Desenvolvimento de lodo granular aeróbio em reatores em batelada sequencial com baixa velocidade de sedimentação / Development of aerobic granular sludge in sequencing batch reactors with low sedimentation speed

RESUMO Diversos trabalhos têm mostrado a formação de lodo granular aeróbio em reatores nos quais são impostas elevadas velocidades de sedimentação, da ordem de 10 a 12 m.h−1. Aparentemente, quando a velocidade de sedimentação é inferior a 3,8 m.h−1, a fração de lodo floculado é predominante, visto que o lodo suspenso não é eliminado de forma efetiva do reator. Outros estudos, entretanto, mostram a formação de lodos granulares aeróbios para velocidades menores que essa, apontando a possibilidade da formação desse tipo de biomassa em velocidades ainda menores. Assim, este trabalho avaliou a formação desse tipo de lodo em reatores que tratam esgoto sanitário, com relação altura/diâmetro unitária, para velocidades de sedimentação de 1,8 e 1,2 m.h−1, verificando as eficiências de remoção de matéria orgânica e nitrogênio. Os resultados obtidos indicaram que é possível formar lodo aeróbio granular para a faixa de velocidade de estudo, porém com baixa estabilidade estrutural para diâmetros de 1,2 mm ou mais. Essa instabilidade dos grânulos contribui para a baixa eficiência de remoção de matéria orgânica e nitrogênio nos reatores.

ABSTRACT Several studies have shown the formation of aerobic granular sludge in reactors where high sedimentation rates are imposed, varying from 10 to 12 m.h−1. Apparently, when the settling velocity is less than 3.8 m.h−1, the fraction of flocculated sludge is predominant, since the suspended sludge is not effectively eliminated from the reactor. Other studies, however, show the formation of aerobic granular sludge at velocities lower than this, pointing to the possibility of formation of this type of biomass at even lower speeds. Thus, this work evaluated the efficacy of this type of sludge in reactors treating sewage, with H/D ratio (height/diameter), for sedimentation velocities of 1.8 and 1.2 mh−1, verifying the efficiencies of organic matter and nitrogen. The results indicated that it is possible to form aerobic granular sludge for the study velocity range, but with low structural stability from diameters of approximately 1.2 mm. This instability of the granules contributes to the low efficiency of removal of organic matter and nitrogen in the reactors.

Eletrocoagulação como pós-tratamento do efluente de um wetland construído de escoamento vertical / Electrocoagulation as post-treatment of the effluent from a vertical flow constructed wetland

RESUMO A eletrocoagulação (EC) foi aplicada como tratamento terciário para o efluente de wetland construído de escoamento vertical (WCV). O sistema de EC compreendeu um reator cilíndrico de vidro (1 L) e eletrodos de alumínio conectados a uma fonte de alimentação de corrente contínua. O estudo foi desenvolvido em duas etapas. Na primeira, as condições operacionais do reator foram delimitadas por meio de um experimento bifatorial 32 (3×3) de natureza quantitativa × quantitativa, analisando intensidade de corrente e tempo. Com base nos resultados obtidos, a regressão linear resultou na combinação de 1,3 A e 18 min, com custo operacional elétrico de 2,71 R$.m−3. Em seguida, realizou-se a etapa de monitoramento durante quatro meses, aplicando a EC sob essas condições fixas estabelecidas. As eficiências médias de remoção alcançadas foram de 99,7% para P-PO43-, 20,6% para N-NO3−, 2,37 log de coliformes totais, 2,35 log de Escherichia coli, 84,9% para demanda química de oxigênio, 95% para turbidez, 95,1% para cor aparente, aumento de 19% no pH, de 18,6% na temperatura e diminuição de 15,8% na condutividade elétrica. O tratamento demonstrou elevadas e homogêneas eficiências de remoção dos poluentes, principalmente para P-PO43-, indicando que a EC produz efluente com menor potencial poluidor e é indicada para tratamento de efluente doméstico em nível terciário.

ABSTRACT Electrocoagulation (EC) was applied as a tertiary treatment for the effluent of a vertical flow constructed wetland (VFCW). The EC system was composed of a cylindrical glass reactor (1 L) and aluminum electrodes connected to a DC power supply. The study was developed in two stages. In the first, the reactor operating conditions were set by a 32 (3×3) two-factor experiment, quantitative × quantitative, analyzing current intensity and time (current × time). Based on the results, the linear regression resulted in the combination of 1.3 A and 18 min, with an electric operation cost of 2.71 $.m−3. Next, the monitoring stage was conducted for four months, applying the EC under the established conditions. The mean removal efficiencies were 99.6% for P-PO43-, 20.6% for N-NO3−, 2.37 log of total coliforms, 2.35 log of Escherichia coli, 84.8% for chemical oxygen demand, 94.9% for turbidity, 95% for apparent color, an increase of 18.9% in pH and of 18.6% in temperature, and a decrease of 15.8% in electrical conductivity. The treatment showed high and homogeneous pollutant removal efficiencies, mainly for P-PO43-, indicating that the EC produces an effluent with lower polluting potential and it is recommended in the tertiary treatment of domestic wastewater.

