Avaliação da presença de fármacos em biossólido compostado proveniente de Estação de Tratamento de Esgotos / Evaluation of the presence of drugs in composted biosolid from sewage treatment plant

O comportamento e o destino dos fármacos e seus metabólitos no meio aquático, assim como seus efeitos na biota e saúde humana, têm sido objeto de estudos em âmbito global. No entanto, poucas pesquisas relacionam parâmetros operacionais e físico-químicos à remoção dos fármacos em Estações de Tratamento de Esgotos (ETE). Os principais processos responsáveis pela redução da concentração destes contaminantes na fase aquosa, durante o tratamento de esgotos, são a biodegradação e a sorção à fase sólida. No que diz respeito à qualidade dos lodos produzidos, um aspecto ainda pouco estudado refere-se à identificação de poluentes emergentes, substâncias presentes no ambiente e que usualmente não são monitoradas, especialmente pela ausência de regulamentação legal nos países, podendo apresentar risco potencial à saúde humana e ao meio ambiente. Desse modo, o presente estudo tem por objetivo identificar, quantificar e avaliar a eficiência de remoção de fármacos presentes em biossólidos provenientes de uma ETE, antes e após o processo de compostagem, utilizando técnicas de cromatografia UFLCTM e espectrometria MS-MS, e avaliar os fármacos escolhidos para estudo, com base no modelo QSAR (ECOSAR-EPA), visando identificar o potencial de bioacumulação e ecotoxicidade dessas substâncias no ambiente, de acordo com as propriedades físico-químicas. De acordo com os resultados obtidos observa-se que houve redução na concentração dos compostos avaliados, indicando tendência à biodegradação ou redução na biodisposição dos mesmos. O processo de compostagem estudado, além de mostrar-se adequado para a produção de um biossólido com características compatíveis com as requeridas para o uso agrícola, possibilitou constatar a eficiência do processo como alternativa para o tratamento desses contaminantes presentes no lodo de esgotos. Possíveis interações que possam ocorrer com outros fármacos presentes no ambiente, em relação a concentrações residuais e metabólitos gerados, os quais não foram investigados no presente estudo, apontam para a necessidade de estudos em relação aos mecanismos farmacocinéticos e farmacodinâmicos para entendimento dos mecanismos de reação envolvidos na formação e toxicidade de seus metabólitos. A presença destes compostos nas várias matrizes ambientais denota a importância das pesquisas nessa área, e a adoção de boas práticas operacionais visando garantir a qualidade e a segurança requeridas na utilização benéfica do lodo de esgotos, principalmente para fins agrícolas.

The behavior and fate of drugs and their metabolites in the aquatic environment, as well as their effects on biota and human health, have been the object of studies on a global scale. However, few research relate operational and physicochemical parameters to the removal of drugs in Sewage Treatment Plants (ETE). The main processes responsible for reducing the concentration of these contaminants in the aqueous phase, during sewage treatment, are biodegradation and sorption to the solid phase. Regarding the quality of the sludge produced, an aspect that has still been poorly studied refers to the identification of emerging pollutants, substances present in the environment that are usually not monitored, especially due to the lack of legal regulations in the countries, which may present a potential risk to health. human and the environment. Thus, this study aims to identify, quantify, and evaluate the efficiency of removal of drugs present in biosolids from an ETE, before and after the composting process, using UFLCTM chromatography and MS-MS spectrometry techniques, and evaluate the drugs chosen for study, based on the QSAR model (ECOSAR-EPA), to identify the bioaccumulation potential and ecotoxicity of these substances in the environment, according to their physicochemical properties. According to the results obtained, it is observed that there was a reduction in the concentration of the compounds evaluated, indicating a tendency to biodegradation or a reduction in their biodisposition. The composting process studied, in addition to being suitable to produce biosolids with characteristics compatible with those required for agricultural use, made it possible to verify the efficiency of the process as an alternative for the treatment of these contaminants present in sewage sludge. Possible interactions that may occur with other drugs present in the environment, in relation to residual concentrations and generated metabolites, which were not investigated in this study, point to the need for studies in relation to pharmacokinetic and pharmacodynamic mechanisms to understand the reaction mechanisms involved in the formation and toxicity of its metabolites. The presence of these compounds in the various environmental matrices denotes the importance of research in this area, and the adoption of good operational practices to ensure the quality and safety required in the beneficial use of sewage sludge, mainly for agricultural purposes.

