1,721,101 research outputs found
Análise preliminar de viabilidade técnica e econômica de soluções não convencionais para recuperação da qualidade das águas em um manancial de Viçosa (MG)
No full textA eutrofização é um problema global, que têm impacto expressivo na disponibilidade de água de boa qualidade, o que é essencial para o sustento do planeta. O aumento do consumo, do desperdício e da poluição das águas superficiais e subterrâneas pela falta de tratamento de águas residuárias de origem doméstica, industrial e agropecuária, estão relacionados diretamente ao processo de eutrofização. Esse fenômeno ocorre pelo incremento de nutrientes nos mananciais, contribuindo para proliferação de macrófitas e desenvolvimento de uma superpopulação de microrganismos decompositores, que consomem o oxigênio dissolvido na água, que se torna mais turva, gerando perdas econômicas, proliferação de doenças, aumentando os custos de tratamento e desvalorizando o local. Para restaurar a qualidade das águas é necessário minimizar a eutrofização, o que é feito por meio do controle do aporte de nutrientes. Em ambientes lênticos de água doce, como lagoas, o fósforo usualmente é o nutriente limitante. Desta forma, as intervenções mitigadoras da eutrofização se concentram na diminuição dos teores de fósforo. Algumas estratégias estão relacionadas à redução da entrada de nutrientes no manancial, mas, também, existem tecnologias que podem minimizar os teores de fósforo no próprio local. Diante disso, o objetivo deste trabalho foi propor soluções mitigadoras não convencionais para minimizar o problema de eutrofização de um manancial, recuperando sua qualidade. Para isso, primeiro, foi feito um estudo do local, mapeando as fontes emissoras e levantando informações sobre as características dos efluentes destas, em que foi verificado um grande teor de fósforo. Posteriormente, foi feita uma revisão na literatura atual, na qual foram selecionadas quatro propostas de mitigação, são elas: o não lançamento dos efluentes no manancial, redirecionando-os para a rede pública; a construção de uma wetland diretamente no local; a implantação do sistema de filtração em margem na lagoa; e a aplicação de Phoslock. Como todas as alternativas possuem vantagens e desvantagens, foi feita uma análise de viabilidade, considerando resultados obtidos em trabalhos anteriores, da literatura estudada, e o orçamento de cada proposta. Constatou-se que a melhor solução para o problema seria o redirecionamento dos efluentes das fontes emissoras para a rede pública, pois apresentou-se como a proposta mais viável. Porém, as demais soluções também têm potencial de utilização, podendo ser adotadas de forma cumulativa. Palavras-chave: bacia do ribeirão São Bartolomeu; eutrofização; fósforo; medidas de mitigação; nutrientesThe eutrophication process is a global problem, that has significant impact on good quality water availability, what is essential for the sustenance of the planet. The increase of consumption, of waste and pollution of surface and underground water for lack of treatment of domestic, industrial and agricultural livestock wastewater, are directly related to the eutrophication process. This phenomenon occurs by the increase of nutrients in the fountains, contributing to the growth of macrophytes and development of an overpopulation decomposing microorganisms, that consume the oxygen dissolved in the water, which becomes more turbid, leading to improvement, proliferation of diseases, increased treatment costs and devaluing the place. To restore water quality, it is necessary to minimize eutrophication, which is done through the control of nutrient input. In lentic freshwater environments, like ponds, phosphorus is usually the limiting nutrient. Thus, eutrophication mitigating interventions focus on reducing phosphorus levels. Some strategies are related to reducing the entry of nutrients into the source, but there are also technologies that can minimize phosphorus content on the place. Therefore, the objective of this undergraduate thesis was to propose unconventional mitigating solutions to minimize the problem of eutrophication in a source, recovering its quality. For that, first, a study was made of the location, mapping the emitting sources and gathering information on the characteristics of their effluents, in which a high phosphorus content was verified. Posteriorly, a review of the current literature was carried out, in which four mitigation proposals were select, are they: the non-discharge of effluents into the source, redirecting them to the public system; the construction of a wetland directly on place; the implantation of the Riverbank Filtration in the lagoon; and the use of Phoslock. All of which have advantages and disadvantages, then, a feasibility analysis was made, considering results obtained in previous works, of the studied literature, and the budget of each proposal. It was found that the best solution to the problem would be to redirect the effluents from the emitting sources to the public system, because it presented itself as the most viable proposal. However, the other solutions also have potential for use, and can be adopted cumulatively. Keywords: eutrophication; mitigation measures; nutrients; phosphor; São Bartolomeu river basi
Avaliação da viabilidade do uso de energia fotovoltaica na compostagem por aeração forçada
