Evaluation of a pilot system constructed wetlands for removal of emerging compounds

Orientadores: Denis Miguel Roston, Maria Aparecida Carvalho de MedeirosTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia AgrícolaResumo: O lançamento de compostos orgânicos emergentes (COEs) no meio ambiente tem se tornado uma questão de grande interesse. O uso de ferramentas analíticas mais precisas vem favorecendo a identificação e quantificação desses compostos. A presença dos COEs mesmo em baixas concentrações (microgramas e nanogramas por litro), podem induzir a toxicidade aquática, e afetar a saúde humana. Diversas são as fontes de lançamento dos COEs em ambientes aquáticos, no entanto, a principal fonte de poluição são as estações de tratamento convencionais, que em sua grande maioria não são capazes de tratar os COEs. A remoção desses compostos como exemplo os fármacos em efluentes, podem ser obtidas utilizando tecnologias avançadas de tratamento, porém apresentam custos elevados e necessitam de mão de obra específica e qualificada para sua operação e manutenção. Diante dos obstáculos da universalização do saneamento e atendimento das diversas localidades e condições econômicas dos municípios no Brasil, esse trabalho avaliou a implementação de um sistema natural de tratamento o Wetlands Construídos CWs em laboratório. Conhecido e difundido há mais de três décadas com excelentes resultados na remoção de matéria orgânica, nutrientes e microrganismo. Sua aplicação nesse experimento ocorreu em escala piloto para pós-tratamento de efluentes, utilizando o efluente gerado por uma estação de tratamento de esgoto ETE convencional. Para tal avaliação adaptou-se metodologias cromatográficas em GC-MS com concentração dos COEs das amostras pela técnica SPE, sendo um indicador o composto psicoestimulante a Cafeína e dois fármacos Anti-inflamatórios não Esteroides AINEs: Diclofenaco (DCF) e Ibuprofeno (IBU). O método implantando no GC-MS foi configurado no modo de ionização de elétrons (EI = 70 eV) e monitoramento de íons selecionados (SIM). Os compostos AINEs foram sililados após o processo de derivatização com o reagente MSTFA. As curvas analíticas apresentaram linearidades superiores a (R2 > 0,99) entre os intervalos de concentração de 5 a 250 ng.L-1 limite de detecção LD:48,8 ng.L-1 e limite de quantificação LQ: 64,9 ng.L-1 para o composto IBU, de 10 a 5000 ng.L-1 LD:6,5 ng.L-1 e LQ: 14,8 ng.L-1 para o composto CAF e de 5 a 200 ng.L-1 LD:72,7 ng.L-1 e LQ: 86,8 ng.L-1 para o composto DCF. Os resultados dos parâmetros físico-químicos apresentaram bom desempenho no sistema CWs com remoção de matéria orgânica e nutrientes remanescentes no efluente, já a identificação e quantificação dos COEs, apresentaram eficiência de remoção dos compostos: IBU em 6 %; DCF em 15 %; e CAF em 30 % indicando a capacidade do sistema de CWs na remoção ou diminuição dos COEsAbstract: The launch of emerging organic compounds (COEs) into the environment has become a matter of great interest. The use of more precise analytical tools has the identification and quantification of these compounds. The presence of COEs even at low concentrations (micrograms and nanograms per liter) can induce aquatic toxicity and affect human health. There are several sources of COE release in aquatic environments, however, the main source of pollution is conventional wastewater treatment plants (WWTP), which mostly are not able to remove the EOCs. The removal of these compounds in Wastewater can be obtained using advanced treatment technologies, however they are expensive and require specific and qualified labor for their operation and maintenance. Faced with the obstacles of the universalization of sanitation and attendance of the different localities and economic conditions of the cities in Brazil, this study aims at implementation the Wetlands Constructed CWs in the laboratory. This system known and widespread for more than three decades with excellent results in the removal of organic matter, nutrients and microorganism. Its application in this experiment occurred on a pilot scale for post-treatment of effluents, using the effluent generated by WWTP. For this evaluation, it was adapted the chromatographic methodologies in GC-MS with concentration of the COEs of the samples by the SPE technique, being an indicator the psychostimulant compound Caffeine and two pharmaceuticals Non-steroidal anti-inflammatory NSAIDs: Diclofenac (DCF) and Ibuprofen (IBU). The method implanted in the GC-MS it was set with the electron ionization mode (EI = 70 eV) and monitoring of selected ions (SIM). The NSAIDs were silylated after the derivatization process with the MSTFA reagent. Analytical curves showed linearities greater than (R2 > 0.99) between the concentration ranges from 5 to 250 ng.L-1 detection limit LD: 48.8 ng.L-1 and limit of quantification LQ: 64.9 ng.L-1 for compound IBU, from 10 to 5000 ng.L-1 LD: 6.5 ng.L-1 and LQ: 14.8 ng.L-1 for compound CAF and 5 to 200 ng.L-1 LD: 72.7 ng.L-1 and LQ: 86.8 ng.L-1 for compound DCF. The results of the physical-chemical parameters showed good performance in the CWs system with removal of organic matter and nutrients remaining in the effluent, since the identification and quantification of COEs, showed efficiency of removal of the compounds: IBU in 6 %; DCF in 15 %; and CAF in 30 % indicating the system capacity of CWs in the removal or decrease of COEsDoutoradoAgua e SoloDoutor em Engenharia Agrícol

