Resumo A escassez de água em metrópoles brasileiras tem se agravado em função das características de seu próprio desenvolvimento. A expansão urbana desordenada e próxima a mananciais, junto com a falta de infraestrutura para estes novos núcleos habitacionais, tem favorecido a degradação dos mananciais utilizados para abastecimento público. Em razão disto, a população fica mais suscetível às doenças de veiculação hídrica. Independentemente dos tipos de contaminantes presentes na água, busca-se aprimorar as tecnologias tradicionalmente empregadas nos processos de tratamento hídrico a fim de garantir uma água segura para o abastecimento da população, sem considerar as inovações tecnológicas neste setor. Assim, o presente estudo busca evidenciar a necessidade de melhorar as ações de tratamento de água e esgotos realizadas atualmente no país, em função dos riscos associados à saúde pública. Busca-se também analisar o reúso potável direto e como esta prática pode ser uma solução para promover uma água de qualidade e suprir a demanda de grandes centros urbanos em situação de escassez hídrica.

Abstract Water scarcity in Brazilian metropolises has been aggravated by the characteristics of their very development. The disordered urban expansion near fountainheads and the lack of infrastructure for new housing units has contributed to the degradation of water sources used for public supply. This causes the population to be more susceptible to waterborne diseases. Regardless of the various types of contaminants present in the water, the improvement of traditional technologies used in the water treatment process and wastewater treatment is sought after to promote safe water supply to the population, without considering technological innovations on the sector. This study aims to demonstrate the ineffectiveness of treatment processes currently used in Brazil and the risks to public health. We also analyze the direct potable reuse and how this practice can be a solution to promote water quality and meet the demand of large urban centers in situations of water scarcity.

Resumo A escassez de água em metrópoles brasileiras tem se agravado em função das características de seu próprio desenvolvimento. A expansão urbana desordenada e próxima a mananciais, junto com a falta de infraestrutura para estes novos núcleos habitacionais, tem favorecido a degradação dos mananciais utilizados para abastecimento público. Em razão disto, a população fica mais suscetível às doenças de veiculação hídrica. Independentemente dos tipos de contaminantes presentes na água, busca-se aprimorar as tecnologias tradicionalmente empregadas nos processos de tratamento hídrico a fim de garantir uma água segura para o abastecimento da população, sem considerar as inovações tecnológicas neste setor. Assim, o presente estudo busca evidenciar a necessidade de melhorar as ações de tratamento de água e esgotos realizadas atualmente no país, em função dos riscos associados à saúde pública. Busca-se também analisar o reúso potável direto e como esta prática pode ser uma solução para promover uma água de qualidade e suprir a demanda de grandes centros urbanos em situação de escassez hídrica.

Abstract Water scarcity in Brazilian metropolises has been aggravated by the characteristics of their very development. The disordered urban expansion near fountainheads and the lack of infrastructure for new housing units has contributed to the degradation of water sources used for public supply. This causes the population to be more susceptible to waterborne diseases. Regardless of the various types of contaminants present in the water, the improvement of traditional technologies used in the water treatment process and wastewater treatment is sought after to promote safe water supply to the population, without considering technological innovations on the sector. This study aims to demonstrate the ineffectiveness of treatment processes currently used in Brazil and the risks to public health. We also analyze the direct potable reuse and how this practice can be a solution to promote water quality and meet the demand of large urban centers in situations of water scarcity.

Este estudo teve como objetivo avaliar o potencial de reúso de água na lavagem de caminhões a partir do efluente tratado por um Contator Biológico Rotativo operado em escala real. Para avaliação do potencial de reúso foi realizado um balanço de massa para o sistema de reúso levando em consideração a concentração de Sólidos Dissolvidos Totais como contaminante crítico. O sistema de tratamento produziu um efluente com concentrações médias de cor, turbidez, SDT e DBO5 de 45 ± 14 uC, 15 ± 6,0 NTU, 244 ± 99 mg SDT/L e 14 ± 7,3 mg O2/L, respectivamente. Com base no balanço de massa e considerando o valor de SDT estabelecido na NBR 13.696, caso não fosse adotado o enxágue final com água limpa, o potencial de reúso seria de 40%. No entanto, adotando-se 30% do enxágue final com água limpa, seria possível reutilizar até 70% do efluente tratado sem comprometer o desempenho da lavagem dos caminhões. A adoção do sistema de reúso possibilitaria uma redução de R$ 2.590,75/mês no custo operacional do lava-rápido.

This study evaluated the water reuse potential for truck washing using the effluent treated by a Rotating Biological Contactor (RBC) operated in full scale. In order to evaluate the reuse potential, a mass balance was performed for the reuse system taking into account the concentration of Total Dissolved Solids as the critical contaminant. The treatment system produced an effluent with average concentration of color, turbidity, TDS and BOD5 of 45 ± 14 uC, 15 ± 6.0 NTU, 244 ± 99 mg TDS / L and 14 ± 7.3 mg O2 / L, respectively. Based on the mass balance, and considering the TDS concentration established in NBR 13.696, if the final rinse does not use clean water, the potential for effluent reuse can reach 40%. However, if clean water is used as 30% of the total rinsing volume, it would be possible to reuse 70% of the treated effluent without compromising truck washing performance. This water reuse approach would result in an operational cost reduction of R$ 2,590.75/month.

