RESUMO O lançamento irregular de esgoto doméstico e resíduos sólidos no sistema de drenagem, resultando na poluição dos corpos hídricos urbanos, é uma realidade comumente encontrada em todo o Brasil. Este estudo analisa a aplicação de medidas de desenvolvimento de baixo impacto na área de drenagem do Riacho das Piabas, localizado em Campina Grande – Paraíba, por meio da modelagem hidrológica dos indicadores de poluição das águas, utilizando o programa Storm Water Management Model. Monitorou-se indicadores físico-químicos de qualidade de água, em períodos seco e chuvoso, e mediu-se vazões ao longo do canal e contribuições do esgoto. Na etapa de modelagem, simulou-se três cenários: a) atual em período seco; b) atual em período chuvoso; c) cenário prevendo a aplicação de medidas estruturais e não estruturais de desenvolvimento de baixo impacto. No cenário atual em período seco, verificou-se que o processo de propagação de fluxo do escoamento eleva as concentrações dos indicadores ao longo do canal. Na simulação do período chuvoso, ocorreu diluição das concentrações dos indicadores em eventos com grande volume precipitado. Por fim, a simulação do último cenário mostrou que a adoção das medidas de desenvolvimento de baixo impacto resulta na redução das cargas poluentes do escoamento superficial e na melhoria da qualidade das águas do canal.

ABSTRACT The irregular release of domestic sewage and solid waste into the drainage system, resulting in the pollution of urban water bodies, is a reality commonly found throughout Brazil. This study analyzes the application of Low Impact Development measures in the drainage area of Riacho das Piabas, in the city of Campina Grande, state of Paraíba, through the qualitative hydrological modeling of water pollution indicators, using the Storm Water Management Model program. Physicochemical indicators of water quality were monitored, in both dry and rainy periods, and flow measurements along the channel and sewage contributions were made. In the modeling stage, three scenarios were simulated: a) current in the dry period; b) current in the rainy season; c) a scenario foreseeing the application of structural and non-structural Low Impact Development measures. In the current dry season scenario, it was found that the flow propagation process increases the concentrations of the indicators along the channel. In the simulation of the rainy season, it was observed that there is a dilution of concentrations of the indicators in events with large, precipitated volume. Lastly, the simulation of the third scenario showed that the adoption of Low Impact Development measures leads to the reduction of polluting loads from surface runoff and to the improvement of quality of channel water.

RESUMO A concepção dos sistemas de drenagem de águas pluviais como separador absoluto é uma característica marcante na gestão das águas urbanas, no entanto não é o reflexo da realidade de tal sistema na maioria das cidades brasileiras, onde frequentemente esgotos e águas pluviais escoam pelos mesmos condutos. Diante disso, o objetivo do presente trabalho foi investigar as contribuições de contaminação fecal dos canais de drenagem afluentes ao Canal do Prado, pertencentes ao sistema de macrodrenagem de águas pluviais da cidade de Campina Grande, na Paraíba. Para a realização da pesquisa de campo, foram definidos sete pontos de monitoramento ao longo do canal e, como indicadores de contaminação fecal, coliformes termotolerantes, Escherichia coli e os ovos dos helmintos Ascaris lumbricoides, Taenia sp, Hymenolepis nana, Hymenolepis diminuta, Enterobius vermicularis, Ancilostomideo sp e Trichuris sp. Os resultados apontaram que ovos de Ascaris lumbricoides foram os que apresentaram maior frequência nos pontos de monitoramento, relacionados à maior descarga de esgotos sanitários. Tais descargas também foram verificadas por elevados valores médios de coliformes termotolerantes que atingiram até 1,6 x 107 UFC.100 mL-1, valor típico de esgoto sanitário. Escherichia coli ocorreu em mais de 90% das amostras coletadas em todos os pontos de monitoramento.

