Les technologies de traitement physico-chimique et biologique des eaux usées ne permettent pas un traitement efficace de l’azote puisque 40% est encore rejeté en rivière. La thèse porte sur le développement de nouveaux matériaux d’électrode pour la conversion des polluants azotés (nitrates, urée) en produits valorisables (NH3, H2) ou inertes (N2). Le travail consiste à synthétiser des matériaux composites constitués de nanoparticules mono ou bimétalliques jouant le rôle de catalyseurs, dispersées dans des carbones de grande surface spécifique. La forme ultra-divisée permet d’augmenter les surfaces actives et ainsi réduire les quantités de métal. Ces produits sont caractérisés par Microscopie Electronique à Balayage et en Transmission, par analyses ICP et DRX pour décrire leur morphologie, composition et structure. Des études électrochimiques analytiques sont ensuite réalisées à l’aide d’une MicroÉlectrode à Cavité afin de déterminer l’activité électro-catalytique des matériaux et accéder à des aspects mécanistiques. La première partie de la thèse a concerné l’électro-réduction des nitrates. Des composites Cu-Rh/C et Cu-Ni/C avec différentes compositions ont été synthétisés par une méthode chimique consistant à imprégner le carbone par des sels métalliques puis à les réduire par NaBH4 en présence d’un surfactant (CTAB). Les particules présentent des tailles d’environ 2 nm de diamètre. Ces bimétalliques présentent des courants plus élevés que ceux obtenus avec des particules monométalliques. En particulier, dans le cas du système Cu-Rh, il a été mis en évidence un comportement « bi-fonctionnel » où le cuivre réduit les nitrates en nitrites et le rhodium les nitrites en ammoniaque. Des matériaux composites ont ensuite été synthétisés dans les mêmes conditions mais en utilisant un carbone greffé afin de contrôler la dispersion et l’ancrage des nanoparticules. Pour cela, les carbones sont préalablement greffés par des groupements aryle avec substituant puis décorés des nanoparticules métalliques. Le but est de déterminer les conditions de greffage optimales conduisant aux réactivités les plus élevées en contrôlant l’épaisseur des films organiques greffés et la nature du substituant (-SH, -NH2, -COOH). La seconde partie de la thèse a concerné l’électro-oxydation de l’urée. Cette réaction est généralement effectuée sur des matériaux à base de nickel et, d’après la littérature, l’ajout d’un co-élément permet de modifier les propriétés électrochimiques (potentiel, intensité). Une étude sur des composites bimétalliques Ni100-xMx / C avec M = Co, Rh, Mn, Fe (selon la méthode déjà décrite ci-dessus) a été conduite pour déterminer le rôle de différents co-éléments. Le rhodium est apparu comme l’élément apportant la meilleure intensité et la meilleure stabilité. Une étude plus complète a alors été réalisée avec la synthèse de composites Ni100-xRhx / C avec différentes compositions par réduction des ions métalliques sous Ar/H2 dans un four à température modérée (500°C). L'oxydation électrochimique de l'urée est significativement améliorée par l'ajout de rhodium qui induit une forte diminution de la taille des nanoparticules (de 15 nm pour le nickel et à 2 nm le rhodium). Ce travail de thèse a montré l’intérêt d’utiliser des catalyseurs bimétalliques dispersés dans des matrices carbonées pour le traitement de polluants azotés. Elle confirme par ailleurs que la Microélectrode à Cavité est un outil performant pour l’étude des poudres grâce à la bonne résolution des signaux électrochimiques. La perspective la plus intéressante de ce travail est de poursuivre l’étude de l’électrocatalyse de l’urée sur les Ni-M/C pour pouvoir dépolluer l’urine tout en produisant à faible coût de l’hydrogène comme moyen de stockage de l’électricité renouvelable. Il a permis d’initier des collaborations avec d’autres laboratoires et un industriel de l’assainissement des eaux en vue de traiter de l’urine collectée à la source / Physico-chemical and biological wastewater treatment technologies do not allow efficient nitrogen treatment since 40% is still discharged into rivers. The thesis concerns the development of new electrode materials for the conversion of nitrogenous pollutants (nitrates, urea) into recoverable (NH3, H2) or inert products (N2). The work consists in synthesizing composite materials made of mono or bimetallic nanoparticles acting as catalysts, dispersed in large surface area carbons. The ultra-divided shape increases the active surface and thus reduces the amount of metal. These products are characterized by Scanning and Transmission Electron Microscopy, ICP and DRX analysis to describe their morphology, composition and structure. Electrochemical analytical studies are then carried out using a Cavity MicroElectrode to determine the electro-catalytic activity of the materials and access mechanistic aspects.The first part of the thesis concerned the electro-reduction of nitrates. Cu-Rh/C and Cu-Ni/C composites with different compositions were synthesized by a chemical method consisting of impregnating the carbon with metal salts and then reducing them with NaBH4 in the presence of a surfactant (CTAB). The particles are approximately 2 nm in diameter. These bimetals have higher currents than those obtained with monometallic particles. In particular, in the case of the Cu-Rh system, a "bi-functional" behavior has been demonstrated where copper reduces nitrates to nitrites and rhodium reduces nitrites to ammonia. Composite materials were then synthesized under the same conditions by using grafted carbon to control the dispersion and anchoring of nanoparticles. For this, the carbons are previously grafted by aryl groups with a substituent and then decorated with metal nanoparticles. The aim is to determine the optimal grafting conditions leading to the highest reactivity by controlling the thickness of the grafted organic films and the nature of the substituent (-SH, -NH2, -COOH). The second part of the thesis concerned the electro-oxidation of urea. This reaction is generally carried out on nickel-based materials and, according