A dissertação de mestrado trata da relação entre a implantação das redes de infraestrutura sanitária na cidade de São Paulo e a consolidação do ambiente do banheiro no espaço doméstico entre os anos 1893-1929. Como parte do processo de modernização e saneamento da capital paulista, o Estado assume em 1893 o sistema de distribuição de água e esgotos sanitários, sendo responsável pela ampla difusão dos serviços. Se a relação com a disponibilização das redes é evidente, a definição do banheiro enquanto espaço foi gradual, como se observa nas diferentes soluções para o cômodo encontradas nas plantas residenciais submetidas à municipalidade no período. O cruzamento com outras fontes documentais, relativas à abrangência da cobertura dos serviços sobre o território, aponta que as indefinições do banheiro estiveram ligadas à localização e ao padrão da moradia, revelando a influência do processo desigual de distribuição da água e esgoto na cidade. Além disso, os diferentes modelos nas residências atrelavam-se à reorientação dos costumes da população, sobretudo aos associados aos novos preceitos de higiene dos corpos e dos espaços voltados ao consumo privativo e individualizado da água. / This master degree dissertation is about the relation between the sanitary infrastructure implementation in the city of São Paulo and the consolidation of bathroom in the domestic space between the years of 1893-1929. As part of the modernization and sanitation process of São Paulo\'s capital, the State assumes in 1893 the water supply and waste disposal systems, being responsible for the development of these services. If the relation between the water and waste services is evident, the definition of the bathroom as an architectural space was gradual, as can be seen from the different solutions for this room consulted on residential plans submitted at the city council at the time. The overlapping with other documentary sources, related to the comprehensiveness of the water and waste services over the territory, indicates that the spatial indefinitions of the bathroom were related to local and typologies of houses, unveiling the influence of the unequal process of water supply and waste disposal distribution service in the city. In addition, the different types found in the houses were connected to the reorientation of the inhabitant\'s habits, above all the ones associated to the new hygiene\'s precepts of the body and the spaces for private and individualized consumption of water.

Os sistemas que combinam processos biológicos com a tecnologia de separação por membranas, com crescimento biológico em suspensão, Membrane Bioreactor (MBR) e crescimento biológico aderido, Moving Bed Membrane Bioreactor (MB-MBR), se destacam como opções compactas e eficientes para tratamento de esgoto doméstico.Embora esta tecnologia seja muito promissora, ainda apresenta como maior desafio a redução de desempenho das membranas, que é causada por um fenômeno complexo denominado depósito, ou fouling, em inglês. Como forma de melhorar o desempenho e prolongar a vida útil das membranas a adição de nanopartículas de argila durante o processo de síntese tem se mostrado eficiente. O presente estudo teve como objetivo determinar a melhor composição para a síntese de membranas em polietersulfona modificadas pela adição de nanopartículas de argila e avaliar o seu desempenho no tratamento de esgoto sanitário, gerado na moradia estudantil do campus São Paulo da Universidade de São Paulo, em sistemas MBR e MB-MBR. A melhor composição para a síntese das membranas modificadas foi de 4% de nanopartículas de argila e 4% de formador de poros, ambos em relação à massa do polímero utilizado. Essa composição resultou em membranas com permeabilidade média de 293 L.m-2.h-1.bar-1, para água desmineralizada enquanto as membranas sem modificação apresentaram permeabilidade inferior a 50 L.m-2.h-1.bar-1, sendo, portanto, essa composição selecionada para sintetizar as membranas utilizadas durante a operação dos sistemas de tratamento por MBR e MB-MBR. Para efeito de comparação, o estudo foi desenvolvido com membranas modificadas e comerciais, no mesmo reator. Durante a operação do sistema MBR, com membranas modificadas e membranas comerciais, a concentração média de Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO5) na alimentação do sistema foi de 440 mg.L-1 e a eficiência de remoção foi superior a 94%. Quando o sistema MBR passou a operar com concentração de Sólidos Suspensos Totais (SST) superior a 8.000 mg.L-1, condição considerada de equilíbrio, a permeabilidade média das membranas modificadas, normalizada para 20 ºC, foi de 1.166,1 L.m-2.h-1.bar-1, enquanto para as membranas comerciais a permeabilidade foi de 326,7 L.m-2.h-1.bar-1. O fluxo de permeado médio, para o sistema MBR, foi em torno de 6 L.m-2.h-1, tanto para as membranas modificadas quanto para as membranas comerciais avaliadas na etapa de operação em equilíbrio. Com a operação dos sistemas MBR e MB-MBR em paralelo, com as membranas modificadas, concluiu-se que, embora as