ABSTRACT The design of rainwater drainage systems as an absolute separator is a significant feature in urban water management, however, this is not a reflection of the reality of such a system in most Brazilian cities, where sewage and rainwater often run along the same path. Therefore, the aim of this study was to investigate contributions of fecal contamination from tributary drainage channels to Canal do Prado, belonging to the urban macro-drainage system of rainwater in the city of Campina Grande, Paraíba State. For the fieldwork, seven monitoring points were set along the channel object of this study, determining thermotolerant coliforms, Escherichia coli, and helminth eggs of Ascaris lumbricoides, Taenia sp, Hymenolepis nana, Hymenolepis diminuta, Enterobius vermicularis, and Trichuris sp, as fecal contamination indicators. The results pointed out that eggs of Ascaris lumbricoides were those with the highest frequency in monitoring points, being this related to the increased discharge of sewage. Such discharges were also verified by high mean values of thermotolerant coliforms that reached up to 1.6 x 107 CFU.100 mL-1, typical value of domestic sewage. Escherichia coli was present in over 90% of all samples collected from monitoring points.

Resumo Diante das crises hídricas historicamente vivenciadas pelo semiárido do Brasil, é necessário buscar ferramentas metodológicas que possibilitem propor alternativas eficientes de gerenciamento da demanda de água. Nesse contexto, o presente estudo desenvolveu e aplicou uma abordagem híbrida de modelagem de rede de fluxo e Analytic Hierarchy Process (AHP) combinada à entropia de Shannon, para simular e hierarquizar alternativas de gerenciamento da demanda de água do reservatório Epitácio Pessoa, no semiárido brasileiro. A abordagem inicialmente realizou simulações da rede de fluxo do hidrossistema admitindo alternativas voltadas à sustentabilidade, avaliando os critérios: atendimento às demandas de abastecimento humano, atendimento à demanda de irrigação, manutenção do reservatório acima do volume meta e redução de consumo. Posteriormente, a entropia de Shannon foi utilizada para aferir a importância dos critérios, e foi desenvolvida a análise multicritério de hierarquização das alternativas. Por fim, foi realizada uma análise de sensibilidade do modelo quanto a dependência dos pesos dos critérios. Os resultados possibilitaram avaliar a segurança hídrica do hidrossistema, apontando insuficiência do abastecimento pela medida única de gerenciamento da transposição do rio São Francisco, permitindo sugerir, baseado na hierarquização de alternativas, medidas voltadas à sustentabilidade do uso da água que adotem mecanismos poupadores, reuso, reduzam as perdas e aumentem a eficiência na irrigação. A abordagem híbrida proposta permitiu sintetizar os resultados da simulação, o que pode apoiar e simplificar o processo de tomada de decisão no gerenciamento da demanda de água.

Abstract In view of the water crises historically experienced by Brazil’s semi-arid region, it is necessary to search for methodological tools that allow us to propose efficient alternatives for managing water demand. In this regard, the present study developed and applied a hybrid approach of flow network modeling and the Analytic Hierarchy Process (AHP) combined with Shannon’s entropy for simulating and prioritizing water demand management alternatives in the Epitácio Pessoa Reservoir in the Brazilian semiarid region. The approach initially performed simulations of the hydro system flow network to explore rational alternatives that evaluated the following criteria: meet the demands of human supply, meet the demands for irrigation, maintain the reservoir above the target volume, and reduce consumption. Subsequently, Shannon's entropy was used to assess the importance of the criteria and the multicriteria analysis of ranking of alternatives was built. Finally, a sensitivity analysis of the model was performed regarding the dependence on respective weights of the criteria. The results made enabled evaluation of the hydro system’s water security, highlighting insufficient supply by the single measure of water management transposition of the São Francisco River, and based on the hierarchy of alternatives, suggesting actions to improve the sustainability of water use, such as reuse of water, reduction of losses in supply systems and increasing irrigation efficiency. The proposed hybrid approach permitted the synthesis of the simulation’s results, which may simplify and support the decision-making process in water-demand management.

