Effects of sugarcane juice addition on the population dynamics of Escherichia coli and the presence of Shiga-toxigenic E. coli during the anaerobic codigestion of dairy cattle manure / Efeito da adição de caldo de cana-de-açúcar na dinâmica da população de Escherichia coli e presença de E. coli shigatoxigênicas durante a codigestão anaeróbia de dejetos bovinos leiteiros

ABSTRACT: The objective of this study was to evaluate the effects of the addition of sugarcane juice on the population dynamics of Escherichia coli and the presence of Shiga-toxigenic E. coli (STEC) during the anaerobic codigestion of dairy cattle manure. For the overall analyses at the end of a hydraulic retention time of 90 days, ten two-liter batch-type biodigesters were divided into two treatment groups: biodigester containing manure and water (MW) and the biodigester containing manure, water and sugarcane juice (MSC). For monitoring the population dynamics and presence of microorganisms, pH, and volatile acidity, tests were carried out every ten days, on 36 smaller-scale batch biodigesters made of one-liter plastic bottles (18 for each treatment). The reductions in E. coli population over time were significant in the MW (60 days) and MSC (20 days) biodigesters. Inactivation of STEC occurred in a shorter period (40 days in MW and <10 days in MSC). Significant differences were obtained between the two treatments, with the pH values being lower, the concentrations of volatile acids (VA) being higher, and the inactivation of E. coli and STEC being faster in the biodigester with sugarcane juice added. The amount of sugarcane juice applied (7%) suggests its suitability for the sanitization of dairy cattle manure for use as a biofertilizer, given the high reduction in the E. coli population and inactivation of STEC.

RESUMO: O estudo teve como objetivo avaliar o efeito da adição de caldo de cana-de-açúcar sobre a dinâmica da população de Escherichia coli e presença de E. coli shigatogixênicas (STEC) no processo de codigestão anaeróbia de dejetos de bovinos leiteiros. Foram utilizados dez biodigestores bateladas divididos em dois tratamentos, dejeto sem caldo de cana-de-açúcar (DSC) e dejeto com caldo (DCC), com tempo de retenção hidráulica (TRH) de 90 dias. Para o monitoramento periódico da dinâmica da população E. coli e presença de E. coli shigatoxigenicas, do pH e da acidez volátil, realizados a cada dez dias, foram abastecidos mais 36 biodigestores bateladas, construídos de garrafas de material plástico de um litro, sendo 18 unidades para cada tratamento. A redução das populações de E. coli no decorrer do tempo foi significativa no DSC (60 dias) e no DCC (20 dias). A inativação de E. coli shigatoxigênicas ocorreu em um período mais curto, 40 dias no DSC e menos de 10 dias no DCC. Foram obtidas diferenças significativas entre os tratamentos para os valores de pH, que foram menores, e as concentrações de ácidos voláteis, que foram maiores, com adição de caldo e contribuíram para a inativação mais rápida da E. coli e STEC. A dose de caldo de cana-de-açúcar utilizada (7%) sugere a adequada sanitização do dejeto bovino leiteiro, tendo em vista a alta redução na população de E. coli e a inativação de STEC.

Anaerobic co-digestion of animal manure at different waste cooking oil concentrations / Co-digestão anaeróbica de estrume animal em diferentes concentrações de óleo de descarte de cozinha

ABSTRACT: This study aimed to obtain the best dose of waste cooking oil inclusion for the co-digestion of substrates prepared with dairy cattle and swine manure in order to maximize solids reductions and biogas yield. Analyses of total solids (TS), volatile solids (VS), and neutral detergent fiber (NDF) were performed during the loading and unloading of digesters, while biogas yield was measured twice a week. The maximum reduction in VS (51.4%) was reached with the inclusion of up to 54.6g waste cooking oil.kg manure-1. Maximum NDF degradation occurred with inclusions of up to 69.4g waste cooking oil.kg manure-1. Inclusions of up to 64g of waste cooking oil.kg manure-1 provided specific biogas yield of 291.4 and 251.0L biogas.kg VS-1 added to substrates with swine and cattle manure, respectively. Adding oil at doses between 45.1 and 69.4g waste cooking oil kg manure-1 to substrates composed of cattle or swine manure maximizes reductions of solids and fibrous constituents and enhances specific biogas yield. Furthermore, swine manure supports higher doses of waste cooking oil.

