ABSTRACT
RESUMO A melhoria da qualidade dos efluentes das estações de tratamento de esgotos Brasília Norte e Sul tornou-se premente após o corpo receptor dos seus efluentes, o lago Paranoá, passar a ser utilizado como manancial de abastecimento. Este trabalho apresenta estudo comparativo entre o tratamento terciário por ultrafiltração precedido por coagulação em escala piloto e a flotação por ar dissolvido existente na estação de tratamento de esgotos Brasília Norte. A instalação piloto de ultrafiltração e a flotação por ar dissolvido foram alimentadas pela mesma matriz, o efluente da etapa de lodos ativados das estações de tratamento de esgotos Brasília Norte, após coagulação. Foram avaliadas sete condições operacionais da instalação piloto de ultrafiltração variando-se a vazão, o tempo de operação entre limpezas e a duração da limpeza física. O comportamento operacional e a qualidade do efluente produzido foram monitorados. O aumento do fluxo do permeado (de 40,2 para 50,6 e 61,0 L.m−2.h−1) e do tempo de operação entre as limpezas (de 25 para 38 e 50 min), bem como a redução da duração da retrolavagem (de 80 para 60 e 30 s) resultaram em evolução mais intensa da pressão transmembrana. A ultrafiltração foi mais eficiente do que a flotação por ar dissolvido na remoção de turbidez, sólidos suspensos totais, demanda química de oxigênio e fósforo total, com ganho médio de remoção de 9,4, 13,0, 8,5 e 12,8%, respectivamente. Destaca-se a remoção de coliformes na ultrafiltração, 3,4 log superior à da flotação por ar dissolvido. A utilização da ultrafiltração como alternativa à flotação por ar dissolvido apresenta a vantagem de produzir efluente de melhor qualidade, particularmente no aspecto microbiológico, com menor flutuação da qualidade, porém o tratamento e a destinação do lodo produzido pela ultrafiltração devem ser equacionados.
ABSTRACT Improvement in the effluent quality of the Brasília Norte and Brasília Sul wastewater treatment plants became necessary after their effluent receiving body, Paranoá Lake, started being used as source of drinking water for the population of Brasília (Federal District, Brazil). This is a comparative study between the tertiary treatment with ultrafiltration membrane (pilot scale) and the existing dissolved air flotation of Brasília Norte wastewater treatment plant. Both ultrafiltration pilot plant and dissolved air flotation were fed with the same matrix, the effluent of the activated sludge stage of Brasília Norte wastewater treatment plants, after coagulation. Seven operational conditions were evaluated at ultrafiltration pilot plant, with variations in flow rate, time of operation between cleaning processes, and the duration of backwashing. The operational behavior and the quality of the produced effluent were monitored. The increase in permeate flux (from 40.2 to 50.6 and 61.0 L.m−2.h−1) and in the time of operation between cleaning processes (from 25 to 38 and 50 min), as well as the reduction of backwashing duration (from 80 to 60 and 30s), resulted in a more intense evolution of transmembrane pressure. Ultrafiltration was more efficient than dissolved air flotation in the removal of turbidity, total suspended solids, chemical oxygen demand, and total phosphorous, with average gain in removal of 9.4, 13.0, 8.5, and 12.8%, respectively. It is worth mentioning the removal of coliforms by ultrafiltration, which was, on average, 3.4 log higher than that by dissolved air flotation. The use of ultrafiltration as an alternative to dissolved air flotation has the advantage of producing better quality effluent, particularly regarding microbiological aspects, providing lower quality fluctuation; however, treatment and destination of the ultrafiltration waste must be considered.
ABSTRACT
RESUMO A remoção de matéria orgânica e de nitrogênio em esgoto doméstico diluído foi avaliada em dois reatores híbridos, um anaeróbio (RHAN) e outro aeróbio (RHAE). O RHAN era formado por uma câmara tipo upflow anaerobic sludge blanket sobreposta por outra de filtro anaeróbio, enquanto o RHAE tinha uma câmara de lodo ativado sobreposta por outra de biofilme aerado submerso. A operação do sistema foi dividida em duas fases, FI e FII, com razões de recirculação de 50 e 75% e duração de 94 e 110 dias, respectivamente. Para a remoção de nitrogênio, o RHAE foi operado com oxigênio dissolvido de 3,0 mg.L-1. A técnica da reação em cadeia da polimerase foi empregada tanto para o lodo suspenso das câmaras inferiores, como para o biofilme aderido nas câmaras superiores, para identificar a presença de micro-organismos desnitrificantes e nitrificantes. As maiores eficiências de remoção em termos de demanda química de oxigênio e nitrogênio total foram obtidas em FII, sendo 91% e ~50%, respectivamente; as concentrações no efluente foram ~40 mg O2.L-1 e ~15 mg N-NT.L-1. A presença de três grupos de bactérias, as desnitrificantes, as oxidantes de amônia e as oxidantes de nitrito, foi confirmada no biofilme aderido do RHAE, indicando uma biomassa mixotrófica e sugerindo a possibilidade do processo de nitrificação e desnitrificação simultânea.
