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dc.creatorOliveira, Jacineumo Falcão de-
dc.date.accessioned2019-10-25T13:15:33Z-
dc.date.available2019-10-25T13:15:33Z-
dc.date.issued2019-10-24-
dc.date.submitted2019-09-13-
dc.identifier.citationOLIVEIRA, J. F. de. Reatores biológicos submetidos a diferentes carregamentos de água residuária de suinocultura: remoção de compostos orgânicos emergentes, matéria orgânica e nutrientes. 2019. 237 p. Tese (Doutorado em Recursos Hídricos)–Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2019.pt_BR
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufla.br/jspui/handle/1/37352-
dc.description.abstractThe pig agroindustrial are present in the economics of many countries with intensive agricultural activity, such as Brazil, however, the unsustainable practices used have provided pressures on natural resources and, consequently, increased water consumption and effluent volumes produced with high concentrations of organic matter, nutrients and emerging contaminants, thus becoming a point of inflection on the decisions to be made to maintain the desired environmental quality for the future.In this context, this research aimed to evaluate a sequential system of swine wastewater treatment through conventional and multivariate analyzes, associating the presence of emerging contaminants, organic matter, nutrients and ecological risks throughout the treatment.The experiment was conducted at the Federal University of Lavras, using a sequential system composed of reactors:UASB (Upflow anaerobic sludge blanket reactor), SABF (submerged aerated biological filter) and HFCW(horizontal subsurface flow constructed wetlands)cultivated with Tifton 85 grass, laboratory scale, swine wastewater treatment (SW) produced in Lavras-MG.Four phases were monitored in 420 days, applying organic loads of 1 (phase I), 2 (phase II), 3 (phase III) and 4 kg m-3 d-1 COD (phase IV).Thirteen emerging contaminants were analyzed (genfibrozil, caffeine, ibuprofen, paracetamol, naproxen, diclofenac, estrone, 17β-estradiol, ethinylestradiol, bisphenol A, 4-octylphenol and 4-nonylphenol), beyond the variables organic matter, solids and nutrients in all reactors.It was evidenced in the UASB reactor that the best stability conditions occurred with the maintenance of the intermediate alkalinity and partial alkalinity (IA/PA) ratio between 0.24 and 0.25, observed in phases I and II, respectively, with an average COD removal of 47. at 57% and pH values between 6 and 8.Despite the increase in the AI/AP ratio (average 0.57), in phases III and IV, the organic matter removal efficiencies increased with the application of organic loads, showing averages of 45 to 67% in phases I and IV, respectively, for COD and BOD in all reactors.The interactions of the results showed strong correlations between the organic variables, indicating that the quality of the input SW in the anaerobic reactor provided considerable influences on the efficiency dynamics throughout the system.The study with multivariate analysis found a reduction of 13 original variables to 5, 8 and 5 main components in the UASB, SABF and HFCW reactors, respectively, with variability between 58 and 64% in the first two components.The complete system provided maximum TKN and PT efficiencies greater than 85 and 65%, respectively, which show the nutritional removal capacity in aerated and plant systems.Dissolved oxygen concentrations provided increments of more than 50 mg L-1 of N-NO3- between phases I and IV, while the ability of SAC to N-NO3- assimilate was an 82.9%, observed with reduction reactor output.The data dimensionality of the nutritional variables was reduced for two main components in the UASB and SABF reactors, and three components with the HFCW variables, maintaining between 60 and 81% of the variability of the original data with the first two components.The performance of Tifton 85 grass in HFCW was verified with increase of productivity and crude protein from 13.2 t ha-1 and 8.4% in cut 1 to 52.0 t ha-1 and 24%, respectively.Moreover, nitrate concentrations increased the height of Tifton 85 grass, showing average growth of 2 cm per day and maximum height of 84 cm with application of 30.9 kg ha-1 d-1 of N - NO3- in the cut 8.Similarly, the last cuts were responsible for the largest nutritional