Mobilidade de metais pesados em solos de disposição de resíduos sólidos urbanosMobility of heavy metals in soils of arrangement municipal solid waste

O conhecimento do movimento hidrodispersivo de elementos traços no solo é de fundamental importância para prevenção e remediação de danos causados ao ambiente. Neste sentido, estudos devem ser desenvolvidos sobre as interações que ocorrem nos solos e os elementos contaminantes. O presente trabalho teve como objetivo o estudo da mobilidade do Cd, Cu, Pb e Zn em solos de três áreas de disposição de resíduos sólidos urbanos (RSU), empregando-se a metodologia do deslocamento miscível em colunas de solo. O solo proveniente da área de disposição de RSU do município de Pouso Alegre foi o que apresentou menor potencialidade de lixiviação dos elementos traços avaliados, sendo o solo de Lavras o de maior vulnerabilidade no que se refere ao potencial de contaminação das águas subterrâneas. Em comparação com os demais, o solo de Lavras exige maior controle na disposição de resíduos sólidos, quando contiverem elementos traços facilmente solubilizados.Abstract The hydrodispersive knowledge of soil in movement of heavy metals is fundamentally important to prevent and remediate environmental damages. Therefore, studies should be developed on interactions that occur in soils and contaminants solutions. Considering such information in literature, the study of this work is the mobility of Cd, Cu, Pb and Zn metals in three areas of municipal solid waste. The concentrations of ions in the effluent were analyzed using the miscible displacement methodology. Among these evaluated soils, PA presented the lowest potential in relation to leaching of trace elements evaluated. L soil has the highest vulnerability in terms of potential for groundwater contaminations, which requires a greater control in disposal of solid waste containing easily solubilized trace elements

INFLUÊNCIA DAS CARACTERÍSTICAS FÍSICAS NA DETERMINAÇÃO DE PARÂMETROS HIDRÁULICOS DE RESÍDUOS SÓLIDOS URBANOS

Nos projetos de aterros sanitários brasileiros são utilizados parâmetros de resíduos advindos de países europeus e da América do Norte. Entretanto, os resíduos possuem características diferenciadas conforme a renda da população, hábitos culturais, clima, entre outros. A fim de melhorar os procedimentos relativos à disposição dos resíduos sólidos urbanos (RSU) em aterros sanitários, faz-se necessário a determinação de parâmetros de acordo com a realidade brasileira. Neste contexto, objetivou-se neste trabalho avaliar a influência da composição gravimétrica e do peso específico (γ) no valor da condutividade hidráulica (k) e da capacidade de campo (θ) de resíduos sólidos urbanos (RSU). Amostras de RSU foram coletadas na usina de triagem e compostagem (UTC) da cidade de Nazareno e também de restaurantes da cidade de Lavras, no estado de Minas Gerais, no Brasil. O artigo apresenta detalhes do equipamento desenvolvido, bem como da metodologia usada e os resultados encontrados. As conclusões apontam que o equipamento mostrou-se adequado para os procedimentos adotados. Além disso, pode-se concluir que houve uma diminuição da condutividade hidráulica e um aumento da capacidade de campo para as amostras de RSU com maior peso específico. Porém, não foram observadas variações significativas desses parâmetros em relação à composição gravimétrica, provavelmente devido ao tipo e qualidade dos materiais utilizados

Models for removal of organic matter and nutrients from swine wastewater in constructed wetland

