abstract: This dissertation studies the larger issue of antibiotic resistance with respect to how antibiotics are being introduced into the environment, focusing on two major anthropogenic pathways: animal husbandry for human consumption, and the recycling of wastewater and municipal sludge generated during conventional biological sewage treatment. For animal production on land (agriculture) antibiotics are often used for growth enhancement and increased feed efficiency. For animal production in water (aquaculture) antibiotics are often used as a prophylactic. I found that the same antibiotics are being used in both industries and that the same strains of human pathogens have also been isolated from both sources, expressing identical resistance mechanisms. In U.S. seafood, five out of 47 antibiotics screened for were detected at levels of 0.3 to 7.7 ng/g fresh weight. Although compliant with FDA regulations, the risk for resistance still exists, as even low antibiotic concentrations have been shown to exert selective pressure on bacteria. Similarly low concentrations of antibiotics were found in U.S. biosolids at levels of 0.6 to 19.1 ng/g dry weight. Of the five antibiotics detected, two have never been reported before in biosolids. Three have never been reported before in U.S. biosolids. Using the raw numbers obtained from antibiotic screenings in biosolids, I assessed the impact of employing four different LC-MS/MS methods, concluding that analysts should experimentally determine the most appropriate quantitation method based on the analyte targeted, matrix investigated, and research goals pursued. Preferred quantitation approaches included the isotope dilution method with use of an analogous standard and, although time and resource demanding, the method of standard addition. In conclusion, antibiotics introduced into the environment via agriculture, aquaculture, and wastewater recycling pose a combination of chemical and biological threats. Aside from exerting outright chemical toxicity to non-target organisms, antibiotic residues can promote the development of multi-drug resistance in human pathogens. Public health protection approaches to stem the risks posed by animal husbandry may include reserving drugs for exclusive, human use, decreasing their usage altogether, improving reporting efforts, reevaluating existing regulations on agricultural and aquacultural antibiotic usage, and improved risk assessment for biosolids application on land. / Dissertation/Thesis / Doctoral Dissertation Engineering 2015

Submitted by Simone Souza (simonecgsouza@hotmail.com) on 2017-10-16T11:52:55Z No. of bitstreams: 1 DISS_2014_Ricardo de Sousa Carneiro.pdf: 3249963 bytes, checksum: 5a05cf20b4818f8fee9d578fe63e013a (MD5) / Approved for entry into archive by Jordan (jordanbiblio@gmail.com) on 2017-11-07T13:25:28Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DISS_2014_Ricardo de Sousa Carneiro.pdf: 3249963 bytes, checksum: 5a05cf20b4818f8fee9d578fe63e013a (MD5) / Made available in DSpace on 2017-11-07T13:25:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DISS_2014_Ricardo de Sousa Carneiro.pdf: 3249963 bytes, checksum: 5a05cf20b4818f8fee9d578fe63e013a (MD5) Previous issue date: 2014-08-22 / Indústrias frigoríficas estão inseridas como o mais frequente empreendimento industrial em Mato Grosso justificado, principalmente, pela agropecuária ser a principal atividade econômica no Estado, tornando os abatedouros uma opção para agregar valor ao que aqui é criado, principalmente na produção de bovinos e aves. Intrínseco a indústria frigorífica está a geração de efluente, que precisa ser tratado antes da sua disposição no solo ou em corpos d’água. Lagoas de estabilização constitui o principal tipo de tratamento de efluente presente em frigoríficos no Estado. Este tipo de tratamento gera um resíduo semissólido denominado lodo. Este subproduto pode ser rico em nutrientes tornando-o um material que é denominado biossólido. Entretanto, para receber tal denominação o lodo de lagoas de estabilização deve apresentar características químicas e biológicas compatíveis com sua utilização. Estas características são também relevantes quanto à patogenicidade. No Brasil, a Resolução CONAMA 375/2006 estabelece parâmetros de concentração de microrganismos para utilização de lodo gerado em sistemas de tratamento de efluentes como fonte de nutrientes para o solo. Em Várzea Grande – MT um complexo de Indústrias Frigoríficas, instalado desde o fim dos anos 70, destinou seus efluentes gerados a um sistema de tratamento de efluentes composto por lagoas de estabilização contendo duas lagoas anaeróbias, uma lagoa facultativa e uma lagoa de maturação. Em janeiro de 2012 este tratamento de efluentes foi desativado e substituído por outro em outra área, o lodo presente no sistema foi reunido nas duas lagoas aeróbias objetivando sua estabilização, desidratação e inertização de patógenos. Diante deste contexto, este trabalho avaliou quali-quantitativamente o lodo acumulado das lagoas de estabilização do complexo de indústrias com vistas à disposição final no solo. Para tal, foram realizados dois estudos de batimetria, um em outubro de 2012 e outro em janeiro de 2014, a determinação das variáveis físico-químicas de SST, pH, DBO, Nitrogênio e Fósforo e a determinação das concentrações de Ovos de Helmintos, Coliformes Termotolerantes e Salmonellas junto ao segundo teste de batimetria. Por fim, conclui-se que o lodo reunido nas lagoas anaeróbias reduziu em aproximadamente 30% seu volume, possui concentração satisfatória de nitrogênio se comparado a outros materiais utilizados como biossólidos, porém pobre em fósforo realizando a mesma comparação. Está ausente de Salmonellas e possui alto teor de umidade, próximo de 98% e concentrações dos