qualidades dos permeados produzidos tenham sido similares, o sistema MB-MBR apresentou menores pressões de operação e, consequentemente, menor propensão à formação de depósitos. Os ensaios de filtrabilidade demonstram que as membranas modificadas apresentaram menor resistência à filtração que as membranas comerciais para o liquor misto de MBR e MB-MBR, no entanto o liquor misto do sistema MB-MBR apresentou menor resistência a filtração. De modo geral, concluiu-se que a adição de nanopartículas de argila na modificação das membranas resultou em poros mais longos, favorecendo o aumento da permeabilidade das membranas modificadas em relação às membranas comerciais. Quanto a operação dos sistemas MBR e MB-MBR em paralelo, a pressão transmembrana para o sistema MB-MBR foi em torno de 10 vezes menor que a pressão transmembrana no sistema MBR. Maiores concentrações de sólidos em suspensão totais no liquor misto dos sistemas de MBR e MB-MBR, resultaram em maiores fluxos críticos e, consequentemente, maior produção de permeado. / Treatment systems that combine activated sludge processes, with suspended or adhered growth, with membrane technology, Membrane Bioreactor (MBR) and Moving Bed Membrane Bioreactor (MB-MBR) are considered compact and efficient options for domestic wastewater treatment. Although this promising technology still presents the reduction of membrane performance as a relevant issue. This reduction on the membrane performance is caused by a complex phenomenon called fouling. An approach to improve the membrane performance and extend its life span is the addition of nanoclay during the synthesis process. Considering what was exposed, this study aimed the production and evaluation of composite polyethersulfone and clay nanoparticles membranes for domestic wastewater treatment. For this purpose, two pilot plants were constructed using the produced membranes for the treatment of the wastewater from the student housing at the University of São Paulo. The best composition of the modified membranes was 4% of nanoclay and 4% of pore former, both based on the polymer mass. This composition resulted in membranes with an average permeability of 293 L.m-2.h-1.bar-1 for demineralized water while membranes without modification had a permeability of less than 50 L.m-2.h-1.bar-1. For performance comparison, commercial membranes were used in the same pilot reactor. During the operation, the average Biological Oxygen Demand (BOD5) from raw effluent was 440 mg.L-1 and the removal efficiency was higher than 94%, for both treatment systems. When the MBR system started to operate with a Total Suspended Solids (TSS) concentration above 8,000 mg.L-1, it reached a stable condition in which the average permeability of the modified membranes, normalized to 20 ° C, was 1,166.1 L.m-2.h-1.bar-1, while for the commercial membranes the permeability was 326.7 L.m-2.h-1.bar-1. The average permeates flux for the MBR system was 6 L.m-2.h-1 for both the membranes types operating at stable conditions. With MBR and MB-MBR systems operating in parallel, with modified membranes, it was found that the quality of the produced permeates were similar, but the MB-MBR system presented lower operating pressures and, consequently, lower propensity to fouling. The filterability assays demonstrated that the modified membranes presented less resistance to filtration of MBR and MB-MBR mixed liquor than the commercial membranes. However, the MB-MBR mixed liquor presented less resistance to filtration. Overall, the comparison tests allowed to conclude that the nanoclay addition in the modification of the membranes resulted in longer pores, which increased the modified membranes permeability. Regarding the operation of the MBR and MB-MBR systems, the transmembrane pressure for the MB-MBR system was about 10 times lower than the transmembrane pressure in the MBR system. Higher concentrations of total suspended solids in the mixed liquor of the MBR and MB-MBR systems resulted in higher critical fluxes and, consequently, higher permeate production.

O uso de efluente de esgoto tratado (EET) na agricultura apresenta-se como uma alternativa viável por se tratar de uma fonte de umidade e de nutrientes minerais aos sistemas agrícolas, aliado à redução da utilização de água de boa qualidade na irrigação, bem como a diminuição da descarga do EET nos rios, minimizando assim possíveis danos ambientais. Entretanto, deve-se ressaltar a importância do monitoramento contínuo do sistema solo-planta em razão do risco da utilização de águas residuárias, sobretudo aquelas ricas em sódio. Desse modo, esse trabalho teve como objetivo contribuir para o conhecimento dos efeitos da aplicação de EET no sistema solo-cana-de-açúcar, avaliando possíveis alterações químicas do solo e da planta, e a qualidade do caldo. O experimento foi instalado num campo experimental situado em Lins, São Paulo. A adubação mineral de plantio consistiu na aplicação de metade da dose recomendada do adubo nitrogenado, 15 kg ha-1 de N (nitrato de amônio), 120 kg ha-1 