Caracterização microbiológica, química e presença de poluentes orgânicos em amostras de lodo de esgoto de São Paulo

Objetivou-se com este trabalho avaliar o potencial agrícola do lodo de esgoto produzido no estado de São Paulo, bem como, verificar a possibilidade de interação entre a composição química e a abundância relativa de bactérias no lodo. Foram realizadas coletas de amostra de lodo de esgoto em 19 estações de tratamento de esgoto, em três épocas distintas. Nas amostras provenientes das três épocas foram determinados as concentrações dos 16 hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPAs) listados como prioritários no monitoramento ambiental pela USEPA (acenafteno, acenaftileno, antraceno, benzo(a)antraceno, benzo(a)pireno, benzo(b)fluoranteno, benzo(ghi)perileno, benzo(k)fluoranteno, criseno, dibenzo(a,h)antraceno, fenantreno, fluoranteno, fluoreno, indeno(1,2,3-cd)pireno, naftaleno e pireno). Nas amostras da segunda época de coleta, além da presença de HPAs, determinou-se as concentrações de poluentes orgânicos emergentes (hormônios, produtos farmacêuticos e produtos de uso industrial), realizou-se a caracterização completa segundo a Resolução CONAMA 375/2006 (umidade, pH, N-Kjeldahl e inorgânico, carbono orgânico, cálcio, potássio, fósforo, magnésio, enxofre, boro, cobre, ferro, níquel, manganês, molibdênio, selênio, zinco, alumínio, arsênio, bário, cádmio, cromo, chumbo, mercúrio e sódio) e a caracterização da comunidade bacteriana através de metodologia independente de cultivo (sequenciamento illumina). Os macronutrientes em maiores concentrações no lodo de esgoto são: N > Ca > S > P > Mg > K. Os elementos inorgânicos Ni e Zn apresentaram concentração superior à máxima permitida para utilização agrícola pela resolução Conama 375/2006 em 1 e 3 amostras, respectivamente. A substância inorgânica que mais limita o enquadramento do lodo de esgoto como adubo orgânico (Instrução Normativa 27/2006) é o Hg. Os compostos benzilparabeno, bisfenol AF (BPAF), ácido perfluorooctanoico (PFOA) e tetrabromobisfenol A (TBBPA) não foram detectados. Por outro lado, cimetidina, metilparabeno, bisfenol A (BPA) e triclocarban foram detectados nas 19 amostras avaliadas. O composto presente em maior concentração é o triclocarban. As concentrações de hidrocarbonetos policíclicos aromáticos são baixas, de acordo com a norma Europeia. Os filos Proteobacteria e Bacteroidetes estão presentes em maior abundância relativa. Existe uma comunidade bacteriana núcleo nas estações de tratamento de esgoto do estado de São Paulo, composta por 81 gêneros, presentes nas 19 ETEs avaliadas, dos quais, os que estão em maior abundância relativa são Treponema, Clostridium, Propionibacterium, Syntrophus e Desulfobulbus. A elevação do pH a valores próximos de 12 reduz a diversidade microbiana. Considerando a abundância relativa e a composição química do lodo de esgoto, as estações podem ser agrupadas em três grupos distintos, sendo que um deles é influenciado principalmente pelos teores de Ca, Zn e Cu, o outro pelos teores de Fe e S e o terceiro grupo que foi influenciado pelos demais fatores avaliados.

Flotação aplicada ao pós-tratamento do efluente de reator anaeróbio de leito expandido tratando esgoto sanitário