Full text linkA compostagem é um processo biológico que ocorre em condições controladas. Dentre os vários métodos de compostagem atualmente disponíveis, neste trabalho foram avaliados os métodos de reviramento de leiras e por aeração forçada, com a especificidade do possível uso da energia fotovoltaica para este último. Dimensionaram-se pátios de compostagem para ambos os métodos, tendo-se os cálculos empregados baseados na literatura, bem como informações importantes como a área demandada, energia necessária e avaliação de impactos ambientais. Por fim, foi feito um estudo de viabilidade econômica, no qual foram utilizados critérios como valor presente líquido (VPL), taxa interna de retorno (TIR), índice de lucratividade (IL) e o prazo de retorno do investimento ou payback (PB), para avaliar se a compostagem por aeração forçada utilizando energia fotovoltaica é vantajosa em relação a compostagem windrow. Foram obtidas uma menor área destinada ao método por aeração forçada, um menor impacto ambiental e um investimento econômico favorável na instalação de placas fotovoltaicas para suprir a demanda energética dos compressores radiais no método por aeração forçada. Diante disso, conclui-se que a utilização de placas fotovoltaicas no método por aeração forçada é uma estratégia promissora e ambientalmente amigável. Palavras-chaves: Placas solares. Viabilidade econômica. Windrow.Composting is a biological that occurs in controlled conditions. Among currently available techniques for composting, windrow and forced aeration methods were considered for this study as well as the possibility of using photovoltaic energy for the latter. Composting yards were designed for both methods, with calculations based on literature and important information such as required area, energy demand, and assessment of environmental impacts. Lastly, an economic feasibility study was conducted, utilizing criteria such as net present value (NPV), internal rate of return (IRR), profitability index (PI), and payback period (PB), to assess whether photovoltaic- powered forced aeration composting is better than windrow composting. There are obtained a smaller area dedicated to forced aeration method and a lower environmental impact. Additionally, there is a favorable economic investment in installing photovoltaic panels to meet the energy demand of radial compressors in the forced aeration method. Therefore, it can be concluded that the use of photovoltaic panels in the forced aeration method is a promising and environmental friendly strategy. Keywords: Solar panels. Economic feasibility. Windrow
Proposta de sistemas sustentáveis para o tratamento de esgotos no município de Coimbra, MG
No full textA degradação dos recursos hídricos é um problema global que atinge pequenas e grandes cidades. Em inúmeros casos a água encontra-se inapropriada para uso, devido à escassez quantitativa ou qualitativa. Diante disso, há uma maior necessidade em investimentos em saneamento básico, tendo em vista que o gerenciamento inapropriado de resíduos contribui expressivamente para a deterioração do recurso hídrico. O saneamento básico é um direito humano fundamental e imprescindível à vida, sendo reconhecido pela Organização das Nações Unidas (ONU). Dessa forma, sem o acesso a ele, níveis adequados para a saúde e bem-estar tornam-se inacessíveis. O desafio da sociedade atual é minimizar os impactos ambientais, por meio da integração dos campos da tecnologia e ecologia. Nesse contexto surge a temática de jardins filtrantes. O sistema de tratamento via jardins filtrantes é uma alternativa ecológica que utiliza plantas para tratamento de poluentes. Esses ambientes planejados têm como finalidade reproduzir condições suficientes para ocorrência da depuração, ao passo que favorece a harmonização paisagística. Diante do exposto, objetivou-se com este trabalho a confecção de um projeto de duas estações de tratamento de efluentes (ETEs) para o município de Coimbra (MG). Foram considerados dois cenários: o dimensionamento para um pequeno bairro (projeto piloto) com cerca de 250 habitantes e em outro local onde ocorre a emissão da maior parte de esgotos in natura no rio Turvo Sujo (projeto principal). No projeto principal considerou-se a população total de 6000 habitantes. Para isso, inicialmente foi feito um levantamento do local para obtenção de dados, como número de habitantes, consumo de água, dados sobre o saneamento do município, entre outros. Posteriormente efetuou-se um levantamento de campo, com visitas a possíveis locais para implantação das ETEs. De posse dos dados coletados, foi conduzido o dimensionamento para os dois cenários e realizada uma análise de viabilidade. Finalmente desenvolveu-se um projeto arquitetônico. Diante disso, conclui-se que para o primeiro cenário (projeto piloto) sugere-se a utilização de um tanque séptico seguido de um jardim filtrante e para o segundo cenário (projeto principal) sugere-se uma lagoa anaeróbia e, posteriormente, um jardim filtrante. Palavras-chave: Jardim filtrante. Saneamento básico. Estação de tratamento de efluente.Degradation of water resources is a global problem that affects cities and towns. In numerous cases, the resource is inappropriate for use, due to quantitative or qualitative scarcity. Therefore, there is a great demand for investments in sanitation, considering that inadequate waste management contributes to the deterioration of the water resources. Sanitation is a fundamental and essential human right to life, being recognized by the United Nations (UN). Thus, without access to it, adequate levels for health and well-being become inaccessible. The challenge of today’s society is to minimize environmental impacts, through the integration of the fields of technology and ecology. In this context, the theme of constructed wetlands emerges. The treatment system by constructed wetlands is an ecological