Lodo ativado em bateladas sequenciais como opção de pós-tratamento de efluentes de reatores UASB / Activated sludge sequencial batch as an optional post-treatment of UASB reactor effluent

RESUMO Sistemas anaeróbios modernos de tratamento de esgoto doméstico, embora bastante eficientes na remoção de matéria orgânica e sólidos em suspensão, não produzem um efluente com qualidade compatível com os padrões legais para descarga em corpos d'água. Por essa razão, esses sistemas têm de ser associados a unidades de pós-tratamento. Este trabalho trata de uma investigação experimental sobre a viabilidade de aplicação do sistema de lodo ativado como uma alternativa do pós-tratamento, especificamente para o caso em que se prevê o efluente final para fertirrigação. Na investigação experimental, utilizou-se um reator de bateladas sequenciais (RBS), em escala laboratorial, como unidade de pós-tratamento. Os resultados experimentais mostraram que o comportamento do sistema RBS pode ser descrito como o modelo geral de lodo ativado da Associação Internacional da Água (IWA, na sigla em inglês), que resulta na definição dos aspectos fundamentais: qualidade do efluente final, consumo de oxigênio e produção de lodo. Na otimização do reator RBS, desenvolveu-se um modelo que permite estabelecer o tempo de permanência mínimo para o pós-tratamento em função de dois parâmetros básicos: a constante de utilização de material orgânico biodegradável pelas bactérias heterotróficas do lodo gerado no sistema de pós tratamento e a sedimentabilidade desse lodo. A constante de utilização de material orgânico foi determinada por testes respirométricos. O lodo gerado no sistema de pós-tratamento surpreendentemente mostrou ter uma sedimentabilidade bem superior àquela normalmente encontrada em sistemas de lodo ativado tratando esgoto bruto, o que constitui um argumento sólido para a aplicação do sistema RBS na prática de pós-tratamento do efluente do reator upflow anaerobic slugde blanket (UASB).

ABSTRACT Modern anaerobic systems for domestic sewage treatment, although very effective in removing organic matter and suspended solids, do not produce a quality effluent that complies with the legal standards for discharge into water bodies. Therefore, such systems have to be associated with post treatment units. This paper deals with an experimental investigation into the feasibility of applying the activated sludge system as an alternative post-treatment, specifically for the case where reuse of the final wastewater for fertigation is expected. In the experimental investigation, a pilot-scale sequencing batch reactor (SBR), in laboratory scale, was used as a post-treatment unit. The experimental results showed that the behavior of the RBS system can be described with the general IWA model for activated sludge, resulting in the definition of the fundamental aspects: quality of the final effluent, oxygen consumption, and sludge production. In the optimization of the RBS reactor, a model was developed to establish the minimum retention time for the post-treatment in terms of two basic parameters: the biodegradable organic material utilization constant by heterotrophic bacteria sludge of the post-treatment system and the sedimentability of this sludge. The organic material utilization constant was determined by respirometry testing. The sludge generated in the post-treatment system surprisingly been shown to have a much higher sedimentability than that normally found in activated sludge systems dealing with raw sewage, which is a sound argument for applying the RBS system in the practice of post-treatment reactor effluent UASB

Índice de qualidade de efluente tratado em rampas de escoamento superficial / Quality index of wastewater treated in overland flow systems

RESUMO Com o objetivo de avaliar a qualidade do efluente doméstico tratado utilizando a técnica do escoamento superficial em rampas cultivadas com forrageiras, por meio da proposta de um índice de qualidade (IQ) adaptado para fertirrigação, e agrupar os efluentes quanto à similaridade das características químicas utilizando estatística multivariada, foi realizado um experimento montado em um delineamento inteiramente casualizado e no esquema de parcela subdividida 3 × 2 com 5 repetições. As parcelas foram compostas de três espécies de forrageiras: aveia preta, azevém e centeio e as subparcelas formadas por duas taxas de efluente aplicadas no tempo: 50 e 100 kg.ha-1.dia-1 de demanda bioquímica de oxigênio (DBO). O IQ foi desenvolvido utilizando a análise de componentes principais (ACP), que proporcionou a redução das 25 características analisadas nos efluentes em duas componentes que explicaram 90,54% da variância total. O IQ para os efluentes tratados apresentou de alta a baixa restrição ao uso na fertirrigação e o efluente bruto demonstrou restrição severa, já a análise de agrupamento formou três grupos distintos de qualidade, que diferiram quanto à taxa de aplicação de efluente utilizada no sistema de tratamento.

ABSTRACT The objective of this study was to evaluate the quality of treated domestic effluent using the surface runoff technique in slopes cultivated with forages. A quality index was adapted for fertigation and to group effluents that were similar in chemical characteristics using multivariate statistics. The experiment consists of a completely randomized design with a 3x2 subdivided plot scheme with 5 replicates. The plots had three forage species: black oat, ryegrass and rye and the subplots had two effluent rates applied in time: 50 and 100 kg ha-1 day-1 of BOD. The quality index was developed using the main components analysis, which provided a reduction of the 25 characteristics analyzed in the effluents in two components that explained 90.54% of the total variance. The quality index for the treated effluents presented high to low restriction in the fertigation and the raw effluent presented severe restriction. The cluster analysis formed three distinct groups of quality, which differed in the effluent application rate used in the treatment system.