Este trabalho apresenta e discute os resultados de um estudo amplo e aprofundado sobre os principais parâmetros operacionais da flotação por ar dissolvido, utilizada no pós-tratamento de efluentes de um reator anaeróbio de leito expandido (RALEx), tratando 10 m3/hora de esgoto sanitário. Foram realizados preliminarmente ensaios utilizando o flotateste, unidade de flotação em escala de laboratório, para identificar as melhores dosagens de coagulante (cloreto férrico), o polímero mais adequado, dentre os 26 testados, e sua respectiva dosagem, o pH de coagulação adequado, o tempo (Tf) e o gradiente de velocidade (Gf) de floculação mais apropriados e a quantidade de ar (S*) requerida. Para obtenção das condições operacionais adequadas para a unidade piloto de flotação, os valores de Tf e de Gf foram variados de zero a 24 minutos e de 40 a 100 s-1, respectivamente. As concentrações de cloreto férrico e de polímero sintético variaram de 15 a 92 mg/L e de 0,25 a 7,0 mg/L, respectivamente. S* variou de 2.85 a 28.5 gramas de ar por metro cúbico de efluente e a taxa de aplicação superficial na unidade de flotação abrangeu de 180 a 250 m3/m2/d. O desempenho da flotação durante a partida do reator anaeróbio também foi investigado. O uso de 50 mg/L de cloreto férrico, de Tf igual a 20 min e Gf de 80 s-1, de S* de 19,7 g de ar por m3 de efluente e taxa de 180 m3/m2/d produziu excelentes resultados nos ensaios com a instalação piloto de flotação, com elevadas remoções de carga de DQO (80,6%), de fósforo total (90,1%) e de sólidos suspensos totais (92,1%) e com turbidez entre 1,6 e 15,4 uT e residuais de ferro de 0,5 mg/L, com remoção estimada, na forma de lodo, de 77 gramas de SST por m3 de efluente tratado. Nestas mesmas condições, no sistema RALEx+FAD, foram observadas remoções globais de 91,6% de carga de DQO, de 90,1% de carga de fósforo e de 96,6% de carga de SST. O emprego da flotação por ar dissolvido (FAD) mostrou-se alternativa bastante atraente para o pós-tratamento de efluentes de reatores anaeróbios. Se a coagulação estiver bem ajustada, o sistema composto de reator anaeróbio seguido de unidade de flotação consegue alcançar excelente remoção de matéria orgânica, redução significativa da concentração de fósforo e de sólidos suspensos, além de precipitação dos sulfetos dissolvidos, gerados no reator anaeróbio. Bons resultados foram alcançados mesmo quando o reator RALEx produziu efluentes de baixa qualidade durante seu período de partida. Nesse período, o sistema de flotação atuou como barreira eficaz, evitando a emissão de efluente de baixa qualidade do sistema.

Pós-tratamento físico-químico por flotação de efluentes de reatores anaeróbios de manta de lodo (UASB)

O emprego da flotação por ar dissolvido (FAD) para o pós-tratamento de efluentes de reatores anaeróbios aparenta ser atraente considerando algumas características desse processo físico-químico. A FAD é reconhecidamente um processo de alta taxa, particularmente eficiente na remoção de material particulado em suspensão e de flocos produzidos pela coagulação química de águas residuárias. Além disso, há produção de lodo espesso e provavelmente arraste de parcela de gases e de compostos voláteis, presentes nos efluentes anaeróbios. Entretanto, a concepção de sistemas de FAD deve ser precedida por ensaios em unidades de flotação em escala de laboratório, permitindo a determinação dos principais parâmetros do processo. Neste trabalho, são apresentados e discutidos os resultados obtidos em laboratório e em instalação piloto de flotação com escoamento contínuo recebendo efluente de reator anaeróbio de manta de lodo (UASB), com 18 m3 de volume, tratando esgoto sanitário. Os ensaios em unidade em escala de laboratório foram realizados utilizando diferentes dosagens de cloreto férrico (entre 30 e 110 mg/L) ou de polímero catiônico (entre 1,0 e 16,0 mg/L), atuando como coagulantes. Além disso, foram estudadas as condições de floculação (tempo de 15 e de 25 min, e gradiente médio de velocidade de floculação entre 30 e 100 s-1) e diferentes valores de quantidade de ar fornecido ao processo (S*, entre 4,7 e 28,5 g de ar por m3 de efluente). Com a instalação piloto de FAD foram realizados apenas ensaios preliminares variando-se a taxa de aplicação superficial (140 e 210 m3/m2/d) para diferentes valores de S* (14,8 a 29,5 g de ar por m3 de efluente). Com o emprego de dosagem de 65 mg/L de cloreto férrico, de tempo de 15 min e gradiente médio de velocidade de floculação de 80 s-1 e de 19 g de ar por m3 de efluente, foram observados excelentes resultados em laboratório, com elevadas remoções de DQO (89%), de fosfato total (96%), de sólidos suspensos totais (96%), de turbidez (98%), de cor aparente (91%), de sulfetos (não detectado) e NTK (47%). Considerando o sistema UASB e FAD, nos testes em laboratório, foram observadas remoções globais de 97,7% de DQO, de 98,0% de fosfato total, de 98,9% de SST, de 99,5% de turbidez, de 97,8% de cor aparente e de 59,0% de NTK. Nos ensaios com a instalação piloto de FAD, o sistema apresentou remoções de 93,6% de DQO, de 87,1% de SST, de 90% de sulfetos e de 30% de NTK.

