https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/76507 2026-10-18T10:22:32Z https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/276906 Elaboração de roteiro para estudo de concepção de Wetlands Construídos para o tratamento de esgoto e lodo de tanque séptico na região da AMARP/SC Moraes, Delson Morando de A presente dissertação teve como objetivo elencar critérios técnicos, ambientais, operacionais e econômicos para apoiar a tomada de decisão quanto à implementação de Wetlands Construídos (WC) no tratamento descentralizado de esgoto sanitário e de lodo de tanque séptico nos municípios da Associação dos Municípios do Alto Vale do Rio do Peixe (AMARP), no Meio-Oeste de Santa Catarina. A pesquisa, de caráter exploratório, foi desenvolvida por meio de revisão bibliográfica, análise documental e levantamento de dados primários e secundários, considerando sistemas de WC já implantados e em operação em Videira, Fraiburgo e Descanso como referências para três contextos de aplicação: empreendimentos isolados; bairros, comunidades ou pequenos núcleos urbanos atendidos por sistemas coletivos descentralizados; e gerenciamento do lodo proveniente da limpeza programada de sistemas individuais. A avaliação contemplou oito indicadores: relevo, população atendida, área disponível, corpo receptor, requerimento de qualidade, possibilidade de reúso, custos de implantação (CAPEX) e custos de operação (OPEX). Os indicadores foram classificados mediante ponderação ad hoc baseada em julgamento técnico, nas condições favorável, moderadamente favorável e restritiva, correspondentes aos ponderadores 3, 2 e 1, respectivamente. A consolidação dos resultados demonstrou boa aderência dos WC às características territoriais, populacionais e econômicas da região. O Contexto 2, constituído por reatores anaeróbios seguidos de wetland construído horizontal e lançamento em corpo receptor, apresentou o melhor desempenho geral, totalizando 317 pontos na avaliação conjunta dos municípios. O Contexto 3, relacionado à limpeza programada e ao gerenciamento regionalizado do lodo de tanque séptico, mostrou-se particularmente relevante para municípios com população inferior a 10.000 habitantes, nos quais predominam sistemas individuais de tratamento. Como principal contribuição prática, foi elaborado um roteiro de apoio à tomada de decisão que permite identificar a demanda de saneamento, enquadrar o contexto de aplicação, avaliar os indicadores locais e orientar preliminarmente a seleção do arranjo tecnológico mais adequado. Conclui-se que os WC constituem alternativa promissora para ampliar o atendimento ao esgotamento sanitário e o gerenciamento adequado do lodo de tanque séptico na região da AMARP, destacando-se pela simplicidade operacional, menor demanda energética, possibilidade de reúso e compatibilidade com sistemas descentralizados. O roteiro proposto constitui ferramenta orientativa para a etapa de concepção e deve ser complementado por estudos específicos de engenharia, dimensionamento, licenciamento ambiental e avaliação detalhada das condições locais.; Abstract: This dissertation aimed to identify technical, environmental, operational, and economic criteria to support decision-making regarding the implementation of Constructed Wetlands (CW) for the decentralized treatment of sanitary sewage and septic tank sludge in the municipalities of the Association of Municipalities of Alto Vale do Rio do Peixe (AMARP), in the Midwestern region of Santa Catarina. The exploratory research was conducted through a literature review, document analysis, and the collection of primary and secondary data, considering CW systems already implemented and operating in Videira, Fraiburgo, and Descanso as references for three application contexts: isolated facilities; neighborhoods, communities, or small urban centers served by decentralized collective systems; and management of sludge from the scheduled cleaning of individual systems. The assessment included eight indicators: topography, population served, available area, receiving water body, quality requirements, reuse potential, capital expenditure (CAPEX), and operating expenditure (OPEX). The indicators were classified by means of ad hoc weighting based on technical judgment into favorable, moderately favorable, and restrictive conditions, corresponding to weights of 3, 2, and 1, respectively. The consolidation of the results demonstrated good compatibility of CW with the territorial, population, and economic characteristics of the region. Context 2, consisting of anaerobic reactors