Tratamento de dejetos de suinocultura em reator anaeróbio com pós-tratamento aeróbio/anóxico / Treatment of swine slurry in anaerobic reactor with aerobic/anoxic post-treatment

RESUMO A suinocultura é caracterizada pela produção de grande volume de dejetos, que quando dispostos inadequadamente provocam impactos nos recursos hídricos, no solo e no ar, além de promoverem riscos à saúde humana. A remoção conjunta de matéria orgânica e nutrientes tem se mostrado um desafio para o tratamento desse tipo de resíduo. Diante disso, o presente estudo avaliou a remoção simultânea de matéria carbonácea, nitrogênio e fósforo presentes em dejetos de suinocultura, em um sistema de tratamento biológico composto de um reator anaeróbio de fluxo ascendente e manta de lodo (UASB), seguido de um reator em batelada sequencial (RBS) operado em ciclos aeróbio/anóxico de 24 h. O sistema foi dividido em duas etapas operacionais: coluna de sedimentação, UASB e RBS, e UASB e RBS. O reator UASB, com tempo de detenção hidráulica de 15,5 h e carga orgânica volumétrica aplicada de 5,5 kg DQO.m-3.d-1, alcançou eficiência média de remoção de demanda química de oxigênio (DQO) de 84% na primeira etapa. Na Etapa 1, ocorreu o melhor desempenho do sistema, com eficiências médias globais de remoção de DQO, nitrogênio total e fósforo iguais a 78, 85 e 67%, respectivamente.

ABSTRACT Swine farming is characterized by the production of a large volume of manure, which when improperly disposed causes impacts on water resources, soil, and air, in addition to promoting risks to human health. The joint removal of organic matter and nutrients from this type of waste has been a challenge. Therefore, the present study evaluated the simultaneous removal of carbonaceous matter, nitrogen, and phosphorus from swine wastewater in a biological treatment system composed of an upflow anaerobic sludge blanket reactor (UASB), followed by a sequential batch reactor (SBR) operated in 24 hours aerobic/anoxic cycles. The system was divided into two operational phases: Sedimentation Column, UASB and SBR, and UASB and SBR. The UASB reactor, with hydraulic retention time of 15.5 h and applied organic volumetric load of 5.5 kg COD.m-3.d-1, achieved an average COD removal efficiency of 84% in the first stage. Stage 1 presented the best performance, with global average removal efficiencies of 78, 85, and 67% for COD, total nitrogen, and phosphorus, respectively.

Lodo ativado em bateladas sequenciais como opção de pós-tratamento de efluentes de reatores UASB / Activated sludge sequencial batch as an optional post-treatment of UASB reactor effluent

RESUMO Sistemas anaeróbios modernos de tratamento de esgoto doméstico, embora bastante eficientes na remoção de matéria orgânica e sólidos em suspensão, não produzem um efluente com qualidade compatível com os padrões legais para descarga em corpos d'água. Por essa razão, esses sistemas têm de ser associados a unidades de pós-tratamento. Este trabalho trata de uma investigação experimental sobre a viabilidade de aplicação do sistema de lodo ativado como uma alternativa do pós-tratamento, especificamente para o caso em que se prevê o efluente final para fertirrigação. Na investigação experimental, utilizou-se um reator de bateladas sequenciais (RBS), em escala laboratorial, como unidade de pós-tratamento. Os resultados experimentais mostraram que o comportamento do sistema RBS pode ser descrito como o modelo geral de lodo ativado da Associação Internacional da Água (IWA, na sigla em inglês), que resulta na definição dos aspectos fundamentais: qualidade do efluente final, consumo de oxigênio e produção de lodo. Na otimização do reator RBS, desenvolveu-se um modelo que permite estabelecer o tempo de permanência mínimo para o pós-tratamento em função de dois parâmetros básicos: a constante de utilização de material orgânico biodegradável pelas bactérias heterotróficas do lodo gerado no sistema de pós tratamento e a sedimentabilidade desse lodo. A constante de utilização de material orgânico foi determinada por testes respirométricos. O lodo gerado no sistema de pós-tratamento surpreendentemente mostrou ter uma sedimentabilidade bem superior àquela normalmente encontrada em sistemas de lodo ativado tratando esgoto bruto, o que constitui um argumento sólido para a aplicação do sistema RBS na prática de pós-tratamento do efluente do reator upflow anaerobic slugde blanket (UASB).