Avaliação da potencialidade de incorporação de um lodo de uma indústria de produtos de limpeza como adição mineral em concretos de cimento Portland

The generation of industrial wastes has been increased more and more in recent decades, motivating studies about a correct sustainable allocation and that also represents advantages for their generators. In this context, are included two companies of cleaning products niche, located in São José do Mipibu/RN, that produces industrial sludge at a sewage treatment plant, and that is the main approach of this research. Given this, it was studied the incorporation potentiality of this sludge as a mineral addition in cement matrix for concrete production due it high capacity of wastes immobilization inside this material, which are subsequently used in the company for making precast articles. Were added different sludge concentrations (5, 10, 15 and 20%) in a common trait (1: 2: 3), and evaluated their techniques and microstructural implications via workability test in fresh state and compressive strength, full porosity and scanning electron microscopy (SEM) in the hardened state. The results demonstrated the feasibility of the process both from a technical and environmental view as economical. All concretes produced with residue showed an increase of workability given the nature of the waste that had surfactants substances capable of adsorbing tiny particles of air into the batter. However, for all concentrations were obtained lower compressive resistances than standard concrete, with a reduction of 39% for samples with 20% of sludge. This are attributed mainly to an increase of porosity in the transition zone of these material, resulting from increased formation of ettringite at the detriment to the formation of other compounds, but which still allows the use of these for the manufacture of concrete articles with non-structural nature, such as precast floor. In addition, the water absorption and void ratio increased slightly for all samples, except the concrete with 20% of waste that has a reduction for the last parameter. Given this context, the recommended maximum level is 20%, constituting a significant proportion and able to allocate sustainably all waste generated in the industry.

Contribuição à gestão ambiental de lodo de esgoto em solos tropicais: determinação da fração de mineralização de compostos nitrogenados.

As quantidades de lodo de esgoto a serem aplicadas a solos agrícolas são determinadas em função de diversos critérios. Um desses critérios considera a quantidade de nitrogênio inorgânico que o resíduo poderá gerar no solo, como nitrato, durante sua mineralização. A prática vigente atualmente no Brasil para definição de dosagens de lodo de esgoto a aplicar em solos agrícolas é determinada pelo CONAMA - Conselho Nacional do Meio Ambiente. Na Resolução 375, publicada em 2006 por esse órgão, recomenda-se a utilização do valor de 20% de disponibilização de N para lodos de esgoto que passem pelo tratamento anaeróbio. Esse valor, entretanto, baseia-se em dados obtidos para solos em climas temperados. Em solos tropicais, já se dispõe de dados de pesquisa, que preconizam índices de disponibilização de N superiores aos da atual legislação. Como o nitrato é altamente lixiviável no perfil do solo, se for gerado em quantidades superiores às absorvidas pelas plantas, torna-se um poluente potencial de águas subsuperficiais. Por essa razão, há necessidade de pesquisas com maior número de solos, dada a grande extensão do território brasileiro, visando-se o estabelecimento e validação de índices locais de disponibilização de N em solos tratados com lodos de esgoto. Porém, ainda não se dispõe de um protocolo específico para a determinação da fração de mineralização de compostos nitrogenados de lodos de esgoto utilizados na agricultura. Visando contribuir para isso, foi estabelecido neste trabalho um protocolo para a determinação da fração de mineralização de compostos de N presentes em lodos de esgoto, quando aplicados em solos agrícolas. Nele, são estabelecidas, passo a passo, as etapas para a estimativa desse índice, utilizando-se as metodologias usuais no Brasil em análises de solo e de resíduos. São apresentados ao final do protocolo resultados experimentais que mostram taxas de mineralização de nitrogênio superiores a estipulada na atual legislação.

Fração mineralizável de nitrogênio em solo tratado sucessivamente com lodo de esgoto.

