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Título: Remoção de matéria orgänica, nutrientes e antibióticos em esgotos domésticos por wetlands construídas de fluxo vertical
Título(s) alternativo(s): Removal of organic matter, nutrients and antibiotics in domestic sewers by vertical flow constructed wetlands
Autor(es): Marchesi, Matheus Della Tonia
Orientador(es): Mees, Juliana Bortoli Rodrigues
Palavras-chave: Poluentes
Ciprofloxacina
Águas residuais - Aspectos ambientais
Pollutants
Ciprofloxacin
Sewage - Environmental aspects
Data do documento: 4-Ago-2020
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Medianeira
Citação: MARCHESI, Matheus Della Tonia. Remoção de matéria orgânica, nutrientes e antibióticos em esgotos domésticos por wetlands construídas de fluxo vertical. 2020. Dissertação (Mestrado em Tecnologias Ambientais) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Medianeira, 2020.
Resumo: O elevado consumo de antibióticos pela sociedade contemporânea tem despertado preocupações globais devido à recorrência e efeitos adversos destes poluentes em matrizes ambientais. As wetlands construídas (WCs) são ecotecnologias convenientes ao tratamento descentralizado de esgotos domésticos, o modelo de fluxo vertical com leito parcialmente saturado (WCFV-LS)tem se apresentado como um método promissor para intensificar a remoção de poluentes de esgotos, sobretudo de matéria orgânica, nitrogênio e fósforo. Apesar disso, pouco se sabe sobre o potencial de remoção de poluentes emergentes em WCs. Deste modo o presente estudo se propôs a comparar a eficiência de remoção de matéria orgânica (DQO), nitrogênio total de Kjeldal (NTK),nitrogênio amoniacal (NH4+), fósforo total (PT)e dos antibióticos Ciprofloxacina (CIP) e Sulfametoxazol (SMX) de esgoto doméstico sintético por três WCFV em escala piloto, com e sem a saturação parcial do leito. O experimento foi conduzido em duas etapas experimentais, na primeira etapa os reatores detinham 50 % de saturação(0,4 m) enquanto foram aplicadas cargas distintas de poluentes. Na segunda etapa os leitos detinham altura de saturação distintas (0, 25 e 50%) enquanto aportaram cargas hidráulicas e de poluentes equivalentes, além disso, foram incluídos 200 μg·L-1de CIP e SMX aos efluentes submetidos ao segundo tratamento. O modelo WCFV-LS com 25% de saturação apresentou resultados promissores, com taxas de remoção superiores a 90, 85, 85 e 65% para DQO, NTK, NH4+e PT respectivamente, enquanto o WCFV (sem saturação) apresentou melhores taxas de remoção de PT(> 75%). Para a CIP e SMX foram constatadas taxas de remoção superiores a 80 e 65% respectivamente. Além disso, neste estudo foi estabelecido um método prático para extração, detecção e quantificação simultânea de CIP e SMX a partir do método QuEChERS seguido de Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (CLAE) e espectrofotometria com detecção por fluorescência. Os limites de detecção e quantificação (LD e LQ) obtidos foram de 0,008 e 0,010 mg·L-1para a CIP e 0,030 e 0,040 mg·L-1para SMX. A partir dos resultados obtidos neste experimento pode-se aconselhar o uso de WCFV-LS com 25% de saturação para o polimento de esgotos domésticos com cargas de 100 mm·d-1, 40 gDQO·m-2·d-1, 5,5 gNTK·m-2·d-1, 5,0 gNH4+·m-2·d-1e 0,55 gPT·m-2·d-1. Apesar disso, ainda se faz necessário averiguaras evidências aqui obtidas em condições reais de operação, bem como elucidar os possíveis impactos relativos à recorrência de antibióticos em esgotos domésticos e o polimento destes esgotos por WCs, o que inclui a possibilidade de incidência de resistência bacteriana e dispersão de metabólitos e subprodutos destes poluentes no ambiente natural.
Abstract: The high use of antibiotics has raised global concerns, mainly due to the recurrence and adverse effects of these pollutants in the environment. Constructed wetlands (WCs) are ecotechnologies suitable for decentralized treatment of domestic sewage, the vertical flow model with partially saturated bed (WCFV-LS) has been presented as a promising method to intensify the removal of pollutants from these sewers, mainly for organic matter and nitrogen. Despite this, little is known about antibiotic removal in WCs. This study aimed to compare the efficiency of removing organic matter (COD), total Kjeldal nitrogen (NTK), ammoniacal nitrogen (NH4+), total phosphorus (PT) and the antibiotics Ciprofloxacin (CIP) and Sulfamethoxazole (SMX) from synthetic domestic sewage by three WCFV on a pilot scale, with and without partial bed saturation. The experiment was conducted in two stages, in the first one the bads was 50% saturated(0.4m) while different pollutant loads were applied. In the second stage, the beds were 0,25 and 50% saturated while providing the same hydraulic and pollutant loads, in addition, 200 μg·L-1of CIP and SMX were included to the effluents. The WCFV-LS model with 25% saturation showed promising results, with removal rates greater than 90, 85, 85 and 65% for COD, NTK, NH4+and PT respectively, while WCFV (without saturation) showed better PT removal rates (> 75%). CIP and SMX removal rates wore higher than 80 and 65% respectively. In addition, a practical method for simultaneous extraction, detection and quantification of CIP and SMX was established using the QuEChERS method followed by High Performance Liquid Chromatography (HPLC) and spectrophotometry with fluorescence detection. The limits of detection and quantification obtained were 0.008 and 0.010 mg·L-1for CIP and 0.030 and 0.040 mg·L-1for SMX. From the results obtained in this experiment, can be recommended the WCFV-LS with 25% saturation for polishing domestic sewage with loads of 100 mm·d-1, 40 gDQO·m-2·d-1, 5.5 gNTK·m-2·d-1, 5.0 gNH4+·m-2·d-1e 0.55 gPT·m-2·d-1. Despite this, it is still necessary to investigate those evidence under real operating conditions, as well as to elucidate the possible impacts related to the recurrence of antibiotics in domestic sewers and the polishing of these sewers by WCs, which includes the possibility of incidence of bacterial resistance and dispersion of metabolites and by-products of these pollutants in the natural environment.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/5396
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