RESUMO Estudos de remoção de fósforo de efluentes por sorção em resíduos têm ganhado destaque na literatura. Entre estes resíduos, destaca-se o lodo de estação de tratamento de água rico em oxi-hidróxidos de alumínio e ferro. O presente estudo teve como objetivos remover, por sorção, fosfato de esgoto sanitário em reator de escoamento ascendente preenchido com lodo de estação de tratamento de água e comparar a cultura de milho submetida a diferentes fontes de fósforo: adubação convencional (Fonte 1); adubação convencional e lodo de estação de tratamento de água utilizado na sorção do fosfato (Fonte 2); e lodo de lodo de estação de tratamento de água utilizado na sorção do fosfato (Fonte 3). A remoção do fosfato, a partir do lodo de estação de tratamento de água, ocorreu nos três testes. No ensaio de sorção, após tempo de detenção hidráulica de 2,8 h, verificou-se remoção média de 96% de fosfato. Em relação ao aporte de fósforo por diferentes fontes, verificou-se que o emprego do lodo, nos tratamentos Fonte 2 e 3, aumentou o teor de matéria orgânica do solo e proporcionou maior tamponamento dele. Os teores foliares de macro e micronutrientes na cultura apresentaram valores satisfatórios, apesar da senescência de algumas plantas em Fonte 2 e 3. O reaproveitamento do lodo, nas doses aplicadas, foi suficiente para que o material vegetal analisado atingisse teores de chumbo consideráveis, o qual deve ser monitorado na utilização do resíduo no cultivo agrícola.

ABSTRACT Studies on the removal of phosphorus from effluents by sorption in residues have gained prominence in the literature. Among these residues, there is the sludge from a water treatment plant rich in oxyhydroxides of Aluminum and iron. The present study aimed to remove, by sorption, phosphate from sanitary sewage in upflow reactor filled with water treatment plant sludge, and to compare the corn crop subjected to different phosphorus sources: conventional fertilization (Source 1); conventional fertilization and water treatment plant sludge used in the sorption of phosphate (Source 2) and water treatment plant sludge used in the sorption of phosphate (Source 3). Removal of phosphate from the water treatment plant sludge occurred in all three tests. In the sorption assay, after 2.8 h hydraulic retention time, there was an average removal of 96% of phosphate. Regarding the contribution of phosphorus by different sources, it was found that the use of sludge, in treatments Source 2 and 3, increased the content of organic matter in the soil and provided greater buffering. The leaf contents of macro and micronutrients in the crop showed satisfactory values, despite the senescence of some plants in Source 2 and 3. The reuse of the sludge, in the applied doses, was enough for the analyzed plant material to reach considerable lead contents, which must be monitored when using the residue in agricultural cultivation.

RESUMO O uso e a ocupação do solo alteram sensivelmente os processos físico-químicos e biológicos dos sistemas naturais. Dessa forma, os mananciais de superfície são integradores dos fenômenos ocorrentes sobre a área da bacia hidrográfica. Assim, os objetivos do trabalho foram explorar a variabilidade temporal e espacial da qualidade da água e avaliar as possíveis relações entre os padrões de uso e ocupação do solo da bacia hidrográfica do Ribeirão Vermelho. Foram coletadas amostras de água em dois períodos (verão e inverno) e em 15 seções ao longo do curso d'água. Verificou-se forte influência temporal e espacial na qualidade das águas, e foram apresentadas no período de inverno as maiores concentrações de nutrientes (Cl-, P, NO3 -), condutividade elétrica e matéria orgânica. Esses valores interferem nos valores do Índice de Qualidade da Água, que varia entre 84 e 9 no período do verão e 66 e 6 no inverno. Quanto à trofia dos mananciais, foram encontrados valores médios de Índice de Estado Trófico de 30 no período chuvoso e de 93 no inverno. No tocante aos padrões de uso do solo, observaram-se fortes relações na qualidade da água nos dois períodos avaliados; a principal fonte de contaminação são as áreas urbanas. O Ribeirão Vermelho e seus afluentes apresentam forte influência das formas de uso e ocupação do solo confirmada pela entrada de matéria orgânica e de nutrientes nos sistemas hídricos por meio do lançamento de esgoto doméstico sem tratamento e pela agropecuária na rede de drenagem da bacia.

