Eficiência na remoção de NAT, DBO e DQO utilizando reator aeróbio de leito fluidizado com circulação em tubos concêntricos associado ao decantador de coluna em uma produção intensiva de tilápia / Removal efficiency of TAN, BOD and COD by using aerobic fluidized bed reactor with circulation in concentric tubes associated to a column settler in intensive production of tilapia

RESUMO O desenvolvimento da aquicultura intensiva é acompanhado de um crescente impacto ambiental produzido pelos efluentes gerados. Os sistemas de recirculação para aquicultura (SRA) são uma alternativa compacta e trabalham com elevadas densidades de estocagem e menores volumes de água. Foi utilizado um decantador de coluna (DC) associado ao reator aeróbio de leito fluidizado com circulação em tubos concêntricos (BAS-CT) com tempo de retenção hidráulica (TRH) de 0,55 e 0,20 h respectivamente, num SRA com tilápias de 0,32 kg de peso médio e densidade de estocagem de 33,1 kg.m-3 em relação à remoção do nitrogênio amoniacal total (NAT), demanda bioquímica de oxigênio (DBO) e demanda química de oxigênio (DQO). As eficiências na remoção de NAT, DBO e DQO foram 35,2, 48,0 e 64,9%, respectivamente. No uso de DC com o BAS-CT, obteve-se bom desempenho, com baixos TRH no tratamento do efluente.

ABSTRACT The development of intensive aquaculture is accompanied by an increasing environmental impact produced by the wastewater generated. The recirculating aquaculture systems (RAS) are a compact alternative and manage high stocking densities and lower volumes of water. It was used a column settler (CS) associated with aerobic fluidized bed reactor (BAS-CT) with hydraulic retention time (HRT) of 0.55 and 0.20 h respectively, in RAS with tilapias with average weight of 0.32 kg and storage density of 33.1 kg.m-3 regarding the removal of total ammonia nitrogen (TAN), biochemical oxygen demand (BOD) and chemical oxygen demand (COD). The removal efficiencies of TAN, BOD and COD were 35.2, 48.0 and 64.9%, respectively. The use of CS with the BAS-CT showed a good performance with low HRT in the treatment of this effluent.

Desempeño de tanques decantadores de sólidos en un sistema de recirculación para producción de tilapia / Performance of sedimentation tanks in a recirculating system for tilapia production

Objetivo. Comparar la eficiencia de remoción de sólidos, turbidez y color aparente en un decantador convencional y uno de columna en un sistema de recirculación acuícola (SRA) para cultivo de tilapia. Materiales y métodos. Se cultivaron tilapias con densidad entre 30 y 33 kg/m3 en un SRA, el cual constó de: caja de nivel constante, tubería en PVC, tres tanques de cultivo, decantador convencional de flujo horizontal (D.Con), decantador de columna de flujo ascendente (D.Col), reactor de lecho fluidizado trifásico, reactor para transferencia de oxígeno, compresor, blower, electrobomba. El D.Con operó con volumen útil (VU) de 1.4 m3 y tiempo de retención hidráulica (TRH) de 2.94 h, fue vaciado una vez por semana para lavado y colecta del lodo, representando sustitución del 55% del volumen del sistema. El D.Col operó con 0.30 m3 de VU y TRH de 0.553 h. Se realizaron 3 sangrados diarios, representando sustitución semanal de 50% del volumen. Resultados. Las eficiencias promedio de remoción fueron: para sólidos totales de 34.01 y 44.44%; sólidos suspendidos 64.45% y 71.71%; sólidos volátiles 21.10 y 45.65%; para turbidez 65.51 y 62.79%; para color aparente 56.37 y 50.91%, respectivamente en el D.Con y el D.Col. Conclusiones. Ambos decantadores son útiles en la remoción de los parámetros estudiados y presentaron comportamientos semejantes en remoción de turbidez y color aparente. Sin embargo, el D.Col es más eficiente que el convencional para remoción de los sólidos, ocupa menor espacio, menor volumen y requiere menor porcentaje de renovación, mostrando viabilidad para su utilización en SRA.

