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Type: Dissertação
Title: Estudo da remoção de parabenos em sistema de lodo granular aeróbio
Title in English: Study of paraben removal in aerobic granular sludge system
Authors: Argenta, Thaís Salvador
Advisor: Firmino, Paulo Igor Milen
Keywords: Saneamento;Estação de tratamento de esgoto;Poluentes;Aerobic granular sludge;Wastewater treatment;Micropollutants;Parabéns
Issue Date: 2020
Citation: ARGENTA, T. S. Estudo da remoção de parabenos em sistema de lodo granular aeróbio. 2020. 70 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) - Centro de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil: Saneamento Ambiental, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2020.
Abstract in Brazilian Portuguese: Os parabenos são ésteres do ácido p-hidroxibenzoico amplamente utilizados como conservantes em produtos de cuidados pessoais, fármacos, alimentos e bebidas, sendo os primeiros uma das principais fontes desses micropoluentes em estações de tratamento de águas residuárias. Como esses compostos vêm sendo associados a problemas de saúde humana, por atuarem como disruptores endócrinos, a remoção deles das águas residuárias pode ser feita, principalmente por tecnologias compactas de alta capacidade de remoção de matéria orgânica e nutrientes e que apresentem bom custo-benefício. Assim, neste estudo, avaliou-se o desempenho operacional de um sistema de lodo granular aeróbio (LGA) no tratamento de água residuária sintética contendo os parabenos (200 μg L-1 cada) metilparabeno (MeP), etilparabeno (EtP), propilparabeno (PrP) e butilparabeno (BuP). Além do impacto desses compostos no processo de granulação aeróbia e na estabilidade dos grânulos, foi avaliada a remoção de matéria orgânica, nutrientes (N e P) e dos próprios parabenos, para os quais também foram identificados os possíveis mecanismos de remoção. Finalmente, avaliou-se, por respirometria, a influência dos parabenos na atividade microbiana de remoção de matéria orgânica e nutrientes (N e P). Para isso, dois reatores em batelada sequencial de volume variável (volume útil de 7,2 L), R1 (controle) e R2 (com parabenos), suplementados com acetato, foram operados com ciclos de 6 h e troca volumétrica de 50% ao longo de três etapas, em que o tempo de sedimentação foi diminuído gradualmente de 20 para 10 e, em seguida, para 5 min. Ao final do experimento, na presença de parabenos, foram desenvolvidos grânulos aeróbios com boa sedimentabilidade, porém com estrutura frágil e desuniforme devido à menor produção de SPE, o que também afetou a concentração de sólidos do sistema. Em relação à remoção de matéria orgânica, N e P, não foi evidenciado efeito significativo dos parabenos nas concentrações testadas. Quanto a esses micropoluentes, elevadas eficiências de remoção foram alcançadas (> 85%), tendo sido, provavelmente, o MeP o mais recalcitrante. Embora os parabenos tenham sido parcialmente removidos na fase anaeróbia, a fase aeróbia foi a principal responsável pela remoção desses compostos, muito provavelmente por cometabolismo. Enquanto a adsorção não contribuiu evidentemente para a remoção de EtP, PrP e BuP, foi o principal mecanismo de remoção de MeP (~57%), o qual foi sugerido como provável intermediário da degradação dos demais parabenos. Os testes respirométricos mostraram que os parabenos, nas concentrações testadas, não alteraram a atividade dos organismos heterotróficos. Quanto aos organismos nitrificantes, esses compostos afetaram negativamente apenas o crescimento das bactérias oxidantes de amônia, porém isso não comprometeu a eficiência de nitrificação do sistema. Finalmente, em relação à remoção de N e P, enquanto a taxa de desnitrificação, via nitrito ou nitrato, foi maior no R2, a taxa de absorção de P, notadamente dos organismos acumuladores de fósforo, foi maior no R1. Mesmo assim, não houve diferença significativa entre os desempenhos remoção de N e P dos dois reatores.
Abstract: Parabens are esters of p-hydroxybenzoic acid widely used as preservatives in personal care products, drugs, food and beverages, the former being one of the main sources of these micropollutants in wastewater treatment plants. As these compounds have been associated with human health problems, as they act as endocrine disruptors, their removal from wastewater can be done, mainly by compact technologies with high capacity to remove organic matter and nutrients and that are cost-effective. Thus, in this study, the operational performance of an aerobic granular sludge system (LGA) was evaluated in the treatment of synthetic wastewater containing parabens (200 μg L-1 each) methylparaben (MeP), ethylparaben (EtP), propylparaben ( PrP) and butylparaben (BuP). In addition to the impact of these compounds on the aerobic granulation process and on the stability of the granules, the removal of organic matter, nutrients (N and P) and the parabens themselves, for which possible removal mechanisms were also identified, was evaluated. Finally, the influence of parabens on the microbial activity of removing organic matter and nutrients (N and P) was evaluated by respirometry. For this, two sequential batch reactors of variable volume (useful volume of 7.2 L), R1 (control) and R2 (with parabens), supplemented with acetate, were operated with cycles of 6 h and 50% volumetric change over of three stages, in which the sedimentation time was gradually reduced from 20 to 10 and then to 5 min. At the end of the experiment, in the presence of parabens, aerobic granules were developed with good sedimentability, but with a fragile and uneven structure due to the lower SPE production, which also affected the system's solids concentration. Regarding the removal of organic matter, N and P, there was no significant effect of parabens on the tested concentrations. As for these micropollutants, high removal efficiencies were achieved (> 85%), with MeP being probably the most recalcitrant. Although parabens were partially removed in the anaerobic phase, the aerobic phase was the main responsible for the removal of these compounds, most likely by cometabolism. While adsorption obviously did not contribute to the removal of EtP, PrP and BuP, it was the main mechanism for removing MeP (~ 57%), which was suggested as a probable intermediary for the degradation of the other parabens. Respirometric tests showed that parabens, at the concentrations tested, did not alter the activity of heterotrophic organisms. As for nitrifying organisms, these compounds negatively affected only the growth of ammonia oxidizing bacteria, however this did not compromise the nitrification efficiency of the system. Finally, in Regarding the removal of N and P, while the denitrification rate, via nitrite or nitrate, was higher in R2, the absorption rate of P, notably of phosphorus-accumulating organisms, was higher in R1. Even so, there was no significant difference between the N and P removal performance of the two reactors. Therefore, the AGSsystem is considered as a very efficient and robust treatment technology.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/50431
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