Resumo: A utilização específica de determinados resíduos industriais e urbanos na agricultura vem se tornando uma prática sustentável. Vários trabalhos no Brasil e no mundo vêm demonstrando que suas aplicações de forma adequada traz benefícios às propriedades do solo, contribuições para aumentar a produtividade das culturas e minimizar gastos com produtos inorgânicos e corretivos da acidez. Com o objetivo de avaliar os efeitos desses resíduos no sistema de semeadura direta, nas características de permanência e caminhamento dos elementos químicos no perfil do solo, alterações físicas e microbiológicas no solo e seus efeitos sobre o desenvolvimento das culturas de aveia preta e soja, conduziu-se o presente trabalho a campo, durante os anos agrícolas de 2002 a 2005, em área com classificação climática tropical de altitude Cwa. O solo da área experimental é classificado como Latossolo Vermelho distrófico. O delineamento experimental foi em blocos casualizados, em esquema fatorial 4x4 + 1, com quatro repetições. Os tratamentos foram constituídos de quatro resíduos, sendo dois lodos de esgoto (1-centrifugado e 2-biodigestor) e dois industriais (1-escória de aciaria e 2-lama cal), interagindo com quatro doses (0, 2, 4 e 8 ton ha-1) mais um tratamento adicional, que correspondeu a aplicação de calcário na dose recomendada, para o solo em questão. Os resíduos industriais, urbanos e o calcário foram aplicados sobre a superfície do solo no sistema plantio direto, em 2002. A aplicação de resíduos industriais e urbanos e de calcário sobre a superfície do solo no sistema plantio direto favoreceu as propriedades microbiológicas, resultando em maior velocidade de decomposição dos resíduos vegetais e fornecimento de nutrientes. A ação dos resíduos industriais e urbanos nas propriedades químicas do solo, ocorreu até a profundidade de 0,40 m, apenas...( Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Specific use of certain industrial residues and sewage sludge in agriculture has become a sustainable practice. Several experiments in Brazil and worldwide have showed that their applications benefit soil properties, contribute to the increase of crop productivity and decrease cost with inorganic products and acidity balancing ones. This study aimed to evaluate the effects of these residues in no-tillage system sowing as to their chemical element characteristics in the soil profile, soil physical and microbiological alterations and their influence on the black oats and soybean crop development. The experiment was carried out under field conditions during the agricultural years of 2002/2005, in an area where the climate was classified as Caw tropical of altitude. The soil in the experimental area was Haplodux. The experiment had a factorial random block design 4x4 and 4 replications. 4 treatments were used, 2 sewage sludge residues (1 - centrifuged biosolid, 2 - biodigestor solid) and 2 industrial residues (1 - steel furnce, 2 - extinct lime) and 4 doses (0, 2, 4 e 8 ton ha-1) of an additional treatment of limestone in the recommended dose. The industrial residues, sewage sludge and limestone were added to the soil in no-tillage system in 2002. This addition improved microbiological properties and resulted in faster vegetal residue decomposition and nutrient supply. Industrial residues and sewage sludge on the soil chemical properties reacted up to the depth of 0.40 m and within only 3 months neutralized soil acidity and base saturation (P, K, Ca, Mg and CTC), increasing efficiency with time. The highest concentrations of nitrate and sulfur in the treatments with residues and limestone and their reaction up to the depth of 0.40 m explained Ca, Mg and K cathion movement along the soil profile and, thus, allowed greater root exploration along the following variables: aggregation...(Complete abstract, click eletronic address below) / Orientador: Leonardo Theodoro Büll / Coorientador: Carlos Alexandre Costa Crusciol / Banca: Ciro Antonio Rosolem / Banca: Antonio Enedi Boaretto / Banca: Wanderley Paganini / Banca: Ronaldo S. Berton / Doutor

Resumo: O objetivo deste estudo foi avaliar o fluxo de energia no tratamento de esgoto e de lodo de esgoto na ETE de Franca. Para tanto, levantaram-se os dados de todo maquinário utilizado na Estação, tais como: quantidade, potência, vida útil, peso das máquinas, consumo de graxa e/ou lubrificantes e mão de obra empregada. O consumo de energia elétrica na Estação foi calculado para cada máquina separadamente. Com isso, calculou-se a participação energética, por fonte, forma e total, de todos os setores de tratamento. Por meio dos resultados, observou-se que tanto o tratamento de esgoto como o tratamento de lodo utilizam expressivamente energia industrial na forma de eletricidade, o que parece vantajoso, visto que essa é uma fonte renovável de energia. Para o cálculo do fluxo de energia no carregamento e transporte do lodo, obtiveram-se os dados de vida útil, peso, consumo de graxa e/ou lubrificantes da retroescavadeira e do caminhão, e mão de obra empregada nessas atividades. Ao contrário do observado nos tratamentos de esgoto e lodo, essas atividades usam principalmente energia fóssil na forma de óleo diesel. Além disso, com a quantidade de N, P e K contidas no lodo de esgoto foi possível calcular a energia e o preço dos fertilizantes contidos em uma tonelada do material. De acordo com os resultados, uma tonelada de lodo de esgoto produzida em Franca contém 5.081,53 MJ de energia e R$102,47 de fertilizantes químicos. Portanto, um caminhão com capacidade de carga de 16 toneladas transporta 81.304,62 MJ de energia e R$1.639,55 de fertilizante, o que justifica a distribuição desse material no raio de 25 km, que é a distância média entre a ETE e os potenciais locais de aplicação do material. Por fim, calculou-se o balanço e a eficiência energética de todas as atividades estudadas, de forma que os resultados apontaram serem todas, energeticamente sustentáveis / Abstract: This study assessed the energy flux on the processing of sewage and sewage sludge in the Sludge Treatment Station of Franca City, São Paulo State, Brazil. For this, data concerning ETE machinery was quantified, such as: quantity, potency, life spam and weight, as well as, mineral greases and/or lubricants consumption and the used workforce. Based on this, energy expenditure was calculated, regarding energy source and type and the total expenditure of all parties involved in sewage processing. These results allowed to conclude that either sewage or sewage sludge processing have a high demand of industrial energy