Resumo Neste estudo se avaliou a remoção de nitrogênio e matéria orgânica em biorreatores com membranas submersas operado em condição de nitrificação e desnitrificação simultânea controlada por aeração intermitente. Foi utilizado um sistema de biorreator com membranas submersas, em escala piloto, para tratamento de esgoto doméstico. A concentração de oxigênio dissolvido foi mantida entre 0,5 e 0,8 mg L-1. A concentração dos sólidos suspensos voláteis no liquor misto (SSVLM) do sistema variou de 1 a 6 g L-1. A eficiência do sistema foi avaliada por meio da remoção de matéria orgânica quantificada pela Demanda Química de Oxigênio (DQO), Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO5) e Carbono Orgânico Total (COT). A remoção de nitrogênio foi avaliada por meio da quantificação de Nitrogênio Total Kjeldahl (NTK) e nitrogênio amoniacal. Durante o período de partida do sistema, as eficiências de remoção de DQO e NTK foram próximas de 90% e 80%, respectivamente. Após serem estabelecidas as condições de nitrificação e desnitrificação simultânea (NDS), a eficiência de remoção de DQO e NTK tiveram valores médios de 70% e 99%, respectivamente. Os resultados obtidos mostraram que o sistema de Biorreatores com Membranas (BRM), operando com nitrificação e desnitrificação simultâneas, foi capaz de remover matéria orgânica e nitrogênio em um único reator, produzindo um permeado de alta qualidade.

Abstract This study evaluated the removal of nitrogen and organic matter in a membrane bioreactor system operating in a condition of simultaneous nitrification and denitrification controlled by intermittent aeration. A submerged-membrane system in a bioreactor was used in a pilot scale to treat domestic wastewater. The dissolved oxygen concentration was maintained between 0.5 and 0.8 mg L-1. The concentration of the mixed liquor suspended solids (MLSS) in the system ranged from 1 to 6 g L-1. The system efficiency was evaluated by the removal efficiency of organic matter, quantified by Chemical Oxygen Demand (COD), Biochemical Oxygen Demand (BOD5) and Total Organic Carbon (TOC). Nitrogen removal was assessed by quantifying Total Kjeldahl Nitrogen (TKN) and ammonia nitrogen. During the system start-up, the removal efficiencies of COD and NTK were around 90% and 80%, respectively. After the simultaneous nitrification and denitrification (SND) conditions were established, the removal efficiencies of COD and NTK were 70% and 99%, respectively. These results showed that sewage treatment with the membrane bioreactor (MBR) system, operating with simultaneous nitrification and denitrification conditions, was able to remove organic matter and promote nitrification and denitrification in a single reactor, producing a high-quality permeate.

As tecnologias disponíveis para o tratamento e reúso de água a partir de esgotos sanitários abrangem um vasto número de opções, sendo os Biorreatores com Membranas Submersas considerados elementos chaves pelo papel que podem desempenhar em esquemas de reúso de água. Neste sentido, este estudo teve como objetivo apresentar um entendimento do status atual de aplicação dos BRMs, bem como apresentar os resultados de uma unidade piloto com membranas submersas do tipo placa plana tratando esgoto sanitário proveniente da moradia estudantil e do restaurante universitário da Universidade de São Paulo. A unidade piloto foi operada em condições estacionárias durante um período de 90 dias com uma concentração de 3422 ± 693 mg SST/L. Os resultados obtidos demonstraram que o sistema é capaz de produzir um efluente com baixas concentrações de cor, turbidez, DBO5 e DQO, com valores de 25 uC, 0,29 UNT, 5,5 mg O2/L e 24 mg O2/L, respectivamente. Além disso, as membranas de ultrafiltração utilizadas foram eficientes na remoção de indicadores de organismos patogênicos, com remoção de 7 e 6 log de coliformes termotolerantes e E. coli, resultando em um efluente com concentração de 9,3 ± 21,0 e 1,8 ± 4,0 NMP/100 ml, respectivamente.

Treatment technology for wastewater treatment and reuse encompasses a vast number of options, and the Submerged Membrane Bioreactor is regarded as a key element for the role it can play in water reuse schemes. Thus, this study aimed to present and discuss the current status of sMBR implementation, as well as to present the results of a pilot plant with submerged flat sheet membranes treating wastewater from the residence halls and the restaurant of the University of São Paulo. The pilot plant was operated under stationary conditions over a period of 90 days with a concentration of 3422 ± 693 mg TSS/L. The results showed that the system can produce an effluent with low concentrations of color, turbidity, COD and BOD5 with values of 25 uC, 0.29 NTU, 5.5 mg O2/L and 24 mg O2/L, respectively. Furthermore, the ultrafiltration membranes used were able to reduce the density of pathogen indicators, with removal of 7 and 6 log of thermotolerant coliforms and E. coli respectively, resulting with concentrations of 9,3 ± 21,0 e 1,8 ± 4,0 MPN/100 mL, respectively.

