ABSTRACT
RESUMO Neste artigo, apresenta-se uma abordagem conceitual sobre propostas de alternativas para a concepção de sistemas com reator anaeróbio de manta de lodo. Em essência, propõem-se: i) a eliminação dos separadores de gás, líquido e sólido que constam em reatores upflow anaerobic sludge blanket reactors e sua substituição por unidade de sedimentação de alta taxa em setor incluso ou externo ao volume do reator biológico; ii) a recirculação de parcela do lodo retido no sedimentador, transformando o conjunto em um sistema semelhante ao de lodo ativado, porém preservando a manta de lodo no reator anaeróbio (activated anaerobic sludge blanket system) e, assim, viabilizando melhor controle do tempo de retenção celular; e iii) a simplificação (menor número de entradas) do sistema de distribuição do afluente junto ao fundo da zona de reação, mediante duas alternativas: agitação mecânica ou agitação hidráulica com jatos — em ambos os casos, intermitentes. As propostas, conforme apresentadas, constituem resumo de pesquisa baseada em reatores de bancada sucedida pela operação e testes em duas unidades-piloto paralelas (volume total: 20,8 m3, incluindo volumes de reação e de sedimentação). Constatou-se que é possível remover sólidos suspensos do efluente da região de reação sem a necessidade do separador trifásico e, também, que é possível manter-se a manta de lodo mesmo com a agitação na região de reação. Foram obtidos bons resultados na remoção de sólidos suspensos totais, demanda bioquímica de oxigênio e demanda química de oxigênio nos sedimentadores com valores de taxa de aplicação superficial de 34,0 até 81,6 m3m-2dia. Constatou-se, também, que valores bastante baixos de gradiente de velocidade (G £ 20s-1) são suficientes para promover a manutenção da manta de lodo e que a intermitência na agitação é favorável ao processo biológico. Os resultados relacionados com a remoção de demanda química de oxigênio, demanda bioquímica de oxigênio e sólidos suspensos totais foram comparados com os de outros estudos sobre reatores upflow anaerobic sludge blanket reactors convencionais. Contudo, aqueles relacionados com o tempo de reação celulat foram os mais significativos para as conclusões desta pesquisa. Quando o reator foi operado com tempo de detenção hidráulica de 8,2 h e velocidade ascensional no reator biológico de 0,69 mh-1, o tempo de reação celular do sistema resultou em 175 dias. Com velocidade ascensional menores, os valores de tempo de reação nuclear foram ainda maiores (por exemplo: velocidade ascensional = 0,39 mh-1; tempo de reação celular = 363 dias). Os resultados deste trabalho abrem perspectivas para novas pesquisas e novos horizontes para projeto de sistemas com reatores anaeróbios de manta de lodo e decantadores de alta taxa.
ABSTRACT This paper presented a conceptual approach toward alternatives for the design of anaerobic sludge blanket reactors. In essence, it is proposed: i) the elimination of gas-liquid-solid separators that integrate the upflow anaerobic sludge blanket reactors and their replacement by a high rate settlers placed inside or outside the volume of biological reactor; ii) the recirculation of a fraction of the of the sludge retained in the settler, converting the process into a solution that resembles the activated sludge system, however, preserving the sludge blanket (Activated Anaerobic Sludge Blanket System), and thus ensuring better control of the cell retention time; and iii) the simplification (lower inlet points) of the influent distribution system placed over the bottom of the reaction zone, upon the implementation of two alternatives: mechanical mixing or hydraulic agitation with jet discharges, intermittent, in both cases. The proposals, as presented, are a summary of researches based on bench scale tests succeeded by the operation and tests in two parallel pilot units (total volume: 20.8 m3, including reaction zone and settler). It was found that it is possible to remove suspended solids from the effluent of the reaction zone without the need for a three-phase separator, and also, that it is possible to maintain the sludge blanket even with mixing in the reaction zone. Good results regarding total suspended solids, biochemical oxygen demand and chemical oxygen demand removal in the settlers were obtained, with applied hydraulic loading rate from 34.0 to 81.6 m3m-2 day. It was also found that very low velocity gradient values (G £ 20 s-1) are required to promote the maintenance of the sludge blanket, and the intermittency in the agitation is favorable to the biological process. The results concerning, , and TSS removal were compared with those of other studies on conventional upflow anaerobic sludge blanket reactors. However, those related to sludge age were the most significant to the conclusions of this research. When the reactor was operated with a hydraulic retention time of 8.2 h and a upflow velocity upflow velocity of 0.69 mh-1 in the biological reactor, the average sludge age reached 175 days. When applying smaller values of upflow velocity, the sludge age values reached greater values (Example: upflow velocity = 0.39 mh-1; sludge age = 363 days). The results and conclusions of this research open new perspectives for future research and new horizons for designing systems consisting of anaerobic sludge blanket and high-rate settlers.