to the literature, the addition of a co-element makes it possible to modify the electrochemical properties (potential, intensity). A study on bimetallic composites Ni100-xMx / C with M = Co, Rh, Mn, Fe (according to the method described above) was conducted to determine the role of the different co-elements. Rhodium appeared as the element providing the best intensity and the best stability. A more complete study was then carried out by synthesizing Ni100-xRhx / C composites with different compositions through the reduction of metal ions under Ar/H2 in a furnace at moderate temperature (500°C). The electrochemical oxidation of urea is significantly improved by the addition of rhodium which induces a strong decrease in the nanoparticle size (from 15 nm for nickel to 2 nm for rhodium). This thesis work has shown the interest of using bimetallic catalysts dispersed in carbon matrices for the treatment of nitrogenous pollutants. It also confirms that the Cavity Microelectrode is a powerful tool for the study of powders thanks to the good resolution of electrochemical signals.The most interesting perspective of this work is to continue the study of urea electrocatalysis on Ni-M/C to be able to depollute urine while producing hydrogen at low cost for chemical storage of renewable electricity. It has enabled collaborations to be initiated with other laboratories and a water purification industrial company to treat urine collected separately

A proposta deste trabalho foi utilizar quatro diferentes coagulantes - sulfato de alumínio, cloreto férrico, hidroxicloreto de aluminio e sulfato ferrico; construir os diagramas de coagulação; e assimilar as regiões de maior ou menor eficiência da remoção de turbidez ou da cor. Para permitir uma avaliação de custos na utilização dos coagulantes, observo-se nos diagramas as regiões onde os valores de turbidez remanescente são aproximadamente iguais para diferentes coagulantes. Com essa consideração, foi stabelecida a relação entre consumo e custo dos produtos quimícos utilizados. Os coagulantes que apresentaram particularidades para as águas estudadas foram: o cloreto ferrico que mostrou melhor desempenho para valores de ph baixos; o sulfato ferrico que mostrou-se mais economico; e o hidroxicloreto de aluminio que atua numa grande faixa de ph. Na conclusão dos estudos, verifica-se que cada água a ser tratada deve ser analisada através de diagramas de coagulação, visando a otimização dos parâmetros de ph versus dosagem e buscando o melhor coagulante pelo menor custo. / The purpose of this study was to use four different coagulants - aluminum sulphate, iron chloride, polyaluminum hidroxichloride and ferric sulphate; to build the coagulation diagrams; and to mark the regions of higher or lower efficiency in the removal of turbidity or color. To allow a cost appraisal in the use of the coagulants, the region where the values of remaining turbidity, which are approximately the same for different coagulants, was examined in the diagrams. This being taken into consideration, the relation between consumption and cost of the chemical products was established. The coagulants that presented certain peculiarities for the studied waters were: iron chloride, that showed better performance for low pH values; the ferric sulphate, that showed itself as more economical; and the polyaluminum hidroxichloride, that functions in a large interval of pH. In the conclusion of the study, it was observed that each type of water to be treated must be analyzed through coagulation diagrams, aiming at the optimization of pH parameters versus dosages and looking for the best coagulant with lower cost.

O processo de flotação por ar dissolvido antecedendo a filtração, constitui hoje técnica já consolidada para clarificação de água para abastecimento. Apesar de apresentar elevada eficiência de remoção de partículas em suspensão e das diversas vantagens associadas a sua utilização, ainda existem particularidades deste processo pouco conhecidas. Visando compreender melhor a flotação por ar dissolvido e contribuir para a otimização das unidades existentes e também nos projetos de novas unidades, foram utilizadas técnicas de fluidodinâmica computacional para estudar as condições de escoamento entre água e ar observadas numa unidade piloto de flotação. A flotação foi investigada através de simulações em ambiente de CFD, acoplado a experimentos laboratoriais em instalação piloto de flotação por ar dissolvido. Estes últimos compreenderam a execução de ensaios com traçador para obtenção das curvas de distribuição de tempo de residência na unidade em questão e também por testes com sonda do tipo Micro ADV para levantamento do perfil de velocidades de escoamento no interior da unidade piloto. Os resultados das análises experimentais com sonda Micro ADV indicaram a presença de escoamento estratificado na região superior da zona de separação da unidade piloto. As curvas de distribuição do tempo de residência apontaram para escoamento do tipo pistonado. O tempo de detenção observado nos ensaios foi de 19,29 e 18,66 minutos respectivamente para escoamento somente de água e sem recirculação e escoamento entre água e ar. As simulações em CFD confirmaram a presença de escoamento estratificado na zona de separação e também a presença de uma manta de microbolhas de ar na mesma. Os resultados foram sensíveis ao diâmetro de microbolhas testado, com maior concentração de ar na zona de separação quando testados diâmetros de microbolhas menores que 60 µm. As curvas de distribuição de tempo de residência obtidas nas simulações em CFD foram capazes de representar o escoamento entre água e ar. O tempo de detenção hidráulico simulado foi de 14,24 e 18,90 minutos respectivamente para as mesmas condições experimentais testadas. De uma maneira geral, as simulações em CFD foram capazes de reproduzir as condições de escoamento entre ar e água observadas na unidade piloto de flotação, os resultados computacionais são condizentes com aqueles obtidos nos ensaios experimentais. / The dissolved air flotation process preceding