ABSTRACT Modern anaerobic systems for domestic sewage treatment, although very effective in removing organic matter and suspended solids, do not produce a quality effluent that complies with the legal standards for discharge into water bodies. Therefore, such systems have to be associated with post treatment units. This paper deals with an experimental investigation into the feasibility of applying the activated sludge system as an alternative post-treatment, specifically for the case where reuse of the final wastewater for fertigation is expected. In the experimental investigation, a pilot-scale sequencing batch reactor (SBR), in laboratory scale, was used as a post-treatment unit. The experimental results showed that the behavior of the RBS system can be described with the general IWA model for activated sludge, resulting in the definition of the fundamental aspects: quality of the final effluent, oxygen consumption, and sludge production. In the optimization of the RBS reactor, a model was developed to establish the minimum retention time for the post-treatment in terms of two basic parameters: the biodegradable organic material utilization constant by heterotrophic bacteria sludge of the post-treatment system and the sedimentability of this sludge. The organic material utilization constant was determined by respirometry testing. The sludge generated in the post-treatment system surprisingly been shown to have a much higher sedimentability than that normally found in activated sludge systems dealing with raw sewage, which is a sound argument for applying the RBS system in the practice of post-treatment reactor effluent UASB

Evaluation of a Combined System Based on an Upflow Anaerobic Sludge Blanket Reactor (UASB) and Shallow Polishing Pond (SPP) for Textile Effluent Treatment

Abstract Color removal from textile effluents was evaluated using a laboratory-combined process based on an upflow anaerobic sludge blanket (UASB) reactor followed by a shallow polishing pond (SPP). The anaerobic reactor was fed with a real textile effluent, diluted 10-times in a 350 mg/L solution of pre-treated residual yeast extract from a brewery industry as nutrient source. The parameters color, COD, N-NH3 and toxicity were monitored throughout 45 days of operation. According to the results, decolorization and COD removal were highest in the anaerobic step, whereas the effluent was polished in the SPP unit. The overall efficiency of the complete UASB-SPP system for COD and color were 88 and 62%, respectively. Moreover, the N-NH3 generated by the residual yeast extract ammonification was below 5 mg/L for the final effluent. Finally, no toxicity was detected after the treatment steps, as shown by the Vibrio fischeri microscale assay.

Influência do etanol como cosubstrato na biorremediação de água contaminada com formulação comercial à base de glifosato / Influence of ethanol as a co-substrate on bioremediation of water contaminated with glyphosate-based comercial formulation

RESUMO O presente trabalho objetivou avaliar a eficiência e a cinética de degradação de formulação comercial à base de glifosato em amostras de água, previamente contaminadas, via processo aeróbio, utilizando etanol como cosubstrato no processo. Utilizou-se um reator aeróbio com capacidade volumétrica de 1 L, operado em sistema de batelada sequencial com ciclos de 24 horas e biomassa em suspensão. Foram testadas quatro fases sob diferentes condições nutricionais: 1 sem a presença do etanol e outras 3 com relação etanol:glifosato de 7,8:1, 27,5:1 e 18,3:1. Quando o sistema operou sem a presença de etanol, a eficiência de remoção do glifosato foi de 18%, a qual aumentou para 78% ao se adicionar etanol na relação 7,8:1. No entanto, ao aumentar a concentração de etanol nas demais fases, não foram observadas melhoras na eficiência de remoção devido, provavelmente, à preferência dos organismos pelo uso do etanol como fonte de carbono em relação ao glifosato. Com relação aos ensaios cinéticos, os resultados foram ajustados ao modelo de degradação de pseudoprimeira ordem, considerando o residual de glifosato. A fase 3, com relação etanol:glifosato 27,5:1, foi a que apresentou maior valor da constante cinética aparente, k = 0,01746.min-1. Os resultados obtidos neste estudo indicam que a utilização de etanol como cosubstrato pode ser uma alternativa para a descontaminação de águas contaminadas com glifosato.

ABSTRACT This study aimed to evaluate the efficiency and degradation kinetics of commercial glyphosate formulation in previously contaminated water samples via aerobic process using ethanol as a co-substrate. An aerobic reactor with 1L volumetric capacity operated in sequential batch system with 24-hour cycles and suspended biomass was used. Four different nutritional conditions were tested: one with no ethanol addition; and three others with ethanol: glyphosate ratios of 7.8:1, 27.5:1 and 18.3:1. Operating with no ethanol addition, the efficiency of glyphosate removal was 18% and increased to 78% when ethanol was added to the system in a 7.8:1 ratio. However, when glyphosate concentration was further increased in the next phases, it did not result in higher removal efficiency, probably due to the preference of organisms for ethanol use as a carbon source over glyphosate. The results of the kinetic tests adjusted to first-order degradation models considering residual glyphosate. Phase 3 with 27.5:1 ethanol/glyphosate ratio showed the highest apparent kinetic constant value, k = 0.01746. The results of this study suggest that using ethanol as a co-substrate can be an alternative for decontamination of glyphosate contaminated waters.