followed by a horizontal-flow constructed wetland and discharge into a receiving water body, showed the best overall performance, totaling 317 points in the joint assessment of the municipalities. Context 3, related to scheduled cleaning and regionalized management of septic tank sludge, proved particularly relevant for municipalities with populations below 10,000 inhabitants, where individual treatment systems predominate. As the main practical contribution, a decision-support framework was developed to identify sanitation demand, classify the application context, assess local indicators, and preliminarily guide the selection of the most appropriate technological arrangement. It is concluded that CW are a promising alternative for expanding sanitary sewage treatment coverage and ensuring proper septic tank sludge management in the AMARP region, particularly due to their operational simplicity, lower energy demand, reuse potential, and compatibility with decentralized systems. The proposed framework is an advisory tool for the conceptual design stage and should be complemented by specific engineering studies, system sizing, environmental licensing, and detailed assessment of local conditions. Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2026. 2026-01-01T00:00:00Z https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/276863 Processos eletroquímicos associados à filtração por membranas no tratamento de águas cinzas: reúso não potável em edificações urbanas Anjos, Luísa Angelo dos A crescente pressão sobre os recursos hídricos urbanos, associada à baixa cobertura dos serviços de saneamento no Brasil, reforça a relevância do reúso de águas cinzas (AC) como estratégia de gestão sustentável da água em edificações. Esta dissertação teve como objetivo desenvolver e avaliar um sistema híbrido descentralizado, que integra processos eletroquímicos e ultrafiltração por membranas, para o tratamento e reúso não potável de AC. A pesquisa foi conduzida em três etapas complementares. Na primeira, uma revisão integrativa da literatura brasileira (2005 a 2026) e um estudo experimental em uma edificação residencial em Florianópolis/SC caracterizaram a variabilidade qualiquantitativa das AC, identificando uma geração per capita de 88,1 L/hab.d e confirmando que o efluente bruto não atende aos critérios normativos de reúso, principalmente quanto à turbidez, aos sólidos suspensos, aos surfactantes e à carga microbiológica (E. coli superior a 2,42×105 NMP/100 mL). Na segunda etapa, ensaios em escala de bancada comparando ânodos de alumínio (Al) e grafite (G) associados à catodos de aço inoxidável, conduzidos por meio de um Delineamento Composto Central Rotacional (DCCR) para otimização da densidade de corrente e do tempo de detenção hidráulica, estabeleceram a superioridade do Al na desestabilização coloidal e na proteção da membrana contra a colmatação. Foi constatado que o eletrodo de Al atingiu remoção de até 87,8% de DQO solúvel e Modified Fouling Index (MFI) de 0,0178 s/L², frente a 54,9% e 1,237 s/L² obtidos com o G, respectivamente. O consumo energético específico foi de 15,40 kWh/m³ na condição ótima com o Al (densidade de corrente de 58 A/m² e tempo de detenção hidráulica de 175 min). Na terceira etapa, essas condições foram escalonadas para um sistema piloto, operado por 9 ciclos durante três semanas contínuas com AC reais, sem pré-tratamento e sem limpezas intermediárias da membrana. O Reator Eletroquímico de Membrana (EMR) piloto manteve regime subcrítico, com pressão transmembrana máxima de 0,070 bar, e reduziu o consumo energético específico de 53,93 kWh/m³, na primeira semana de operação, para 38,97 kWh/m³, na terceira (média geral de 44,87 kWh/m³, com custo operacional médio de 9,36 USD/m³). Essa redução observada ao longo da operação pode ter ocorrido devido à variabilidade da condutividade do afluente entre as coletas e ao efeito Joule em cada ciclo, indicando oportunidades de otimização a serem exploradas em escala real. O EMR produziu um permeado de elevada qualidade, com estabilização da turbidez em 1,06 NTU, pH em 8,52, remoção média de 89,6% de DQO, coliformes totais reduzidos a uma média de 729 NMP/100 mL no permeado (redução mínima de 1,5 log) e ausência de E. coli em todas as amostras. O efluente tratado atendeu plenamente aos critérios físico-químicos e microbiológicos da ABNT NBR 16783:2019 e de outras diretrizes nacionais e internacionais para reúso não potável. Como limitação, identificou-se a remoção parcial de surfactantes (47,6%), sinalizando a necessidade de polimento