Em conseqüência da constatação do consumo elevado de águas nas indústrias sucroalcoleiras, gerando efluentes líquidos que impactam o meio ambiente, considerando os avanços na implantação da cobrança pelo uso da água, este trabalho aborda várias alternativas de minimização e reuso de águas nas indústrias sucroalcooleiras, objetivando a redução da poluição na fonte e minimização da captação de água superficial, reutilizando os efluentes dentro do processo produtivo. Também são apresentados os resultados de um estudo de caso realizado em uma indústria, na qual foi realizada uma pesquisa do processo industrial, para determinar o consumo de água e a qualidade de efluentes e propor alternativas para minimização da captação de água e geração de efluentes. / It is a fact that the sugar and ethanol industry in Brazil has a high level of water consumption and consequent production of effluents, with a negative impact to the environment. Also, the environmental legislation indicates a continuous raise in the charge for the usage of water from natural sources. As a consequence of the present situation, this work brings up several alternatives for the minimization and reuse of water at sugar and ethanol industries, aiming the reduction of pollutants at their source and the minimization of water uptake from the available supplies, by reusing the effluents inside the production process itself. It is also presented the results from a case study carried out in an industry where the production process was analyzed in the point-of-view of water usage and effluent generation. Alternatives for water uptake and effluent generation minimization are therefore proposed.

Os compostos (coloidais, suspensos e solúveis) presentes na água residual possuem diferentes características físico-químicas e diferentes massas moleculares. Pesquisadores têm se dedicado ao entendimento mais específico da parte solúvel do efluente. O fracionamento das substâncias orgânicas em diferentes classes e diferentes tamanhos é um dos métodos utilizados para a caracterização dos compostos orgânicos da água residual. Acredita-se que este método possa detectar as alterações nos valores residuais dos compostos orgânicos de forma mais precisa que os métodos tradicionais, i.e. DBO e DQO. Sendo assim, e sabendo do crescente uso dos projetos de pós-tratamento dos efluentes de ETE e reúso destes, fica a clara a avaliação da eficiência dos processos de pós-tratamento e a importância da quantificação e caracterização da matéria orgânica residual no efluente pós-tratado. Os objetivos deste projeto de pesquisa foram avaliar a remoção da carga orgânica residual no efluente do tratamento biológico do processo de lodo ativado da ETE Jesus Netto, utilizando diferentes parâmetros de coagulação/floculação utilizando cloreto férrico, sulfato de alumínio e cloreto de polialumínio como coagulantes, e análise de carbono orgânico dissolvido juntamente com a técnica de distribuição da massa molecular para avaliar essa remoção. As análises mostraram uma redução dos compostos orgânicos presentes no efluente secundário, em termos de carbono orgânico dissolvido, da ordem de 45% para o cloreto férrico e 38% para os sais de alumínio. A distribuição da massa molecular também sofreu alterações, notando-se o aumento dos compostos de menor massa molecular e a redução dos compostos de maior massa molecular. Os resultados corroboram com outros estudos realizados com efluentes secundários e águas de abastecimento sobre o impacto dos processos físico-químicos na distribuição da massa molecular. / The compounds (colloidal, suspended and soluble) present in the waste water have different physicochemical characteristics and different molecular masses. Researchers have dedicated themselves to the more specific understanding of the soluble part of the effluent. The fractionation of the organic substances in different classes and different sizes is a method widely used for the characterization of the organic compounds of the residual water. It´s believed that this method can detect changes of organic compounds residual values more accurately than traditional methods, i.e. biological oxygen demand and chemical oxygen demand. Therefore, knowing the increasing use of WWTP effluent after post-treatment processes and their reuse, it is clear that the evaluation of the post-treatment efficiency and the importance of the quantification and characterization of the residual organic matter in the post-treated effluent. The objectives of this research project were to evaluate the removal of the residual organic matter in the effluent from the biological treatment of the activated sludge process of the Jesus Netto WWTP using different coagulation/flocculation parameters with ferric chloride, aluminium sulfate and polyaluminum chloride (PAC) as coagulants, and dissolved organic carbon and molecular mass distribution analyses to evaluate the organic matter removal. The analyzes showed a reduction of the organic matter present in the secondary effluent, in terms of dissolved organic carbon, up to 45% for ferric chloride and 38% for aluminum salts. The distribution of the molecular mass also changed, with the increase of the compounds of lower molecular mass and the reduction of the compounds of higher molecular mass. The results corroborate with other studies carried out with secondary effluents and water supply on the impact of physicochemical processes on the molecular weight distribution.