Efeitos da Caminhada em Ritmo Prescrito e Autosselecionado sobre a Capacidade Funcional de Mulheres Idosas / Walking Effects at a Prescribed and Self-Selected Rhythm on the Elderly Women Functional Capacity

A proposta do presente estudo foi comparar os possíveis efeitos de um programa de caminhada em ritmo prescrito e autosselecionado sobre os componentes neuromotores (agilidade, força e equilíbrio) e cardiorrespiratórios em mulheres idosas. Para tanto, 26 mulheres idosas saudáveis (69,3 2,4 anos) foram aleatoriamente divididas em três grupos: Prescrito (PRE, N = 8), Autosselecionado (SEL, N = 9) e Controle (CON, N = 9). Os grupos PRE e SEL foram submetidos a um programa de atividade aeróbica de caminhada (3 vezes por semana), com duração de cinco semanas. A única diferença entre os grupos foi a intensidade de exercício físico. O grupo PRE realizou a caminhada em intensidade referente aos valores 12-13 da escala de Borg, enquanto o grupo SEL realizou a caminhada em ritmo autosselecionado, sem qualquer intervenção dos pesquisadores. O grupo CON permaneceu sem qualquer tipo de atividade durante todo o período de estudo. Todos os grupos foram submetidos a uma bateria de testes de aptidão física (agilidade, força de membros inferiores, equilíbrio e capacidade aeróbica) nos momentos pré e póstreinamento. O programa de caminhada em ritmo prescrito (PRE) promoveu efeitos adicionais sobre os componentes neuromotores (agilidade, força, equilíbrio) e cardiorrespiratórios, enquanto nenhum benefício foi observado no grupo que realizou a caminha em ritmo autosselecionado (SEL). Estes resultados demonstram que a autosseleção do ritmo de caminhada pode subestimar a intensidade necessária para promover efeitos benéficos sobre a capacidade funcional e cardiorrespiratória de mulheres idosas, indicando que a prescrição da intensidade de exercício é fundamental para esta população.(AU)

The purpose of the present study was to compare the possible effects of a prescribed and self-selected walking program on neuromotor (agility, strength, and balance) and cardiorespiratory components in elderly women. Twenty-six healthy elderly women (69.3 ± 2.4 years) were randomly divided into three groups: Prescribed (PRE, N = 8), Self-selected (SEL, N = 9) and Control (CON, N = 9). The PRE and SEL groups underwent anaerobic walking activity program (3 times a week), for 5 weeks. The only difference between the groups was the exercise intensity; The PRE group performed the walking in moderate intensity (12-13 on Borg scale), while the SEL group performed the walking in a self-selected intensity, without any researchers' intervention. The CON group remained without any type of activity throughout the study period. All groups underwent a physical fitness tests battery (agility, lower limb strength, balance and aerobic capacity) at pre and post-training. The walking in prescribed intensity (PRE) promoted additional effects on neuromotor (agility, strength, balance) and cardiorespiratory components, while no benefit effect was observed in the self-selected group (SEL). These results demonstrate that walking self-selection rhythm may underestimate the intensity required to promote beneficial effects on the elderly women's functional and cardiorespiratory capacity, indicating that exercise intensity prescription is fundamental for this population.(AU)

Compostagem de resíduo sólido de abatedouro avícola / Composting of solid waste from poultry slaughterhouse

Em virtude da grande demanda por proteína de origem animal, tem-se aumentado a produção de frangos de corte e consequentemente a geração de resíduos provenientes do abate de aves, sendo necessário o desenvolvimento de técnicas que permitam o aproveitamento e reciclagem desses materiais. Objetivou-se com a execução deste trabalho avaliar a eficiência da compostagem no tratamento e reciclagem do resíduo sólido de abatedouro avícola. Utilizou-se resíduo sólido de abatedouro avícola comercial composto por fragmentos de vísceras, tecido muscular, adiposo e ósseo, sangue coagulado e penas e, como fonte de carbono, a casca de arroz. Montou-se uma leira com 1,5m3 de volume inicial, na qual foram monitorados os parâmetros: temperatura, teores de sólidos totais (ST), voláteis (SV), N, P, K, carbono orgânico (C), matéria orgânica compostável (MOC), matéria orgânica resistente à compostagem (MORC), demanda química de oxigênio (DQO), massa e volume enleirados, número mais provável (NMP) de coliformes totais e termotolerantes, bem como suas reduções durante o processo. A temperatura máxima atingida no centro da leira foi de 53,3ºC (média semanal), já as reduções de massa de ST e SV e volume durante o processo de pré-compostagem foram de 36,1; 44,3 e 23,3%, respectivamente, e, durante o processo de compostagem, foram de 21,8; 23,8 e 4,4%. A baixa redução do volume das leiras pode estar associada à alta concentração de MORC (40,1%) que pode ser principalmente relacionada à qualidade da fonte de carbono. O processo promoveu satisfatórias reduções totais de ST, SV e volume, sendo, respectivamente, 50,1; 57,5 e 26,7%. No entanto, foram observadas reduções de 43% na quantidade de nitrogênio presente no composto final. Apesar das reduções de nitrogênio, a compostagem demonstrou ser um método eficiente no tratamento dos resíduos sólidos de abatedouro avícola.