Objective. To compare the removal efficiency of solids, turbidity and apparent color between a conventional and a column settling tanks in a recirculating aquaculture system (RAS) for tilapia farming. Materials and methods. Tilapia with a stocking density between 30 and 33 kg/m3 were cultured in a RAS consisting of a water level control box, PVC piping system, three plastic tanks for culture, conventional horizontal flow settling tank (Con.ST), column vertical flow settling tank (Col.ST), three phase fluidized bed reactor, oxygen transfer reactor, air compressor, air blower, centrifugal pump. The Con.ST operated at a volume of 1.4 m3 and hydraulic retention time (HRT) of 2.94 h; and was drained weekly for washing and sludge collection, representing a 55%discharge of system water volume. The Col.ST operated with a volume of 0.30 m3 and HRT of 0.553 h. Three daily partial draining operations were executed, representing a discharge of 50% of the system volume. Results. The mean solids removal efficiencies were: 34.01 and 44.44%for total solids; 64.45 and 71.71% for suspended solids; 21.10 and 45.65% volatile solids; 65.51% and 62.79% for turbidity; and 56.37 and 50.91% for apparent color, respectively for Con.ST and Col.ST. Conclusions. The two settling devices are useful on removal of the studied parameters and presented similar performance on turbidity and apparent color removal; however, the Col.ST was more efficient than Con.ST for solids removal, requires less space, less volume and requires less discharge water volume, displaying feasibility for its use on RAS.

Avaliação da influência do vento na circulação de uma lagoa de estabilização / Evaluation of the wind influence in the circulation of a stabilization pond

Este artigo avaliou a influência do vento em diferentes profundidades na circulação de massa líquida da lagoa facultativa da estação de tratamento de esgotos do município de Álvares Florence, em São Paulo, Brasil, por meio de flutuadores com diferentes dimensões (15, 25 e 35 cm de comprimento). Por meio de um método simples, prático e de baixo custo, foi possível verificar o sentido de circulação da lagoa, o qual, por sua vez, está relacionado com a direção dos ventos.

This article evaluated the wind influence at different depths in the stabilization pond circulation for wastewater treatment plant in the city of Álvares Florence, São Paulo, Brazil, using floats of different sizes (15, 25, and 35 cm in length). Through a simple, practical, and inexpensive method, it was possible to verify the direction of the lagoon circulation, which in turn is related to wind direction.

Avaliação hidrodinâmica de unidade piloto de floculação mecanizada / Hydrodynamic evaluation of a mechanical flocculation pilot unit

No presente trabalho realizou-se estudo de hidrodinâmica visando avaliar a magnitude do curto-circuito para cinco distintas configurações de aberturas entre as câmaras de uma unidade piloto de floculação mecanizada, para gradientes de velocidade constante e variável, e alternância do sentido da rotação do agitador. O estudo evidenciou que a relevância da configuração das aberturas cresce à medida que o número de câmaras diminui. Em contrapartida, o sentido da rotação dos agitadores e a magnitude do gradiente de velocidade - constante ou variável - apresentaram-se como fatores de menor significância. Tais resultados descortinam alternativa viável de melhoria desta operação unitária, sem investimentos de maior monta, em especial para unidades de floculação de duas ou três câmaras de estações de tratamento de água operando com sobrecarga.

This work focused on the hydrodynamic research aiming at the short-circuiting evaluation for five different outlet configurations through the compartments of a vertical paddle flocculation pilot unit. The tests were carried out with variable and constant velocity gradients, including alternative rotation direction of the paddles. The research pointed out that the relevance of outlet configuration increases with the reduction of the number of compartments. In opposite, the velocity gradient and the rotation direction of paddles seem less significant features. These results open the perspective of viable increasing of performance, with low financial investments, mainly for flocculation units with three or two compartments installed in overloaded water treatment plants.