assimilations, with 1996.8, 260.1 and 2220.4 kg ha-1 of TKN, PT and K, respectively, absorbed by Tifton 85 grass with application of 630, 4 kg ha-1 d-1 of COD.Among the emerging contaminants, it was emphasized that bisphenol A presented removal of more than 1.8 μg L-1 in the UASB, SABF and HFCW reactors, but it was also configured as the most persistent compound in the system.There was an overall efficiency of 99.2%, increasing total mass flow of 348.5 μg d-1 of emerging phase IV contaminants.It was found that 21.3% of the ecological risk quotient (RQs) data presented values higher than 1 for the aquatic environment species with the UASB effluent swine wastewater,highlighting E2 with a risk of 24.6, besides confirming that part of the emerging contaminants, even after aerated treatment, presented moderate ecological risks for bisphenol A (RQ = 0.3) and NAP (RQ = 0.2 ) on zebrafish (Danio rerio) and cnidarian (Hydra attenuata) species.It was concluded that the system was efficient in removing emerging compounds, nutrients and organic matter, but further efforts should be made in future research to evaluate the actions of bacteria that potentiate the biodegradation of emerging and organic compoundsmonitoring their conjugates linked to external factors that promote the reformulation in their active compounds, contributing,therefore, for decision making in water treatment plants and reduction of possible environmental risks to aquatic ecosystems.pt_BR
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)pt_BR
dc.description.sponsorshipFundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG)pt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Lavraspt_BR
dc.rightsacesso abertopt_BR
dc.subjectEfluente agroindustrialpt_BR
dc.subjectSistema de tratamentopt_BR
dc.subjectDesreguladores endócrinospt_BR
dc.subjectFármacospt_BR
dc.subjectRiscos ecológicospt_BR
dc.subjectAtividade estrogênicapt_BR
dc.subjectAgroindustrial effluentpt_BR
dc.subjectTreatment systempt_BR
dc.subjectEndocrine disruptorspt_BR
dc.subjectDrugspt_BR
dc.subjectEcological riskspt_BR
dc.subjectEstrogen activitypt_BR
dc.titleReatores biológicos submetidos a diferentes carregamentos de água residuária de suinocultura: remoção de compostos orgânicos emergentes, matéria orgânica e nutrientespt_BR
dc.title.alternativeBiological reactors submitted to different loading of swine wastewater: removal of emerging organic compounds, organic matter and nutrientspt_BR
dc.typetesept_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Recursos Hídricospt_BR
dc.publisher.initialsUFLApt_BR
dc.publisher.countrybrasilpt_BR
dc.contributor.advisor1Fia, Ronaldo-
dc.contributor.referee1Fia, Ronaldo-
dc.contributor.referee2Matos, Mateus Pimentel de-
dc.contributor.referee3Siniscalchi, Luciene Alves Batista-
dc.contributor.referee4Lemos Filho, Luís Cesar de Aquino-
dc.contributor.referee5Batista, Rafael Oliveira-
dc.description.resumoAs agroindustriais de suínos estão presentes nas econômicas de muitos países com atividade agropecuária intensiva, como o Brasil, porém, as práticas não sustentáveis utilizadas tem proporcionado pressões sobre os recursos naturais e provocado, consequentemente, aumento do consumo de água e volumes de efluentes gerados ricos em matéria orgânica, nutrientes e contaminantes emergentes, tornando-se, assim, ponto de inflexão sobre as tomadas de decisões a serem realizadas para proporcionar a manutenção da qualidade ambiental que se deseja para futuro. Nesse contexto, esta pesquisa teve o objetivo de avaliar um sistema sequencial de tratamento de água residuária de suinocultura (ARS) por meio de análises convencionais e multivariadas, associando a presença de contaminantes emergentes, orgânicos, nutricionais e de riscos ecológicos ao longo do tratamento. O experimento foi conduzido na Universidade Federal de Lavras, utilizado um sistema sequencial composto pelos reatores: UASB (Reator anaeróbio de fluxo ascendente e manta de lodo), FBAS (Filtro biológico aerado submerso) e SAC - FHSS (Sistema alagado construído com fluxo horizontal subsuperficial), em escala de laboratório, tratamento água residuária de suinocultura produzida em Lavras-MG. Realizou-se o monitoramento de quatro fases em 420 dias, aplicando-se cargas orgânicas de 1 (fase I), 2 (fase II), 3 (fase III) e 4 kg m-3 d-1 de DQO (fase IV). Foram