Influência do tempo de inundação, multiplas tides e intensificação da nitrificação em um sistema de wetlands construido tidal flow tratando água de corrego urbano na remoçao do etinilestradiol e triclosan

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2023
Autor(a) principal: Svenar, Silvana
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Curitiba
Brasil
Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia Ambiental
UTFPR
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/31794
Resumo: Emerging contaminants have been a constant concern, as they are increasingly present in the environment, including 17α-ethinyl estradiol (EE2) and triclosan (TCS), which, even at low concentrations, can potentially cause severe risks to living organisms. Faced with the lack of coverage of sanitation infrastructure or even the current system’s inefficiency, investing in alternative treatment processes such as constructed wetlands can be an economically and environmentally viable alternative. In this study, the behavior of a constructed tidal flow wetland system (WCTF) was evaluated in the removal of emerging contaminants 17α-ethinyl estradiol and triclosan, carbonaceous, nitrogenous and phosphorous organic matter, as well as their influence on the structure of the microbial community. The system operated for 223 days under variation of flooding time, amount of tides and intensification of the nitrification process. As support material, the residue of civil construction material (red ceramic block fragments) was used and planted with the macrophyte Althernanthera philoxeroides. The results were raised through the analysis of 4 operational stages: the first two stages with only one tide, varying the flooding time with a fixed rest time – Stage EI with 48 h of flooding and 12 h of rest and Stage EII with 36 h of flooding and 12 h of rest; the third stage with effluent recirculation (two tides) – Stage EIII with 6 h of flooding, 6 h of rest and effluent recirculation with 6 h of flooding and 6 h of rest; and the fourth stage EIV with recirculation and oxygenation of the effluent – Stage EIV with 6 hours of flooding, 6 hours of rest and recirculation of the oxygenated effluent in the recirculation reservoir, with another 6 hours of flooding and 6 hours of rest. The results obtained showed satisfactory levels of removal. Emerging contaminants EE2 and TCS achieved maximum removal of 85% and 97% in step EIV. For N-Amon, NT, and PT, the maximum removal also occurred in the EIV step, with values of 89%, 75%, and 78%, respectively. While for carbonaceous organic matter, the maximum removal occurred in step EI for BOD5 (98%) and in step EIII for COD (90%). The reduction of emerging contaminants showed a positive correlation (Pearson) with the removal of N-Amon and NT, indicating that the decrease in EE2 and TCS in the WCTF system may be related to the nitrification process under aerobic conditions. Effluent recirculation and oxygenation were the operational strategies that most influenced the structure and abundance of the microbial community. The presence of potential microorganisms in the process of simultaneous nitrification and denitrification, Dechloromonas, Zoogloea and Acinetobacter, was verified, which may have acted in the removal of carbonaceous and nitrogenous organic matter, as well as in the removal of emerging contaminants EE2 and TCS. Considering the overall performance of the system, it is considered that the EIV stage presented the best performance, the multiple tides and the intensification of nitrification further improve the removal of nitrogenous and phosphorous organic matter and the emerging contaminants EE2 and TCS.
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Faced with the lack of coverage of sanitation infrastructure or even the current system’s inefficiency, investing in alternative treatment processes such as constructed wetlands can be an economically and environmentally viable alternative. In this study, the behavior of a constructed tidal flow wetland system (WCTF) was evaluated in the removal of emerging contaminants 17α-ethinyl estradiol and triclosan, carbonaceous, nitrogenous and phosphorous organic matter, as well as their influence on the structure of the microbial community. The system operated for 223 days under variation of flooding time, amount of tides and intensification of the nitrification process. As support material, the residue of civil construction material (red ceramic block fragments) was used and planted with the macrophyte Althernanthera philoxeroides. The results were raised through the analysis of 4 operational stages: the first two stages with only one tide, varying the flooding time with a fixed rest time – Stage EI with 48 h of flooding and 12 h of rest and Stage EII with 36 h of flooding and 12 h of rest; the third stage with effluent recirculation (two tides) – Stage EIII with 6 h of flooding, 6 h of rest and effluent recirculation with 6 h of flooding and 6 h of rest; and the fourth stage EIV with recirculation and oxygenation of the effluent – Stage EIV with 6 hours of flooding, 6 hours of rest and recirculation of the oxygenated effluent in the recirculation reservoir, with another 6 hours of flooding and 6 hours of rest. The results obtained showed satisfactory levels of removal. Emerging contaminants EE2 and TCS achieved maximum removal of 85% and 97% in step EIV. For N-Amon, NT, and PT, the maximum removal also occurred in the EIV step, with values of 89%, 75%, and 78%, respectively. While for carbonaceous organic matter, the maximum removal occurred in step EI for BOD5 (98%) and in step EIII for COD (90%). The reduction of emerging contaminants showed a positive correlation (Pearson) with