Esta pesquisa foi desenvolvida no laboratório do Centro Internacional de Referência em Reúso de Água (CIRRA), vinculado ao Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (USP). O projeto de pesquisa teve como objetivo principal a síntese de membranas planas compostas, utilizando o polímero fluoreto de polivinilideno (PVDF), nanopartículas inorgânicas de argila (montmorilonita hidrofílica) e óxido de polietileno (PEO). As membranas foram sintetizadas pelo processo de inversão de fases, utilizando 18% em massa de PVDF, n-metil-pirrolidona como solvente e água como o não solvente. Avaliou-se a influência da introdução de diferentes concentrações de nanopartículas de argila e PEO. As membranas sintetizadas foram submetidas a testes de avaliação de desempenho (permeabilidade, capacidade de separação, potencial de depósitos) e de caracterização (morfologia e características físicas). Os resultados obtidos indicam que a adição de nanopartículas inorgânicas de argila e o formador de poros PEO melhoraram o desempenho e as características físicas das membranas. As membranas Kynar 761 6% argila 0% PEO (K6-0), Kynar 761 0% argila 4% PEO (K0-4) e Kynar 761 6% argila 4% PEO (K6-4) apresentaram as melhores permeabilidades com um aumento, respectivamente, de 520%, 1.250% e 1.100%, em relação à membrana pura. Além disso, observa-se uma melhora de 55%, 60% e 41% na redução do potencial de depósito, respectivamente, para as membranas K6-0, K0-4 e K6-4, quando comparada a membrana de controle. A melhora da permeabilidade e do potencial de depósito das membranas compostas está relacionada à melhoria da hidrofilicidade e da carga superficiail. A morfologia interna das membranas sintetizadas com argila pode ser caracterizada com uma camada superficial com poros conectados verticalmente aos poros em formas de canais da camada intermediária. A camada inferior possui uma morfologia esponjosa com micro-poros. O aumento da quantidade e tamanho dos poros superficiais é proporcional ao aumento da concentração de argila, assim como a diminuição de bloqueios horizontais entre a camada superficial e os poros em formas de canais da camada intermediária. A morfologia interna das membranas sintetizadas com PEO pode ser caracterizada por uma camada superficial densa com poros e uma camada inferior com uma morfologia esponjosa densa com micro-poros. A camada intermediaria tem uma morfologia densa com poros em forma de canais com diâmetros maiores se comprado às membranas sem adição de PEO. A adição de PEO diminui o tamanho médio dos micro-poros, se comparado com as membranas onde apenas argila é adicionada. Foi constatado que a melhoria da permeabilidade está associada à alteração na morfologia interna das membranas compostas. O aumento dos poros superficiais conectados aos poros em forma de canais mais longos e uma camada inferior menor, proporciona uma redução da resistência interna da membrana, devido à formação de caminhos livres, facilitando a passagem da água. Pelas análises de espectrômetro de raios X por dispersão de energia (EDS), foram identificadas nanopartículas de argila dispersas na superfície e na matriz transversal da membrana. Os resultados indicam que a introdução de nanopartículas de argila na solução polimérica é uma técnica de modificação da membrana promissora no melhoramento do desempenho da membrana para o tratamento de água e efluentes. / This research was developed in the International Reference Center for Water Reuse (IRCWR) laboratory inside to the Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (USP). The main objective of this research is the synthesis of ultrafiltration flat sheet membrane, using polyvinylidene fluoride (PVDF) polymer, clay (montmorillonite hydrophilic) inorganic nanoparticles and polyethylene oxide (PEO). Membranes were synthesized by phase inversion process, using 18% PVDF, mass based, in n-methylpyrrolidone as solvent and water as the non-solvent in the coagulation bath. The influence of different concentrations of clay nanoparticles and PEO was evaluated. Permeability, separation capability, and foulling potential tests were conducted to evaluate membranes performance and morphology analysis and physical characteristics were used for membranes characterization. Results indicated that clay nanoaprticles and PEO addiction can improve membrane permeability and morphology. The Kynar 761 6% clay 0% PEO (K6-0), Kynar 761 0% clay 4% PEO (K0-4) and Kynar 761 6% clay 4% PEO (K6-4) membranes showed the best permeability results, with an increase, respectively of 520%, 1,250% and 1,100%, compared to pure membrane. Furthermore, there is an improvement of 55%, 60% and 41% in the foulling potential reduction, respectively, for K6-0, K0-4 and K6-4 membranes, compared to the control membrane. It was verified that membrane permeability improvement and fouling potential reduction with the addition of clay nanoparticles is related with the improvement of membranes hydrophilicity and surface charge. The internal morphology of the membranes synthesized with clay can be characterized by a surface layer with pores interconnected with finger-like pores in the intermediate layer. The bottom layer has a sponge-like morphology with micro-pores. The increasing number and size of surface pores and also the reduction of horizontal blocks between the surface layer and the finger-like pores in the intermediate layer, is observed with increasing dosage of clay. The internal morphology of the membranes synthesized with PEO can be characterized by a dense surface layer and a bottom layer with dense sponge morphology with micro-pores. The intermediate layer has a dense morphology with finger-like pores with larger diameters if compared to the membranes without addition of PEO. The PEO addition decreases the average size of micro-pores, compared with membranes only clay is added. It was observed that change in composite membranes internal morphology, resulted in the water permeability improvement. The increasing superficial pores connected to longer finger-like pores and a thin bottom layer resulted in an internal pore structure with a lower resistance due to free paths formation, facilitating the flow passage. Using Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (EDS) analysis it was possible to observed clay nanoparticles dispersed on membrane surface and in its cross-section matrix. These preliminary results indicate that clay nanoclay addiction in polymeric solution is a promising membrane modification technique for improving membrane performance for water and wastewater treatment.

