Custos de operação e manutenção de estação de tratamento de esgotos por reator anaeróbio e lodos ativados / Operating and maintenance costs of wastewater treatment plant by anaerobic reactor and activated sludge

RESUMO Este trabalho apresentou estudos de custos de operação e manutenção (O&M) na estação de tratamento de esgotos (ETE) de nível terciário, intitulada ETE do Baldo, localizada na cidade de Natal, Rio Grande do Norte. Teve como objetivo avaliar a eficiência econômico-ambiental da ETE através da determinação de indicador de desempenho, calculado via identificação e quantificação de todos os custos operacionais e de manutenção envolvidos nos seus processos internos de tratamento. Na pesquisa, foram identificados os diversos componentes dos custos de O&M responsáveis pelas atividades necessárias ao funcionamento da ETE de julho de 2016 a dezembro de 2018, reunidos em quatro grupos de custos. Os custos mensais foram correlacionados com os dados de vazões do período, e os de O&M por metro cúbico de esgoto tratado ao longo dos anos de 2016, 2017 e 2018 assumiram valores médios de R$ 0,32, R$ 0,30 e R$ 0,38·m−3, respectivamente. Os custos referentes ao pessoal e ao consumo energético exerceram, em todos os meses analisados, o primeiro e o segundo componentes de maior representatividade no custo total, assumindo as seguintes composições percentuais: 56,72 e 26,75% no segundo semestre do ano de 2016; 46,69 e 28,73% no ano de 2017; e 52,44 e 27,56% no ano 2018. Por fim, recomendam-se estudos na implementação de melhorias nos grupos pessoal e energia, tendo em vista que são responsáveis por cerca de 75% de todos os custos de O&M da ETE.

ABSTRACT This study presented operational and maintenance costs (O&M) at the tertiary wastewater treatment plant (WWTP) entitled Baldo's ETE, located in the city of Natal, Rio Grande do Norte. Its aim was to evaluate the economic and environmental efficiency of the WWTP through the determination of a performance indicator, calculated from the identification and quantification of all the operational and maintenance costs involved in its internal processes of treatment. The research identified the various components of O&M costs responsible for the activities necessary for the operation of the WWTP from July 2016 to December 2018, assembled into 4 cost groups. The monthly costs were correlated with the flow data of the period. O&M costs per cubic meter of sewage treated over the years 2016, 2017, and 2018 assumed average values of R$ 0.32, R$ 0.30, and R$ 0.38·m−3, respectively. Personnel and energy consumption costs accounted for the first and second most representative components of the total cost in all the months analyzed, with the following percentage compositions: 56.72 and 26.75% in the second half of 2016; 46.69 and 28.73% in 2017; and 52.44 and 27.56% in the year 2018. Finally, studies on the implementation of improvements in the personal and energy groups are recommended, as they account for about 75% of all O&M costs of the WWTP.

Efeitos do uso de lodo de estações de tratamento de esgoto sobre a disponibilidade de água em um substrato minerado no Cerrado / Effects of the use of wastewater sludge on water availability of a mine substrate in the Brazilian Savanna

RESUMO A mineração expõe à superfície material genericamente denominado de substrato, que possui atributos físicos, químicos e biológicos diferentes do solo natural. O lodo de estações de tratamento de esgoto (ETE) é a principal fonte de matéria orgânica utilizada na recuperação de áreas mineradas no Distrito Federal. Apesar de as tecnologias de recuperação afetarem positivamente o substrato minerado, seus efeitos sobre a disponibilidade de água para a vegetação foram pouco estudados. Diante disso, este estudo objetivou verificar se a disponibilidade de água em um substrato de mineração de cascalho foi alterada pela aplicação de lodo de ETE. Três materiais foram investigados: substrato minerado sem aplicação de lodo, substrato minerado com aplicação de lodo e solo sob Cerrado original. Esses materiais foram caracterizados por meio da granulometria, densidade aparente, porosidade total, microporosidade, macroporosidade, condutividade hidráulica saturada, teor volumétrico de água à capacidade de campo e ponto de murcha permanente. Posteriormente, monitorou-se, nesses materiais, o teor volumétrico de água e de ar durante 22 semanas. Os resultados indicaram que o substrato minerado armazenou água acima da capacidade de campo durante 86% do período investigado e o teor de ar permaneceu em níveis críticos durante 55% do mesmo período. A incorporação de lodo de ETE e a colonização de plantas aumentaram os valores de condutividade hidráulica na saturação (Ksat) e reduziu o período em que a água se manteve armazenada à capacidade de campo. Todavia, o regime de umidade do substrato tratado com lodo de ETE se manteve dissimilar ao do solo original usado como referência.