microrganismos coliformes termotolerantes e ovos de helmintos acima do permitido pela Resolução CONAMA 375/2006 o que inviabiliza, por hora, a sua utilização no solo. Também foi determinado, em função de formulações apresentadas na metodologia e das condições locais, que até fevereiro de 2015 o lodo possuirá umidade próxima de 70%. Sugestões para aceleração do desaguamento e inertização também estão presentes neste trabalho. / Slaughterhouses are inserted as the most frequent industrial enterprise in Mato Grosso justified mainly by agriculture is the main economic activity in the state, making slaughterhouses an option to add value to what is created here, especially in the production of cattle and poultry. Intrinsic to the slaughter industry is the generation of wastewater that must be treated prior to disposal in soil or water bodies. Stabilization ponds are the main type of treatment of this effluent in refrigerators in the state. This type of treatment generates a semisolid residue called sludge. This by-product can be rich in nutrients making it a material that is called biosolids. However, to receive this designation sludge stabilization ponds shall provide chemical and biological characteristics consistent with its use. These characteristics are also relevant as to pathogenicity. In Brazil, the CONAMA Resolution 375/2006 establishes parameters for concentration of microorganisms for use of sludge generated in wastewater treatment systems as a source of nutrients to the soil. In Várzea Grande – MT a complex of industries slaughter, installed since the late '70s, their effluents destined to a wastewater treatment system consisting of stabilization ponds containing two anaerobic ponds, a facultative pond and maturation pond. In January 2012 this treatment effluent was deactivated and replaced by another in another area, the sludge present in the system was assembled in both aerobic lagoons aiming its stabilization, dewatering and blanketing of pathogens. Given this context, this study evaluated qualitative and quantitatively the accumulated sludge from the waste stabilization ponds of complex industries with a view to disposal in soil. To this end, two studies bathymetry, one in October 2012 and another in January 2014, the determination of physico-chemical parameters of TSS, pH, BOD, COD, nitrogen and phosphorus concentrations and the determination of helminth eggs were performed , thermotolerant coliforms and Salmonella with the second test bathymetry. Finally, it is concluded that the sludge collected in anaerobic pounds reduced by approximately 30% in volume, has satisfactory nitrogen concentration compared to other materials used as biosolids, but poor in phosphorus performing the same comparison. Salmonella is absent and has high moisture content, around 98%, and concentrations of thermotolerant coliform microorganisms and helminth eggs above those permitted by CONAMA Resolution 375/2006 which prevents, for now, their use in soil. Was also determined according to the methodology presented formulations and local conditions, that until February 2015 the sludge possess humidity close to 70%. Suggestions for accelerated dewatering and blanketing are also present in this work.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:24Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2007-10-19Bitstream added on 2014-06-13T18:50:28Z : No. of bitstreams: 1 fradejr_ef_me_jabo.pdf: 311367 bytes, checksum: 6a5ca2b297408cb50977e65bb1ad95d7 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O conhecimento de atributos bioquímicos dos resíduos, associado à disponibilidade de metais pesados em virtude da utilização de lodo de esgoto em solos agricultáveis, tem por objetivo fornecer ferramentas para minimizar os riscos de poluições ambientais trazidos pela utilização do lodo de esgoto nos solos. Portanto, para avaliar o efeito do nível de contaminação de cádmio nas propriedades bioquímicas do lodo de esgoto e posterior disponibilidade do metal no solo, foram incubadas amostras de 500g de lodo com CdCl2, CdSO4, Cd(NO3)2 e Cd metálico em casa de vegetação. Posteriormente, lodo incubado e não incubado, na dose de 10 Mg ha-1, foram adicionados a amostras de Latossolo Vermelho distrófico e cultivado com sorgo granífero. Determinaram-se as atividades enzimáticas de amilases, arilsulfatases, desidrogenases e proteases nas amostras de lodo incubadas durante 58 dias. Após incubação e cultivo de sorgo granífero com lodo incubado e não incubado, avaliaram-se os teores de cádmio extraídos com Mehlich I e DTPA no lodo incubado e a disponibilidade do metal em amostras de terra, coletadas aos 60 e 120 dias de cultivo, com os extratores DTPA, HNO3 e HF. As fontes de cádmio adicionadas ao LE alteraram a atividade enzimática de amilases, arilsulfatases, desidrogenases e proteases. A produção de matéria seca e grãos pela cultura do sorgo granífero não foram influenciadas pelos tratamentos no lodo, assim como, pelas fontes acrescidas de cádmio. A extração de cádmio do solo foi influenciada pelo período de incubação. / Knowing the biochemical attributes of residues, associated with the heavy metals availability due to the use of sewage sludge in cropped soils, aims to supply tools in order to minimize the risks of environmental pollution brought by the use of that residue as a fertilizer. However, in order to evaluate the effect of the contamination level by the addition of cadmium on the biochemical properties of the sewage sludge and the posterior metal availability in the soil, 500g of sludge were incubated with CdCl2, CdSO4, Cd(NO3) or metallic Cd in a green house. Incubated and no-incubated sewage sludge was then added to a Typic Haplorthox in the rate 10 mg/ha and sorghum was grown. Enzymatic activity of