Scene 1

Química Ambiental ANÁLISE DA EFICIÊNCIA D E   WETLANDS  CONSTRUÍDAS E DE REATOR COM BIOFILME NA REMOÇÃO DE FÓSFORO DE ESGOTOS

Scene 2

Scene 3

O presente trabalho tem como objetivo analisar e comparar dois sistemas de tratamento de esgotos, por wetlands construídas e remoção biológica por reatores em bateladas sequenciais, a partir da análise dos artigos  “ Phosphorus removal in a pilot scale free water surface constructed wetland: hydraulic retention time, seasonality and standing stock evaluation ” (BALDOVI et al., 2021)⁠. “ Remoção simultânea de material orgânico, nitrogênio e fósforo em um reator em bateladas sequenciais com biofilme de leito móvel operado pelo processo anaeróbio-anóxico-óxico ” (BUENO et al., 2019).  Os principais critérios observados foram eficiência na remoção de fósforo, tempo de detenção hidráulica (TDH) dos sistemas e capacidade de implantação em grande escala.

Scene 4

Scene 5

Importância do fósforo:  O fósforo é um nutriente essencial e insubstituível em vários processos fisiológicos e biológicos (PANTANO, 2016) Problemáticas relacionadas ao fósforo: Reservas primárias de fósforo são limitadas Eutrofização artificial de ambientes aquáticos potencializadas pelo despejo irrestrito de fósforo O controle do aporte de fósforo tem sido identificado como a medida de maior eficácia no combate à eutrofização (BALDOVI et al., 2021) Wetlands  construídas:  Constituído por macrófitas, material de suporte e microbiota, é um sistema alagado artificialmente desenvolvidos para tratar águas e esgotos (SUBTIL et al., 2018) Remoção biológica de fósforo (RBP ):  assimilação do fósforo pelo lodo composto por bactérias acumuladoras de fósforo. Entre os processos biológicos, o processo de tratamento em reatores de bateladas sequenciais (RBS) mostra-se muito atraente, especialmente por permitir a manutenção de condições anaeróbicas, anóxicas e aeróbicas” (BUENO et al., 2019).

Scene 6

Scene 7

Chemosphere
ELSEVIER
Chemosphere 266 (2021 ) 128939
Contents lists available at ScienceDirect
Chemosphere
journal homepage: www.elsevier.com/locate/chemosphere
Phosphorus removal in a pilot scale free water surface constructed
wetland: hydraulic retention time, seasonality and standing stock
evaluation
Aldrew Alencar Baldovi a. André Ribeiro de Barros Aguiar , Roseli Frederigi Benassi c
Jan Vymazal d, Tatiane Araujo de Jesus
Ibst-graduation Program in Envimnmenta/ and rechnologu Fe&ral University ofABC. CTA'UFABC Av. dos Estados. - Amgü Santo André. SP.
09210-580. Brazil
b Abt-gnuil"ltion Bognun in Space %ience and Techml., TechmJ%kal hutitute DCL4.'ffA. Baca Marechal Eduardo Gomes, 50 - Vih das
Acoctas. SOO Jose iLs Camps SP. 12228AU Brazil
Center of Engmeenng Mtxielirw and Apphed Social Sciences. Federal University of AX. Av. dos Estiüios. 5001 - Rangü. Santo André SP. @10-580. Brazd
d Hexi (Applied Ecology). Faculty of Environmental Sciences. Czech Unrversuy of Life Sciences hugue. Czech Repubåc

Scene 8

Parque Estadual Fontes do Ipiranga em São Paulo: clima subtropical úmido,  T méd ,máx  = 22 ºC e  T méd ,min  = 15,1 ºC e precipitação diária de 4,8 ±  8,6 mm no verão e 1,5 ±  5,5 no inverno Dimensionamento dos 7 tanques: 1,2 x 0,8 x 1,4 m (V = 1,34 m 3 ) Macrófita:  Eichhornia crassipes Monitoramento semanal entre 02 - 10 /2018 na entrada e saída entre 9h30 e 11h00 (n = 58) Colheita semanal