ABSTRACT Land use significantly alters the physicochemical and biological processes of natural systems. Thus, surface water sources are integrators of phenomena occurring on the catchment area. In this way, the study aimed to explore the spatial and temporal variability of water quality, and to assess the possible relationships between patterns of land use of the Ribeirão Vermelho basin. Water samples were collected in two periods (summer and winter) and in 15 sections along the watercourse. There has been strong temporal and spatial influence on water quality, and winter period showed the highest nutrient concentrations (Cl-, P, NO3 -), electrical conductivity and organic matter. These values influence the values of the Water Quality Index, ranging from 84 to 9 in the summer period and 66 to 6 in the winter. With respect to trophic conditions of water sources, average values of Trophic State Index of 30 were verified during the rainy season and 93 in winter. Regarding land use patterns, strong relationships in water quality in both periods were observed, the main source of contamination are urban areas. Ribeirão Vermelho and its effluent have shown strong influence of the forms of land use and occupation evidenced by the input organic matter and nutrients in water systems through domestic sewage release untreated and by agriculture in the drainage system of the basin.

Os modelos matemáticos utilizados para simular a qualidade da água e o processo de autodepuração de corpos d'água são importantes ferramentas de auxílio à gestão dos recursos hídricos. Assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar o impacto da poluição orgânica na qualidade da água e a capacidade de assimilação da matéria orgânica no Ribeirão Vermelho. Para essa finalidade, foi desenvolvido e testados os coeficientes de desoxigenação (K1) e reaeração (K2), em três trechos e em dois períodos distintos (verão e inverno). Os maiores valores de K1 e K2 foram obtidos durante o inverno, onde foram registrados as menores vazões. A simulação do processo de autodepuração foi realizada com o uso do modelo de Streeter-Phelps. A simulação do perfil de OD e DBO no verão apresentou calibração aceitável, tendo em vista a otimização dos coeficientes, evidenciando a prevalência da desoxigenação por demanda carbonácea sobre a nitrificação e a importância da reaeração natural no processo de autodepuração. Comportamento diferente foi observado no inverno, no qual os altos valores de produtividades sobressaíram no processo de reaeração no ribeirão. Apenas o parâmetro demanda bioquímica de oxigênio não respeitou os limites preconizados pela Resolução do Ministério do Meio Ambiente 357/2005, tendo ficado em toda a extensão do rio e, em ambos períodos, fora da regulamentação. Desta forma, conclui-se que o Ribeirão Vermelho não consegue se auto depurar ao longo de sua extensão até a foz, tendo a qualidade de suas águas influenciadas por lançamentos de efluentes que intensifica o processo de degradação do rio.

Mathematical models used to simulate the water quality and the processes of self-purification of water bodies are important tools to support effective water resource management. The objective of this study was to evaluate the impact of organic pollution on water quality and the assimilative capacity of organic matter in the Ribeirão Vermelho stream situated in the city of Lavras in Minas Gerais. The deoxygenation rate (K1) and reaeration (K2) were determined and tested in three segments of the Ribeirão Vermelho over two seasons (summer and winter). The purification process simulation was performed using the Streeter-Phelps model. The highest K1 and K2values occurred during the winter period which was characterized by lower flows. Simulation of the dissolved oxygen profile and biological oxygen demand fitted the model well, indicating the prevalence of carbonaceous deoxygenation due to nitrification and also demonstrating the importance of natural reaeration as part of the purification process. Different response was observed during the winter, in which the high primary productivity values stood in the reaeration process stream. Biological oxygen demand values did not meet the limits recommended by the Resolution of the Ministry of the Environment 357/2005 throughout the river system and the entire study period. In conclusion, the Ribeirão Vermelho is unable to self-purify along its entire length, and water quality is influenced by effluent discharge which intensifies degradation.