amylases, arylsulphatases, dehydrogenases and proteases in the sewage sludge samples incubated for 58 days were evaluated. Cadmium was evaluated in the sewage sludge incubated for 58 days using the extractors Mehlich I and DTPA and in soil samples obtained at the 60th and 120th days of sorghum cultivation using the extractors DTPA, HNO3 and HF. The results demonstrated that the time of incubation, as well as the cadmium sources, clearly influenced sewage sludge enzymatic activities by increasing and decreasing the activities. Cadmium sources did not alter significantly the amounts of metal extracted from incubated sewage sludge with Mehlich I and DTPA extractors. Cadmium extraction from soil samples treated with sewage sludge incubated with Cd was greater with DTPA and HNO3 extractors. The different Cd sources added to sewage sludge affected the activity of amylases, arylsulphatases, dehydrogenases and proteases in the residue. Dry matter and grain production by sorghum were not affected by the treatments apppied to sewage sludge (incubation and no-incubation) and by the Cd sources. Cd extracted from the soil was affected by the incubation of sewage sludge after Cd contamination.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:46:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1174662 bytes, checksum: b8d279c4ce9aa576070293eaf8594b88 (MD5) Previous issue date: 2010-03-24 / Sewage sludge is the major residue produced in Sewage Treatment Stations (STS). One of its possible applications, agricultural use of biosolids - a term which characterizes sewage sludge submitted to hygienization process - presents productive and reduced cost advantages. However, there is a concern of environmental contamination and risk of disease transmission through pathogenic microorganisms. This work aimed to evaluate the decay of pathogenic organisms in hygienized sewage sludge by solarization and lime addition, at field scale, and to estimate the time of permanence of microorganisms in soils fertilized by biosolids in experiments in laboratory conditions. Sewage sludge from a UASB reactor was fortnightly disposed in drying beds and three different lots were monitored, out of which samples were collected for analysis of microbiological parameters every seven days until class B biosolid characteristics were reached, following CONAMA 375/2006 specifications. The parameters monitored were: total solids, pH, humidity, total coliforms, Escherichia coli, Salmonella sp. and helminth eggs. Mixtures in the proportion of 75, 50 and 25% of biosolid with soil were prepared in the laboratory experiments, besides a biosolid treatment. The treatments were placed in 2 kg vases, with 3 repetitions, and submitted to 100 mL irrigation, weekly. The results indicated that hygienization was faster when the lime addition process was applied. Besides, the laboratory experiments confirmed that the biosolid+limed soil mixtures presented a drastic reduction of the remaining pathogenic microorganisms, even after hygienization. The concentrations found at 90 days of treatment with 75% of biosolid were 1.85x102 NMP/g of S.T. (?) for total coliforms, absence of E. coli since the start of monitoring and 0.07 helminth eggs per g of S.T. (?) In the treatment with 75% of solarized biosolid, total coliform concentrations of 5.15x104 NMP/g of S.T. (?) were found at 90 days of experiment; absence of E. coli, at the end of the experiment and between 0.48 and 0.12 helminth eggs per g of S.T. The results obtained in this work indicate the efficiency of both hygienization processes and continuity in pathogen reduction even after their application in the soil, confirming their viability for agricultural use. / O lodo de esgoto é o principal resíduo produzido nas Estações de Tratamento de Esgotos (ETEs). Entre os destinos possíveis, o uso agrícola de biossólidos, nome este que caracteriza o lodo de esgoto submetido a processo de higienização, apresenta vantagens produtivas e de redução de custos; contudo, há preocupação com a possibilidade de contaminação ambiental e risco de transmissão de doenças por microrganismos patogênicos. Este trabalho teve como objetivos avaliar o decaimento de organismos patogênicos em lodo de esgoto higienizado por solarização e caleação, em escala real, e estimar o tempo de permanência dos microorganismos em solos adubados com biossólido em experimentos de bancada. O lodo de um reator UASB era descartado quinzenalmente em leitos de secagem. Foram acompanhados três lotes diferentes, dos quais amostras foram coletadas para análise de parâmetros microbiológicos, a cada sete dias, até alcançar características de biossólido classe B, conforme especificação da CONAMA 375/2006. Os parâmetros monitorados foram: sólidos totais, pH, umidade, coliformes totais, Escherichia coli, Salmonella sp. e ovos de helmintos. Nos experimentos de bancada, foram realizadas misturas na proporção de 75, 50 e 25% de biossólido com solo, além de um tratamento sem biossólido. Os tratamentos foram colocados em vasos com capacidade de 2 kg, com três repetições, e submetidos à irrigação semanal de 100 mL. Os resultados indicaram que a higienização foi mais rápida, quando foi aplicado o processo de caleação. Além disso, constatou-se, nos experimentos de bancada, que as misturas biossólido + solo caleado apresentaram drástica redução dos microrganismos patogênicos remanescentes, mesmo após o processo de higienização. As concentrações encontradas aos 90 dias do tratamento, com 75% de biossólido, foram de 1,85x102 NMP/g de S.T para coliformes totais; ausência de E. coli, desde o princípio do monitoramento; e 0,07 ovos de helmintos por g de S.T. No tratamento com 75% de biossólido solarizado, foram encontradas, aos 90 dias, concentrações de coliformes totais de 5,15x104 NMP/g de S.T.; ausência de E. coli no final do experimento; e ovos de helmintos entre 0,48 e 0,12 ovos por g S.T. Os resultados obtidos indicam que há eficiência em ambos os processos de higienização e continuidade na redução de patógenos, mesmo após a sua aplicação no solo, o que ratifica a sua viabilidade para o uso agrícola.