An anaerobic osmotic membrane bioreactor coupled with membrane distillation for removal of organic micropollutants and estrogenic activity from municipal sewage

• Autor(a) principal: Arcanjo, Gemima Santos
• Data de Publicação: 2021
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: eng
• Título da fonte: LOCUS Repositório Institucional da UFV
• Texto Completo: https://locus.ufv.br//handle/123456789/28156
• topic: Águas residuais - Purificação; Esgotos; Águas residuais - Microbiologia; Avaliação de riscos ambientais; Tratamento de Águas de Abastecimento e Residuárias

A contaminação dos recursos hídricos por fármacos (PhACs) e os seus efeitos em organismos aquáticos e aos seres humanos tornou-se um problema de grande preocupação ambiental. Esgotos domésticos são a principal fonte de micropoluentes orgânicos para o meio ambiente. Mesmo quando existem estações de tratamento de esgotos, o tratamento biológico convencional não é capaz de remover compostos recalcitrantes. Biorreatores com membranas (MBRs), por permitirem elevada concentração de sólidos e maior tempo de residência celular, apresentam maior eficiência na remoção de nutrientes e compostos orgânicos recalcitrantes. O uso de membranas de osmose direta (FO) e de destilação (MD), que apresentam elevada rejeição de compostos dissolvidos, mesmo em concentrações de µg L -1 e ng L -1 , pode ser uma alternativa para MBRs no tratamento de esgoto doméstico. Desta forma, esta pesquisa teve como objetivo avaliar o desempenho de um biorreator osmótico anaeróbio acoplado à destilação com membranas (AnOMBR-MD) no tratamento de esgoto doméstico contendo PhACs (17α- etinilestradiol, betametasona, cetoprofeno, fenofibrato, fluconazol, loratadina e prednisona). O AnOMBR-MD foi operado utilizando NaCl como o soluto da solução osmótica (DS) do módulo híbrido submerso de FO-MD. A eficiência de remoção de carbono orgânico dissolvido (DOC) e P-PO 43- foi de 97,2% e 98,0%. Em relação ao N-NH 4+ , foi observado o acúmulo no biorreator, atingindo a DS e o destilado. Mudanças na comunidade microbiana foram observadas devido ao acúmulo de salinidade e à presença de PhACs, enquanto o sistema removeu mais de 96,4% dos compostos avaliados. A atividade estrogênica não foi detectada em amostras de destilados e os riscos ambientais e para a saúde humana foram reduzidos. Um segundo estudo foi conduzido para selecionar o melhor soluto para a DS no módulo híbrido de FO-MD. A técnica para avaliar o desempenho das alternativas através da similaridade com a solução ideal foi utilizada para auxiliar na tomada de decisão, considerando os resultados de fluxo de água e sal, consumo de energia, custos e rejeição na FO e global de micropoluentes, para cada soluto testado (NaCl, MgCl 2 , acetato de sódio (NaOAc), acetato de magnésio (MgOAc 2 ) e EDTA- Na 2 ). O MgCl 2 foi selecionado como o melhor sal para o sistema de FO-MD e pode ser usado para mitigar o acúmulo de salinidade no líquido reacional, seguido em ordem de classificação por NaCl, NaOAc, EDTA-Na 2 e MgOAc 2 . No terceiro estudo, MgCl 2 foi utilizado para compor a DS do AnOMBR-MD no tratamento de esgoto doméstico sintético, contendo PhACs e atividade estrogênica. Devido à incrustação orgânica e inorgânica, os fluxos de permeado reduziram 82 e 67%, para FO e MD, respectivamente. A rejeição do sal pela MD foi superior a 99,6% e mais de 90% do carbono orgânico dissolvido foi removido. A rejeição de P-PO 43- pelo módulo FO-MD foi superior a 99,98%, o que promoveu o acúmulo desse nutriente no líquido reacional (ML). A concentração de N-NH 4+ no ML também aumentou, e com o fluxo inverso de sal de Mg 2+ , pode ter ocorrido a precipitação de estruvita, magnesita e monetita. O acúmulo de salinidade foi menor do que na operação com NaCl. A condutividade do ML aumentou até o dia 21 e depois se estabilizou. A remoção biológica de atividade estrogênica diminuiu com o acúmulo de sal, mas aumentou novamente após a estabilização da salinidade. A remoção da atividade estrogênica pelo AnOMBR-MD foi superior a 99,97%, o que levou à redução nos riscos ambiental e humano não carcinogênico de alto para baixo, enquanto o incremento de risco carcinogênico ao longo da vida diminuiu para desprezível. Por outro lado, a avaliação de risco mostrou que uma melhor remoção de cetoprofeno e loratadina é necessária, uma vez que o risco ambiental agudo do destilado ainda era alto, devido à presença desses fármacos. Os resultados da presente pesquisa demonstraram que os fluxos de permeado em FO e MD ainda são baixos e algumas estratégias para contornar esta desvantagem são necessárias, como limpeza física e, ou química. Além disso, o uso do ensaio YES combinado com a detecção e identificação de micropoluentes permitiu uma avaliação eficaz do desempenho geral do tratamento. Palavras-chave: Comunidade microbiana. Polarização da concentração. Fluxo inverso de sal. Ensaio YES. Avaliação de risco.