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Type: Dissertação
Title: Remoção da estrogenicidade utilizando o processo de foto-Fenton LED em efluente de estação de tratamento de esgoto doméstico
Authors: Lídia Gaudêncio Ribeiro Silva
First Advisor: Camila Costa de Amorim Amaral
First Referee: Cesar Rossas Mota Filho
Second Referee: Sérgio Francisco de Aquino
Third Referee: Enrico Mendes Saggioro
Abstract: Após o desenvolvimento de técnicas analíticas de identificação e aperfeiçoamento dos limites de detecção dos métodos de análise, os contaminantes de preocupação emergente têm sido encontrados em baixas concentrações em diferentes matrizes aquosas. Alguns destes contaminantes, os desreguladores endócrinos, são reconhecidos pelos receptores de células hormonais nos seres vivos e podem causar efeitos preocupantes, avaliados, muitas vezes, pela atividade estrogênica da substância. O processo denominado foto-Fenton é um processo de oxidação avançada que constitui de uma tecnologia recente para tratamento de águas residuárias que contenham contaminantes de preocupação emergente, uma vez que estes processos permitem a degradação de muitas substâncias tóxicas e de difícil remoção por processos biológicos. O objetivo deste trabalho foi avaliar o desempenho do processo de foto-Fenton irradiado por LED visando a remoção de estrogenicidade, através do teste Yeast Estrogen Screen (YES), e degradação de onze microcontaminantes (ibuprofeno, 4-octilfenol, 4-nonilfenol, genfibrozila, naproxeno, bisfenol A, diclofenaco, estrona, 17β-estradiol, 17α- etinilestradiol e estriol) em um efluente secundário de estação de tratamento de esgoto. Os ensaios foram realizados segundo planejamento fatorial (22) em um fotorreator de LED (455 nm; 1,5 litros) o qual apresentou uma intensidade luminosa de 1,6 x 10-6 Einstein.s-1. Os melhores percentuais de remoção foram obtidos na condição experimental em que foram utilizados 20 mg.L-1 de ferro e 100 mg.L-1 de peróxido de hidrogênio (H2O2), que resultou em 62% e 59% de remoção de estrogenicidade e de carbono orgânico dissolvido (COD), respectivamente, durante 120 minutos de reação. Os resultados mostraram ainda, que o esgoto tratado não apresentou toxicidade aguda à Allivibrio fischeri. Apenas duas condições testadas indicaram efeitos tóxicos após o tratamento, sendo que estas apresentaram os menores percentuais de remoção de COD. Ensaios controle de coagulação férrica, radiação UVC, LED e solar e somente oxidação com H2O2 foram conduzidos com a melhor condição encontrada. O processo de coagulação férrica apresentou 40% de remoção de estrogenicidade e para os demais controles a remoção máxima foi limitada a 3%. Os processos de foto-Fenton solar, foto-Fenton UVC, fotoperoxidação e Fenton foram comparados com o foto-Fenton LED. Os processos irradiados com UVC e o solar apresentaram menor eficiência para remoção de estrogenicidade em comparação com o LED. A eficiência do Fenton foi igual à do foto-Fenton com LED, porém, como esperado, houve maior geração de lodo o que indica que os compostos podem ter sido sorvidos e não degradados. Estes resultados mostram a aplicabilidade de fotorreatores utilizando LED no polimento do esgoto tratado como uma alternativa inovadora e ambientalmente sustentável pela utilização de uma fonte luminosa mais eficiente energeticamente.
Abstract: After the development of analytical techniques and the refinement of detection limits pertaining to analytical methods, contaminants of emerging concern have been found at low concentrations in different aqueous matrices. Some of these contaminants, specifically the endocrine disrupters, are recognized by hormone cell receptors in living beings and can cause worrisome effects, often due to the estrogenic activity of the substance. The photo-Fenton process is an advanced oxidation process that consists of recent technology in wastewater treatment, containing contaminants of emerging concern, as these processes allow the chemical degradation of substances that are both toxic and of difficult removal by biological processes. The goal of this work was to evaluate the performance of the LED-irradiated photo-Fenton process in the removal of estrogen by using the Yeast Estrogen Screen (YES) test and by degrading eleven microcontaminants (ibuprofen, 4-octylphenol, 4-nonylphenol, genfibrozil, naproxen, bisphenol A, diclofenac, estrone, 17β-estradiol, 17α-ethinylestradiol and estriol) from a sewage treatment plant's secondary effluent. The tests were performed following a factorial design (22) in an LED photoreactor (455 nm; 1.5-L) for which photonic flux is equivalent to 1.6 x 10-6 Einstein.s-1. The experimental condition which led to highest removal percentages was that in which 20 mg.L-1 of iron and 100 mg.L-1 of hydrogen peroxide (H2O2) were applied, and resulted in 62% removal of estrogenicity, 59% removal of dissolved organic carbon (DOC), during 120 minutes of reaction. Results also indicated that treated sewage did not present any acute toxicity towards Allivibrio fischeri. Only two of the tested conditions indicated toxic effects after treatment, these also presenting the lowest percentages of DOC removal. Control experiments were carried out for the best condition and consisted of iron coagulation, UV, LED and solar irradiation only and oxidation with H2O2. The iron coagulation process presented 40% of estrogenicity removal while, maximum removals were limited to 3% for the other controls. The solar photo-Fenton, UVC photoFenton, photoperoxidation and Fenton processes were compared with the LED photo-Fenton. The irradiated processes with UVC and solar presented lower efficiency for estrogenicity removal compared to LED. The efficiency of Fenton was equal to that of LED photo-Fenton, however, as expected, this process generated a higher amount of sludge indicating that the compounds may have been sorbed to the solid phase rather than degraded. These results confirm the applicability of LED irradiated photoreactors to improve the quality of secondary treated sewage as an innovative option which explores a sustainable radiation source.
Subject: Engenharia sanitária
Meio ambiente
Esgotos - Tratamento
Águas residuárias
language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
metadata.dc.publisher.department: ENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Saneamento, Meio Ambiente e Recursos Hídricos
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/57411
Issue Date: 19-Apr-2018
Appears in Collections:Dissertações de Mestrado

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