Avaliação da eficiência do tratamento de esgoto doméstico pelo teste do micronúcleo em Oreochromis niloticus (Cichlidae) / Evaluation of the domestic wastewater treatment efficiency by micronucleus test on Oreochromis niloticus (Cichlidae)

RESUMO Este estudo teve por objetivo avaliar a eficiência no tratamento do esgoto doméstico de uma cidade do interior paulista, pela análise de micronúcleos e anormalidades nucleares nos eritrócitos de tilápias expostas ao efluente bruto e ao tratado. Duas coletas foram realizadas: uma na estação chuvosa e outra na estação seca. Foram utilizados três aquários de 20 L nos experimentos, com cinco peixes cada. No primeiro, os animais foram expostos à água de poço artesiano (controle negativo); no segundo, ao esgoto bruto diluído; no terceiro, ao esgoto após tratamento. Decorrido o tempo de exposição (72 h), coletou-se o sangue desses animais para obtenção de lâminas de esfregaço. Os resultados obtidos mostraram efeitos genotóxicos e mutagênicos do efluente bruto, em ambas as coletas; porém, esses efeitos não foram significativos após o tratamento do esgoto, o que mostra que o processo utilizado no tratamento foi eficiente para minimizar tais efeitos.

ABSTRACT This study aimed at evaluating the efficiency in the domestic wastewater treatment from a city of Sao Paulo State (Brazil), by micronuclei and nuclear abnormalities analysis in erythrocytes of tilapias exposed to raw and treated wastewater. Two samples were collected. Three aquariums of 20 L, with five fish each, were used in the bioassays. In the first, the animals were exposed to the artesian water (negative control); in the second, to the diluted raw wastewater; and in the third, to after wastewater treatment. After the exposure time (72 h), the blood was collected for preparing the smear slides. The results showed genotoxic and mutagenic effects of the raw wastewater in both samples, showing that the process used was efficient to minimize these effects.

Structure and dynamics of the phytoplankton community within a maturation pond in a semiarid region / Estrutura e dinâmica da comunidade fitoplanctônica de uma lagoa de maturação em região semiárida

Abstract In northeastern Brazil, stabilization ponds are very suitable for wastewater treatment because of the relative great land availability and environmental conditions (e.g., high temperature) favorable for microorganism optimal development. However, blooms of potentially toxic cyanobacteria may affect the use of these treatment ponds due to resulting effluent poor quality. The objective of this study was to evaluate the dynamics of phytoplankton communities and the occurrence of cyanobacteria in a maturation pond located immediately after a series of two ponds. Temperature, dissolved oxygen, pH, BOD, N, and P were measured during a period of four months when samples were collected from the surface and the bottom of 7 sampling points distributed inside the pond. The phytoplankton of collected samples was also identified and classified using a conventional optical microscopy. Analysis of variance and Tukey test were used to evaluate the results. The three phytoplankton divisions found (Cyanophyta, Chlorophyta, and Euglenophyta) did not change considerably through surface and bottom. However, they changed greatly over the sampled months; great dominance of Cyanophyta was found at April and October, while Chlorophyta dominated the lagoon in September. Low superficial organic loads (between 78 and 109 kg BOD.ha–1.d–1) and N:P ≤ 10 were the determinant factors that favored the predominance of Cyanophyta. The presence of two potentially toxic species of Cyanophyta, Oscillatoria sp. and Microcystis aeruginosa, indicates that caution is required when considering the final destination of treated effluent and suggests a need to assess the risks and benefits associated with the use of the treatment technology.

Resumo No nordeste do Brasil, as lagoas de estabilização são muito adequadas para o tratamento de águas residuárias por causa da disponibilidade relativamente grande de terra e das condições ambientais (por exemplo, altas temperaturas) favoráveis ao melhor desenvolvimento dos microorganismos. Entretanto, florações de cianobactérias potencialmente tóxicas podem afetar o uso dessas lagoas de tratamento, devido à consequente qualidade inferior do efluente. O objetivo deste estudo foi avaliar a dinâmica das comunidades de fitoplâncton e a ocorrência de cianobactérias em uma lagoa de maturação situada após duas lagoas em série. Temperatura, oxigênio dissolvido, pH, DBO, N e P foram medidos durante um período de quatro meses, durante o qual amostras foram coletadas na superfície e fundo em sete pontos de amostragem da lagoa. As comunidades de fitoplâncton das amostras coletadas foram também identificadas e classificadas utilizando-se um microscópio óptico convencional. Para avaliar os resultados utilizou-se a análise de variância e o teste de Tukey. Para as três divisões de fitoplâncton encontradas (Cyanophyta, Chlorophyta e Euglenophyta), não houve diferença significativa para as amostras de superfície e de fundo de um mesmo mês. Entretanto, ocorreu grande variação para as amostras dos diferentes meses; nos meses de abril e outubro houve uma predominância de Cyanophyta, ao passo que em setembro o predomínio na lagoa foi de Chlorophyta. Os fatores determinantes que favoreceram o predomínio de Cyanophyta foram a baixa carga orgânica superficial aplicada (entre 78 e 109 kg DBO.ha–1.d–1) e N:P ≤ 10. A presença de duas das espécies de Cyanophyta, Oscillatoria sp. e Microcystisaeruginosa, consideradas potencialmente tóxicas, indica que é necessária precaução quando se considera o destino final do efluente tratado e sugere a necessidade de avaliar os riscos e benefícios associados ao uso da tecnologia de tratamento.