RESUMO A remoção da cobertura vegetal e a impermeabilização de grandes áreas somadas à ineficiência dos serviços básicos de saneamento, contribuem para o aumento das cargas poluidoras pontuais e difusas que são transportadas superficialmente pelas águas pluviais, causando impactos negativos ao sistema de drenagem. Como o despejo ilegal de efluentes domésticos em redes de drenagem é uma realidade observada em todo o país, principalmente no meio urbano, hoje, a maior preocupação dos gestores e estudiosos é voltada às fontes pontuais de poluição e, apesar da importância, as fontes difusas têm recebido pouca atenção. Este trabalho objetivou modelar, utilizando o programa Storm Water Management Model (SWMM), a qualidade das águas pluviais a partir da avaliação do acúmulo de poluentes na superfície do solo em períodos secos e da lavagem durante eventos de precipitação na Bacia Hidrográfica Riacho do Prado, inserida no perímetro urbano da cidade de Campina Grande, Paraíba. Oito pontos no canal de drenagem foram monitorados, analisando-se as variáveis demanda bioquímica de oxigênio (DBO), demanda química de oxigênio (DQO) e fósforo total (FT), além da determinação da vazão. Os resultados obtidos nas simulações do comportamento dos poluentes em escala temporal para o evento medido do dia 08 de junho de 2018 foram condizentes com os valores observados nas análises laboratoriais, confirmando a eficiência dos resultados para as outras simulações realizadas. Os dias antecedentes sem chuva e a intensidade da precipitação se mostraram importantes na análise da carga poluente.

ABSTRACT Removal of vegetation cover and the expansion of impermeable land, together with the inefficiency of basic sanitation services, contribute to the increase of point and diffuse pollutant loads drained by rainwater, causing negative impacts at drainage system. As the illegal discharging of domestic sewage in drainage canals is a reality observed throughout the country, especially in urban areas, today the main concern of managers and researchers is directed to the point sources of pollution and, despite the importance, diffuse sources have received little attention. This work aims to model the rainwater quality using the Storm Water Management Model (SWMM) from the evaluation of buildup pollutants on the soil surface in dry periods and the washoff during precipitation events in the Riacho do Prado watershed located in the urban area of Campina Grande, Paraíba. Eight points were monitored at the drainage canal, in which the variables BOD5, COD, and total phosphorus were analyzed, in addition to flow determination. The results obtained on the simulations of behavior of pollutants in time scale for the actual event of 06/08/2018 were in agreement with the values observed at laboratory analyses, confirming the efficiency of results for the other simulations. The previous days without rain and the intensity of precipitation were important in the analysis of the pollutant load.

RESUMO O conhecimento das populações bacterianas responsáveis pela biodegradação dos resíduos sólidos dispostos em aterros sanitários pode levar ao desenvolvimento de alternativas tecnológicas viáveis para o tratamento e a estabilização dos resíduos, resultando em impactos positivos para a operação de aterros, a recuperação de energia, a saúde pública e o meio ambiente. O objetivo deste trabalho foi caracterizar a diversidade bacteriana associada à biodegradação de resíduos sólidos urbanos (RSU) aterrados em uma célula experimental no município de Campina Grande, Paraíba. O estudo abrangeu as etapas de construção, planejamento estatístico dos bairros de Campina Grande para coleta e preenchimento da célula experimental com RSU. As amostras de DNA das bactérias encontradas nos RSU foram extraídas com o Kit Power Soil DNA Isolation. Em seguida, foi realizada a análise genética com primers universais para bactérias via reação em cadeia da polimerase (PCR) e eletroforese em gel de gradiente com desnaturante (DGGE), e, por fim, sequenciamento genético (região 16S do RNAr). Após o exame microbiológico, as principais bactérias associadas aos táxons foram: Uncultured Pseudomonas sp, Uncultured bacterium, Enterobacter sp., Klebsiella pneumoniae e Uncultured Bacillus sp., sugerindo que nos RSU existem representantes ainda desconhecidos e/ou não isolados que estão relacionados aos processos de hidrólise, acidogênese e acetogênese na digestão anaeróbia dos resíduos.