alternative that uses plants to treat pollutants. These planned environments are intended to reproduce sufficient conditions for the natural occurrence of cleaning, while favoring landscape harmonization. Given the above, the objective of this work was to design preliminary projects for two wastewater treatment plants (WWTPs) in Coimbra (MG) city, considering two scenarios: the dimensioning for a small neighborhood with 250 inhabitants (pilot project) and in another place where the launch of the most of raw sewage in the Turvo Sujo river (main project). For this, firstly, a secondary survey of the location was carried out to obtain data, such as number of inhabitants, water consumption, data on sanitation in the municipality, among others. Subsequently, a field survey was carried out, with visits to possible locations for the implementation of the project. With all the data collected, the dimensioning for the two scenarios and a project feasibility analysis was performed. Finally, an architectural project was developed. Therefore, it was found that the most viable alternative is the use of a septic tank followed by a constructed wetland for the neighborhood with a smaller number of inhabitants and the construction of an anaerobic pond and later a constructed wetland for the second scenario (main project). Keywords: Constructed wetland. Sanitation. Effluent treatment plant
Sewage treatment by tidal flow constructed wetlands and microbial fuel cells
No full textNo presente estudo objetivou-se avaliar o tratamento de esgotos sanitários de sistemas alagados construídos (SAC) operando na configuração de ciclos alternados (“tidal flow”) com a presença de células de combustível microbianas (CCM). Foram avaliados os fatores tipo de meio suporte (brita “número 0” e “número 1”) e espécie cultivada (capim- elefante BRS capiaçu e bananeira nanica). Foram avaliados os parâmetros físicos e químicos de qualidade dos efluentes tratados, bem como o desempenho das CCM e os parâmetros agronômicos das culturas. O ciclo de tratamento em cada SAC possuía uma duração total de 8 horas, com 3 ciclos por dia. Cada ciclo consistia nas fases de enchimento, sistema cheio (reação), drenagem e repouso (vazio), com durações específicas para cada etapa. Foi observado aumento nos níveis de oxigênio dissolvido devido à configuração “tidal flow”, que succiona ar atmosférico para dentro do leito durante a fase de drenagem. Essa condição favoreceu a transição entre os ambientes aeróbio, anóxico e anaeróbio, possibilitando os processos bioquímicos para a remoção de contaminantes e a produção de corrente elétrica. Observaram-se eficiências satisfatórias na remoção de turbidez, cor, demanda bioquímica de oxigênio (DBO), demanda química de oxigênio (DQO), nitrogênio total Kjeldahl (NTK), nitrogênio-nitrato, sólidos suspensos totais (SST) e sólidos totais. Os valores médios de concentração de saída de DQO foram de 119, 109, 117 e 98 mg L-1, com remoções de 61%, 64%, 61% e 67% para os SAC com bananeira em brita “1” (BB1), bananeira em brita “0” (BB0), capiaçu em brita “1” (CB1) e capiaçu em brita “0” (CB0), respectivamente. A planta e do tipo de meio suporte influenciaram o desempenho dos SAC, sendo o sistema CB0 o mais eficiente na remoção de DQO, destacando-se também pela produtividade. Em relação às CCM, o tipo de planta e de meio suporte influenciaram a produção de energia, e o SAC CB0 também foi o mais eficiente. Os resultados indicam que os SAC operados com ciclos alternados podem operar em reduzidos tempos de ciclo e se instalados com CCM podem produzir energia. Palavras-chave: Remoção de poluentes. Tidal flow. Recuperação de recursos. Bioenergia. Processos bioeletroquímicos.The present study aimed to evaluate the sewage treatment by tidal flow constructed wetlands (TFCW) with the presence of microbial fuel cells (MFC). The factors of type of support medium (gravel “number 0” and “number 1”) and cultivated species (elephant grass BRS capiaçu and dwarf banana) were evaluated. The physio-chemical quality parameters of the treated effluents were evaluated, as well as the performance of the CCM and the agronomic parameters of the crops. The treatment cycle in each TFCW had a total duration of 8 hours, with 3 cycles per day. Each cycle consisted of filling, full system (reaction), draining and resting (empty) phases, with specific durations for each step. An increase in dissolved oxygen levels was observed due to the tidal flow configuration, which draws atmospheric air into the bed during the drainage phase. This condition favored the transition between aerobic, anoxic and anaerobic environments, enabling biochemical processes to remove contaminants and produce electric current. Satisfactory efficiencies were observed in the removal of turbidity, color, biochemical oxygen demand (BOD), chemical oxygen demand (COD), total Kjeldahl nitrogen (TKN), nitrogen-nitrate, total suspended solids (TSS) and total solids. The average values of COD effluents were 119, 109, 117 and 98 mg L-1, with removals of 61%, 64%, 61% and 67% for the TFCW with banana tree in gravel “1” (BB1) , banana tree in gravel “0” (BB0), capiaçu in gravel “1” (CB1) and capiaçu in gravel “0” (CB0), respectively. The plant and the type of support medium influenced the performance of the TFCW, with the CB0 system being the most efficient in the removal of COD, also standing out for its productivity. Regarding MFC, the type of plant and support media influenced energy production, and TFCW CB0 also was more efficient. The results indicate that the TFCW operated with tidal flow cycles can operate in reduced cycle times and if installed with MFC can produce energy. Keywords: Removal of pollutants. Tidal flow. Resource recovery. Bioenergy. Bioelectrochemical processes.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNP
Diagnóstico do potencial energético e nutricional dos resíduos da atividade avícola em Santa Maria de Jetibá (ES) com vistas a uma economia circular
Full text linkO município de Santa Maria de Jetibá (ES), com um plantel superior a 16 milhões de galinhas poedeiras, é o maior produtor de ovos no Brasil. No entanto, a produção em larga escala gera diariamente elevada produção de resíduos. Diante do potencial de aproveitamento nutricional e energético dos resíduos de galinhas poedeiras no município, objetivou-se avaliar os potenciais de aproveitamento energético e nutricional de resíduos de galinhas poedeiras para fechamento do ciclo de economia circular. O levantamento do plantel municipal foi feito a partir dos dados fornecidos pelo Instituto de Defesa Agropecuária e Florestal do estado do Espírito Santo (IDAF). A caracterização dos resíduos brutos e após o tratamento por compostagem, digestão anaeróbia e secagem a 65°C foi feita a partir de revisão de literatura. Os dados das culturas produzidas no município foram obtidos no portal do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística e a demanda dos macronutrientes nitrogênio, fósforo e potássio (NPK) pela quinta aproximação de solos para o estado do Espírito Santo. Foi considerada a demanda de NPK para produção de ração de milho e soja no Centro-Oeste devido ao fato da região ser um polo de produção. O resultado obtido para produção diária de resíduos brutos foi de aproximadamente 2,5 mil toneladas, com carga diária de demanda bioquímica de oxigênio (DBO) de 95,70 t e equivalente populacional de 1,77 milhão de habitantes. A concentração nos resíduos brutos (sem tratamento) para o nitrogênio, o fósforo e o potássio, foram respectivamente 72,48; 30,06 e 20,44 t d -1 . O potencial nutricional foi satisfatório para suprir a demanda de NPK para a agricultura local, com excedentes. Considerando-se o ciclo nutricional, a estimativa do balanço de nitrogênio e fósforo mostrou-se com potencial para suprir a demanda do ciclo produtivo de ração de milho e soja, no entanto, o potássio possui um balanço negativo. Para o ciclo energético, verificou-se que o potencial de produção de energia no tratamento por digestão anaeróbia não é suficiente para atender a demanda interna desses empreendimentos, no entanto, os outros tratamentos considerados (compostagem e secagem) não possuem retorno energético. Conclui-se que os resíduos de poedeiras possuem potencial de aproveitamento energético e nutricional, o que auxilia no alcance do conceito de economia circular. Além disso, o aproveitamento nutricional reduz a demanda por fertilizantes minerais na agricultura local e no ciclo produtivo dos ovos. Palavras-chave: Biogás. Adubação orgânica. Galinhas poedeiras.The municipality of Santa Maria de Jetibá (ES), with a flock of more than 16 million laying hens, is the largest egg producer in Brazil. However, large-scale production generates daily high production of waste. Given the potential for nutritional and energy use of waste from laying hens in the municipality, the objective was to evaluate the potential for energy and nutritional use of waste from laying hens to close the cycle of circular economy. The survey of the municipal squad was based on data provided by the Institute for Agricultural and Forestry Defense of the state of Espírito Santo (IDAF). The characterization of raw waste and after treatment by composting, anaerobic digestion and drying at 65°C was made from a literature review. Data on crops produced in the municipality were obtained from the portal of the Brazilian Institute of Geography and Statistics and the demand for the macronutrients nitrogen, phosphorus and potassium (NPK) by the fifth soil approximation for the state of Espírito Santo. The demand for NPK for the production of corn and soybean feed in the Midwest was considered due to the fact that the region is a production hub. The result obtained for the daily production of raw waste was approximately 2.5 thousand tons, with a daily load of biochemical oxygen demand (BOD) of 95.70 tons and a population equivalent of 1.77 million inhabitants. The concentration in raw residues (no treatment) for nitrogen, phosphorus and potassium were respectively 72.48; 30.06 and 20.44 t d -1 . The nutritional potential was satisfactory to supply the NPK demand for local agriculture, with surpluses. Considering the nutritional cycle, the estimate of the nitrogen and phosphorus balance showed to have the potential to meet the demand of the corn and soybean feed production cycle, however, potassium has a negative balance. For the energy cycle, it was found that the potential for energy production in the anaerobic digestion treatment is not sufficient to meet the internal demand of these projects, however, the other treatments considered (composting and drying) do not have any energy return. It is concluded that laying hen waste has potential for energy and nutritional use, which helps to achieve the concept of circular economy. In addition, nutritional use reduces the demand for mineral fertilizers in local agriculture and in the egg production cycle. Keywords: Biogas. Organic fertilizer. Laying hens
Influence of the filter media and the presence of vegetation at the performance of biological trickling filters