in the form of electricity, what is advantageous, since it is a renewable energy source. For the energy flux calculations during loading and transportation, data of life spam, weight, the consumption of lorries and backhoes mineral greases and lubricants and the used workforce was considered. On the contrary, during sewage sludge processing activities, fossil energy in the form of diesel oil was the main utilized. Moreover, considering the amount of N, P and K in the sludge, the energy and price of fertilizers could be calculated in 1 ton of sewage sludge. Accordingly to calculations, a ton of sewage sludge produced on Franca's ETE has 5,081.53 MJ of energy and R$102.47 of chemical fertilizers. Thus, a lorry of 16-ton storage capacity transports 81,304.62 MJ of energy and R$1,639.55 of fertilizers, justifying the distribution of the sewage sludge on 25-km ray distance, what is a viable distance, because it is the mean distance between Franca's ETE and the farms that potentially could use this material. Finally, the balance and energetic efficiency of all activities approached in this study could be calculated, indicating energetic sustainability of those / Orientador: Osmar de Carvalho Bueno / Coorientador: Wanderley José de Melo / Banca: Elias José Simon / Banca: Maura Seiko T. Esperancini / Banca: Gerson Henrique da Silva / Banca: Andrea Eloisa Bueno Pimentel / Doutor

Submitted by Jean Medeiros (jeanletras@uepb.edu.br) on 2016-08-25T12:31:09Z No. of bitstreams: 1 PDF - Pedro Nogueira da Silva Neto.pdf: 2592431 bytes, checksum: 2f677411e0aeb3c27f0922d578ac580c (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-25T12:31:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PDF - Pedro Nogueira da Silva Neto.pdf: 2592431 bytes, checksum: 2f677411e0aeb3c27f0922d578ac580c (MD5) Previous issue date: 2015-05-28 / The population growth in cities, and in parallel, the intensification of agricultural and livestock activities , in addition to industrial and agro-industrial development are the main causes for the increase in the dumping of sewage , often arranged in lakes , seas and rivers in its raw form or with insufficient treatment. UpflowAnaerobicSludgeBlanket(UASB) reactors appear as an option for treatment of various types of wastewater , widespread and well being applied more than the other , and having as an essential aspect of the process the nature of the active biomass. The Artificial Neural Networks ( ANN ) are a type of mathematical model of the area of Artificial Intelligence are a modeling technique based on input-output relations ( black -box structures) that has received great interest from the scientific community , being carried out research in a multidisciplinary way. Thus, this research is structured in order to model and simulate a UASB reactor in order to evaluate and establish control parameters, using Artificial Neural Networks (ANN). The set of data relating to the 13 analyzed parameters , has been subdivided in three different forms and the use of a hidden layer and two hidden layers with varying number of neurons in amounts of 5, 10 and 15. In addition, the functions activation were modified in order to obtain fluctuations networks. Thus, it was found that when using a single intermediate layer, the best activation function was Logsig and better distribution data is presented when it was combined 80% of the data used for training, 10% for trial and 10% for validation. At the same time, one can conclude that the greater the number of neurons used in the hidden layer, best determination coefficients are found. In this 2 circumstance, the R was 0.9985, which was considered most suitable for predicting the parameters analyzed. When patterned with 2 hidden layers, the results resembled well with the simulation of a hidden layer, since the best results have been obtained for distributing data, 80%, 10%, 10% respectively to training, testing and validation. The best determination coefficient was obtained with the combination of Tansig activation functions in the hidden 2 layer 1 and Logsig in the hidden layer 2, obtivendo an R of 0.9912, considered excellent for predicting the data. / O aumento populacional nas cidades, e em paralelo, a intensificação das atividades agrícolas e pecuárias, além do desenvolvimento industrial e agroindustrial são as principais causas para o aumento do lançamento de esgotos, muitas vezes dispostos em lagos, mares e rios na sua forma bruta ou com tratamento insuficiente. Reatores UpflowAnaerobicSludgeBlanket (UASB) surgem como uma possibilidade para tratamento de vários tipos de águas residuárias, sendo bastante difundido e bem mais aplicado do que os outros e, tendo como aspecto essencial do processo a natureza da biomassa ativa.As Redes Neurais Artificiais (RNA’s) constituem um tipo de modelo matemático da área da Inteligência Artificial são uma técnica de modelagem baseada nas relações entrada-saída (estruturas black- box) que tem recebido grande interesse da comunidade científica, sendo realizadas pesquisas de forma multidisciplinar. Assim, esta pesquisa se estrutura com o objetivo de modelar e simular um reator UASB, afim de avaliar e estabelecer parâmetros de controle, através de Redes Neurais Artificiais (RNA). O conjunto de dados, referentes aos 13 parâmetros analisados, foi subdividido de três formas diferentes e com o uso de uma camada oculta e com duas camadas ocultas com variação do número de neurônios em quantidades de 5, 10 e 15. Além disso, as funções de ativação sofreram modificação com o intuito de obter flutuações das redes. Dessa forma, concluiu-se que quando se utiliza uma única camada intermediária, a melhor função de ativação foi a Logsig e a melhor distribuição de dados apresentou-se quando foi combinado 80% dos dados usados para treinamento, 10 % para teste e 10 % para validação. Paralelamente, é possível concluir que quanto maior é o número de neurônio usado na camada oculta, melhores coeficientes de determinação são encontrados. Nesta 2 circunstância, o R foi de 0,9985,valor considerado muito satisfatório para predição dos parâmetros analisados. Quando modelada com 2 camadas ocultas, os resultados assemelharam-se bastante com as simulações de uma camada oculta, visto os melhores resultados terem sido obtidos na distribuição de dados , 80%, 10% , 10%, respectivamente para treinamento, teste e validação. O melhor coeficiente de determinação foi obtido com a combinação das funções de ativação Tansig na camada oculta 1 e Logsig na camada oculta 2, 2 obtivendo um R de 0,9912, considerado excelente para a predição dos dados.