ABSTRACT The removal of organic matter and nitrogen in diluted domestic sewage was evaluated in two hybrid reactors, one anaerobic (ANHR) and another aerobic (AEHR). ANHR was formed by a upflow anaerobic sludge blanket (UASB)-type chamber overlaid by an anaerobic filter, while AEHR had an activated sludge chamber overlaid by a submerged aerated biofilm chamber. The experimental period was divided into two phases, FI and FII, with recirculation ratios of 50 and 75%, and duration of 94 and 110 days, respectively. For nitrogen removal, AEHR was operated with a 3.0-mg.L-1 dissolved oxygen. Polymerase chain reaction technique was used for both suspended sludge in the down-chambers and attached biofilm in the upper-chambers, to identify the presence of denitrifying and nitrifying microorganisms. The highest removal efficiencies in terms of chemical oxygen demand and total nitrogen were obtained in FII, being 91 and ~50%, respectively; effluent concentrations were ~40 mg O2.L-1 and ~15 mg N-TN.L-1. The presence of three groups of bacteria, the denitrifiers, the ammonia oxidants and the nitrite oxidants, was confirmed in the attached biofilm of the RHAE, indicating a mixotrophic biomass and suggesting the possibility of simultaneous nitrification and denitrification process.
ABSTRACT
RESUMO No presente trabalho, foi avaliado o desempenho de um sistema de lodo ativado em batelada, com módulo de filtração, proporcionado por uma manta geotêxtil, na remoção de matéria orgânica presente em esgoto sanitário. O reator em escala piloto tinha volume útil de 85 L e foi operado durante 182 dias, com tempo total de ciclo de 24 horas de duração e idade do lodo (θc) de 25 dias. O sistema foi composto de um reator convencional (SB1), utilizado como controle e operado nas mesmas condições que o SM1, o qual utilizou a filtração em manta geotêxtil. Para confecção dos três módulos de filtração, foi utilizada uma manta sintética não tecida combinada com três tipos de espaçadores: tela antiderrapante em poliéster com revestimento em PVC (etapa I) durante 56 dias, geomanta tridimensional de filamentos de polipropileno termosoldados (etapa II) durante 49 dias e manta acrílica 100% poliéster (etapa III) durante 76 dias. A concentração de oxigênio dissolvido (OD) manteve-se na faixa de 3 mgO2.L-1, a relação alimento (A)/microrganismo (M) variou de 0,2 a 0,1 gDBO5.gSSV-1.d-1, e a carga orgânica média aplicada mudou de 0,194 a 0,267 kgDQO.m-3.d.-1. A remoção da turbidez manteve-se na faixa de 97%, a de matéria orgânica em termos de demanda bioquímica de oxigênio (DBO5) foi de 93% e entre 87 e 93% para o parâmetro demanda química de oxigênio (DQO), com o reator SM1 apresentando valores de eficiência e estabilidade operacional superiores ao SB1.
ABSTRACT This work evaluated the performance of a batch activated sludge system with a filtration module, provided by a geotextile blanket to remove organic matter present in sewage. The pilot-scale reactor had a useful volume of 85L, and it was operated for 182 days, with a total cycle time of 24 hours, and sludge age (θc) 25 days. The system was based on a conventional controller (SB1), used as a control and operated under the same conditions as the reactor (SM1) using geotextile blanket filtration. The preparation of the three filtration modules was applied to a non-woven synthetic blanket combined with three types of spacers: PVC-coated non-slip polyester mesh (Step I) for 56 days, three-dimensional geo-mat of thermosolded polypropylene filament (Step II) for 49 days, and 100% polyester acrylic blanket (Step III) for 76 days. The OD concentration remained in the range of 3 mgO2L-1, an F/M ratio ranging from 0.2 to 0.1 gBOD5. gVSS-1d-1 and the organic loading rate average applied ranged from 0.194 to 0.267 kg COD / m3.d.-1. Turbidity removal remained in the range of 97%, and the organic matter removal in terms of BOD5 was 93%, and from 87 to 93% in terms of COD, with SM1 reactor showing efficiency and stability values higher than SB1.