No full textA situação precária do esgotamento sanitário no Brasil, juntamente com a demanda por sistemas de tratamento de esgoto que contemplem menores custos de implantação, operação e manutenção, faz da tecnologia da biomassa aderida, mais especificamente os filtros biológicos percoladores (FBPs) uma alternativa para o tratamento de esgotos sanitários no país. Visando ampliar os aspectos funcionais do sistema FBP, o presente estudo objetivou avaliar o desempenho de filtros biológicos percoladores com a inserção do capim-vetiver (Chrysopogon zizanioides) nos meios suporte brita e argila expandida, consistindo em uma nova abordagem para o tratamento de esgotos. Para isso, o experimento contou com quatro FBPs com diferentes configurações: FBP AV (argila expandida como substrato, cultivada com vetiver); FBP A (argila expandida como substrato, sem o cultivo de vetiver); FBP BV (brita no1 como substrato, cultivado com vetiver); e FBP B (brita no1 como substrato, sem o cultivo de vetiver). Como resultados as concentrações efluentes de DBO bruta foram de 142, 119, 104 e 120 mg L -1 para FBP AV , FBP A , FBP BV e FBP B , respectivamente, e comparando as concentrações notou-se diferença significativa para FBP A e FBP B provendo os melhores resultados para a DBO bruta. Para fósforo as médias efluentes foram de 6,63, 6,57, 6,42 e 5,61 mg L -1 para FBP AV , FBP A , FBP BV e FBP B , respectivamente e o meio suporte brita (FBP BV e FBP B ) diferiu significativamente da argila (FBP A e FBP AV ), na qual a brita proveu melhor resultado para a remoção de fósforo devido a sua capacidade de retenção e que a vegetação não contribuiu significativamente para a remoção desse parâmetro. As concentrações de nitrogênio total Kjeldahl (NTK) para efluente foram de 39,5, 43,1, 42,1 e 37,7 mg L -1 , nitrogênio amoniacal total (NAT) de 31, 37,9, 37,7 e 31,9 mg L -1 e nitrato de 0,352, 0,027, 0,057 e 0,104 mg L -1 correspondente aos filtros FBP AV , FBP A , FBP BV e FBP B . Analisando a série nitrogenada percebe-se uma tendência do filtro com o meio suporte brita (FBP B ) de se ser mais eficiente em remover as formas mais particuladas de nitrogênio (NTK) e o FBP AV (associação argila/vetiver) ser mais expressivo para as formas dissolvidas (NAT e nitrato). De maneira geral o meio suporte argila expandida e a inserção do capim-vetiver mostraram-se como boas alternativas para o tratamento de esgotos sanitários no FBP.The precarious sewage management in Brazil together with the demand for low- cost and low-maintenance systems makes the attached biomass technology - specifically the trickling filters (TF) - an alternative for treatment of sewage in developing countries. Aiming to expand the functional aspects of the TF system, this study intended to evaluate the performance of TFs with grown vetiver grass (Chrysopogon zizanioides) in gravel and expanded clay substrates, consisting of a new approach for sewage treatment. Thus, the experiment had four TFs with different configurations: FBP AV (expanded clay media grown with vetiver); FBP A (expanded clay media without vegetation); FBP BV (gravel # 1 media grown with vetiver); and FBP B (gravel # 1 media without vegetation). The effluent concentrations of unfiltered BOD were 142, 119, 104 and 120 mg L -1 for FBP AV , FBP A , FBP BV and FBP B respectively and comparing the concentrations was noticed a statistical difference for FBP A and FBP B providing better results for unfiltered BOD. To phosphorus, the effluent means were 6.63, 6.57, 6.42 and 5.61 mg L -1 for FBP AV , FBP A , FBP BV and FBP B respectively and the gravel media (FBPB V and FBP B ) differed statistically from the expanded clay (FBP A and FBP AV ), where the gravel media provided better results for phosphorus removal due to its retention capacity and the vegetation do not contributed to this removal. The TKN effluent means were 39.5, 43.1, 42.1 and 37.7 mg L -1 , TAN were 31, 37.9, 37.7 and 31.9 mg L -1 and for nitrate 0.352, 0.027, 0.057 and 0.104 mg L -1 corresponding to FBP AV , FBP A , FBP BV and FBP B filters. Analyzing nitrogen series was noticed that gravel media (FBP B ) is more efficient in removing more particulate forms of nitrogen (TKN) and FBP AV (association clay / vetiver) is more expressive for more dissolved forms (TAN and nitrate). In general, booth the expanded clay media and the cultivation of grass vetiver seemed to be a good alternative for the treatment of wastewater in TFs.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológic
Phytoremediation of waters contaminated with fluoride by Landoltia punctata and Eichhornia crassipes
No full textO flúor é o elemento mais eletronegativo e reativo dos halogênios, seu aporte como fluoreto no meio hídrico, pode ocorrer por meio natural ou antropogênico. Em concentrações reduzidas é capaz de trazer benefícios a saúde, entretanto, em concentrações elevadas promove efeitos deletérios que vão desde a fluorose dentária e esquelética, até problemas carcinogênicos. Embora a remoção de fluoreto do meio possa ocorrer por processos tradicionais como adsorção, osmose reversa e eletrodiálise, a fitorremediação desponta como um tratamento alternativo, acessível e ambientalmente correto. Nesse estudo, objetivou-se estudar o potencial de absorção e remediação das espécies Landoltia punctata e Eichhornia crassipes em águas contaminadas com fluoreto. Utilizou-se a metodologia de superfície resposta com o intuito de otimizar o processo e avaliar o nível de interferência de três variáveis: pH variando na faixa entre 5 a 9; concentração de fosfato com níveis variando entre 0 e 10 mg L -1 ; e concentração de nitrato variando níveis entre 0 e 800 mg L -1 . As plantas foram cultivadas em solução nutriente de Clark, contendo concentração inicial de 5 mg L -1 de fluoreto por