Yield and biometry of fertilized sugar cane with organomineral fertilizer of sewage sludge and biostimulant / Rendimento e biometria da cana-de-açúcar fertilizada com fertilizante organomineral de lodo de esgoto e bioestimulante

The dependence of mineral fertilizers, increasingly, has brought concern facing the increased demand and because it is a non-renewable mineral resource. The organic fertilization, exclusively, it is impractical in large scale, however, the combination of organic and mineral sources have already proved to be feasible, both from the point of view of nutrition of plants as well as in the aspect of recycling of urban and industrial waste by agriculture. This research had as objective to determine the efficiency of aorganomineral fertilizer formulated on the basis of sewage sludge in substitution of mineral fertilizer in the cultivation of sugar cane in environments with different levels of soil fertility. An experiment was conducted in greater soil fertility, in the Institute Federal Goiano­Campus, Morrinhos-GO, Brazil. The other, less soil fertility, was implanted in the ethanol industry Tijuco Valley, located in Rio do Peixe, district of Prata-MG, Brazil. The experimental design was randomized blocks in a factorial 5 x 2 +1 being five doses, with and without a biostimulant plus an additional with mineral fertilization, in four replications. The doses werein function of fertilization recommendation of planting and coverage for each environment, consisting of: 100 % of the mineral source and percentage 0; 60; 80; 100 and 120 % of organomineral fertilizer. We evaluated the productivity, tillering, diameter and height of stem in Prata-MG the different percentages of the fertilization of planting favored and increased productivity, height and stem diameter of sugar cane; the use of biostimulants not contributed to increase crop yield. In Morrinhos-GO, the different percentage of planting fertilization did not increase the productivity, tillering, height and diameter of the sugarcane stem; the use of biostimulants increases the productivity yield of sugarcane. Organomineral fertilizer based on biosolids is similar to fertilization with mineral fertilizer in environments

A dependência de fertilizantes minerais, cada vez mais, trouxe preocupação frente ao aumento da demanda e por ser um recurso mineral não renovável. A adubação orgânica, em exclusivo, é impraticável em larga escala, no entanto, a combinação de fontes orgânicas e minerais já se mostrouviável, tanto do ponto de vista nutricional das plantas como no aspecto de reciclagem de áreas urbanas e urbanas como de resíduos industriais pela agricultura. Esta pesquisa teve como objetivo determinar a eficiência de um fertilizante organomineral formulado à base de lodo de esgoto em substituição ao adubo mineral no cultivo de cana-de-açúcar em ambientes com diferentes níveis de fertilidade do solo. Um experimento foi conduzido em ambiente de maior fertilidade do solo, no Instituto Federal Goiano -Campus, Morrinhos-GO, Brasil. O outro, em local com menor fertilidade do solo, na indústria de etanol no Vale do Tijuco, localizado no município de Rio do Peixe, no município de Prata-MG, Brasil. Utilizou-se o delineamento experimental de blocos ao acaso, em esquema fatorial 5 x 2 +1, correspondente a cinco níveis de adubação, com e sem bioestimulante mais um tratamento adicional com adubação mineral, em quatro repetições. As doses foram em função da recomendação de adubação de plantio e cobertura para cada ambiente, sendo composta por: 100% da fonte mineral e porcentagens de 0; 60; 80; 100 e 120% de fertilizante organomineral. Avaliou-se a produtividade, perfilhamento, diâmetro e altura de colmos.Em Prata -MG os diferentes percentuais da adubação de plantio favorece e incrementa produtividade, altura e diâmetro do colmo da cana-de-açúcar; o uso de bioestimulantes não contribui para o rendimento desta cultura. Em Morrinhos -GO os diferentes percentuais da adubação de plantio não melhora produtividade, perfilhamento, altura e diâmetro do colmo da cana-de-açúcar; o uso de bioestimulantes incrementa rendimento de produtividade da cana-de-açúcar. A adubação com fertilizante organomineral a base de biossólido é semelhante a adubação com fertilizante mineral nos ambientes