de P2O5 (superfosfato simples) e 80 kg ha-1 de K2O (cloreto de potássio). O delineamento experimental foi em blocos completos com parcelas subdivididas no tempo com cinco tratamentos e quatro repetições. Os tratamentos foram: SI, sem irrigação; 100 %, umidade do solo na capacidade de campo; 125, 150 e 200% que corresponderam a 25, 50 e 100% a mais da umidade do solo na capacidade de campo, respectivamente. Foram observados aumentos nas concentrações de sódio (Na) nas folhas, fósforo (P) e cálcio (Ca) no caldo, e potássio (K) no colmo. Para os micronutrientes houve diminuições nas concentrações de manganês (Mn) e zinco (Zn) na folha, no caldo e no colmo, e no caso do ferro (Fe) a diminuição ocorreu no caldo. A irrigação com EET não ocasionou prejuízos a qualidade dos colmos industrializáveis. As maiores produtividades foram observadas nos tratamentos 100 e 150, 247,33 e 232,81 t ha-1, respectivamente. No solo, houve incrementos do pH, das concentrações de P, Na, B e Fe, e um decréscimo nas concentrações de Ca, magnésio (Mg), K e cobre (Cu). Os teores de matéria orgânica (MO) decresceram em todo perfil do solo e, os teores de carbono total (CT) e nitrogênio total (NT) não apresentaram alterações em razão da irrigação com EET. A não utilização da dose completa do adubo nitrogenado não implicou na queda da produtividade da cana-planta. As perspectivas para a irrigação da cana-de-açúcar com EET são promissoras, demandando estudos de longo prazo para confirmação dos resultados até agora obtidos e também para o monitoramento de possíveis prejuízos que possam vir a ocorrer no sistema solo-planta. / The use of treated sewage effluent (TSE) in agriculture is a viable alternative once it is a source of humidity and mineral nutrients to the agricultural systems, allied to the reduction of good quality water consumption for agricultural irrigation, as well as the reduction of the discharge of TSE in the water courses, thus minimizing possible environmental damages. However, it should be standed out the importance of the continuous monitoring of the soil-plant system because of the risks represented by the wastewater use, overall those rich in sodium. In this manner, this work aimed to contribute to the knowledge of TSE application effects in the soil-sugarcane system, evaluating the chemical alterations of the soil and the plant, and also the quality of the soup. The experiment was installed in an experimental area situated at Lins, São Paulo State. The mineral fertilization at planting was half of the recommended nitrogen dose, 15 kg ha-1 of N (ammonium nitrate), and also 120 kg ha-1 of P (single superphosphate) and 80 kg ha-1 of K (potassium chloride). The experimental design was in complete blocks with split plots in time, with five treatments and four replicates. Applied treatments were: SI, without irrigation; 100%, soil humidity at the field capacity; 125, 150 and 200% that corresponded to 25, 50 and 100% more soil humidity than the field capacity, respectively. Increases in the concentrations of sodium (Na) in the leaves, phosphorus (P) and calcium (Ca) in the soup, and potassium in the culms were observed. Considering the micronutrients, reductions on the concentrations of manganese (Mn) and zinc (Zn) in the leaves, culms and soup occurred, while in the case of iron (Fe), observed reductions occurred for the soup. TSE irrigation has not prejudiced the quality of the industrialized culms. The highest yields were observed in the treatments 100 and 150, 247.33 and 232.81 t ha-1, respectively. Increments of the values of pH and concentrations of P, Na, boron (B) and Fe were obtained in the soil, while, in the case of Ca, magnesium (Mg), K and cupper (Cu) concentrations in the soil decreased. The organic matter levels decreased all over the soil profile and, the levels of total carbon (TC) and total nitrogen (TN) were not altered by the irrigation with TSE. The non-use of the mineral N fertilizer complete dose did not imply in the fall of the sugarcane-plant productivity. The perspectives for sugarcane irrigation with wastewater are promising, demanding however long-term studies in order to confirm the results obtained till the present moment, and also to the monitoring of possible damages that may occur in the soil-plant system.

Apesar dos avanços nos índices de coleta e tratamento de esgotos no Estado de São Paulo, ainda existem incertezas sobre a efetividade dos sistemas de tratamento existentes, uma vez que são escassas as informações sobre o desempenho das ETEs em operação no país. Por meio da aquisição e análise de dados de desempenho do sistema, é possível a avaliação do cumprimento da legislação ambiental e a melhoria das condições operacionais, reduzindo, efetivamente, o impacto do lançamento sobre os recursos hídricos. Nesse sentido, o presente trabalho teve como objetivo avaliar estatisticamente o desempenho de lagoas de estabilização - tecnologia de tratamento mais utilizada no Estado de São Paulo - localizadas na UGRHI 12 - Baixo Pardo/Grande, todas com vazão de