um período de 10 dias. Considerando todos os tratamentos, foram observadas remoções médias de 11,6 e 19,0% para Landoltia punctata e Eichhornia crassipes, respectivamente. Já a massa de fluoreto removida por massa seca de planta foi em média (todos tratamentos) de 6,1 e 1,8 mg g -1 , também respectivamente. Os resultados indicaram que ambas as espécies possuem potencial de remediação de águas contaminadas com fluoreto. Palavras-chave: Aguapé. Lentilha d’água. Flúor. Delineamento Composto Central. Fitoextração.Fluorine is the most electronegative and reactive element among halogens. Its occurrence in the water environment is a result of natural and anthropogenic processes. Although low concentrations of fluoride ion can bring health benefits, high concentrations promote a range of disorders that go from dental and skeletal fluorosis to carcinogenic problems. Fluoride removal from water may occur through traditional processes such as adsorption, reverse osmosis and electrodialysis, but phytoremediation techniques have recently emerged as affordable and sustainable alternative treatment. Thus, this research aimed to evaluate the uptake and remediation potential of Landoltia punctata and Eichhornia crassipes in water contaminated with fluoride. The surface response methodology was used to optimize the process and to evaluate the effect of three variables: pH (ranging from 5 to 9), phosphate (ranging from 0 to 10 mg L -1 ) and nitrate (ranging from 0 to 800 mg L -1 ). The plants were acclimated in Clark’s nutrient solution and throughout 10 days they were exposed to 5 mg L -1 of fluoride. Considering all runs, average fluoride removals of 11.6 and 19.0% were observed for L. punctata and E. crassipes, respectively. On other hand, mass of removed fluoride per dry mass of plant reached averages of 6.1 and 1.8 mg g -1 , also respectively. These results showed that both species have remediation potential of fluoride-contaminated waters phytoremedion. Keywords: Water. Hyacinth. Duckweed. Fluoride. Central Composite Design. Phytoextraction
Fluoride removal from water using Eichhornia crassipes: process optimization with phytohormones adding
No full textA fitorremediação como estratégia de tratamento de águas contaminadas têm se destacado e ocupado relevante espaço por serem relativamente menos onerosas e complexas que outros métodos robustos e altamente mecanizados. Além disso, são passíveis de serem aplicadas de maneira descentralizada, ampliando a cobertura de serviços de saneamento. A presença de fluoreto (F - ) em elevadas concentrações nas águas para abastecimento representa um grave risco às populações consumidoras e é, sem dúvidas, um desafio moderno de saúde pública em várias regiões do mundo. Dessa forma, é preciso que se adequem ou se reduzam as concentrações de F - em água ao nível considerado seguro pela Organização Mundial da Saúde (≤1,5 mg L -1 ) com estratégias acessíveis e eficientes, especialmente para comunidades periurbanas. Para o fluoreto, a fitorremediação é um método ainda pouco explorado e, sendo assim, há bastante margem para avanços. Portanto, neste trabalho, objetivou-se abordar a fitorremediação de fluoreto incluindo adição exógena de fitormônios como estratégia para potencializar o acúmulo de íons F - e atenuar seus efeitos fitotóxicos, fazendo-se, primeiramente, um levantamento do atual estado da arte que incluiu análises bibliométricas por meio do programa VosViewer. Em seguida, são relatados experimentos sobre a fitorremediação de águas artificialmente contaminadas com F - empregando plantas da espécie Eichhornia crassipes. Primeiramente, em laboratório, dois experimentos multivariados (filtragem definitiva e delineamento composto central) com duração de 10 dias cada foram realizados avaliando-se as variáveis concentração inicial de F - (5~15 mg L -1 ), concentração de P (1~10 mg L -1 ), pH (5~9) e os fitormônios auxina (0~10 µM) e giberelina (0~50 µM). Então, com os resultados obtidos foi estruturado outro experimento, agora em mesocosmo, com wetlands construídas, comparando-se 3 tempos de retenção hidráulica (2, 5 e 10 d), leitos plantados e não-plantados e suplementação de auxina (2,5 µM) por 70 dias. Determinações de F - foram realizadas em solução e nos tecidos de plantas por potenciometria. Concluiu-se que os estudos acerca da fitorremediação de águas contaminadas com F - , observados em bases de dados, são limitados, porém com tendência de crescimento para os próximos anos. E. crassipes apresentou bom desempenho para acumular F - em solução, mesmo apresentando alguns danos morfológicos e histológicos, sendo assim uma potencial candidata para fitorremediação deste contaminante. A aplicação de giberelina (GA 3 ) não mostrou efeito significativo no intervalo testado, ao passo que auxina contribuiu para que as plantas apresentassem maiores remoções de F - , que se acumulou majoritariamente na parte aérea. Dentre as wetlands construídas avaliadas, as plantadas com E. crassipes e com TRH de 5 d apresentaram o melhor desempenho na fitorremediação de águas ricas em fluoreto, aliando elevadas remoções de carga, redução na concentração inicial e comportamento estável. Palavras-chave: Flúor. Aguapé. Análises bibliométricas. Plantas acumuladoras. Sistemas alagados construídos.Phytoremediation techniques as treatment strategies for contaminated waters have received great attention considering they are less complex and expensive than highly mechanized techniques. Hence, they are suitable for unprivileged areas. The occurrence of high concentrations of fluoride in water poses a threat to public health and it has become a serious