complementar. Em suma, os resultados confirmam que o EMR manteve estabilidade operacional ao longo dos 9 ciclos testados, sem necessidade de limpeza da membrana, e produziu um permeado compatível com os critérios de reúso não potável avaliados, confirmando, assim, a viabilidade do sistema híbrido eletrocoagulação-ultrafiltração como alternativa eficiente para o saneamento descentralizado in situ.; Abstract: The growing pressure on urban water resources, combined with limited sanitation coverage in Brazil, reinforces the relevance of greywater (GW) reuse as a sustainable water management strategy in buildings. This dissertation aimed to develop and evaluate a decentralized hybrid system integrating electrochemical processes and membrane ultrafiltration for the treatment and non-potable reuse of GW. The research was conducted in three complementary stages. In the first stage, an integrative review of the Brazilian literature (2005?2026) and an experimental study in a residential building in Florianópolis, SC, characterized the qualitative and quantitative variability of GW, identifying a per capita generation of 88.1 L/inhab.d and confirming that the raw effluent does not meet regulatory reuse criteria, mainly regarding turbidity, suspended solids, surfactants, and microbiological load (E. coli above 2.42×105 MPN/100 mL). In the second stage, bench-scale assays comparing aluminum (Al) and graphite (G) anodes paired with stainless steel cathodes, conducted through a Central Composite Rotatable Design (CCRD) to optimize current density and hydraulic retention time, established the superiority of Al in colloidal destabilization and membrane fouling protection. The Al electrode was found to achieve up to 87.8% soluble COD removal and a modified fouling index (MFI) of 0.0178 s/L², against 54.9% and 1.237 s/L² obtained with G, respectively. The specific energy consumption was 15.40 kWh/m³ under the optimal condition with Al (current density of 58 A/m² and hydraulic retention time of 175 min). In the third stage, these conditions were scaled up to a pilot system operated for 9 cycles over three continuous weeks with real GW, without pre-treatment and without intermediate membrane cleaning. The pilot electrochemical membrane reactor (EMR) maintained a stable subcritical regime, with a maximum transmembrane pressure of 0.070 bar, and reduced the specific energy consumption from 53.93 kWh/m³ in the first week of operation to 38.97 kWh/m³ in the third week (overall average of 44.87 kWh/m³, with an average operational cost of 9.36 USD/m³). This observed reduction throughout the operation may have occurred due to scale-up effects, influent conductivity variability between collections, and the Joule effect in each cycle, indicating optimization opportunities to be explored in full scale. The EMR produced a high-quality permeate, with turbidity stabilizing at 1.06 NTU, pH at 8.52, an average COD removal of 89.6%, total coliforms reduced to an average of 729 MPN/100 mL in the permeate (minimum 1.5-log reduction), and absence of E. coli in all samples. The treated effluent fully met the physicochemical and microbiological criteria of ABNT NBR 16783:2019 and other national and international guidelines for non-potable reuse. As a limitation, a partial removal of surfactants (47.6%) was identified, signaling the need for complementary polishing. In summary, the results confirm that the EMR maintained operational stability throughout the 9 tested cycles without requiring membrane cleaning, and produced a permeate compatible with the evaluated non-potable reuse criteria, thus confirming the viability of the hybrid electrocoagulation-ultrafiltration system as an efficient alternative for decentralized in situ sanitation. Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2026. 2026-01-01T00:00:00Z https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/276796 Avaliação do impacto do reciclo agrícola de urina humana na saúde do solo Santos, Gabriel Monteiro dos A utilização da urina humana como fonte de nutrientes na agricultura tem despertado interesse por seus possíveis benefícios. Entretanto, sua aplicação ainda requer melhor compreensão dos impactos da urina no solo e de como ela pode influenciar sua qualidade. O propósito deste estudo é elucidar os efeitos na saúde do solo decorrentes da fertilização com urina. Para atingir esse objetivo, foram preparados 18 vasos para o cultivo de alface (Lactuca sativa), divididos igualmente entre: controle e fertilização com urina humana estabilizada. Foram realizados dois cultivos