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.

Reatores híbridos anaeróbio e aeróbio para remoção de matéria orgânica e nitrogênio em esgoto doméstico diluído / Hybrid anaerobic and aerobic reactors for organic matter and nitrogen removal in diluted domestic sewage

RESUMO A remoção de matéria orgânica e de nitrogênio em esgoto doméstico diluído foi avaliada em dois reatores híbridos, um anaeróbio (RHAN) e outro aeróbio (RHAE). O RHAN era formado por uma câmara tipo upflow anaerobic sludge blanket sobreposta por outra de filtro anaeróbio, enquanto o RHAE tinha uma câmara de lodo ativado sobreposta por outra de biofilme aerado submerso. A operação do sistema foi dividida em duas fases, FI e FII, com razões de recirculação de 50 e 75% e duração de 94 e 110 dias, respectivamente. Para a remoção de nitrogênio, o RHAE foi operado com oxigênio dissolvido de 3,0 mg.L-1. A técnica da reação em cadeia da polimerase foi empregada tanto para o lodo suspenso das câmaras inferiores, como para o biofilme aderido nas câmaras superiores, para identificar a presença de micro-organismos desnitrificantes e nitrificantes. As maiores eficiências de remoção em termos de demanda química de oxigênio e nitrogênio total foram obtidas em FII, sendo 91% e ~50%, respectivamente; as concentrações no efluente foram ~40 mg O2.L-1 e ~15 mg N-NT.L-1. A presença de três grupos de bactérias, as desnitrificantes, as oxidantes de amônia e as oxidantes de nitrito, foi confirmada no biofilme aderido do RHAE, indicando uma biomassa mixotrófica e sugerindo a possibilidade do processo de nitrificação e desnitrificação simultânea.

ABSTRACT The removal of organic matter and nitrogen in diluted domestic sewage was evaluated in two hybrid reactors, one anaerobic (ANHR) and another aerobic (AEHR). ANHR was formed by a upflow anaerobic sludge blanket (UASB)-type chamber overlaid by an anaerobic filter, while AEHR had an activated sludge chamber overlaid by a submerged aerated biofilm chamber. The experimental period was divided into two phases, FI and FII, with recirculation ratios of 50 and 75%, and duration of 94 and 110 days, respectively. For nitrogen removal, AEHR was operated with a 3.0-mg.L-1 dissolved oxygen. Polymerase chain reaction technique was used for both suspended sludge in the down-chambers and attached biofilm in the upper-chambers, to identify the presence of denitrifying and nitrifying microorganisms. The highest removal efficiencies in terms of chemical oxygen demand and total nitrogen were obtained in FII, being 91 and ~50%, respectively; effluent concentrations were ~40 mg O2.L-1 and ~15 mg N-TN.L-1. The presence of three groups of bacteria, the denitrifiers, the ammonia oxidants and the nitrite oxidants, was confirmed in the attached biofilm of the RHAE, indicating a mixotrophic biomass and suggesting the possibility of simultaneous nitrification and denitrification process.

Atividade estrogênica de desreguladores endócrinos em águas superficiais do município de Santa Maria Madalena, Sudeste do Brasil / Estrogenic activity of endocrine disruptors in the surface water of Santa Maria Madalena, Southeastern Brazil

RESUMO Nas últimas décadas se intensificou o lançamento, no meio hídrico, de contaminantes com capacidade de desregulação endócrina. Nesse contexto, a aplicação e o aprimoramento de métodos analíticos eficientes passam a ser cada vez mais requeridos para verificar os potenciais impactos dessas substâncias sobre os organismos a elas expostos. Bioensaios podem ser conduzidos para esse fim, como, por exemplo, o ensaio in vitro yeast estrogen screen (YES), que permite a detecção de compostos estrogênicos e citotóxicos. Este estudo, aplicando tal ensaio, investigou a atividade estrogênica das águas e seus potenciais riscos à biota aquática de dois corpos hídricos do município de Santa Maria Madalena, no estado do Rio de Janeiro, Sudeste do Brasil. Observou-se atividade estrogênica apenas no córrego São Domingos, com concentrações de equivalente estradiol (EQ-E2) de 23 e 10.4 ng.L−1 no período de estiagem e chuvoso, respectivamente. Os potenciais riscos desse nível de atividade estrogênica foram mensurados por meio de uma avaliação de risco, que revelou alto e médio risco nas estações seca e chuvosa, respectivamente. Cabe mencionar que, entre os corpos hídricos estudados, a área do córrego São Domingos é aquela com maior adensamento populacional e menor cobertura de coleta e tratamento de esgotos. O ensaio YES mostrou ser uma boa ferramenta para a detecção da presença de desreguladores endócrinos estrogênicos, que pode subsidiar o avanço do conhecimento de corpos hídricos e a formulação de legislação e regulamentações da área ambiental.