Ammonia removal in a water recirculating system for tilapia using an aerobic three-phase fluidized-bed reactor / Monitoramento de 24 horas do desempenho de reator aeróbio de leito fluidizado trifásico na remoção de amônio num sistema de recirculação para produção de tilápia / Remoción de amonio en un sistema de recirculación de agua para tilapia mediante un reactor aerobio de lecho fluidizado trifásico

The main objective of this study was to evaluate the ammonia removal efficiency in the wastewater treatment system of an intensive tilapia laboratory production system with water recirculation. The system comprised of a conventional sedimentation basin and an aerobic three-phase fluidized-bed reactor with circulation, operated at hydraulic detention times of 176.4 and 11.9 minutes respectively. Granular activated carbon was used as carrier with apparent density of 1.64 g/cm³ and effective size of 0.34 mm; the carrier concentration into the reactor was maintained constant at 80 g/L. Mean removal efficiency of total ammonia nitrogen was 41.2%. The evaluated system is an effective option for water reuse in aquaculture recirculating systems. In spite of ammonium nitrogen concentration variability which average value was 0.136 mg/L, the reactor influent maintained water quality characteristics in stable conditions, with average concentrations of ammonia nitrogen of 0.079 mg/L and dissolved oxygen concentration of 6.70 mg/L, recommended for fish culture and within the permitted values by the Brazilian legislation (CONAMA Resolution No. 357 of march 5 of 2005) for the disposal of final effluent in receiving water bodies.

O objetivo deste trabalho foi monitorar o desempenho de remoção de nitrogênio amoniacal no tratamento das águas residuárias da produção intensiva de tilápia nilótica em sistema com recirculação de água. O sistema foi constituído por um sedimentador convencional e um reator aeróbio de leito fluidizado trifásico com circulação, operados com tempos de detenção hidráulica de 176.4 e 11.9 minutos respectivamente. O meio suporte utilizado no reator foi o carvão ativado granular com densidade aparente de 1.64 g/cm³ e tamanho efetivo de 0.34 mm; a concentração do meio suporte no reator foi mantida constante em 80 g/L. A eficiência média de remoção do nitrogênio amoniacal total foi de 41.2%. O sistema avaliado é uma alternativa efetiva para o reuso da água em sistemas de recirculação para aqüicultura. Embora a variabilidade das concentrações do nitrogênio amoniacal afluente cujo valor médio foi de 0.136 mg/L, o efluente do reator conservou as características de qualidade da água estáveis, com concentrações médias de nitrogênio amoniacal de 0.079 mg/L e do oxigênio dissolvido de 6.70 mg/L, recomendáveis para a criação dos peixes e nas faixas de valores permitidos pela legislação Brasileira (Resolução CONAMA No. 357 de março 5 de 2005) para lançamento de efluentes finais nos corpos de água receptores.

El objetivo de este trabajo fue monitorear el desempeño de remoción de nitrógeno amoniacal en el tratamiento de las aguas residuales de producción intensiva de tilapia nilótica en un sistema con recirculación de agua. El sistema estuvo constituido por un sedimentador convencional y un reactor aerobio de lecho fluidizado trifásico con circulación, operados con tiempos de retención hidráulica de 176.4 y 11.9 minutos, respectivamente. El medio soporte utilizado en el reactor fue carbón activado granular con densidad aparente de 1.64 g/cm³ y tamaño efectivo de 0.34 mm; la concentración del medio soporte en el reactor se mantuvo constante en 80 g/L. La eficiencia media de remoción del nitrógeno amoniacal total fue de 41.2%. El sistema evaluado es una alternativa efectiva para el reuso del agua en sistemas de recirculación para acuicultura. Pese a la variabilidad de las concentraciones de nitrógeno amoniacal afluente cuyo valor promedio fue de 0.136 mg/L, el efluente del reactor mantuvo las características de calidad del agua en condiciones estables, con concentraciones promedio de nitrógeno amoniacal de 0.079 mg/L y de oxígeno disuelto de 6.70 mg/L, recomendables para el cultivo de los peces y en los valores permitidos por la legislación Brasilera (Resolución CONAMA No. 357 de marzo 5 de 2005) para lanzamiento de efluentes finales en cuerpos de agua receptores.