concern worldwide. Searching for simple and efficient alternatives to adjust fluoride concentrations to safe levels according to the World Health Organization (≤1.5 mg L-1) is imperative. When it comes to fluoride, phytoremediation has not been widely explored yet as shown by the small number of publications about this topic. Therefore, this manuscript focus on exploring the phytoremediation of waters contaminated with fluoride. Firstly, a review on the current state of art of the subject is reported including bibliometric analysis made with VosViewer software. Then, hydroponic studies using Eichhornia crassipes for water defluoridation were performed in a lab scale followed by an experiment with constructed wetlands in a greenhouse. The addition of exogenous auxin and gibberellin was also assessed as a strategy to enhance fluoride accumulation and to alleviate phytotoxic effects of fluoride on plants. Although the number of published research remains discreet, it has increased in the last decade and tend to rise even more for future years. E. crassipes showed good performance for fluoride accumulation, even though some morphological and histological damage were detected. Thus, it can be seen as a candidate for fluoride phytoremediation. Gibberellin showed no significant effect within the tested concentrations, while auxin provided greater fluoride removals. Fluoride ions have accumulated mostly in aerial parts of E. crassipes. Among the evaluated constructed wetlands, best removals were identified in planted units with hydraulic retention time of 5 days. These treatments combined reduction of fluoride initial concentrations, high removals of fluoride loads, and stable behavior throughout the experiment. Keywords: Fluoride. Eichhornia crassipes. Bibliometric analysis. Accumulator plants. Auxin.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológic
Impact of continuous fertilization with dairy cattle residues on nitrogen and phosphorus in the soil
No full textA adubação do cultivo de milho que é uma alternativa para disposição dos efluentes gerados na pecuária leiteira é adotada a cerca de 15 anos na Unidade de Ensino Pesquisa e Extensão de Gado de Leite da Universidade Federal de Viçosa. Este trabalho teve por objetivo geral obter informações que possam contribuir para aprimorar o manejo dos efluentes. Especificamente, objetivou avaliar o impacto da adubação continua com o efluente nas frações totais da matéria orgânica, fósforo e nitrogênio e nas frações disponíveis de fósforo e nitrogênio. Em quatro locais de cultivo de milho denominados. Capineira, Refúgio, Pedreira, Grama Seda e Alto e em um local utilizado como pasto, denominado Vale coletaram-se amostras de solo, compostas de 25 amostras simples, até um metro de profundidade em camadas de 20 cm. Nas amostras determinaram-se os teores de carbono orgânico e nitrogênio total e os teores de N-NH4+ e NO3- extraídos em KCl 1 mol L-1, os teores de P total, a capacidade de sorção de P após o equilíbrio do solo com solução contendo 125 mg L-1 de P e o P extraído em Mehlich-3. Os resultados indicam que a aplicação continuada de efluentes no cultivo de milho elevou os teores de matéria orgânica e de N total nos primeiros 20 cm do solo. Os teores de N-NH4+ e N-NO3- aumentou em todo o perfil do solo até um metro de profundidade, evidenciando a lixiviação destas formas. Houve substancial aumento no total de P nos 20 cm superficiais, com evidências de possível lixiviação de formas inorgânicas de P até um metro de profundidade. Condicionou elevada disponibilidade de P nos 20 cm superficiais dos solos, sendo que na Capineira esta elevação estendeu-se até um metro de profundidade. Em termos gerais os resultados permitem inferir que há evidências de potencial contaminação do lençol freático com P e N. Para a mitigação destes efeitos recomenda-se aprimorar o manejo de efluentes, suprimindo sua aplicação na Capineira. A adubação fosfatada deverá ser reduzida e deve-se adotar criterioso monitoramento da fertilidade do solo com análise de solo, anualmente. Palavras-chave: Águas residuárias. Fertirrigação. Adubação. Lixiviação. Mobilidade de fósforo.The use of corn crop fertilization as an alternative for disposing of effluents generated in dairy farming has been adopted for around 15 years at the Teaching, Research, and Extension Unit for Dairy Cattle at the Federal University of Viçosa. This study aimed to obtain information that could contribute to improving effluent management. Specifically, it aimed to evaluate the impact of continuous fertilization with effluent on the total fractions of organic matter, phosphorus, and nitrogen, as well as the available fractions of phosphorus and nitrogen. In four corn crop locations, named Capineira, Refúgio, Pedreira, Grama Seda, and Alto, and one location used as pasture, named Vale, soil samples were collected, consisting of 25 simple samples, up to one meter deep, in 20 cm layers. The samples determined the contents of organic carbon and total nitrogen, as well as the contents of N-NH4+ and NO3- extracted in KCl 1 mol L-1, the total P content, the phosphorus sorption capacity after soil equilibrium with a solution containing 125 mg L-1 of P, and the P extracted in Mehlich-3. The results indicate that the continued application of effluents in corn crop fertilization increased the contents of organic matter and total N in the first 20 cm of soil. The contents of N- N-NH4+ and NO3- increased throughout the soil profile up to one meter deep, evidencing leaching of these forms. There was a substantial increase in total P in the 20 cm surface layer, with evidence of possible leaching of inorganic P forms up to one meter deep. This conditioned high P availability in the 20 cm surface layer of the soils, with the elevation extending up to one meter deep in Capineira. In general, the results allow us to infer that there is evidence of potential contamination of the groundwater with P and N. To mitigate these effects, it is recommended to improve effluent management, suppressing its application in Capineira. Phosphate fertilization should be reduced, and careful monitoring of soil fertility with annual soil analysis should be adopted. Keywords: Wastewater. Fertigation. Fertilization. Leaching. Phosphorus mobility