Remoção de matéria orgânica do esgoto em solo de wetland construído / Removal of organic matter fraction from sewage in constructed wetland soil

RESUMO Nos sistemas wetlands construídos os meios suportes tradicionalmente utilizados são areia grossa, cascalho, pedregulho e brita. Nesta pesquisa, foi utilizado o solo natural (Latossolo Vermelho-Amarelo) misturado com areia média, plantado (wetlands construídos) com arroz irrigado (Oryza sativa L.) ou não (controles). O objetivo foi avaliar a remoção de DBO dos esgotos domésticos pelos processos de imobilização do carbono da biomassa microbiana e da respiração basal (atividade microbiana). Foram utilizados três sistemas operando com taxas de aplicação hidráulica de 4, 8 e 15 cm.d1. Cada sistema apresentava três unidades wetlands construídos e três controles, as quais eram alimentadas com esgotos para tratamento, por fluxo vertical em regime não saturado, nas segundas, quartas e sextas-feiras, ficando os outros dias em descanso para aeração do solo. Os resultados mostraram que os solos foram capazes de reduzir as concentrações de DBO afluentes significativamente, com eficiência de remoção variando entre 97 e 99%. A remoção se deu pela mineralização da matéria orgânica e seu acúmulo no solo. Durante o início da aplicação do esgoto, houve inicialmente uma redução nos teores de matéria orgânica nativa do solo que passaram a aumentar paulatinamente com a aplicação dos esgotos. A atividade dos microrganismos decompositores aumentou proporcionalmente à taxa de aplicação de esgoto, porém taxas elevadas indicaram uma tendência à inibição dessa atividade. Nos solos das unidades controles, houve menores perdas de CO2 para a atmosfera, indicando uma maior imobilização do carbono nos solos.

ABSTRACT On constructed wetlands systems, the support media usually used are coarse sand, gravel, crushed stone and gravel. In this research, we used the natural soil (Oxisol) mixed with medium sand, planted with rice (Oryza sativa L .) and a control without plants. The objective was to evaluate the BOD removal through the immobilization of microbial biomass, basal respiration (microbial activity) and total organic carbon of the soil. We used three systems, operating with hydraulic application rates of 4, 8 e 15 cm.d-1. Each system had three units constructed wetlands and three controls, which were fed with sewage, with vertical flow unsaturated conditions, on Mondays, Wednesdays and Fridays, leaving the system with no feed on the rest of the days, for soil aeration. The results showed the soils were able to reduce significantly the BOD concentration, with removal efficiency ranging between 97 and 99%. The removal was due to the mineralization of organic matter and its accumulation in the soil. During the system start up operation, there was reduction in native soil organic matter, which started to increase gradually by the sewage application. The activity of microbial decomposers increased proportionally to the rate of sewage application, but high rates showed a trend to inhibition of this activity. In soils units controls showed minor loss of CO2 to the atmosphere, indicating a higher carbon immobilization in soils.

Reator em bateladas sequenciais de grânulos aeróbios: estudo da formação dos grânulos e do efeito da duração do ciclo na remoção de carbono, nitrogênio e fósforo de esgoto doméstico / Aerobic granular sludge sequencing batch reactor: study of granule formation and the cycle time effect in the carbon, nitrogen, and phosphorus removal from domestic wastewater

Neste trabalho estudou-se a formação de grânulos aeróbios em um reator em bateladas sequenciais alimentado com esgoto doméstico e avaliou-se o desempenho desse reator em relação à remoção de carbono, nitrogênio e fósforo utilizando ciclos operacionais de 3 e 4 h. Após 150 dias de operação, a biomassa do reator era constituída predominantemente por grânulos maduros e compactos, com concentração de sólidos suspensos em torno de 1,5 g.L-1. O reator apresentou elevada capacidade de remoção de carbono, nitrogênio e fósforo, principalmente quando operado em sucessivos ciclos de 4 h, atingindo uma eficiência média de remoção de demanda química de oxigênio solúvel de 82±5%, de NH4+-N de 69±19% e de PO43--P de 30±10%.

In this work, the formation of aerobic granules in a sequencing batch reactor fed with domestic wastewater was studied and the reactor's performance, in terms of carbon, nitrogen, and phosphorus removal, during operational cycles of 3 and 4 h, was evaluated. After 150 days of operation, the reactor's biomass predominantly consisted of compact mature granules, with a suspended solids concentration around 1.5 g.L-1. The reactor presented a high capacity for removing carbon, nitrogen, and phosphorus, mainly when operated in successive cycles of 4 h. Average removal efficiencies of 82±5% for soluble chemical oxygen demand, 69±19% for NH4+-N, and 30±10% for PO43--P were obtained.