Embora existam, na literatura científica, vários estudos nos quais foi avaliado o potencial uso de sistemas alagados construídos (SACs) no tratamento de águas residuárias, não há uma indicação segura de parâmetros de projeto para o dimensionamento de SACs, principalmente aqueles destinados ao tratamento de águas residuárias agroindustriais. Neste estudo, teve-se por objetivo avaliar o desempenho de SACs no tratamento das águas residuárias da suinocultura (ARS), sob diferentes taxas de carregamento orgânico (TCOA), e obter parâmetros cinéticos para dimensionamento dos SACs a serem utilizados no tratamento dessas águas, além de avaliar a capacidade de remoção de nutrientes pelas espécies vegetais neles cultivadas. Para possibilitar este estudo, foram construídos, na Área Experimental de Armazenamento e Processamento de Produtos Agrícolas, do Departamento de Engenharia Agrícola da UFV, em condições de casa de vegetação, nove tanques de 2,0 m x 0,5 m x 0,6 m, construídos de fibra de vidro e preenchidos com uma camada de 0,55 m de brita zero, mantendo-se o nível de água a 0,5 m. Nos SAC3, SAC5, SAC7 e SAC9 foi plantado o capim tifton-85 (Cynodon spp.) e nos SAC2, SAC4, SAC6 e SAC8 foi plantada a taboa (Typha latifolia). O SAC1 foi utilizado como controle, não sendo, nele, cultivada nenhuma espécie vegetal. Após um mês de implantação do experimento, iniciou-se a aplicação da ARS, proveniente do Setor de Suinocultura do Departamento de Zootecnia da UFV, nos SACs. A diferenciação na carga orgânica foi realizada com a aplicação de diferentes vazões afluentes nos SACs, que corresponderam a TCOA de 163 (SAC1, SAC2 e SAC3), 327 (SAC4 e SAC5), 460 (SAC6 e SAC7) e 561 kg ha-1 d-1 de DBO (SAC8 e SAC9), sendo os tempos de detenção hidráulica (TDH) referentes a cada TCOA, respectivamente de 11,9, 5,9, 4,2 e 3,6 dias. Para avaliação das eficiências na remoção de poluentes, foram realizadas 12 amostragens dos afluentes e efluentes dos SACs, entre os meses de abril e setembro de 2009, sendo o sistema de tratamento monitorado por um período de 120 dias. Nove das 12 amostragens foram feitas ao longo dos SACs, em pontos espaçados a cada 0,33 m do comprimento, para obtenção de coeficientes de degradação da matéria orgânica e de remoção de nutrientes, o que foi efetuado por meio de ajuste de modelos de predição de primeira ordem (REED et al., 1995); e suas variantes, tal como a proposta por BRASIL et al. (2007), LABER et al. (1999) e COOPER (1999) e por KADLEC & WALLACE (2008). Aos 60 e aos 120 dias após o início da aplicação da ARS e monitoramento dos sistemas, foram realizados os cortes dos vegetais, a fim de se avaliar a produtividade e os teores de nutrientes na parte aérea da vegetação. Quanto à remoção de matéria orgânica na forma de DBO, não foi verificada diferença estatística (p<0,05) entre os diferentes SACs, sendo que as eficiências médias de remoção variaram entre 75 e 88%. As médias de remoção de DQO e SST variaram entre 67 e 82% e 84 e 90% e diferiram entre si, a 5% de probabilidade, pelo Teste Tukey, para as diferentes taxas de carga orgânicas aplicadas (tratamentos). Houve diferença estatística entre as médias de remoção de nitrogênio nos SACs, tendo sido obtidas maiores remoções naqueles que receberam as menores cargas deste nutriente (SAC1, SAC2 e SAC3), tendo a remoção variado de 26 a 40% para as diferentes TCOA. Verificaram-se aumentos nas concentrações de nitrato e nitrito ao longo dos SACs, evidenciando a capacidade de nitrificação do meio, mesmo que pequena, nos sistemas que operaram sob as maiores TCOA. Entre as eficiências médias de remoção de fósforo, verificou-se diferença significativa (p<0,05) entre os diferentes tratamentos, sendo que estas variaram de 65 a 78%, valores que podem ser considerados satisfatórios. A taboa não se adaptou às condições de carregamento impostas aos SACs, produzindo reduzida quantidade de matéria seca (0,75 a 1,76 Mg ha-1) e apresentando completa senescência nos SAC6 e SAC8, dois dos que receberam as maiores TCOA. O capim tifton-85 apresentou bom desenvolvimento e maior produtividade de matéria seca (4,73 a 6,26 Mg ha-1), se destacando em relação à taboa na remoção de nutrientes, exceto no que se refere ao sódio. Apesar de a taboa ter apresentado maior concentração de nutrientes no tecido foliar (exceto nitrogênio e fósforo), o que pode ser atribuído à menor diluição na biomassa produzida, foi a capacidade de produção debiomassa o fator responsável pelas maiores porcentagens de remoção apresentadas pelo capim tifton-85. Em relação aos ajustes de modelos cinéticos, verificou-se que o modelo de primeira ordem e o proposto por LABER et al. (1999) e COOPER (1999) não se ajustaram bem aos dados obtidos neste trabalho, enquanto os modelos de BRASIL et al. (2007) e KADLEC & WALLACE (2008)proporcionaram