filtration, consist in established technique for clarification of water supply. Despite presenting high suspended particle removal efficiency and the various advantages associated with their use, there are still a few particularities of this process slightly unknown. To better understand the dissolved air flotation and contribute to the optimization of the existing units and also in projects of new units, computational fluid dynamics techniques were used to study the flow conditions between water and air observed in a flotation pilot plant. The flotation process was investigated in CFD environment, coupled to laboratory experiments in dissolved air flotation scale pilot plant. The latter comprised running tests with tracer to obtain the residence time distribution curves in the pilot plant, tests with micro ADV probe were also conducted for raising the flow velocity profile within the unit. The results of micro ADV experimental analyzes indicated the presence of stratified flow in the upper region of the separation zone of the pilot plant. The residence time distribution curves pointed to plug flow. The retention time observed in the experiments were 19,29 and 18,66 minutes, respectively for the flow of water only and without recirculation and flow of water and air. The CFD simulations confirmed the presence of stratified flow in the separation zone and also the presence of a microbubble air blanket therein. The results were sensitive to the diameter of microbubbles tested, with bigger air concentration in the separation zone when tested with microbubbles diameters smaller than 60 micrometers. The residence time distribution curves obtained in CFD simulations were able to represent the water and air flow. The simulated hydraulic retention times obtained were 14,24 and 18,90 minutes, respectively, for the same experimental conditions. In general, the CFD simulations were able to reproduce the flow conditions observed between air and water in the flotation pilot plant, the computational results were consistent to those obtained in the experiments.

As estações de tratamento de água são indústrias nas quais a água bruta (matéria prima)deve ser transformada em água potável (produto final) através da aplicação de produtos em operações e processos. Esta indústria é uma das poucas à qual todos os seres humanos fazem uso do seu produto. Nos últimos tempos tem-se constatado aumento na demanda que, aliado a sensível piora da qualidade da água bruta, conduz a necessidade de funcionamento eficiente das estações, tanto do ponto de vista técnico quanto do econômico. Essa eficiência só será atingida através do gerenciamento adequado. Com vistas às necessidades de nosso país nesse setor, levantou-se informações sobre algumas estações de tratamento de água de abastecimento através de visitas técnicas e aplicação de questionário elaborado. Analisou-se formas de gerenciamento para estas estações de modo que o resultado possibilitasse melhoria do produto e do serviço. Cabe salientar que este trabalho não apresenta uma análise quantitativa dos custos. O desenvolvimento do trabalho permitiu algumas sugestões: de maneira geral não tem existido por parte dos sistemas gerenciadores grandes preocupações com a qualidade dos mananciais; a aquisição dos produtos químicos é realizada pelo menor preço; um número pequeno das ETAs visitas adotam critério técnico para fazer a dosagem de produtos químicos; os resíduos gerados nos decantadores e filtros são descartados nos cursos d'água próximos as ETAs; entre outras. A partir dessas conclusões pôde-se propor medidas para o melhor funcionamento destas estações.

O aumento da demanda de água potável e por conseqüência dos resíduos gerados, tem levado a indústria da água no Brasil, composto por aproximadamente 7500 ETAs, a deparar-se com dispendiosos ônus técnicos e financeiros no gerenciamento destes resíduos. Os sólidos, e, inclusive metais são os principais constituintes dos resíduos gerados durante o tratamento de água, sejam nos decantadores ou filtros. A compreensão da produção dos metais e sólidos em um ETA, assume grande importância. Apresenta-se neste estudo, os aspectos que envolvem a presença de metais e sólidos no tratamento de água. Realizou-se a avaliação dos metais nas diferentes etapas do tratamento de água. Realizou-se a avaliação dos metais nas diferentes etapas do tratamento, assim como a estimativa de produção de sólidos suspensos totais e em metais em uma ETA convencional que utiliza como coagulante sulfato de alumínio. Para tanto foram coletadas amostras de água de diferentes etapas do tratamento (captação, coagulação, floculação/sedimentação, filtração e estabilização final) e dos resíduos de decantadores e água de lavagem dos filtros ETA/São Carlos-SAAE. Os metais foram determinados em espectrofotômetro de absorção atômica, com pré-concentração de metais em coluna de troca iônica (resina catiônica fortemente ácida). A liberação de material dissolvido foi observada, ao longo das unidades de tratamento; parcela dos sólidos dissolvidos liberados são constituídos de metais dissolvidos ressolubilizados e/ou não removidos. Entretanto, tais afirmações são passíveis de estudos complementares. Na água tratada foram verificadas concentrações de chumbo, acima do limite de 10 &#956/L estabelecido pelo Padrão de Potabilidade, Portaria nº 1469/2000. A partir do balanço de massa e de análises realizadas nos resíduos estimou-se a produção diária de sólidos e de metais, e verificou-se retenção, nos decantadores, principalmente da fração particulada dos metais. A adição de produtos químicos contribuiu com cerca de 37% dos sólidos produzidos na ETA/São Carlos. / The increase in the demand for drinking water and consequently in the generated residues, has taking the Brazilian industry of water, composed of approximately 7500 WTPs, to come across high technical and financial costs in the management of these residues. Metals and solids are the main constituents of the residues generated during the water treatment, either in the sedimentation tank or in filters. Thus the understanding