Tetracycline: production, waste treatment and environmental impact assessment

The frequent occurrence of pharmaceuticals in the aquatic environment requires an assessment of their environmental impact and their negative effects in humans. Among the drugs with high harmful potential to the environment are the antibiotics that reach the environment not only, as may be expected, through the effluents from chemical and pharmaceutical industries, but mainly through the sewage and livestock; because around 25 to 75% of the ingested drugs are excreted in unchanged form after the passage through the Gastro-Intestinal Tract. Tetracycline has high world consumption, representing a human consumption of about 23 kg/day in Brazil in 2007. At the moment, researches are being made to develop new tetracycline that incorporate heavy metals (Hg, Cd, Re, Pt, Pd) to their structures in order to increase their bactericidal effect. The conventional wastewater treatment plants are not able to degrade complex organic molecules to reduce their toxicity and improve their biodegradability. For this reason new technologies, i.e., the advanced oxidation processes, are being developed to handle this demand. The objectives of this study are to review the literature on the processes of obtaining tetracycline, presenting its waste treatment methods and evaluation of their environmental impact.

A ocorrência frequente de fármacos no meio aquático exige a avaliação do seu impacto ambiental e seus efeitos negativos em seres humanos. Dentre os fármacos com maior potencial de impacto ambiental estão os antibióticos, que chegam ao meio ambiente através dos efluentes de indústrias químico-farmacêuticas e, principalmente, através de esgotos domésticos e criação de animais, visto que 25% a 75% dos fármacos são excretados em forma inalterada após passagem pelo Trato Gastrointestinal. Parcela significativa do consumo mundial dos antibióticos corresponde à classe das tetraciclinas, representando consumo humano de 23 kg/dia no Brasil, em 2007. Atualmente, há pesquisas de novas tetraciclinas que incorporam metais pesados (Hg, Cd, Re, Pt, Pd) às suas estruturas com o intuito de aumentar suas atividades bactericidas. As estações de tratamento de águas residuais convencionais não são capazes de degradar moléculas orgânicas complexas, diminuir a sua toxicidade e melhorar a sua biodegradabilidade. Por esta razão, as novas tecnologias, como, por exemplo, os processos oxidativos avançados, estão sendo desenvolvidos para lidar com esta demanda. Os objetivos deste trabalho são fazer uma revisão da literatura sobre os processos de obtenção de tetraciclinas, apresentar métodos de tratamento de seus resíduos e avaliar o seu impacto ambiental.

Influência do despejo de esgoto doméstico nas características limnológicas do rio Camandocaia, bacia hidrográfica do rio Piracicaba, Estado de São Paulo / Influence of domestic sewage on the limnological characteristics of the Camandocaia river, Piracicaba river basin, São Paulo State

Investigar a influência do esgoto orgânico na água do rio Camandocaia. Foram analisadas as seguintes variáveis limnológicas: pH, turbidez, cor, manganês, ferro, oxigênio dissolvido, nitrogênio e fósforo totais. Os dados são discutidos em termos de valores médios e foi aplicada a Análise de Componentes Principais. Em nenhum dos 12 pontos estudados, os valores de saturação de oxigênio estiveram abaixo de 70%, com exceção do Ponto 9 (38,8%). Os menores valores de nitrogênio foram detectados nos Pontos 1 a 3 (0,18 a 0,21 mg L-1) e os valores mais elevados nos Pontos 9 e 10 (1,29 e 1,79 mg L-1); o valor mais elevado de fósforo foi detectado no Ponto 9 (345,5 µg L-1). Todas as variáveis correlacionam-se positivamente ao componente principal 1, com exceção da saturação de oxigênio. Os dois componentes principais somados explicam 86,6% do total da variação encontrada. A água do Camandocaia foi pouco impactada pelos esgotos até Amparo. No final dessa cidade foram detectados os níveis mais elevados de poluição, e a tendência foi a depuração parcial do esgoto até a confluência com o rio Jaguari. Entretanto, o local mais poluído do rio, quando comparado a outros rios poluídos, apresentou níveis de poluição inferiores.

The objective of the present study was to investigate the influence of domestic sewage on the water along the Camandocaia River. The limnological variables analyzed were: pH, turbidity, color, manganese, iron, dissolved oxygen, nitrogen and total phosphorus. The data are discussed in terms of average values, and the Principal Component Analysis was employed. At no point were the oxygen saturation values below 70%, with the exception of point 9 (38.8%). The lowest nitrogen values were detected in points 1 to 3 (0.18 to 0.21 mg L-1) and the highest in points 9 and 10 (1.29 and 1.79 mg L-1); the highest phosphorus value was detected in point 9 (345.5 µg L-1). All variables correlate positively to the principal component 1, with the exception of oxygen saturation. The sum of the two principal components explains 86.6% of total variation found. The water of the river was little impacted by domestic sewage until Amparo. The highest levels of pollution were detected at the end of that city, and the trend was partial self-depuration until confluence with the Jaguary River. Nevertheless, the most polluted point of the river, when compared to other polluted rivers, presented lower pollution levels.