ABSTRACT The knowledge of bacterial populations responsible for the biodegradation of solid waste disposed of in landfills can lead to the development of feasible technological alternatives for the treatment and stabilization of residues, resulting in positive impacts for the operation of landfills, energy recovery, public health and the environment. The objective of this work is to characterize the bacterial diversity associated to the biodegradation of grounded MSW in an experimental Cell in the city of Campina Grande-PB. The study covered the stages of construction, statistical planning of the districts of Campina Grande-PB for collection and filling of the experimental Cell with MSW. The DNA samples of the bacteria found in the MSW were extracted with the Power Soil DNA Isolation Kit, then the genetic analysis was performed with universal primers for bacteria via PCR and DGGE, and finally, genetic sequencing (16S RNA region). Following the microbiological examination, the main bacteria associated to the taxons were: Uncultured Pseudomonas sp, Uncultured bacterium, Enterobacter sp., Klebsiella pneumoniae, Uncultured Bacillus sp., suggesting that in the MSW there are still unknown and/or non-isolated representatives that are related to hydrolysis, acidogenesis and acetogenesis in the anaerobic digestion of the residues.

RESUMO O esgotamento sanitário ecológico conscientiza a população sobre a importância do reúso da água com maior eficiência e do uso de efluentes de sistemas de tratamento descentralizados. O presente trabalho descreve os resultados da nitrificação de águas amarelas em reator biológico com a utilização de materiais simples, por exemplo, a areia, como suporte, objetivando tornar esses resíduos líquidos disponíveis para aproveitamento do nitrogênio mineralizado na agricultura sustentável. O monitoramento do sistema foi realizado por meio dos indicadores pH, oxigênio dissolvido (OD), alcalinidade total (ALC), demanda química de oxigênio (DQO), nitrogênio total Kjeldahl (NTK), nitrogênio amoniacal (NA), nitrito (NO- 2) e nitrato (NO- 3). O sistema apresentou boa remoção de matéria orgânica e excelente conversão do nitrogênio para NO- 2 e NO- 3, com eficiência de transformação do NTK para NO- 3 da ordem de 93%.

ABSTRACT Ecological sanitation awares about the importance of a more efficient water reuse and the use of decentralized wastewater treatment systems. This paper describes the results of yellow waters’ nitrification in a biological reactor made up of simple materials, like sand as support material, aiming to make this liquid waste available for the use of mineralized nitrogen in sustainable agriculture. The experimental system was monitored through pH, dissolved oxygen (DO), total alkalinity (ALK), chemical oxygen demand (COD), total Kjeldahl nitrogen (TKN), ammonia nitrogen (AN), nitrite (NO- 2) and nitrate (NO- 3). The system showed good removal of organic matter and excellent conversion of nitrogen to nitrite and nitrate, with efficiency of transformation of TKN to nitrate of about 93%.

RESUMO A caracterização de lixiviados gerados em aterros sanitários pode esclarecer os fenômenos de degradação que ocorrem no interior das células de resíduos e indicar indiretamente o seu potencial tóxico. Diante disso, objetivou-se avaliar a influência que parâmetros físico-químicos exercem em componentes tóxicos, como metais e nitrogênio amoniacal total (NAT), presentes no lixiviado gerado por uma célula, do Aterro Sanitário em Campina Grande, Paraíba. Para esta investigação foram realizados os ensaios de pH, ácidos graxos voláteis (AGV), alcalinidade total (AT), cloretos, demanda química de oxigênio (DQO), NAT e metais (Pb, Cr, Co, Ni, Fe e Mn). Os resultados evidenciaram que durante a fase de fermentação ácida ocorreu uma alta produção de AGV na massa de resíduos aterrada, que manteve os valores de pH abaixo da neutralidade e contribuiu para se ter elevadas concentrações de DQO, cloretos e uma maior toxicidade no lixiviado em relação aos metais analisados. Já em condições metanogênicas, percebeu-se um decaimento nos teores de AGV e, com isso, o pH tendeu a basicidade, tornando o meio mais alcalino, favorecendo assim, a precipitação dos metais estudados, porém, contribuindo para a obtenção de altos níveis de NAT. Pode-se concluir que entre os parâmetros analisados, o pH e os AGV, exerceram forte influência nos teores dos metais (Pb, Cr, Co, Ni, Fe e Mn) e NAT no decorrer dos 150 dias de avaliação.