of the production of metals and solids in a WTP is of assumes great importance. This study presents the aspects that involve the presence of metals and solids in the water treatment. The evaluation of the metals in different stages of the treatment, as well as the estimate of the production of solids and metals in a conventional ETA using aluminum sulfate as coagulant have been carried out. Samples of water were collected in different stages of the treatment (raw water, coagulation, flocculation/sedimentation, filtration and finished water) from sludge coagulant and filter backwash waters of WTP/São Carlos-SAAE. The metals were determined in spectrophotomic of atomic absorption, with pre-concentration of metals in column ofionic change (strongly acid resin cationic). The release of dissolved material was observed, along the units of treatment; part of the relesead dissolved solids is constituted by ressolubilized and/or removed dissolved metals. However, such statements are susceptible to complementary studies. In the treated water lead concentrations were verified, above the limit of 10 &#956g/L established by the Standard for Drinking Water, nº 1469/2000. From the mass balance and the analyses accomplished in the residues the daily production of solids and metals, was estimated and retention of mainly particulate fraction of metals was verified, in sedimentation tanks. The addition of chemical products contributed with approximately 37% of the solids produced at WTP/São Carlos.

As cianotoxinas, potencialmente prejudiciais à saúde dos homens e animais, são toxinas produzidas pelas cianobactérias e que podem estar presentes em reservatórios utilizados para captação de água para abastecimento, sobretudo em função do agravamento das condições sanitárias das bacias hidrográficas. Diante disso, torna-se fundamental que a água esteja adequada ao consumo humano em sua distribuição. Uma das formas de tratamento para remoção das cianotoxinas que vem sendo estudada é por meio do uso de carvão ativado granular (CAG), cuja eficiência depende de suas características intrínsecas e das condições operacionais. Outra possibilidade para remoção de tais toxinas se dá por meio da utilização de microrganismos capazes de promover sua biodegradação. A presente pesquisa analisou o potencial de remoção de microcistina por meio de adsorção por três diferentes CAGs comerciais (materiais de origem: casca de coco, mineral e osso) e por meio da degradação biológica por dois gêneros de bactérias. Para isso, foi utilizado um extrato de toxina produzido por meio do cultivo de Microcystis aeruginosa (cepa BB005) em meio WC, ao longo de 30 dias, com fotoperíodo de 12 h. Os carvões foram caracterizados de acordo com a massa específica aparente, umidade, pH, teor de cinzas, número de iodo, índice de azul de metileno e área superficial específica. Em seguida, foram realizados ensaios de adsorção com a microcistina (concentração inicial de 100 µg.L-1) para construção de isotermas com tempo de equilíbrio de 1 h. As análises de toxina foram realizadas pelo método ELISA e os dados foram ajustados aos modelos matemáticos de Langmuir e de Freundlich. Os melhores resultados de adsorção foram obtidos a partir do carvão de origem mineral (99% de remoção), que apresentou valores maiores para número de iodo (710 mgI2.g-1), índice de azul de metileno (169 mL.g-1), área superficial específica (911 m2.g-1) e porcentagem de microporos (70%), com melhor ajuste da isoterma obtido pelo modelo de Freundlich (R2 = 0,88). Os ensaios de biodegradação da microcistina com os gêneros Sphingomonas sp. e Brevundimonas sp foram realizados com a toxina esterilizada e não esterilizada (concentração inicial de 75 µg.L-1). Os resultados demonstraram que tais bactérias não foram capazes de degradar a toxina esterilizada. Entretanto, foi observada degradação nos ensaios em que a toxina não estava esterilizada (porcentagem de remoção de 98%), indicando a presença de algum microrganismo e/ou enzima atuante nesse processo, uma vez que o cultivo da cepa para obtenção do extrato não foi realizado sob condições de assepsia. Recomenda-se, para futuras pesquisas, a identificação do responsável pela biodegradação da microcistina, bem como a aplicação do carvão mineral em maior escala (filtro de leito fixo). Deste modo, será possível avaliar a formação de biofilme no leito de carvão, e comparar o desempenho da adsorção e da biodegradação na remoção do poluente-alvo em escala mais próxima à real. / The cyanotoxins, which are potentially harmful to the health of humans and animals, are toxins produced by cyanobacteria. They can be found in reservoirs used for water supply, especially due to the degradation of sanitary conditions within the watersheds. Therefore, it is essential to assure potable water for human consumption in its distribution. The use of granular activated carbon (GAC) has been studied for advanced water treatment and cyanotoxins\' removal. The efficiency of such technology depends on activated carbon intrinsic characteristics and operating conditions. Removing such toxins through biodegration by microrganisms is another possibility. The present study was perfomed in laboratory conditions and analyzed microcystin removal by adsorption by three commercial GACs (source materials: coconut shell, mineral and bone) and through the biological degradation by two genera of bacteria. An extract of toxin was produced by the cultivation of Microcystis aeruginosa (strain BB005), in medium WC throughout 30 days, with a 12 h photoperiod. The activated carbon samples were characterized regarding the apparent density, moisture, pH, ash content, iodine number, methylene blue index and specific surface area. Thereafter, adsorption experiments were conducted with microcystin (initial concentration of 100 µg.L-1) for estimating isotherms considering an equilibrium time of 1 h. The toxin analyses were performed by the ELISA (Enzyme-Linked Immunosorbent Assay) and the data were adjusted to the mathematical models of Langmuir and Freundlich. The best adsorption results were obtained