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:53:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 855232 bytes, checksum: 783a2564aed0aa11e949c4a1ad892a38 (MD5) Previous issue date: 2011-07-27 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / By itending to evaluate the application effect of sewage sludge Vespasiano, Morro Alto, Nova Pampulha and Vila Maria to rate soil quality and the development of corn plantation, an experiment in greenhouse was carried out. However, this study was preceded by an experiment of individual and competitive adsorption of Cd, Ni, Pb, Cr, Mn e Zn in order to evaluate the maximum capacity of adsorption and foretell the behavior of these elements when present in sewage sludge-rich soils. The experiment of individual adsorption was carried out by using solutions with increasing concentration of metals, ranging from 0 to 4 mmol L-1 prepared in NaNO3 and adjusted to pH 5,5±0,2 and the experiment of competitive adsorption was based on the proportion of metal average concentration present in sewage sludge. The solutions were prepared in NaNO3 and adjusted to pH 4,0±0,2. Previous to the experiment in greenhouse, the characterization of the soil and sewage sludge were evaluated. According to the sewage sludge characterization, it was verified that Cr and Pb present lower levels of extraction by DTPA. The experiment was displayed in randomized blocks and the treatments were according to the factorial 2[(4x6) - 3], in which it was used two kinds of soils with distinct texture and four kinds of sewage sludge applied in six doses (0; 10; 25; 50; 75; 100 t ha-1), on the condition that dose 0 was tested only one time on each soil. It was used vases with a capacity of 3 dm³ and sewage sludge were superficially applied to the soil and incubated for 20 days. By the end of the incubation period, three corn seeds were planted in vases and on the twentieth day thinning, keeping two plants in each vase until the fortieth day. After the cultivation, the plant production of dry matter and the accumulation of toxic elements (Cd, Pb, Ni, Cr, Mn e Zn) were evaluated. On the soil, routine analyses and extraction by DTPA were conducted. The data were statistically analyzed through F test, unfolding of interaction soil x sewage sludge x dose and by Tukey s test. In relation to the production of dry matter it could be observed that the results obtained for Vila Maria sewage sludge did not show significance. It was also observed that the availability of Pb, Ni e Cr was greater for sandy soil and in general, the effect of sewage sludge addition on the soil chemical characteristics was better observed on clay soils. Based on the analysis of application effects of sewage sludge in heavy metals, it could be concluded that the accumulation of metals (Pb and Zn) restrained the maximum number of applications of residue to the soil. / Objetivando avaliar o efeito da aplicação dos lodos Vespasiano, Morro Alto, Nova Pampulha e Vila Maria na qualidade do solo e no desenvolvimento vegetal de plantas de milho foi realizado um experimento em casa de vegetação. Contudo, este estudo foi precedido por um ensaio de adsorção individual e competitiva dos metais Cd, Ni, Pb, Cr, Mn e Zn com o intuito de avaliar a capacidade máxima de adsorção e predizer o comportamento destes elementos quando presentes nos solos enriquecidos com lodo. O ensaio de adsorção individual foi realizado utilizando soluções com concentrações crescentes dos metais, variando de 0 a 4 mmol L-1 preparadas em NaNO3 e ajustadas a pH 5,5±0,2. O ensaio de adsorção competitiva baseou-se na proporção das concentrações médias dos metais presentes nos lodos. As soluções foram preparadas em NaNO3 e ajustadas a pH 4,0±0,2. Previamente ao ensaio em casa de vegetação, foi realizada a caracterização do solo e dos lodos. Pela caracterização dos lodos, constatou-se que os metais Cr e Pb apresentaram menores taxas de extração por DTPA. O experimento foi disposto em blocos casualizados e os tratamentos seguiram o fatorial 2[(4x6) - 3], em que foram utilizados dois tipos de solos com textura distinta, quatro tipos de lodos aplicados em seis doses (0; 10; 25; 50; 75; 100 t ha-1), sendo que a dose zero foi testada apenas uma vez para cada solo. Foram utilizados vasos de 3 dm³ e os lodos foram aplicados superficialmente aos solos e incubados por vinte dias. Ao final da incubação semeou-se três sementes de milho em cada vaso e ao 20° dia foi realizado o desbaste, mantendo-se duas plantas em cada vaso até o 45° dia. Após o cultivo foram avaliados na planta a produção de matéria seca e o acúmulo de elementos tóxicos (Cd, Pb, Ni, Cr, Mn e Zn). No solo foram realizadas análises de rotina e extração por DTPA de Cd, Pb, Ni, Cr, Mn e Zn. Os dados foram analisados estatisticamente por meio do teste F, desdobramento da interação solo x lodo x dose e teste de Tukey. Em relação à produção de matéria seca verificou-se que apenas os resultados obtidos para o lodo Vila Maria não se mostraram significativos. Observou-se, ainda, que a disponibilidade dos metais Pb, Ni e Cr foi maior para o solo arenoso e que em geral, os efeitos da adição dos lodos sobre as características químicas dos solos foi melhor observado no solo argiloso. Com base na análise dos efeitos da aplicação dos lodos sobre os metais pesados nos solos, constatou-se que a carga acumulada dos metais Pb e Zn restringiu o número máximo de aplicações dos resíduos aos solos.