projeto inferior a 300 L/s, utilizando dados de automonitoramento fornecidos pelos prestadores de serviço. A avaliação compreendeu um período de 10 anos (2005 a 2014) e abrangeu desde os projetos das lagoas até a caracterização dos dados afluentes e efluentes das ETEs, incluindo também o impacto do lançamento dos esgotos tratados nos corpos receptores e a qualidade dos corpos d\'água em escala de bacia hidrográfica, utilizando os dados da rede de monitoramento da CETESB na UGRHI 12. O desempenho das ETEs foi avaliado quanto aos parâmetros DBO, DQO, CT, E. coli, SS, N-amoniacal e P-total, considerando tanto as faixas típicas apontadas na literatura, como o atendimento aos padrões de lançamento e qualidade. Os dados disponibilizados foram bastante heterogêneos, apresentando, em sua maioria, periodicidades de amostragem variáveis e interrupções no monitoramento, o que impediu, em alguns casos, a realização de uma análise mais consistente. As concentrações afluentes de matéria orgânica foram mais elevadas do que os valores usuais expressos na literatura, sendo a causa mais provável o baixo consumo de água aliado ao tipo de amostragem praticado (amostragem simples). De maneira geral, o desempenho das lagoas, considerando as eficiências médias de remoção de DBO e DQO, ficou dentro do esperado, o que não foi suficiente, contudo, para garantir percentuais elevados de conformidade com a legislação do estado de São Paulo, os quais resultaram abaixo de 80% na maioria das ETEs. Quanto às concentrações nos esgotos tratados, o desempenho ficou aquém do esperado, o que implicou no lançamento de efluentes com concentrações elevadas de matéria orgânica, embora de acordo com os padrões de lançamento pelo critério da eficiência de remoção. A avaliação do corpo receptor mostrou que, mesmo se tratando de vazões relativamente baixas, tais lançamentos foram capazes de impactar os cursos d\'água, notadamente aqueles com baixas razões de diluição. Finalmente, em escala de bacia hidrográfica, verificou-se que, nos corpos d\'água da UGRHI 12, ainda permanecem percentuais elevados de desconformidade para P-total e E. coli, contribuindo para esse cenário tanto as fontes de poluição pontuais como as difusas. / Despite advances in wastewater collection and treatment indicators in São Paulo state, there are still uncertainties about the effectiveness of existing treatment systems, since they is little information on the performance of WTPs operating in the country. Throughout the acquisition and analysis of system performance data, it is possible to evaluate the compliance with environmental legislation and improve operating conditions, effectively reducing the impact of the discharge on water resources. In this sense, the present study aimed to evaluate statistically the performance of stabilization ponds - wastewater treatment technology most widely used in São Paulo state - located in UGRHI 12 - Baixo Pardo/Grande, all of them with design flow rates below 300 L/s, using self-monitoring data given by the service providers. The evaluation comprised a period of 10 years (2005-2014), including from the projects of the ponds to the characterization of WTPs influent and effluent data, also incorporating the impact of treated wastewater release in receiving bodies and the quality of water bodies in watershed scale, using the data from CETESB\'s monitoring network in UGRHI 12. The performance of the WTPs was evaluated for BOD, COD, total coliforms, E. coli, suspended solids, ammonia and total phosphorus, considering the typical ranges mentioned in the literature and compliance with discharge and water quality standards. The provided data were quite heterogeneous, most of them presenting variable sampling periodicities and interruptions in monitoring, sometimes hindering a more consistent analysis. The influent\'s concentrations of organic matter were higher than the usual values expressed in the literature, which was most likely caused by low water consumption combined with the type of sampling practiced (single sampling). In general, the ponds\' performance, considering the average BOD and COD removal efficiencies, was as expected, however, such values weren\'t enough to ensure high percentage of compliance with São Paulo\'s environmental legislation, since the percentages were below 80% in most WTPs. Regarding the concentrations in treated wastewater, the performance was less than expected, which resulted in the discharge of effluents with high concentrations of organic matter, even though they were in compliance with discharge standards by the removal efficiency criterion. The evaluation of the receiving stream showed that, even consisting of relatively low flow rates discharges, such releases were able to impact the water bodies, especially those with low dilution ratio. Finally, in watershed scale, it was found that, in UGRHI 12 water bodies, there are still high percentages of non-conformity for total phosphorus and E. coli, contributing to this scenario both point and non-point sources of pollution.