ABSTRACT
RESUMO A quantificação de bactérias nitrificantes é de extrema importância para o monitoramento de sistemas biológicos de tratamento que promovam a nitrificação. Neste trabalho, 15 amostras de efluentes coletadas em sistema de tratamento por lodos ativados (LA) foram analisadas de modo a quantificar bactérias nitrificantes por meio de duas técnicas: tubos múltiplos ou técnica do número mais provável (NMP); e hibridação in situ fluorescente (FISH). Os resultados sugerem que houve uma tendência de se obter valores diferentes para bactérias oxidadoras de amônia por meio da NMP em comparação com a FISH. Não obstante, a análise estatística revelou que a diferença de quantificação encontrada entre as técnicas não foi significativa, indicando que ambas podem ser usadas. Para as oxidadoras de nitrito, não foi possível realizar comparação, uma vez que os gêneros que estavam sendo determinados em cada uma das técnicas provavelmente eram diferentes. Sendo assim, as técnicas NMP e FISH se mostraram métodos relativamente simples e adequados para quantificação de microrganismos nitrificantes, com vantagens e limitações inerentes a cada uma.
ABSTRACT The quantification of nitrifying bacteria is of utmost importance for monitoring biological treatment systems designed to promote nitrification. In this study, 15 activated sludge samples were analyzed in order to quantify nitrifying bacteria by two different methods: the most-probable number (MPN); and the fluorescence in situ hybridization (FISH). The results suggest that there was a tendency to obtain different values for ammonia-oxidizing bacteria by MPN compared to FISH. However, statistical analysis of these data revealed that the difference found between the two techniques was not significant, indicating that both can be used for quantification of ammonia-oxidizing bacteria. For nitrite-oxidizing bacteria it was not possible to make this comparison, since the bacterial genera that were being determined in each technique were likely different. Thus, MPN and FISH techniques proved to be relatively simple and suitable for quantification of nitrifying microorganisms in sludge samples, each of them with advantages and limitations.
ABSTRACT
RESUMO Esta pesquisa avaliou o desempenho do sistema de tratamento biológico de lixiviado de um aterro sanitário em escala real formado por duas lagoas anaeróbias (LAs) operadas em série, um sistema de lodos ativados (SLOA) e uma lagoa facultativa (LF). O objetivo do estudo foi avaliar a eficiência desse sistema biológico por meio do monitoramento de variáveis físico-químicas e ensaios de toxicidade, já que existe carência de artigos científicos para estudos em escala real e para esse tipo de configuração no tratamento de lixiviados. As coletas foram realizadas com frequência quinzenal, seguidas de análises laboratoriais para caracterização dos diferentes lixiviados coletados ao longo do tratamento. A eficiência de remoção de matéria orgânica observada foi de 80 e 60% para carbono orgânico dissolvido e demanda química de oxigênio, respectivamente. O sistema apresentou ainda eficiência de 83 e 73% para remoção de nitrogênio amoniacal e fósforo, respectivamente. Observou-se uma diminuição média de 44% de toxicidade do lixiviado tratado, que apresentou características tóxicas para o organismo teste Daphnia magna . A configuração do sistema biológico demonstrou-se vantajosa na remoção de matéria orgânica e fração nitrogenada, contudo os resultados indicam a necessidade de tratamento complementar.
ABSTRACT This study evaluated the performance of the biological treatment of leachate from a landfill full scale formed by two anaerobic lagoons operated in series an activated sludge system and a facultative pond system. The objective of the study was evaluate the efficiency proof this biological system through monitoring of physical-chemical variables and toxicity tests since there are few scientific papers considering full scale and this configuration for treatment of leachate. The sampling and laboratory analysis were performed fortnightly for characterization of different leachate along of the treatment. The removal efficiency of organic matter was 80 and 60% for dissolved organic carbon and chemical oxygen demand, respectively. The system also reached efficiencies of 83 and 73% for removal of ammoniacal nitrogen and phosphorus, respectively. It was observed an average decreasing of 44% of toxicity of the treated leachate, but it presented toxic characteristics to the organism Daphnia magna. The configuration of the biological system proved to be advantageous for the removal of organic matter, but the results indicate the need for further treatment.