ABSTRACT In recent decades, the release of contaminants with endocrine disrupting capacity into the water environment has intensified. In this context, the application and improvement of efficient analytical methods are increasingly required to verify the potential impacts of these substances on the organisms exposed to them. Bioassays can be conducted with this purpose, such as the yeast estrogen screen (YES) in vitro assay, which allows the detection of estrogenic and cytotoxic compounds. This study, applying the YES assay, investigated the estrogenic activity and its potential risks to the aquatic biota of two streams in Santa Maria Madalena, Rio de Janeiro State, Southeastern Brazil. Estrogenic activity was observed only in São Domingos stream, with estradiol equivalent (EEQ) concentrations of 23 and 10.4 ng.L−1 during the dry and rainy season, respectively. The potential risks of this level of estrogenic activity were evaluated by a risk assessment, which revealed a high and medium risk to the local biota in the dry and rainy seasons, respectively. Among the studied water bodies, São Domingos watershed has a bigger population density and less sewage collection and treatment comparatively to Ribeirão Santíssimo stream. The YES assay presented itself as a useful tool for spotting estrogenic endocrine disruptors, with the potential to help in expanding knowledge about water bodies and to create and enforce environmental legislation and regulations.

Research Advances in the Monitoring of New Psychoactive Substances in Municipal Wastewater / 法医学杂志

In recent years, as the third-generation of drugs, new psychoactive substances （NPS） have expanded rapidly and become a serious concern for China's anti-drug prevention and control system. As a new drug monitoring technology in the current anti-drug field, wastewater analysis is an objective, real-time, accurate, convenient and effective drug monitoring method. In recent years, it has gradually been applied to the monitoring of NPS. This study summarizes wastewater sample collection, target stability research, wastewater sample pretreatment, wastewater sample analysis methods, target NPS consumption calculations and actual monitoring applications, with a view to the construction of a monitoring system for NPS in wastewater, real-time and accurate grasp of information on the use of NPS in cities, the reflection of the actual consumption of different types of NPS and consumption trends in a short period of time, and prediction of the development trend of abused use, which is of great significance for combating NPS crimes, serving and guaranteeing the personal safety of the people, and maintaining social stability.

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

Influence of Landfill Leachate on Organic Matter Removal in Activated Sludge and Activated Sludge with Carrier Processes

Abstract This study assessed the performance of two pilot units, a conventional activated sludge (CAS) and an Integrated Fixed-Film Activated Sludge (IAS), in the treatment of leachate from sanitary landfill combined with domestic sewage, with the aim of removing organic substances. In order to assess the possible impacts on treatment, three experimental phases were designed using influent leachate contributions of 5%, 10%, and 20% of the total BOD load. Overall, the results showed that no significant changes in the behavior of biological processes. The IAS unit presented average BOD removal efficiencies of above 88%, 87% and 80% for the three leachate load contributions of 5%, 10% and 20% studied. The CAS unit presented lower average efficiency with a 5% leachate contribution (64%), but displayed a similar performance to the IAS unit in the other phases (82% and 80%); similar quantitative aspects were observed for both treatment processes with regards to biomass composition analysis. The kinetic coefficients related to heterotrophic metabolism did not indicate negative effects on treatment efficiency as a result of the increase in leachate addition, with values of 2.8; 2.8 and 2.7 d-1 obtained respectively for each phase with the CAS unit, and 2.0; 1.5 and 1.6 d-1 with the IAS unit, representing similar values to those found in the literature (1.5 a 5.0 d-1). The results reinforced the conclusion that the leachate load introduced did not cause inhibition or significant alterations to heterotrophic metabolism, and, therefore, to the removal of organic matter.

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.

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

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

Aquatic life protection index of an urban river Bacanga basin in northern Brazil, São Luís - MA / Índice de proteção da vida aquática em uma bacia urbana do rio Bacanga no norte do Brasil, São Luís - MA

Abstract Bacanga River Basin faces environmental problems related to urbanization and discharge of untreated domestic sewage, which compromise its ecosystem health. Due to the small number of studies that assessed its water quality, the present study aimed to assess the current status of this ecosystem based on the aquatic life protection index. Samples were carried out every two months, in a total of six events, in six sites along the basin, where the water samples were collected to assess physicochemical parameters and calculate the trophic state index and the index of minimum parameters for the protection of aquatic communities. The data were also compared with values determined by the resolution National Environment Council - CONAMA 357/05. Our results reveal significant changes in the water quality of Bacanga River Basin. An increase in nutrients and chlorophyll-a concentration led it to eutrophication. The surfactant values were high and put in danger the aquatic biota. Dissolved oxygen rates were below the values allowed by the resolution in most sites sampled. The current water quality is terrible for the protection of aquatic life in 61.92% of the sites sampled.

