RESUMO Testes de toxicidade anaeróbia foram realizados com corantes aromáticos azo (tetra-azo Direct Black 22 — DB22 e di-azo Direct Orange 4 — DO4) e antraquinônico (Reactive Blue 19 — RB19), com o objetivo de verificar a influência dos diferentes grupos químicos desses compostos na inibição da atividade metanogênica. Para o corante DB22, foram realizados dois testes com concentrações de corante de 0,03, 0,06, 0,09, 0,12 e 0,24 mmol·L−1 (TTADB22) e 0,3, 0,6, 0,9; ,,2 e 2,4 mmol·L−1 (TTADB22Adap, com lodo adaptado). Para os corantes DO4 (TTADO4) e RB19 (TTARB19), as concentrações utilizadas foram 0,5, 1, 2, 3, e 4 mmol·L−1. Os resultados indicaram que ambos os grupamentos químicos azo e antraquinônico podem ser inibidores da metanogênese. Cada corante resultou em um potencial tóxico diferente, dependendo da natureza do corante, das concentrações utilizadas e dos subprodutos gerados. O corante antraquinônico RB19 apresentou taxa de inibição da metanogênese duas vezes maior que o azocorante DO4, sugerindo maior tolerância dos microrganismos metanogênicos ao azocorante do que ao corante antraquinônico. Entre os azocorantes, as maiores taxas de inibição foram verificadas para o DB22 (48%), que possui maior número de grupos sulfônicos em sua estrutura que o DO4. Em geral, maiores percentuais de remoção de corante foram obtidos para menores concentrações de corante aplicadas.

ABSTRACT Anaerobic toxicity tests were performed using aromatic azo dyes (tetra-azo Direct Black 22 — DB22 and diazo Direct Orange 4 — DO4) and an anthraquinone dye (Reactive Blue 19 — RB19), aiming to verify the influence of the different chemical groups of these dyes on the inhibition of methanogenic activity. For DB22 dye, two tests were performed with dye concentrations of 0.03; 0.06; 0.09; 0.12; and 0.24 mmol·L−1 (TTABD22) and 0.3; 0.6; 0.9; 1.2; and 2.4 mmol·L−1 (TTADB22Adap, with adapted sludge). For DO4 (TTADO4) and RB19 (TTARB19) dyes, the concentrations used were 0.5; 1.0; 2.0; 3.0; and 4.0 mmol·L−1. The results indicated that both azo and anthraquinone chemical groups may be inhibitors for methanogenesis. Each dye resulted in a different toxic potential, depending on the nature of the dye, the concentrations used, and the by-products generated. Anthraquinone dye RB19 showed an inhibition rate of methanogenesis twice as high as azo dye DO4, indicating greater tolerance of methanogenic microorganisms to azo dye than to anthraquinone dye. Among the azo dyes, the highest inhibition rates were verified for DB22 (48%), which has a greater number of sulfonic groups in its structure than DO4. In general, higher percentages of dye removal were obtained for lower dye concentrations.

RESUMO Neste trabalho, avaliou-se o uso do modelo matemático ASM3 para um sistema piloto de reator compartimentado anaeróbio/anóxico e aeróbio tipo MBBR, utilizado para a remoção simultânea de matéria orgânica e nitrogênio em esgoto doméstico. A simulação computacional foi implementada pelo software ASIM. Selecionou-se um conjunto padrão de parâmetros para o modelo, com uma combinação dos valores calibrados e dados da literatura. Com a modelagem computacional foi possível incluir as características operacionais próprias do sistema de tratamento e, embora o modelo não tenha tido sua capacidade de previsão dos parâmetros validada, foi possível verificar a aplicabilidade do ASM3 para as fases operacionais definidas neste estudo.

ABSTRACT In this work, the use of the ASM3 mathematical model for a pilot system of anaerobic/anoxic and aerobic MBBR compartmentalized reactor, for the simultaneous removal of organic matter and nitrogen in domestic sewage, was evaluated. The simulation was implemented by the ASIM software. A standard set of parameters was selected for the model, with a combination of calibrated values and literature data. With the computational modeling, it was possible to include the operational characteristics of the treatment system and, although the model capacity to predict the parameters could not be validated. Nevertheless, it was possible to verify the applicability of the ASM3 model for the operational phases defined in this study.