A taxa de mineralização de nitrogênio oriundo de lodo de esgoto é utilizada para calcular a dose adequada de resíduo a ser aplicada ao solo. A Resolução CONAMA optou por utilizar porcentagens fixas de N mineralizável, dependendo do tipo de lodo de esgoto. Entretanto, a maioria das informações sobre a porcentagem de N mineralizável foi obtida a partir de solos que nunca receberam o resíduo anteriormente. O presente estudo avaliou a mineralização de N de solos que receberam por 5 anos doses diferentes de lodo de esgoto. Os resultados mostraram que a FMN e o modelo de cinética de primeira ordem não foram adequados para a avaliação de solos que já haviam recebido o resíduo anteriormente.

Biomassa e atividade microbiana em solos suplementados com lodo de esgoto e lodo de esgoto compostado.

Solos de texturas contrastantes foram suplementados com diferentes doses de lodo de esgoto e lodo de esgoto compostado e comparados quanto a seus efeitos na biomassa e atividade microbiana do solo. Em ambos os solos o Cmic foi maior no tratamento controle e menor no tratamento com fertilização nitrogenada. Não houveram diferenças concretas entre os dois compostos nos valores de qCO2 que pudessem sugerir qualquer efeito negativo dos tratamentos na microbiota do solo. O menor valor de Cmic/Corg obtido nos tratamentos com composto de lodo no solo arenoso, aos 21 dias, sugere a ocorrência de menor quantidade de C prontamente disponível neste substrato, o que poderia prejudicar a eficiência de utilização de C pelos microrganismos em solo com baixo conteúdo de C orgânico.

Biomassa e atividade microbiana em solos suplementados com lodo de esgoto e lodo de esgoto compostado.

2008

Fração mineralizável de nitrogênio em solo tratado sucessivamente com lodo de esgoto.

2008

Proposta de Protocolo para Projeto de Engenharia de Reatores Anaeróbios de Fluxo Ascendente com Manta de Lodo.

Esta dissertação apresenta a metodologia para o Projeto de Engenharia de Reatores Anaeróbios de Fluxo Ascendente com Manta de Lodo para tratamento de esgoto sanitário. A metodologia desenvolvida apresenta os parâmetros de cálculo e os condicionamentos técnicos físicos envolvidos no projeto e construção da unidade de tratamento. O trabalho contém uma proposta de protocolo para o projeto, construção e operação do Reator UASB.

Uso de geobag como unidade integrante do sistema de tratamento de lixiviado de aterros sanitários: estudo de caso no aterro sanitário de Rio das Ostras, RJ.

O objetivo do estudo foi avaliar o processo de tratamento de lixiviados de aterros sanitários combinado com lodos de fossa séptica com o uso de geobags. Foram realizadas amostragens no Aterro Sanitário de Rio das Ostras, onde foram coletadas amostras do lixiviado bruto, da lagoa de mistura de lodo de fossa séptica e lixiviado que constitui o afluente dos geobags, do efluente dos geobags, da entrada do wetland e da saída do wetland. Todas as amostras foram submetidas a análises físico-químicas (pH, condutividade, DQO, COD, nitrogênio amoniacal, série de sólidos), e ensaio de toxicidade com organismos-teste pertencentes a três níveis tróficos diferentes (Danio rerio, Daphnia similis e Aliivibrio fischeri). Além disso, foi realizado teste de coagulação com o mesmo polímero utilizado no aterro e ensaio de equilíbrio em lote com o lodo do interior do geobag. Os resultados encontrados apontaram para uma eficiência de redução de 90% para o parâmetro DQO, 97% para sólidos suspensos totais e 52% para COD, após o tratamento pelo geobag. Foi observada uma redução na toxicidade para Danio rerio e Daphnia similis quando o lixiviado foi misturado com o lodo de fossa séptica. Para Aliivibrio fischeri, ocorreu redução na toxicidade no efluente do geobag. Esses resultados mostraram que o potencial de utilização do geobag como parte integrante de sistemas de tratamento de lixiviados, considerando-se a especificidade do estudo (tratamento combinado com lodo de fossa séptica), pode contribuir para a solução de um dos principais problemas ambientais oriundos dos aterros sanitários em municípios de médio e pequeno porte.

Avaliação de um biorreator piloto de lodo ativado no controle de odores.