Diagnóstico do tratamento de esgotos no Rio Grande do Sul e sua associação aos riscos com a saúde / Diagnosis of sewage treatment in Rio Grande do Sul and its association with health risks

O presente trabalho tem como objetivo estimar o volume de esgoto gerado no RS em Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO kg/dia), e o volume de esgoto (DBO kg/dia) que chega até as estações de tratamento de esgoto ETEs; diagnosticar a eficiência das estações de tratamento de esgotoem relação ao percentual de remoção de (DBO kg/dia); correlacionando com a presença de cianobactérias próximas aos pontos de captação de água superficial para consumo humano; analisar se há inativação ou remoção de protozoários no lançamento do efluente ao retornar ao manancial. Como resultado obteve-se o volume total de matéria orgânica lançada nos corpos hídricos por dia estimado no Rio Grande do Sul é 511.769,00 DBO kg/dia no RS. As Estações de Tratamento de Esgoto captam 390.285,45 DBO kg/dia apresentaram resultados de remoção de 145.500,50 DBO kg/dia e de 22.963,21 DBO kg/dia residual; O volume ocioso das ETEs fica em torno de 5.049,89 L/s. O processo de eliminar ou inativar grande quantidade de protozoários presentes no afluente se dá através de etapas terciárias avançadas nas ETEs. Não encontramos no RS no ano 2019 ETEs com esses tipos avançados de tratamento. Sugere-se então que haja um melhor aproveitamento destas estações de tratamento no que se refere à quantidade e qualidade de volume de esgoto tratado e que sejam ampliados estudos para viabilidade de projetos de execução de novas ETEs para os demais municípios que despejam seus esgotos in natura nos mananciais impactando-os.

This work aims to estimate the volume of sewage generated in RS in Biochemical Oxygen Demand (BOD kg/day), and the volume of sewage (BOD kg/day) that reaches the sewage treatment stations (STS)s; diagnose the efficiency of sewage treatment station in relation to the percentage of removal (BOD kg/day); correlating with the presence of cyanobacteria close to the surface water intake points for human consumption; analyze if there is inactivation or removal of protozoa in the discharge of the effluent when returning to the source. As a result, the total volume of organic matter released into water bodies per day estimated in Rio Grande do Sul is 511,769.00 BOD kg/day in RS. The Sewage Treatment Plants capture 390,285.45 BOD kg/day showed removal results of 145,500.50 BOD kg/day and 22,963.21 BOD kg/day residual; The idle volume of ETEs is around 5,049.89 L/s. The process of eliminating or inactivating a large amount of protozoa present in the tributary takes place through advanced tertiary stages in the STSs. We did not find in RS in the year 2019 STSs with these advanced types of treatment. It is therefore suggested that there is a better use of these treatment plants with regard to the quantity and quality of the volume of treated sewage and that studies for the feasibility of projects for the execution of new STSs be expanded to the other municipalities that dump their raw sewage in water sources impacting them.

Evaluation of triclosan toxic effects on the methanogenic activity

BACKGROUND: Triclosan (TCS) is an antimicrobial agent widely used in health care and consumer products. This compound is present in sludge of wastewater treatment plants (WWTPs), and because of its bactericidal characteristics, it can inhibit the methanogenic activity in anaerobic digestion (AD) technology. The aim of this study was to evaluate the toxic effects of TCS on the methanogenic activity. RESULTS: Batch anaerobic reactors were used with TCS concentrations of 7.8, 15.7, 23.5, and 31.4 mg/L. These assays consisted in three successive feedings (I, II, and III), wherein the sludge was exposed to each TCS concentration and volatile fatty acid (VFA) substrate. For evaluation of the residual sludge activity during feeding III, only VFA was used. The results showed that the increase in TCS concentrations correlated with the reduction in methane (CH4) production. In this case, the minimum values were achieved for TCS concentration of 31.4 mg/L with CH4 levels between 101.9 and 245.3 during feedings I, II, and III. Regarding the effect of TCS on VFA consumption, an inhibitory effect was detected for TCS concentrations of 23.5 and 31.4 mg/L, with concentrations of acetic, butyric, and propionic acids at the end of the assay (37 d) between 153.6 and 206.8, 62.5 and 60.1, and 93.4 and 110 mg/L, respectively. Regarding the removal of TCS during AD, these values were above 47%. Conclusion: TCS is an inhibitor of methanogenic activity with a decrease between 63 and 70% during the different feedings. The CH4 production was not recovered during feeding III, with inhibition percentages of 21­72%.