O ciclo aberto que o fósforo percorre na sociedade contemporânea pode ser visto como uma das maiores falhas da sua sustentabilidade. Sendo este um elemento básico para qualquer ser vivo, é realmente incômodo pensar que todo o fósforo que percorre as diversas instâncias da sociedade (como agricultura, alimentos ou consumo humano) provém direta ou indiretamente da mineração, portanto, de uma fonte esgotável. Se algumas estimativas da duração de toda a reserva de rochas fosfatadas do planeta não estivessem beirando a casa de um século, esse tema, acerca da geração de uma fonte renovável e sustentável de P, não teria o mesmo peso. A presente pesquisa, realizada com uma visão multidisciplinar levando em conta estudos mineralógicos; agrícolas; de crescimento de cristais; formação de carapaça de crustáceos marinhos; tratamento de esgoto; termodinâmica e cinética de precipitações químicas traz à luz da realidade nacional uma discussão acerca dos parâmetros que possibilitam a recuperação do fósforo (e do nitrogênio) diretamente do esgoto. Nos últimos anos, diversas tentativas de precipitação de estruvita no Brasil não foram bem sucedidas. Por esse motivo, essa dissertação foi desenvolvida com o intuito de contribuir com uma melhor compreensão a respeito dos fenômenos envolvidos na formação e crescimento desses cristais. Para isso, foram realizados ensaios com amostras de água ultrapura; efluente do reator anaeróbio de fluxo ascendente com manto de lodo da estação de tratamento de esgoto (ETE) Anhumas; urina pura e efluente dos processos de desaguamento do lodo da ETE Franca (um sistema de lodos ativados convencionais). Este último apresentou altas concentrações de cálcio, o maior interveniente na formação de estruvita, devido ao recebimento de lodo de estação de tratamento de água. A investigação experimental foi dividida em três etapas: (1) Primeiramente, as principais variáveis da reação de cristalização foram avaliadas e percebeu-se que, o que a rege é o quanto o meio se encontra supersaturado com relação aos sais de estruvita. Portanto, as variáveis que influenciam na supersaturação (como pH e concentração de reagentes) podem ser manipuladas para que a reação ocorra da maneira que for desejável. (2) Quando a água residuária contém cálcio, forma-se uma fase amorfa de carbonato de cálcio, que é muito reativa e bastante metaestável (que nesse caso acaba sendo estabilizada), na qual o fósforo e o magnésio adsorvem, podendo inclusive causar uma falsa impressão de que se formou estruvita, devido ao consumo dos reagentes. Deste entendimento, foi possível uma proposta bastante simples de solução para o problema: semeadura com cristais de estruvita. (3) A última etapa da dissertação explica o porquê da dificuldade de encontrar os picos de estruvita nos difratogramas de raios-x, tanto em algumas pesquisas nacionais quanto no começo do presente estudo. Esta dificuldade está relacionada às mudanças de fases do cristal quando exposto a altas temperaturas, isto é, durante o processo de secagem em estufa. / The opened cycle in which the phosphorus flows within the contemporary society is one of the biggest lack on its sustainability. Being this element so primary for the life of any being, it is really uncomfortable to think that all phosphorus that runs through all instances of our society (as agriculture, foods or human consumption) comes directly or indirectly from mining, thus a non-renewable source. By means of a multidisciplinary vision taking into account mineralogical, agriculture, crystal growth, marine crustaceous, wastewater treatment, chemical kinetics and thermodynamic studies the parameters which govern this crystallization reaction were brought to light, in order to make possible the recovery of phosphorus directly from sewage. For this reason, the development of this research was to create a better comprehension around the phenomena of formation and growth of struvite crystals. The crystallization media used were ultrapure water, effluent from an upflow anaerobic sludge bed reactor also treating domestic sewage in real scale, urine, and effluent of the dewatering processes of the sludge from a conventional activated sludge system (anaerobically digested) treating domestic sewage in real scale (because this WWTP receives WTP sludge with a high content of calcium, the major interfering ion on struvite formation). This study was made in three steps: (1) At first, the main parameters (usually controlled) of this crystallization reaction were evaluated. It was concluded that what controls the reaction is how much the crystallization media is supersaturated of the struvite salts. Thus, all parameters which have an influence on that (as pH and reagents concentration) can be manipulated for the reaction to occur in the desirable way. (2) The ion which interfere the most on the formation of struvite (calcium) was also studied, and the conclusion was that an amorphous calcium carbonate phase, was formed, which is a very metastable morphology of this salt, and thus it is not found in other conditions which are not as specific as those. With this theory, a proposal of a simple solution for this problem was formulated: struvite seeding. (3) The last step of this research explains why the characteristic peaks of struvite crystals were so difficult to be found on the x-ray diffractograms on the beginning of this study and by other Brazilian researchers. This difficult is related to the phase transitions due to the exposition of the crystals to higher temperatures.