ABSTRACT Mining exposes to surface a material generically called substrate, which has different physical, chemical and biological attributes compared to natural soils. The wastewater sludge (WWS) is the main source of organic matter used in reclamation works of mines in the Federal District of Brazil. Reclamation works positively affect mine substrate but their effects on water availability (AW) have been little studied. This work aimed to evaluate the effects of WWS into a mine substrate on its hydraulic conductivity (Ksat) and AW. Samples of a mine substrate exposed to surface, the same material treated with wastewater sludge and soil under natural Savanna vegetation were collected and analyzed for bulk density, granulometry, total porosity, microporosity, macroporosity, saturated Ksat, volumetric water content at field capacity (FC) and at permanent wilt point (PWP). Subsequently, volumetric water and air content were monitored on the field for 22 weeks. Results showed that the substrate exposed by mining presented water content above FC during 86% of the investigation period and air content at critic levels during 55% of the same period. The incorporation of WWS and subsequent plant colonization increased Ksat values and shortened the period in which water was store at FC. However, the moisture regime in the substrate treaded with WWS remained dissimilar to that of the original soil used as reference.

Detecção e quantificação de bactérias resistentes aos antibióticos ampicilina e cloranfenicol em estações de tratamento de esgoto doméstico / Detection and quantification of bacteria resistant to ampicillin and chloranphenicol in domestic sewage treatment plants

RESUMO Estações de tratamento de esgotos (ETEs) estão entre as principais fontes de disseminação de bactérias resistentes a antibióticos (BRAs) e genes de resistência (GRAs) no ambiente. Este trabalho quantificou a ocorrência de bactérias resistentes aos antibióticos ampicilina e cloranfenicol no esgoto bruto (EB), no efluente tratado (ET) e no lodo de duas ETEs em escala plena por um período de nove meses. As unidades investigadas utilizavam os seguintes sistemas de tratamento: ETE-A, sistema de lodos ativados convencional; e a ETE-B, reatores anaeróbios (UASB) seguidos de filtros biológicos percoladores (FBP). Os resultados evidenciaram que a ETE-A foi mais eficiente na redução das concentrações de bactérias resistentes à ampicilina e ao cloranfenicol (cerca de 1,1 e 0,7 log10UFC.mL−1 de remoção, respectivamente), quando comparada com a ETE-B (0,5log10 UFC.mL−1 de remoção para as bactérias resistentes ao cloranfenicol e nenhuma remoção para as resistentes à ampicilina). As amostras de lodo, de ambas ETEs, apresentaram elevadas concentrações de bactérias heterotróficas totais — BHTs (4,8-7,6 log10UFC.mL−1) e de BRAs (3,0-6,3 log10UFC.mL−1). A maioria das cepas resistentes à ampicilina e ao cloranfenicol isoladas foi identificada como sendo da família Enterobacteriaceae. Algumas das espécies identificadas são bactérias potencialmente patogênicas, tais como: Klebsiella pneumoniae, Aeromonas hydrophila, Escherichia coli, Enterococcus faecium, Salmonella spp. Os resultados chamam a atenção para a disseminação de BRAs, potencialmente patogênicas, no meio ambiente a partir do efluente final (proveniente do tratamento secundário) das ETEs, independentemente do tipo de sistema adotado. Fica evidente que para reduzir significativamente a concentração das BRAs no ET, este deveria passar por tratamento adicional e desinfecção.