Estimaciones del consumo de drogas ilícitas derivadas del análisis de aguas residuales: Una revisión crítica / Illicit drug consumption estimations derived from wastewater analysis: A critical review

Resumen La medición cuantitativa de drogas ilícitas en aguas residuales puede proporcionar información objetiva sobre los patrones y tendencias del uso de psicotrópicos en la comunidad. Se analizó la presencia de psicoactivos en plantas de tratamiento para aguas residuales y en el medio ambiente por epidemiología de alcantarillado, mediante una revisión sistemática de 2008-2017 por medio de los descriptores controlados: "drogas ilícitas", "plantas de tratamiento de aguas residuales" y "ambiente" hecha en las bases de datos Medline vía PubMed, SciELO, BVS vía LILACS y Google Académico. La búsqueda arrojó 439 estudios y fueron seleccionados 34 estudios para análisis. Los años de publicación variaron, siendo 2016 el de mayor de publicaciones (diez), seguido de 2014 y 2012 (cinco), 2017, 2013, 2010 (tres), 2011 (dos), 2015, 2009 y 2008 (uno cada uno). Los resultados mostraron la presencia de indicadores químicos de las drogas clásicas cocaína y cannabis. La investigación sobre la presencia de drogas ilícitas, particularmente como compuestos activos en el medio ambiente, es vital para mejorar el conocimiento de los tipos consumidos, su prevalencia; siendo capaz desplegar para analizar la exposición y el impacto de estos compuestos en el medio ambiente y la salud pública. Los resultados de esta revisión han resaltado que la epidemiología basada en aguas residuales es un enfoque útil y poderoso.

Abstract Quantitative measurement of illicit drugs in wastewater can provide objective information on community drug use patterns and trends. The presence of illicit drugs in treatment plants for wastewater and in the environment was analyzed by sewege epidemiology. It is a systematic review from 2008-2017 by means of the controlled descriptors: "illicit drugs", "wastewater treatment plants" and "environment" performed on Medline databases via PubMed, SciELO, BVS via LILACS and Google Scholar. The search yielded 439 studies. 34 studies were selected for analysis. The years of publication varied, with 2016 being the highest of publications (ten), followed by 2014 and 2012 (five), 2017, 2013, 2010 (three), 2011 (two), 2015, 2009 and 2008 (one each). The results showed the presence of chemical indicators of the classic drugs cocaine and cannabis. Research on the presence of illicit drugs, particularly as active compounds in the environment, are vital to improve knowledge of the types consumed, its occurrence; being able to unfold to analyze the exposure and the impact of these compounds in the environment and public health. The results of this revision have highlighted that wastewater-based epidemiology is a useful and powerful approach.

Distribución de esteroides estrogénicos en plantas de tratamiento de aguas residuales municipales / Distribution of estrogenic steroids in municipal wastewater treatment plants

En la actualidad, existe una preocupación creciente por la presencia de estrógenos en el medio acuático, donde pueden ser introducidos a partir de aguas residuales después de su eliminación incompleta en las plantas de tratamiento. Las aguas residuales sistemáticamente reciben estrógenos naturales y sintéticos, y por lo tanto una comprensión más profunda de la suerte de ellos en el medio ambiente es necesaria. Se evaluaron los niveles de estrógenos en los efluentes de las Plantas de Tratamiento de Aguas Residuales (PTARs) Penha e Ilha do Governador, ambos de tipo convencional de flujo continuo de lodo activado con aireación prolongada. Fue utilizado como el parámetro de determinación de algunos compuestos de interés como estrógenos naturales [estrona (E1), 17β-estradiol (E2), estriol (E3)) y sintéticos (17α-etinilestradiol (EE2)]. Las muestras individuales se recogieron posteriormente al tratamiento de cada PTAR y después de los procedimientos de laboratorio se realizó la determinación de estrógenos basado en la extracción en fase sólida (SPE) y la cromatografía líquida de alta resolución con detector de arreglo de diodos (HPLC-DAD). Las concentraciones fueron de: 0,7 a 5,2 μg/l y de 0,5 a 5,6 de E1; 0,9 a 7,7 y 1,2 a 9,2 μg/l para E2; 2,01 a 6,09 y 1,07 a 4,08 μg/l para EE2 en PTAR Penha y PTAR Ilha do Governador, respectivamente. La capacidad de eliminación de estrógenos fue eficaz, pero denota que la eliminación sistemática de la población es en la actualidad alta. Se recomienda instalar mecanismos para mitigar el consumo exagerado de estas sustancias o implementar una eliminación completa más eficaz.