ABSTRACT
Este trabalho teve por objetivo geral propor e avallar técnicas de desenvolvimento de sistemas de controle automático para processos de tratamento de efluentes envolvendo lodos ativados. Os sistemas de controle propostos foram estabelecidos a partir da aplicação da Teoria de Controle Ótimo, considerando o emprego de um modelo dinâmico simplificado do processo de lodos ativados. Simulações computacionais foram utilizadas para a avaliação do desempenho dos sistemas de controle propostos. Os resultados obtidos permitiram concluir que o modelo dinâmico do processo de lodos ativados utilizado neste trabalho, estabelecido a partir de uma simplificação de modelo largamente aceito, segundo literatura técnica corrente, mostrou-se estável e adequado à definição de sistemas de controle.
This study aimed at developing and evaluating techniques for the development of automatic control systems for wastewater treatment systems involving activated sludge process. The proposed control systems were established from the application of Optimal Control Theory, considering the use of a simplified dynamic model of the activated sludge process. Computer simulations were used to assess the performance of the control systems proposed. The results showed that the dynamic model of the activated sludge process utilized in this study, obtained by simplifying a very well accepted model, according to the current technical literature, was stable and suitable for the definition of control systems.
ABSTRACT
Os resíduos líquidos provenientes dos estabelecimentos assistenciais de saúde são mais complexos do que os esgotos domésticos. Sua composição contém inúmeros compostos farmacêuticos, saneantes, elementos radiativos e de laboratórios. O conhecimento desses compostos pode auxiliar na escolha do tratamento adequado para esses esgotos e diminuir os impactos ambientais nos corpos receptores. A pesquisa foi realizada utilizando um sistema combinado (UASB e lodos ativados) para tratar a água residuária de um hospital. Neste trabalho, foram realizadas análises físico-químicas para caracterização do esgoto e cromatografia gasosa acoplada à espectrometria de massa para identificação de compostos químicos farmacêuticos, podendo-se constatar a presença de inúmeros elementos residuais dos fármacos usados no hospital.
Liquid waste residues from health care establishments are more complex than those from residential sewage. Their composition contains several pharmaceutical chemical composites, sanitizers, radioactive, and laboratorial elements. Knowing about these composites may aid in choosing the proper treatment for these sewages, and diminish the environmental impact in receptors. The study was carried out in a combined system (UASB and activated sludge) to treat a hospital wastewater. In this experiment, material and chemical analyses were employed to trace sewage characteristics and gas chromatography associated with mass spectrometry to identify pharmacologic chemical composites, where innumerous residual elements were found in chromatographs.
ABSTRACT
Bactérias anaeróbias oxidadoras de amônia (bactérias Anammox, do inglês anaerobic ammonium oxidizing bacteria) foram enriquecidas em reator em batelada sequencial (RBS), a partir de lodo proveniente de um sistema convencional de lodos ativados tratando esgoto doméstico de Belo Horizonte (MG). Após três meses de cultivo, atividade Anammox foi detectada no sistema pelo consumo de quantidades estequiométricas de NO2- e NH4+. Análises de hibridação in situ fluorescente (FISH, do inglês fluorescent in situ hybridization) confirmaram a presença de bactérias Anammox, provavelmente Candidatus Brocadia anammoxidans, e revelaram que estas representavam 53 por cento do total de células (após 6 meses de cultivo). O desempenho do reator ao longo dos sete meses de operação demonstrou remoção quase que total de nitrito, baseada em concentração afluente de 61 a 95 mg N-NO2-/L. A eficiência máxima de remoção de amônia alcançada foi de 95 por cento, a partir de concentração afluente de 55 a 82 mg N-NH4+/L.