ABSTRACT Sewage treatment plants (STP) are among the main sources of dissemination of antibiotic-resistant bacteria (ARB) and antibiotic-resistance genes (ARG) into the environment. This work quantified the occurrence of cultivable ampicilin-resistant and chloramphenicol-resistant bacteria in raw sewage, treated effluent and sludge samples from two full-scale STP over nine months. The STP investigated used the following treatment systems: STP-A used conventional activated sludge system; and STP-B, anaerobic reactors (UASB) followed by percolating biological filters (PBF). Results showed that was more efficient in reducing the concentrations of ampicilin- and chloramphenicol-resistant bacteria (around 1.1 and 0.7 log10UFC.mL−1, respectively) when compared to STP-B (0.5 log10 UFC.mL−1 removal of cloramphenicol-resistant bacteria and no-removal of ampicilin-resistant bacteria). Sludge samples, from both STP, showed high concentrations of total heterotrophic bacteria (THB; 4.8-7.6 log10UFC.mL−1) and ARB (3.0-6.3 log10UFC.mL−1). Most of the isolated ampicilin- and chloramphenicol-resistant strains were identified as members of the Enterobacteriaceae family. Some of the identified species are potential pathogenic bacteria, such as Klebsiella pneumoniae, Aeromonas hydrophila, Escherichia coli, Enterococcus faecium, Salmonella spp. These results call attention to the spread of ARB, potentially pathogenic, in the environment from the final effluent (from secondary effluent) on the STP, regardless of the type of system adopted. It is evident that in order to significantly reduce the concentration of ARB in the treated effluent, it should undergo additional treatment and disinfection.

Avaliação de estação de tratamento de esgoto com reator anaeróbio recebendo lodo de estação de tratamento de água Actiflo® / Evaluation of wastewater treatment plant with anaerobic reactor receiving sludge from water treatment plant Actiflo ®

RESUMO O objetivo deste trabalho foi analisar a disposição do lodo do decantador de uma estação de tratamento de água (ETA) com sedimentação lastreada por microareia (Actiflo®) em uma estação de tratamento de esgoto (ETE) composta de upflow anaerobic sludge blanket (UASB) e lagoa de polimento, em Ponta Grossa, Paraná. A ETE Verde operou em condição estável, com uma vazão média afluente de 213,14 L.s-1. Os UASBs operaram com tempo de detenção hidráulica (TDH) de 9,9 horas, carga hidráulica volumétrica de 2,4 m3.m-3.d-1 e carga orgânica volumétrica (COV), em função da demanda química de oxigênio (DQO), variando entre 0,75 e 1,66 kgDQO.m-3.d-1. A lagoa operou com TDH de 4,5 dias, com taxa de aplicação superficial variando entre 765 e 2.872 kgDQO.ha-1.d-1 e COV variando entre 19 e 72 gDQO.m-3.d-1. A eficiência na remoção de DQO e sólidos suspensos totais (SST) foi mantida, mesmo com o lançamento do lodo da ETA. A eficiência da ETE variou entre 80 e 86% para a remoção de DQO e entre 92 e 96% para a remoção de SST. Concluiu-se que o lançamento na rede de esgotos é uma alternativa viável de disposição do lodo do decantador da ETA Actiflo®.