A preocupação com a disposição de lodo de esgoto no Brasil resultou do aumento do volume de esgoto tratado e tem exigido alternativas para a sua disposição final. A princípio, a utilização agrícola se apresenta como uma das propostas viáveis uma vez que o lodo é rico em matéria orgânica, macro e micronutrientes necessários à fertilidade dos solos. Entretanto, há que ser considerado o impacto ambiental de alguns desses elementos, como Hg, As, Cd, Pb, Ag, Cu, Zn entre outros, sobre o solo, biota e águas, superficiais e subterrâneas. A ETE Barueri é a maior estação de tratamento de esgoto do estado de São Paulo e recebe efluentes domésticos e industriais, motivo pelo qual os metais pesados são encontrados nos lodos em teores muitas vezes acima dos permitidos pela legislação federal (CONAMA, 2006). Com base nesses aspectos esta tese investigou principalmente a variação dos teores dos elementos Zn, Ni, Cr, Cu e Fe em 30 amostras de lodo, coletadas nos períodos chuvoso e seco, por um ano, para verificar: a influência da sazonalidade na sua qualidade para fins agrícolas, as suas possíveis associações com outros elementos e frações químicas na matriz do lodo (íons trocáveis, matéria orgânica, ácidos húmicos e fúlvicos, carbonatos, oxi-hidróxidos de ferro e manganês), bem como a capacidade de adsorção desses metais pela turfa, como proposta de tratamento. Os métodos utilizados para essa pesquisa incluíram as análises químicas por ICPOES e fluorescência de raios X (FRX) e seu tratamento estatístico, o fracionamento químico, a espectroscopia de infravermelho (FTIR), a microscopia eletrônica de varredura (MEVEDS), a difração de raios X (DRX), a análise térmica e a determinação da razão isotópica d34S. Estas quatro últimas técnicas foram empregadas, em especial, para averiguar a procedência do enxofre contido no lodo. Os ensaios de adsorção com a turfa foram efetuados por batelada. Os resultados obtidos revelaram que os teores de muitos dos elementos químicos existentes no lodo de esgoto variaram em função das precipitações pluviométricas, dentre eles o níquel, o zinco e o enxofre, muitas vezes encontrando-se acima dos valores permitidos pela legislação. Verificou-se também que os maiores percentuais dos metais analisados no lodo de esgoto encontravam-se associados à fração dos \"oxi-hidróxidos de ferro mal cristalizados\" e não à matéria orgânica, constituinte bastante relevante da sua matriz. Na fração matéria orgânica, o teor de cobre foi o mais elevado dentre os demais elementos. Os espectros FTIR indicaram o baixo grau de humificação dessa matéria orgânica. As fezes humanas, os surfactantes e os combustíveis fósseis apareceram como provável origem do enxofre no lodo. A solução \"água de chuva\" extraiu níquel e cobre do lodo de esgoto nos ensaios em batelada e a turfa adsorveu preferencialmente o níquel ao cobre. Os percentuais de Zn e Ni associados aos ácidos húmicos e fúlvicos retidos pela turfa foram maiores em pH 6,5 que em pH 8,5. O cobre apresentou comportamento contrário. Os resultados obtidos permitem afirmar que qualquer emprego a ser dado a esse tipo de lodo exige tratamento prévio. / The increase of the wastewater treated volume in Brazil has demanded alternatives to the sewage sludge final disposal. At first, agricultural use is one of the viable recommendations since sludge is rich in organic matter, macro and micronutrients necessary to the fertility of the soil. However, it is necessary to consider the environmental impact of some of these elements such as Hg, As, Cd, Pb, Ag, Cu, Zn among others, on the soil, biota and surface and subterranean water. ETE Barueri is the biggest treatment plant in the state of São Paulo and receives domestic and industrial effluents and for this reason heavy metals are found in the sludge in contents highly above those allowed by federal Brazilian legislation (CONAMA, 2006). Based on these aspects this study mainly investigated the fluctuation in the concentration of the elements Zn, Ni, Cr, Cu and Fe in 30 samples of sludge, collected in the rainy and dry periods, over a year, in order to check: the influence of seasonality on its quality for agricultural purposes; their possible associations with other elements and its distribution in the solid phase in the sludge matrix (exchangeable ions fraction, organic matter fraction, humic and fulvic acids fraction, carbonates fraction, iron and manganese oxihydroxides fraction) as well as the adsorption capability of these metals by the peat, as a recommendation for treatment. The methods used for this research included the chemical analysis by ICP-OES and X-ray fluorescence (FRX), their statistical analysis, the chemical fractionation, the infrared spectroscopy (FTIR), scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive scan (EDS), the X-ray diffraction (XRD), the thermal analysis and the isotopic ratios analysis ?34S. The last four techniques were used, specially, to investigate the origin of the sulphur present in the sludge. The adsorption experiments with the peat were conducted in bulk. The obtained results showed that the concentrations of several of the chemical elements present in the sewage sludge, among them nickel, zinc and sulphur, varied in relation to the pluvial precipitations, often being above values allowed by legislation. It was also found that the greater percentages of the metals in the sewage sludge were associated with the fraction of the poorly crystallised iron oxihydroxides and not with the organic matter, a rather relevant component of its matrix. In the organic matter fraction, the amount of copper was the highest amongst the other elements. The FTIR spectrums indicated the low decomposition degree of that organic matter. Human feces, surfactants and fossil fuels appeared as probable origin of the sulphur in the sludge. The \"rainwater solution\" extracted nickel and copper from the sewage sludge in the experiments in bulk, and the peat adsorbed the nickel preferably to the copper. The percentages of Zn and Ni, associated with the humic and fulvic acids, retained by the peat, were higher in pH 6,5 than in pH 8,5. The copper had the opposite behaviour. The results obtained allow us to state that any utilization of this type of sludge requires previous treatment.

