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Dissertação de Mestrado
DOI
https://doi.org/10.11606/D.18.2023.tde-11082023-163652
Documento
Autor
Nome completo
Ana Paula Bragion
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Carlos, 2023
Orientador
Banca examinadora
Cunha, Davi Gasparini Fernandes (Presidente)
Carvalho, Leila Jorge Patrizzi de
Sacchi, Gabriel Dibbern
 
Título em português
Transporte e retenção de fósforo e nitrogênio em cursos de água receptores de efluentes: o caso da Estação de Tratamento de Esgoto Monjolinho em São Carlos (SP)
Palavras-chave em português
espiral de nutrientes
ETE Monjolinho
impactos dos efluentes tratados
retenção de fósforo
retenção de nitrogênio
rio Monjolinho
Resumo em português
O aporte excessivo de fósforo e nitrogênio aos ambientes aquáticos pela ação antropogênica, como por meio de efluentes tratados em sistemas que não contemplam remoção de nutrientes, pode afetar a ciclagem desses elementos. Ao longo do curso de rios e riachos, os nutrientes são retidos e transportados, configurando o conceito da espiral de nutrientes, cujas métricas (Sw-net e ϑf-net) possibilitam analisar a eficiência de retenção de fósforo e nitrogênio. A presente pesquisa teve como objetivo caracterizar a influência dos efluentes da Estação de Tratamento de Esgoto (ETE) Monjolinho (São Carlos, SP) sobre o transporte e a retenção dos nutrientes no respectivo corpo receptor, o rio Monjolinho. Foram realizadas oito campanhas de campo no período de março a novembro de 2022, sendo que para cada uma foi avaliada, de forma geral e qualitativa, as condições de operação da ETE. Na maior parte das ocasiões, o tratamento físico-químico operou parcialmente, com um dos dois flotadores em funcionamento. Para fins de comparação dos resultados desta pesquisa com os de período em que a ETE esteve em pleno funcionamento, foi utilizado estudo anterior do mesmo trecho do rio a jusante da ETE que o do presente estudo. Os efluentes tratados na ETE Monjolinho atenderam aos critérios de outorga de lançamento (Decreto Estadual 8468), que não estabelecem concentrações máximas de fósforo e nitrogênio no caso do corpo receptor estudado. A retenção de fósforo solúvel reativo (SRP) potencialmente sofreu maior influência dos efluentes tratados do que as retenções das formas nitrogenadas, nitrato (NO3-N) e amônio (NH4-N), também influenciadas pelas condições a montante da ETE e em tributário do rio Monjolinho. As métricas de retenção de SRP, NO3-N e NH4-N indicaram maior transporte dos nutrientes no trecho estudado em comparação a corpos hídricos pouco impactados pela ação antropogênica. Na presente pesquisa, o modo de operação do sistema de tratamento aparentemente resultou em maior aporte de SRP pelos efluentes tratados comparado ao da pesquisa de referência. As médias das concentrações de SRP no primeiro ponto de amostragem no rio Monjolinho a jusante da ETE foram de 498,49 µg L-1; no presente estudo e de 51,62 µg L-1; no de referência. A maior disponibilidade deste nutriente na coluna d'água estimulou a ocorrência de episódios de retenção de SRP, porém com eficiência reduzida ϑf-net SRP média de 1,79 mm min-1) em relação à do estudo de referência ϑf-net SRP média de 10,20 mm min-1). O aporte de NO3-N pelos efluentes tratados foi aparentemente baixo e o de NH4-N elevado, sem variação significativa conforme as condições de operação da ETE. O contínuo lançamento elevado de NH4-N pode ter resultado no aumento observado de 81% na média das Sw-net NH4-N em relação à registrada na pesquisa de referência. Concluiu-se que os efluentes da ETE estudada podem influenciar a retenção dos nutrientes no rio Monjolinho e que o modo de operação do sistema de tratamento pode resultar em variações no aporte e retenção principalmente de SRP. O presente estudo permitiu o melhor entendimento dessa interação entre o funcionamento da ETE e as concentrações e retenções dos nutrientes no corpo receptor. Pesquisas futuras são necessárias para aprimorar esse conhecimento e dar suporte para a tomada de decisões relacionadas à gestão dos recursos hídricos e dos sistemas de tratamento de esgotos.
 
Título em inglês
Transport and retention of phosphorus and nitrogen in watercourses receiving treated wastewater: the case of the Monjolinho Wastewater Treatment Plant in São Carlos (SP)
Palavras-chave em inglês
impacts of treated wastewater
Monjolinho River
Monjolinho Wastewater Treatment Plant
nitrogen retention
nutrient spiraling
phosphorus retention
Resumo em inglês
The excessive input of phosphorus and nitrogen into aquatic environments through anthropogenic activities, such as the discharge of effluents treated by systems without nutrients removal, can affect the cycling of these elements. Nutrients are retained and transported along the course of rivers and streams, which represents the concept of the nutrient spiral, whose metrics (Sw-net and ϑf-net) contribute to analysis of phosphorus and nitrogen retention efficiency. This research aimed to characterize the influence of the effluents from the Monjolinho Wastewater Treatment Plant (WWTP) (São Carlos, SP) on the transport and retention of nutrients in the respective receiving water body, the Monjolinho River. Eight field campaigns were conducted from March to November 2022, and the operational condition of the WWTP was evaluated for each campaign, in a geral and qualitative way. In most occasions, the physicochemical treatment operated partially, with one of the two flotation units in operation. For comparison with the results of a period when the WWTP was fully operating, it was considered as reference a research from the same reach of the river than the one of this research. The treated effluents from Monjolinho WWTP met the discharge permit criteria (State Decree 8468), which do not establish maximum concentrations of phosphorus and nitrogen for the studied receiving water body. The retention of soluble reactive phosphorus (SRP) potentially experienced greater influence from the treated effluents compared to the retention of nitrogen forms, nitrate (NO3-N) and ammonium (NH4-N), which were also influenced by conditions upstream of the WWTP and in a tributary of the Monjolinho River. The metrics for SRP, NO3-N, and NH4-N retention indicated greater nutrient transport in the studied reach compared to water bodies with low anthropogenic impact. The operation condition of the treatment system in this research apparently resulted in a higher input of SRP through the treated effluents compared to reference study. The average concentrations of SRP at the first sampling point in the Monjolinho River downstream of the WWTP were 498.49 µg L-1 in this study and 51.62 µg L-1 in reference one. The increased availability of this nutrient in the water column stimulated the occurrence of SRP retention episodes but with reduced efficiency (mean ϑf-net SRP of 1.79 mm min-1) compared to the reference one (mean ϑf-net SRP of 10.20 mm min-1). The input of NO3-N through the treated effluents was apparently low and of NH4-N was high, with no significant variation according to the WWTP operation condition. The continuous high release of NH4-N may have resulted in the observed 81% increase in the average Sw-net NH4-N compared to the one from the reference study. It was concluded that the effluents from the studied WWTP can influence nutrient retention in the Monjolinho River, and the operation mode of the treatment system can lead to variations mainly in SRP input and retention. This study allowed a better understanding of the interaction between the WWTP operation and the concentrations and retention of nutrients in the receiving water body. Future research is needed to further enhance this knowledge and provide support for decision-making related to water resource management and wastewater treatment systems.
 
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Data de Publicação
2023-08-17
 
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