Diagnóstico da qualidade da água do rio Parauapebas (Pará, Brasil) / Diagnostic of the water quality of the Parauapebas river (Pará, Brazil)

O objetivo desta pesquisa foi desenvolver um diagnóstico da qualidade da água do rio Parauapebas (Estado do Pará, Brasil), com base no monitoramento realizado nos períodos de baixa precipitação dos anos 2004, 2007 e 2009. Em 20 locais de amostragem ao longo do rio no entorno da cidade de Parauapebas, foram avaliados na água parâmetros físicos (transparência, temperatura da água e resíduo total), químicos (oxigênio dissolvido, pH, turbidez, alcalinidade, dureza, acidez, cloreto, DBO, DQO e fósforo, ferro e nitrogênio totais) e biológicos (coliformes termotolerantes). A partir dos resultados foi desenvolvido o Índice de Qualidade de Água ­ IQA para o trecho monitorado. Para interpretação dos dados realizou-se estudos complementares de análise de componentes principais, regressão múltipla e regressão linear, além de levantamentos de informações a respeito dos meios físicos, bióticos e sócio-econômicos da região. O IQA determinado para o rio Parauapebas foi de 40,01 o que o enquadra na categoria "Regular". Com as análises de componentes principais e de regressão múltipla identificaram-se quatro variáveis que influenciaram significativamente na variação do índice: oxigênio dissolvido, demanda bioquímica do oxigênio, fósforo total e coliformes termotolerantes, que explicaram 75% da variação dos resultados. A expansão urbana, especialmente nas direções N-NO e S-SO, atingiu as áreas próximas às reservas de mata ciliar, comprometendo, em parte, a qualidade das águas superficiais do rio Parauapebas.

The objective of this research was to develop a diagnostic of the water quality of the Parauapebas River (Pará, Brazil), in the dry periods of 2004, 2007 and 2009. In 20 sampling sites in Parauapebas River, around of the Parauapebas City, physical (transparency, water temperature and total solid residues), chemical (dissolved oxygen, pH, turbidity, alkalinity, hardness, acidity, chloride, Biochemical Oxygen Demand, Chemical Oxygen Demand, total phosphorus, total iron and total nitrogen), and biological parameters (thermotolerant coliforms) were measured. The results were used for the determination of Water Quality Index (WQI). As support to the interpretation of these parameters, a Principal Components Analysis (PCA), multiple regression and linear regression analyses and, a general survey of physical, biotical and social-economic of the region were performed. WQI for the Parauapebas River, in the monitored area, was 40.01, which classifies it in the category "Regular". The PCA and multiple regression analysis identified four parameters that have been employed in the WQI determination and that influenced significantly the variation of the Index: dissolved oxygen, BOD, total phosphorus and thermotolerant coliforms, which explained 75% of the variation of the results. The results indicate that the urban expansion, in especial in the directions N-NW and S-SW, has reached the areas surrounding the Riparian Forest, and affected partially the surface water quality of the Parauapebas River.

Operação de filtros biológicos percoladores pós-reatores UASB sem a etapa de decantação secundária / Operation of trickling filters post-UASB reactors without the secondary sedimentation stage

A pesquisa teve por objetivo avaliar filtros biológicos percoladores (FBP) pós-reatores UASB operando sem a etapa de decantação secundária, em termos da remoção da demanda bioquímica e química de oxigênio (DBO e DQO) e sólidos suspensos totais (SST). O aparato experimental consistia em um reator UASB que alimentava quatro FBP em paralelo, preenchidos com diferentes materiais suporte. O reator UASB operou em regime hidráulico permanente, e três condições operacionais foram impostas aos FBP durante o período experimental. Em geral, os sistemas UASB/FBP foram capazes de promover o atendimento aos padrões de lançamento. Em condições de baixas cargas orgânicas volumétricas (COV), o uso de materiais de enchimento de maior área superficial específica não proporcionou ganhos expressivos em termos de desempenho. Contudo, o uso de meio suporte baseado em espumas de poliuretano propiciou melhoria significativa na qualidade do efluente final. O uso de sistemas UASB/FBP sem decantadores secundários parece ser uma promissora alternativa para a simplificação operacional da tecnologia, e uma importante estratégia para o tratamento de efluentes domésticos em países em desenvolvimento. No entanto, o sucesso do emprego desta tecnologia fica condicionado ao correto gerenciamento do lodo anaeróbio do reator UASB, a fim de que sejam evitadas sobrecargas nos FBP.