ABSTRACT The objective of this paper was to analyze the disposal of decanter's sludge from a WTP with microsand ballasted sedimentation (Actiflo®) in a WWTP containing UASB reactors and polishing pond, in Ponta Grossa - PR. The WWTP Verde operated in stable condition, with an average flow tributary of 213.14 L.s-1. The UASBs operated with HRT in 9.9 hours, VHL in 2.4 m3.m-3.d-1 and OLR ranging from 0.75 to 1.66 kgCOD.m-3.d-1. The polishing pond operated with HRT in 4.5 days and OLR ranging from 765 to ­2872 ­kgCOD.ha-1.d-1, which corresponds from 19 to 72 gCOD.m-3.d-1. The efficiency of COD and TSS removal was maintained even with the release of WTP sludge. WWTP's efficiency ranged between 80% and 86% for COD removal and between 92% and 96% for TSS. It was concluded that the release in the sewage collection network is a viable alternative to disposal of the decanter's sludge from WTP Actiflo®.

Ocorrência de diclofenaco e naproxeno em água superficial no município de Três Lagoas (MS) e a influência da temperatura da água na detecção desses anti-inflamatórios / Occurence of diclofenac and naproxen in surface water in the Três Lagoas (MS) city and water temperature influence in the detection of these anti-inflammatories

RESUMO Os objetivos deste trabalho foram avaliar a presença e a concentração dos anti-inflamatórios diclofenaco e naproxeno em um córrego urbano localizado no município de Três de Lagoas, Mato Grosso do Sul, que recebe efluente de uma estação de tratamento de esgoto; e verificar a influência da temperatura da água na ocorrência dos fármacos em águas superficiais. Foi realizado monitoramento dos anti-inflamatórios e dos parâmetros temperatura, pH e oxigênio dissolvido na água durante 12 meses consecutivos (outubro de 2008 a setembro de 2009). Foram coletadas amostras de água mensalmente em seis pontos, representando diferentes seções do córrego. As amostras foram submetidas ao processo de extração em fase sólida e analisadas por cromatografia líquida de alta eficiência. Para verificar a influência da temperatura da água na ocorrência dos anti-inflamatórios diclofenaco e naproxeno nos ambientes aquáticos, utilizou-se um modelo de regressão logística do Statistical Analysis System versão 9.0. Os anti-inflamatórios diclofenaco e naproxeno foram detectados nos diferentes pontos monitorados no Córrego da Onça. Os demais parâmetros avaliados neste estudo foram comparados com os padrões de qualidade de água estabelecidos pela Resolução CONAMA nº 357/2005. A maior concentração do diclofenaco foi detectada no ponto localizado à jusante da estação de tratamento de esgoto do município, enquanto a maior concentração de naproxeno foi registrada na foz do córrego. A temperatura da água influencia de forma inversamente proporcional a ocorrência dos dois anti-inflamatórios no córrego, ou seja, quanto maior a temperatura do corpo hídrico, menor a probabilidade de detecção dos fármacos diclofenaco e naproxeno.

ABSTRACT The aims of this study were to evaluate the presence and concentration of the anti-inflammatory drugs diclofenac and naproxen in an urban stream located in Três Lagoas, Mato Grosso do Sul, Brazil, that receives effluent from a wastewater treatment plant; and to evaluate the influence of water temperature in the occurrence of these drugs into surface waters. Monitoring of both anti-inflammatory and the parameters temperature, pH and dissolved oxygen was held in this water body during 12 consecutive months (October 2008 to September 2009). Water samples were collected monthly at six points representing different sections of the stream. The samples were subjected to solid phase extraction procedure and analyzed by high performance liquid chromatography. To check the influence of water temperature on the occurrence of the anti-inflammatory drugs diclofenac and naproxen in aquatic environments, it was used a logistic model of regression, the Statistical Analysis System version 9.0. The anti-inflammatory drugs diclofenac and naproxen were detected at different points in the Stream of Onça. The other parameters evaluated in this study were compared with the water quality standards established by the CONAMA Resolution 357/2005. The highest concentration of diclofenac was detected in the point located downstream of the wastewater treatment plant of the city, while the largest concentration of naproxen was recorded at the mouth of the stream. The water temperature influence, in an inversely proportional way, the occurrence of both anti-inflammatory in the stream, the higher the temperature the lower the water body probability of detection of drug diclofenac and naproxen.