Codisposição de lodos de tratamento de esgotos em aterros sanitários brasileiros: aspectos técnicos e critérios mínimos de aplicação / Co-disposal of sewage sludge in Brazilian sanitary landfills: technical considerations and minimal criteria for application

RESUMO O tratamento dos esgotos sanitários gera resíduos, destacando-se o lodo, continuamente e em grande volume. Como a reciclagem da matéria orgânica do lodo apresenta restrições ambientais e sanitárias, a codisposição em aterros sanitários é alternativa interessante, principalmente pelo menor custo. A introdução de novo rejeito no aterro, com características físicas e geotécnicas distintas dos resíduos sólidos urbanos, necessita de prévia avaliação dos efeitos sobre a operação, a estabilidade e o uso futuro da área. O presente artigo enfocou a problemática da codisposição de lodos de estações de tratamento de esgotos sanitários em aterros sanitários sob o ponto de vista técnico e ambiental. Critérios de codisposição foram selecionados e submetidos à avaliação de especialistas brasileiros. O resultado foi hierarquizado por grau de importância, gerando um grupo de critérios mínimos de codisposição, representativos e de aplicação prática, constituído por: periculosidade; controle quantitativo; proporção rejeito/lodo; rotina de monitoramento; controle qualitativo; e monitoramento geoambiental, a ser considerado na decisão quanto à codisposição de lodo em aterros. Este grupo poderá contribuir para o aperfeiçoamento de critérios de projeto e operação de aterros sanitários com codisposição de lodo de estações de tratamento de esgotos, visando à disposição final segura e adequada, assim como embasar o planejamento e a execução de políticas públicas e ações mais apropriadas e sustentáveis para o setor.

ABSTRACT Sanitary sewage treatment generates residues, particularly sludge, whose production is continuous and voluminous. Since there are environmental and economic restrictions for recycling the organic matter present in sewage sludge, co-disposal in sanitary landfills is an interesting low-cost alternative. The effects of adding sewage sludge, on the operation, stability and post-closure use of the landfill, must be accounted for, since its geotechnical and physical properties are very different from those of municipal solid waste. This paper focused on the issues of co-disposal of sewage sludge in sanitary landfills from the technical and environmental standpoints. Co-disposal criteria were selected and then evaluated by experts. The results were ordered according to their level of importance, thus consolidating a group of essential criteria, representative and of practical application, to be considered in decision making about co-disposal: hazardousness, quantitative control, waste/sludge ratio, monitoring routine, qualitative control and geo-environmental monitoring. This set of criteria should also be considered in the design and operation of sanitary landfills with sludge co-disposal, as well as in the elaboration of sustainable public policies for the sector.

Higienização de lodo de esgoto em reator com aquecimento solar: inativação de coliformes totais e Escherichia coli / Sanitisation of sewage sludge in a solar heated reactor: inactivation of total coliforms and Escherichia coli

RESUMO O uso de lodo de esgoto na agricultura se tornou prática corrente em diversos países, sendo atrativa em muitos aspectos, principalmente no fornecimento de matéria orgânica e nutrientes ao solo. Embora os benefícios ambientais e agrícolas do uso de lodo sejam consideráveis, tal prática deve ser realizada de forma sanitariamente segura. Nesse contexto, o objetivo deste estudo foi avaliar a eficiência de um processo de higienização térmica de lodo de esgoto utilizando energia solar. O lodo era aquecido através de um trocador de calor, construído com tubos de cobre e instalado dentro do reator, no qual circula água aquecida em coletores solares planos. Foram realizados 16 ensaios experimentais em diferentes condições de irradiação solar. A inativação térmica da Escherichia coli foi avaliada através do modelo cinético de primeira ordem em condições não isotérmicas. O processo mostrou-se eficiente em ensaios realizados com irradiação solar média do período acima de 500 W.h.m-2, com redução de E. coli entre 4,2 e 7,1 log10 e de coliformes totais entre 4,8 e 7,4 log10. Os ensaios realizados em dias com menores índices de irradiação solar tiveram a eficiência de higienização comprometida, devido às baixas temperaturas atingidas pelo lodo.