Estudaram-se soluções para o pós-tratamento de efluentes de reatores UASB e de lagoas de estabilização visando à utilização em irrigação de culturas agrícolas. Nesta aplicação, normalmente são desejáveis bons níveis de remoção de sólidos em suspensão e graus elevados de desinfecção, além da conservação dos principais nutrientes. No caso do efluente de reatores UASB em escala real, foram construídas unidades em escala piloto envolvendo sedimentação, filtração e radiação UV. No primeiro experimento, o efluente dos reatores UASB passou por filtro de areia pressurizado em alta taxa e por reator UV de fluxo contínuo. Nesta etapa a concentração de sólidos em suspensão (SST) no efluente dos reatores UASB teve média de 233 mg/L, devido a problemas operacionais, sendo que o filtro apresentou eficiência média de 60% de remoção de sólidos em suspensão. Porém, como o filtrado apresentou absorbância ainda elevada, média de 0,476 cm-¹, a desinfecção UV resultou ineficiente e a contagem de coliformes do efluente final incompatível com o uso agronômico pretendido. No segundo experimento, o efluente dos reatores UASB recebeu tratamento complementar passando por decantador de alta taxa e filtração em leito de manta geotêxtil, seguindo finalmente para a desinfecção UV. A concentração de SST no efluente dos reatores UASB, sanados os problemas operacionais da ETE teve valor médio de 82 mg/L. Com essa concentração afluente relativamente baixa, o decantador lamelar demonstrou-se pouco eficiente e apresentou efluente com SST médio de 67 mg/L. No entanto, foi bastante útil para conter picos de concentração de sólidos no efluente dos reatores UASB, protegendo a etapa posterior de filtração. No efluente do filtro de manta geotêxtil, o SST médio foi de apenas 7 mg/L., ABS (254nm) de 0,245 cm-1 e Turbidez de 11 UNT. A desinfecção do efluente por radiação ultravioleta com dose recebida de 2,44 W.h/m³, resultou satisfatória com média geométrica de 1,12x101 NMP/100mL de E coli. No caso do efluente de sistema de lagoas de estabilização em escala real, aplicou-se pós-tratamento em escala piloto composto de filtro de areia pressurizado de alta taxa seguido de desinfecção por hipoclorito de sódio. A concentração de SST no efluente da lagoa facultativa teve média de 117 mg/L, enquanto que a média no efluente do filtro foi de 87 mg/L. Para concentrações de cloro dosado de 2,9; 6,2 e 11,7 mg/L, as médias geométricas das densidades de E coli no efluente final resultaram 1,13x10² NMP/100mL, 1,01x101 NMP/100mL e valor não detectado pelo método, respectivamente. Concluiu-se que é possível aplicar pós-tratamentos relativamente simples aos efluentes de reatores UASB e de lagoas de estabilização, quando se deseja uso agronômico e as principais condições operacionais destas unidades puderam ser avaliadas. / It was studied the application of a simple and economical post-treatment of effluent from wastewater treatment plant for the purpose of use on irrigation of agricultural crops. The research was conducted in two different wastewater treatment plants, (1) WTP UASB reactors with two application of post-treatment: (1.1) Post treatment with a sand bed filter pressurized at high-rate followed by ultraviolet disinfection. In this step, the concentration of suspended solids (TSS) in the effluent from the UASB reactor was 233 mg/L, the filter had efficiencies of 60% removal of suspended solids in the effluent from the UASB reactor, however, was not an appropriate result for effective disinfection of the effluent in the ultraviolet reactor. Absorbance values reached an average of 0.476 cm-¹. (1.2) Post-treatment at a high rate clarifier and on geotextile bed filtration to apply the ultraviolet disinfection. The concentration of TSS in the UASB reactor effluent has an average value of 82 mg/L, the concentration of the same parameter in the effluent from the clarifier was 67 mg/L and effluent of the filter geotextile, 7 mg/L. The system removed 91% of TSS in the effluent of the UASB reactor. In this experiment there was obtained a post-treated effluent with ABS (254nm) of 0.245 cm-1 and a turbidity of 11 NTU. The disinfection of the effluent by ultraviolet radiation with a dose received of 2.44 W.h/m³, obtained satisfactory results with geometric mean of 1.12x101 NMP/100mL E coli. (2) WTP by stabilization ponds with post-treatment in a pressurized sand filter followed by highrate disinfection by sodium hypochlorite solution. A TSS concentration in the effluent from facultative pond had an averaged 117 mg/L, the concentration of the same parameter in the effluent of the filter was 87 mg/L. With application of 2.88 mgCl2/L resulted in 1.13x10² NMP/100mL E coli, for the application of 6.2 and 11.7 mg/L chlorine was obtained 1.01x101 NMP/100mL E coli and ND, respectively.