ONImB03Y
3HL 01 MO-nos
Old'.n-o
'.eV1-l
S3dVL 3SOH
031% d
ouV11dNn
z dNn-o
NOILvzryr,03
rd—I

As características físico-químicas do afluente eram: pH de 5,7 ± 0,6; temperatura de 20,4 ± 2,6 ºC; 140,9 mL L -1  de sólidos de sedimentáveis; 2,0 ±  2,9 mL L -1   de fósforo total,  11,7 ±  10,6 mL L -1  de nitrogênio amoniacal; e 10,4 ± 7,4 mg L -1  de DBO 5,20 . Parâmetros  analisados do efluente : Oxigênio dissolvido (OD), condutividade elétrica (CE)  monitoradas  in situ , usando uma multiprobe (Horiba, U-50) . C, turbidez, e total sólidos suspensos (TSS), irradiação solar e precipitação. Após a colheita, as macrófitas foram secas, pesadas e trituradas. O fósforo total foi analisado pelo método colorimétrico após digestão da amostra com HCl a 10%. R = 100 - [(100 * FTo) / FTi] onde R é a remoção de fósforo total (%); Concentração de FTo se refere ao FT no efluente da wetland (mg L-1); FTi seria a concentração de FT na entrada da wetland (mg L-1)

Scene 9

Modelo de potencial do sistema na reciclagem de P na agricultura:  utilizou-se dados de concentração média de FT do melhor TDH; a concentração de FT na biomassa de macrófitas aquáticas; a vazão da WC e a vazão média da ETA. A dosagem de P variou de 26,2 a 43,7 kg P ha -1  para a produção de 4e6 toneladas de milho por ano. Análise estatística: Avaliação da normalidade dos dados: Levene e Shapiro-Wilk; Avaliação  post-hoc  quando os dados não eram normais: teste de Anderson Darling; Avaliação da diferença entre os tratamentos com TDH e a influência da sazonalidade na remoção de P: ANOVA; Análise de dados numéricos: Análise de Componentes Principais; Correlações lineares foram analisadas: coeficiente de correlação de Pearson ®; O  software Origin  e a plataforma Jupyter foram utilizados para todas as análises estatísticas e construções gráficas. Os cálculos foram realizados usando as linguagens de programação R e Python.

Scene 10

Remoção média de fósforo total (%) na fase líquida na  wetland  construída em escala piloto durante o período monitorado.

Acúmulo total de fósforo (g m -2  d -1 ) e desvios padrão na biomassa de  Eichhornia crassipes  e porcentagem média e desvios padrão (% amostra seca ± desvio padrão) de fósforo (n = 29) por grama de biomassa seca de  Eichhornia crassipes  para todo o período . Média aritmética seguida de letras diferentes que indicam diferenças significativas entre os dados de acordo com o teste de Anderson Darling (valor p <0,05).

Scene 11

o menor TDH avaliado (3 dias) apresentou melhor acúmulo de P por  E. crassipes , o período úmido apresentou remoção de P significativamente melhor e os tanques plantados foram mais eficientes na remoção de P do que os não plantados; a remoção global de P foi significativamente melhor nos tanques plantados e nenhuma diferença estatística foi observada entre os tanques plantados com TDH de 3, 7 e 10 dias. Esse achado é muito positivo, pois o uso de TDH de 3 dias em vez de mais altos permite um tratamento de maior fluxo na mesma área, tornando-o mais atraente para aplicação em larga escala; o manejo semanal das plantas pode ter contribuído para a alta taxa de remoção de P; os resultados e estimativas também sugerem o potencial desta ecotecnologia na reciclagem de P para uso agrícola da compostagem de biomassa de macrófitas; a implementação de wetlands construídas em larga escala como uma etapa terciária do tratamento de águas residuais é, portanto, recomendada, uma vez que pode contribuir com a mitigação da eutrofização em ecossistemas aquáticos e reciclagem de P para a produção de alimentos.