Resumo: O lodo de esgoto tem sido utilizado na agricultura com bons resultados, no entanto existe a tendência de utilização de altas doses de lodo de esgoto, que podem contaminar o solo com metais pesados tanto em superfície como em profundidade. Assim mapas de distribuição espacial de metais pesados no solo são fundamentais para o controle de riscos ambientais. Este trabalho teve como objetivos: estudar a variabilidade espacial de metais pesados em múltiplas escalas espaciais, para produzir mapas de interpolação por "krigagem" com melhor qualidade; avaliar a variabilidade espacial de Cd, Cu, Ni, Pb e Zn verificando a melhor performance dos resultados em função do número de amostras pela estatística clássica e pela geoestatística; determinar a variabilidade dos teores de Cu e Zn em amostras de solo coletadas em diferentes profundidades afim de verificar a mobilidade destes elementos num solo tratado com lodo de esgoto por treze anos. Foram avaliados 4 tratamentos com aplicação de 0, 5, 10 e 20 t ha-1 de lodo de esgoto e retiradas amostras de solo em 18, 33 e 66 pontos nas profundidades de 0 - 20 cm, 20 - 40 cm, 40 - 60 cm, 60 - 80 cm e 80 - 100 cm e determinou-se os teores totais de Cd, Cu, Ni, Pb e Zn. Todos os elementos estudados apresentaram mapas de isolinhas satisfatórios com 33 pontos de amostragens. As variáveis estudadas apresentaram estrutura de dependência espacial, o que permitiu o seu mapeamento, utilizando-se técnicas geoestatísticas. Os tratamentos que receberam lodo de esgoto apresentaram maior variabilidade espacial que a testemunha. O uso da geoestatística necessitou menor número de sub amostras quando comparado a estática clássica para obtenção de médias representativas. A aplicação de lodo de esgoto proporcionou movimentação de Zn do solo para camada sub superficial de 20 - 40 cm de profundidade e variabilidade espacial / Abstract: Sewage sludge has been used with good results in agriculture, however there is a tendency to use high doses of sewage sludge, which can contaminate the soil with heavy metals in both surface and depth. Thus maps of spatial distribution of heavy metals in soil are essential for the control of environmental risks. This study aimed to: study the spatial variability of heavy metals at multiple spatial scales to produce maps of kriging interpolation with better quality, assess the spatial variability of Cd, Cu, Ni, Pb and Zn by checking the results in better performance the number of samples by classical statistics and geostatistics, the variability of Cu and Zn in soil samples collected at different depths in order to verify the mobility of these elements in soil treated with sewage sludge for thirteen years. We evaluated four treatments with application of 0, 5, 10 and 20 t ha1 of sewage sludge and soil samples taken at 18, 33 and 66 points in depths from 0 - 20 cm, 20 - 40 cm, 40 - 60 cm, 60 - 80 and 80 - 100 cm and it was determined the total contents of Cd, Cu, Ni, Pb and Zn. All the elements studied showed satisfactory contour maps with 33 sampling points. The variables showed spatial dependence structure, which allowed its mapping, using geostatistical techniques. The treatments that received sewage sludge had a higher spatial variability than the control. The use of geostatistics required less number of sub samples when compared to classical static to obtain representative averages. The application of sewage sludge provided movements of soil Zn for subsurface layer from 20 - 40 cm depth and spatial variability / Orientador: Wanderley José de Melo / Coorientador: José Marques Júnior / Banca: Ademir Sérgio Ferreira de Araújo / Banca: Cassio Hamilton Abreu Junior / Banca: Renato de Mello Prado / Banca: Gener Tadeu Pereira / Doutor

O presente trabalho teve como objetivo principal acompanhar o tratamento do lodo de esgoto gerado na estação de tratamento de esgotos de Jundiaí através da compostagem termofílica em leiras revolvidas mecanicamente sob a perspectiva da higienização e produção de biossólido para uso agrícola, em conformidade com o arcabouço legal existente. Foram monitorados nove lotes de esgoto, entre janeiro e dezembro de 2014. O tempo de acompanhamento de cada lote variou de 64 a 124 dias, com realização de coletas somente após o fim do tratamento, com exceção da temperatura que foi monitorada durante toda a fase termofílica do processo. Os seguintes parâmetros físico químicos foram considerados: temperatura, pH, umidade, sólidos totais e orgânicos, carbono orgânico, nitrogênio, relação C/N, capacidade de troca catiônica CTC, metais pesados e nutrientes. Por sua vez, as variáveis microbiológicas acompanhadas foram: coliformes termotolerantes, Salmonella sp. e ovos de helmintos. Os resultados das análises laboratoriais evidenciaram nítido decaimento microbiano após a compostagem termofílica. Ausência de salmonela já no lodo bruto, remoção total de coliformes termotolerantes e valores abaixo do limite estabelecido pela Resolução CONAMA 375/2006 e instruções normativas do Ministério da Agricultura, com redução média de 80,2 por cento , no que se refere a presença de ovos viáveis de helmintos. O sistema de compostagem também demonstrou capacidade de degradar e estabilizar a matéria orgânica, registrando relação C/N média de 13,70 ao fim dos tratamentos. Mesmo recebendo contribuição industrial, os metais pesados analisados Ar, Ba, Cr, Cd, Cu, Hg, Mo, Ni, Pb, Se e o Zn estiveram dentro dos limites estabelecidos pela legislação, inclusive na torta de lodo, excetuando Cd e o Ni. Significativa capacidade de troca catiônica média (315,44mmol/kg) e pH médio elevado (9,0) registrados no biossólido podem ter contribuído para a diminuição da concentração destes elementos