Assays in ecotoxicological organisms Daphnia similis and Vibrio fischeri in the evaluation of wastewater applied in culture of eucalyptus (Eucalyptus urograndis)

Orientador: Alexandre Nunes PoneziDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e UrbanismoResumo: O tratamento de esgoto doméstico é de fundamental importância para a manutenção da qualidade dos corpos hídricos e da vida aquática assim como para a conservação dos recursos naturais. Neste foco, os sistemas de tratamento como lagoas de estabilização são largamente utilizados no Brasil para tratamento de efluentes sanitários. O uso de efluente sanitário proveniente do pós-tratamento de lagoa de estabilização utilizado na irrigação de culturas agrícolas é recomendado como prática complementar ao tratamento do efluente, fornecendo assim um aporte de nutrientes necessários ao desenvolvimentos de diversas culturas agrícolas. No entanto essa prática deve ser avaliada quanto aos impactos ambientais. Com esse intuito, foi desenvolvida uma pesquisa para avaliar os potenciais efeitos tóxicos proveniente da aplicação de efluente tratado por lagoas facultativas na cultura de Eucalyptus urograndis. O local escolhido para a pesquisa foi uma área cedida pela ETE Prof. Carmelino Correa Junior (Colégio Agrícola), no município de Franca-SP. A área foi dividida em 8 tratamentos e irrigada de acordo com a dose de "água'' recomendada para a cultura de eucalipto da seguinte forma: T1 dose de Água, sem adubação química, T2 dose de Água, com adubação química, T3 Efluente - 1/3 da dose, com adubação química, T4 Efluente - 1/2 dose com, adubação química, T5 Efluente - 1 dose, com adubação química, T6 Efluente - 1 dose, sem adubação, T7 Efluente - 1,5 dose, sem adubação química e T8 - sem irrigação e sem adubação química (testemunha). A pesquisa avaliou a presença de elementos e compostos com potencial tóxico em detrimento da aplicação de efluente tratado, por meio de analises físicoquímicas e ecotoxicológicas, correlacionando a concentração de metais, sais e o potencial efeito tóxico causado por compostos alelopáticos liberados pelo eucalipto. Assim foi possível inferir a partir dos resultados obtidos nos testes com Daphnia similis e Vibrio fischeri, onde foram obtidos valores de CE50 superiores a 75% para a maior parte dos tratamentos, indicando um baixa toxicidade ou em alguns caso sua ausênciaAbstract: The domestic wastewater treatment is critical for maintaining the quality of water bodies and aquatic life as well as for the conservation of natural resources. In this focus, treatment systems and stabilization ponds are widely used in Brazil for the treatment of wastewater. The use of sanitary effluent from the post-treatment stabilization pond used for irrigation of agricultural crops is recommended as a complementary practice to the treatment of the effluent, thus providing a supply of nutrients necessary for the development of several crops. However, this practice should be evaluated for environmental impacts. For this purpose, we developed a survey to assess the potential toxic effects from the application of effluent ponds for the culture of Eucalyptus optional urograndis, the site chosen for the research was an area ceded by Prof. ETE. Carmelino Correa Junior (Agricultural College) in the city of Franca-SP. The area was divided into eight treatments and irrigated according to the dose of "water'' recommended for the cultivation of eucalyptus as follows: T1 dose of water, without chemical fertilizer, T2 dose of water with chemical fertilizer, effluent T3 - third dose, with chemical fertilizer, effluent T4 - 1/2 dose, chemical fertilizer, effluent T5 - 1 dose, with chemical fertilizer, effluent T6 - 1 dose, without fertilization, T7 Effluent - 1.5 dose without chemical fertilizer and T8 - without irrigation and without chemical fertilizer. (control). This study evaluated the presence of elements and compounds with toxic potential detriment of the application of treated wastewater through physical-chemical analyzes and ecotoxicological correlating the concentration of metals, salts and the potential toxic effect caused by allelopathic compounds released from eucalyptus. Thus it was possible to conclude from the results obtained in tests on Daphnia similis and Vibrio fischeri, which were obtained EC50 values higher than 75% for most treatments, indicating a low toxicity and in some cases failingMestradoSaneamento e AmbienteMestre em Engenharia Civi