with the mineral carbon (removal percentages of 98%), which also showed the highest values for the iodine number (710 mgI2.g-1), methylene blue index (169 mL.g-1), specific surface area (911 m2.g-1) and percentage of micropores (70%), with best adjustment of the isotherm through the Freundlich model (R2 = 0.88). The biodegradation tests of microcystin with Sphingomonas sp. and Brevundimonas sp. were carried out with the sterile and non-sterile toxin (initial concentration of 75 µg.L-1). The results showed that these bacteria were not able to promote degradation of the toxin when it was sterilized. However, the degradation was observed in those tests in which the toxin was not sterilized (reduction up to 98%), suggesting the presence of a microrganism and/or an enzyme responsible for this process, since the cultivation of the strain for obtaining the extract was not performed under sterile conditions. As for future research, it is recommendedthe identification of the factor responsible for the biodegradation of the microcystin, as well as the study of the use of the activated carbon from mineral source in a larger scale (fixed-bed filter). This would help to reach a scale closer to the real water treatment plants and evaluate the biofilm formation in the carbon bed, allowing the comparison of the performance of both adsorption and biodegradation processes in the removal of the target pollutant.

O presente trabalho foi realizado em duas fases. Na primeira, foram estimados os efeitos produzidos nos decantadores primários de uma ETE, após receber resíduo da ETA-SC, que utiliza sulfato de alumínio como coagulante. Foram realizados ensaios em colunas de sedimentação, onde os parâmetros SST, SSV, cor, turbidez, DQO, coliformes totais, Escherichia coli e parasitas, pesquisados no sobrenadante, diminuíram com o aumento da quantidade de resíduo adicionado. Com relação aos sedimentos obtidos nas colunas de sedimentação, foi encontrada maior quantidade de ST e menor resistência específica nos lodos provenientes das colunas que receberam os resíduos da ETA-SC. No teste de atividade metanogênica, a concentração molar de metano foi reduzida nos sistemas que receberam resíduo da ETA-SC, influenciando negativamente no desenvolvimento dos microrganismos metanogênicas. As espécies de microrganismos do gênero Methanothrix sp foram inibidas, sendo encontradas em maior número no frasco-reator controle e em menor quantidade a medida que se aumentou a quantidade do resíduo adicionado. Nesta etapa foi constatado que o resíduo da ETA-SC poderá apresentar interferências negativas sobre a digestão anaeróbia do lodo produzido em decantadores primários de uma ETE. Na segunda fase, na estação piloto, composta de lagoa de aeração seguida de lagoa de sedimentação, que recebeu resíduo da ETA-Fonte, que utiliza cloreto férrico como coagulante, foi verificado que tal resíduo melhorou a qualidade do efluente em termos de DQO, DBO, SST, turbidez, cor, amônio, nitrato, NTK e fosfato total. Os parâmetros ST, SDT, cloreto, nitrito, condutividade e pH não apresentaram diferenças significativas. Em relação ao exame microscópico não houve influências negativas no licor misto das lagoas de aeração. O lodo formado nas lagoas de sedimentação piloto apresentou-se em maior quantidade na lagoa que recebeu resíduo da ETA-Fonte. Neste lodo a resistência específica a filtração foi menor em comparação ao lodo da lagoa que não recebeu resíduo da ETA-Fonte. A desidratação deste lodo por centrifugação necessitou menor quantidade de polieletrólito. Baseado neste estudo não foi verificado interferências que possa impedir o lançamento do resíduo da ETA-Fonte na ETE-Araraquara. / This work was carried out in two phases. Effects of disposing the residues from a water treatment plant - ETASC, which uses alum as primary coagulant on the primary settling tanks was evaluated in the first one. Sedimentation tests using column indicated that parameters such as TSS, VSS, colour, turbidity, COD, total coliformes totais, Escherichia coli e parasites in the supernatant decreased with the increase of the amount of the water treatment wastes added to the column. With relation to the sediments produced in the column, it was found great amount of TS and lower specific solids resistance in those generated in the columns where the water treatment plant residues-WTPR were used. Molar concentration of methane was reduced in the tests performed with the sediments produced with water treatment plant residues and thus, altering negatively the development of methanogenic organisms. The growth of species of microorganism of genera Methanothrix sp was inhibited, which were found in great number in the control flask (with out WTPR) and in lower number as it was increased the amount of WTPR added to the column. It was observed that the WTPR generated in the city water treatment plant may interfere in the anaerobic digestion of sludge produced in primary settling tanks of a wastetreatment plant. A continuous pilot plant was operated in the second phase, which consisted of two aerated lagoon each one followed by a settling lagoon. Waste and WTPR from a watter treatment plant which ferric chloride were fed in one of the systems. It was observed that the use of WTPR improved the effluent quality of the settling lagoon evaluated in terms of COD, BOD, TSS, turbidity, color, ammonium, nitrate, TKN and total phosphate. Some parameters, such as TS, TDS, chloride, nitride, conductivity and pH did not present significant differences in both systems. Microscopic examinations indicated that no influence resulted in the aerated lagoon mixed liquor. A higher amount of sludge was formed in the lagoon system which received the WTPR. The specific resistance to filtration of this sludge was lower than that formed in the lagoon system with out WTPR addition. When dewatering both sludges, that one produced with the addition of WTPR required less amount of polymer. It was concluded that the WTPR produced in the water treatment plant of Araraquara may be disposed in the city wastewater treatment plant.

