Characterization of sewage sludge generated in Rio de Janeiro, Brazil, and perspectives for agricultural recycling

Abstract

Sanitary sewage collection and treatment is a serious environmental problem in Brazilian cities, as well as the destination of solid waste resulting from this process, i.e. the sewage sludge, a substance rich in organic matter and nutrients, which is normally discarded in landfills. The aim of this study was to characterize the sewage sludge generated in four treatment stations in Rio de Janeiro State, Brazil and check if they meet the legal criteria of the National Environment Council (CONAMA), Resolution No. 375/2006. It also focused on analyzing the perspectives for its agricultural recycling based on the potential demand for main agricultural crops grown in Rio de Janeiro State. Samples from eight sewage sludge lots from four treatment stations located in the metropolitan area of Rio de Janeiro were analyzed. These stations receive and treat only domestic sewage by activated sludge system. For chemical and biological characterization of these lots, representative samples were collected and analyzed according to parameters of CONAMA Resolution No. 375/2006. In order to analyze the perspectives of agricultural recycling of sewage sludge in Rio de Janeiro State, 10 crops with the largest cultivated area in the state were surveyed and analyzed which of them are apt to receive sewage sludge as fertilizer and/or soil amendment. To determine the potential demand for sewage sludge in agriculture, the area occupied by these crops were multiplied by each fertilizer recommendation considering the sewage sludge as fertilizer. The analyzed sludge presented a high content of nutrients and organic matter and was included in the parameters of heavy metals, pathogenic agents, and bacteriological indicators stipulated by CONAMA Resolution No. 375/2006. The agricultural panorama of Rio de Janeiro State is favorable for agricultural recycling of sewage sludge since there is a great potential demand for this residue and, among the 10 agricultural crops with the largest cultivated area in the state, sludge can be used as fertilizer or soil amendment in eight of them. The implementation of a State Sewage Sludge Recycling Program could dispose of this material in a more sustainable way, as well as improve the quality of agricultural soils and reduce costs with chemical fertilizers, bringing positive results for sanitation companies and producers. Key words: Biosolid. Solid waste. Organic fertilization. ResumoA coleta e tratamento do esgoto sanitário é um grave problema ambiental nas cidades brasileiras, bem como a destinação do resíduo sólido resultante desse processo, o lodo de esgoto, substância rica em matéria orgânica e nutrientes, que normalmente é descartada em aterros sanitários. Objetivou-se com este trabalho caracterizar o lodo de esgoto gerado em quatro estações de tratamento do estado do Rio de Janeiro e verificar se os mesmos atendem aos critérios legais presentes na resolução CONAMA n°375/2006. Com o trabalho visa-se ainda analisar as perspectivas para a reciclagem agrícola deste material, com base na demanda p...

Produção de mudas de <i>Ceiba speciosa</i> em diferentes volumes de tubetes utilizando o biossólido como substrato

“…A utilização de resíduos orgânicos como substrato para produção de mudas de espécies florestais nativas, geralmente, é uma alternativa viável, visto que, normalmente são ricos em nutrientes e são produzidos em grande quantidade, e sua destinação é um problema para as empresas produtoras (QUINTANA;CARMO;MELO, 2009). Entre estes resíduos encontra-se o biossólido, originário das estações de tratamento do esgoto doméstico, que, normalmente, apresenta alto teor de matéria orgânica, possui quantidades apreciáveis de nutrientes, principalmente N e P, e pode melhorar as propriedades físicas, químicas e biológicas dos substratos, e ser utilizado como fonte de nutrientes para o crescimento das plantas (BETTIOL;CAMARGO, 2006;BOVI et al, 2006;PADOVANI, 2006;CALDEIRA et al, 2013a;SANTOS, 2013;ABREU et al, 2017b).…”

“…Vários estudos, com diferentes espécies para a restauração florestal, mostram que os recipientes maiores, normalmente, são os que proporcionam melhor qualidade às mudas (TEIXEIRA et al, 2005;VIANA et al, 2008;BOMFIM et al, 2009;KELLER et al, 2009). Porém, associar o poder nutricional que a maioria dos biossólidos possuem (BETTIOL;CAMARGO, 2006;BOVI et al, 2006;PADOVANI, 2006;CALDEIRA et al, 2013a;SANTOS, 2013;ABREU et al, 2017b) com a utilização de recipientes com menores dimensões poderá ser uma forma de reduzir os custos na fase de produção, transporte e distribuição em campo, proporcionando a formação de mudas de qualidade, com menor gasto e melhor rendimento na operação de plantio, o que irá diminuir os custos dos reflorestamentos destinados à restauração florestal.…”

Biosolids as Substrate for the Production of Ceiba Speciosa Seedlings

“…The management of solid urban wastes and the deficiency in basic sanitation are recurrent environmental problems in Brazilian cities, as well as in other metropolitan areas of developing countries. Comprising both issues, there is a need to manage the solid waste resulting from treatment of sewage, sewage sludge, which in Brazil and other developing countries is commonly discarded in sanitary landfills, contributing to the pressure of depletion of landfills capacity in metropolitan areas (Abreu et al, 2017). Although sewage treatment rates are still low in these countries, growing demands from society and public authorities are indicating a significant increase in sewage treatment soon and, consequently, an increase in sludge production (Andreoli et al, 2014).…”

“…When treated and stabilized, the sewage sludge can be referred to as biosolids, if it presents chemical and physical characteristics that are compatible with their productive use (Andreoli et al, 2014). Due to the high levels of organic matter and nutrients, biosolids can be recycled through the application in agricultural and forestry activities, which consists in a more environmentally sustainable destination compared to landfill disposal (Abreu et al, 2017).…”

Biossólido Na Composição De Substratos Para Produção De Mudas De Duas Espécies Florestais Utilizadas Na Arborização Urbana

“…Estudos de Abreu et al (2017a) e Cabreira et al (2017b) mostram que este material tem potencial como substrato para produção de mudas de espécies arbóreas da Mata Atlântica, uma vez que o mesmo constitui fonte de matéria orgânica e de nutrientes para as plantas (SCHEER et al, 2012;ABREU et al, 2017b;CABREIRA et al, 2017a), além de atuar como condicionador de solos e fertilizante para recuperação de áreas degradadas, adubo orgânico na agricultura e fins florestais (SAMPAIO et al, 2012;CALDEIRA et al, 2014;LIMA FILHO, 2015;ABREU et al, 2017b).…”