Membrane structure modification is a common approach to enhance membrane properties and performance. For example, the addition of dopants to the membrane casting solution has been observed to increase hydrophilicity, alter surface and internal pore structure, increase thermal and mechanical resistance, and impart anti-fouling properties. In this study, it was evaluated how the addition of individual and simultaneous nanoclay and polyethylene oxide (PEO) dopants affected the structure and performance of polysulfone (PSU) ultrafiltration membranes. Membrane performance was evaluated in the cross-flow configuration. The pure water permeability of the neat PSU membrane was 15 L/m².h.bar and at the optimal dosage of the individually doped membranes was 1.5% weight nanoclay to PSU and 5% weight PEO to PSU resulting in permeability of 56 and 237 L/m².h.bar, respectively. Simultaneous doping using the optimal individual weight percentages had a lower effect resulting in a permeability of 192 L/m².h.bar, in contrast the simultaneous addition of 4.5% nanoclay and 5% PEO had a higher effect resulting in a permeability of 319 L/m².h.bar. The control membrane was compared to the referred membranes and with the 4.5% nanoclay membrane (best permeability only when combined with PEO). These membranes were further examined to determine dopant effects on pore microstructure, superficial charge, separation performance, and fouling susceptibility. In general, doping with nanoclay improved membrane thermal/mechanical resistance and permeability with minimal loss in rejection. Doping with PEO resulted in a greater permeability as compared to nanoclay; however, PEO doping decreased rejection, mechanical resistance, and increased irreversible fouling. Thus, both advantageous and disadvantageous effects should be considered when selecting a dopant to optimize membrane performance. / A modificação da estrutura de membranas é uma abordagem utilizada para melhorar as propriedades de membranas e desempenho de um sistema. Por exemplo, a adição de dopantes na solução de síntese da membrana permite aumentar a hidrofilicidade, alterar a estrutura de poros superficiais e internos e conferir propriedades anti-depósitos. Neste estudo, foi avaliada como a adição de óxido de polietileno e de nano-argila afetam a estrutura e desempenho de membranas de ultrafiltração de polisulfona (PSU). O desempenho da membrana foi avaliado na configuração de fluxo paralelo (cross-flow). A permeabilidade média à água pura da membrana de PSU pura foi de 15 L/m2.h.bar. As dosagem ótimas das membranas dopadas individualmente foram de 1,5% em massa de PSU para nano-argila e 5% em massa de PSU para PEO, resultando em permeabilidades médias de 56 e 237 L/m2.h.bar, respectivamente. A dopagem simultânea usando ambas as percentagens individuais ótimas teve um efeito menor do que o esperado, resultando em uma permeabilidade média de 192 L/m2.h.bar. Em contraste, verificou-se que a adição simultânea de 4,5% de nano-argila combinada com 5% de PEO teve um efeito maior do que o uso isolado dos aditivos, resultando em uma permeabilidade média de 319 L/m2.h.bar. Desta forma, a membrana de controle foi comparada com as referidas membranas e com membranas compostas somente por nano-argila a 4,5. Estas membranas foram ainda examinadas em detalhes para determinar os efeitos dos dopantes na microestrutura dos poros, cargas superficiais, desempenho da separação, sensibilidade à formação de depósitos, rugosidade superficial e propriedades térmicas e mecânicas. Verificou-se que a dopagem com nano-argila melhora a resistência térmica e mecânica e a permeabilidade das membranas, com uma perda mínima na rejeição. A dopagem com PEO resultou em um aumento notável de permeabilidade em comparação com a adição individual de nano-argila. No entanto, a capacidade de rejeição e resistência térmica e mecânica destas membranas diminuem e a formação de depósitos irreversíveis aumenta. Desta forma, avalia-se que para a utilização de mais de um tipo de dopante os efeitos vantajosos e desvantajosos devem ser considerados individualmente e em conjunto no esforço de se otimizar o desempenho de sistemas de membranas.

Um sistema de áreas alagadas construídas para o tratamento de esgoto, situado na cidade de Piracicaba e pertencente ao SEMAE (Serviço Municipal de Água e Esgoto), foi investigado. Esse sistema, composto por três estágios de tratamento: fossa séptica; canteiros plantados com arroz (substrato solo e fluxo de efluente sub-superficial vertical) e canal com aguapés (fluxo de efluente horizontal superficial), operou com uma taxa de aplicação de 414 L.m-2.dia-1 de esgoto doméstico. Este trabalho teve por finalidade avaliar parâmetros biogeoquímicos, verificar a eficiência do sistema quanto à remoção de poluentes e apresentar o seu balanço de massa de nutrientes. Para tanto, os seguintes parâmetros biogeoquímicos no efluente foram monitorados durante um ano hidrológico: temperatura, pH, condutividade, oxigênio dissolvido (OD), material particulado (MP), demanda bioquímica de oxigênio (DBO5), demanda química de oxigênio (DQO) e frações dissolvidas, particuladas e totais de carbono (C), nitrogênio (N) e fósforo (P). Nas plantas e no solo foram monitorados os acúmulos de C, N e P. O sistema apresentou como desempenho no tratamento do esgoto as seguintes taxas anuais de remoção de carga orgânica e nutrientes: 81% para MP, 89% para DBO5, 86% para DQO, 76% para CT, 70% para NID+NPT e 80% para PT. Quanto a qualidade do efluente final, ou seja, as alterações propiciadas pelo sistema nas concentrações finais de carga orgânica e de nutrientes, encontramos os