Sorção de fósforo de efluente doméstico tratado em lodo de estação de tratamento de água e aplicação do resíduo em solo cultivado com milho / Phosphorus sorption from treated domestic effluent in water treatment plant sludge and residue application in soil cultivated with corn

RESUMO Estudos de remoção de fósforo de efluentes por sorção em resíduos têm ganhado destaque na literatura. Entre estes resíduos, destaca-se o lodo de estação de tratamento de água rico em oxi-hidróxidos de alumínio e ferro. O presente estudo teve como objetivos remover, por sorção, fosfato de esgoto sanitário em reator de escoamento ascendente preenchido com lodo de estação de tratamento de água e comparar a cultura de milho submetida a diferentes fontes de fósforo: adubação convencional (Fonte 1); adubação convencional e lodo de estação de tratamento de água utilizado na sorção do fosfato (Fonte 2); e lodo de lodo de estação de tratamento de água utilizado na sorção do fosfato (Fonte 3). A remoção do fosfato, a partir do lodo de estação de tratamento de água, ocorreu nos três testes. No ensaio de sorção, após tempo de detenção hidráulica de 2,8 h, verificou-se remoção média de 96% de fosfato. Em relação ao aporte de fósforo por diferentes fontes, verificou-se que o emprego do lodo, nos tratamentos Fonte 2 e 3, aumentou o teor de matéria orgânica do solo e proporcionou maior tamponamento dele. Os teores foliares de macro e micronutrientes na cultura apresentaram valores satisfatórios, apesar da senescência de algumas plantas em Fonte 2 e 3. O reaproveitamento do lodo, nas doses aplicadas, foi suficiente para que o material vegetal analisado atingisse teores de chumbo consideráveis, o qual deve ser monitorado na utilização do resíduo no cultivo agrícola.

ABSTRACT Studies on the removal of phosphorus from effluents by sorption in residues have gained prominence in the literature. Among these residues, there is the sludge from a water treatment plant rich in oxyhydroxides of Aluminum and iron. The present study aimed to remove, by sorption, phosphate from sanitary sewage in upflow reactor filled with water treatment plant sludge, and to compare the corn crop subjected to different phosphorus sources: conventional fertilization (Source 1); conventional fertilization and water treatment plant sludge used in the sorption of phosphate (Source 2) and water treatment plant sludge used in the sorption of phosphate (Source 3). Removal of phosphate from the water treatment plant sludge occurred in all three tests. In the sorption assay, after 2.8 h hydraulic retention time, there was an average removal of 96% of phosphate. Regarding the contribution of phosphorus by different sources, it was found that the use of sludge, in treatments Source 2 and 3, increased the content of organic matter in the soil and provided greater buffering. The leaf contents of macro and micronutrients in the crop showed satisfactory values, despite the senescence of some plants in Source 2 and 3. The reuse of the sludge, in the applied doses, was enough for the analyzed plant material to reach considerable lead contents, which must be monitored when using the residue in agricultural cultivation.

Dinâmica do fósforo em sistemas alagados construídos tratando água residuária da suinocultura / Phosphorus dynamics in constructed wetlands systems treating swine wastewater

RESUMO Neste estudo, teve-se por objetivo avaliar a remoção de fósforo e obter coeficientes cinéticos em sistemas alagados construídos (SAC) utilizados no tratamento das águas residuárias da suinocultura (ARS), sob diferentes taxas de carregamento de fósforo (TCP). Para isso, foram utilizados oito tanques de 2,0 × 0,5 × 0,6 m. Em SAC3, SAC5, SAC7 e SAC9, foi plantado o capim tifton-85 (Cynodon spp.) e, em SAC2, SAC4, SAC6 e SAC8, foi plantada a taboa (Typha latifolia). As TCP médias aplicadas foram de 6,2 (SAC2 e SAC3), 12,4 (SAC4 e SAC5), 17,5 (SAC6 e SAC7) e 21,5 kg.ha-1.d-1 (SAC8 e SAC9). As eficiências de remoção de fósforo variaram entre 65 e 78%, valores que podem ser considerados satisfatórios, visto que a remoção de fósforo total nesses sistemas é baixa e varia entre 40 e 60%. Em relação aos ajustes de modelos cinéticos, verificou-se que o de primeira ordem não se ajustou bem aos dados obtidos neste trabalho, enquanto os de Brasil et al. (2007) e Kadlec & Wallace (2008) proporcionaram bom ajuste e descreveram com precisão a cinética de remoção de fósforo nos SAC avaliados, apresentando R2 superior a 90%.