Avaliação da remoção de matéria orgânica carbonácea e nitrogenada de águas residuárias em biorreator de membranas / Evaluation of carbonaceous organic matter and nitrogen removal of wastewater in membrane bioreactor

O presente trabalho objetivou a avaliação da remoção de matéria orgânica carbonácea e nitrogenada, bem como a determinação do fluxo crítico, em biorreator de membranas, com zona pré-anóxica, tratando águas residuárias industriais da produção de aminoácidos. O reator foi operado sob carga orgânica volumétrica de 1,91 kg.DQO.m-3.d-1 e 0,18 kg.NTK.m-3.d-1; a recirculação do reator aeróbio para o reator anóxico foi de quatro vezes a vazão afluente. O reator apresentou médias de remoção de DQO, NTK e NT de 97, 98 e 92 por cento, respectivamente. O sistema de ultrafiltração foi testado em vários fluxos entre 25 e 37 L.m-2.h-1 e determinou-se o fluxo crítico de 28 L.m-2.h-1 quando operado com 11,4 g.L-1 de SST e 35 dias de tempo de retenção celular. Os resultados mostraram que houve viabilidade técnica no uso de biorreator de membranas para remoção de matéria orgânica de águas residuárias industriais da produção de aminoácidos.

This study aimed to evaluate the carbonaceous organic matter and nitrogen removal as well as the determination of critical flux in membrane bioreactor, with pre-anoxic zone, treating industrial wastewater of amino acids production. The reactor was operated under organic loading rate of 1.91 kgDQO.m-3.day-1 and 0.18 kgNTK.m-3.day-1, the recirculation from aerobic reactor to anoxic reactor was four times the influent flow rate. The system showed an average removal of COD, TKN and TN of 97, 98 and 92 percent, respectively. The ultrafiltration system was tested at various fluxes between 25 and 37 L.m-2.h-1, to determine the critical flux of 28 L.m-2.h-1 operating at 11.4 g.L-1 of TSS and 35 days of sludge retention time. The results showed the technical feasibility of using membrane bioreactor to remove organic matter from industrial wastewater of amino acids production.

Avaliação da floco-decantação de manta de lodo associada à decantação de alta taxa no tratamento de águas de consumo humano / Evaluation of sludge blanket settler flocculator associated to high rate sedimentation applied on water treatment for human consumption

O presente trabalho objetiva avaliar a eficiência de uma unidade-piloto de floco-decantação de manta de lodo associada à decantação de alta taxa na remoção de turbidez, utilizando polímero catiônico como coagulante primário. Avaliaram-se três taxas de aplicação superficial, para águas de estudo apresentando turbidez de 3 a 100 uT e cor verdadeira praticamente nula. As dosagens de polímero foram definidas em ensaios de jar test. O desempenho da unidade-piloto mostrou-se plenamente satisfatório, para as três taxas avaliadas, com resultados coerentes aos obtidos em escala de bancada. Esta performance abre a perspectiva do emprego da tecnologia em escala real para sistemas de abastecimento público, mesmo para a potabilização de águas naturais de baixa turbidez.

This paper aims the efficiency evaluation, in pilot scale, of a sludge blanket flocculator associated to a high rate settler using a cationic polymer as the primary coagulant. Three surface loading rates and different synthetic waters, with variable turbidities (from 3 to 100 NTU), were evaluated. The polymer dosages applied on the pilot scale were set up after jar tests. This technology showed a good performance for all rates and the results for all synthetic waters were similar with those obtained in the bench scale. This performance provides a clear feasibility of its use in actual scale for water supply systems, even to treat natural waters with low turbidity.