Levantamento da tipologia das estações de tratamento de esgoto oriundas do Programa de Aceleração do Crescimento e a previsão do impacto no índice de tratamento de esgoto no estado do Espírito Santo / Survey of the type of sewage treatment plants from the Growth Acceleration Program and the forecast impact on the rate of sewage treatment in the state of Espírito Santo, Brazil

RESUMO No âmbito do Programa de Aceleração do Crescimento, cabe ao Ministério das Cidades a gestão de investimentos destinada ao esgotamento sanitário no valor de R$ 26,4 bilhões para implantação ou ampliação do sistema coletor e da estação de tratamento de esgoto. O estado do Espírito Santo foi selecionado para realizar o estudo sobre as tecnologias e avaliar o impacto do aumento do volume de esgoto tratado no índice de tratamento de esgoto (IN046) dos municípios e do estado. Foram identificadas 13 operações com investimentos em tratamento de esgoto, que beneficiam 11 municípios. Estima-se que o valor investido seja de R$ 120.852.842,33, correspondendo a 38,9% do total de recursos em esgotamento sanitário para o estado. As 13 estações de tratamento de esgoto vão proporcionar o aumento de 39.606,69 (x1.000 m³ano-1) de volume do esgoto tratado. O IN046 de oito municípios poderá alcançar o valor de 100,0% e o do estado do Espírito Santo poderá tê-lo alterado de 27,0 para 46,9%, com a entrada em operação dessas estações de tratamento de esgoto.

ABSTRACT Within the scope of the Growth Acceleration Program, the The Brazilian Ministry of Cities is responsible for the management of investments intended for sewage in the amount of BRL 26.4 billion for implementation or expansion of the collection system and wastewater treatment plant. The state of Espírito Santo was chosen to perform the study on the technologies and to evaluate the impact of the increased treated sewage volume in the sewage treatment rate (IN046) of the municipalities and state. It identified 13 operations with investments in wastewater treatment, benefiting 11 municipalities. It has been estimated that the amount invested in treatment is of BRL 120,852,842.33, which represents 38.9% of total sanitation resources for the state. The 13 wastewater treatment plants will provide an increase of 39,606.69 (x1,000 m³ year-1) of volume of treated sewage. The IN046 of eight municipalities might reach a value of 100.0% and the state of Espírito Santo might have its value changed from 27.0 to 46.9%, after the beginning of operation of these wastewater treatment plants.

Assessment of enteric viruses in a sewage treatment plant located in Porto Alegre, southern Brazil / Avaliação de vírus entéricos em uma estação de tratamento de esgoto localizada em Porto Alegre, sul do Brasil

In order to verify the microbial quality of the influents and effluents of one STP from southern Brazil, an eight-month survey was conducted to examine the presence of total and fecal coliforms and of adenovirus (HAdV), enterovirus (EV), genogroup A rotaviruses (GARV) and Torque teno virus (TTV), in treated effluent samples from São João/Navegantes STP, Porto Alegre (Brazil). A total of 16 samples were collected, eight of influent (raw sewage, prior to treatment), and the other eight of the effluent (post-treatment sewage). Total and fecal coliform levels ranging from 3.6 × 10(4) to 4.4 × 10(7) MPN/100 mL and 2.9 × 10³ to 1.7 × 10(7) MPN/100 mL, were detected in all samples. In raw sewage, HAdV (25%) and GARV (28.6%) viral genomes were detected. The analysis of effluent samples revealed the presence of HAdV (50%), EV (37.5%), and TTV (12.5%) genomic fragments. All samples, regardless of the month analysed, presented detection of a least one virus genus, except for in April. Higher virus detection rates were observed in treated sewage samples (62.5%), and in 80% of them (effluent positive samples) HAdV was detected. Results showed that improvements in sewage monitoring and treatment processes are necessary to reduce the viral and bacterial load on the environment in southern Brazil. To the knowledge of the authors, this is the first study showing the monitoring of viral genomes in influent and effluent samples from a STP located in Porto Alegre (Rio Grande do Sul, Brazil), southern Brazil.