ABSTRACT The objective of this study was to evaluate phosphorus removal and to obtain kinetic parameters in SACs used in the treatment of swine wastewater (ARS), under different phosphorus loading rates (TCP). For this, eight tanks of 2.0 × 0.5 × 0.6 m were used. SAC3, SAC5, SAC7, and SAC9 were planted with Tifton-85 bermudagrass (Cynodon spp.) and SAC2, SAC4, SAC6, and SAC8 were planted with cattail (Typha latifolia). The average TCP applied were 6.2 (SAC2 and SAC3), 12.4 (SAC4 and SAC5), 17.5 (SAC6 and SAC7) and 21.5 kg ha-1 d-1 (SAC8 and SAC9). The efficiency of phosphorus removal ranged between 65 and 78%, values which can be considered satisfactory, since the removal of phosphorus in these systems is low and ranges between 40 and 60%. Regarding adjustment of the kinetic models, it was found that the first order model did not fit well to the data obtained in this work, while the models of Brasil et al. (2007) and Kadlec & Wallace (2008) provided good fit and accurately described the kinetics of phosphorus removal in the evaluated SACs, with R2 greater than 90%.

Use of Coffee Capsules as Support Material in Upflow Anaerobic Fixed Bed Reactors

Abstract The aim of this work is to evaluate the performance of upflow anaerobic fixed bed reactors filled with espresso coffee capsules to treat sanitary sewage. Three reactors (R1, R2 and R3) were constructed in blue PVC pipes measuring 30 cm height and 150 mm diameter and filled with coffee capsules made of aluminum and plastic. The sewage from the pre-treatment phase of the wastewater treatment plant of the Federal University of Lavras fed the system. Temperature, pH, alkalinity and volatile acids concentration, COD, TS, TVS and TSS of the influent and effluent were analyzed to evaluate the reactors performances. Statistics tests were run in the software Statistica 10. Changes occurred in the organic loading rates caused two different operating phases, one at an OLR of 2.1 kg COD m-3d-1 and another at 4.0 kg COD m-3d-1. The average temperature during the monitoring period was 18°C. In spite of the operating conditions variations, the reactors showed satisfactory performances, presenting COD efficiency removals up to 80% in both phases. The capsules characteristics were similar to other materials used as support. Hence, it is possible to utilize coffee capsules as support material in anaerobic reactors, providing satisfactory pollutants removal efficiencies.

Estudos hidrodinâmicos do escoamento em caixa de gordura empregada no tratamento preliminar dos efluentes de cozinha industrial / Hydrodynamic flow studies in the grease trap employed in the primary treatment of effluents from industrial kitchen