The research aimed at evaluating the operation of trickling filters (TF) post-UASB reactors without the secondary sedimentation stage, in terms of biochemical and chemical oxygen demand (BOD and COD) and total suspended solids (TSS) removal. The experimental apparatus consisted of one UASB reactor followed by four TF in parallel, each one filled with a different packing media. The UASB reactor was operated at a permanent hydraulic regime, while three operational conditions were imposed to the TF during the experimental period. In general, the UASB/TF systems were able to comply with the discharge standards. At low organic loading rates (OLR), no improvements in terms of organic matter removal, with the use of higher surface area packing media were observed. However, the use of a sponge-based packing media provided significant improvements on final effluent quality. The use of UASB/TF systems without secondary sedimentation can constitute an attractive alternative in terms of operational simplification of this technology, and an important strategy for domestic wastewater treatment in developing countries. However, the success of this technology is strictly connected to the correct anaerobic sludge management of the UASB reactor, in order to avoid overloads on the TF.

Influência dos constituintes do esgoto no colapso de um solo arenoso / The influence of sewage constituents in sandy soil collapse

Este trabalho analisa o comportamento colapsível de um solo tropical arenoso inundado com diferentes fluidos de saturação que constituem o esgoto doméstico. Para tal análise, foram levados em consideração parâmetros físicos e químicos e aspectos estruturais do solo no âmbito do fenômeno da colapsibilidade dos solos, assim como as principais características dos fluidos de inundação de água destilada, esgoto doméstico e algumas soluções à base de substâncias que compõem os esgotos e as deformações axiais do solo a um metro de profundidade em ensaios edométricos. As propriedades físicas e químicas dos fluidos de inundação e dos solos, bem como a combinação entre tais propriedades, desempenham relevante papel na compreensão do fenômeno do colapso, mostrando que a sua ocorrência não pode ser atribuída a um ou outro parâmetro do solo ou do fluido isoladamente.

This article evaluates the collapsible behavior of a tropical sandy soil when exposed to different sewage constituent fluids as wetting fluids. The analysis considers the physical, chemical and structural properties of the soil, as well as soil collapsible behavior, the properties of wetting fluids distilled water, domestic sewage, and some solutions composed by substances that constitute sewage, measuring soil deformation in axial compression edometric tests. The physical and chemical properties of fluids and of the soil, as well as their combination, play a relevant role in the comprehension of collapse phenomena, which shows that its occurrence can not be attributed to isolated parameters of soil or fluid.

Concepção e avaliação de uma unidade de peneiramento forçado para a redução do tamanho de partículas presentes no esgoto bruto doméstico / Design and evaluation of a forced sieving unit (FSU) for the reduction of the particle size present in raw domestic sewage

Este trabalho teve como objetivo a concepção e o teste de uma unidade de peneiramento forçado, utilizada para o pré-tratamento do esgoto bruto com vistas à redução do tamanho de partículas de matéria orgânica. A unidade de peneiramento forçado (UPF) era constituída de uma peneira metálica (abertura de malha de 1 mm) inserida na tubulação de recalque através da qual o esgoto efluente era bombeado. O peneiramento forçado resultou em maior concentração de partículas com diâmetro entre 1,8 e 30 µm, sem que houvesse retenção de material particulado. Todavia, a UPF não influenciou na redução/retenção de DQO TOTAL do esgoto bruto.

The work focused on the conception and test of a forced sieving unit, used for the pre-treatment of raw sewage aiming at the reduction of organic matter particle size. The pre-treatment unit involved the use of a metallic sieve (1 mm cut-off) assembled inside the pipeline through which the influent sewage was pumped. The results indicated that the forced sieving resulted in a higher concentration of particles with range diameter between 1.8 and 30 µm, without the retention of particulate material. However, the forced sieving unit did not influence the reduction/retention of COD TOTAL of the raw sewage.

Influência da alteração da distribuição do tamanho de partículas no desempenho de reator UASB tratando esgoto doméstico / Influence of alteration of particle size distribution on the performance of UASB reactor treating domestic wastewater

O trabalho consistiu na avaliação do desempenho de um reator UASB tratando esgoto doméstico pré-tratado em uma unidade de peneiramento forçado (UPF), resultando na redução do tamanho médio de partículas da matéria orgânica afluente. Os experimentos foram conduzidos em dois reatores UASB em escala de demonstração idênticos, sendo um precedido da UPF e o outro utilizado como controle. Os resultados apontaram que, após a adaptação da biomassa às novas condições cinéticas e hidráulicas (reduzido TDH seguido de alta carga biológica aplicada), a redução do tamanho das partículas, na faixa de 1,8 a 30 µm, resultou na seleção de uma comunidade microbiana de maior atividade (atividade metanogênica específica de 0,072 g DQO/g STV.dia, quatro vezes superior à do reator controle). Isso propiciou um melhor desempenho do reator UASB precedido da UPF, o qual apresentou uma maior eficiência de remoção de DQO TOTAL (65 versus 54 por cento no reator controle), e um efluente com menor DQO PARTICULADA (48 versus 74 mg/L no reator controle).