RESUMO: Objetivou-se encontrar a melhor dose de inclusão de óleo residual durante a co-digestão de substratos preparados com dejetos de bovinos leiteiros e suínos, com o intuito de maximizar as reduções de sólidos e as produções de biogás. Foram realizadas no abastecimento e desabastecimento dos biodigestores as análises de sólidos totais (ST), sólidos voláteis (SV) e fibra em detergente neutro (FDN), enquanto as mensurações de biogás duas vezes por semana. A máxima redução de SV (51,4%) foi possibilitada pela inclusão de até 54,6g de óleo de descarte kg dejetos-1, já as máximas degradações de FDN ocorreram com adições de até 69,4g de óleo de descarte kg dejetos-1. As inclusões de até 64g de óleo de descarte kg dejetos-1 possibilitaram produções específicas de biogás de 291,4 e 251,0 L de biogás.kg SV-1 adicionado, para substratos contendo dejetos de suínos e bovinos respectivamente. A adição de óleo em doses entre 45,1 e 69,4g.kg-1 a substratos contendo dejetos de bovinos ou suínos maximiza as reduções dos constituintes sólidos e fibrosos bem como potencializa as produções específicas de biogás, sendo que o dejeto de suíno ainda suporta maiores doses de inclusão de óleo residual.

Efficiency of biological treatment for the removal of total and thermotolerant coliform bacteria from domestic sewage / Eficiência do tratamento biológico na remoção de coliformes totais e termotolerantes em esgoto humano

Researchers around the world have focused their efforts on devising combinations of technologies that are not only economically feasible but also effective in mitigating the impacts caused by wastes containing pathogens that pose potential risks to human and animal health. The purpose of this study was to evaluate the performance of a biological treatment system for removing total and thermotolerant coliform bacteria with a view to the possible organic recycling of domestic sewage. To this end, a tubular continuous flow anaerobic digester, with hydraulic retention time (HRT) of 25 days and an optional stabilization pond, were used to treat the sewage produced by 150 people in the municipality of Sertãozinho, SP, Brazil. The samples were collected weekly, always on the same day, at three different sampling points (inlet of the treatment system, the outlet of tubular digester, and the optional stabilization pond), totaling 108 samples. The MPN method was employed to determine the total coliform and thermotolerant coliform populations, using multiple series of three tubes (APHA, 2005). The system proved efficient in reducing the number of indicator bacteria of fecal contamination, showing a removal efficiency of 98.76% for total coliforms and of 99.29% for thermotolerant coliforms. However, a third treatment step involving polishing should be included to render the effluent suitable for use in fertigation or discharge into water bodies.

Aliar tecnologias que sejam viáveis e ainda eficientes em mitigar o impacto gerado pelos resíduos, que possuem potencial patogênico à saúde humana e animal, tem sido o propósito das ações de pesquisadores em todo o mundo. Dessa forma, objetivou-se avaliar um sistema de tratamento biológico, quanto a redução de coliformes totais e coliformes termotolerantes, visando a possibilidade de reciclagem orgânica do esgoto doméstico. Para tanto foi utilizado um biodigestor tubular de fluxo contínuo com tempo de retenção hidráulica (TRH) de 25 dias e uma lagoa de estabilização facultativa, responsável pelo tratamento de esgoto produzido por 150 pessoas, no município de Sertãozinho/SP. As amostras foram colhidas, semanalmente e sempre no mesmo dia, em três pontos distintos de colheita (entrada do sistema de tratamento, saída do biodigestor tubular e na lagoa de estabilização facultativa), totalizando 108 amostras. Para as determinações das populações de coliformes totais e termotolerantes foi utilizada a técnica do NMP em tubos múltiplos série de três tubos (APHA, 2005). O sistema foi eficiente quanto a redução no número de micro-organismos indicadores de poluição fecal atingindo 98,75% para coliformes totais e 99,26% para os termotolerantes. Entretanto, deve ser prevista mais uma etapa para polimento do efluente dando condições para sua utilização na fertirrigação ou lançamento em corpos de água.

