ABSTRACT
Os sistemas de tratamento de esgotos sanitários no Brasil possuem, em geral, algumas deficiências em termos de remoção de contaminantes, principalmente nutrientes e compostos orgânicos sintéticos introduzidos no meio ambiente pelo ser humano. Um dos tipos de contaminantes emergentes mais comuns em esgotos sanitários são os fármacos, que as tecnologias de tratamento biológico não são projetadas para a remoção de tais compostos. Este trabalho teve como objetivo principal avaliar a eficiência da remoção de fármacos e cafeína em estações de tratamento de esgoto existentes (lagoas de estabilização e lodos ativados), em diferentes pontos do processo, além da inclusão de sistemas pilotos de membranas de ultrafiltração, nanofiltração e osmose reversa, como etapa de polimento. Neste sentido, o uso de membranas teve o objetivo de elevar a eficiência de remoção de diferentes compostos. Usando a técnica de cromatografia líquida de alta eficiência acoplada à espectrometria de massas (LC-MS/MS) foi possível estabelecer uma metodologia de análise de fármacos com limites de quantificação baixos de até 0,1 ppb. Dentre os fármacos de interesse, o clonazepam e a sinvastatina não foram identificados em nenhum ponto de amostragem. O paracetamol, cafeína e ibuprofeno foram encontrados no esgoto afluente, sendo completamente removidos pelo tratamento biológico, tanto nas lagoas, como no sistema de lodos ativados. Já a carbamazepina, fármaco reconhecidamente recalcitrante, não foi removida em nenhuma ETE, sendo o sistema de membranas com osmose reversa uma etapa importante para sua remoção. O atenolol apresentou comportamento diferente, com remoção elevada no sistema de lagoas e baixa remoção no sistemas de lodos ativados. Neste sentido, a membrana de nanofiltração demonstrou ser uma importante barreira para evitar contaminação de corpos d'água por esse fármaco. Por fim, a análise econômica indicou que a nanofiltração possui um custo operacional menor que a osmose reversa, contudo com menores níveis de remoção de fármacos e outros contaminantes.
The sanitary sewage treatment systems in Brazil have, in general, some deficiencies in terms of removal of contaminants, mainly nutrients and synthetic organic compounds introduced into the environment by humans. One of the most common types of emerging contaminants in sewage are pharmaceuticals, which biological treatment technologies are not designed to remove such compounds. The main objective of this work was to evaluate the efficiency of pharmaceuticals and caffeine removal in existing sewage treatment plants (stabilization ponds and activated sludge), at different points in the process, in addition to the inclusion of membrane pilot systems of ultrafiltration, nanofiltration and reverse osmosis, as a polishing step. In this sense, the use of membranes aimed to increase the removal efficiency of different compounds. Using the technique of high performance liquid chromatography coupled with mass spectrometry (LC-MS/MS) it was possible to establish a methodology for pharmaceuticals analysis with low quantification limit of up to 0.1 ppb. Among the drugs of interest, clonazepam and simvastatin were not identified at any sampling point. Paracetamol, caffeine and ibuprofen were found in the raw sewage, being completely removed by biological treatment, both in stabilization ponds and activated sludge system. Carbamazepine, a known recalcitrant pharmaceuticals, was not removed in any WWTP, and the reverse osmosis membrane system was an important step for its removal. Atenolol had a different behavior, with high removal in the stabilization pond system and low removal in activated sludge system. In this sense, the nanofiltration membrane proved to be an important barrier to prevent contamination of water bodies by this compound. Finally, the economic analysis indicated that nanofiltration has a lower operational cost than reverse osmosis, however with lower levels of pharmaceuticals and other compounds removal.