ABSTRACT The characterization of leachate generated in landfills can clarify the degradation phenomena that occur inside the waste cells and indirectly indicate their toxic potential. The objective of this study was to evaluate the influence of physical and chemical parameters on toxic components, such as metals and total ammonia nitrogen (TAN), found in the leachate generated by a cell from the Sanitary Landfill in Campina Grande, Paraíba. pH, volatile fatty acids (VFA), total alkalinity (AT), chlorides, chemical oxygen demand (COD), TAN and metals (Pb, Cr, Co, Ni, Fe and Mn) were investigated. The results showed that during the acid fermentation phase a high production of VFA occurred in the landfilled waste mass, which maintained the values of pH below neutrality and contributed for high concentrations of COD, chlorides and a higher toxicity in the leachate compared with the analyzed metals. However, in the case of methanogenic conditions, a decrease in the VFA contents was observed and, with this, the pH tended to be basicity, making the medium more alkaline, favoring the precipitation of the studied metals, but contributing to the high levels of TAN. It is possible to conclude that pH and VFA had a strong influence on the metals (Pb, Cr, Co, Ni, Fe and Mn) and TAN during the 150 days of evaluation.

RESUMO O trabalho objetivou avaliar a remoção concomitante de duas cianotoxinas - microcistina-LR e saxitoxina-STX - por meio da adsorção em carvão ativado granular. Em primeira etapa, três carvões de granulometrias distintas, dois de coco de dendê e um mineral, foram avaliados na adsorção de microcistina-LR em água destilada e tratada com concentrações de 3,9 a 9,4 ug.L-1. O carvão de coco de dendê de menor granulometria apresentou desempenho mais uniforme, tanto no que tange à remoção (%) de microcistina-LR, quanto ao volume de efluente produzido consoante com as recomendações do padrão de potabilidade brasileiro. Em segunda etapa, apenas para o carvão selecionado na etapa precedente, concentrações de microcistina-LR e saxitoxina-STX aproximadamente 50% superiores dos limites do mesmo padrão de potabilidade foram dispersas em água destilada. Tais ensaios de adsorção evidenciaram que apenas a adsorção de saxitonina não foi influenciada pela simultaneidade das duas cianotoxinas.

ABSTRACT This study focused on the simultaneous removal of two cyanotoxins - microcystin-LR and saxitoxin-STX - by means of adsorption onto granular activated carbon. In first step, three carbons with different granulometry (dende coconut and mineral) were evaluated on adsorption of microcystin-LR in distilled and treated waters in concentrations at about 3.9 to 9.4 ug.L-1. The dende coconut carbon with lower granulometry showed higher performance according to the limits established by Brazilian Drinking Water Standards. In second step, with the selected carbon in previous step, concentrations of the two cyanotoxins 50% higher than those limits were dispersed in distilled water. The tests pointed out that only saxitoxin-STX removal was not affect by the presence both cyanotoxins.

