Disinfection of treated effluent from wastewater treatment plant by advanced oxidation process : helminths, protozoa and bacteria

Orientadores: José Roberto Guimarães, Regina Maura Bueno FrancoTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e UrbanismoResumo: Neste estudo foi avaliada a eficiência do processo de tratamento por lodos ativados e, a eficiência de um processo oxidativo avançado (POA), a peroxidação assistida por radiação ultravioleta (H2O2/UV) na desinfecção do efluente da estação de esgoto (ETE) Samambaia da cidade de Campinas/SP. A avaliação da eficiência da ETE e dos processos foi feita com base na remoção de coliformes totais (CT), Escherichia coli (EC), Clostridium perfringens (CP), cistos de Giardia spp. oocistos de Cryptosporidium spp., ovos e larvas de helmintos e, na redução dos valores de turbidez, cor (aparente e verdadeira) e carbono orgânico dissolvido (COD). Para tanto, 13 amostras de afluente e 18 amostras de efluente foram coletadas. O efluente foi desinfetado utilizando-se doses UV de 125 a 20.700 mW s cm-2 e concentração de peróxido de hidrogênio de 30 a 93 mg L-1. Os processos de fotólise e peroxidação foram também avaliados de forma isolada. Todas as amostras de afluente e efluente apresentaram as bactérias avaliadas, cistos de Giardia spp. e, larvas e/ou ovos de helmintos. Na avaliação das características temporais do afluente da ETE, verificou-se que alguns dos parâmetros avaliados, tiveram considerável aumento ou redução com relação ao observado em outros períodos. No período de maior incidência de chuvas (primavera, no ano de 2012) observou-se o menor valor para COD (43% menor do que os obtidos para as outras épocas do ano) e, maior valor para a turbidez (aumento de 57%). Na primavera e no inverno detectou-se também oocistos de Cryptosporidium spp., com maior concentração no inverno. Ovos de helmintos tiveram sua quantificação mínima detectada no outono. A peroxidação aplicada isoladamente não promoveu a inativação de nenhum dos organismos avaliados e, nem reduziu os valores das variáveis físicas e químicas. O POA promoveu a redução de mais de 80% do valor de cor aparente e verdadeira (p < 0,05). Os processos foto-assistidos (radiação UV e H2O2/UV) alcançaram a maior inativação de CT e EC com a dose de radiação de 177 mW s cm-2, sendo de 5 log para a fotólise e, o limite <1 NMP/100mL para o POA e, promoveram a inativação de 2 log de CP, independente da dose de radiação UV aplicada. Quanto aos cistos de Giardia spp., os processos avaliados não promoveram a sua redução. Porém o processo de UV e POA gerou alterações nos cistos (p < 0,05) sendo que o POA alcançou alterações (de fluorescência e/ou forma) em 100% dos cistos observados quando utilizada a dose de radiação UV de 1.775 mW s cm-2. Nenhum dos processos reduziu ou danificou ovos de helmintos, independentemente da condição experimental avaliadaAbstract: This study evaluates the effectiveness of activated sludge and the performance of advanced oxidation process (AOP), the peroxidation assisted by ultraviolet radiation (H2O2/UV), used for effluent disinfection at Samambaia Wastewater Treatment Plant (Samambaia WWTP) in Campinas/SP. The evaluation of the WWTP and of the disinfection processes¿ efficiency was based on the inactivation and/or the number of organisms (total coliforms (TC), Escherichia coli (EC), Clostridium perfringens (CP), Giardia spp. cysts, Cryptosporidium spp. oocysts, helminth eggs and larvae) and turbidity, color (apparent and true) and dissolved organic carbon (DOC) reduced. For this evaluation, 13 samples of affluent and 18 of effluent were collected. The effluent was disinfected using UV doses 125 to 20,700 mW s cm-2 and hydrogen peroxide concentration of 30 to 93 mg L-1. The photolysis and peroxidation processes were separately evaluated. Each affluent and effluent sample revealed the bacteria, Giardia spp. cysts and helminth eggs and/or larvae. In the evaluation of affluent seasonality it has been found that some parameters considerably increased or reduced when different periods were compared. In the period with higher incidence of rain (spring of 2012), it was observed that the DCO value was lower (43% lower when compared to other periods) and, turbidity value was higher (an increase of 57%). In the spring and winter Cryptosporidium spp. oocysts were detected with higher concentration in the winter. Helminth eggs had lower quantification during the autumn. The isolated peroxidation process did not promote the inactivation and/or reduction of any evaluated organism, nor reduced the value of any physical or chemical parameter. The AOP promoted the reduction of 80% or higher of apparent and true color (p < 0.05). The photo-assisted processes (UV radiation and AOP) achieved greater inactivation of TC and EC bacteria with UV dose of 177 mW s cm-2, being 5 log of UV radiation and, <1 MPN/100mL of AOP and, promoted the CP inactivation of 2 log, independent on the UV dose applied. The evaluated processes did not promote the Giardia spp. cysts reduction. However UV and AOP processes caused cysts alteration (p < 0.05), as AOP reached 100% cysts alteration when a 1,775 mW s cm-2 UV dose was applied. Helminth eggs were not reduced or damaged for any studied process, independent on the evaluated experimental conditionDoutoradoSaneamento e AmbienteDoutora em Engenharia Civi