de 35 dias, com intervalo de duas semanas entre eles, totalizando 84 dias de experimento. Os dados de produtividade da cultura foram coletados semanalmente, enquanto o solo para as análises foi coletado a cada duas semanas com amostragem aleatória simples de 3 pontos de cada vaso, totalizando aproximadamente 125 g de cada repetição. Os vasos foram selecionados aleatoriamente para a coleta sendo três vasos de cada tratamento (9 no total) e a coleta sendo realizada no mesmo vaso duas vezes, uma em cada cultivo. As análises realizadas foram de produtividade semanal e ao final do ciclo da alface; umidade, macro e micronutrientes do solo, pH e umidade; atividade enzimática da desidrogenase e urease, hidrólise do diacetato de fluoresceína, número mais provável de colônia da Azotobacter (Ashby Manitol) e de bactérias solubilizadoras de fósforo (NBRIP). Os resultados obtidos mostraram que a fertilização com urina humana estabilizada influenciou positivamente a atividade da urease, mas não teve influência nas outras enzimas. Promoveu menor decaimento do carbono orgânico, o que também contribuiu para maior retenção de umidade no solo ao final do experimento, em comparação com o fertilizante químico. Porém a baixa matéria orgânica no solo fez com que o pH ao final do final do experimento foi menor que o inicial, mesmo com aplicação de fertilizante básico (urina humana). Ambas as bactérias tiveram um maior número de colônias ao final de ambos os cultivos e no tratamento com urina humana, ao se comparar com o solo inicial. Com relação ao tamanho e peso das alfaces do primeiro para o segundo cultivo urina eles foram semelhantes. Ao final concluímos que a urina pode ao longo prazo pode estimular o crescimento bacteriano do solo e estimular a atividade de certas enzimas, porém em solos com baixa matéria orgânica pode levar a acidificação do solo e a redução da FDA, se não houver uma complementação. Uma das vantagens é a menor utilização de água para irrigação nos tratamentos com urina.; Abstract: The use of human urine as a nutrient source in agriculture has gained increasing interest due to its potential benefits. However, its application still requires a better understanding of its impacts on the soil and how it influences soil quality. This study aims to elucidate the effects on soil health resulting from urine fertilization. To achieve this objective, 18 pots were set up for lettuce (Lactuca sativa) cultivation, divided equally between control and stabilized human urine fertilization treatments. Two 35-day crop cycles were conducted with a two-week interval between them, totaling an 84-day experiment. Crop yield data were collected weekly, whereas soil samples for analysis were collected biweekly using simple random sampling from three points per pot, totaling approximately 125 g per replicate. Pots were randomly selected for sampling three pots per treatment (9 in total)with sampling performed twice in the same pot, once in each cropping cycle. Analyses included weekly yield and yield at the end of the lettuce cycle; soil moisture, pH, and macro- and micronutrient contents; enzymatic activities of dehydrogenase and urease; fluorescein diacetate (FDA) hydrolysis; and the most probable number of Azotobacter (Ashby?s Mannitol medium) and phosphorus-solubilizing bacteria (NBRIP medium). The results showed that fertilization with stabilized human urine positively influenced urease activity, but had no effect on the other enzymes. It promoted a lower decay of organic carbon, which also contributed to higher soil moisture retention at the end of the experiment compared to chemical fertilization. However, low soil organic matter content caused the final soil pH to be lower than the initial pH, despite the application of a basic fertilizer (human urine). Both bacterial groups exhibited higher colony counts at the end of both cropping cycles in the human urine treatment compared to the initial soil. Regarding lettuce size and weight, values were similar between the first and second cropping cycles in the urine treatment. In conclusion, human urine can stimulate soil bacterial growth and the activity of certain enzymes in the long term; however, in soils with low organic matter, it may lead to soil acidification and reduced FDA activity if unsupplemented. One key advantage is the lower water consumption for irrigation in urine-treated soils. Keywords: resource-oriented sanitation; enzymes; microbiology; soil quality; human urine. Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2026. 