Resumo em Português:

RESUMO O benzeno representa um risco ambiental e para a saúde, porque possui alta solubilidade e mobilidade na água e também propriedades cancerígenas. É considerado um dos compostos mais recalcitrantes entre os hidrocarbonetos aromáticos em ambientes anaeróbios. Apesar das investigações já realizadas, o efeito de importantes intermediários utilizando culturas mistas como lodo anaeróbio ainda é bastante controverso. Nessa perspectiva, o objetivo desta pesquisa foi avaliar a influência do etanol como cossubstrato e da adição de subprodutos da degradação anaeróbia do benzeno (isto é, fenol, benzoato e tolueno). Os experimentos foram realizados em frascos de vidro borossilicato (115 mL) com volume de reação de 70 mL (meio basal + microrganismos) inoculados com lodo anaeróbio aclimatado (2 g VSS·L-1). A remoção do benzeno foi acelerada quando o etanol foi utilizado como cossubstrato, com a taxa de consumo aumentando de 0,0445 (sem etanol) para 0,0563 mg·L-1·dia-1 (com etanol), sugerindo a participação de processos cometabólicos. O benzeno foi removido com posterior formação de fenol e benzoato, consumidos posteriormente, sem acúmulo de subprodutos no meio. Finalmente, a adição de intermediário influenciou negativamente a remoção de benzeno, com o benzoato apresentando a maior interferência (~55% de redução), por ser um intermediário-chave na remoção anaeróbia de benzeno.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Benzene represents an environmental and health risk because it has high solubility and mobility in water and also has carcinogenic properties. It is considered one of the most recalcitrant compounds among the aromatic hydrocarbons in anaerobic environments. Despite the investigations already conducted, the effect of important intermediates using mixed cultures as anaerobic sludge is still quite controversial. From this perspective, the objective of this research was to evaluate the influence of ethanol as a co-substrate and the addition of anaerobic benzene degradation by-products (i.e., phenol, benzoate, and toluene). The experiments were carried out in borosilicate glass bottles (115 mL) with a reaction volume of 70 mL (basal medium + microorganisms) inoculated with acclimatized anaerobic sludge (2 g VSS·L−1). Benzene removal was accelerated when ethanol was used as a co-substrate, with the consumption rate increasing from 0.0445 mg·L−1·day−1 (without ethanol) to 0.0563 mg·L−1·day−1 (with ethanol), suggesting the participation of cometabolic processes. Benzene was removed with the subsequent formation of phenol and benzoate, consumed later, with no accumulation of by-products in the medium. Finally, intermediate addition negatively influenced benzene removal, with benzoate showing the greatest interference (~55% reduction), as it is a key intermediate in the anaerobic benzene removal.

Resumo em Português:

RESUMO Este estudo visa estimular o debate sobre o comportamento das mantas geotêxteis na retenção de sólidos em suspensão e oferecer subsídios para futuras pesquisas. Por meio de uma abordagem simples e objetiva, são apresentados os resultados de um experimento em escala piloto, com o objetivo de sugerir o uso de barreiras de contenção como uma técnica simples e barata para pré-filtração de água bruta. Devido à crescente demanda por água tratada e à acentuada diminuição da qualidade da água disponível para captação, torna-se necessário aumentar a dosagem dos produtos químicos utilizados no tratamento. Consequentemente, isso influencia não só os custos, mas também as características dos resíduos gerados no processo, uma vez que a natureza e a quantidade do lodo dependem, entre outros fatores, da turbidez e da dosagem dos produtos químicos coagulantes. O experimento foi realizado utilizando um canal de acrílico onde foram posicionadas duas barreiras de manta geotêxtil adequadamente espaçadas, sendo a água bruta da calha Parshall bombeada para dentro do canal e, após passar pelas barreiras, devolvida por gravidade à calha e então encaminhada para tratamento. A vazão afluente foi mantida em 3,5 L/min e as mantas utilizadas tinham gramatura de 170,0 e 420,0 g/m², respectivamente. Os resultados não foram suficientes para concluir se existe ou não relação entre a turbidez média da água bruta e a redução média da turbidez pelo sistema. Contudo, apresentam boas chances de redução da geração de lodo em estações de tratamento de água que recebem água bruta pré-filtrada pelo sistema proposto, mesmo com a redução média da turbidez considerada baixa.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT This study aims to stimulate debate on the behavior of geotextile blankets in retaining suspended solids and to offer subsidies for further research. By means of a simple and objective approach, the results of a pilot-scale experiment are presented, with the objective of suggesting the use of containment barriers as a simple and inexpensive technique for raw water pre-filtration. Due to the growing demand for treated water and a marked decrease in the quality of the water available for catchment, it becomes necessary to increase the dosage of chemicals used in the treatment. Consequently, this influences not only the costs but also the characteristics of the waste generated in the process, since the nature and quantity of the sludge depend, among other factors, on the turbidity and the dosage of coagulant chemicals. The experiment was carried out using an acrylic channel where two adequately spaced geotextile blanket barriers were positioned, with raw water from the Parshall flume being pumped into the channel and, after passing through the barriers, returned by gravity to the flume and then sent for treatment. The affluent flow was maintained at 3.5 L/min and the blankets used had a weight of 170.0 and 420.0 g/m2, respectively. The results were not sufficient to conclude whether or not there is a relationship between the average raw water turbidity and the average turbidity reduction by the system. However, they show good chances of reducing sludge generation in water treatment plants receiving raw water pre-filtered by the proposed system, even with the average turbidity reduction considered low.

Resumo em Português:

RESUMO A estrutura de segurança da água para consumo humano proposta pela Organização Mundial da Saúde e incluída na legislação brasileira baseia-se na gestão de riscos à saúde, com a elaboração de Planos de Segurança da Água (PSA). No Brasil, 29,9 milhões de pessoas residem em localidades rurais. Delas, 72,7% dependem de soluções alternativas de abastecimento e, embora existam iniciativas de aplicação de PSA em pequenas comunidades, permanecem lacunas de materiais oficiais direcionados a sistemas de pequeno porte. Este trabalho tem como principal contribuição a adaptação das ferramentas metodológicas que compõem a elaboração dos PSA à avaliação de riscos no contexto das soluções alternativas coletivas (SAC) localizadas em áreas rurais. Foi aplicada uma metodologia adaptada de identificação de perigos a uma SAC do município de Travesseiro (RS). Os resultados evidenciaram a importância da avaliação de sistemas desse tipo refletida na insuficiência de dados sobre a infraestrutura de abastecimento, a escassez de medidas de controle implementadas e a ausência de sistemas de monitoramento em todos os níveis. Destacou-se a potencialidade do planejamento de melhorias no âmbito do desenvolvimento de PSA simplificados e da produção de subsídios para os instrumentos de gestão de recursos hídricos e investimentos em saneamento. Finalmente, os resultados substanciam a construção de banco de dados nacional para a identificação de perigos e de que a avaliação seja estendida a toda a cobertura de abastecimento, permitindo que o mapeamento de perigos informe a tomada de decisões.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The drinking-water safety framework presented by the World Health Organization and included in Brazilian legislation is based on the management of health risks, with the preparation of Water Safety Plans (WSP). In Brazil, about 29.9 million people live in rural locations, of which 72.7% depend on alternative supply solutions. Despite existing efforts in applying WSPs in small communities, there is still a gap in official materials directed to small-scale supply systems. This study contributes to fulfill this gap with a methodological framework to adapt existing evaluation tools aimed at improving WSPs to assess risk in the context of Brazilian alternative collective solutions (SACs) located in rural areas. The adapted proposed methodology identifies potential hazards having a SAC in the municipality of Travesseiro (state of Rio Grande do Sul, Brazil) as a case study. The results of this process highlighted the importance of evaluating small SACs, where insufficient data on the supply infrastructure, scarcity of implemented control measures and the absence of monitoring at all levels are still common. We also explore how improvement planning within the scope of the construction of simplified WSPs can be integrated to produce data to support the instruments of water resources management and investments in sanitation. Finally, the results also support the creation of a national database to identify potential hazards and the argument for the extension of the assessment to the entire supply coverage, allowing such hazard mapping to inform decision-making.