seguintes decréscimos medianos anuais: 60% para MP, 77% para DBO5, 76% para DQO, de 51% para CT, 45% para NID+NPT e 60% para PT. No balanço de massa de C, a eficiência do sistema em remover cargas de C foi de 84%. A fossa séptica reteve 16% e o substrato dos canteiros e canal retiveram 48% desse total. A diferença de 18% encontrada no balanço de massa pode ser atribuída principalmente às perdas gasosas e ao acúmulo de C no substrato, abaixo dos 20 cm amostrados. No balanço de massa de N, a eficiência do sistema em remover cargas de N foi de 75%. A fossa séptica reteve 4%, o substrato dos canteiros e canal retiveram 25% e as plantas (arroz e aguapé) exportaram ou imobilizaram 11% desse total. A diferença de 35% encontrada no balanço de massa pode ser atribuída às perdas gasosas, ao acúmulos de N em sub superfície e acréscimos de NOD no sistema. No balanço de massa de P, a eficiência do sistema em remover cargas de P foi de 86%. A fossa séptica reteve 5%, o substrato dos canteiros e canal retiveram 54% e as plantas exportaram ou imobilizaram 7% desse total. A diferença de 20% encontrada no balanço de massa, pode ser atribuída ao acúmulo de P em forma de compostos orgânicos refratários ou adsorvido ao substrato. Contudo, mesmo diante dos resultados de despoluição favoráveis, concluiu-se que a capacidade do sistema em tratar o esgoto a longo prazo passará a ser limitada pela deficiência na oxigenação do efluente e do substrato e pela colmatação do substrato. / It was investigated a constructed wetlands system for the treatment of sewage, placed in the city of Piracicaba, which is serviced by SEMAE (Municipal Service of Water and Sewage). The system, composed of three treatment phases: septic tank; rice beds (soil substratum and flow of vertical sub-superficial effluent) and channel with water hyacinth (flow of superficial horizontal effluent), operated with a load of 414 L.m-2.day-1 of domestic sewage. The aim of this work was to evaluate biogeochemical parameters in order to verify the efficiency of the system to remove pollutants and to present its mass budgets of nutrients. For so much, the following biogeochemical parameters in the effluent were monitored for one hydrological year: temperature, pH, conductivity, dissolved oxygen (DO), particulate material (PM), biochemical demands of oxygen (BOD5), chemical demands of oxygen (COD) and dissolved fractions, particulate fractions and total of carbon (C), nitrogen (N) and phosphorus (P). In the plants and in the soil the accumulations of C, N, and P were monitored. The performance of the system presented the following annual rates of organic load and nutrient removal in the treatment of sewage: 81% for PM, 89% for BOD5, 86% for COD, 76% for TC (total carbon), 70% for DIN+TPN (dissolved inorganic nitrogen plus total particulate nitrogen), and 80% for TP (total phosphorus). The quality of the final effluent, meaning the alterations propitiated by the system in the final concentrations of organic load and of nutrients, the following annual median decrease was found: 60% for PM, 77% for BOD5, 76% for COD, 51% for TC, 45% for DIN+TPN and 60% for TP. In the mass budget of C, the efficiency of the system in removing loads of C was 84%. The septic tank retained 16% and the substratum of the rice beds and channel retained 48% of that total. The difference of 18% found in the mass budget can be attributed mainly to the gaseous losses and the accumulation of C in the substratum, below the 20 cm sampled. In the mass budget of N, the efficiency of the system in removing loads of N was of 75%. The septic tank retained 4%, the substratum of the rice beds and channel retained 25%, and the plants (rice and water hyacinth) exported or immobilized 11% of that total. The difference of 35% found in the mass budget can be attributed to the gaseous losses, to the accumulations of N in sub surface and increments of NOD in the system. In the mass budget of P, the efficiency of the system in removing loads of P was of 86%. The septic tank retained 5%, the substratum of the rice beds and channel retained 54% and the plants exported or immobilized 7% of that total. The difference of 20% found in the mass budget can be attributed to the accumulation of P in the form of refractory organic compositions or sorbed to the substratum. However, even before the results of favorable depuration, it is concluded that the capacity of the system in treating sewage in the long term will become limited by the deficiency in the aeration of both the effluent and the substratum and for the clogging the substratum.

Esta pesquisa teve por objetivo a produção de elementos para a avaliação da viabilidade de se agregar novas tecnologias a uma estação de tratamento de esgoto sanitário pelo processo de lodo ativado com aeração prolongada em escala real. O estudo foi desenvolvido na ETE Limoeiro da SABESP, localizada no Município de Presidente Prudente/SP. Foi estudado a remoção biológica de nitrogênio via nitrificação e desnitrificação simultânea (NDS), controlando-se a idade do lodo e o sistema de fornecimento de ar por meio de sensores de concentração de oxigênio dissolvido de luminescência (LDO), amônia e nitrato, e de potencial de óxido-redução instalados nos tanques de aeração. No controle do processo foi avaliado a emissão de óxido nitroso e determinado os parâmetros cinéticos da nitrificação e desnitrificação, por meio de testes respirométricos. Foi utilizado a técnica de biologia molecular de FISH para identificação das bactérias nitritantes, nitratantes e desnitrificantes envolvidas no processo da NDS. Em termos de remoção de matéria orgânica, a qualidade do efluente