RESUMO Efluentes de cozinhas industriais se caracterizam pela geração de elevado teor de óleos e gorduras. Esses produtos notadamente causam sérios problemas ambientais, sendo obrigatória a instalação de unidades de pré-tratamento no local onde são gerados, e com isso surge a importância das caixas de gordura (CGs), destinadas a esse fim. O desempenho das CGs tem relação direta com as condições processuais e hidrodinâmicas que ocorrem em seu interior. O presente estudo teve o objetivo de comparar as características hidrodinâmicas da CG funcionando sob duas condições operacionais distintas: flotação gravitacional e flotação forçada (auxiliada por difusores de ar). Realizaram-se quatro testes hidrodinâmicos na CG, sendo o primeiro e segundo testes com água limpa a uma vazão constante e o terceiro e quarto testes com efluente do Restaurante Universitário (RU), cuja vazão era variável em função das atividades do RU. Aplicaram-se a metodologia de distribuição do tempo de residência (DTR) e a técnica de estímulo e resposta utilizando cloreto de potássio (KCL) como elemento traçador. Os resultados hidrodinâmicos no primeiro teste operacional apontaram características entre o escoamento pistonado e o escoamento dispersivo, com moderada intensidade de dispersão e certa mistura. O segundo teste, com aeração, mostrou tendência ao escoamento em mistura completa com grande intensidade de dispersão. O terceiro teste, por flotação gravitacional, mostrou tendência a fluxo pistonado, enquanto o quarto teste demonstrou fluxo dispersivo, tendendo a um elevado grau de mistura. Observaram-se, em todos os testes, aparentes desvios causados provavelmente por zonas estagnadas (mortas), curtos-circuitos e fenômenos de recirculação, fazendo com que o volume útil da CG não fosse plenamente utilizado. Apesar de não fazer parte do escopo deste trabalho, a eficiência na remoção de óleos e graxas foi maior quando aplicada a flotação gravitacional, cuja mistura tende à pistonada, o que auxilia o grau de aquiescência e permite maior acúmulo de gordura flotada. Quanto à flotação forçada por meio dos aeradores, grande parte da gordura é oxidada e, portanto, minimizada, formando uma escuma de cor clara (branca) e de baixíssima espessura na parte superior da CG. Todavia, por se tratar de elevado grau de mistura, a eficiência de retenção se mostrou, como previsto, inferior ao processo gravitacional.

ABSTRACT Effluents from industrial kitchens are characterized by high-generated content of oils and fats. These products cause serious environmental problems, and it is mandatory to install pretreatment units in the places where they are generated. Hence the importance of grease traps, intended for this purpose, whose performance is directly related to the processual and hydrodynamic conditions inside. This study aimed to compare the hydrodynamic characteristics of greaser trap (GT) working under two different operating conditions: gravitational flotation and forced flotation (aided by air diffusers). Four hydrodynamic tests were performed in the GT, the 1st and 2nd tests with clean water at a constant flow rate and the 3rd and 4th tests with wastewater from the university restaurant, with variable flow. The methodology applied to evaluate the residence time distribution (RTD) was the technique of stimulus/response using potassium chloride (KCl) as a tracer element. The hydrodynamic results in the 1st operating test indicated features between slug flow and dispersive flow, with moderate dispersion intensity and some mixing. The 2nd operating test, under aeration, showed tendency of complete mixing with great dispersion intensity. The 3rd test, by gravitational flotation, tended to become plug-flow, while the 4th test was characterized as dispersive flow, tending to a high degree of mixing. In all tests, apparent deviations, probably caused by stagnant areas or dead zones, short-circuits and internal recirculation phenomena, were observed, confirming that the useful volume of GT was not fully utilized. Although not part of the scope of this work, the efficiency in removing oils and greases was higher when the gravitational flotation was applied, whose mixture tends to the plug-flow type, which assists the degree of acquiescence and allows a greater accumulation of floated fat. As for the forced flotation through the aerators, much of the fat is oxidized and thus minimized, forming a light color slag (white) and of very low thickness at the top of the CG. However, because of its high degree of mixture, the retention efficiency, as expected, was shown to be lower than the gravitational process.

Coagulação com semente de moringa oleifera preparada por diferentes métodos em águas com turbidez de 20 a 100 UNT / Coagulation with moringa oleifera seed prepared by different methods in water turbity of 20 to 100 UNT

RESUMO A semente de Moringa oleifera é composta por proteínas catiônicas, podendo ser aplicada como eficiente coagulante na clarificação de águas para consumo humano. Objetivou-se identificar o melhor método de preparação de Moringa oleifera, o melhor tempo para sedimentação e a concentração ótima para diferentes valores de turbidez bruta. Para concentrações de 100 a 500 mg L-1, a semente foi descascada, triturada, peneirada e diluída (método 1); secada, triturada, peneirada, diluída e filtrada (método 2); triturada, peneirada, diluída e filtrada (método 3). Os ensaios de Jartest foram realizados em triplicata para cada método, em águas com turbidez de 20, 40, 60, 80 e 100 UNT e a cinética de sedimentação para 30, 60, 90 e 150 min. Não houve diferenças significativas na remoção de turbidez entre os métodos de preparo pelos testes F e t de Student. No entanto, a filtração pode evitar incrustrações e incremento de matéria orgânica à água tratada (método 3). A adição de Moringa oleifera produz eficiente remoção de turbidez em águas acima de 40 UNT. O tempo máximo para sedimentação foi de 129,6 min, para remoção de turbidez em 90,5%.