the removal of N-Amon and NT, indicating that the decrease in EE2 and TCS in the WCTF system may be related to the nitrification process under aerobic conditions. Effluent recirculation and oxygenation were the operational strategies that most influenced the structure and abundance of the microbial community. The presence of potential microorganisms in the process of simultaneous nitrification and denitrification, Dechloromonas, Zoogloea and Acinetobacter, was verified, which may have acted in the removal of carbonaceous and nitrogenous organic matter, as well as in the removal of emerging contaminants EE2 and TCS. Considering the overall performance of the system, it is considered that the EIV stage presented the best performance, the multiple tides and the intensification of nitrification further improve the removal of nitrogenous and phosphorous organic matter and the emerging contaminants EE2 and TCS.Os contaminantes emergentes tem sido uma preocupação constante, pois estão cada vez mais presente no meio ambiente, dentre eles o 17α-etinilestradiol (EE2) e o triclosan (TCS), que mesmo em baixas concentrações tem potencial de causar sérios risco aos organismos vivos. Perante o cenário da falta de cobertura da infraestrutura de saneamento ou até mesmo ineficiência do sistema atual, investir em processos de tratamentos alternativos como wetlands construídos, pode ser uma alternativa econômica e ambientalmente viável. Neste estudo foi avaliado o comportamento de um sistema de wetlands construído tidal flow (WCTF) na remoção dos contaminantes emergentes 17α-etinilestradiol e triclosan, matéria orgânica carbonácea, nitrogenada e fosforada, bem como sua influência na estrutura da comunidade microbiana. O sistema operou por 223 dias sob variação do tempo de inundação, quantidade de tides e intensificação do processo de nitrificação. Como material suporte foi utilizado o resíduo de material de construção cível (fragmentos de bloco cerâmico vermelho) e plantado com a macrófita Althernanthera philoxeroides. Os resultados foram levantados através das análises de 4 etapas operacionais: sendo as duas primeiras etapas com apenas uma tide, variado o tempo de inundação com um tempo fixo de repouso – Etapa EI com 48 h de inundação e 12 h de repouso e Etapa EII com 36 h de inundação e 12 h de repouso; a terceira etapa com recirculação do efluente (duas tides) – Etapa EIII com 6 h de inundação, 6 h de repouso e recirculação do efluente com 6 h horas de inundação e 6 h de repouso; e a quarta etapa EIV com recirculação e oxigenação do efluente – Etapa EIV com 6 h de inundação, 6 h de repouso e recirculação do efluente oxigenado no reservatório de recirculação, com mais 6 h horas de inundação e 6 h de repouso. Os resultados obtidos apresentaram níveis satisfatórios de remoção. Os contaminantes emergentes EE2 e TCS obtiveram remoção máxima de 85% e 97% na etapa EIV. Para o Namon, NT e PT a remoção máxima também ocorreu na etapa EIV, com valores 89%, 75% e 78%, respectivamente. Enquanto para a matéria orgânica carbonácea, a remoção máxima ocorreu na etapa EI para DBO5 (98%) e na etapa EIII para DQO (90%). A redução dos contaminantes emergentes apresentaram correlação (Pearson) positiva com a remoção de Namon e NT, indicando que a redução de EE2 e TCS no sistema de WCTF pode ter relação com o processo de nitrificação em condições aeróbias. A recirculação e oxigenação do efluente foram as estratégias operacionais que mais influenciaram na estrutura e abundância da comunidade microbiana. Foi constatado a presença de microrganismos potenciais no processo de nitrificação e desnitrificação simultânea, às Dechloromonas, Zoogloea e Acinetobacter, que podem ter atuado na remoção da matéria orgânica carbonácea, nitrogenada, bem como na remoção dos contaminantes emergentes EE2 e TCS. Considerando o desempenho global do sistema, considera-se que a etapa EIV apresentou melhor desempenho, as múltiplas tides e intensificação da nitrificação aprimoram ainda mais a remoção da matéria orgânica nitrogenada, fosforada e dos contaminantes emergentes EE2 e TCS.Universidade Tecnológica Federal do ParanáCuritibaBrasilPrograma de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia AmbientalUTFPRPassig, Fernando Hermeshttps://orcid.org/0000-0002-7461-0616http://lattes.cnpq.br/0839069076248628Rosa, Altairhttps://orcid.org/0000-0002-0036-5363http://lattes.cnpq.br/8497841698526810Amorim, Ariuska Karla Barbosahttps://orcid.org/0000-0001-5388-6165http://lattes.cnpq.br/2034414130213796Silveira, Daniele Damascenohttps://orcid.org/0000-0002-8299-0030http://lattes.cnpq.br/4567458152476828Passig, Fernando Hermeshttps://orcid.org/0000-0002-7461-0616http://lattes.cnpq.br/0839069076248628Svenar, Silvana2023-07-18T15:48:34Z2023-07-18T15:48:34Z2023-04-25info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfSVENAR, Silvana. Influência do tempo de inundação, multiplas tides e intensificação da nitrificação em um sistema de wetlands construido tidal flow tratando água de corrego urbano na remoçao do etinilestradiol e triclosan. 2023. Dissertação (Mestrado em Ciência e Tecnologia Ambiental) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2023.http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/31794porhttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))instname:Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)instacron:UTFPR2023-07-19T06:08:21Zoai:repositorio.utfpr.edu.br:1/31794Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.utfpr.edu.br:8080/oai/requestriut@utfpr.edu.br || sibi@utfpr.edu.bropendoar:2023-07-19T06:08:21Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT)) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)false
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