Biofloc production in activated sludge system treating shrimp farming effluent / Produção de bioflocos em sistema de lodos ativados tratando efluente de carcinicultura

ABSTRACT The release of wastewater and the shrimp feed cost are the main challenges faced by the shrimp farming industry. An alternative solution to both problems is biofloc production in a unit external to the farm, in an activated sludge system for effluent treatment. The treatment system's influent was composed of the shrimp farm wastewater supplemented with urea and sugarcane molasses. The results show that the average removal of chemical oxygen demand was 71% and the average biofloc production in the reactor was approximately 1.5g.L-1. Adding molasses to the influent contributed to the increase in the quantity and diversity of existing microorganisms that are beneficial to cultured shrimp. The mass balance of nitrogen compounds confirmed that nitrification occurred in the system. Therefore, the use of the activated sludge system is a viable and environmentally suitable alternative to produce bioflocs and shrimp farming effluent treatment.

RESUMO A geração de efluentes e o custo com a alimentação do camarão são os principais desafios enfrentados pela carcinicultura. Uma solução conjunta para ambos os problemas é a produção de bioflocos em um sistema de lodo ativado para tratamento de efluentes. Neste trabalho, o afluente ao sistema estudado era composto pelas águas residuais do cultivo de camarão suplementadas com ureia e melaço de cana-de-açúcar. Os resultados mostraram que a remoção média de demanda química de oxigênio foi de 71% e a produção média de bioflocos no reator foi de aproximadamente 1,5 g.L-1. A adição de melaço ao afluente contribuiu para o aumento da quantidade e da diversidade de microrganismos benéficos para a produção de camarão. Houve remoção de amônia e nitrificação confirmada pelo balanço de massa. Portanto, a utilização do sistema de lodos ativados é uma alternativa viável e ambientalmente adequada para produzir bioflocos e tratar efluentes de cultivo de camarão.

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.

Environmental contamination by fluoroquinolones

Over the past few decades, a high number of pharmaceuticals have been detected in surface, ground and drinking waters. This contamination comes from domestic sewage, livestock, hospitals and chemical-pharmaceutical industries. Typical examples of these pollutants are the fluoroquinolones - powerful antibiotics used in human and veterinary medicine. The presence of fluoroquinolones in the environment can pose a serious threat to the ecosystem and to human health due to their high consumption globally: in 1998, around 120 tons were produced. Even at low environmental concentrations, antibiotics stimulate bacterial resistance. The consequences of the presence of fluoroquinolones in the environment are not fully understood, but are known to be toxic to plants and aquatic organisms. Approximately 85% of the fluoroquinolones present in influents can be removed by conventional wastewater treatment plants, but the removed fraction is frequently accumulated in the sludge, which is sometimes used as fertilizer, representing an additional input route into the environment. The removal of fluoroquinolones by biological treatment is ineffective, and it is believed that only advanced oxidation technologies are able to destroy these emerging pollutants.

Nas últimas décadas, um grande número de fármacos tem sido identificado em águas superficiais, subterrâneas e potáveis. Tal contaminação advém do esgoto doméstico, hospitais, criação de animais e das indústrias químico-farmacêuticas. Exemplos típicos desses poluentes são as fluoroquinolonas – potentes antibióticos empregados na medicina humana e veterinária. A presença de fluoroquinolonas no meio ambiente pode representar uma séria ameaça para o ecossistema e para a saúde humana devido ao alto consumo mundial: em 1998 foram produzidas, aproximadamente, 120 toneladas. Mesmo em baixas concentrações, antibióticos podem estimular a resistência bacteriana. As consequências da presença de fluoroquinolonas no ambiente não são completamente compreendidas, mas sabe-se que são tóxicas para plantas e organismos aquáticos. Aproximadamente 85% das fluoroquinolonas presentes em efluentes podem ser removidos em estações de tratamento de efluentes convencionais, porém a fração removida é frequentemente acumulada no lodo, muitas vezes usado como fertilizante, o que representa uma rota adicional de entrada desses compostos no ambiente. A remoção de fluoroquinolonas por meio de tratamento biológico não é eficiente, e acredita-se que somente as tecnologias de oxidação avançada sejam capazes de degradar esses poluentes emergentes.

Efeito do dióxido de titânio na decomposição fotocatalítica de substâncias persistentes no ambiente: corantes têxteis e interferentes endócrinos / Effect of titanium dioxide in the photocatalytic decomposition of persistent chemicals in the environment: textiles and dyes endocrine interfering

O objetivo do presente trabalho foi estudar a degradação fotocatalítica de três corantes e um interferente endócrino mediado pelo dióxido de titânio (TiO2). Foi estudada a degradação fotocatalítica de dois azo corantes comerciais, respectivamente o C.I Reactive Black 5 e o C.I Reactive Red 239. Para esse estudo foi utilizado o TiO2 P25 Evonik como catalisador e os experimentos foram realizados em solução aquosa com reator artificial equipado com lâmpada de vapor de mercúrio 125W. Nesse estudo,foram avaliados os seguintes parâmetros: concentração de TiO2, tempo de irradiação, pH, concentração inicial de corante, presença de diferentes concentrações de peróxido de hidrogênio e degradação em sistema bi-compartimental para os dois azo corantes. O outro corante estudado foi o Índigo Carmine (IC). Primeiramente foi investigada a descoloração do corante em efluente modelo usando processo físico e químico para sua remoção. Os experimentos de descoloração do efluente contendo o corante IC foram realizados usando carvão ativado no escuro e com irradiação. Além disso, o efeito do carvão ativado / TiO2 / UV foi avaliado pelo mesmo sistema. Os parâmetros da degradação do IC foram realizados, seguindo: concentração de TiO2, pH, concentração inicial de corante, presença de ânions inorgânicos, temperatura, concentração de peróxido de hidrogênio. A eficiência de três diferentes reatores (Reator 1 – reator do tipo batch com lâmpada vapor de mercúrio 125W; Reator 2 – reator do tipo batch equipado com 4 lâmpadas daylight 20W; Reator 3 – reator tubular de fluxo contínuo equipado com uma lâmpada daylight 20W) e reator batch com luz solar foram avaliados para degradação do IC.Além disso, otimizados experimentos foram realizados em planta piloto com compound parabolic collector reatores (CPC) na Plataforma Solar de Almería, Espanha, com TiO2 em suspensão e suportado. O IC foi estudado em diferentes tipos de águas, sendo elas: água destilada, água sintética moderadamente dura, água sintética e real de estação de tratamento de água residuária (ETAR). Testes ecotoxicológicos para o IC foram realizados em dois diferentes níveis tróficos de cadeia alimentar (Daphnia similis e Pseudokirchneriella subcapitata) e testes com minhocas Eisenia andrei. A degradação fotocatalítica do Bisfenol A (BPA) em diferentes tipos de águas na presença de TiO2 foi feita sob diferentes condições. O TiO2 em suspensão foi utilizado para comparar a eficiência da degradação do BPA (...) em batch e CPC reatores. O TiO2 foi suportado em esferas de vidro pelo método sol-gel e usado em reatores solares CPC em escala piloto para degradação do BPA (...) A influência das espécies reativas (...) foi avaliada. Testes ecotoxicológicos com minhocas Eisenia andrei também foram realizados para o BPA e seus produtos de degradação.