não potáveis vêm ao encontro das premissas de sustentabilidade e ao conceito de conservação de água. Sistemas de reúso de águas cinzas e sistemas de coleta e aproveitamento de águas pluviais devem seguir quatro critérios: segurança higiênica, estética, proteção ambiental e viabilidade técnica e econômica. As águas cinzas e as águas pluviais devidamente tratadas podem ser utilizadas no consumo não-potável em edificações como em bacias sanitárias, em torneiras de jardins, na irrigação de gramados e plantas, na lavagem de veículos, na lavagem de roupas, na limpeza de calçadas, na limpeza de pátios, na produção de concretos, na compactação de solos, na recarga de aqüíferos e no uso ornamental como em chafarizes e em espelhos d\'água desde que sua utilização não ofereça riscos à saúde de seus usuários. As águas cinzas podem ser divididas em dois grupos: águas cinzas escuras e águas cinzas claras. As águas cinzas claras são as águas residuárias originadas de banheiras, chuveiros, lavatórios e máquinas de lavar roupas. Já as águas cinzas escuras incluem ainda as águas residuárias provenientes da pia da cozinha e máquina de lavar pratos. O efluente oriundo de vasos sanitários não é denominado de águas cinzas, mas águas negras. A composição das águas cinzas é principalmente influenciada pelo comportamento do usuário, podendo também apresentar variação conforme a região onde a cultura, os costumes, as instalações e a utilização de produtos químicos são diferentes. Microrganismos patogênicos podem ser encontrados nas águas cinzas e nas águas pluviais como, por exemplo, a Escherichia Coli, que é comumente utilizada como indicador de contaminação fecal. Assim, o tratamento das águas cinzas e das águas pluviais deve ser praticado com o intuito de eliminar a matéria orgânica e remover ou inativar os microrganismos patôgenos presentes nessas águas, evitando-se o contato humano direto com águas poluídas e a disseminação de doenças. Alguns cuidados com o uso de sistemas de reúso de águas cinzas e sistemas de aproveitamento de águas pluviais devem ser tomados, a saber: verificar a qualidade da água tratada, fazer manutenção adequada ao sistema, dispor de operação eficaz e segura ao sistema e ao operador, verificar a não ocorrência de conexões cruzadas no sistema de distribuição, fazer uso de avisos com indicação água não potável, fazer uso de tubulações de cores e de conexões diferenciadas, de modo que o sistema ofereça segurança a seus usuários. Este projeto visa a caracterização e o tratamento de águas cinzas e de águas pluviais para consumo não potável em edificações. A primeira etapa do projeto destinou-se à caracterização das águas cinzas residenciais através de análises físicas, químicas e bacteriológicas para a verificação de sua qualidade. A segunda etapa foi dividida em dois grupos: tratamento das águas cinzas residenciais e tratamento das águas pluviais. Neste trabalho foi abordada a caracterização e o tratamento das águas cinzas claras, isto é, as águas residuárias oriundas de chuveiros, de lavatórios e da máquina de lavar roupas. O tratamento das águas pluviais se deu com base nos resultados de caracterização obtidos em May (2004), anexo 2. Para o tratamento das águas cinzas fez-se uso de tratamento biológico aeróbio e para o tratamento das águas pluviais, filtração e desinfecção com cloro. Alguns dos parâmetros analisados durante o período de monitoramento do sistema de tratamento de águas cinzas obtiveram uma redução bastante significativa, por exemplo: cor aparente - 95,1%, turbidez - 98,2%, SST - 94,1%, DBO - 93,4%, DQO - 86,3%, COT - 84,9%, Coliformes termotolerantes - 99,8% e Coliformes totais - 97,8%. Durante os ensaios foi mantido um residual mínimo e máximo de cloro de 0,8 1,7 mg/L. No sistema de tratamento de águas pluviais alguns parâmetros analisados durante o período de monitoramento obtiveram as seguintes reduções: cor aparente - 62%, turbidez - 75,7%, Coliformes termotolerantes - 100% e Coliformes totais - 100%. Durante os ensaios foi mantido um residual mínimo e máximo de cloro de 0,6 1,2 mg/L. Baseado nos resultados das análises realizadas e nos resultados obtidos com o tratamento dessas águas, seus usos para fins não potáveis devem ser estimulados. / The reuse of greywater and the rainwater catchment for non potable uses meets the premises of sustainability and the concept of water conservation. Properly conceived greywater reuse systems and rainwater catchment systems should follow four basic criteria: hygienic reliability, aesthetics, environmental protection and technical/economic feasibility. The greywater and the rainwater, when properly treated, can be used for consumption at buildings, for non potable purposes such as flushing toilet bowls, floors and backyards cleaning, garden irrigation, ornamental uses as in water mirrors and water fountains as long as its use avoid any risk to users health. Greywater can be divided in two groups: dark greywater and light greywater. The greywater is originated from bathtubs, showers, lavatories and washer machines. Dark greywater, has its origin from kitchen lavatory and dishwasher machine. Water from toilet bowls is not called greywater but wastewater. Greywater composition is mainly influenced by user habits and