O presente trabalho teve como objetivo principal avaliar se para o caso do ESS haveria algum beneficio ambiental, em relação a potencial de eutrofização, se ao invés do tratamento preliminar fosse utilizado um TPQA, TS-LA ou um TT-LARN. Neste estudo, o impacto ambiental do lançamento de esgotos pelo ESS, para a vazão de 5,3 m³.s-1, foi avaliado por um modelo numérico de eutrofização integrado verticalmente. As características da pluma de esgoto no campo próximo foram determinadas pelo software CORMIX, e os resultados acoplados ao modelo de campo distante considerando a conservação do fluxo de massa. Os resultados demonstraram que a utilização de um tratamento secundário com oxidação parcial da amônia promoveria uma redução de apenas 30% na concentração de clorofila-a, enquanto que a utilização de um TPQA com remoção de fósforo promoveria uma resposta ambiental mais significativa, levando a uma redução de até 69% na concentração de clorofila-a, resultados semelhantes ao tratamento terciário com remoção de nitrogênio e fósforo.

This study aimed to evaluate if in the case of the Santos Submarine Outfall (SSO) there was any environmental benefits relative to potential eutrophication if instead of the primary treatment a CEPT, ST-AS or a TT- ASNR was used. The environmental impact of wastewater discharge through the SSO with an average flow of 5,3 m³.s-1 was evaluated using an eutrophication numerical model which solves the two-dimensional vertically integrated hydrodynamic and transport equation. Wastewater mixing conditions in the near field plume was evaluated using the software CORMIX, and the results were coupled to a far-field model considering the conservation of mass flow. The results demonstrate that the use of a secondary treatment with partial ammonia oxidation promotes a reduction of only 30% in the chlorophyll-a, while the use of a CEPT with phosphate removal promotes a better environmental response, resulting in chlorophyll-a concentration reduction of 69%, similar results were obtained when tertiary treatment was considered for nitrogen and phosphorus removals.

O presente trabalho teve por objetivo avaliar a remoção de COT de um efluente com elevada concentração de matéria orgânica proveniente do tratamento de emulsão (água/óleo) por processo térmico. Um processo de separação por membranas de fibra-oca e outro de clarificação físico-químico foram usados como opções de pré-tratamento para avaliar a influência da qualidade do efluente sobre o processo de oxidação UV/H2O2. Os resultados de remoção de COT demonstraram que tanto o processo de membranas quanto o físico-químico podem melhorar significativamente a eficiência do processo de oxidação UV/H2O2. O tempo de reação necessário para uma remoção de 90% de COT foi reduzido pela metade quando comprado com a oxidação direta do efluente. Considerando ambos os processos de pré-tratamento não foi possível observar nenhuma diferença significativa sobre o desempenho do processo de oxidação UV/H2O2. Entretanto, a complexidade do processo físico-químico devido ao uso de três diferentes compostos e a produção de lodo faz do sistema de membranas a melhor alternativa de pré-tratamento.

The present study evaluated the removal of TOC from an effluent with high organic load resulted from the treatment of oil-water emulsion by thermal process. Hollow Fiber Ultrafiltration membrane (HF-UF) and physicochemical clarification process were used as pretreatment options to assess the influence of feed effluent quality on the UV/H2O2 oxidation process. Results for TOC removals showed HF-UF and physicochemical clarification processes can significantly improve the efficiency of UV/H2O2 oxidation process, when compared with the direct effluent oxidation. Reaction time for obtaining a TOC removal higher than 90% was reduced to approximately half of the time needed when no pretreatment was applied. Considering both pretreatment processes it was not possible to notice any significant difference on the UV/H2O2 oxidation process performance. However, the complexity of physicochemical process due to the use of three different chemicals and sludge production made the HF-UF process the best pretreatment alternative, without increasing the Total Dissolved Solids of the effluent, a very important issue when water reuse is considered.

Neste trabalho é apresentada uma avaliação comparativa preliminar entre os sistemas de tratamento de água por ultrafiltração, convencional e convencional com carvão ativado, com base nos custos diretos de implantação e operação, utilizando-se os resultados obtidos em uma unidade piloto de ultrafiltração, instalada junto à captação de água no Reservatório Guarapiranga. Para comparação considerou-se os dados relativos à eficiência da remoção de Carbono Orgânico Total. A avaliação de custos foi feita pelo método de cálculo do período de retorno de investimento, obtendo-se valores de R$ 0,20/m³ para o sistema convencional e R$ 0,40/m³ para os outros sistemas. Estes resultados mostram o potencial de processos de separação por membranas no tratamento de água para abastecimento público.

In this work it is presented a comparative evaluation for ultrafiltration, conventional, and conventional with activated carbon water treatment systems, considering direct capital and operational costs, based on the results of an ultrafiltration pilot unit, installed at the Guarapiranga’s Reservoir. In order to compare the costs it was considered Total Organic Carbon removal efficiency. Cost evaluation was performed based on the pay back method, resulting in a value of R$ 0.20/m3 for conventional water treatment system, and R$ 0.40/m3 for the others. These results clearly demonstrate the high potential of membrane separation technology for drinking water treatment.