The great demand for animal protein was responsible for the increase on the broilers production and hence, the generation of waste from the poultry slaughter was increased as well, which in turn, propelled the development of techniques that allow the reuse and recycling of these wastes. The objective of this study was to evaluate the efficiency of composting on the treatment and recycling of solid waste from poultry slaughterhouse. The solid waste was from a commercial poultry slaughterhouse and was composed of viscera, muscle, fat, bone, blood and feathers that was mixed with a source of carbon, rice husk. Initially, a windrow with a volume of 1.5m3 was built, and then some parameters were monitored: temperature, total solids (TS), volatile (VS), N, P, K, organic carbon (C), composting organic matter (COC), organic matter resistant to composting (MORC), chemical oxygen demand (COD), mass and volume of the windrow, most probable number (MPN) of total and fecal coliforms, as well as their reductions during the process. The maximum temperature reached in the center of the windrow was 53.3°C (weekly average) since reductions of weight of TS and VS and volume during the pre-composting were 36.1, 44.3 and 23.3%, respectively and during the composting process was 21.8, 23.8 and 4.4%. The low volume reduction can be associated with high concentrations of MORC (40.1%) which can be mainly related to the quality of the carbon source. The process produced satisfactory total reductions of TS, VS and volume that were respectively, 50.1, 57.5 and 26.7%. However reductions were observed in 43% of amount of nitrogen in the final compound. Despite reductions in nitrogen content, composting proved to be an effective method in the treatment of solid waste from poultry slaughterhouse.

Desempenho de reator anaeróbio-aeróbio de leito fixo no tratamento de esgoto sanitário / Performance of anaerobic-aerobic packed-bed reactor in the treatment of domestic sewage

Este artigo relata a avaliação do desempenho de um reator anaeróbio-aeróbio, preenchido com espuma de poliuretano, para tratamento de esgoto sanitário. Inicialmente, foram testados diferentes tempos de detenção hidráulica (TDH) no reator que operou apenas em condições anaeróbias. Em seguida, foi operado o reator combinado anaeróbio-aeróbio. O melhor resultado para o reator em operação exclusivamente anaeróbia foi para o TDH de 10 horas, no qual se conseguiu reduzir a DQO de 389 ± 70 mg/L para 137 ± 16 mg/L. Para o reator anaeróbio-aeróbio, a DQO foi reduzida de 259 ± 69 mg/L para 93 ± 31 mg/L para TDH de 12 h (6 h no estágio anaeróbio e 6 h no aeróbio). A comparação de todos os resultados obtidos evidenciou a importância do pós-tratamento aeróbio na remoção de parcela de matéria orgânica não removida em tratamento unicamente anaeróbio.

This paper reports on the performance evaluation of an upflow anaerobic-aerobic reactor, filled with polyurethane matrices, for domestic sewage treatment. Initially, different hydraulic retention times were assayed with the reactor operating exclusively in anaerobic condition. Afterwards, anaerobic-aerobic combined reactor was operated. The anaerobic operation with HRT of 10 h provided the best organic matter removal with COD reduction from 389 ± 70 mg/L to 137 ± 16 mg/L. Under anaerobic-aerobic condition, the COD dropped from 259 ± 69 mg/L to 93 ± 31 mg/L with HRT of 12 h (6 h in anaerobic and 6 h in aerobic stages). Finally, comparing all the obtained results, it was possible to verify the importance of the aerobic post treatment in the removal of part of the organic matter not removed in an exclusively anaerobic treatment.

Evaluation of sequential aerated treatment of wastewater from hardboard mill

Wastewater from a hardboard mill characterized by a high organic content (15-30 g/L COD) was studied in a bench scale sequential aerated system in order to define a start up strategy. Inlet COD concentration varied from 0.5 to 25 g/L and the hydraulic retention time was maintained at 5 days. The sequential system proposed could reduce BOD, COD, TSS and phenol over 90 percent except when the inlet COD concentration was lower than 25 g/L.

Água residual proveniente de uma indústria de tabuleiro de fibra dura caracterizada por ter um elevado conteúdo orgânico (15-30 g/L DQO) foi estudada utilizando um sistema arejado seqüêncial de forma a definir uma estratégia de start up. A concentração de DQO na entrada do sistema variou na faixa de 0,5-25 g/L e o tempo de residência hidráulico foi mantido em 5 dias. O sistema seqüêncial proposto reduziu DBO, DQO, SST e fenol sobre 90 por cento quando a concentração de DQO na entrada foi menor a 25 g/L.