ABSTRACT Moringa oleifera seeds comprise cationic proteins and can be used as efficient coagulant in the clarification of water for human consumption. The objective was to identify the best method of preparation of Moringa oleifera, the best time to sedimentation and the optimum concentration for different values of affluent turbidity. For concentrations of 100 to 500 mg L-1, seed was peeled, crushed, sieved and diluted (method 1); dried, crushed, sieved, diluted and filtered (method 2); crushed, sieved, diluted and filtered (method 3). The Jartest assays were performed in triplicate for each method in water with turbidity of 20, 40, 60, 80 and 100 NTU and sedimentation kinetics to 30, 60, 90 and 150 min. There were no significant differences in turbidity between the methods after F test and Student's t-test. However, the filter can prevent fouling and increase of organic matter to treated water. The use of Moringa oleifera produces efficient decrease in turbidity in waters above 40 NTU. The maximum time for sedimentation was 129.6 min, to 90.5% remove of turbidity.

Efeito da vegetação em sistemas alagados construídos para tratar águas residuárias da suinocultura / Effect of vegetation in constructed wetlands treating swine wastewater

RESUMO No presente trabalho, objetivou-se avaliar a influência da vegetação em sistemas alagados construídos (SACs) na remoção de poluentes da água residuária da suinocultura (ARS). O experimento foi constituído por três SACs, construídos em escala piloto. O SAC1 foi utilizado como controle, não sendo nele cultivada nenhuma espécie vegetal. No SAC2 foi plantada a taboa (Typha latifolia ), e no SAC3, o capim tifton-85 (Cynodon spp.). Quanto à remoção de demanda bioquímica de oxigênio (DBO) e de sólidos suspensos totais (SST), não se constatou diferença entre os SACs (p>0,05), no entanto a eficiência de remoção de demanda química de oxigênio (DQO) foi diferente entre os SACs (p<0.05) - o SAC1 foi mais eficiente que o SAC2. Com exceção de Mg, o cultivo do capim tifton-85 e da taboa não influenciou (p>0,05) a remoção de macro nem de micronutrientes. A forma de cultivo nos SACs nem mesmo o tipo de espécie cultivada tiveram influência considerável na remoção de matéria orgânica, de macro e de micronutrientes da ARS.

ABSTRACT This study aimed to evaluate the influence of vegetation in constructed wetlands (CWs) in removing swine wastewater (SWW) pollutants. The experiment consisted of three CWs, built on a pilot scale. CW1 was used as control, and no plant species were cultivated in it. In CW2, cattail (Typha latifolia ) was planted, and in CW3, bermudagrass (Cynodon spp.). No difference was observed between the CWs regarding the removal of biochemical oxygen demand (BOD) and total suspended solids (TSS) (p>0.05). Chemical oxygen demand (COD) removal was different between the CWs (p<0.05) - CW1 was more efficient than CW2. With the exception of Mg, bermudagrass and cattail cultivation did not influence (p>0.05) the removal of macro and micronutrients. The form of cultivation in the CWs and even the type of species cultivated had considerable influence in the removal of organic matter and nutrients of SWW.