final foi compatível aos processos de lodos ativados tradicionais com OD na faixa de 2,0 mgO2/L, com eficiências entre 85 a 95% de DQO e DBO. Os resultados demostraram que a nitrificação do esgoto ocorreu de forma eficiente, resultando concentrações de amônia no efluente final menores que 3,8 mgNNH3/ L. Os resultados de concentração de nitrato no efluente final do processo de lodos ativados demonstram a expressiva eficiência do processo de desnitrificação, resultando em concentrações de nitrato no efluente final menores que 2,5 mgNNO3/ L. A otimização do sistema de aeração resultou em uma economia média de 34% com o gasto de energia elétrica para aeração do sistema. Conclui-se que o processo de lodos ativados com nitrificação e desnitrificação simultânea de fluxo contínuo é uma alternativa promissora de tratamento, a ser considerada tano nos estudos de concepção para implantação de novas estações como na adaptação de processos de lodos ativados já existentes. / This research aimed at the production of elements for assessing the feasibility of adding new technologies to a sewage treatment plant for sludge process with extended aeration activated in real scale. The study was developed in ETE Limoeiro SABESP, located in the Municipality of President Prudente / SP. Biological nitrogen removal by biological nitrification and simultaneous denitrification was studied (NDS), controlling the sludge age and the system supply air through oxygen concentration sensors dissolved luminescence (LDO), ammonia and nitrates, and the redox potential installed in the aeration tanks. In process control, the emission of nitrous oxide was evaluated and determined the kinetic parameters of nitrification and denitrification, by molecular biology techniques FISH was the identification nitritantes bacteria and denitrifying nitratantes involved in the process of NDS. In terms of removal of organic matter, the effluent quality is compatible to traditional activated sludge processes, with efficiencies from 85 to 95% of COD and BOD. The results showed that the sewer nitrification took place efficiently, resulting in ammonia concentrations in the final effluent smaller than 3.8 NH3 mgN / L. The nitrate concentration results in the final effluent from the activated sludge process demonstrate the significant efficiency of denitrification process, resulting in nitrate concentration in the final effluent smaller than 2.5 mgNNO3 / l. Optimization of the aeration system resulted in an average savings of 34% with the electricity spent aeration system. We conclude that the activated sludge process with nitrification and denitrification simultaneous streaming is a promising alternative treatment to be considered thane in design studies for implementation of new stations as the adaptation of sludge processes already activated.

Orientador: Edésio Luiz Simionatto. / Dissertação (Mestrado em Química) - Programa de Pós-Graduação em Química, Centro de Ciências Exatas e Naturais, Universidade Regional de Blumenau, Blumenau.

A crise da água, o aumento de esgoto domésticos gerado em estações de tratamentos e o despejo destes efluentes em corpos d\'água vêm sugerindo novas soluções para esses problemas. A disposição de água residuária tratada em solos implica na reciclagem de matéria orgânica e dos nutrientes, atuando como um processo complementar ao tratamento dessas águas. Rica em nutrientes principalmente N (nitrogênio), P (fósforo) e Na (sódio), a água residual tratada vem sendo utilizada na agricultura, utilizando critérios técnicos, como fonte de nutrientes para diversas culturas. Diante deste contexto, o objetivo deste trabalho foi analisar os possíveis efeitos da irrigação com efluente tratado em algumas propriedades químicas e físicas de um solo cultivado com laranja. A área experimental esta situada ao lado da Estação de Tratamento de Esgoto (ETE) do Ribeirão Piracicamirim que se localiza nas margens da rodovia \"Luiz de Queiroz\" no município de Piracicaba-SP. Os tratamentos aplicados foram relacionados ao percentual de umidade da capacidade de campo variando em T100%, T125%, T150%, T200% e TSI (tratamento sem irrigação). O delineamento experimental utilizado foi o de blocos inteiramente casualizados com parcelas subdivididas no tempo, com três repetições. A adubação realizada foi a de metade da dose recomendada para a cultura da laranja. Em todo o estudo as amostragens de solo foram realizadas nas camadas 0-10, 10-20, 20-40, 40-60, 60-80 e 80-100, enquanto que as amostragens de solução do solo foram realizadas nas profundidades 30, 100 e 200 cm. As variáveis químicas determinadas no solo foram: pH, H + Al, Al, Na, K, Ca e Mg. Em solução do solo as variáveis determinadas foram: pH, CE, Al, Na, K, Ca e Mg. As variáveis físicas determinadas foram: fração granulométrica e grau de dispersão de argilas. O efluente de esgoto tratado (EET) utilizado apresenta baixas concentrações de Ca, Mg, Na, K, Al, CE e RAS quando comparado com valores encontrados na literatura. Por esse fato, o EET apresenta menor potencial de alterações nas propriedades químicas e físicas do solo. O teor de sódio trocável e PST aumentaram no decorrer do experimento, enquanto a concentração de sódio na solução do solo diminuiu. O cálcio trocável no solo sofreu diminuição dos teores nas camadas superficiais, e aumento nas camadas subsuperficias. As perspectivas da irrigação de efluente de esgoto tratado na cultura da laranja são promissoras, haja vista a importância da cultura no cenário brasileiro e mundial. No entanto, estudos de longo prazo são necessários a fim de monitorar os possíveis impactos que a irrigação de EET possa ocasionar