Remoção de nutrientes e matéria orgânica em wetlands tidal-flow e avaliação do potencial de reúso agrícola
No full textAs Wetlands Construídas Tidal-Flow (WC-TF) são uma tecnologia promissora pela sua alta capacidade de remoção de nitrogênio, por meio de nitrificação e desnitrificação. A fim de aprimorar essa tecnologia, objetivou-se com este estudo investigar como o tempo de repouso, o material de enchimento e a vegetação influenciam no desempenho de WC-TF na remoção de nitrogênio total Kjeldahl (NTK), nitrogênio amoniacal total (NAT), fósforo total (Pt), demanda química de oxigênio (DQOt), turbidez e sódio (Na); e também nas concentrações residuais de nitrogênio nitrato (N-NO3-) e na condutividade elétrica e pH finais no efluente. Além disso, objetivou-se determinar o potencial de reúso agrícola para o tipo de WC-TF de melhor desempenho. A pesquisa foi conduzida em 12 WC-TF em escala laboratorial, seguindo um delineamento com três fatores: a presença ou não de taioba (Xanthosoma sagittifolium) (Fator I), o tempo de repouso de 3 h (Fator II), e a presença ou não de zeólita (Fator III). O afluente utilizado foi sintético, de fácil e rápido preparo, projetado para simular um tipo genérico de efluente, composto de ração de cachorro, whey protein e outros nutrientes. O desempenho das WC-TF foi avaliado utilizando-se uma análise de variância baseada em modelos lineares generalizados (ANOVA-MLG) e uma análise de agrupamento. A análise de variância mostra que os parâmetros NTK, NAT e Pt foram os únicos em que houve diferença significativa entre os reatores, mais influenciadas pelos fatores zeólita e repouso que pela vegetação. O reator que apresentou o melhor desempenho nos três parâmetros foi o submetido à vegetação, repouso e zeólita, resultando em remoções de 56,1 ± 11,9% de NTK, 25,4 ± 19,4% de NAT e 40,9 ± 6,1% de Pt. A análise de agrupamento mostrou que os três fatores influenciaram o agrupamento, mas os fatores zeólita e repouso foram mais determinantes que o fator vegetação, mostrando uma separação clara entre reatores com zeólita e com repouso dos seus opostos. O efluente do melhor WC-TF pode ser usado para fertirrigação. A relação I/R de 7:1, conjuntamente com o tempo de enchimento e esvaziamento afetou negativamente a remoção de NAT nos reatores sem zeólita. De modo geral, todos os fatores influenciaram no desempenho de WC-TF, entretanto os fatores zeólita e repouso foram mais influentes que o fator vegetação. Palavras-chave: Alagados Construídos; Ciclos Alternados; Taioba; Meio Suporte.Tidal-Flow Constructed Wetlands (TF-CW) are a promising technology due to their high nitrogen removal capacity through nitrification and denitrification. In order to improve this technology, the aim of this study was to investigate how the resting time, fill material and vegetation influence the performance of TF-CW in the removal of total Kjeldahl nitrogen (TKN), total ammoniacal nitrogen (TAN), total phosphorus (Pt), chemical oxygen demand (CODt), turbidity and sodium (Na); and also, in the residual concentrations of nitrate nitrogen (N-NO3-), and electrical conductivity and pH in the final effluent. In addition, the aim was to determine the agricultural reuse potential for the best performing TF-CW type. The research was conducted in 12 laboratory-scale TF-CW, following a three-factor design: the presence or absence of taro (Xanthosoma sagittifolium) (Factor I), the 3-h resting time (Factor II), and the presence or absence of zeolite (Factor III). The flood/rest ratio (I:R) was 7:1. The influent used was synthetic, easy and quick to prepare, designed to simulate a generic type of effluent, composed of dog food, whey protein and other nutrients. The performance of the TF-CW was evaluated using an analysis of variance based on generalized linear models (ANOVA-MLG) and a cluster analysis. The analysis of variance shows that the parameters NTK, TAN and Pt were the only ones in which there was a significant difference between the reactors, more influenced by the zeolite and rest factors than by the vegetation. The reactor that presented the best performance in the three parameters was the one subjected to vegetation, rest and zeolite, resulting in removals of 56.1 ± 11.9% of TKN, 25.4 ± 19.4% of TAN and 40.9 ± 6.1% of Pt. The cluster analysis showed that the three factors influenced the grouping, but the zeolite and rest factors were more determining than the vegetation factor, showing a clear separation between reactors with zeolite and with rest and their opposites. The effluent from the best TF- CW can be used for fertigation. The I/R ratio of 7:1, together with the filling and emptying time, negatively affected the NAT removal in the reactors without zeolite. In general, all factors influenced the TF-CW performance, however the zeolite and rest factors were more influential than the vegetation factor. Keywords: Constructed Wetlands; Tidal-Flow; Taioba; Support Medium
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