Currently, there is a growing concern over the presence of estrogens in the aquatic environment, where they can be introduced from wastewater after their incomplete elimination in the treatment plants. Wastewater systematically receives natural and synthetic estrogens, and thus a deeper understanding of the fate of them in the environment is extremely necessary. It was evaluated estrogen levels in the effluent from the Sludge Wastewater Treatment Plants (SWTPs) Penha and Ilha do Governador, both of type conventional continuous-flow activated sludge with extended aeration. The determination of some target compounds as natural estrogens was used as the evaluation parameter [estrone (E1), 17β-estradiol (E2), estriol (E3) and synthetic (17α-ethinylestradiol (EE2)]. Individual samples were collected posterior treatment of each SWTP, and after laboratory procedures, the determination of estrogens was performed by a method based on solid phase extraction (SPE) and high performance liquid chromatography-diode array detector (HPLC-DAD). Concentrations ranged from 0.7 to 5.2 μg/l and from 0.5 to 5.6 for E1; 0.9 to 7.7 and 1.2 to 9.2 μg/l for E2; 2.1 to 6.9 and 1.7 to 4.8 μg/l for EE2 at SWTPs Penha and Ilha do Governador, respectively. The removal capacity of estrogens despite its effectiveness denotes that the systematic elimination by the population is high nowadays and urging mechanisms to mitigate the exaggerated consumption or to implement most effective complete removal.

Geração de lixiviados de aterros sanitários na Região Metropolitana de São Paulo: histórico e perspectivas / Generation of leachate from landfills in the metropolitan region of São Paulo history and perspectives

O tratamento e a disposição final de resíduos sólidos urbanos é um dos grandes problemas ambientais da atualidade. No caso dos aterros sanitários, as áreas para implantação desses empreendimentos são cada vez mais escassas, especialmente nos grandes centros urbanos, exatamente onde há grande geração de resíduos. É notória a necessidade de se buscar alternativas adequadas para a disposição final de resíduos sólidos urbanos. A correta disposição de resíduos em aterros sanitários exige que esses empreendimentos sejam tratados de forma integral, desde a escolha do local, o desenvolvimento do projeto e a execução da obra até o gerenciamento da operação e ações correlatas de monitoramento ambiental. O objetivo dessas ações é minimizar os potenciais impactos ao meio ambiente, dos quais o de maior gravidade é a contaminação do solo e das águas pelos lixiviados gerados nos aterros. Os lixiviados de aterros sanitários são produzidos durante toda sua vida útil e após seu encerramento, devendo ser coletados, tratados e monitorados por várias décadas. Atualmente, não se sabe de maneira precisa qual é o volume e por quanto tempo ocorre a geração de lixiviados na maioria dos aterros sanitários no Brasil. Para esse trabalho realizou-se o levantamento dos aterros sanitários em operação e encerrados no período de 1998 a 2012 na Região Metropolitana de São Paulo, bem como da geração de lixiviados durante o mesmo período. A partir dessas informações traçou-se a série histórica referente a esse...

The treatment and final disposal of urban solid wastes is one of the great environmental problems of present. In the case of sanitary landfills, the areas for settlement of such projects are increasingly scarce, especially in great urban areas, exactly where there is great waste production. It is notable the necessity of searching adequate alternatives for the final disposal of solid wastes. The correct disposal of solid wastes in sanitary landfills requires that these projects be treated in an integral approach, since the choice of the site, the project development, and the execution of the construction, to the operation management and correlated environmental monitoring actions. The intent of such actions is to minimize potential risks to the environment, being one of the most serious the soil and water contamination by the leachate generated in landfills. Landfill leachate is produced during the operation and after closure of landfills. They must be collected, treated and monitored for several decades. Currently, in most of landfills in Brazil, there is no accurate information about the volume of generated leachate and for how long it is produced. For this dissertation it has been held a survey of operating and closed landfills from 1998 to 2012 in the metropolitan area of São Paulo, as well as the leachate generated. Using these data, a historical series of this period has been traced, from which one can infer the magnitude of the problem for the next years. This study...