RESUMO A remoção de matéria orgânica e de nitrogênio em esgoto doméstico diluído foi avaliada em dois reatores híbridos, um anaeróbio (RHAN) e outro aeróbio (RHAE). O RHAN era formado por uma câmara tipo upflow anaerobic sludge blanket sobreposta por outra de filtro anaeróbio, enquanto o RHAE tinha uma câmara de lodo ativado sobreposta por outra de biofilme aerado submerso. A operação do sistema foi dividida em duas fases, FI e FII, com razões de recirculação de 50 e 75% e duração de 94 e 110 dias, respectivamente. Para a remoção de nitrogênio, o RHAE foi operado com oxigênio dissolvido de 3,0 mg.L-1. A técnica da reação em cadeia da polimerase foi empregada tanto para o lodo suspenso das câmaras inferiores, como para o biofilme aderido nas câmaras superiores, para identificar a presença de micro-organismos desnitrificantes e nitrificantes. As maiores eficiências de remoção em termos de demanda química de oxigênio e nitrogênio total foram obtidas em FII, sendo 91% e ~50%, respectivamente; as concentrações no efluente foram ~40 mg O2.L-1 e ~15 mg N-NT.L-1. A presença de três grupos de bactérias, as desnitrificantes, as oxidantes de amônia e as oxidantes de nitrito, foi confirmada no biofilme aderido do RHAE, indicando uma biomassa mixotrófica e sugerindo a possibilidade do processo de nitrificação e desnitrificação simultânea.

ABSTRACT The removal of organic matter and nitrogen in diluted domestic sewage was evaluated in two hybrid reactors, one anaerobic (ANHR) and another aerobic (AEHR). ANHR was formed by a upflow anaerobic sludge blanket (UASB)-type chamber overlaid by an anaerobic filter, while AEHR had an activated sludge chamber overlaid by a submerged aerated biofilm chamber. The experimental period was divided into two phases, FI and FII, with recirculation ratios of 50 and 75%, and duration of 94 and 110 days, respectively. For nitrogen removal, AEHR was operated with a 3.0-mg.L-1 dissolved oxygen. Polymerase chain reaction technique was used for both suspended sludge in the down-chambers and attached biofilm in the upper-chambers, to identify the presence of denitrifying and nitrifying microorganisms. The highest removal efficiencies in terms of chemical oxygen demand and total nitrogen were obtained in FII, being 91 and ~50%, respectively; effluent concentrations were ~40 mg O2.L-1 and ~15 mg N-TN.L-1. The presence of three groups of bacteria, the denitrifiers, the ammonia oxidants and the nitrite oxidants, was confirmed in the attached biofilm of the RHAE, indicating a mixotrophic biomass and suggesting the possibility of simultaneous nitrification and denitrification process.

RESUMO O objetivo deste trabalho foi avaliar a viabilidade agronômica do uso de esgoto doméstico tratado em reator anaeróbio para o cultivo de melancia tipo Crimson Sweet. Em estudo de campo no Sertão Pernambucano, avaliou-se a aplicação de quatro lâminas de irrigação por meio do sistema de gotejamento. Foram avaliadas as lâminas de 50, 75, 100 e 125% baseadas nos resultados da evapotranspiração e nas exigências do sistema de irrigação adotado. A caracterização do efluente tratado indicou conformidade com as recomendações para a aplicação agrícola, entretanto a concentração de sólidos suspensos (114 mg.L-1) demandou maior frequência de limpeza dos gotejadores. Foram observados um aumento da capacidade de troca catiônica e uma redução do pH do solo em todos os tratamentos. O tratamento com lâmina a 125% resultou em frutos de maiores tamanho (20,78 cm) e peso (7,12 kg.un-1), bem como de produtividade média (61,1 t.ha-1). Estes valores são superiores às médias nacional e do Estado de Pernambuco, demonstrando a viabilidade agronômica do reúso nas condições testadas.

ABSTRACT The aim of this paper was to assess the agronomic viability of using anaerobically treated domestic sewage in cultivation of Crimson Sweet watermelon. In a field experiment conducted in the semi-arid region of Pernambuco state, Brazil, four treatments (T) were used to assess the effects of irrigation using dripping system on fruits and soil. Four heights of 50% (T1), 75% (T2), 100% (T3) and 125% (T4), based on the calculated evapotranspiration and irrigation needs, were applied. The treated effluent characteristics indicated compliance with the recommendations for agricultural application, but the concentration of suspended solids (114 mg.L-1) demanded frequent cleansing of the dripper blockages. We observed an increase in the cation exchange capacity and a decrease of the soil pH in all the treatments. The best results were obtained with the treatment T4 (height of 125%), which showed watermelons of bigger size (20.78 cm), as well as the highest productivity (61.1 t.ha-1) and fruit weight (7.12 kg.un-1). These values are higher than those of the country and Pernambuco state, demonstrating the agronomic feasibility of reuse under the studied conditions.