Esta pesquisa teve como objetivo principal o desenvolvimento de contribuições de natureza técnica para uma proposta de política pública visando a criação de um novo modelo de gestão de águas urbanas, por meio do desenvolvimento e implantação, em escala de lote residencial, de um sistema de gestão integrada da drenagem seletiva e aproveitamento de águas pluviais, e reúso de esgotos sanitários tratados, denominado \"Sistema de Drenagem e Reúso Inteligente\" (SiDRI). A pesquisa foi realizada em um sítio experimental peri- urbano, chamado de Lote Experimental Peri-Urbano, provido de cobertura de telhas de zinco, e os dados resultantes comparados com dados gerados em estudo prévio realizado em outros dois sítios experimentais urbanos, a saber: Laboratórios de Apoio ao Ensino de Graduação-1 e 2 (LAEGs-1 e 2), na área 1 do Campus-1 da USP de São Carlos, respectivamente providos de: telhas prensadas à base de embalagens longa vida recicladas (LAEG -1); e Cobertura Verde Leve CVL (LAEG-2). Para o manejo das águas urbanas em escala de lote residencial foram considerados dois tipos principais de contribuições: 1) Águas advindas de esgotamento sanitário, tratadas em uma fossa séptica biodigestora (FSB) modelo EMBRAPA, e 2) Águas pluviais, captadas e tratadas em um Sistema de Aproveitamento de Águas Pluviais (SAP), cuja concepção básica foi a mesma para os três sítios experimentais. Foram realizadas para o Telhado de Zinco seis séries amostrais consecutivas, para seis eventos de precipitação, em sete pontos de amostragem do SAP, e analisadas 38 (trinta e oito) variáveis de qualidade de água físico-químicas e biológicas. A análise dos resultados, comparada aos demais telhados, sugeriu, face à legislação pertinente, um aproveitamento predominantemente para fins não- potáveis, e desde que mediante prévia desinfecção das águas pluviais. Para a FSB, 15 campanhas de amostragem foram realizadas alternadamente, cujos resultados apontaram uma possibilidade ainda limitada de reuso para o esgoto tratado. Apesar dos resultados do presente estudo indicarem que o novo modelo de gestão de águas urbanas requer adequações, oferecem uma possibilidade de solução para desafios antigos e atuais na gestão das águas urbanas, tendo fornecido elementos para a configuração de uma nova política pública aqui chamada de \"Política Nacional de Gestão de Águas Urbanas\", a qual apresenta interfaces com políticas anteriores, como a Lei das Águas. / This research aimed as its main goal the development of contributions to a proposal for a public policy to the creation of a new urban waters management model, through the development and establishment, at urban lot scale, of an integrated selective drainage system and rainwater use, and reuse of treated domestic sewage, named \"Smart Drainage and Reuse System\" (SD&RS). The research was accomplished at an experimental peri-urban site, named Peri-Urban Experimental Lot, provided by a cover of zinc roof tiles, and its resulting data compared to data generated on a previous study accomplished at another two experimental sites, namely: Undergraduate Learning Support Laboratory-1 and 2 (LAEGs-1 and 2), respectively provided of: compressed tiles made of recycled long-life milk packaging (LAEG-1); and extensive green roof (LAEG-2). For handling of urban waters in residential lot scale, two main types of contribution were considered: 1) Waters from sanitary sewers, treated in a Septic Cesspool Biodigester (SCB) EMBRAPA Model, and 2) Rainwater, collected and treated in a Rainwater Use System (RUS), whose basic conception was the same for the three experimental sites. For the zinc roof, 6 (six) successive sampling series were performed, for 6 (six) rainfall events, in 7 (seven) sampling points of the Rainwater Use System (RUS), and 38 (thirty-eight) physicochemical and biological water quality variables were analysed. The results analysis, compared to the other roofs, suggested, according to the related regulations, a predominant use to non-potable purposes, and since previous rainwater disinfection. For the SCB, 15 (fifteen) alternated sampling series were performed, whose results indicated a still limitated reuse possibility for sanitary sewage. Despite of the results of the present study indicated that the new urban waters management model requires suitability, they offer a possibility of solution to old and actual challenges in urban waters management, since they provided elements for the design of a new public policy named here \"Urban Waters Management Federal Policy\", which presents interfaces with previous policies, like the Water Law.