Relação entre padrões de uso e ocupação do solo e qualidade da água em uma bacia hidrográfica urbana / Relationship between patterns of use and occupation of soil and water quality in an urban watershed

RESUMO O uso e a ocupação do solo alteram sensivelmente os processos físico-químicos e biológicos dos sistemas naturais. Dessa forma, os mananciais de superfície são integradores dos fenômenos ocorrentes sobre a área da bacia hidrográfica. Assim, os objetivos do trabalho foram explorar a variabilidade temporal e espacial da qualidade da água e avaliar as possíveis relações entre os padrões de uso e ocupação do solo da bacia hidrográfica do Ribeirão Vermelho. Foram coletadas amostras de água em dois períodos (verão e inverno) e em 15 seções ao longo do curso d'água. Verificou-se forte influência temporal e espacial na qualidade das águas, e foram apresentadas no período de inverno as maiores concentrações de nutrientes (Cl-, P, NO3 -), condutividade elétrica e matéria orgânica. Esses valores interferem nos valores do Índice de Qualidade da Água, que varia entre 84 e 9 no período do verão e 66 e 6 no inverno. Quanto à trofia dos mananciais, foram encontrados valores médios de Índice de Estado Trófico de 30 no período chuvoso e de 93 no inverno. No tocante aos padrões de uso do solo, observaram-se fortes relações na qualidade da água nos dois períodos avaliados; a principal fonte de contaminação são as áreas urbanas. O Ribeirão Vermelho e seus afluentes apresentam forte influência das formas de uso e ocupação do solo confirmada pela entrada de matéria orgânica e de nutrientes nos sistemas hídricos por meio do lançamento de esgoto doméstico sem tratamento e pela agropecuária na rede de drenagem da bacia.

ABSTRACT Land use significantly alters the physicochemical and biological processes of natural systems. Thus, surface water sources are integrators of phenomena occurring on the catchment area. In this way, the study aimed to explore the spatial and temporal variability of water quality, and to assess the possible relationships between patterns of land use of the Ribeirão Vermelho basin. Water samples were collected in two periods (summer and winter) and in 15 sections along the watercourse. There has been strong temporal and spatial influence on water quality, and winter period showed the highest nutrient concentrations (Cl-, P, NO3 -), electrical conductivity and organic matter. These values influence the values of the Water Quality Index, ranging from 84 to 9 in the summer period and 66 to 6 in the winter. With respect to trophic conditions of water sources, average values of Trophic State Index of 30 were verified during the rainy season and 93 in winter. Regarding land use patterns, strong relationships in water quality in both periods were observed, the main source of contamination are urban areas. Ribeirão Vermelho and its effluent have shown strong influence of the forms of land use and occupation evidenced by the input organic matter and nutrients in water systems through domestic sewage release untreated and by agriculture in the drainage system of the basin.

Sorção e mobilidade do lítio em solos de áreas de disposição final de resíduos sólidos urbanos / Sorption and mobility of lithium in soil areas of final disposition of municipal solid waste

Um dos grandes problemas da atualidade é a disposição inadequada dos resíduos sólidos urbanos no solo, e seus efeitos recaem, principalmente, na contaminação das águas e do solo. Este trabalho objetivou o estudo da sorção e da mobilidade do Lítio nos solos das áreas de disposição de resíduos sólidos urbanos dos municípios de Lavras, Campo Belo e Pouso Alegre, MG. A partir dos ensaios de sorção em batelada e mobilidade do Li em colunas de solo, ajustaram-se os parâmetros das isotermas de Freundlich e da equação de transporte de solutos no solo. Pelos resultados obtidos verificou-se que, dentre os solos avaliados, o do município de Lavras foi o que apresentou a maior mobilidade do Li seguido dos solos de Pouso Alegre e Campo Belo, sendo, portanto, mais vulnerável à contaminação das águas subterrâneas.

A major problem today is the improper disposal of solid waste in the soil, and its effects fall mainly in the contamination of water and soil. This work aimed to study the sorption and mobility of lithium in soil disposal areas of solid waste from Lavras, Campo Belo and Pouso Alegre, Brazil. From the batch sorption tests and Li mobility in soil columns, set up the parameters of the Freundlich isotherms and the equation of solute transport in soil. The results obtained showed that, among the soils evaluated, the city of Lavras showed the increased mobility of Li followed by Pouso Alegre and Campo Belo soils, and are therefore more vulnerable to groundwater contamination.