Anaerobic ammonium-oxidizing (Anammox) bacteria were enriched from sludge collected at a conventional activated sludge system treating domestic wastewater of Belo Horizonte(MG), Brazil, employing a sequencing batch reactor (SBR). After three months of cultivation, Anammox activity was detected in the system by the consumption of stoichiometric amounts of NO2- and NH4+. Fluorescent in situ hybridization (FISH) results revealed the presence of Anammox bacteria (probably Candidatus Brocadia anammoxidans) and showed that they accounted for 53 percent of the total bacterial population (after 6 months of cultivation). The reactor performance during the seven months of operation showed a near perfect removal of nitrite, based on the influent NO2--N concentration of 61-95 mg/L. The maximum ammonia removal efficiency was 95 percent from the influent N-NH4+ concentration of 55-82 mg/L.
ABSTRACT
The fate of organochlorine 14C-dicofol in activated sludge process was investigated. Results showed that the major part of radioactivity remained adsorbed on biological sludge. Consequently, its final disposal deserves special attention. The small amounts of dicofol, biotransformed or not, which remained in the treated effluent could contaminate receiving bodies.
A dinâmica do organoclorado 14C-dicofol no processo de lodos ativados foi investigada. Os resultados mostraram que a maior parte da radioatividade ficou adsorvida no lodo biológico. Consequentemente, o seu descarte final merece atenção especial. Pequenas quantidades de dicofol, biotransformadas ou não, permanecem no efluente tratado podendo contaminar os corpos receptores.
Subject(s)
Activated Sludges , Wastewater , Domestic Effluents , Dicofol/analysis , Dicofol/isolation & purification , Environmental Microbiology , In Vitro Techniques , Insecticides, Organochlorine , Biotransformation , Methods , RadioactivityABSTRACT
Este trabalho teve como objetivo propor uma metodologia de dimensionamento para o volume do RSB. O desenvolvimento do modelo matemático para calcular o volume do reator foi realizado a partir da modelagem fenomenológica do comportamento do lodo. A metodologia ora proposta foi aplicada em estudo de caso para comparação com metodologias já consolidadas no dimensionamento do sistema de lodos ativados em batelada. A partir da metodologia apresentada neste trabalho, a determinação do volume do reator e do ciclo operacional mostrou que é possível contribuir para o dimensionamento do RSB sem transgredir o conhecimento da ação do lodo sobre a matéria orgânica e sem admitir fluxo contínuo no comportamento hidráulico do reator.
The purpose of this study was to propose a methodology for sizing SBR volumes. The mathematical model to calculate reactor volume was developed by modeling sludge behavior phenomena. The methodology proposed here was applied to a case study in order to compare it to already consolidated methods used to size the activated sludge batch system. The reactor volume and operational cycle were determined based on the method presented here, showing that it is possible to help size the SBR without challenging knowledge regarding the action of sludge on organic matter, and without allowing continuous flow into the hydraulic compartment of the reactor.
Subject(s)
Activated Sludges , Optimization of Sanitary Sewer Network , Sequential Biological Reactors , Activated SludgesABSTRACT
Este trabalho tem como objetivo avaliar a eficiência e a estabilidade do RSB na remoção de nitrogênio no tratamento de esgoto doméstico com DQO baixa. O reator utilizado no experimento possui volume de trabalho de 600 L e trata 1200 L/d de esgoto bruto em três bateladas de oito horas. A partir dos dados obtidos na pesquisa, observou-se que o reator seqüencial em bateladapossibilitou a remoção média de nitrogênio total igual a 88 % no tratamento de esgoto doméstico com DQO média de 257 mg/L. A remoção de DQO foi de 90 %, a média da alcalinidade total no efluente foi 72 mgCaCO3/L e o índice volumétrico de lodo médio ficou em 86 mL/g. Estes resultados indicam que é possível utilizar RSB para o tratamento de esgoto doméstico com matéria orgânica reduzida sem comprometer a qualidade do efluente, a remoção de nitrogênio e a estabilidade operacional do sistema.
This work had the objective of evaluating the SBR efficiency and stability in the removal of nitrogen on the treatment of domestic sewage with low COD. The reactor used in the experiment has a working volume of 600 L, and treats 1200 L/d of raw sewage in three 8-hour cycles. From the data gathered during the research, itwas realized that the SBR fostered an average removal of total nitrogen equal to 88% in the treatment of a domestic sewage with an average COD of 257 mg/L. The COD removal was 90%, the final effluent total alkalinity was 72 mgCaCO3/L, and the sludge volumetricindex was 86 mL/g. The results indicate that is possible to use SBR for the treatment of domestic sewage with low organic matter without compromising the final effluent quality, the nitrogen removal ability, and the stability of the system.