Resumo A Bacia Hidrográfica do rio Bacanga (BHRB) apresenta problemas ambientais relacionados a urbanização e lançamentos de esgoto in natura que comprometem a qualidade desse ecossistema. Devido ao reduzido número de estudos associados à avaliação da qualidade da água no local, este estudo teve como objetivo avaliar a situação atual desse ecossistema por meio do Índice de Proteção da Vida Aquática. Seis amostragens bimestrais foram realizadas em seis pontos ao longo da bacia, coletando parâmetros físico-químicos para a aplicação do Índice de Estado Trófico e Índice de Parâmetros Mínimos para a Proteção da Vida Aquática, relacionando-os com a resolução Conselho Nacional do Meio Ambiente - CONAMA/357. Os resultados revelaram alterações significativas na qualidade da água da BHRB, o aumento de nutrientes e das concentrações de clorofila-a conduziram ao um estado geral de eutrofização. Os valores de surfactantes foram altos colocando em risco a biota aquática e as taxas de oxigênio dissolvido estiveram abaixo do permitido pela resolução na maioria dos pontos amostrados. A situação atual da qualidade da água para proteção da vida aquática é péssima em 61,92% dos pontos amostrados.

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.

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.

Influence of domestic sewage on the limnological characteristics of the Camandocaia river, Piracicaba river basin, São Paulo State - doi: 10.4025/actascibiolsci.v34i2.6708 / Influência do despejo de esgoto doméstico nas características limnológicas do rio Camandocaia, bacia hidrográfica do rio Piracicaba, Estado de São Paulo - doi: 10.4025/actascibiolsci.v34i2.6708

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.

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.

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.

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).

Studies on water quality and zooplankton community of the Panchganga river in Kolhapur city.

The present investigation deals with the zooplanktons together with water quality of Panchganga river, in Kolhapur city, Maharashtra. This investigation was undertaken for a period of one year. The river Panchganga is a highly contaminated downstream with untreated sewage and industrial effluents, while flowing through Kolhapur city. The high value of CO2, BOD, COD, phosphate, nitrate, Zn, Fe, Cu and low value of DO at discharge zone indicates increase in organic pollution as we go down the river strech Site III and Site IV. The discharge zone is dominated by pollution tolerant zooplankton species such as Brachionus, rotifera, Brachionus keratella, Filinia, Anuraeopsis etc.

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.

Desempenho de reator anaeróbio-aeróbio de leito fixo no tratamento de esgoto sanitário / Performance of anaerobic-aerobic packed-bed reactor in the treatment of domestic sewage

Este artigo relata a avaliação do desempenho de um reator anaeróbio-aeróbio, preenchido com espuma de poliuretano, para tratamento de esgoto sanitário. Inicialmente, foram testados diferentes tempos de detenção hidráulica (TDH) no reator que operou apenas em condições anaeróbias. Em seguida, foi operado o reator combinado anaeróbio-aeróbio. O melhor resultado para o reator em operação exclusivamente anaeróbia foi para o TDH de 10 horas, no qual se conseguiu reduzir a DQO de 389 ± 70 mg/L para 137 ± 16 mg/L. Para o reator anaeróbio-aeróbio, a DQO foi reduzida de 259 ± 69 mg/L para 93 ± 31 mg/L para TDH de 12 h (6 h no estágio anaeróbio e 6 h no aeróbio). A comparação de todos os resultados obtidos evidenciou a importância do pós-tratamento aeróbio na remoção de parcela de matéria orgânica não removida em tratamento unicamente anaeróbio.

This paper reports on the performance evaluation of an upflow anaerobic-aerobic reactor, filled with polyurethane matrices, for domestic sewage treatment. Initially, different hydraulic retention times were assayed with the reactor operating exclusively in anaerobic condition. Afterwards, anaerobic-aerobic combined reactor was operated. The anaerobic operation with HRT of 10 h provided the best organic matter removal with COD reduction from 389 ± 70 mg/L to 137 ± 16 mg/L. Under anaerobic-aerobic condition, the COD dropped from 259 ± 69 mg/L to 93 ± 31 mg/L with HRT of 12 h (6 h in anaerobic and 6 h in aerobic stages). Finally, comparing all the obtained results, it was possible to verify the importance of the aerobic post treatment in the removal of part of the organic matter not removed in an exclusively anaerobic treatment.