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Previous issue date: 2016-02-26 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Os esgotos domésticos são misturas complexas que, mesmo após passar pelo tratamento biológico, ainda podem apresentar toxicidade e microcontaminantes em concentrações capazes de trazer prejuízos ao ambiente, sobretudo em locais onde não há legislação específica para esse caráter. A presente pesquisa teve por objetivos traçar um panorama dos estudos sobre toxicidade e microcontaminantes em esgotos sanitários realizados no Brasil e fazer um estudo em escala real, da remoção de compostos biologicamente ativos em três sistemas convencionais de tratamento de esgotos sanitários comumente empregados no país. O levantamento bibliográfico demonstrou que a remoção de toxicidade e microcontaminantes nas diversas tecnologias avaliadas é dependente de parâmetros estruturais e operacionais, sendo possível alcançar índices satisfatórios de remoção com a adequação desses parâmetros, com os lodos ativados apresentando os melhores resultados. Foi possível observar que a produção de dados no país ainda é bastante incipiente em muitas regiões, com as pesquisas estando mais concentradas nas regiões sudeste e sul. A avaliação de parâmetros físicos e químicos de três sistemas com diferentes tecnologias de tratamento: lodos ativados, UASB/filtro biológico percolador (FBP), tanque séptico/filtro anaeróbio) demonstrou que o tratamento aeróbio foi mais eficiente na remoção de matéria orgânica e nutrientes em relação aos outros dois sistemas, com eficiências de remoção de DQO acima de 90%, e até 70% nos outros dois. Quanto às toxicidades aguda e crônica aos organismos Daphnia similis e Ceriodaphnia dubia, os três sistemas foram capazes de reduzir ou remover os efeitos tóxicos, com o sistema de lodos ativados removendo de 87 a 100%. Nos sistemas anaeróbios, a toxicidade não foi completamente removida e efluente do sistema constituído de UASB/FBP foi o que apresentou potencial para causar toxicidade no corpo receptor. As amostras ainda foram submetidas a um protocolo de avaliação e identificação da toxicidade que revelou que os agentes tóxicos presentes são eliminados em pH ácido, com tratamentos adicionais que envolvam a volatilização ou oxidação. Com relação aos microcontaminantes, as amostras dos três sistemas foram submetidas ao ensaio YES (Yeast Estrogen Screen) para avaliação de atividade estrogênica e à análise cromatográfica por CG/EM para a identificação de compostos estrogênicos. Os resultados do ensaio YES revelaram que o sistema de lodos ativados foi o que apresentou melhor eficiência na remoção da estrogenicidade, com carga média afluente de 9,2 mg equivalentes de 17-β estradiol (EQ-E2)/dia, e efluente de 0,3 mg EQ-E2/dia. O sistema composto por UASB / FBP apresentou remoção mínima (1,8 e 1,5 ng EQ-E2/L, para entrada e saída, respectivamente) e o de tanque séptico/filtro anaeróbio registrou acréscimo da atividade estrogênica de 1,6 ng EQ-E2/L na entrada para 2,3 ng EQ-E2/L na saída, no período amostrado. Os resultados qualitativos das análises cromatográficas revelaram a detecção esporádica dos hormônios naturais estrona, 17-β estradiol e estradiol e o sintético 17-β-etinilestradiol nos três sistemas. Os alquilfenóis 4-octil e 4-nonilfenol foram raramente detectados, enquanto o bisfenol A foi o analito mais frequentemente detectado nas amostras. Foram detectados hormônios em amostras de sedimento do ponto de lançamento dos efluentes dos sistemas anaeróbios, os quais não estavam presentes nas amostras de sedimento a montante do lançamento, sugerindo a contribuição dos efluentes tratados nesses sistemas para a contaminação do sedimento. / Domestic wastewaters are complex mixtures that can still present toxicity and microcontaminants at concentrations capable of causing environmental harm even after biological treatment, especially where no specific discharge limits for such characteristics exists. The objectives of this research were to present a panorama of Brazilian studies on domestic wastewater toxicity and microcontaminant removal and to monitor removal of toxicity in three full-scale wastewater treatment plants that operate different, commonly used biological processes, over the course of a year. The literature review on Brazilian research demonstrated that toxicity and microcontaminant removal by the various technologies evaluated depends on system design and operational parameters and that satisfactory removal efficiencies can be achieved by properly adjusting these parameters, with the activated sludge process presenting the best results. It was also observed that research in this field is still quite incipient in many regions of Brazil, with most studies concentrated in the southern and southeastern states. Evaluation of physical and chemical parameters in the three full- scale systems - activated sludge (AS), UASB reactor-trickling filter (UASB/TF) and septic tank-anaerobic filter (ST/AF) – showed that the fully aerobic AS process was more efficient than the others in removing organic matter and nutrients, with COD removal over 90% for the AS system and up to 70% in the other two. All three systems were able to reduce or remove acute toxicity to Daphnia similis and chronic toxicity to Ceriodaphnia dubia, with 87-100% removal in the AS plant. Toxicity was not completely removed in the ST/AF and UASB/TF systems and the treated wastewater at the outlet of the latter presented potential to cause toxicity in the receiving water. Phase I toxicity identification evaluations were carried out on all toxic system inlet and outlet samples and it was found that toxicity was most consistently reduced or eliminated after aeration at acid pH, suggesting oxidation and, or volatilization of acidic substances as probable toxicity removal mechanisms, supporting the higher removal efficiency observed in the AS system. Samples from the three systems were analyzed using the yeast estrogen screen (YES) assay to evaluate estrogenic activity and by gas chromatography-mass spectrometry for detection of eight estrogenic compounds. YES test results revealed that the AS system presented the highest estrogenicity removal efficiencies, with average inlet and loads of 9.2 and 0.3 mg 17- β estradiol equivalents (E2 eq.)/d. The UASB/TF system presented minimal estrogenicity removal (average concentrations of 1.8 and 1.5 ng E2 eq./L for inlet and outlet samples, respectively), while the ST/AF system increased estrogenic activity, with average concentrations of 1.6 and 2,3 ng E2 eq./L for inlet and outlet samples, respectively, during the monitoring period. The natural hormones estrone, 17-β- estradiol, estriol and the synthetic 17-β-ethinylestradiol were sporadically detected in the three systems, while 4-octylphenol and 4-nonylphenol were rarely detected. Bisphenol A was the most frequently detected of the compounds evaluated. Hormones were detected in sediment samples downstream, but not upstream of the UASB/TF and ST/AF discharge pipes, suggesting that the treated wastewaters contributed to sediment contamination.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:localhost:123456789/10556 |
| Date | 26 February 2016 |
| Creators | Magalhães, Déborah Neide de |
| Contributors | Bila, Daniele Maia, Mounteer, Ann Honor |
| Publisher | Universidade Federal de Viçosa |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFV, instname:Universidade Federal de Viçosa, instacron:UFV |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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