no produto final. Os resultados também sugerem a disponibilidade de nutrientes (Ca, K, Mg, P e S) às plantas quando da prática do uso de biossólido na agricultura, com incrementos nos valores de Ca, K e Mg no produto final. / The present study aimed to monitor the treatment of the generated sewage sludge treatment plant in Jundiaí sewage through thermophilic composting in windrows mechanically plowed from the perspective of disinfection and production of biosolid for agricultural use, in accordance with the legal framework existing. Nine lots of sewage were monitored between January and December 2014. The monitoring period of time of each lot varied from 64 to 124, with sampling only after the end of treatment, except the temperature was monitored throughout the phase thermophilic process. The following physical-chemical parameters were considered: temperature, pH, moisture, total and organic solids, organic carbon, nitrogen, C/N, cation exchange capacity - CTC, heavy metals and nutrients. In turn, the microbiological variables were monitored: thermotolerants coliforms, Salmonella sp. and helminth eggs. The results of laboratory analyzes showed sharp microbial decay after the thermophilic composting. Salmonella absence already raw sludge, total removal of fecal coliforms and values below the limit established by CONAMA Resolution 375/2006 and regulatory instructions of the Ministry of Agriculture, with an average reduction of 80.2 per cent in relation to the presence of viable helminth eggs. The composting system has also demonstrated ability to degrade and stabilize organic material, recording C/N ratio average of 13.70 after the treatment. Even getting business tax, heavy metals analyzed Ar, Ba, Cr, Cd, Cu, Hg, Mo, Ni, Pb, Se and Zn were within the limits set by the legislation, including the dewatered sludge, except for Cd and Ni . Significant capacity cation exchange medium (315,44mmol / kg) and high average pH (9.0) recorded in biosolids may have contributed to the decrease in concentration of these elements in the final product. The results also suggest availability of nutrients (Ca, K, Mg, P, and S) to plants when using sewage sludge in agriculture, with increments the values Ca, K and Mg in the final product.

Made available in DSpace on 2016-12-23T14:37:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Allan Rocha de Freitas.pdf: 797985 bytes, checksum: 982269ce1959fa32c291d7c11d31b3b7 (MD5) Previous issue date: 2013-02-27 / The species Passiflora alata is considered a vine native from South America and has occurred in all regions of Brasil. It has great economic importance due to its acceptance and market consumption. The study aimed to evaluate the emergence and development of sweet passion fruit in a fertilized soil with sewage sludge treated in different shading levels. The experiment was conducted at the Centre for Agrarian Sciences, Federal University of Espírito Santo (CCA-UFES) and at the crountryside of the Braunstone Bridge, district of Rive, both in the municipality of Alegre-ES. Were used mature seeds of Passiflora alata Curtis fruits collected from orchards in the municipality of Alegre-ES. The soils used in the first stage of labor were Oxisol and Typic, treated or not with sewage sludge and subjected to different light regimes. The evaluation experiment was done by percentage and emergence rate index according to Maguire (1962) and analysis of root growth and shoot. In a second step, part of the seedlings was taken to the field and planted in pits containing pure soil, soil + sludge and soil + lime and two light levels. We evaluated the development of plants through the following variables: length of main stem (cm), number of leaves, number of shoots, number and length of tendril (mm) and diameter (mm). In flowering stage, were evaluated the anthesis and the number of flowers every two days in the period of 69 days. After anthesis, we measured the development of fruit during 90 days. As of 630 days after sowing were determined levels of photosynthetic pigments. The application of sewage sludge increases the nutrient content of the soil. The seeds of sweet passion fruit have a higher percentage of emergency and highest speed rate of emergence when exposed to full sun. The sweet passion fruit plants are more physiological development in soils treated with sewage sludge and under conditions of full sun. The fruits have progressive development under conditions of full sun or shade. / A espécie Passiflora alata é uma trepadeira considerada nativa da América do Sul e tem ocorrência em todas as regiões do Brasil. Apresenta grande importância econômica devido a sua aceitação e consumo no mercado. O estudo teve como objetivo avaliar a emergência e o desenvolvimento de maracujazeiro doce, em solo fertilizado com lodo de esgoto tratado em diferentes níveis de sombreamento. O experimento foi conduzido no Centro de Ciências Agrárias da Universidade Federal do Espírito Santo (CCA-UFES) e na propriedade rural Ponte da Braúna, distrito de Rive, ambos no Município de Alegre-ES. Foram utilizadas sementes de Passiflora alata Curtis de frutos maduros coletados em pomares no município de Alegre-ES. Os solos utilizados na primeira etapa do trabalho foram Latossolo Vermelho e Latossolo Amarelo, tratados ou não com lodo de esgoto e submetidos a diferentes regimes de luz. A avaliação do experimento foi feita através da porcentagem e do índice de velocidade de emergência de acordo com Maguire (1962) e análise de crescimento radicular e da parte aérea. Em uma segunda etapa, parte das mudas foi levada ao campo e plantada em covas contendo solo puro, solo + lodo e solo + lodo + calcário e dois níveis de luz. Avaliou-se