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Type: Tese
Title: Remediação de metais pesados e HPAs em lodo de esgoto por meio do cultivo de Pennisetum purpureum, aeração e compostagem
Other Titles: Remediation of heavy metals and PAHs in sewage sludge through the cultivation of Pennisetum purpureum, aeration and composting
Authors: Márcio Neves Rodrigues
First Advisor: Rodinei Facco Pegoraro
First Co-advisor: Regynaldo Arruda Sampaio
First Referee: Altina Lacerda Nascimento
Second Referee: Charles Martins Aguilar
Third Referee: Leonardo David Tuffi Santos
metadata.dc.contributor.referee4: Matheus Mendes Reis
metadata.dc.contributor.referee5: Luiz Arnaldo Fernandes
Abstract: O lodo de esgoto (LE) tem sido utilizado na agricultura como fertilizante devido às suas características químicas e presença de matéria orgânica, possibilitando economia no uso de fertilizantes minerais e a disposição adequada do resíduo no ambiente. No entanto, a presença de contaminantes tóxicos exige a adoção de práticas de remediação para torná-lo apto. Os estudos tiveram como objetivos avaliar práticas de remediação dos teores de metais pesados e hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPAs), por meio do cultivo direto de Pennisetum purpureum (PP), aeração forçada e compostagem. Os estudos I e II foram realizados no delineamento em blocos casualizados com quatro repetições, num esquema fatorial 2 x 5, correspondendo a presença ou não de cultivo com PP em LE na densidade de plantio de 50 plantas por m2 combinado com cinco períodos de aeração intermitente por 30 minutos: 0; 14; 28; 42 e 60 dias, com vazão de ar de 1.059 dm3 h-1 kg-1 de sólidos voláteis. No primeiro foram caracterizados os metais pesados e a decomposição do lodo para uso como adubo orgânico e no segundo foram avaliados os teores de HPAs. No terceiro estudo, em mesmo delineamento estatístico, foi realizado a compostagem dos resíduos dos estudos anteriores com duração de 72 dias e com revolvimento das leiras a cada 15 dias. No estudo I obteve-se aumento dos teores totais de N, Ca, S, Na, CE e resíduos minerais solúveis (RMs) com o cultivo de PP, indicando maior taxa de decomposição do LE; por outro lado, o cultivo diminuiu os teores totais de Fe e Pb, propiciando redução no risco de toxidez desses elementos. A injeção de ar no LE não influenciou a decomposição da matéria orgânica. No estudo II, foram encontrados no LE os seguintes HPAs: naftaleno (NAF), fenantreno (FEN), fluoranteno (FLUO), pireno (PIR), benzo(a)antraceno (BaA), criseno (CRI) e indeno(1,2,3-cd)pireno (IND). Na ausência de aeração forçada no LE, o cultivo de PP propiciou redução nos teores de HPAs, em comparação ao LE não cultivado. Na presença de aeração o LE não cultivado teve melhor eficácia na redução dos teores de HPAs com o tempo de aeração variando de 15 a 26 dias. No estudo III, o processo de compostagem do material orgânico proveniente do cultivo e mistura da biomassa de PP em LE com tempo de aeração de 42 dias promoveu redução nos teores de NAF, FEN, PIR, BaA, IND e no somatório dos HPAs, em comparação a compostagem do material derivado somente do LE. O cultivo de PP sem aeração e a aeração do lodo sem o cultivo apresentaram resultados satisfatórios no melhoramento das características químicas do LE, e indicam a utilização dessas técnicas separadamente para adequação do mesmo como adubo orgânico, pois promovem a mineralização de macronutrientes e a redução de contaminantes. Tendo no cultivo da gramínea a vantagem de se utilizar os resíduos da planta para realização de compostagem com o próprio LE para atingir uma melhor qualidade do material.
Abstract: Sewage sludge (SS) has been used in agriculture as a fertilizer due to its chemical characteristics and the presence of organic matter, allowing savings in the use of mineral fertilizers and the proper disposal of waste in the environment. However, the presence of toxic contaminants requires the adoption of remediation practices to make it fit. The studies aimed to evaluate practices for the remediation of heavy metals and polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), through the direct cultivation of Pennisetum purpureum (PP), forced aeration and composting. Studies I and II were carried out in a randomized block design with four replications, in a 2 x 5 factorial scheme, corresponding to the presence or not of cultivation with PP in SS in the planting density of 50 plants per m2 combined with five periods of intermittent aeration for 30 minutes: 0; 14; 28; 42 and 60 days, with an air flow of 1,059 dm3 h-1 kg-1 of volatile solids. In the first, heavy metals and sludge decomposition were characterized for use as organic fertilizer and in the second, the levels of PAHs were evaluated. In the third study, in the same statistical design, the composting of the residues from the previous studies was carried out with a duration of 72 days. In study I, there was an increase in the total levels of N, Ca, S, Na, EC and soluble mineral residues (SMR) with the cultivation of PP, indicating a higher rate of decomposition of the SS; on the other hand, cultivation decreased the total levels of Fe and Pb, providing a reduction in the risk of toxicity of these elements. The injection of air into the SS did not influence the decomposition of organic matter. In study II, the following HPAs were found in SS: naphthalene (NAF), phenanthrene (FEN), fluoranthene (FLUO), pyrene (PIR), benzo(a)anthracene (BaA), chrysene (CRI) and indene(1,2,3-cd)pyrene (IND). In the absence of forced aeration in the SS, the cultivation of PP provided a reduction in the levels of PAHs, in comparison to the non-cultivated SS. In the presence of aeration, uncultivated SS was more effective in reducing of PAHs levels with the aeration time varying from 15 to 26 days. In study III, the composting process of organic material from the cultivation and mixing of PP biomass in SS with an aeration time of 42 days reduced the levels of NAF, FEN, PIR, BaA, IND and the sum of the PAHs, in comparison to composting of material derived only from SS. The cultivation of PP without aeration and the aeration of the sludge without the cultivation showed satisfactory results in improving the chemical characteristics of the SS, and indicate the use of these techniques separately to adapt it as organic fertilizer, as they promote the mineralization of macronutrients and the reduction of contaminants. With the cultivation of grass the advantage of using plant residues for composting with the SS itself to achieve a better quality of the material.
Subject: Lodo residual como fertilizante
Adubos e fertilizantes
language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
metadata.dc.publisher.department: ICA - INSTITUTO DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Produção Vegetal
Rights: Acesso Aberto
metadata.dc.rights.uri: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/pt/
URI: http://hdl.handle.net/1843/36396
Issue Date: 16-Dec-2020
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