A implantação e a ampliação dos sistemas de esgotamento sanitário devem contemplar não só aspectos políticos, técnicos e econômicos, mas também sociais, ambientais e de sustentabilidade. Para subsidiar a tomada de decisão com base neste paradigma, e auxiliar na definição das prioridades de intervenções, propõe-se aqui um novo indicador de sustentabilidade, que aqui foi denominado de Índice de Diluição de Esgoto - IDE. Este índice correlaciona a vazão de esgoto sanitário não tratado com a vazão dos corpos d\'água e permite efetuar a avaliar o sistema de esgotamento sob a ótica da capacidade suporte do ambiente. A revisão bibliográfica abordou quatro temas: os esgotos sanitários, os recursos hídricos superficiais, a poluição dos corpos d\'água por esgoto sanitário e os indicadores de sustentabilidade. Com base nos parâmetros de qualidade padrões dos esgotos sanitários e dos corpos d\'água limpos, bem como na legislação ambiental, foram identificadas quatro faixas de risco associadas aos valores do IDE: acima de 0,1% há o risco à saúde e à eutrofização de represas, acima de 5% à comunidade aquática, acima de 10% à harmonia paisagística e acima de 15% à harmonia odorífera. Com o IDE desenvolvido, foi estudado o caso da Região Metropolitana de São Paulo - RMSP: o valor do índice foi calculado para as suas diversas sub-bacias de esgotamento. As bacias com os maiores valores de IDE situam-se em um anel que circunda a RMSP, enquanto que aquelas com os menores valores, nas porções interna e externa deste anel. Poucas sub-bacias apresentaram valores inferior a 0,1% e muitas apresentaram valores acima de 15%, que extrapola os 200% em alguns casos. O estudo da RMSP foi realizado à luz de variáveis territoriais e socioeconômicas, o que propiciou uma discussão do diagnóstico e do planejamento do sistema de esgotamento sob a ótica da sustentabilidade e dos riscos associados. / The implementation and expansion of sewage systems should include not only political, technical and economic aspects, but also social, environmental and sustainability aspects. In order to support decision-making based on this paradigm and to endorse the interventions\'s priorities selection, a new sustainability indicator is proposed here, which has been called Sewage Dilution Index - SDI. This index correlates untreated sanitary sewage flow with the water bodies flow and allows the evaluation of the sewage system from the perspective of environmental support capacity. The literature review addressed four themes: sanitary sewage, surface water resources, pollution of water bodies by sanitary sewage and sustainability indicators. Based on the sanitary sewers and clean water bodies quality parameters standard, as well as environmental legislation, four risk ranges were identified associated with SDI values: above 0.1% a health and reservoir eutrophication risk was identified, above 5% an aquatic community risk, above 10% a landscape harmony risk and above 15% an odoriferous harmony risk. After the SDI was developed, it was accomplished the São Paulo\'s Metropolitan Area - SPRA case study: the sewage\'s índex values was calculated for it\'s sewage\'s sub-basins. The sub-basins with the highest values of SDI are located in a ring that surrounds the SPRA, whereas those with the lowest values are located inside and outside of this ring. Few sub-basins presented values below 0,1% and many showed values above 15%, which exceeds 200% in some cases. The SPRA case study was accomplished associated with territorial and socioeconomic variables, which allowed a discussion of the diagnosis and planning of the sewage system from the sustainability and associated risks point of view.

Made available in DSpace on 2015-09-25T12:22:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PDF - Edlamara Jessamynne Silva.pdf: 1271026 bytes, checksum: 8cf6cb184ab42e9039fae762cd960c07 (MD5) Previous issue date: 2014-02-21 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / This study aimed to determine the best operating conditions of Fenton process for treatment of landfill leachate. The leachate collected from the landfill belongs to the metropolitan area of João Pessoa-PB and the experimental system was monitored on the premises Experiment Station Biological Treatment of Sewage (EXTRABES) of the State University of Paraíba in the city of Campina Grande-PB. Oxidation tests, coagulation/flocculation and sedimentation were carried out to examine the following operating parameters: Fenton reagent dosing (1, 2 , 3, 4 , 5, 6 , 8 and 12 gFe ), molar ratio [H 2 O 2 ]/[Fe 2+ ] (1, 2, 3, 6, 9 and 12), pH of oxidation (2, 3 and 4), oxidation time (5, 10, 15, 20 and 30 min), flocculation time (10, 20, and 30 min) and settling time (10, 15, 20 and 25 min). Assays were performed in Jar Test. All steps were submitted to the following methodology: for each jar, added the leachate, the FeSO 4 .7H 2 O, H 2 O and pH oxidation was adjusted with HCl. Under mechanics stirring (400 rpm) and after 10 seconds of rapid mixing, begins to count the oxidation time. After oxidation, added the alkalizing agent (NaOH) to pH 8.0, followed by a rapid mixing time of 10 seconds (400 rpm). Waited, then, the flocculation time (40 rpm) and, then, the settling time. A sample was collected and analyzes were performed according to the methods recommended by APHA (2005). After each step, was realized analysis of variance (ANOVA) and GT-2 method for defining the best result. The best results, under the conditions of this study were obtained with a Fe 2+ 2 concentration of 5 g.L -1 , molar ratio [H 2 O 2 ]/[Fe 2+ ] 9, pH of oxidation 2, oxidation time 20 min, flocculation time of 10 min, sedimentation time 15 min, with removal of 67% COD and 93% of true color. The final remaining COD was 3.84 gO and the true color of the final remnant was 394 uH. Obtained a high removal nitrite (93%), nitrate (69%), total phosphorous (97%), soluble orthophosphate (99.8%) and ammonia (87%). The addition of ferrous sulphate