A evolução da qualidade das águas do rio Paraíba do Sul / The evolution of water quality in the Paraiba do Sul River

A presença de uma série de usos que envolvem o consumo intensivo da água é consequência direta do intenso processo de industrialização e urbanização, bem como do crescimento populacional. As estações de tratamento de esgoto funcionam como uma barreira ambiental aumentando os múltiplos usos das águas de um manancial. Esta melhoria na qualidade reduz as doenças de veiculação hídrica que é abastecida por estas águas. Visando contribuir com a melhor visualização do assunto, propõe-se analisar a evolução da qualidade das águas durante 29 anos no rio Paraíba do Sul, considerando o impacto do crescimento populacional e os efeitos advindos da implantação das ETEs na extensão paulista do rio. Os parâmetros selecionados foram oxigênio dissolvido, demanda bioquímica de oxigênio, demanda química de oxigênio, fósforo e série de nitrogênio, além do índice de qualidade das águas, índice de qualidade das águas para fins de abastecimento público, índice de qualidade das águas para proteção da vida aquática e das comunidades aquáticas e índice de estado trófico, obtidos no Relatório de Qualidade das Águas Interiores do Estado de São Paulo, publicado anualmente pela CETESB. Os resultados obtidos indicam que a redução do aporte de esgoto doméstico sem tratamento nas águas, quando priorizado os trechos onde o impacto atinge maior amplitude associado à morfologia do rio, a recuperação da qualidade das águas, em termos de DBO, DQO é OD, alcança maior extensão. Em termos de nitrogênio e fósforo, é necessário adotar medidas de redução na fonte.

Genotoxicity evaluation of domestic sewage in a municipal wastewater treatment plant

An evaluation of the genotoxicity of domestic sewage was carried out in a municipal wastewater treatment plant. The study was carried out using Allium cepa root tip cells through cytological parameters such as aberrant cells in anaphase-telophase and the mitotic index, and the fish species Oreochromis niloticus and Tilapia rendalli, through the index of micronuclei in peripheral erythrocytes. In the Allium test, each of the four stages of the wasterwater treatment routine was analyzed, i.e., crude sewage, primary effluent, secondary effluent, and tertiary effluent. O. niloticus and T. rendalli specimens were maintained in an aquarium continuously receiving the final effluent, in an open system, before being discharged into Lake Paranoá. For micronuclei analysis, blood samples were drawn after 7, 21, 60, 102 and 142 days, respectively, in controlled conditions. The numbers of aberrant cells found in the Allium test did not differ among the four stages tested, nor when compared with the control. At all stages, the most concentrated sample was more toxic than the respective diluted samples, as demonstrated by the decreased mitotic index. Different sampling of the same group of fish revealed no increase in the micronuclei frequency, regardless of the period of exposure. A correlation between long-term exposure and micronuclei induction was not found either.

Aplicabilidade das técnicas de determinação de tamanho de partículas em sistemas de tratamento de água e esgoto sanitário / Applicability of particle size measurement techniques in water and wastewater treatment systems

O aprimoramento de sistemas de tratamento de água e de esgoto tem sido limitado pelo pouco conhecimento dos fenômenos ocorridos no interior das unidades e pela utilização de "parâmetros" não específicos (DBO, DQO etc.) no monitoramento e controle de processos e operações. Por outro lado, fenômenos como transferência de massa, adsorção, difusão e reações bioquímicas são todos influenciados pela distribuição de tamanho de partículas, de modo que o emprego da análise de tamanho de partículas pode auxiliar na escolha e no aprimoramento de tecnologias de tratamento e na adoção de procedimentos operacionais apropriados. Neste artigo, são apresentadas as principais técnicas de determinação de tamanho de partículas e os potenciais benefícios de sua utilização em pesquisas e no aperfeiçoamento de projetos e rotinas de operação de sistemas de tratamento de água e esgoto sanitário.