Compostagem de resíduo sólido de abatedouro avícola / Composting of solid waste from poultry slaughterhouse

Em virtude da grande demanda por proteína de origem animal, tem-se aumentado a produção de frangos de corte e consequentemente a geração de resíduos provenientes do abate de aves, sendo necessário o desenvolvimento de técnicas que permitam o aproveitamento e reciclagem desses materiais. Objetivou-se com a execução deste trabalho avaliar a eficiência da compostagem no tratamento e reciclagem do resíduo sólido de abatedouro avícola. Utilizou-se resíduo sólido de abatedouro avícola comercial composto por fragmentos de vísceras, tecido muscular, adiposo e ósseo, sangue coagulado e penas e, como fonte de carbono, a casca de arroz. Montou-se uma leira com 1,5m3 de volume inicial, na qual foram monitorados os parâmetros: temperatura, teores de sólidos totais (ST), voláteis (SV), N, P, K, carbono orgânico (C), matéria orgânica compostável (MOC), matéria orgânica resistente à compostagem (MORC), demanda química de oxigênio (DQO), massa e volume enleirados, número mais provável (NMP) de coliformes totais e termotolerantes, bem como suas reduções durante o processo. A temperatura máxima atingida no centro da leira foi de 53,3ºC (média semanal), já as reduções de massa de ST e SV e volume durante o processo de pré-compostagem foram de 36,1; 44,3 e 23,3%, respectivamente, e, durante o processo de compostagem, foram de 21,8; 23,8 e 4,4%. A baixa redução do volume das leiras pode estar associada à alta concentração de MORC (40,1%) que pode ser principalmente relacionada à qualidade da fonte de carbono. O processo promoveu satisfatórias reduções totais de ST, SV e volume, sendo, respectivamente, 50,1; 57,5 e 26,7%. No entanto, foram observadas reduções de 43% na quantidade de nitrogênio presente no composto final. Apesar das reduções de nitrogênio, a compostagem demonstrou ser um método eficiente no tratamento dos resíduos sólidos de abatedouro avícola.

The great demand for animal protein was responsible for the increase on the broilers production and hence, the generation of waste from the poultry slaughter was increased as well, which in turn, propelled the development of techniques that allow the reuse and recycling of these wastes. The objective of this study was to evaluate the efficiency of composting on the treatment and recycling of solid waste from poultry slaughterhouse. The solid waste was from a commercial poultry slaughterhouse and was composed of viscera, muscle, fat, bone, blood and feathers that was mixed with a source of carbon, rice husk. Initially, a windrow with a volume of 1.5m3 was built, and then some parameters were monitored: temperature, total solids (TS), volatile (VS), N, P, K, organic carbon (C), composting organic matter (COC), organic matter resistant to composting (MORC), chemical oxygen demand (COD), mass and volume of the windrow, most probable number (MPN) of total and fecal coliforms, as well as their reductions during the process. The maximum temperature reached in the center of the windrow was 53.3°C (weekly average) since reductions of weight of TS and VS and volume during the pre-composting were 36.1, 44.3 and 23.3%, respectively and during the composting process was 21.8, 23.8 and 4.4%. The low volume reduction can be associated with high concentrations of MORC (40.1%) which can be mainly related to the quality of the carbon source. The process produced satisfactory total reductions of TS, VS and volume that were respectively, 50.1, 57.5 and 26.7%. However reductions were observed in 43% of amount of nitrogen in the final compound. Despite reductions in nitrogen content, composting proved to be an effective method in the treatment of solid waste from poultry slaughterhouse.

Isolamento de bactérias do gênero Salmonella sp. nas águas residuárias de abatedouros avícolas e suinícolas / Isolation of bacteria of the genus Salmonella sp. sewage in poultry and aviculture slaughterhouses