RESUMO Este trabalho envolve a análise de cenários, que prevêem alterações operacionais e estruturais em sistemas de abastecimento de águas - SAA e seu impacto na qualidade da água distribuída.O objetivo deste estudo é avaliar o impacto de alterações estruturais e de gerenciamento propostas para a estação de tratamento de água (ETA) sobre a qualidade da água na rede, com base na simulação do comportamento do cloro residual livre, como também, avaliar a redução dos riscos à saúde dos usuários, através da aplicação do método de análise de risco Failure Mode and Effect Analysis (FMEA), visando um abastecimento seguro para a população de uma cidade de porte médio. A simulação do comportamento da qualidade da água foi desenvolvida no software EPANET 2.0, com malha construída a partir do traçado da rede do SAA de dois bairros de Campina Grande - PB. No cenário atual (C1) um dos bairros apresentou CRL abaixo do mínimo recomendado, em todos os nós; após as alterações, simuladas no cenário 2 (C2) foi observada uma melhoria de 60% na conformidade da concentração do desinfetante com o padrão mínimo. A avaliação de risco para o C2 demonstrou que as alterações proporcionaram uma redução de cerca de 66% dos riscos em relação ao C1. A simulação indicou que há melhoria na qualidade da água, tendo sido concluído, no entanto, que apenas promover alterações na ETA não é suficiente para garantir concentrações iguais ou superiores a 0,2 mgCl2/L, em toda a rede.

ABSTRACT This work involving the analysis of scenarios based on the proposition of operational and structural changes in water supply systems and their impacts on the quality of water supplied to the population. The aim of this study is to evaluate the impacts of structural and management alterations proposed for the water treatment plant on water quality in the network, based on the simulation of the behavior of free residual chlorine (FRC), as well as to evaluate the reduction the risks to the health of consumers, through the application of risk analysis method Failure Mode and Effect Analysis (FMEA), aiming a safe supply for the population of a medium-sized city. The simulation of water quality behavior was developed in the software EPANET 2.0, being the network map constructed from the network tracing of water supply network of two places of Campina Grande City, Paraíba state, Brazil. In the current scenario (C1) one of the places presented, on all nodes, FRC below the minimum recommended by the Ordinance of Brazilian Health Ministry; after the changes, simulated in scenario 2 (C2) an improvement of 60% was observed in the disinfectant concentration compliance with the minimumrecommended value. The risk assessment for C2 showed that the changes provided a reduction of about 66% of the risks in relation to C1. The simulation indicated that there is an improvement in the quality of water but it was concluded, however, that only promoting changes in the water treatment plant is not sufficient to ensure the same or higher concentrations of FRC equal or superior to 0.2mgCl2 /L, throughout the network.

RESUMO A contaminação dos recursos hídricos por efluentes residuários é um dos principais problemas no âmbito da preservação das águas. A utilização de ferramentas que auxiliem no processo de gestão é de suma importância para a melhoria do serviço de saneamento básico. Esse trabalho busca a determinação de um Índice de Desempenho do Serviço de Esgotamento Sanitário para acidade de Campina Grande (IDSES-CG), Paraíba. Para o desenvolvimento do índice foram obtidos indicadores relacionados à qualidade e à operação e manutenção dos serviços de esgotamento, selecionados a partir de metodologias já existentes, considerando critérios como coerência com a realidade brasileira e com a cidade estudada, acessibilidade dos dados e a confiabilidade da fonte, buscando assim selecionar os indicadores mais relevantes ao sistema de esgotamento. Os indicadores escolhidos foram calculados, normalizados e ponderados para a determinação do IDSES-CG. A partir de uma escala nominal, foi avaliada a situação do serviço de esgotamento da cidade, classificada como regular. Desenvolveu-se, ainda, um estudo mais detalhado para alguns dos indicadores de qualidade do serviço, com o objetivo de identificar as áreas mais problemáticas do sistema de esgotamento.

ABSTRACT The contamination of water resources by wastewater is a major concern of water protection. The use of tools to assist the water management process is of utmost importance to improve the sanitation service. This study aims to determine a performance index of a sanitary sewage service for the city of Campina Grande (IDSES-CG), Paraíba. A number of indicators on sewer service quality, operation and maintenance were selected based on existing methodologies, and taking into account criteria such as coherence with regional characteristics, data accessibility and reliability of the source. The selected indicators were calculated, standardized and weighted so that the IDSES-CG could be determined. Based on a nominal scale, the situation involving the sewage service in the city was evaluated and then classified as fair. This study also discussed some of the quality indicators in order to identify the most problematic areas regarding the sewage system.