The work aimed at evaluating the performance of an UASB reactor treating domestic sewage pre-treated in a Forced Sieving Unit (FSU) which resulted in size reduction of the influent organic matter particles. The experiments were carried out in two identical demonstration-scale UASB reactors, one with a FSU upstream and the other used as control reactor. The results showed that, after biomass adaptation to new kinetic and hydraulic conditions (low hydraulic detention time followed by high sludge load), the particles size reduction, in the range of 1.8 to 30 µm, resulted in a microbial community selection with higher activity (specific methanogenic activity of 0.072 g COD/g VTS.day four times higher than in the control reactor). This enabled a better performance of the UASB reactor with the FSU, which showed a higher removal efficiency in terms of COD TOTAL (65 versus 54 percent in the control reactor), and an effluent with lower concentration of COD PARTICULATE (48 versus 74 mg/L in the control reactor).

Influência da redução do tamanho de partículas na taxa de hidrólise de esgoto bruto doméstico / Influence of particle size reduction on the hydrolisis rate of domestic raw sewage

O trabalho teve por objetivo avaliar as alterações nas taxas de conversão do material particulado do esgoto bruto doméstico, após passar por uma unidade de pré-tratamento que utilizou o peneiramento forçado através de malhas metálicas com aberturas de 1,0 e 0,5 mm como estratégia para reduzir o tamanho médio das partículas. Os resultados mostraram que o peneiramento forçado e a redução do tamanho das partículas presentes no esgoto bruto não foram suficientes para aumentar as taxas de hidrólise do material particulado, uma vez que as constantes de hidrólise para o esgoto bruto e peneirado, estimadas pela relação cinética de primeira ordem, analisando o parâmetro sólidos suspensos voláteis, apresentaram valores semelhantes, da ordem de 0,0492 ± 0,0146 d-1, para o esgoto bruto, e de 0,0472 ± 0,0079 d-1 e 0,0470 ± 0,0117 d-1, para o esgoto bruto peneirado nas malhas de 1 e 0,5 mm, respectivamente.

The work aimed at assessing the changes in the particulate material conversion rates of domestic raw sewage, after passing through a pre-treatment unit that used the forced sieving through metallic sieves with apertures of 1.0 and 0.5 mm as strategy to reduce particles' size. The results indicated that the forced sieving and the reduction of particle size were not enough to increase the particulate material hydrolysis rates, since the hydrolysis constants for the raw and sieved sewage, estimated by the first order relation kinetics, analyzing the volatile suspended solids parameter, had similar values, in order of 0.0492 ± 0.0147 d-1, for the raw sewage, and of 0.0472 ± 0.0079 d-1 and 0.0470 ± 0.00117 d-1, for the raw sewage sieved in metallic sieves with apertures of 1.0 and 0.5 mm, respectively.

Avaliação de aspectos hidraúlicos e hidrológicos de sistemas alagados construídos de fluxo subsuperficial / Evaluating hydrological and hydraulic aspects in subsurface-flow constructed wetland systems

Este trabalho teve-se como objetivo avaliar os aspectos hidráulicos e hidrológicos de quatro sistemas alagados construídos (SACs), cultivados com taboa (Typha sp.) e utilizados no tratamento de esgoto doméstico pré-decantado em tanque séptico. O sistema foi alimentado com uma taxa de aplicação hidráulica (q) constante de 60, 47, 23 e 35 litro m-2 d-1, respectivamente, nos SACs 1, 2, 3 e 4, tendo recebido monitoramento e medição da condutividade hidráulica e evapotranspiração no sistema. Foram realizados balanços hídricos mensais, durante um período de seis meses. Os resultados evidenciaram que: a condutividade hidráulica no meio suporte é reduzida com o tempo de funcionamento do sistema; e o sistema de tratamento apresentou evapotranspiração média de 9,3 mm d-1, resultando num coeficiente da cultura (Kc) da taboa com variação de 2,22 a 4,58.

This work was conducted to evaluate both hydrological and hydraulic aspects in four constructed wetland systems (SACs), that were cropped with Typha sp. and used in the treatment of the domestic wastewater presettled in septic tank. The system was fed a constant water application ratio (q) of 60, 47, 23 and 35 liter m-2 d-1 in SACs 1, 2, 3 and 4, respectively, besides being monitored. The hydraulic conductivity and evapotranspiration were also measured. Water balances were monthly accomplished during six-months period. The results evidenced the hydraulic conductivity in the supportive medium to be reduced during the operating time of the system, as well as the treatment system showed an average evapotranspiration of 9.3mm d-1, as resulting into a cropping coefficient (Kc) of the Typha sp. ranging from 2.22 to 4.58.

Fate of organochlorine 14C-dicofol in a lab-scale wastewater treatment / Destino do organoclorado 14C-dicofol no tratamento de efluentes

The fate of organochlorine 14C-dicofol in activated sludge process was investigated. Results showed that the major part of radioactivity remained adsorbed on biological sludge. Consequently, its final disposal deserves special attention. The small amounts of dicofol, biotransformed or not, which remained in the treated effluent could contaminate receiving bodies.

A dinâmica do organoclorado 14C-dicofol no processo de lodos ativados foi investigada. Os resultados mostraram que a maior parte da radioatividade ficou adsorvida no lodo biológico. Consequentemente, o seu descarte final merece atenção especial. Pequenas quantidades de dicofol, biotransformadas ou não, permanecem no efluente tratado podendo contaminar os corpos receptores.