Neste trabalho objetivou-se avaliar os riscos oferecidos pelos efluentes de sete abatedouros suinícolas e sete avícolas na degradação do ambiente e na disseminação de microrganismos patogênicos, nos períodos de chuva e estiagem. Foram analisadas amostras de água de abastecimento, em diferentes pontos do fluxograma de abate, dos afluentes e efluentes dos sistemas de tratamento e de três pontos do corpo receptor ( na emissão, 100 m à montante e 100 m à jusante). Determinaram-se as temperaturas, o cloro residual livre (CRL), juntamente com a identificação e sorotipificação de salmonelas. Foi observado que a escaldadura foi o ponto de abate mais significativo (p< 0.05), em termos de temperatura. As temperaturas registradas nos efluentes e nos pontos amostrados no corpo receptor estavam dentro dos padrões estabelecidos pelas legislações estadual e federal. As águas de abastecimento, em relação ao CRL, estavam acima dos padrões do Ministério da Saúde e dentro dos padrões do Regulamento da Inspeção Industrial e Sanitária de Produtos de Origem Animal. A Salmonella isolada nas águas de escaldadura, depenagem, pré-resfriamento e efluente nos abatedouros avícolas, e nas águas da lavagem do ambiente e no afluente, nos abatedouros suinícolas, evidenciou estes pontos como fontes de disseminação deste microrganismo.

Biodigestão anaeróbia de dejetos de bovinos leiteiros submetidos a diferentes tempos de retenção hidráulica / Anaerobic biodigestion of the dairy catle manure with several hydraulic retention time

Utilizando-se biodigestores contínuos, abastecidos com dejetos de bovinos leiteiros e operados sob três tempos de retenção hidráulica, avaliou-se o efeito do processo de digestão anaeróbia sobre o número de microrganismos indicadores de poluição fecal, sobre a ocorrência de ovos e larvas de helmintos parasitas de ruminantes, analisando-se também os teores de sólidos totais e voláteis do afluente e dos efluentes, bem como a produção e a qualidade do biogás produzido. Verificou-se que vinte dias de retenção hidráulica foram suficientes para reduzir significativamente o número de microorganismos indicadores de poluição fecal e a quantidade de ovos de helmintos parasitas de ruminantes. Os resultados obtidos nas análises de sólidos totais e voláteis, bem como a produção de biogás (m³/dia), permitem concluir que o biodigestor modelo Chinês operado com 20 dias de tempo de retenção hidráulica, apresentou mais eficiência. Vale ressaltar que vinte dias de retenção foram insuficientes para impedir a sobrevivência de larvas de helmintos parasitas de ruminantes.

Poder poluente de águas residuárias de suinocultura após utilização de um tratamento integrado / Polluent power of pig breeding residual water after utilization of the integrated treatment

Em experimento de campo, avaliou-se o potencial de impacto ambiental de águas residuárias de suinocultura, acondicionadas em um tanque de estocagem, com distintos tempos de retenção hidráulica e aplicadas, posteriormente, em lisímetros preenchidos com solos arenosos, argilosos e de texturas médias. Para tal, foram determinados os valores de pH nos solos e as quantificações das concentrações de zinco e cobre na água residuária "in natura" e, após os quatro tempos de retenção hidráulica do tanque de estocagem, nos percolados dos lisímetros e nos solos. Os resultados mostram que a estocagem não foi eficiente na redução, aos níveis exigidos pela legislação, das concentrações de zinco e cobre nos efluentes do tanque de estocagem. A aplicação no solo gerou reduções eficientes nas concentrações de zinco e cobre. Por fim, enfocando a contribuição fertilizante destas águas residuárias, o solo argiloso foi o mais beneficiado com este sistema integrado de tratamento, contribuindo para a redução das concentrações de zinco e cobre para valores abaixo dos permitidos pelas legislações, o que protegeria o lençol freático da contaminação por esses dois metais pesados.

In a field trial it was evaluated the potential of environmental impact of pig breeding residuary waters, placed in storage tanks, with distinct time of hydraulic retention and applied, subsequently, in lysimeters fulfilled with sandy, clayish, and mediun soils. To do so, concentrations of zinc and copper in residual waters and after storage for four times of hydraulic retention were established, in the lysimeters percolate and in four levels of depth in the soils, and pH determinations in the soils. Storage was not effective in reduction, to the levels required by legislation, of zinc and copper concentrations in tank and storage effluents. Application in the soil caused efficient decreases in zinc and copper concentrations. At last, focusing the fertilizer contribution of those residuary waters, the clayish soil was the most improved with that integrated system of treatment, helping the reduction of zinc and copper concentrations to values bellow the ones permitted by legislation, what would protect the ground water from contamination by these two heavy metals.