analisados treze contaminantes emergentes (genfibrozila, cafeína, ibuprofeno, paracetamol, naproxeno, diclofenaco, estrona, 17β-estradiol, etinilestradiol, bisfenol A, 4-octilfenol e 4-nonilfenol), além das variáveis de matéria orgânica, sólidos e nutrientes em todos os reatores. Evidenciou-se no reator UASB que as melhores condições de estabilidade ocorreram com a manutenção da relação alcalinidade intermediária e alcalinidade parcial (AI/AP) entre 0,24 e 0,25, observados nas fases I e II, respectivamente, com remoção média de DQO de 47 a 57% e valores de pH entre 6 e 8. Apesar do aumento da relação AI/AP (média de 0,57), nas fases III e IV, as eficiências de remoções de matéria orgânica aumentaram com as aplicações das cargas orgânicas, evidenciando médias de 45 a 67% nas fases I e IV, respectivamente, para DQO e DBO em todos os reatores. As interações dos resultados evidenciaram fortes correlações entre as variáveis orgânicas, indicando que a qualidade da ARS de entrada no reator anaeróbio proporcionou influências consideráveis nas dinâmicas de eficiências ao longo do sistema. O estudo com análise multivariada constatou redução de 13 variáveis originais para 5, 8 e 5 componentes principais nos reatores UASB, FBAS e SAC, respectivamente, com variabilidade entre 58 e 64% nas duas primeiras componentes. O sistema completo proporcionou eficiências máximas de NTK e PT superiores a 85 e 65%, respectivamente, que evidenciam a capacidade de remoção nutricional em sistemas aerados e com plantas. As concentrações de oxigênio dissolvido proporcionaram incrementos em mais de 50 mg L-1 de N-NO3- entre as fases I e IV, enquanto que a capacidade do SAC em assimilar N- NO3- foi observada com a redução de 82,9% na saída do reator. A dimensionalidade dos dados das variáveis nutricionais foi reduzida em duas componentes principais nos reatores UASB e FBAS, e três componentes com as variáveis do SAC, com manutenção entre 60 e 81% da variabilidade dos dados originais com as duas primeiras componentes. A performance do capim Tifton 85 no SAC foi constatado com aumento de produtividade e proteína bruta de 13,2 t ha-1 e 8,4% no corte 1 para 52,0 t ha-1 e 24%, respectivamente, além disso, as concentrações de nitrato intensificaram a altura do capim Tifton 85, evidenciando crescimentos médios de 2 cm por dia e altura máxima de 84 cm com aplicação de 30,9 kg ha-1 d-1 de N - NO3- no corte 8. Da mesma forma, os últimos cortes foram os responsáveis pelas maiores assimilações nutricionais, com 1996, 260,1 e 2220 kg ha-1 de NTK, PT e K, respectivamente, absorvido pelo capim Tifton 85 com aplicação de 630, 4 kg ha-1 d-1 de DQO. Dentre os contaminantes emergentes, foi destacado que o bisfenol A apresentou remoção de mais de 1,8 μg L-1nos reatores UASB, FBAS e SAC - FHSS, porém, também foi configurado como o composto mais persistente no sistema. Houve eficiência global de 99,2%, fluxo de massas total crescente de 348,5 μg d-1 de contaminantes emergentes na fase IV. Constatou-se que 21,3% dos dados de quocientes de riscos ecológicos (QRs) apresentaramvalores superiores a 1 para as espécies de ambientes aquáticos com a água residuária de suinoculturaefluente ao UASB, com destaque para E2 com risco de 24,6, além de confirmar que parte dos contaminantes emergentes, mesmo após tratamento aerado, apresentaram riscos ecológicos com intensidade moderada para o bisfenol A (QR = 0,3) e NAP (QR = 0,2) sobre as espécies peixe-zebra (Daniorerio) ecnidário (Hydraattenuata). Concluiu-se que o sistema foi eficiente na remoção de compostos emergentes, nutrientes e matéria orgânica, porém, novos esforços deverão ser realizados, em pesquisas futuras, para avaliar as ações de bactérias que potencializam a biodegradação dos compostos emergentes e orgânicos, com monitoramento de seus conjugados atrelados aos fatores externos que promovam a reformulação em seus compostos ativos, contribuindo, portanto, para tomada de decisão em estações de tratamento de água e redução dos possíveis riscos ambientais para os ecossistemas aquáticos.pt_BR
dc.publisher.departmentDepartamento de Engenhariapt_BR
dc.subject.cnpqSaneamento Ambientalpt_BR
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/6277976402672478pt_BR
Aparece nas coleções:Recursos Hídricos - Doutorado (Teses)



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