Apesar da importância das estações de tratamento de efluentes industriais (ETEIs) na conservação dos ecossistemas, estas podem ser geradoras de gases com maus odores contendo compostos orgânicos voláteis - COVs. Os maus odores têm sido motivos de protestos e reclamações por parte da população circunvizinha às fontes emissoras. Em virtude da conscientização ambiental, e dos impactos sobre a saúde do homem, o objetivo geral deste trabalho é avaliar a eficiência de um biorreator aeróbio piloto no controle de gases odoríferos emitidos em estação de tratamento de efluentes de indústrias de alimentos. Foi desenvolvido um sistema de difusão de ar odorífero em um reator aeróbio de lodo ativado, hermeticamente fechado, operado no regime de batelada sequencial, durante os dias 14, 21, 23, e 30 do mês de julho.Foram realizadas análises dos parâmetros físico-químicos do lodo ativado utilizado no reator aeróbio piloto, como determinação dos sólidos, DBO5, DQO, OD, pH, temperatura e IVL. A atividade da biomassa do lodo ativado foi avaliada por meio do teste de Respirometria. A eficiência do reator quanto à redução da DQO dos gases foi analisada por meio da absorção dos gases em solução de dicromato de potássio. Para avaliação da mensuração dos odores utilizou-se o método de cromatografia gasosa e espectrometria de massa, quantificando amostras de gases odorantes adsorvidas em tubos de carvão ativado, na entrada e na saída dobiorreator. Os resultados obtidos confirmaram o potencial do sistema de difusão em lodos ativados para o tratamento de gases odoríferos em ETEI, com eficiência de remoção dos COV`s variando de 97,3% a 98,9%.

Efeito do lodo de esgoto nos fluxos de gases na interface solo-atmosfera.

O objetivo do presente trabalho foi estudar o efeito da aplicação a longo prazo e continuada de lodo de esgoto da Estação de Tratamento de Esgoto de Barueri, SP, no fluxo de gases na interface soloatmosfera sob condições de campo e em condições tropicais.

Efeito do lodo de esgoto no crescimento e fixação simbiótica do N2 em feijoeiro (Phaseolus vulgaris L.).

Avaliou-se o efeito do lodo de esgoto, como fonte de N, no crescimento do feijoeiro e na eficiência da simbiose com estirpes nativas e selecionadas de rizóbio. O experimento foi conduzido em casa de vegetação, em um Latossolo Vermelho distroférrico, com os seguintes tratamentos: ausência de adubos químicos e de lodo, adubação química completa, doses 1, 2 e 3 de lodo de esgoto, feijão inoculado com estirpes eficientes de rizóbio + adubação nitrogenada no plantio, feijão inoculado + dose 1 de lodo , feijão inoculado + dose 2 de lodo e feijão inoculado + dose 3 de lodo. A dose 1 (14,8 t ha-1, na base seca) forneceu a metade do N mineral recomendado para a cultura do feijão , a dose 2 (29,6 t ha-1, na base seca) e a 3 (59,2 t ha-1, na base seca) forneceram, respectivamente, a quantidade de N mineral recomendada e duas vezes essa quantidade. Os maiores valores da atividade de redução do acetileno nos tratamentos com as doses 1 e 2 de lodo, em plantas que não foram inoculadas, demonstraram que a aplicação do lodo de esgoto pode aumentar a eficiência dos rizóbios nativos, quando comparados às bactérias oriundas do inoculante. Também demonstrou-se que a aplicação de fertilizante nitrogenado no feijoeiro pode ser substituída por quantidade adequada de lodo de esgoto.

Lodo de esgoto na agricultura: estudo de caso.

Avaliou-se a mineralização de N e a produtividade do milho em um solo submetido a freqüentes aplicações de doses crescentes de lodo de esgoto. O experimento foi conduzido em um Latossolo Vermelho-distroférrico, textura média/argilosa. Os tratamentos consistiram de parcelas sem aplicação de fertilizantes ou lodo de esgoto (testemunha), parcelas com aplicação de N mineral (NM), parcelas com dose de lodo de esgoto calculada para fornecer à cultura o mesmo teor de N do tratamento NM (1N) e parcelas com duas (2N), quatro (4N), e oito vezes (8N) a dose de lodo do tratamento 1N. Os conteúdos de N mineral no solo aumentaram com a dose de lodo. As altas concentrações de nitrato em relação às de amônio foram associadas à intensa nitrificação do solo. Altas perdas de nitrato provavelmente ocorreram nos primeiros vinte e sete dias após a incorporação do lodo, mesmo nas menores doses, sugerindo que a utilização de lodo em doses calculadas com base nas necessidades da planta e na sua taxa de mineralização medida em laboratório, poderá superestimar as quantidades a serem aplicadas ao solo.