led to an increase in the concentration of total solids in the leachate, since the concentration of Fe contributes to the production of sludge in the process. / Este trabalho teve por objetivo determinar as melhores condições operacionais do processo Fenton para tratamento de lixiviado de aterro sanitário. O lixiviado coletado pertence ao aterro sanitário da região metropolitana de João Pessoa-PB e o sistema experimental foi monitorado nas dependências da Estação Experimental de Tratamentos Biológicos de Esgotos Sanitários (EXTRABES) da Universidade Estadual da Paraíba, localizada na cidade de Campina Grande PB. Foram realizados ensaios de oxidação, coagulação/floculação e sedimentação para analisar os seguintes parâmetros operacionais: dosagem do reagente Fenton (1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, e 12 gFe 2+ .L -1 ), razão molar [H 2 O 2 ]/[Fe 2+ ] (1, 2, 3, 6, 9 e 12), pH de oxidação (2, 3 e 4), tempo de oxidação (5, 10, 15, 20 e 30 min), tempo de floculação (10, 20 e 30 min) e tempo de sedimentação (10, 15, 20 e 25 min). Os ensaios foram realizados em Jar Test. Todas as etapas foram submetidas à seguinte metodologia: para cada jarro, adicionou-se o lixiviado, o FeSO 4 .7H 2 O, o H 2 O e ajustou-se o pH de oxidação com HCl. Sob agitação mecânica (400 rpm) e após 10 segundos de mistura rápida, começou a contar o tempo de oxidação. Após a oxidação, adicionouse o agente alcalinizante (NaOH) até pH 8,0, seguida de um tempo de mistura rápida de 10 segundos (400 rpm). Esperou-se, então, o tempo de floculação (40 rpm) e, posteriormente, o tempo de sedimentação. Coletou-se uma amostra e realizaram-se as análises de acordo com os métodos preconizados por APHA (2005). Ao final de cada Etapa, foi realizada a análise de variância (ANOVA) e o método GT-2 para a definição do melhor resultado. Os melhores resultados encontrados, dentro das condições deste estudo, foram obtidos com a concentração de Fe 2+ de 5 g. L -1 , razão molar [H 2 O 2 ]/[Fe 2+ 2 ] 9, pH de oxidação 2, tempo de oxidação de 20 min, tempo de floculação de 10 min e tempo de sedimentação de 15 min, com remoção de 67% de DQO e 93% de cor verdadeira. A DQO remanescente final foi de 3,84 gO 2 .L -1 e a cor verdadeira remanescente final foi de 394 uH. Obtevese uma elevada remoção de nitrito (93%), nitrato (69%), fósforo total (97%), ortofosfato solúvel (99,8%) e nitrogênio amoniacal (87%). A adição de sulfato ferroso propiciou o aumento da concentração de sólidos totais no lixiviado, visto que a concentração de Fe contribui para produção de lodo no processo.

Made available in DSpace on 2015-09-25T12:23:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rita de Cassia Vieira Alves.pdf: 644946 bytes, checksum: b2316d55cc4f8f29550f13f4c7ff77b9 (MD5) Previous issue date: 2009-07-08 / The increasing demand for good quality water for use in agriculture and the release of untreated domestic sewage are causes of serious environmental impacts. There are many benefits derived from the reuse of treated sewage in agriculture and various other anthropogenic activities, among them an economy in the use of potable water, the recycling of nutrients and the absence of pathogens. This study evaluated the effectiveness of four systems of post-treatment of UASB effluent, receiving domestic sewage, in terms of sanitary quality for reuse in agriculture and also some economic aspects inherent in this practice. The effluents from an anaerobic filter (AF), a horizontal rock filter (RF), a constructed wetland planted with Juncus species (JCW) and a series of five polishing lagoons (PL) were monitored weekly over a two year period for physico-chemical and microbiological parameters. The results obtained were subjected to three methods of statistical analysis namely: 1) Statistics describing distribution (Box Plots), 2) Analysis of Variance (ANOVA) for a single factor at a significance level of 5% and 3) the GT-2 method for measuring significant differences between treatments. According to the results obtained for the various treatments, effluent COD varied between 60 and 155mg O2 L-1 demonstrating good organic material removal but with no significant differences between the treatments except in the case of the polishing pond series (PL) where values were higher due to an observed high algal biomass concentration. The results obtained for VSS showed the same trends as for COD with good removal efficiency again except in the polishing ponds. The pH values of the effluents ranged between 7.3 and 8.5 with the highest pH observed in the PL due to intense algal photosynthesis. The pH values of all the effluents were within the ideal range for agricultural reuse (6.5 to 8.5) recommended by WHO. The systems removed all helminthes eggs and protozoan cysts. In terms of thermo-tolerant coliforms there was no significant difference in the removal efficiencies between the AF, RF and JCW with final effluent concentrations being suitable for restricted irrigation. The effluent from the PL was suitable for unrestricted irrigation according to the WHO guidelines (TTC <103 cfu/100ml). There was no significant difference between alkalinity in the effluents of the AF, RF and JCW but the PL effluent had the lowest alkalinity. The highest removal of macronutrients (N, P, K), was greatest in the JCW confirming the efficiency of macrophytes in this process. This research demonstrated that the UASB reactor showed good efficiency in terms of solids and organic material removal and of the post-treatment configurations only the PL system was suitable for unrestricted irrigation (WHO, 2006). / A crescente demanda do uso de água de boa qualidade em atividades agrícolas e os impactos ambientais causados pelo lançamento de esgotos domésticos sem tratamento são causas de sérios impactos ambientais. Em virtude dos inúmeros benefícios advindos do reúso de esgotos domésticos tratados na agricultura e em várias outras atividades antropogênicas, dentre eles a economia de água potável, a