RESUMO: Avaliou-se a degradação anaeróbia do alquilbenzeno linear sulfonato (LAS) e seus homólogos em experimento em escala de laboratório. Foi usado lodo disperso para minimizar o efeito da adsorção. Em primeiro lugar, determinaram-se a maior concentração de LAS (substrato) e a menor concentração de etanol (cossubstrato) que manteriam os micro-organismos ativos, resultando em 25 e 200 mg.L-1, nessa ordem. Posteriormente, o experimento (90 dias) foi realizado em um reator somente com etanol (controle) e outro (reator teste, triplicata) com ambos os substratos nas concentrações anteriores. Os micro-organismos apresentaram crescimento exponencial em 48 h para os 2 reatores; não ocorreu toxicidade pelo LAS no reator teste durante esse período inicial, quando o etanol foi todo consumido. Após então, houve decréscimo de micro-organismos, indicando possível toxicidade por LAS ou intermediários. Observou-se também a diminuição ou ausência da produção de ácidos graxos voláteis e de metano. Portanto, com lodo disperso, a maior parcela da remoção foi por conta da biodegradação, porém, com formação de intermediários que não o acetato nem o metano, apontando a inibição à acidogênese e à metanogênese. Ao final, a remoção do LAS foi de 35% por biodegradação e apenas 0,35% por adsorção ao lodo. A ordem preferencial de biodegradação para os homólogos foi de C13 para C12, C11 e C10, com percentual de degradação em relação à massa inicial de 49, 31, 24 e 17%, respectivamente. A mesma ordem deu-se para a adsorção, da maior para a menor cadeia alquílica, sendo a remoção por adsorção de 0,85; 0,32; 0,13 e 0,01%, respectivamente.

ABSTRACT: The anaerobic degradation of linear alquibenzene sulfonate (LAS) and its homologues was evaluated in batch experiment. Dispersed sludge was used to minimize the effect of adsorption. Initially, the highest concentration of LAS (substrate) and the lowest concentration of ethanol (co-substrate) were determined to maintain the microorganisms active; the results were 25 and 200 mg.L-1, respectively. Afterwards, a 90-day period experiment was conducted with one reactor with only the addition of ethanol (control) and the other (test reactor in triplicate) with both substrates and the previous concentrations found. The microorganisms showed exponential growth in the first 48 h for both reactors; LAS toxicity has not occurred in the test reactor during the first 4 days, during which ethanol was consumed. After that, the microorganisms decreased, indicating possible toxicity due to LAS or intermediates; a decrease or absence of volatile organic acids and methane production was also observed. Therefore, with dispersed sludge the largest removal was due to biodegradation, but with formation of intermediates other than acetate or methane, indicating inhibition of acidogenesis and methanogenesis. At the end, the removal was 35% by biodegradation and only 0.35% by adsorption to the biomass. The preferential order of the biodegradation for the homologues was from C13 to C12, C11 and C10; and the removal in relation to the initial mass of each was 49, 31, 24 and 17%, respectively. The same order occurred to adsorption, from the higher to the lower alkyl chain, with removal of 0.86, 0.32, 0.13 and 0.01%, respectively.

Avaliou-se o cultivo de mudas de eucalipto da espécie urograndisirrigadas com esgoto doméstico tratado em estação com reator anaeróbio e lagoa de polimento. A irrigação das mudas, em vaso e com base na capacidade de pote (CP) para o solo, foi efetuada em experimento com seis tratamentos (T), com quatro repetições cada. Em T1, T2, T3 e T4, a irrigação com esgoto foi com lâmina a 100, 80, 60 e 40% do índice CP, respectivamente; em T5 e T6, a irrigação foi com água a 80% de CP. Apenas T5 teve adição de fertilizantes (NPK). Uma boa eficiência da estação de tratamento foi obtida durante os 3 meses de experimento, com remoção de demanda bioquímica de oxigênio, demanda química de oxigênio e helmintos de 90, 87 e 100%, respectivamente; portanto, com qualidade de efluente adequada para irrigação de arbóreas. Os desempenhos de T2 e T3 foram os melhores em termos de parâmetros de crescimento da planta (altura, diâmetro do caule, diâmetro da copa, número de folhas e matéria seca); comparativamente, em T2, acumulou-se mais nitrogênio nas folhas e caules. Os resultados obtidos mostram que o cultivo de mudas de eucalipto irrigadas com esgoto tratado, aproveitando os nutrientes e com lâminas adequadas (entre 80 e 60% do índice CP), é viável agronomicamente.

The cultivation of Eucalyptus urograndis seedlings irrigated with domestic sewage effluent of a treatment plant with anaerobic reactor and polishing pond was evaluated. Seedling pots were irrigated based on the soil pot capacity (PC) in six treatments (T) with four repetitions each. The pots in T1, T2, T3 and T4 were irrigated with slide heights at 100, 80, 60 and 40% of the PC index, respectively; in T5 and T6, irrigation was only with water and slide heights at 80% of PC. Only T5 received additional nutrients (NPK). Along the experiment (3 months), the treatment plant showed good removal efficiencies of biochemical oxygen demand (90%), chemical oxygen demand (87%) and helminth eggs (100%); therefore, with adequate effluent quality for tree irrigation. T2 and T3 showed the best results in terms of plant development parameters, like height, stalk diameter, cup diameter, number of leaves and dry matter; comparatively, T2 showed the highest nitrogen accumulation in the leaves and stalks. The results show that cultivation of eucalyptus seedlings irrigated with treated sewage, taking advantage of the nutrients and with adequate slide heights (between 80 and 60% of PC index), is agronomically viable.