exposed them), irrigated over two months (June – July) with secondary treated wastewater from an anaerobic reactor/maturation pond. Besides that, it was studied the performance of the halophyte Atriplex nummularia in removing salts and cations accumulated in the soil (August 2008 – February 2009), by measuring from the soil extract samples: the behavior of electrical conductivity, sodium, potassium, calcium, magnesium and pH; and from the pots leachate: pH, electrical conductivity and exchangeable sodium. During the phytoremediation process, besides the wastewater effluent used in the first stage (treatment 3), there were also applied wastewater effluent from an UASB reactor (treatment 2) and potable water (treatment 1). Also, it was studied the behavior of soil´s physicals characteristic measuring water retention curves at the beginning and end of the experiment. Irrigation with the secondary treated wastewater from an anaerobic reactor/maturation pond increased significantly soil’s sodium concentration, and simultaneously, it decreased calcium and magnesium concentrations in the soil; augmenting the Exchangeable Sodium Percentages (ESP), thus indicating the sodification of soil superficial layer (0 – 20 cm). The values of pH and electrical conductivity (soil salinity indicators when reaching values below 8,5 and over 4 dS m-1, respectively) increased, but did not reached critical values. The pots not exposed to environmental conditions presented greater salts and cations concentrations accumulated on top soil. Phytoremediation stage efficiencies were higher than 85% (in the absence of rain) and between 30 and 45% (in the presence of rain) for applied treatments 2 and 3, respectively; and more than 80% for the applied treatment 1. These results showed that the plant performance is better in the absence of rain and strong winds. The changes on the physical characteristics were statistically non-significant (α = 0.01), probably because of the short duration of the experiment. The results in general, showed the potential of the Atriplex nummularia in phytoremediation processes of wastewater-irrigated soils.

O projeto proposto teve como objetivo principal à avaliação do suporte no desempenho do reator anaeróbio operado em bateladas seqüenciais, com agitação, contendo biomassa imobilizada no tratamento de esgoto sanitário do Campus da USP em São Carlos. O estudo do desempenho global deste tipo de configuração de reator é extremamente vinculado com o suporte inerte o qual proporciona a aderência e crescimento da biomassa. Neste trabalho foram estudados três suportes inertes: espuma de poliuretano, carvão vegetal e polietileno de baixa densidade reciclado. A avaliação global foi realizada sob análise de três diferentes e dependentes variáveis locais: o desempenho do reator, a análise cinética e os exames microbiológicos. A espuma de poliuretano pôde ser considerada como sendo o material mais adequado para tal finalidade, apresentando maiores eficiências de redução da DQO de amostras brutas e filtradas de 61% e 71%, respectivamente, o melhor coeficiente cinético aparente de primeira ordem (k1T): 0,52 ± 0,04 h-1, e uma biomassa predominantemente caracterizada por arqueas metanogênicas e bactérias fototróficas. O carvão vegetal apresentou resultados intermediários, no entanto não satisfatórios, na redução de DQO e ainda uma biomassa não compatível com a esperada para um tratamento anaeróbio biológico. Ou seja, pode-se inferir que neste tipo de suporte houve seleção de biomassa inadequada para se tratar esgoto sanitário. Por fim, o polietileno apresentou os resultados menos expressivos, porém, dada sua caracterização microbiológica constatou-se ser um suporte com potencial para o tratamento de esgoto sanitário quando nele for aplicado um tratamento prévio, objetivando melhores características físico-químicos, como rugosidade, por exemplo. / The main objective of this study was the evaluation of bed materials on the performance of an anaerobic sequencing batch biofilm reactor, with agitation, treating sewage wastewater of the Campus of University of São Paulo in São Carlos. The study of the global performance of this reactor configuration is extremely linked with the bed material which provides adhesive and growing conditions. In this work three different bed materials were investigated : polyurethane foam, vegetal carbon and recycled low-density polyethylene. The global evaluation was performed under analysis of three different and dependant local variables: the reactor performance, kinetic analyses and microbial exams. The polyurethane foam was considered the most suitable material. Using the polyurethane foam as a bed material were obtained the highest COD removal efficiencies, 61% and 71% corresponding to total and filtered samples, respectively. In Addition, the polyurethane foam showed the best modified first-order kinetic model (k1T) of 0,52 ± 0,04 h-1, and a biomass predominately characterized by microorganisms resembling to methanogenic archea and phototrophic bacteria . The vegetal carbon showed intermediate results, which were not satisfactory enough, in the COD removal. Also, the vegetal carbon showed an incompatible biomass in accordance with the expected anaerobic biomass. In others words, it can be inferred that, using this type of material, there was a selective biomass process in which an inappropriate biomass was selected. Finally, the recycled low-density polyethylene showed the less expressive results. However, because of its microbial characterization, it can be concluded that the polyethylene material has potential to be applied as a bed material in the sewage wastewater treatment. Nevertheless, a previous treatment physics-chemical must be applied in this kind of bed material to improve the physics-chemical properties such as porosity and surface area.