Made available in DSpace on 2016-04-25T18:40:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Roberto Batista Cordeiro.pdf: 2043434 bytes, checksum: fb6e114fb85d69fcb6ad7582508cf345 (MD5) Previous issue date: 2009-12-07 / The environmental question is a target of discussion in the whole world. The problem of the water shortage makes part of these international discussions, in the sense of establishing programs that aim the preservation and the economy about this natural resource. The discussed subject comes to every day, receiving important movements like the Universal Declaration of Water Rights , written by the United Nations Organization (UNO), on March 22, 1992. The involvement of everybody in the subject about the social responsibility, it does that the businessmen look for the alternative solutions for the water reuse. In Brazil there are some drain treatment programs, developed by the Company Basic Sanitation of the State São Paulo (SABESP), turned to the reuse, however, not for domestic uses. So, this Case Study had the objective to check the costs and benefits with the reuse water in residential condominiums. Identifying and measuring the costs and investments added in the civil construction for recuperation and reuse of water. The technique that hasbeen developed in The Condominium Residential, Vale of the Hill, in Bragança Paulista, interim interviews, the place that were collected the data of separation about the gray waters from the black waters, where the gray waters suffer a decantation process, aerobic decomposition bacterial, filtrate to activated coal, and cloroamoniation for the treatment and reuse, rejecting for the drain the black waters. And also, information were collected the about costs and additional investments to the civil construction for the water treatment process. The water reuse techniques for domestic uses just allow the utilization for less noble uses, which has not contact with the human being, and that in this study case the purpose of the water reuse is for the sanitary discharge. The legislation is superposed, there is not a universality about waters reuse for domestic consumption. There are standards that control the environment pollution subject, but not for the unpollution and environment preservation. The utilization of water reuse systems, in the sanitary discharge, provides an immediate return in relation to the environment, and economical, along the time. The value of the apartments is of R$ 5.524.000, the Total Cost of additional Property was of R$ 186.754, for a total economy of R$ 374.400, checking a result of R$ 187.646. The analysis of the results, it identified that the Total Cost of additional Property represents 4,13 % of the value of the apartments, and that the return on the additional investment is 524,24 %. The Payback of the investments took place in 2,4 years and Payback of the investments corrected to an interest rate of 6 % p.a took place in 7,2 years. The results reached in this inquiry present several limitations as difficulties in the identification and mensuration of the environmental assets, intangible benefits produced with the reduction of the impact to the environment with the reuse of the water. In the Accounting aspect, the question that still remains to be studied is of as it will write up and to spread the results identified however of difficult mensuration. Continuity is recommended in the development of new inquiries in the accounting area to prepare standards and to perfect the techniques of registers and spread of the assets and environmental liabilities / A questão ambiental é alvo de discussões no mundo todo, o problema da escassez da água faz parte da pauta dessas discussões internacionais, no sentido de estabelecer programas que visam preservação e economia desse recurso natural. A questão discutida vem a cada dia recebendo importantes movimentos como a Declaração Universal dos Direitos da Água , redigida pela Organização das Nações Unidas (ONU) em 22 de março de 1992. O envolvimento de todos na questão responsabilidade social faz com que os empresários busquem soluções alternativas para o reuso da água. No Brasil, já existem programas de tratamento de esgoto desenvolvido pela Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo (SABESP), voltados para o reuso, porém, para usos não domésticos. Assim este trabalho através de estudo de caso, teve o objetivo aferir os custos e benefícios com o reuso da água em condomínios residenciais, identificando e mensurando os custos e investimentos adicionados na construção civil para recuperação e reuso de água. Por meio da técnica de entrevista, coletaram-se dados sobre o processo, desenvolvido no Condomínio Residencial Vale das Colinas, em Bragança Paulista, de separar as águas cinza das águas negras, pelo qual as águas cinza passam por um processo de decantação, decomposição bacteriana aeróbica, filtragem a carvão ativado e cloroamoniação para tratamento e reuso, descartando para esgoto as águas negras. Também, foram coletadas informações sobre custos e investimentos adicionais na construção civil para o processo de tratamento da água. As técnicas de reuso da água para fins domésticos só permitem o reuso para finalidades menos nobres, que não tenham contato com o ser humano no caso dessa pesquisa, a finalidade do reuso da água é para descarga nas bacias sanitárias. A utilização dos sistemas de reuso da água na descarga em bacias sanitárias proporciona um retorno imediato em relação ao meio ambiente, e econômico ao longo do tempo. Para atingir os resultados, foram utilizados o Custo Total de Propriedade na mensuração dos custos, Taxa Interna de Retorno e o Payback na identificação e mensuração do retorno e do tempo de retorno. O valor dos