o desenvolvimento das plantas através das seguintes variáveis: comprimento da haste principal (cm), número de folhas, número de brotações, número e comprimento de gavinhas (mm) e diâmetro do coleto (mm). Na fase de floração, foram avaliadas a antese e o número de flores a cada dois dias no período de 69 dias. Após a antese, foi avaliado o desenvolvimento dos frutos durante o período de 90 dias. A partir de 630 dias após a semeadura determinaram-se os teores dos pigmentos fotossintéticos. A aplicação do lodo de esgoto eleva os teores de nutrientes do solo. As sementes de maracujazeiro doce apresentam maior porcentagem de emergência e maior índice de velocidade de emergência quando expostas ao sol pleno. As plantas de maracujazeiro doce apresentam maior desenvolvimento fisiológico em solos tratados com lodo de esgoto e sob condições de sol pleno. Os frutos apresentam desenvolvimento progressivo sob condições de sol pleno e de sombreamento

A produção de lodo de esgoto vem aumentando exponencialmente com a multiplicação das estações de tratamento de esgoto (ETEs) e a sua disposição final tem se tornado um problema sanitário preocupante. Por ser um resíduo rico em matéria orgânica e nutrientes, muitas pesquisas vêm sendo desenvolvidas na busca de alternativas ecologicamente mais adequadas para o seu descarte. Este trabalho teve como objetivo verificar as diferenças entre lodos de esgoto (biossólidos), produzidos em três diferentes Estações de Tratamento de Esgotos da região metropolitana de São Paulo, quando utilizados como adubo em plantações de Eucalyptus grandis. Procurou-se também avaliar a influência deste resíduo sobre a ciclagem de nutrientes e sobre a dinâmica de metais pesados no ecossistema florestal. O estudo foi realizado na Estação Experimental de Ciências Florestais da ESALQ/USP em Itatinga-SP, cujo solo é predominantemente arenoso e de baixa fertilidade natural. O delineamento experimental utilizado foi em blocos aleatorizados, com 4 repetições e cinco tratamentos, sendo eles: 1)Testemunha Absoluta (TA), sem nenhuma adubação; 2) Fertilização mineral convencional (FM); 3) Aplicação de 15 Mg ha-1 de lodo de esgoto da ETE de Barueri (LB); 4) 15 Mg ha-1 de lodo de esgoto da ETE de São Miguel (LSM); 5) 15 Mg ha-1 de lodo de esgoto da ETE do Parque Novo Mundo (LPNM). Todos os tratamentos com lodo de esgoto foram complementados com potássio mineral (KCl), visto que o lodo é deficiente neste nutriente. O LB e o LSM foram condicionados com polieletrólitos, mas o LPNM foi condicionado com cal hidratada e cloreto férrico. O efeito dos diferentes tratamentos sobre os eucaliptos foi avaliado através de: inventários florestais semestrais, nutrição foliar, estimativa do folhedo produzido mensalmente, estimativa semestral de folhedo acumulado sobre o solo, avaliação da decomposição do folhedo no campo através de bolsas decompositoras, reflexo dos lodos sobre a fertilidade do solo, estimativa da biomassa e do estoque de nutrientes e metais pesados nos componentes do tronco (Lenho+Casca), nas folhas e nas raízes finas dos eucaliptos. Observou-se que a adubação dos eucaliptos com os lodos propiciou, em média, um incremento do volume de madeira da ordem de 65%, superior à testemunha (sem adubação) e similar ao observado no tratamento com fertilização mineral. A concentração dos nutrientes nas folhas dos eucaliptos tratados com os lodos, aos 6 meses de idade, apresentou uma elevação significativa dos nutrientes N, P, Ca, Cu, Fe e Zn em relação à testemunha. Mas, aos 42 meses, observou-se a tendência geral de redução da concentração de todos os nutrientes nas folhas, independente dos tratamentos. A adição dos lodos estimulou em 75% a produção de folhedo pelos eucaliptos, bem como um maior acúmulo de folhedo sobre o piso florestal. Conseqüentemente, houve uma maior transferência de nutrientes, via folhedo, das copas dos eucaliptos para a camada de serapilheira. De maneira geral, a aplicação da FM e dos lodos de esgoto melhorou a fertilidade do solo na linha de plantio (ponto de aplicação), principalmente na camada entre 0 e 5 cm de profundidade. Todavia, poucas mudanças foram observadas na produção de raízes finas em função dos diferentes tratamentos. O lodo de esgoto, quando condicionado na ETE com cal hidratada, tende a elevar o estoque de cálcio em todos os componentes do sistema solo-planta-serapilheira, podendo a longo prazo causar desbalanço nutricional e impactos prejudiciais ao ecossistema. Nos tratamentos com lodo de esgoto, foi observada uma maior concentração de metais pesados, em comparação à testemunha, nas folhas: Cu, Zn e Ni; no folhedo: Cu e Zn; no solo: Cu e Zn (na linha de plantio) e Zn (na entrelinha de plantio), apenas na camada de 0-5 cm de profundidade e nas raízes finas: Zn e Ni. É imprescindível, portanto, se conhecer previamente a concentração dos diferentes elementos no lodo de esgoto, antes de sua aplicação em plantios florestais. O monitoramento nutricional das árvores e da ciclagem dos nutrientes são práticas de fundamental importância para o bom manejo deste resíduo e do empreendimento florestal. / The production of sewage sludge increased exponentially with the enlargement of sewage treatment plants (ETEs, by its acronym in Portuguese). The final disposal of this product has always been a sanitary problem. Since it is a residue rich in organic matter and nutrients, several researches have been carried out, looking for adequate ecological alternatives for its disposal. This study aims to verify the differences among the sewage sludge (biosolids) from three different sewage treatment plants in the metropolitan region of Sao Paulo when used as fertilizers in Eucalyptus grandis plantations. Moreover it