ABSTRACT The application of sewage sludge in agriculture has become a common practice in many countries, which is attractive in many aspects, especially for the input of organic matter and nutrients in the soil. Despite the benefits of sludge use in agriculture and for the environment , this practice needs to be conducted considering safety aspects regarding sanitary conditions. In this context, the aim of this study was to evaluate the efficiency of a thermal disinfection process of sewage sludge using solar energy. The sludge was heated through a heat exchanger built with copper pipes and installed inside the reactor, in which water heated in flat plate solar collectors circulates. Sixteen experimental tests were performed under different solar irradiation conditions. The thermal inactivation of Escherichia coli in the reactor was evaluated using the first order kinetic model in non-isothermal conditions. The process proved effective in those tests with an average solar irradiation period above 500 W.h.m-2, and the reduction of E. coli was between 4.2 and 7.1 units log10; and between 4.8 and 7.4 units log10 of total coliforms. When tests were conducted in days with lower levels of solar irradiation, the efficiency of sanitisation was compromised, due to the low temperatures reached by the sludge.

Gestão do uso agrícola do lodo de esgoto: estudo de caso do estado do Paraná, Brasil / Management of agricultural use of sewage sludge: case study of Paraná state, Brazil

RESUMO O uso agrícola é uma destinação ambientalmente sustentável para o lodo de esgoto, pois promove a reciclagem de nutrientes, sendo benéfico ao cultivo de plantas e às características físico-químicas e biológicas do solo. É uma alternativa mundialmente consolidada, que no Brasil está limitada a poucos estados. O Paraná é um dos estados onde o lodo de esgoto tem a agricultura como destinação final prioritária. O presente estudo teve por objetivo avaliar a gestão do processo de uso agrícola de lodo de esgoto no estado do Paraná, Brasil, no período de 2011 a 2013. Foram analisados 49 relatórios de rastreabilidade, 337 projetos agronômicos e laudos laboratoriais de 129 lotes de lodo de esgoto. Verificou-se que 107.416 t de lodo de esgoto higienizado por estabilização alcalina prolongada foram aplicadas em 5.529 ha de áreas agrícolas no Paraná, sendo a Região Metropolitana de Curitiba (RMC) responsável por 54% da destinação. Apesar de o interior do estado possuir um maior potencial de áreas agrícolas para aplicação do lodo de esgoto, quando comparado à RMC, a expansão da atividade no interior do Paraná ainda é tímida, com somente 22% do total de 81 unidades de gerenciamento licenciadas no estado destinando o lodo para uso agrícola no ano de 2013.

ABSTRACT The agricultural use is an environmentally sustainable destination for sewage sludge because it promotes the recycling of nutrients and is beneficial to the cultivation of plants and physicochemical and biological soil characteristics. It is a worldwide consolidated alternative, which in Brazil is limited to a few states. Paraná is one of the states where the sewage sludge has agriculture as a priority disposal. This study aimed to evaluate the management of the agricultural use of sewage sludge process in the state of Paraná, Brazil, in the 2011-2013 period. There were analyzed 49 traceability reports, 337 agronomic projects and laboratory reports of 129 batches of sewage sludge. It was found that 107,416 t of sewage sludge hygienised by prolonged alkaline stabilization were applied on 5,529 ha of agricultural land in Paraná, with the Curitiba Metropolitan Region (CMR) responsible for 54% of the destination. Although the state has a greater potential of agricultural areas for the application of sewage sludge, compared to CMR, the expansion of activity in the interior of Paraná is still modest, with only 22% of the total of 81 management units licensed in the state destining the sludge for agricultural use in 2013.