usually results on variations depending on the region, the culture, the costumes, the installation and the kind of chemical products used. Pathogenic microorganisms can be found on greywater and on rainwater as, for example, Escherichia Coli, commonly used as faecal contamination indicator. Greywater and rainwater treatment should be taken so that organic material can be removed or pathogenic microorganisms found can be inactivated, avoiding direct human contact and disease dissemination. Care on processing greywater reuse systems and rainwater catchment systems should be taken, as: verifying treated water quality, appropriated system maintenance, secure and efficient operation for the operator and for the system, the avoidance of crossing conections on distribution system, usage of alert signs about non potable water, different colors and different connection dimensions so that the reuse system offers secure operation for its users. This paperwork aims to the characterization and the treatment of greywater for non potable use in buildings, divided in two sections. The first section of the project aimed the residential greywater characterization through fisical, chemical and bacteriological analysis for quality evaluation. The second section was divided in two groups: the treatment of residential greywater and the treatment of collected rainwater. This project focus on the characterization and on the treatment of light greywater, defined as water collected from showers, lavatories and washer machines. Rainwater treatment was based on the results achieved from May (2004), annex #2. Filtration and chloride disinfection treatment was applied on rainwater and aerobic biological treatment was applied on greywater. Some of the parameters analysed during the monitoring period of the greywater treatment system, achieved a significant reduction as, for example: color: - 95.1%; turbidity: - 98.2%; TSS: - 94.1%; BOD: - 93.4%; COD: - 86.3%; TOC: - 84.9%; Thermotolerants Coliforms: - 99.8%; e Total Coliforms: - 97.8%. During the analysis, the residual chloride was kept on 0.8 to 1.7 mg/L range. On rainwater treatment system some parameters analysed during the monitoring period achieved the following reductions: color: - 62%; turbidity: - 75.7%; Thermotolerants Coliforms: - 100%; and Total Coliforms: - 100%. During the analysis, the residual chloride was kept on 0.6 to 1.2 mg/L range. Based on the results from the water analysis and on the results from the resulting treated water, its non potable uses should be stimulated.

A utilização de polímero natural como auxiliar de floculação pode ser alternativa interessante para o aumento da capacidade de estações de tratamento de água para abastecimento. O polímero natural é um produto de baixo custo, de fácil preparo e aplicação. Por ser produzido em larga escala e utilizado nos mais diversos setores da indústria, o polímero natural apresenta-se como alternativa aos polímeros sintéticos que, de maneira geral, são produtos de elevado custo e produzidos com matéria prima geralmente importada. No presente trabalho procurou-se demonstrar a eficiência dos polímeros naturais de fécula de batata e de fécula de mandioca na clarificação da água, mediante a realização de ensaios de laboratório e testes de campo - realizados na estação de tratamento ETA-2 de Valinhos (SP) - para diferentes características da água bruta. A gelatinização dos polímeros foi feita à temperatura ambiente, utilizando-se hidróxido de sódio. Para os testes na ETA-2, foram aproveitadas as instalações existentes e executadas pequenas adaptações para aplicação dos polímeros naturais. Conclui-se que, apesar de alguns ajustes que devem ser feitos, principalmente nos filtros, é possível utilizar os polímeros naturais na ETA-2 com grande probabilidade de êxito, com vistas ao aumento da capacidade de tratamento. Os resultados demonstraram que, tanto o polímero de fécula de batata como o de fécula de mandioca, foram eficientes como auxiliares de floculação na clarificação da água. / Natural polymer utilization as flocculation aid may be an effective alternative for upgrading the capacity of water treatment plants with low cost, easiers to prepare and apply. As natural polymers are large scale produced and applied in many different industrial sectors, it comes as a fesiable alternative for synthetic polymers that are generally high cost and made of imported materials. On this work it was tried to show the efficiency of natural polymers such as potato and manioc starch, for clarifying water by jar-test evaluations and field tests - carried out on water treatment plant WTP-2 of Valinhos (SP - Brazil) - for different characteristics of raw water. The polymer gelatinization was obtained by sodium hydroxide application. For the tests at WTP-2 the existing facilities were utilized and only small adaptations were made to apply natural polymers. The conclusion was, in despite of needing filters adjustments which must be made on water treatment plant for polymer application, it is possible to utilize the product with high successful probability for upgrading the capacity of water treatment plant. The results showed that even potato as well as cassava starchs were efficient on plant clarified water.