Avaliação da Redução da Poluição do Chorume Tratado por Processo Fotoquímico

Este trabalho teve como objetivo avaliar a redução da poluição do chorume proveniente do aterro sanitário da cidade de Limeira-SP, através de tratamento por processo fotoquímico utilizando H2O2/UV. Os estudos foram realizados em um reator de vidro Pyrex de capacidade volumétrica de 1.7 L (100 mm de diâmetro interno, 145 mm de diâmetro externo e altura total de 300 mm) equipado com sistema de refrigeração à água e recirculação do chorume. Os melhores resultados de reduções dos valores de alguns parâmetros de controle ambiental foram: 46 % de Carbono Orgânico Total (COT), 93 % de fenóis totais, 97 % de nitrogênio amoniacal e 91 % de redução da cor do chorume. Estes resultados foram alcançados utilizando as seguintes condições experimentais otimizadas: volume de H2O2 35 mL, adicionados ao reator em alíquotas de 15, 10, e 10 mL, temperatura 45oC, lâmpada de 400 Watts e tempo de tratamento de 90 minutos

Ammonia removal from leachate by photochemical process using H2O2

In this work, it was studied the optimization of the photochemical process using H2O2/UV in order to reduce the concentration of ammonia in leachate. It was used landfills leachate previously treated in the development of studies. A photochemical reactor with the capacity of 1.7 liters equipped with refrigeration system and recirculation of leachate was employed in the research. The influence of temperature, the light bulb power, the concentration of H2O2 and treatment time were tested during the study. A removal of 97% of ammonia was observed at 90 min

Evaluation leachate pollution reduction treated by photochemical process

Este trabalho teve como objetivo avaliar a redução da poluição do chorume proveniente do aterro sanitário da cidade de Limeira-SP, através de tratamento por processo fotoquímico utilizando H2O2/UV. Os estudos foram realizados em um reator de vidro Pyrex de capacidade volumétrica de 1.7 L (100 mm de diâmetro interno, 145 mm de diâmetro externo e altura total de 300 mm) equipado com sistema de refrigeração à água e recirculação do chorume. Os melhores resultados de reduções dos valores de alguns parâmetros de controle ambiental foram: 46 % de Carbono Orgânico Total (COT), 93 % de fenóis totais, 97 % de nitrogênio amoniacal e 91 % de redução da cor do chorume. Estes resultados foram alcançados utilizando as seguintes condições experimentais otimizadas: volume de H2 O2 35 mL, adicionados ao reator em alíquotas de 15, 10, e 10 mL, temperatura 45 o C, lâmpada de 400 Watts e tempo de tratamento de 90 minutos.This work was aimed at evaluating leachate pollution reduction in the sanitary landfill of Limeira-SP city through a photochemical treatment using UV/ H2O2 process. The treatment was accomplished in a Pyrex glass reactor of approximately 1.7 L (internal diameter: 100 mm, external diameter: 145 mm, total height:300 mm). The experiments were carried out through water refrigeration and internal recirculation system of the leachate. The best reduced values for environmental control parameters were: 46 % of total organic carbon (TOC), 93 % total of phenols and 97 % of ammoniacal nitrogen and 91% of leachate color reduction. These results were obtained through the following optimized experimental conditions: H2 O2 35 mL added to the reactor in aliquots of 15 mL (starting), 10 mL (30 minutes), 10 mL (60 minutes), 45 o C temperature, 400 Watts lamp and 90 minute treatment time.Comité de Medio Ambient