ciclagem de nutrientes e a ausência de organismos patogênicos, este trabalho avaliou a eficiência de quatro sistemas de pós-tratamento de esgoto doméstico efluente de reator UASB, quanto à sua qualidade sanitária para reúso agrícola e alguns aspectos econômicos inerentes a essa prática. Dessa forma, durante dois anos foram monitorados parâmetros físicos, químicos e microbiológicos dos efluentes de um Filtro Anaeróbio com Chicanas, um Leito de Brita, uma Terra Úmida Construída Vegetada com macrófita aquática juncus spp e de cinco Lagoas de Polimento operadas em série. Os resultados obtidos foram submetidos a três métodos estatísticos: (1) estatística descritiva de distribuição (Box Plot), (2) análise de variância (ANOVA) fator único, com nível de significância de 5%, e (3) o método GT-2, para constatação de ocorrência de diferença significativa entre os tratamentos. De acordo com os resultados obtidos a Demanda Química de Oxigênio dos sistemas de pós-tratamento variaram de 60 a 155mgO2.L-1 evidenciando boa eficiência na remoção de matéria orgânica, exceto na lagoa de polimento, onde foi observada a maior concentração devido o alto crescimento de massa algal. As concentrações de sólidos suspensos voláteis nos sistemas seguiram os comportamentos observados na demanda química de oxigênio, havendo boa eficiência de remoção, exceto na lagoa de polimento. O pH dos efluentes variou de 7,3 a 8,5, sendo o maior pH observado na LP devido à intensa atividade fotossintética das algas. O pH de todos os efluentes esteve dentro da faixa ideal para reúso agrícola (6,5 a 8,5) dos padrões de lançamento da OMS. Todos os sistemas com suas respectivas configurações, apresentaram eficiência na remoção total de ovos de helmintos e cistos de protozoários. Em relação à concentração de coliformes termotolerantes não houve diferença significativa de remoção entre o FAC, o LB e a TUCV, sendo suas concentrações condizentes com a adequação na modalidade de reúso agrícola restrito da OMS. O efluente da LP manteve-se dentro da faixa determinada pela OMS para reúso irrestrito (<103 UFC.100mL-1). Não houve diferença significativa de alcalinidade nos efluentes do FAC, LB e da TUCV, sendo a menor alcalinidade observada na LP. A maior remoção de macronutrientes (N,P,K) ocorreu na Terra Úmida Construída Vegetada, confirmando a eficiência das macrófitas nesse processo. Os resultados obtidos confirmaram a revisão de literatura em relação à eficiência de reatores UASB na remoção de sólidos e de material orgânico de esgotos domésticos para a etapa de pós-tratamento e que nas configurações dos sistemas, apenas o efluente da LP se enquadra nos padrões de qualidade sanitária de lançamento para reúso irrestrito da OMS (2006) no tocante á qualidade microbiológica.

A presença de uma série de usos que envolvem o consumo intensivo da água é consequência direta do intenso processo de industrialização e urbanização, bem como do crescimento populacional. As estações de tratamento de esgoto funcionam como uma barreira ambiental aumentando os múltiplos usos das águas de um manancial. Esta melhoria na qualidade reduz as doenças de veiculação hídrica que é abastecida por estas águas. Visando contribuir com a melhor visualização do assunto, propõe-se analisar a evolução da qualidade das águas durante 29 anos no rio Paraíba do Sul, considerando o impacto do crescimento populacional e os efeitos advindos da implantação das ETEs na extensão paulista do rio. Os parâmetros selecionados foram oxigênio dissolvido, demanda bioquímica de oxigênio, demanda química de oxigênio, fósforo e série de nitrogênio, além do índice de qualidade das águas, índice de qualidade das águas para fins de abastecimento público, índice de qualidade das águas para proteção da vida aquática e das comunidades aquáticas e índice de estado trófico, obtidos no Relatório de Qualidade das Águas Interiores do Estado de São Paulo, publicado anualmente pela CETESB. Os resultados obtidos indicam que a redução do aporte de esgoto doméstico sem tratamento nas águas, quando priorizado os trechos onde o impacto atinge maior amplitude associado à morfologia do rio, a recuperação da qualidade das águas, em termos de DBO, DQO é OD, alcança maior extensão. Em termos de nitrogênio e fósforo, é necessário adotar medidas de redução na fonte / There are a number of uses that involve the water consumption that are direct consequences of the industrialization and urbanization intensive process, as well as population growth. The sewage treatment plants serve as environmental barriers increasing the multiple uses of water. This improvement in water quality reduces the risk of spreading diseases to the public that are served by these waters. To contribute with a better view of the subject, it is proposed to analyze the evolution of water quality within 30 years in the flow of the Paraiba do Sul River, considering the impact of population growth and the effects arising from the implementation of sewage treatment plants in the extension of the river. The selected parameters to be analyzed were dissolved oxygen, biochemical oxygen demand, chemical oxygen demand, phosphorus and nitrogen series, besides the water quality index (IQA), the water quality for public supply index (IAP), the water quality for protection of aquatic life and communities index (IVA) and trophic state index (IET), obtained in the Inland Waters Quality of São Paulo State Report, published annually by CETESB. The results indicate that reducing the inflow of untreated sewage waters, when prioritizing the stretches where the impact reaches higher amplitude associated with the morphology of the river, the recovery of water quality in terms of BOD, COD and OD, reaches greater extension. In terms of nutrients, such as nitrogen and phosphorus, it is necessary to adopt measures to reduce them at source