O projeto proposto teve como objetivo principal à avaliação do suporte no desempenho do reator anaeróbio operado em bateladas seqüenciais, com agitação, contendo biomassa imobilizada no tratamento de esgoto sanitário do Campus da USP em São Carlos. O estudo do desempenho global deste tipo de configuração de reator é extremamente vinculado com o suporte inerte o qual proporciona a aderência e crescimento da biomassa. Neste trabalho foram estudados três suportes inertes: espuma de poliuretano, carvão vegetal e polietileno de baixa densidade reciclado. A avaliação global foi realizada sob análise de três diferentes e dependentes variáveis locais: o desempenho do reator, a análise cinética e os exames microbiológicos. A espuma de poliuretano pôde ser considerada como sendo o material mais adequado para tal finalidade, apresentando maiores eficiências de redução da DQO de amostras brutas e filtradas de 61% e 71%, respectivamente, o melhor coeficiente cinético aparente de primeira ordem (k1T): 0,52 ± 0,04 h-1, e uma biomassa predominantemente caracterizada por arqueas metanogênicas e bactérias fototróficas. O carvão vegetal apresentou resultados intermediários, no entanto não satisfatórios, na redução de DQO e ainda uma biomassa não compatível com a esperada para um tratamento anaeróbio biológico. Ou seja, pode-se inferir que neste tipo de suporte houve seleção de biomassa inadequada para se tratar esgoto sanitário. Por fim, o polietileno apresentou os resultados menos expressivos, porém, dada sua caracterização microbiológica constatou-se ser um suporte com potencial para o tratamento de esgoto sanitário quando nele for aplicado um tratamento prévio, objetivando melhores características físico-químicos, como rugosidade, por exemplo. / The main objective of this study was the evaluation of bed materials on the performance of an anaerobic sequencing batch biofilm reactor, with agitation, treating sewage wastewater of the Campus of University of São Paulo in São Carlos. The study of the global performance of this reactor configuration is extremely linked with the bed material which provides adhesive and growing conditions. In this work three different bed materials were investigated : polyurethane foam, vegetal carbon and recycled low-density polyethylene. The global evaluation was performed under analysis of three different and dependant local variables: the reactor performance, kinetic analyses and microbial exams. The polyurethane foam was considered the most suitable material. Using the polyurethane foam as a bed material were obtained the highest COD removal efficiencies, 61% and 71% corresponding to total and filtered samples, respectively. In Addition, the polyurethane foam showed the best modified first-order kinetic model (k1T) of 0,52 ± 0,04 h-1, and a biomass predominately characterized by microorganisms resembling to methanogenic archea and phototrophic bacteria . The vegetal carbon showed intermediate results, which were not satisfactory enough, in the COD removal. Also, the vegetal carbon showed an incompatible biomass in accordance with the expected anaerobic biomass. In others words, it can be inferred that, using this type of material, there was a selective biomass process in which an inappropriate biomass was selected. Finally, the recycled low-density polyethylene showed the less expressive results. However, because of its microbial characterization, it can be concluded that the polyethylene material has potential to be applied as a bed material in the sewage wastewater treatment. Nevertheless, a previous treatment physics-chemical must be applied in this kind of bed material to improve the physics-chemical properties such as porosity and surface area.

[pt] As intervenções em saneamento são predominantemente implantadas como barreiras entre o meio ambiente e o ser humano. A falta de análise dos impactos no ecossistema pode prejudicar a saúde e limitar os recursos naturais. As sub-bacias MG-10 e MG-13 (Bacia da Baía de Guanabara), da área de planejamento 5 (AP-5) da cidade do Rio de Janeiro foram escolhidas para o presente estudo, onde é atualmente implantado um sistema separador absoluto de esgoto sanitário. Foram avaliadas as consequências dessa intervenção sob uma perspectiva de saúde ambiental. A análise documental do contrato permitiu o levantamento de dados. A maioria das ligações está ativa e com tratamento de esgoto, mas há uma quantidade representativa de domicílios não conectados. As sub-bacias apresentam 94 por cento de cobertura do sistema com 74 por cento de adesão. Foi recomendada a remoção das moradias em áreas de proteção ambiental e a implantação do saneamento em favelas, o que depende de novos planos de urbanização. As custas das ligações prediais e, quando necessário, da adequação da edificação, são de responsabilidade do proprietário, podendo incentivar o surgimento de ligações clandestinas e, consequentemente, o lançamento de esgoto difuso. Houve uma iniciativa de controle social com a participação da população através da Central de Atendimento e da Ouvidoria. Foi possível verificar que os impactos do sistema foram positivos, mas há necessidade de maior fiscalização das situações atípicas. Destaca-se que, para além das intervenções, é importante incentivar a educação ambiental, pois a saúde ambiental é fundamental para assegurar melhorias na qualidade de vida da população. / [en] Predominantly, sanitation interventions are only implemented as barriers between environment and systems that involve human being (Nuvolari, 2013). These must be given in an ecological way and the lack of attention to this aspect, in addition to problems related to limitation of natural resources generation, damages health and quality of life (Rosso and Dias, 2011). Implementation of sanitation systems, more specifically of sanitary sewage, requires engineering exercise to understand the problem and proposition of technical alternatives. Separate system, as an exclusive system for sanitary sewage collection in separation from rainwater, is legally recognized by the State of Rio de Janeiro as an ideal technique. However, changes in local reality reflect the need to review techniques adopted to ensure durable and sustainable solutions (Rosso and Dias, 2012). Understanding the relationship between sanitation and public health is also central to guide effective services. From the twentieth century, several endemic and epidemic diseases were reduced and eradicated in Brazil as a consequence of sanitary improvements implantation. However, diseases related to precarious population conditions continue to play a significant role in national morbidity and mortality (Funasa, 2010). Foregoing highlights the importance of health-sanitation relationship not only as an epidemiological indicator, but with a broader sense of health that involves social well-being and quality of life. Therefore, it is extremely important to evaluate sanitary sewage services implementation in health and environment perspective, i.e., environmental health.