Sorção de poluentes orgânicos emergentes em lodo de esgoto / Sorption of emerging organic pollutants on wastewater sludge

RESUMO O uso de lodo de esgoto na agricultura promove a reciclagem de nutrientes e de matéria orgânica, trazendo benefícios ao desenvolvimento vegetal e à conservação do solo e da água. No entanto, é crescente a preocupação com poluentes orgânicos que possam estar no lodo de esgoto. A presença de medicamentos (antibióticos, tranquilizantes, antiepilépticos), hormônios (naturais e sintéticos), perfumes, bactericidas, entre outros poluentes orgânicos, em diferentes compartimentos ambientais é uma questão emergente, devido à escassez de informações sobre o impacto potencial associado à sua ocorrência, seu destino e efeitos ecotoxicológicos. Esses compostos, denominados poluentes orgânicos emergentes, podem ser removidos durante o tratamento de esgoto por degradação, transformação biológica, volatilização e/ou sorção ao lodo. Esses processos são influenciados pelas propriedades físicas e químicas do poluente e pelas condições de tratamento do esgoto. Informações sobre características físico-químicas, como potencial de acidez e hidrofobicidade, são importantes para compreender os mecanismos de remoção e para adoção de medidas que favoreçam a remoção de tais poluentes, como por exemplo a alteração nas condições operacionais e/ou adoção de tecnologias. A presente revisão bibliográfica apresenta as características físico-químicas de poluentes orgânicos emergentes e seu potencial de sorção em lodo de esgoto.

ABSTRACT The agricultural use of wastewater sludge promotes the recycling of nutrients and organic matter, bringing benefits to the plant development and the soil and water conservation. However, there is a growing concern about organic pollutants that may be in wastewater sludge. The presence of pharmaceuticals (antibiotics, tranquilizers, antiepileptics), hormones (natural and synthetic), musk fragrances, bactericides, and other organic pollutants in various environmental compartments is an emerging issue due to the lack of information on the potential impact associated with their occurrence, their fate and ecotoxicological effects. These compounds, termed emerging organic pollutants, may be removed during sewage treatment due to degradation, biological transformation, volatilization and/or sorption onto sludge particles. These processes are influenced by the physical-chemical properties of the pollutant and the conditions of sewage treatment. Information on physical and chemical characteristics, such as potential acidity and hydrophobicity, are important for understanding the patterns of removal and to adopt measures that favor the removal of these pollutants, such as changes in operating conditions and/or adoption of technologies. This literature review presents the physico-chemical emerging organic pollutants characteristics and their potential sorption on wastewater sludge.

Efeito do manejo e de níveis de lodo de esgoto na fertilidade do solo após tres aplicações / Effect of management and levels of sewage sludge on soil fertility after three applications

O uso agrícola do lodo de esgoto como adubo orgânico é considerado hoje como alternativa promissora de disposição final deste resíduo. Além de evitar possíveis problemas ambientais, a sua utilização pode diminuir a adubação mineral e fornecer matéria orgânica ao solo. O objetivo deste trabalho foi avaliar parâmetros de fertilidade do solo em diferentes manejos e doses de lodo de esgoto após a terceira aplicação deste resíduo. O experimento foi conduzido no município de São Manuel ­ SP, com o cultivo de dois ciclos consecutivos de girassol, seguidos de trigo e triticale sem aplicação do resíduo e no ano seguinte com aplicação do lodo de esgoto e cultivo de aveia preta. Foi adotado o delineamento experimental em blocos casualizados, constituídos por 6 tratamentos e 5 repetições assim definidos: T0 ­ sem adubação nitrogenada; T1 ­ adubação química nitrogenada de acordo com a necessidade da cultura; T2 ­ 50% do N proveniente do lodo de esgoto e 50% na forma mineral; T3 ­ 100% do N proveniente do lodo de esgoto; T4 ­ 150% do N proveniente do lodo de esgoto; T5 ­ 200% do N proveniente do lodo de esgoto. Amostras de solo foram coletadas no término do ensaio da aveia. Houve incremento dos níveis de P, H+Al, MO e CTC, B, Cu, Fe, Mn, Zn em função do aumento da dose de lodo de esgoto. Para o pH e o V% houve um decréscimo nos valores no solo proporcional ao aumento da dose de lodo até a dose de 24 e 22 t ha-1, respectivamente e depois aumento nos valores de pH e V%.