Introdução A presença de Salmonella spp.,que é um patógeno de importância clínica, tem sido detectada em lodos de esgoto gerados ao redor do mundo. O objetivo desse estudo foi o de estimar o risco anual de infecção relacionado à ingestão de alface, tomate e cenoura cultivados em solos acondicionados com o lodos de esgoto provenientes de cinco Estações de Tratamento de Esgoto (ETEs) da Região Metropolitana de São Paulo bem como o risco de infecção anual que trabalhadores agrícolas, através da ingestão involuntária de partículas de solo, são submetidos. Como no Brasil ainda não há o estabelecimento de valor de risco tolerável, o valor usado pela USEPA, de 1/10.000 (10-4), foi utilizado para que a comparação com os resultados obtidos fosse realizada. Métodos Foram coletadas 54 amostras de lodos de esgotos de cinco ETEs num período de 12 meses (janeiro a dezembro de 2011). A concentração de Salmonella spp nessas amostras foi obtida utilizando o método USEPA 1682/2006. Foram selecionadas 40 cepas isoladas e identificadas como Salmonella spp. para sorotipificação em laboratório de referência. Essas cepas foram submetidas à detecção dos genes de virulência invA, ssel e spvC, presença de plasmídeo por técnicas moleculares e ainda à resistência a antimicrobianos. Para a estimativa dos riscos anuais de infecção por Salmonella foram desenhados nove cenários diferentes considerando como fatores principais a presença ou ausência da variação da concentração de Salmonella spp. nos solos tratados com lodos de esgoto, a presença ou a ausência de crescimento desta bactéria nas hortaliças, a inibição do crescimento de Salmonella spp. nas cenouras e a ingestão involuntária de partículas de solo pelos trabalhadores agrícolas. Resultados Cepas de Salmonella spp. estavam presentes em 38,9 por cento (21/54) das amostras de lodos de esgoto analisadas. As maiores concentrações foram encontradas na ETE 2, sendo a maior delas de 12,19 NMP/g ST. Das 40 cepas selecionadas para sorotipificação 35 foram confirmadas como sorotipos de Salmonella comumente envolvidos em surtos alimentares e em casos clínicos como S. Typhimurium, S. Agona e S. Infantis. Destas, todas apresentaram o gene sseL e duas cepas de S. Typhimurium portavam os três genes de virulência pesquisados. Das 35 cepas 14 (40 por cento ) apresentaram plasmídeos e 14,2 por cento (3/35) foram sensíveis a pelo menos dois antimicrobianos, 5,7 por cento (3/35) foram identificadas como multi-droga resistentes (MDR). O maior risco anual de infecção foi obtido no cenário 9 para trabalhadores que aplicam lodos de esgoto nos solos (9,4x10-2) seguidos, em ordem decrescente, dos riscos de infecção para a ingestão de tomates e alfaces nos cenários 1 e 3 que consideravam o crescimento de Salmonella spp. nas hortaliças. Os menores riscos foram obtidos nos cenários 5 e 6 que envolviam o consumo de cenouras. Conclusões: Os riscos foram considerados elevados tendo em vista o valor utilizado como referência. O fator que mais impactou nos riscos obtidos foi o crescimento de Salmonella spp. nas hortaliças (alface e tomate). A variação da concentração de Salmonella spp. no solo teve pouco impacto nos riscos obtidos. / Introduction - The presence of Salmonella spp., an important pathogen, has been reported in sewage sludge worldwide. The aim of this study was to estimate the annual risk of infection related to ingestion of lettuce, tomatoes and carrots grown in soil conditioned with sewage sludge from five Wastewater Treatment Plant (WWTP) in the Metropolitan Region of São Paulo. Also the annual risk of infection of farm workers through involuntary ingestion of soil particles were estimated. As in Brazil there is no establishment of the value of tolerable risk, the value used by the USEPA, 1/10,000 (10-4), was adopted in order to proceed the comparison with the results obtained. Methods - 54 samples of sewage sludge from the five WWTPs were collected over a period of 12 months (January to December, 2011). The concentration of Salmonella spp. in these samples was obtained using the method 1682/2006 USEPA. 40 strains identified as Salmonella spp were selected for serotyping in a reference laboratory. These strains were subjected by molecular techniques to detection of virulence genes invA, sseL and spvC, presence of plasmid and even resistance to antimicrobials. To estimate the annual risk of infection by Salmonella spp. nine different scenarios were designed considering the presence or absence of varying concentrations of Salmonella spp. in soils treated with sewage sludge, the presence or absence of growth of the bacteria in vegetables, the growth inhibition of Salmonella spp. in carrots as well as the involuntary ingestion of soil particles by agricultural workers. Results -Salmonella spp. strains were present in 38.9 per cent (21/54) of samples of the sewage sludge analyzed. The highest concentrations were found in WWTP 2, being the highest 12.19 MPN/g TS. From the 40 previously selected strains, 35 strains were confirmed as commonly involved in food borne outbreaks and clinical cases as such S. Typhimurium, S. Agona and S. Infantis. All the 35 strains harbored the sseL gene and two strains of S. Typhimurium carried the three virulence genes surveyed. A total of 14 from the 35 strains (40 per cent ) had plasmids and 14.2 per cent (3/35) were sensitive to at least two antimicrobials and 5.7 per cent (3/35) were identified as multi-drug resistance (MDR). The highest annual risk of infection was obtained in scenario 9 for workers applying sewage sludge in soils (9,4x10-2) followed, in descending order of risk of infection, to the intake of tomatoes and lettuces in scenarios 1 and 3 which considered the growth of Salmonella spp. in the vegetables. The lowest risks were obtained in scenarios 5 involving the consumption of carrots. Conclusions: The risks were considered high given the value used as a reference. The factor that most impacted the annual risk of infection obtained was the growth of Salmonella spp. in vegetables (lettuce and tomato). The variation of the concentration of Salmonella spp. in soil had little effect on the risks obtained.