Scene 12

DOI 10.1590/S1413-41522019125711
Artigo Técnico
Remoqäo simultänea de material orgänico,
nitrogénio e fösforo em um reator em bateladas
sequenciais com biofilme de leito mövel operado
pelo processo anaeröbio-anöxico-öxico
Simultaneous removal of organic material, nitrogen and phosphorus in a reactor
in batches of mobile bed biofilm sequencing by the anaerobic-anoxic-oxic process
O, Fåbio Campos2 C),
Rodrigo de Freitas Bueno
Marianella Munoz Rivera3 0, Carolina Lenis3 C), Roque Passos Piveli2 0

Scene 13

Esgoto bruto proveniente do Conjunto Residencial da USP que recebeu tratamento prévio de níveis preliminar e primário.

Dois reatores de lodo ativado de mesmas dimensões (36 litros), operando simultânea e paralelamente, sendo um deles um reator de bateladas sequenciais (RBS) e o segundo o reator com biofilme (MBSBBR).

Scene 14

O tempo de detenção hidráulica total (TDH) de 6 horas.

4 bateladas por dia por 130 dias com a operação contínua de agitadores mecânicos com velocidade angular de 35 a 40 rpm com exceção dos períodos de sedimentação e descarte.

Monitoramento da aeração por um respirômetro e da concentração de OD por sensor. Cromatógrafo de íons para quantificação da concentração dos compostos de interesse  Análise de desempenho foi realizada através da ferramenta de análise de variância (ANOVA-fator único) do Microsoft Excel 2017.

Scene 15

Reator Concentação esgoto bruto (mg/L) Concentação esgoto tratado (mg/L) Eficiência (%) MBSBBR  655 ± 75 58 ± 19 91,1 RBS 655 ± 75 68 ± 19 89,5

A análise estatística demonstra que apesar de valores próximos, o reator de MBSBBR de fato apresenta melhores resultados na remoção de material orgânico. A baixa concentração de OD não tem efeito significativo na eficiência da remoção de DQO, uma vez que outros estudos com concentrações maiores de oxigênio dissolvido apresentam resultados similares e até mesmo menores.

Reator Concentação esgoto tratado (mg/L) MBSBBR  3.104 ± 769 RBS 2.710 ± 769

Reator Concentação esgoto bruto (mg/L) Concentação esgoto tratado (mg/L) MBSBBR  483 ± 83 46 ± 16 RBS 483 ± 83 55 ± 24

SST  = fração orgânica (SSV) + fração inorgânica

Scene 16

Reator Concentação esgoto bruto (mg/L) Concentação esgoto tratado (mg/L) Eficiência (%) MBSBBR  75,4 ± 7,5 8,5 ± 6,2 88,6 RBS 75,4 ± 7,5 8,2 ± 7,7 89,2

Reator Concentação esgoto bruto (mg/L) Concentação esgoto tratado (mg/L) Eficiência (%) MBSBBR  61,6 ± 7,3 5,7 ± 5,6 90,5 RBS 61,6 ± 7,3 5,2 ± 5,0 91,6

A ferramenta estatística conclui que não há diferença significativa no desempenho dos dois reatores.

A remoção de fósforo está r elacionada à proporção de carbono, nitrogênio e fósforo, uma vez que a desfosfatação e a desnitrificação competem por carbono. É possível inferir que valores maiores da relação C/P acarretam em maiores taxas de remoção de fósforo. Por outro lado o “ processo de nitrificação não foi afetado significativamente pela variação da relação C/N” Bueno (2019)

C/N C/P P  afluente  (mg/L) Eficiência (%) 1,5 8,9 9 40 2,6 15 4 73 4,1 24 1 95

No estudo de Bueno (2019), “a eficiência de remoção de P foi de 85,4 ± 8,8 e 84,4 ± 7,8 mg/L nos reatores MBSBBR e RBS, respectivamente, para relação C/N de 8,7 e C/P > 100”. A análise estatística confirma que não há diferença expressiva entre esses resultados para tais reatores.

Scene 17

O  artigo conclui que a escolha da configuração do reator para aplicação em maior escala em Estações de Tratamento de Efluentes dependeria da área de terreno disponível e que o reator MBSBBR exigiria custos que não existem no RBS. A diferença de resultados nesta escala piloto do estudo somente ocorre em relação à remoção de matéria orgânica, mas não para nitrogênio e, em especial, para fósforo, nutriente objeto de análise deste trabalho de comparação dos artigos.