Resumo em Português:

RESUMO Biopolímeros podem ser recuperados do lodo biológico e utilizados em aplicações ambientais, como adsorvente de fósforo. O fósforo é um nutriente abundante em efluentes, que pode ser adsorvido para posterior aplicação na agricultura. Nesta ótica, este trabalho teve por objetivo o estudo da recuperação do biopolímero alginate-like exopolymer (ALE) de lodo ativado (LA) e lodo granular aeróbio (LGA), e posterior aplicação como adsorvente de fósforo de efluente. O rendimento de recuperação de ALE do LA (18,7%) foi próximo ao obtido com o LGA (22%), ressaltando que o primeiro é um processo amplamente difundido em comparação ao último. A proporção da mistura mais adequada (ALE e alginato de sódio) foi de 2,5% de alginato (m/m). O local de coleta de LA na ETE não apresentou influência nas capacidades de adsorção ou na característica microbiológica do LA; o lodo centrifugado foi selecionado como a melhor opção. O ALE extraído de LA apresentou-se com características de hidrogel e substâncias húmicas em sua composição, que são importantes para a agricultura. O equilíbrio do processo de adsorção foi atingido após 10 minutos, o modelo de isoterma de Langmuir e o modelo cinético de pseudoprimeira ordem (PPO) foram os que apresentaram os melhores ajustes aos dados experimentais, resultando na capacidade de adsorção (qmax) de 8,164 mg/gALE. Os resultados obtidos apontam que o ALE recuperado de LA tem potencialidade para ser utilizado como biossorvente de fósforo de efluentes, para sua posterior aplicação na agricultura, tanto como fonte deste nutriente, como devido à sua composição de hidrogel.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Biopolymers can be recovered from aerobic sludge and used for environmental applications, such as phosphorus adsorbent material, instead being sent to sanitary landfills. In this resource recovery perspective, this work aimed to study the recovery of alginate-like exopolymer (ALE) from activated sludge (AS) compared to aerobic granular sludge (AGS). ALE-based biosorbent was prepared and tested to remove phosphorus from aqueous solutions, and the adsorption kinetics and isotherm models were studied. The recovery yield of ALE from a full-scale wastewater treatment plant (WWTP) AS (18.7%) was close to that obtained from a pilot-scale AGS (22%). ALE recovered from AS presented hydrogel properties and humic substances in its composition, which are important features for future applications. The equilibrium of the adsorption was reached after 10 minutes. The Langmuir isotherm model and the PFO kinetic model best fitted to the experimental data, resulting in maximum adsorption capacity of 8.164 mgP·gALE. Thus, ALE recovered from AS has the potential to be used as a phosphorus biosorbent from effluents and further used as a nutrient delivery system with hydrogel properties.

Resumo em Português:

RESUMO A perspectiva de redução de aporte orgânico em bacias hidrográficas deve ser avaliada com base na capacidade de autodepuração dos corpos d’água nos quais serão despejados os efluentes brutos ou tratados. O objetivo do presente trabalho foi a avaliação da redução do aporte de carga orgânica afluente ao rio Poti, curso d’água que corta o município de Teresina, Piauí, Brasil, considerando-se diferentes condições de disposição final de esgotos domésticos. Para a estimativa de níveis de redução do aporte de carga orgânica foram empregados, de maneira combinada, o modelo de qualidade de água Qual-UFMG e a Programação Não Linear. Foram modelados três cenários de disposição final de efluentes. Para a apropriação das reduções dos aportes de carga orgânica, dois diferentes modelos de otimização foram utilizados, modelos que incorporaram restrições baseadas nos padrões de qualidade ambiental estabelecidos pelas Resoluções do Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA) n° 357/2005 e n° 430/2011. Os resultados demonstraram que o esforço de remoção de carga orgânica estimado pelo modelo de otimização que não emprega medida de equidade entre lançamentos foi menor, independentemente do cenário de simulação analisado. Adicionalmente, nos cenários de simulação em que não foram considerados os padrões de qualidade para os efluentes, os esforços de remoção de carga orgânica foram menores, independentemente do modelo de otimização empregado.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The prospects for reducing organic load in water basins must be evaluated considering the self-purification capacities of the water bodies into which the raw or treated effluent will be discharged. The aim of this work was to evaluate the reduction of the organic load contribution to the Poti River, a watercourse that crosses the city of Teresina, Piauí, Brazil, considering different conditions for the final disposal of domestic sewage. To estimate the levels of reduction of the organic load contribution, the Water Quality Model Qual-UFMG and Nonlinear Programming were used in a combined manner. Three scenarios of final effluent disposal were modeled. For the appropriation of the reductions in organic load contributions, two different optimization models were used, models that incorporated restrictions based on the environmental quality standards indicated by the Brazilian Environment Council (CONAMA) Resolutions No. 357/2005 and 430/2011. The results indicated that the estimated effort for removal of organic load based on the optimization model that does not employ an equity measure among discharges was lower, regardless of the scenario analyzed. Additionally, in the simulation scenarios in which the quality standards for effluent were not considered, the efforts for removing organic load were lower, regardless of the optimization model used.

Resumo em Português:

RESUMO As mudanças ambientais influenciam diretamente a qualidade de vida, e leis de proteção ambiental surgem para garantir a manutenção do equilíbrio ecológico. Os ambientes aquáticos têm sido contaminados por substâncias de origem antrópica, denominadas efluentes. O descarte inadequado de efluentes traz efeitos adversos ao meio ambiente e à saúde humana. Na legislação brasileira, as resoluções do Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA) RE 357/2005 e RE 430/2011 abordam o uso de espécies indicadoras para avaliar a toxicidade dos efluentes. Apesar destas, muito ainda precisa ser feito para controlar e monitorar a emissão de efluentes nos recursos hídricos brasileiros. O objetivo deste trabalho foi realizar um levantamento histórico das regulamentações sobre o descarte de efluentes no Brasil e mostrar as diferenças nas regulamentações de cada estado, destacando as espécies indicadoras aceitas em cada regulamentação e suas vantagens e desvantagens. Dessa forma, esta revisão resume e organiza as informações da legislação brasileira sobre o descarte de efluentes e auxilia o pesquisador da área a escolher entre as metodologias adotadas para a análise de suas amostras ambientais. Apesar da inserção de bioensaios, fica evidente que a legislação brasileira atual é permissiva, exigindo adaptações e definições para aumentar a adesão ao monitoramento ecotoxicológico dos recursos hídricos pelos estados.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Environmental changes directly influence quality of life, and environmental protection laws arise to ensure the maintenance of ecological balance. Aquatic environments have been contaminated by substances of anthropic origin, which are called effluents. Improper disposal of effluents has adverse effects on the environment and human health. In Brazilian legislation, the resolutions of the National Council for the Environment (CONAMA) RE 357/2005 and RE 430/2011 address the use of indicator species to evaluate the effluents’ toxicity. Despite these, much still needs to be done to control and monitor the emission of effluents in Brazilian water resources. The objective of this work was to carry out a historical survey of the regulations on the disposal of effluents in Brazil and to show the differences in each state's regulations, highlighting the indicator species accepted in each regulation and their advantages and disadvantages. In this way, this review summarizes and organizes the information of the Brazilian legislation on the disposal of effluents and helps the researcher in the area to choose between the methodologies adopted for the analysis of their environmental samples. Despite the insertion of bioassays, it is evident that the current Brazilian legislation is permissive, requiring adaptations and definitions to increase adherence to the ecotoxicological monitoring of water resources by the States.