na estrutura do solo. / The crisis of the water, the sewage domestic increase generated in stations of treatments and the spilling of these effluents in bodies of water are suggesting new solutions for those problems. The disposition of wastewater treated in soils implicate in the nutrient and organic matter recycling, acting as a complementary process to the treatment of those waters. Rich in nutrients mainly N (Nitrogen), P (Phosphorus) and Na (Sodium) the treated wastewater has been used in the agriculture through technical criteria as source of nutrients for several crops. Before this context, the objective of this work was to analyze the possible effects of the irrigation with effluent treated in some chemical and physical properties of a soil cultivated with Orange. The experimental area located her beside the Station of Sewage Treatment (SST) Piracicamirim that is located in the margins of the highway \"Luiz de Queiroz\" in the municipal district of Piracicaba, São Paulo State. The applied treatments were related to the percentile of humidity of the field capacity varying in T100%, T125%, T150%, T200% and TSI (treatment without irrigation). The experimental design was a split plot scheme of randomized blocks subdivided in time, with five treatments and three repetitions. The accomplished fertilization was the one of half of the dose recommends for the orange crop. In whole the study the soil samplings were accomplished in the layers 0-10, 10-20, 20-40, 40-60, 60-80 and 80-100, while the samplings of soil solution were accomplished in the depths 30, 100 and 200 cm. The chemical variables determined in the soil were pH, H + Al, Al, Na, K, Ca and Mg. In soil solution the variables were pH, CE, Al, Na, K, Ca and Mg. The certain physical variables were fraction particle sizing and degree of clay dispersion. The sewage effluent treated (SET) used presents low concentrations of Ca, Mg, In the, K, Al, CE and RAS when compared with values found in the literature. For that fact, SET present potential minor of alterations in the chemical and physical properties of the soil. The exchangeable sodium and PST increased in elapsing of the experiment, while the concentration of sodium in the soil solution decreased. The exchangeable calcium in the soil suffered decrease in the superficial layers, and increase in the subsuperficial layers. The perspectives of the irrigation of SET in the orange crop are promising, have seen the importance of the culture in the Brazilian and world scenery. However, it is suggested studies of long period in order to monitor the possible impacts to cause in the structure of the soil.

O fenômeno conhecido como Nitrificação e Desnitrificação Simultânea (SND) significa que em um mesmo reator ocorre simultaneamente a nitrificação e a desnitrificação, sob condições de operações idênticas, podendo ser justificada principalmente pela teoria de microambiente no floco ou biofilme. Assim, em um único reator, sob condições controladas de oxigênio dissolvido (OD) e elevados tempos de residênciacelular épossível que ocorra a nitrificação e a criação de zonas anóxicas no interior dos flocos ou biofilme para a ocorrência da desnitrificação. Neste sentido, a tecnologia MBBR/IFAStem como característicaelevado tempo de residência celular do biofilme formado nos meios suporte presentes no reator. Deste modo, neste estudo avaliou-se a remoção de nitrogênio via SND em um sistema IFAS quando submetido a diferentes concentrações de OD e Tempo de DetençãoHidraulica de 5,5 e 11 horas, tratando efluente sanitário e efluente sintético. Os resultados experimentais demonstraram que pode ser possível desenvolver efetiva SND com concentrações de OD média de 1,0 mg.L-1 e 1,5 mg.L-1. Sendo que, foram obtidas eficiência média de remoção de NTde cerca de 68% e concentrações médias efluente de N-NH4 de aproximadamente 5,0 mg L-1, de N-NO3 inferiores a 4,5 mg L-1 e de N-NO2 em torno de 0,1 mg L-1, e com eficiência média de remoção DQO solúvel acima de 90%, quando empregado efluente sintético. Ademais, por meio da avaliação da emissão de Óxido Nitroso (N2O), foi possível comprovar que a desnitrificação ocorreu de forma efetiva. / The phenomenon known as Simultaneous Nitrification and Denitrification (SND) means that in the same reactor simultaneously occurring nitrification and denitrification under identical operations conditions, and can be mainly explained by the microenvironment theory inside the floc or biofilm. Therefore, in a single reactor under controlled conditions of dissolved oxygen (DO) and high Solids Retention Time (SRT) it is possible that the nitrification happens and the creation of anoxic zones within the flocsor biofilm to the occurrence of the denitrification. In this sense, the MBBR/IFAS technology is characterized by high SRT of the biofilm formed on the carriers present in the reactor. Thereby,this work evaluated the nitrogen removal through SND in a IFAS system when submitted to different DOconcentrations and Hydraulic Retention Time of 5.5 hours and 11.0 hours, treating domestic and synthetic effluents. The experimental results showed that it may be possible to develop effective SND withaverage concentrations of DO of 1.0 mg L-1 and 1.5 mg L-1. It was obtained a TN average removal efficiency about 68%, and an average effluent concentration of NH4-N of approximately 5.0 mg L-1, of NO3-N less than 4.5 mg L-1 and ofNO2-N around 0.1 mg L-1, and an average CODsoluble removal efficiency above 90%, employing synthetic effluent. Furthermore, by evaluating the Nitrous Oxide(N2O) emission, it was possible to prove that the denitrification occurred effectively.