The agricultural use of sewage sludge as organic fertilizer is considered nowadays as on alternative of disposal, in the end of the residue in addition to possible environmental problems, it's using can decrease the mineral fertilizers and avoid provide organic matter to the soil. The objective of this study it was to evaluate the parameters of soil fertility under different managements and doses of sewage sludge after the third application of the residue. The experiment was carried out in São Manuel - SP, with the cultivation of sunflower in two consecutives cycles, followed by wheat and triticale without application of the residual, and in the following year with the application of sewage sludge and cultivated the black oats. It was adopted a randomized complete block design, consisting of six treatments and five repetitions defined as follows: T0 - without fertilization; T1 - mineral fertilizer nitrogen according to crop need, T2 - 50% of N from sewage sludge and 50% in mineral form, T3 - 100% of N from sewage sludge, T4 - 150% of N from sewage sludge, T5 - 200% of N derived from sewage sludge. Soil samples were collected in the end of the trial of oats. There were an increase in the levels of P, H + Al, CEC and OM, B, Cu, Fe, Mn, Zn as a function of increasing dose of sewage sludge. To V% and pH were decreased the values in the proportional soil to the increase of sludge dose until 24 and 22 t ha-1, respectively and after increasing the pH and V%.

Lodo de esgoto como fonte de nitrogênio: concentração no perfil do solo e em plantas de milho / Sewage sludge as source of nitrogen: concentration in the soil profile and in corn plants

O objetivo deste trabalho foi avaliar a concentração de nitrogênio em plantas de milho e ao longo do perfil de um Latossolo Vermelho eutroférrico submetido a doses de lodo de esgoto e fertilizante mineral. O experimento foi instalado em delineamento experimental em blocos casualizados com 4 tratamentos (0,0; 55,0; 110,0 e 167,5 Mg.ha-1 de lodo de esgoto em doses acumuladas) e 5 repetições para um período de avaliação de 1 ano. A amostragem de solo foi realizada aos 60 dias após a emergência (d.a.e.) das plantas nas profundidades 0,0-0,1, 0,1-0,2, 0,2-0,4, 0,4-0,6, 0,6-0,8 e 0,8-1,0 m. Também aos 60, 80 e 128 d.a.e. foram coletadas, respectivamente, folha diagnose, planta inteira e grão. As maiores doses de lodo de esgoto proporcionaram maiores quantidades de nitrogênio no solo. O nitrogênio do solo, após a profundidade de 0,6 m, não diferiu entre as camadas avaliadas. Quanto maior a dose de lodo de esgoto, menor a proporção de nitrogênio em profundidade.

The aim of this study was to evaluate the concentration of nitrogen in corn plants and along the profile of an Oxisol subjected to doses of sewage sludge and mineral fertilizer. The experiment was conducted in randomized complete block design with 4 treatments (0.0; 55.0; 110.0 and 167.5 Mg.ha-1 of sewage sludge accumulated doses) and 5 reps for a trial period of 1 year. Soil sampling was performed 60 days after emergence (d.a.e.) plants at depths 0-0.1, 0.1-0.2, 0.2-0.4, 0.4-0.6, 0.6-0.8 and 0.8-1.0 m. Also at 60, 80 and 128 d.a.e. were collected, respectively, diagnosis leaf, whole plant and grain. Higher doses of sewage sludge provided higher amounts of nitrogen in the soil. The soil nitrogen, after the depth of 0.6 m, did not differ between the layers evaluated. The higher the dose of sewage sludge, the lower the proportion of nitrogen in depth.

Avaliação quantitativa do risco microbiológico em águas e biossólidos: estado da arte / Quantitative microbial risk assessment: state of the art in water and biosolids