apartamentos é de R$ 5.524.000, o Custo Total de Propriedade adicional foi de R$ 186.754, para uma economia total de R$ 374.400, aferindo-se um resultado de R$ 187.646. A análise dos resultados identificou que o Custo Total de Propriedade adicional representa 4,13% do valor dos apartamentos, e que o retorno sobre o investimento adicional é de 524,24%. O tempo de retorno dos investimentos ocorreu em 2,4 anos e o tempo de retorno dos investimentos corrigidos a uma taxa de juros de 6% a.a ocorreu em 7,2 anos. Os resultados alcançados nessa pesquisa apresentam várias limitações, como dificuldades na identificação e mensuração dos ativos ambientais e benefícios intangíveis, gerados pela redução do impacto ao meio ambiente com o reuso da água. No aspecto contábil, a questão ainda a ser estudada é como escriturar e divulgar os resultados identificados, todavia de mais difícil mensuração. Recomenda-se uma continuidade no desenvolvimento de novas pesquisas na área contábil para elaborar normas e aprimorar as técnicas de registros e divulgação dos ativos e passivos ambientais

O atual cenário de escassez hídrica enfrentada por certas regiões e o crescente grau de poluição dos recursos hídricos motivam pesquisas por alternativas para suprir esse déficit, uma vez que a água é um dos mais importantes recursos. Nesse cenário o reuso de água é uma importante e estratégica alternativa de instrumento de gestão de recursos hídricos, pois ao mesmo tempo em que reduz a pressão sob as fontes de água, também reduz significativamente os impactos gerados pelos lançamentos de esgotos em corpos receptores. Desse modo, o trabalho contemplou uma modalidade de reuso ainda não muito estudada, o reuso potável. Por ser uma modalidade que apresenta grandes riscos o trabalho se apoiou nos três aspectos principais associados: tecnologia, escassez e aceitação da população. O trabalho apresenta um estudo de caso para região metropolitana de Vitória, onde foi realizada uma projeção da demanda por recursos hídricos para curto (2015), médio (2020) e longo (2030) prazos, que quando comparada com a disponibilidade hídrica da região, concluiu que num futuro próximo (2015) a demanda será maior que a oferta. Para suprir esse déficit foi proposta uma alternativa de sistema de reuso potável indireto e feito uma avaliação da aceitação da população. / The current scenario of water scarcity faced by some regions and increasing degree of pollution of water resources motivate researches for alternatives to supply this deficit, since water is one of the most important resources. In this scenario, water reuse is an important and strategic alternative tool of water resources management, because while it reduces the pressure on water supplies, also significantly reduces the impacts caused by sewage discharge into receiving bodies of water. Thus, the work contemplated a form of reuse that is not so well studied, the potable reuse. Being a type that presents great risks, the work was supported in three main aspects associated with: technology, scarcity and public acceptance. The work presents a case study for the metropolitan region of Vitória, projected water demands for short (2015), medium (2020) and long (2030) terms, that when compared to water availability in the region, concluded that in the near future (2015) demand will be greater than the supply. To increase the disponibility of water was proposed an alternative system of indirect potable reuse and made an assessment of public acceptance.

Estudaram-se soluções para o pós-tratamento de efluentes de reatores UASB e de lagoas de estabilização visando à utilização em irrigação de culturas agrícolas. Nesta aplicação, normalmente são desejáveis bons níveis de remoção de sólidos em suspensão e graus elevados de desinfecção, além da conservação dos principais nutrientes. No caso do efluente de reatores UASB em escala real, foram construídas unidades em escala piloto envolvendo sedimentação, filtração e radiação UV. No primeiro experimento, o efluente dos reatores UASB passou por filtro de areia pressurizado em alta taxa e por reator UV de fluxo contínuo. Nesta etapa a concentração de sólidos em suspensão (SST) no efluente dos reatores UASB teve média de 233 mg/L, devido a problemas operacionais, sendo que o filtro apresentou eficiência média de 60% de remoção de sólidos em suspensão. Porém, como o filtrado apresentou absorbância ainda elevada, média de 0,476 cm-¹, a desinfecção UV resultou ineficiente e a contagem de coliformes do efluente final incompatível com o uso agronômico pretendido. No segundo experimento, o efluente dos reatores UASB recebeu tratamento complementar passando por decantador de alta taxa e filtração em leito de manta geotêxtil, seguindo finalmente para a desinfecção UV. A concentração de SST no efluente dos reatores UASB, sanados os problemas operacionais da ETE teve valor médio de 82 mg/L. Com essa concentração afluente relativamente baixa, o decantador lamelar demonstrou-se pouco eficiente e apresentou efluente com SST médio de 67 mg/L. No entanto, foi bastante útil para conter picos de concentração de sólidos no efluente dos reatores UASB, protegendo a etapa posterior de filtração. No efluente do filtro de manta geotêxtil, o SST médio foi de apenas 7 mg/L., ABS (254nm) de 0,245 cm-1 e Turbidez de 11 UNT. A desinfecção do efluente por radiação ultravioleta com dose recebida de 2,44 W.h/m³, resultou satisfatória com média geométrica de 1,12x101 NMP/100mL de E coli. No caso do efluente de sistema de lagoas de estabilização em escala real, aplicou-se pós-tratamento em escala piloto composto de filtro de areia pressurizado de alta taxa seguido de desinfecção por hipoclorito de sódio. A concentração de SST no efluente da lagoa facultativa teve média de 117 