Nos países em desenvolvimento, como o Brasil, os resíduos gerados nos decantadores e filtros das estações de tratamento de água são geralmente dispostos nos mesmos rios e córregos que suprem água para o tratamento. Outro problema ambiental está relacionado à disposição irregular dos resíduos de madeira. As indústrias de base florestal geram grande quantidade deste resíduo desde a exploração florestal até a manufatura do produto final. Este trabalho avalia a possibilidade de combinar estes dois resíduos e produzir um compósito leve para uso como agregado graúdo em concreto. O lodo seco e moído foi misturado com água e serragem e moldado manualmente na forma de pelotas redondas de 14±02 mm. A relação em massa da serragem, lodo e água foi 1:6:4,5. Depois de seco, os grãos do compósito foram imersos em óleo de linhaça cozido por 1 min. Este tempo foi considerado o menor período de imersão necessário para estabilizar a resistência mecânica, reduzir a absorção de água e evitar a quebra dos grãos durante a preparação e aplicação do concreto. Depois que o óleo foi aplicado, os grãos foram secos à temperatura ambiente. A massa unitária do compósito no estado seco e solto foi 672 kg/m3. A serragem de madeira usada no desenvolvimento e produção do compósito foi do gênero Pinnus. Esta madeira apresentou diâmetro médio dos poros de 17,8 m e diâmetro do lúmen de 23 m. A análise granulométrica do lodo mostrou que 45% dos grãos são menores que 17 m. Os grãos do lodo preencheram os poros da madeira formando um material compósito. O concreto contendo o compósito foi preparado com a total substituição da pedra britada. A relação em massa do cimento:areia:compósito:água foi 1:2,5:0,67:0,6 Nenhum aditivo complementar foi usado para evitar que os resultados fossem associados ao uso destes materiais. O concreto produzido com o compósito apresentou massa específica aparente de 1.848 kg/m3, resistência à compressão axial de 11,1 MPa, resistência à tração de 1,2 MPa, absorção de água de 8,7%, caracterizando-se como um concreto leve não estrutural. O concreto produzido com o compósito apresentou calor específico de 839 J/kg.K, difusividade térmica de 1,220.10-6 m2/s e condutividade térmica de 1,894 W/m.K. As propriedades térmicas do concreto produzido com o compósito sugerem a sua aplicação em elementos não estruturais de peso leve para vedação e isolação térmica. O resíduo sólido do concreto produzido com o compósito foi classificado segundo a NBR 10004:2004 como resíduo sólido não perigoso e não inerte. Uma comparação da concentração de alumínio no lodo e no extrato solubilizado do concreto contendo o compósito revelou uma significante redução na redução do metal, o que confirma a eco-eficiência do compósito para uso em concreto. A concentração de alumínio encontrada no extrato solubilizado do concreto com compósito foi 19,96 mg/L, enquanto no lodo de tratamento de água foi apresentada uma concentração de alumínio de 11.100 mg/L. É possível produzir um compósito com estes resíduos e diminuir a degradação ambiental. / In developing countries such as Brazil, the wastes generated in the decanters and filters of water treatment plants are usually discharged into the same rivers and streams that supply water for treatment. Another environmental problem is related to unregulated discard of wood wastes. The lumber and wood products industry generates large quantities of this waste, from logging to the manufacture of the end product. This study evaluates the possibility of combining these two wastes and produces a lightweight composite for use as aggregate in concrete. The dried and ground sludge was mixed with water and sawdust and molded by hand into rounded pellets with a diameter of 14±02 mm. The mass ratio of sawdust, sludge and water was 1:6:4,5. After drying, the composite grains were immersed in boiled linseed oil for 1 min. This time was considered the shortest period of immersion required to stabilize the mechanical strength, reduce water absorption and prevent the grains from crumbling during the preparation and application of the concrete. After the oil was applied, the grains were dried at room temperature. The unitary mass of the composite in the dry and loose state was 672 kg/m3. The softwood sawdust used for the development and production of the composite was from Pinnus species. This wood presented a median pore diameter of 17,8 µm and a lumen diameter of 23 µm. Granulometric analysis of the sludge showed that 45% of the grains are smaller than 17 µm. The sludge grains filled the wood pores forming a composite material. The concrete containing the composite was prepared with the total substitution of crushed stone. The mass ratio of cement:sand:composite:water was 1:2,5:0,67:0,60. No complementary additives were used in order to avoid having the results associated with such materials. The concrete produced with composite presented an apparent specific mass of 1.848 kg/m3, an axial compressive strength of 11,1 MPa, a tensile strength of 1,2 MPa and a water absorption of 8,7%, characterizing it as a lightweight nonstructural concrete. The concrete produced with the composite presented a specific heat of 839 J/kg.K, a thermal diffusivity of 1,220.10-6 m2/s and a thermal conductivity of 1,894 W/m.K. The thermal properties obtained suggest the applicability of the concrete produced with the composite in lightweight nonstructural elements for sealing and thermal insulation. The solid waste of the concrete produced with composite was classified, according to the Brazilian ABNT NBR 10004:2004 standard, as non-harmful and non-inert solid wastes. A comparison of the concentration of aluminum in the sludge and the concentration of aluminum in the solubilized extract of the concrete containing the composite revealed a significant reduction in the concentration of the metal, which confirms the eco-efficiency of the composite for use in concrete. The concentration of aluminum in the solubilized extract of the concrete with composite was found to be 19,96 mg/L, while the water treatment sludge was showed an aluminum concentration of 11.100 mg/L. Its possible produce a composite with these wastes and reduce environmental degradation.