bom ajuste e descreveram com precisão a cinética de remoção da matéria orgânica (DBO e DQO) e de nutrientes (NTK e P) nos sistemas avaliados, apresentando, geralmente, R2 superior a 90%.Although there are various studies in scientific literature in which the potential use of constructed wetland (CWs) on treatment of wastewater, there is no secure indication of project parameters for sizing of CWs, principally those destined for treatment of agroindustrial wastewater. The objective of this study was to evaluate the performance of CWs for treatment of swine wastewater (SWW), with different organic loading rates (OLR), and obtain kinetic parameters for sizing of CWs to be used for treatment of these waters, as well as evaluate the nutrient removal capacity by cultivated plant species. To perform this study, nine tanks were constructed at the Experimental Area of Agricultural Product Storage and Processing, of the Department of Agricultural Engineering, UFV, each measuring 2.0 m x 0.5 m x 0.6 m, built of fiberglass, filled with a 0.55 m layer of crushed stone # zero, and a water level maintained at 0.5 m. CW3, CW5, CW7 and CW9 were planted with Tifton 85 Bermudagrass (Cynodon spp.) and in CW2, CW4, CW6 and CW8 cattail was planted (Typha latifolia). The CW1 was used as control, in which no plant species was cultivated. After one month of experimental implementation, application of the ARS was initiated in the CWs, provided by the Swine Producing Sector of the Animal Science Department of UFV. The corresponding OLR of 163 (CW1, CW2 and CW3), 327 (CW4 and CW5), 460 (CW6 and CW7) and 561 kg ha-1 d-1 of BOD (CW8 and CW9) were applied for the hydraulic retention times (HRT) referring to each OLR, respectively, of 11.9, 5.9, 4.2 and 3.6 days. For evaluation of the pollutant removal efficiencies, 12 samples were taken of the CW influent and effluents, between the months of April and September of 2009, for a system monitoring period of 120 days. Nine of the 12 samples were performed along the CWs, in points spaced at every 0.33 m of length to obtain the coefficients of organic matter degradation and removal of nutrients, which was performed by adjusting first order prediction models (REED et al., 1995), and its variants, as proposed by BRASIL et al. (2007), LABER et al. (1999), COOPER (1999) and KADLEC & WALLACE (2008). At 60 and 120 days after beginning application of ARS and monitoring of the systems, the grasses were cut to evaluate productivity and nutrient levels in the aerial part of the plants. In regards to organic matter removal in the form of BOD, no statistical difference (p<0.05) was verified between the different CWs, being that the average removal efficiencies varied between 75 and 88%. The average COD and TSS varied from 67 to 82% and 84 to 90% and differed among themselves at 5% probability by the Tukey Test for the different OLR (treatments). There was statistical difference between the averages of nitrogen removal in the CWs, where the greatest removals were obtained in those which received the lowest nutrient loads (CW1, CW2 and CW3), varying from 26 to 40% for the different OLR. Increase in the concentrations of nitrate and nitrite was verified along the CWs, proving the nitrification capacity of the medium, although small, in systems that operate under greater OLR. Among the efficiencies measured for removal of phosphorus, significant difference (p<0.05) was verified between the different treatments, varying between 65 and 78%, values that can be considered satisfactory. Cattail did not adapt to the loading conditions imposed on the CWs, producing a reduced quantity of dry material (0.75 to 1.76 Mg ha-1) and presenting complete senescence in CW6 and CW8 which received the greatest OLR. Tifton 85 Bermudagrass presented good development and greater productivity of dry material (4.73 to 6.26 Mg ha-1), standing out in relation to cattail for nutrient removal, except for sodium. Despite cattail presenting a greater concentration of nutrients in leaf tissue (except nitrogen and phosphorus), which can be attributed to the lower dilution in the produced biomass, the biomass production capacity was the factor responsible for the greater removal percentages presented by the Tifton 85 Bermudagrass. In relation to adjustment of kinetic models, it was verified that the first order model and that proposed by LABER et al. (1999) and COOPER (1999) did not adjust well to the data obtained in this study, while the models of BRASIL et al. (2007) and KADLEC & WALLACE (2008) were more suitable and precisely described kinetics for removal of organic matter (BOD and COD) and nutrients (TKN and P) in the evaluated systems, generally presenting R2 greater than 90%.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológic

<b>Biological systems coupled for treating wastewater from processing coffee cherries: I – Removal of organic matter</b> - doi: 10.4025/actascitechnol.v35i2.13627

Three treatment systems consisting of upflow anaerobic filters followed by constructed wetlands (CW) were evaluated in the treatment of wastewater from processing coffee cherries (WCP). The filters (F) were made up of PVC (1.5 m high and 0.35 m diameter) filled with gravel # 2 and SACs were made of wood boxes (1.5 m long, 0.4 m high and 0.5 m wide) sealed with HDPE geomembranes and filled with gravel ‘zero’. WCP had the pH adjusted with lime to values close to 7.0 and the nutrient concentration changed to obtain a BOD/N/P ratio equal to 100/5/1. As a result, the values of influent and effluent pH remained within the range appropriate to the biological degradation of organic material. The system could not bear the shock of the organic load, which reduced the organic matter removal efficiency. Based on the analysis of performance and operating conditions employed, only the system that received the lowest organic load (F₁+CW₁) on the third phase, was effective in removing organic matter. <p class="akeyword"> </p

Biological systems combined for the treatment of coffee processing wastewater: II - Removal of nutrients and phenolic compounds

Three treatment systems consisting of anaerobic filters with upward flow followed by constructed wetland systems (CW) were evaluated for the removal of nutrients and phenolic compounds, in the treatment of coffee processing wastewater (WCP) in Viçosa, Minas Gerais State. Filters were made of PVC (1.5 m high and 0.35 m diameter) filled with gravel # 2 and CW were made of wooden boxes (1.5 m long, 0.4 m high and 0.5 m wide) sealed by HDPE geomembrane and filled with gravel ‘zero’. The WCP had the pH adjusted with lime to values close to 7.0 and the nutrient concentration changed to obtain a BOD/N/P ratio of 100/5/1. As a result, hydraulic retention times longer than 160 h in all treatment systems during phase III had not promoted greater efficiencies for removal compared with the phase I, because the recovery time of the systems was inadequate. The F1+CW1 system that received the lowest organic load, showed a satisfactory performance with regard to the removal of nutrients (above 50%).Foram avaliados três sistemas de tratamento, compostos por filtros anaeróbios com escoamento ascendente, seguidos por sistemas alagados construídos (SACs), em relação à capacidade de remoção de nutrientes e compostos fenólicos, no tratamento da água residuária do processamento dos frutos do cafeeiro (ARC) em Viçosa, Estado de Minas Gerais. Os filtros foram confeccionados em PVC (1,5 m de altura e 0,35 m de diâmetro) e preenchidos com brita número 2 e os SACs foram constituídos por caixas de madeira (1,5 m de comprimento, 0,4 m de altura e 0,5 m de largura) impermeabilizados por geomembrana de PEAD e preenchidos com brita número ‘zero’. A ARC teve o pH corrigido com cal até valores próximos a 7,0 e a concentração de nutrientes alterada de forma a se obter uma relação DBO/N/P igual a 100/5/1. Como resultado, observou-se que os tempos de detenção hidráulica superiores a 160 h, a que foram submetidos todos os sistemas de tratamento, durante a fase III, não proporcionaram maiores eficiências de remoção, quando comparadas à fase I, pois o tempo de recuperação dos sistemas mostrou-se insuficiente. O sistema F 1 +SAC 1 , que recebeu a menor carga orgânica, apresentou desempenho satisfatório no que se refere à remoção de nitrogênio e fósforo, sendo a eficiência maior que 50%.Palavras-chave: reator anaeróbio, sistema alagado construído, fenóis, nitrogênio, fósforo, café

Hydrodynamic behavior of a combined anaerobic-aerobic system employed in the treatment of vinasse

ABSTRACT The understanding of reactor hydrodynamics is essential for improving the performance of a reactor and biogas production. This study sought to evaluate the hydrodynamic behavior of a combined anaerobic-aerobic system at a laboratory scale for treating vinasse. The experiment was conducted in a system using two UASB reactors connected in series, followed by an Aerated Submerged Biological Filter (ASBF). The flow rates applied to the system and the corresponded theoretical HRTs in the UASB1, UASB2 and ASBF were respectively: 15.6 L d-1 and 1.2 d, 1.2 d and 1.0 d (Phase I - first year); 8.5 L d-1 and 2.1 d; 2.1 d and 1.8 d (Phase II - first year), 14.6 L d-1 and 1.1 d, 1.1 d and 1.0 d (Phase III - second year); 29.5 L d-1 and 0.6 d, 0.6 d and 0.5 d (Phase IV - second year). The hydrodynamic studies were carried out using pulse type stimulus-response tests, employing LiCl as a tracer. The coefficients of determination for the dispersion models (R2) indicate a close approximation of a continuous stirred tank reactor in series (multi-CSTR) model, with an average of 2.5, 2.3 and 1.2 (first year), and 1.1, 1.4 and 0.9 (second year) multi-CSTR for UASB1, UASB2 and ASBF, respectively. Results of the hydrodynamic tests carried out in UASB1, UASB2 and ASBF indicated strong tendency for flow in the complete mixture hydraulic regime, detecting a wide dispersion in the units, in addition to the presence of short circuits and dead zones

<b>Influence of flow direction in the performance of anaerobic filters</b> - doi: 10.4025/actascitechnol.v34i2.10353

<p class="aresumo">This work aimed to evaluate the performance of similar anaerobic filters operating with opposite wastewater flows, and compare mathematical models that describe the kinetics of organic matter degradation in both. Two pilot-scale filters were fed with domestic effluent – one filter worked as upflow (UAF) and the other as downflow (DAF). Experimental COD data obtained from samples taken along the length of the filters were used to fit the first-order mathematical model, the model proposed by Leduy and Zajic (1973) and the model proposed by Brasil et al. (2007). The first model showed overestimated reaction constant (k) values when compared to those obtained using the other models. The models proposed by Brasil et al. (2007) and Leduy and Zajic (1973) presented the highest coefficients of determination (R²). The average removal efficiencies of total COD were equal to 68 and 79% for UAF and DAF, respectively. The results revealed no significant differences between the two filters with regard to the variables applied.</p