Environmental risk mitigation of hospital effluents discharge : contribution for pharmaceuticals removal

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Civil (área de especialização em Perfil de Hidráulica e Ambiente)O funcionamento das atividades hospitalares origina o consumo de grandes quantidades de água e medicamentos, produzindo efluentes com características específicas que são normalmente descarregados, sem nenhum pré-tratamento, na rede pública de drenagem de águas residuais, contribuindo para o incremento de micropoluentes emergentes (ME) presentes nas águas residuais urbanas. A remoção da maioria dos ME nas ETAR convencionais é incompleta e a sua introdução no ambiente representa um risco latente para os ecossistemas, pelo seu carácter de bioacumulação e persistência, já que podem causar resistência nas populações de bactérias, constituindo um problema de saúde pública que urge abordar holisticamente. Atendendo à importância crescente desta problemática, o presente trabalho de investigação assenta em dois vetores distintos. Por um lado, caracteriza a situação atual dos sistemas de pré-tratamento dos hospitais portugueses, de modo a obter um conhecimento mais detalhado da realidade e com isso uma melhor perceção do potencial risco ambiental. Por outro, avalia, à escala laboratorial, a eficiência da aplicação de processos de oxidação avançada (POA) na remoção do antibiótico oxitetraciclina (OTC), baseada na fotocatálise heterogénea (FH) com dióxido de titânio (TiO2) suspenso. O levantamento das características das instalações existentes nos hospitais portugueses foi realizado por intermédio de um inquérito por questionário. Os ensaios laboratoriais avaliaram a degradação da OTC em diferentes soluções aquosas (águas destilada e de abastecimento) e condições de ensaio (concentração de TiO2, tempo de reação, exposição às radiações da lâmpada UV e solar). A determinação da concentração da OTC foi realizada por espectrometria UV-visível. A toxicidade do fármaco e dos subprodutos da oxidação foi também avaliada. Os resultados obtidos indicaram que 38% da amostra respondente dispõem de pré-tratamento, sendo esta uma realidade verificada, sobretudo, em hospitais de construção mais recente. A melhor eficiência de degradação de OTC foi de 96% obtida nos ensaios de fotocatálise ([TiO2] = 50 mg/L) sob radiação da lâmpada UV e para um tempo de exposição de 60 minutos. Os testes de toxicidade realizados mostraram que as soluções resultantes do tratamento por FH com TiO2 suspenso não induzem toxicidade na água.The activities that take place in hospitals originates the consumption of large amounts of water and pharmaceuticals, producing effluents with specific features that are normally discharged, without pretreatment, in public sewer network contributing to the increase of emerging micropoluentes (EM) in urban wastewater. The micropollutants removal in conventional wastewater treatment plants (WWTP) is incomplete and your introduction into the environment represents a latent risk, due your character of bioaccumulation and persistence, since can cause resistance in bacterial populations, composing a public health problem that must be analyzed holistically. According to the crescent importance of this problematic, the present research work is divided into two distinct vectors. On the one hand, it characterizes the current situation of pretreatment systems existing in Portuguese hospitals, in order to obtain a more detailed knowledge of reality and thus a better perception of the potential environmental risk. On the other hand, it assesses the efficiency of implementation of advanced oxidation processes (AOP) for the antibiotic oxytetracycline (OTC) removal, based on heterogeneous photocatalysis (HP) using titanium dioxide (TiO2) suspended. The survey of the characteristics of existing facilities in Portuguese hospitals has been achieved through an inquest. Laboratory tests evaluated the degradation of OTC in different aqueous solutions (distilled and supply water) and the conditions (concentration of TiO2, exposure under UV lamp and solar radiations). The concentration determination of OTC was reached through UV-visible spectroscopy. The toxicity of the OTC and byproducts of advanced oxidation process was also evaluated. The results indicated that 38 % respondent sample has pretreatment, which is a verified reality, especially in hospitals of more recent construction. The best degradation efficiency of OTC was 96% obtained in photocatalysis tests under irradiation of UV light and an exposure time of 60 minutes. The toxicity tests carried out showed that resulting solutions oxidation by treatment with HP TiO2 suspended do not induce toxicity in water