mg/L, enquanto que a média no efluente do filtro foi de 87 mg/L. Para concentrações de cloro dosado de 2,9; 6,2 e 11,7 mg/L, as médias geométricas das densidades de E coli no efluente final resultaram 1,13x10² NMP/100mL, 1,01x101 NMP/100mL e valor não detectado pelo método, respectivamente. Concluiu-se que é possível aplicar pós-tratamentos relativamente simples aos efluentes de reatores UASB e de lagoas de estabilização, quando se deseja uso agronômico e as principais condições operacionais destas unidades puderam ser avaliadas. / It was studied the application of a simple and economical post-treatment of effluent from wastewater treatment plant for the purpose of use on irrigation of agricultural crops. The research was conducted in two different wastewater treatment plants, (1) WTP UASB reactors with two application of post-treatment: (1.1) Post treatment with a sand bed filter pressurized at high-rate followed by ultraviolet disinfection. In this step, the concentration of suspended solids (TSS) in the effluent from the UASB reactor was 233 mg/L, the filter had efficiencies of 60% removal of suspended solids in the effluent from the UASB reactor, however, was not an appropriate result for effective disinfection of the effluent in the ultraviolet reactor. Absorbance values reached an average of 0.476 cm-¹. (1.2) Post-treatment at a high rate clarifier and on geotextile bed filtration to apply the ultraviolet disinfection. The concentration of TSS in the UASB reactor effluent has an average value of 82 mg/L, the concentration of the same parameter in the effluent from the clarifier was 67 mg/L and effluent of the filter geotextile, 7 mg/L. The system removed 91% of TSS in the effluent of the UASB reactor. In this experiment there was obtained a post-treated effluent with ABS (254nm) of 0.245 cm-1 and a turbidity of 11 NTU. The disinfection of the effluent by ultraviolet radiation with a dose received of 2.44 W.h/m³, obtained satisfactory results with geometric mean of 1.12x101 NMP/100mL E coli. (2) WTP by stabilization ponds with post-treatment in a pressurized sand filter followed by highrate disinfection by sodium hypochlorite solution. A TSS concentration in the effluent from facultative pond had an averaged 117 mg/L, the concentration of the same parameter in the effluent of the filter was 87 mg/L. With application of 2.88 mgCl2/L resulted in 1.13x10² NMP/100mL E coli, for the application of 6.2 and 11.7 mg/L chlorine was obtained 1.01x101 NMP/100mL E coli and ND, respectively.

Esta pesquisa foi desenvolvida no laboratório do Centro Internacional de Referência em Reúso de Água (CIRRA), vinculado ao Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (USP). O projeto de pesquisa teve como objetivo principal a síntese de membranas planas compostas, utilizando o polímero fluoreto de polivinilideno (PVDF), nanopartículas inorgânicas de argila (montmorilonita hidrofílica) e óxido de polietileno (PEO). As membranas foram sintetizadas pelo processo de inversão de fases, utilizando 18% em massa de PVDF, n-metil-pirrolidona como solvente e água como o não solvente. Avaliou-se a influência da introdução de diferentes concentrações de nanopartículas de argila e PEO. As membranas sintetizadas foram submetidas a testes de avaliação de desempenho (permeabilidade, capacidade de separação, potencial de depósitos) e de caracterização (morfologia e características físicas). Os resultados obtidos indicam que a adição de nanopartículas inorgânicas de argila e o formador de poros PEO melhoraram o desempenho e as características físicas das membranas. As membranas Kynar 761 6% argila 0% PEO (K6-0), Kynar 761 0% argila 4% PEO (K0-4) e Kynar 761 6% argila 4% PEO (K6-4) apresentaram as melhores permeabilidades com um aumento, respectivamente, de 520%, 1.250% e 1.100%, em relação à membrana pura. Além disso, observa-se uma melhora de 55%, 60% e 41% na redução do potencial de depósito, respectivamente, para as membranas K6-0, K0-4 e K6-4, quando comparada a membrana de controle. A melhora da permeabilidade e do potencial de depósito das membranas compostas está relacionada à melhoria da hidrofilicidade e da carga superficiail. A morfologia interna das membranas sintetizadas com argila pode ser caracterizada com uma camada superficial com poros conectados verticalmente aos poros em formas de canais da camada intermediária. A camada inferior possui uma morfologia esponjosa com micro-poros. O aumento da quantidade e tamanho dos poros superficiais é proporcional ao aumento da concentração de argila, assim como a diminuição de bloqueios horizontais entre a camada superficial e os poros em formas de canais da camada intermediária. A morfologia interna das membranas sintetizadas com PEO pode ser caracterizada por uma camada superficial densa com poros e uma camada inferior com uma morfologia esponjosa densa com micro-poros. A camada intermediaria tem uma morfologia densa com poros em forma de canais com diâmetros maiores se comprado às membranas sem adição de PEO. A adição de PEO diminui o tamanho médio dos micro-poros, se comparado com as membranas onde apenas argila é adicionada. Foi constatado que a melhoria da permeabilidade está associada à alteração na morfologia interna das membranas compostas. O aumento dos poros superficiais conectados aos poros em forma de canais mais longos e uma camada inferior menor, proporciona uma redução da resistência interna da membrana, devido à formação de caminhos livres, facilitando a passagem da água. Pelas análises de espectrômetro de raios X por dispersão de energia (EDS), foram identificadas nanopartículas de argila dispersas na superfície e na matriz transversal da membrana. Os resultados indicam que a introdução de nanopartículas de argila na solução