Scene 18

VISÃO CRÍTICA E COMPARATIVA DOS ARTIGOS

Scene 19

Experimentos realizados em escala piloto Efluentes tratado  possuíam  características diferentes Análise estatística de variância O artigo de Bueno et al. analisa a influência de C/N e de C/P na remoção do fósforo Tratamentos aplicáveis em larga escala

Artigo 1 Artigo 2 Pré tratamento   Biológico Primário Fósforo Total no efluente a ser tratado 2,0 ±  2,9  mL L -1 6,0 ±  0,8  mL L -1 TDH 3, 7 e 10 dias 6 horas Eficiência remoção de P 81,9 %* 85,4 %

Scene 20

Experimentos realizados em escala piloto Efluentes tratado possuíam características diferentes Análise estatística de variância O artigo de Bueno et al. analisa a influência de C/N e de C/P na remoção do fósforo Tratamentos aplicáveis em larga escala

Artigo 1 Artigo 2 Pré tratamento  Biológico Primário Fósforo Total no efluente a ser tratado 2,0 ±  2,9 mL L -1 6,0 ±  0,8 mL L -1 TDH 3, 7 e 10 dias 6 horas Eficiência remoção de P 81,9 %* 85,4 %

Scene 21

Scene 22

Scene 23

BALDOVI, Aldrew Alencar  et al.  Phosphorus removal in a pilot scale free water surface constructed wetland: hydraulic retention time, seasonality and standing stock evaluation.  Chemosphere , [ s. l. ], v. 266, 2021. Disponível em: https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2020.128939 BENASSI, Roseli Frederigi  et al.  Manual de sistemas de Wetlands construídas para o tratamento de esgotos sanitário: implantação, operação e manutenção.  Universidade Federal do ABC , [ s. l. ], n. May, p. 52, 2018.  BUENO, Rodrigo de Freitas; CAMPOS, Fábio; RIVERA, Marianella Munoz; LENIS, Carolina; PIVELI, Roque Passos.  Remoção simultânea de material orgânico, nitrogênio e fósforo em um reator em bateladas sequenciais com biofilme de leito móvel operado pelo processo anaeróbio-anóxico-óxico . Engenharia Sanitária e Ambiental, [S.L.], v. 24, n. 4, p. 747-760, ago. 2019. FapUNIFESP (SciELO). http://dx.doi.org/10.1590/s1413-41522019125711 HUISMAN, Jef  et al.  Cyanobacterial blooms.  Nature Reviews Microbiology , [ s. l. ], v. 16, n. 8, p. 471–483, 2018. Disponível em: https://doi.org/10.1038/s41579-018-0040-1 PANTANO, Glaucia  et al.  SUSTAINABILITY IN PHOSPHORUS USE: A QUESTION OF WATER AND FOOD SECURITY.  Química Nova , [ s. l. ], v. 39, n. 6, p. 732–740, 2016. Disponível em: https://doi.org/10.5935/0100-4042.20160086 WITHERS, Paul J.A. Closing the phosphorus cycle.  Nature Sustainability , [ s. l. ], v. 2, n. 11, p. 1001–1002, 2019. Disponível em: https://doi.org/10.1038/s41893-019-0428-6

Química Ambiental ANÁLISE DA EFICIÊNCIA DE WETLANDS CONSTRUÍDAS E DE REATOR COM BIOFILME NA REMOÇÃO DE FÓSFORO DE ESGOTOS

Page 1 (0s)

Page 2 (10s)

Page 3 (15s)

Page 4 (44s)

Page 5 (50s)

Page 6 (1m 24s)

Page 7 (1m 30s)

Page 8 (2m 9s)

Page 9 (3m 11s)

Page 10 (3m 46s)

Page 11 (4m 9s)

Page 12 (4m 49s)

Page 13 (5m 10s)

Page 14 (5m 26s)

Page 15 (5m 49s)

Page 16 (6m 24s)

Page 17 (7m 25s)

Page 18 (7m 45s)

Page 19 (7m 52s)

Page 20 (8m 16s)

Page 21 (8m 39s)

Page 22 (8m 45s)

Page 23 (8m 51s)

Page 24 (9m 57s)