A avaliação quantitativa de risco microbiológico é o processo utilizado para estimar a probabilidade de infecção, doença ou morte após exposição a microrganismos patogênicos presente em águas, biossólidos, alimentos e ar. Essa pesquisa tem como objetivo descrever o estado da arte da avaliação qualitativa de risco microbiológico associadas a águas e biossólidos, bem como descrever as abordagens e etapas utilizadas na condução do processo, relatar a aplicabilidade e discutir as dificuldades e necessidades na condução da AQRM. Sendo uma pesquisa de caráter descritivo-explicativo, realizou-se revisão de literatura sobre a temática nas seguintes bases de dados: Scielo, LILACS, DEDALUS, MEDLINE e PUBMED e nos documentos produzidos pela Organização Mundial de Saúde e U.S. Environmental Protect Agency. Na literatura consultada verificou-se que a AQRM vem sendo utilizada desde o início da década de 1980 para estimar os riscos à saúde humana. Existem diferentes abordagens utilizadas na condução da ferramenta, diferem na forma de organizar e sistematizar as informações, porém são similares. A abordagem mais utilizada é a proposta pela NRC e consta de quatro etapas: identificação do perigo, avaliação de exposição, avaliação de dose-resposta e caracterização do risco. Constatou-se que a avaliação de exposição apresentase como a etapa mais complexa da AQRM, devido a: i) limitações metodológicas na determinação da concentração e viabilidade dos patógenos em águas e biossólidos e ii) escassez de dados de exposição e de consumo. Verificou-se que a utilização da ferramenta é proeminente na avaliação dos riscos decorrentes da exposição à patógenos presentes em águas de consumo, recreacionais e residuárias, bem como os decorrentes da exposição a solos e cultivos agrícolas fertilizados com biossólidos...

The quantitative microbial risk assessment is the process used to estimate the probability of infection, disease or death after exposure to pathogenic microorganisms present in water, biosolids, food and air. This research aims to describe the state of the art of quantitative microbial risk assessment associated with water and biosolids, and to describe the approaches and steps used in conducting the proceedings, report the applicability and discuss the difficulties and needs in the conduct of QMRA. As a search with a descriptive-explanatory character, there was a literature review on the subject on the following databases: SciELO, LILACS, DEDALUS, MEDLINE, PUBMED and in documents produced by the World Health Organization and the U.S. Environmental Protection Agency. In literature it was found that the QMRA has been used since the early 1980s to estimate the risk to human health. There are different approaches used in the conduct of the tool, they differ in the way of organizing and systematizing the information, but they are similar. The most used approach is the one proposed by the NRC and consists of four steps: hazard identification, exposure assessment, dose response assessment and risk characterization. It was found that the exposure assessment is presented as the most complex steps of QMRA due to: i) methodological limitations in determining the concentration and viability of pathogens in water and biosolids, and ii) lack of exposure data and consumption. It was verified that the use of the tool is prominent in assessing the risks from exposure to pathogens in drinking water, recreational water and waste water, as well as from exposure to soils and crops fertilized with biosolids...

Efeito do lodo de esgoto em propriedades físicas de um Latossolo Vermelho eutroférrico / Effect of sewage sludge on soil physical properties in a Clayey Oxisol

Estudos com lodo de esgoto, subproduto gerado nas estações de tratamento de esgotos urbanos indicam que este material é rico em matéria orgânica e outros elementos e atua como condicionador do solo, melhorando as propriedades físicas e, portanto, a estrutura dos mesmos. O objetivo deste trabalho foi avaliar algumas propriedades físicas em Latossolo Vermelho eutroférrico que recebeu aplicação de 12 t ha-1 (peso seco) lodo de esgoto caleado durante dois anos. A resistência à penetração do solo foi determinada utilizando-se o penetrômetro de Impacto Modelo IAA/Planalsucar – STOLF, a partir da superfície do solo até a profundidade de 0,50 m, e foram coletadas amostras não deformadas para as análises de densidade e porosidade total do solo. Os resultados demonstraram que a dose de 12 t ha-1 ano-1 de lodo caleado diminuiu a resistência do solo à penetração e a densidade do solo, aumentando a porosidade total do solo.

Studies on sewage sludge, a by-product generated in urban sewage treatment shows that the sludge contains several nutrients, is rich in organic matter, and acts as a soil conditioner, thus improving soil structure. The objective of this study was to assess the physical properties in a Clayey Oxisol (EutrophicRed Latosol) that received 12t ha-1 (dry weight) of limewashed sewage sludge for two years. Resistance to soil penetration was determined by using the impact penetrometer Model IAA/Planalsucar ­ STOLF,from topsoil to 0.50 m depth. Non-deformed samples were collected for the physical analyses of soildensity and porosity. Results showed that 12 t ha-1 year-1 of limewashed sludge decreased soil resistanceto penetration and soil density, thus increasing total soil porosity