Com o intuito de verificar a qualidade microbiológica de afluentes e efluentes de uma estação de tratamento de esgoto (ETE), um monitoramento de oito meses foi realizado para examinar a presença de coliformes totais e fecais, e de adenovírus (HAdV), enterovírus (EV), rotavírus do genogrupo A (GARV) e torque teno vírus (TTV), em amostras de esgoto tratado da ETE São João/Navegantes, em Porto Alegre-RS, Brasil. Um total de 16 amostras foi coletado, sendo oito de afluente (esgoto bruto, anterior ao tratamento) e oito de efluente (esgoto tratado). Os níveis de coliformes totais e fecais variaram entre 3,6 × 10(4) e 4,4 × 10(7) MPN/100 mL e 2,9 × 10³ e 1,7 × 10(7) MPN/100 mL, respectivamente, tendo sido estes detectados em todas as amostras. No esgoto bruto, foram detectados os genomas virais de HAdV (25%) e GARV (28,6%). A análise das amostras de efluente revelou a presença de fragmentos genômicos de HAdV (50%), EV (37,5%) e TTV (12,5%). Todas as amostras, independentemente do mês analisado, possibilitaram a detecção de pelo menos um gênero viral, exceto no mês de abril. Altas taxas de detecção viral foram observadas em amostras de esgoto tratado (62,5%), sendo que o HAdV foi detectado em 80% dessas amostras de efluente positivas. Os resultados mostram que aprimoramentos no processo de tratamento e monitoramento do esgoto são necessários para reduzir a carga viral e bacteriológica no ambiente do Sul do Brasil. Ao conhecimento dos autores, este é o primeiro estudo de monitoramento de genomas virais em amostras de afluente e efluente de uma ETE localizada em Porto Alegre-Rio Grande do Sul, Brasil.

O emprego da análise de imagem na determinação da distribuição de tamanho de partículas da areia presente no esgoto sanitário / The use of image analysis to determine particle size distribution of grit carried by sewage

É consensual, no meio técnico, que unidades de desarenação devem reter partículas discretas de elevada velocidade relativa de sedimentação (por exemplo: areia, silte, cinzas, semente de frutas etc); e que desarenadores capazes de remover grãos de areia de tamanho maior ou igual a 0,2 mm removem a maior parte dos materiais que ocasionam problemas operacionais em estações de tratamento de esgoto (ETE). Entretanto, não existe concordância acerca da forma de se determinar a concentração ou a distribuição granulométrica de tais materiais no esgoto sanitário. O presente artigo apresenta um método para determinar a distribuição granulométrica da areia presente no esgoto sanitário, o qual se baseia no emprego de técnicas de análise de imagens digitais. A aplicação do método proposto demonstrou que, em média, 84 por cento da massa de areia carreada pelo esgoto sanitário afluente da ETE Jardim das Flores (Rio Claro, SP) era composta por partículas maiores ou iguais a 0,2 mm.

There is a consensus among technicians that degritters ought to remove discrete particles which present elevated settling velocities (e.g. sand, silt, ashes, fruit seeds etc.) and that units which are able to retain particles larger than or equal to 0.2 mm remove most of the material which causes operational problems to wastewater treatment plants (WWTP). Nevertheless, there is no agreement on how to determine grit concentration in wastewater and particle size distribution of this material. This paper presents a method to determine particle size distribution of grit carried by sewage based on the use of digital image analysis techniques. The use of the proposed method demonstrated that, on average, 84 percent of grit mass carried by the WWTP Jardim das Flores (Rio Claro, SP, Brazil) influent was made up of particles larger than or equal to 0.2 mm.