Fotocatálise heterogênea com TiO2 aplicada ao tratamento de esgoto sanitário secundário / TiO2 heterogeneous photocatalysis in secondary wastewater treatment

Neste trabalho são apresentados resultados da aplicação da fotocatálise heterogênea utilizando dióxido de titânio imobilizado sobre placa de vidro, irradiado por luz solar, para desinfecção de esgoto sanitário secundário. Utilizou-se o efluente de um reator anaeróbio/aeróbio com leito expandido de carvão ativado que trata o esgoto do Campus da USP/São Carlos, e também de contribuições domésticas. Os experimentos foram do tipo batelada, com tempo de recirculação de 4 horas. As vazões estudadas foram 15, 22,5 e 30 L/h. Foram avaliadas as remoções de matéria orgânica (DQO e COT) e a inativação de microrganismos indicadores de contaminação fecal (coliformes totais, E. coli, Clostridium perfringens e colifagos).

Tratamiento de aguas servidas: situación en Chile / Domestic wasteWater treatment: the chilean situation

La promulgación de diversas normativas ambientales durante la última década ha impulsado de manera importante la construcción de plantas de tratamientos de aguas servidas (PTAS) en Chile, aumentando la cobertura de saneamiento ambiental desde prácticamente cero en 1994 a un 66 por ciento a comienzos de 2004. En este trabajo se presentan los resultados de un catastro de las tecnologías usadas y de las pricipales características de las PTAS en Chile. Se revisaron los antecedentes de 377 plantas, información con la cual se realizó un perfil tecnológico de este sector, incluyendo un análisis de competitividad entre las distintas alternativas existentes. Se observa un uso adecuado de las tecnologías disponibles para un saneamiento primario y secundario de los efluentes, pero existe una carencia significativa de tratamiento avanzado y de los procesos asociados a la desinfección.

Presencia de ooquistes de cryptosporidium spp en aguas superficiales en Costa Rica / Presence of crystosporidium spp oocysts in surface water in Costa Rica

Se determinó la presencia de ooquistes de Cryptosporidium spp en aguas superficiales en una planta de tratamiento en San José Costa Rica. Se analizaron siete muestras de aguas pre-tratadas y siete de aguas tratadas no cloradas. Se utilizaron técnicas de concentración y tinción para demostrar la presencia de los ooquistes. Seis de las siete muestras de agua pre-tratadas y cuatro de las siete de agua tratadas fueron positivas por ooquistes de Cryptosporidium. Se discute el papel del agua como fuente de infección en Costa Rica

Evaluacion de la calidad de aguas residuales de la planta de tratamiento de Alba Rancho (SEMAPA) con fines de riego / sss

Si bien las aguas residuales de SEMAPA en este momento estan coadyuvando al riego de 400 has, en la Maica, Alba Rancho y Montecanto. Las caracteristicas fisicas, cuyo uso final es el riego. Obviamente estas aguas tienen un uso restringido ya que supuestamente solo se utilizan para el riego de masiz forrajero (Zea mais), alfa alfa (Medicago sativa) y Batillo (Lolium sp). Agropiro crestado. Los analisis hechos en laboratorio de aguas no contempla muchos parametros, segun el estudio de sales solubles podemos concluir que el agua de la planta de tratamiento de Alba Rancho tiene una calificacion "Condicional", Agua Altamente salina (C3) no siendo aptos para suelos cuyo drenaje es deficiente, lo cual involucra un adecuado manejo del suelo y la eleccion de especies o forrajes tolerante...

Relevamiento de reactores anaerobios en América Latina / Anaerobic reactors survey in Latin America

Se realiza un relevamiento de los reactores anaerobios construídos en América Latina. Se procesan los distintos aspectos de la información, a saber, cantidades, volúmenes, tipos de reactores, evolución en el tiempo, tipo de efluente y origen de la tecnología. La participación de la región en el desarrollo de la tecnología de la digestión anaerobia para el tratamiento de efluentes resulta ser importante y en franco desarrollo, presentando además una importante base tecnológica nacional. Se presentan asimismo datos de parámetros de diseño para los principales tipos de efluentes que surgen de los reactores en funcionamiento