polimérica é uma técnica de modificação da membrana promissora no melhoramento do desempenho da membrana para o tratamento de água e efluentes. / This research was developed in the International Reference Center for Water Reuse (IRCWR) laboratory inside to the Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (USP). The main objective of this research is the synthesis of ultrafiltration flat sheet membrane, using polyvinylidene fluoride (PVDF) polymer, clay (montmorillonite hydrophilic) inorganic nanoparticles and polyethylene oxide (PEO). Membranes were synthesized by phase inversion process, using 18% PVDF, mass based, in n-methylpyrrolidone as solvent and water as the non-solvent in the coagulation bath. The influence of different concentrations of clay nanoparticles and PEO was evaluated. Permeability, separation capability, and foulling potential tests were conducted to evaluate membranes performance and morphology analysis and physical characteristics were used for membranes characterization. Results indicated that clay nanoaprticles and PEO addiction can improve membrane permeability and morphology. The Kynar 761 6% clay 0% PEO (K6-0), Kynar 761 0% clay 4% PEO (K0-4) and Kynar 761 6% clay 4% PEO (K6-4) membranes showed the best permeability results, with an increase, respectively of 520%, 1,250% and 1,100%, compared to pure membrane. Furthermore, there is an improvement of 55%, 60% and 41% in the foulling potential reduction, respectively, for K6-0, K0-4 and K6-4 membranes, compared to the control membrane. It was verified that membrane permeability improvement and fouling potential reduction with the addition of clay nanoparticles is related with the improvement of membranes hydrophilicity and surface charge. The internal morphology of the membranes synthesized with clay can be characterized by a surface layer with pores interconnected with finger-like pores in the intermediate layer. The bottom layer has a sponge-like morphology with micro-pores. The increasing number and size of surface pores and also the reduction of horizontal blocks between the surface layer and the finger-like pores in the intermediate layer, is observed with increasing dosage of clay. The internal morphology of the membranes synthesized with PEO can be characterized by a dense surface layer and a bottom layer with dense sponge morphology with micro-pores. The intermediate layer has a dense morphology with finger-like pores with larger diameters if compared to the membranes without addition of PEO. The PEO addition decreases the average size of micro-pores, compared with membranes only clay is added. It was observed that change in composite membranes internal morphology, resulted in the water permeability improvement. The increasing superficial pores connected to longer finger-like pores and a thin bottom layer resulted in an internal pore structure with a lower resistance due to free paths formation, facilitating the flow passage. Using Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (EDS) analysis it was possible to observed clay nanoparticles dispersed on membrane surface and in its cross-section matrix. These preliminary results indicate that clay nanoclay addiction in polymeric solution is a promising membrane modification technique for improving membrane performance for water and wastewater treatment.

O atual cenário de escassez hídrica enfrentada por certas regiões e o crescente grau de poluição dos recursos hídricos motivam pesquisas por alternativas para suprir esse déficit, uma vez que a água é um dos mais importantes recursos. Nesse cenário o reuso de água é uma importante e estratégica alternativa de instrumento de gestão de recursos hídricos, pois ao mesmo tempo em que reduz a pressão sob as fontes de água, também reduz significativamente os impactos gerados pelos lançamentos de esgotos em corpos receptores. Desse modo, o trabalho contemplou uma modalidade de reuso ainda não muito estudada, o reuso potável. Por ser uma modalidade que apresenta grandes riscos o trabalho se apoiou nos três aspectos principais associados: tecnologia, escassez e aceitação da população. O trabalho apresenta um estudo de caso para região metropolitana de Vitória, onde foi realizada uma projeção da demanda por recursos hídricos para curto (2015), médio (2020) e longo (2030) prazos, que quando comparada com a disponibilidade hídrica da região, concluiu que num futuro próximo (2015) a demanda será maior que a oferta. Para suprir esse déficit foi proposta uma alternativa de sistema de reuso potável indireto e feito uma avaliação da aceitação da população. / The current scenario of water scarcity faced by some regions and increasing degree of pollution of water resources motivate researches for alternatives to supply this deficit, since water is one of the most important resources. In this scenario, water reuse is an important and strategic alternative tool of water resources management, because while it reduces the pressure on water supplies, also significantly reduces the impacts caused by sewage discharge into receiving bodies of water. Thus, the work contemplated a form of reuse that is not so well studied, the potable reuse. Being a type that presents great risks, the work was supported in three main aspects associated with: technology, scarcity and public acceptance. The work presents a case study for the metropolitan region of Vitória, projected water demands for short (2015), medium (2020) and long (2030) terms, that when compared to water availability in the region, concluded that in the near future (2015) demand will be greater than the supply. To increase the disponibility of water was proposed an alternative system of indirect potable reuse and made an assessment of public acceptance.