2026-01-01T00:00:00Z https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/276785 Aprimoramento da representação espaço-temporal do fluxo veicular com dados derivados de GPS para aplicação em inventário de emissões Tibúrcio, Igor Vinicius Reynaldo O transporte rodoviário é uma das principais fontes de emissões atmosféricas em áreas urbanas, cuja variabilidade espacial e temporal é representada pela atividade veicular. Entretanto, enquanto as abordagens baseadas no consumo de combustível apresentam limitações para representar a variabilidade espaço-temporal dos fluxos veiculares locais, os métodos fundamentados na modelagem de tráfego demandam elevado investimento técnico e financeiro, frequentemente indisponíveis. Diante da necessidade de desenvolvimento de métodos com alta resolução espaço-temporal, neste trabalho foi desenvolvido um método para geração de curvas de fluxo veicular utilizando dados de tráfego do provedor de dados TomTom e de informações de malha viária geradas pela comunidade do OpenStreetMaps, viáveis para qualquer município no mundo. Os dados obtidos para todas as capitais brasileiras entre maio e junho de 2026 foram tratados e complementados com curvas gaussianas. As semanas médias de fluxo geradas foram comparadas com medições feitas em municípios, em vias estaduais e federais. Foram observadas correlações de Spearman iguais ou acima a 0,68 para os dados modelados, com subestimativas sistemáticas por tipo de via em 57%, MAE de 182,01 e RMSE de 333,84. Nas análises por tipo de via, foram obtidas correlações medianas de Pearson e Spearman acima de 0,8. As curvas foram relativizadas com valores de atividade agregados por município produzidos a partir do modelo BRAVES e posteriormente feitas duas comparações. A primeira comparação foi feita com o método de desagregação por densidade de vias e curva de desagregação única. Foi observado um aumento na variabilidade espacial e temporal da representação da atividade veicular e maior atividade sendo atribuída a vias de mais alta capacidade. A segunda comparação foi feita com dados de fluxo modelados para o horário de pico no município de Florianópolis, onde foram observadas subestimativas em vias de alto fluxo e superestimativas em vias residenciais. Os resultados evidenciam potencial aplicação em modelos de emissão veicular, tanto para desagregação das emissões quando para modelagem de fluxo em áreas com dados escassos.; Abstract: Road transportation is one of the main sources of atmospheric emissions in urban areas, and its spatial and temporal variability is represented by vehicular activity. However, while fuel consumption-based approaches have limitations in representing the spatiotemporal variability of local traffic flows, methods based on traffic modeling require substantial technical and financial resources, which are often unavailable. Given the need to develop methods with high spatiotemporal resolution, this study developed an approach to generate vehicular flow curves using traffic data from the TomTom data provider and road network information produced by the OpenStreetMap community, making the method feasible for any municipality worldwide. The data collected for all Brazilian capital cities between May and June 2026 were processed and supplemented with Gaussian curves. The generated average weekly flow profiles were compared with measurements collected in municipalities and on state and federal roads. Spearman correlations equal to or greater than 0.68 were observed for the modeled data, with systematic underestimation by road type of 57%, an MAE of 182.01, and an RMSE of 333.84. In the analyses by road type, median Pearson and Spearman correlations above 0.8 were obtained. The curves were relativized using municipal-level aggregated activity values produced by the BRAVES model, followed by two comparisons. The first comparison was performed against a road-density-based disaggregation method using a single disaggregation curve. An increase in the spatial and temporal variability of vehicular activity representation was observed, with greater activity assigned to higher-capacity roads. The second comparison was conducted using modeled peak-hour flow data for the municipality of Florianópolis, where underestimations were observed on high-flow roads and overestimations on residential roads. The results demonstrate the potential application of the proposed method in vehicular emission models, both for emission disaggregation and for flow modeling in areas with scarce data. Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2026. 2026-01-01T00:00:00Z