seeks to assess the influence of this residue in the nutrients cycling and in the heavy metals dynamic in forestry ecosystems. This research was carried out in the Experimental Station of Forestry Sciences of ESALQ/USP in Itatinga, Sao Paulo, where the soil is mainly sandy and of low natural fertility. The experimental delineation was of randomized blocks, with 4 replications and 5 treatments: 1) control (TA) without fertilization; 2) mineral conventional fertilization (FM); 3) application of 15 Mg ha-1 of sewage sludge from Barueri ETE (LB); 4) 15 Mg ha-1 of sewage sludge from Sao Miguel ETE (LSM); 5) 15 Mg ha-1 of sewage sludge from Parque Novo Mundo ETE (LPNM). Since the sewage sludge lacks mineral potassium (KCl), it was added to all the treatments. The LB and the LSM were conditioned with polyelectrolyte, but the LPNM was conditioned with CaOH and with FeCl3. The sewage sludge was applied in the planting rows. The effect of the different treatments on the eucalyptus trees was assessed by: six-monthly forestry inventories, leafs nutrition, estimation of monthly production of leaf fall, six-monthly estimation of leaf fall stocked in the soil, assessment of the decomposition of leaf fall in the field with decomposition bags, reflex of the sludge over the soil fertility, estimation of the biomass and the stock of nutrients and heavy metals in the trunk (stem wood + bark), in the leaves and in the fine roots of the eucalyptus trees. It was observed that the fertilization with sludge favored in average the increase of the wood volume around 65%, higher that the control (without fertilization) and similar to what observed in the treatment with mineral fertilization. The concentration of N, P, Ca, Cu, Fe and Zn in the leaves of the eucalyptus treated with the sludge, when six months old, increased significantly compared with the control. When the trees, of all the treatments were 42 months old, there was a decrease in the concentration of all nutrients in the leaves. The addition of sludge stimulated in 75% the production of leaf fall, as well as its high accumulation in the forestry soil. Consequently, the nutrients transfer was high, by the leaf fall, from the top of the trees to the litter. In general, the application of FM and of sewage sludge improved the soil fertility in the inter row (application place), mainly in the depth 0-5 cm. However, few changes were observed in the fine roots production regarding the different treatments. The sewage sludge, when conditioned in the ETE with CaOH, tends to increase the calcium stock in all the components of the system soil-plantlitter, what in long term may cause a nutritional imbalance and harmful impacts to the ecosystem. In the treatments with sewage sludge, a higher concentration of heavy metals in the leaves was observed in comparison with the control: Cu, Zn and Ni; in the leaf fall: Cu and Zn; in the soil: Cu and Zn (in the planting rows) and Zn (between-tree rows), only in the depth 0-5cm and in the fine roots: Zn and Ni. Therefore, before the application of sewage sludge in forestry plantations it is essential to know the concentration of the different elements present in it. The nutritionalmonitoring of the trees and the nutrients cycling are fundamental practices of essential importance for the good management of this residue and for the forestry farmer

This study was conducted to address the controlling factors of biosolids stability as they relate to mesophilic anaerobic digestion, dewatering processes and digestion enhancement by wet sludge disintegration technologies. The working hypothesis of this study is that digestion performance; nuisance odor generation and the degree of digestion enhancement by wet sludge disintegration are directly related to anaerobic floc structure and its interaction with shearing forces. Mesophilic digestion was studied in two modes of operation, convention high rate and internal recycle mode to enhanced digestion using a wet sludge disintegration device. The internal recycle system operated on the premise that stabilized sludge would be removed from the digester disintegrated, either by mechanical shear or ultrasonic disintegration for this study, and returned it for to the digester further for further stabilization. Both benchscale and full-scale demonstrations found this mode of digestion enhancement to be effective for mechanical shear and ultrasonic disintegration. It was also determined that volatile solids destruction in both conventional and enhanced mesophilic anaerobic digesters can be reasonably predicted by the concentration of cations in the sludge being treated. It was found that depending on the disintegration device used to enhance digestion performance was influenced by different cation associated fractions of the sludge floc. Along with the improvement of digester performance, overall biosolids stability was investigated through of volatile organic sulfur emissions from dewatered biosolids. In doing so, a method to mimic high solids centrifugation in the laboratory was developed. The centrifugation method identified three major factors that contribute to the generation of odors from biosolids: shear, polymer dose, and cake dryness. The inclusion of shearings suggest that one means of reducing odors from biosolids generated by centrifugation is to use a shear enhanced digestion technology to degrade odor precursors, such as amino acids, within the digester prior to dewatering. Furthermore, the mechanical shearing within a digester is thought to be similar to that of mechanical shear enhanced digestion; therefore, the floc properties that control the digestion process would control observed odor generation. / Ph. D.