ABSTRACT
RESUMO O estudo da atividade metanogênica específica (AME) constitui uma importante ferramenta para o controle operacional de reatores anaeróbios, pois apresenta parâmetros de monitoramento da eficiência e estabilidade de um reator biológico. Nesse sentido, o presente trabalho visou determinar a AME de lodos provenientes de reatores anaeróbios de fluxo ascendente (UASB - upflow anaerobic slugde blanket) de duas indústrias cervejeiras (lodos A e B), uma de processamento de grãos (lodo C), uma leiteira (lodo D) e uma de processamento de couro (lodo E). Os ensaios foram conduzidos em batelada, em ambiente aclimatado a 35°C, utilizando um equipamento para monitorar a geração de biogás em função do tempo de digestão. Também foi realizada a qualificação do gás metano presente no biogás gerado pelos diferentes lodos. O maior valor de AME obtido e a maior porcentagem do gás metano produzido, para uma concentração de biomassa de 5,0 gSTV.L-1 e 4,0 gDQO.L-1 de glicose, foram para o lodo B: 0,36 gDQO-CH4.gSTV-1.d-1 e 58,9%, respectivamente.
ABSTRACT The study of Specific Methanogenic Activity (SMA) is an important tool for operational control of anaerobic reactors, as it presents parameters to monitor the efficiency and stability of a biological reactor. For this reason, the present article aimed to determine the SMA of sludges from UASB reactors, of two different brewing industries (sludges A and B), a grain processing industry (sludge C), a dairy industry (sludge D), and a leather processing industry (sludge E). Assays were performed in batch, at an acclimatized environment (35°C), using a device equipment to monitor the generation of biogas due to digestion time. Also, the quantity of methane gas was measured in the biogas generated by the different sludges. The best SMA value obtained and the greater percentage of methane gas generated, with a biomass concentration of 5.0 gSTV.L-1, and a glucose concentration of 4.0 gCOD.L-1, were for sludge B, with 0.36 gCOD-CH4.gSTV-1.d-1 and 58.9%, respectively.
ABSTRACT
RESUMO Este estudo teve por objetivo avaliar a eficiência no tratamento do esgoto doméstico de uma cidade do interior paulista, pela análise de micronúcleos e anormalidades nucleares nos eritrócitos de tilápias expostas ao efluente bruto e ao tratado. Duas coletas foram realizadas: uma na estação chuvosa e outra na estação seca. Foram utilizados três aquários de 20 L nos experimentos, com cinco peixes cada. No primeiro, os animais foram expostos à água de poço artesiano (controle negativo); no segundo, ao esgoto bruto diluído; no terceiro, ao esgoto após tratamento. Decorrido o tempo de exposição (72 h), coletou-se o sangue desses animais para obtenção de lâminas de esfregaço. Os resultados obtidos mostraram efeitos genotóxicos e mutagênicos do efluente bruto, em ambas as coletas; porém, esses efeitos não foram significativos após o tratamento do esgoto, o que mostra que o processo utilizado no tratamento foi eficiente para minimizar tais efeitos.
ABSTRACT This study aimed at evaluating the efficiency in the domestic wastewater treatment from a city of Sao Paulo State (Brazil), by micronuclei and nuclear abnormalities analysis in erythrocytes of tilapias exposed to raw and treated wastewater. Two samples were collected. Three aquariums of 20 L, with five fish each, were used in the bioassays. In the first, the animals were exposed to the artesian water (negative control); in the second, to the diluted raw wastewater; and in the third, to after wastewater treatment. After the exposure time (72 h), the blood was collected for preparing the smear slides. The results showed genotoxic and mutagenic effects of the raw wastewater in both samples, showing that the process used was efficient to minimize these effects.
ABSTRACT
RESUMO A contaminação por despejos de efluentes industriais têxteis tem sido uma preocupação emergente de pesquisadores e ambientalistas, pois esses apresentam composição extremamente heterogênea e grande quantidade de material tóxico e recalcitrante, o que dificulta seu tratamento. Durante o processamento têxtil, uma ampla gama de corantes é liberada e alguns desses, como os azo corantes, que se caracterizam pela função azo (-N=N-) ligada a grupos aromáticos e podem ser tóxicos, carcinogênicos e/ou mutagênicos. Em vista disso, esta pesquisa teve como principal objetivo avaliar os benefícios da utilização de um reator anaeróbio tipo reator anaeróbico de fluxo ascendente com manta de lodo (UABS), seguido de processo oxidativo avançado (POA) do tipo Fenton na degradação de cor e demanda química de oxigênio (DQO) de efluente sintético de indústria têxtil. Com os resultados, foram verificadas remoções de DQO em torno de 82,0% para o reator UASB e de 95,6% para o conjunto. A cor alcançou 96,1% de remoção no reator UASB e 100,0% ao final do processo.
ABSTRACT Contamination by textile industrial wastewater discharges has been an emerging concern of researchers and environmentalists, as they have extremely heterogeneous composition and loads of toxic and recalcitrant material, which complicates treatment. In the textile processing, a wide range of dye is released and some of these, such as dyes, azo, characterized by the feature azo (-N=N-) attached to aromatic groups and may be toxic, carcinogenic and/or mutagenic. In view of this, this research aimed to evaluate the benefits of using an anaerobic reactor type anaerobic reactor upflow sludge blanket (UABS), followed by advanced oxidation process (AOP) type Fenton in color degradation and chemical oxygen demand (COD) of synthetic textile industry effluent. From the results of COD removal was observed at around 82.0% for the UASB reactor and 95.6% for the group. The color reached 96.1% removal in UASB reactor and 100.0% at the end of the process.
ABSTRACT
RESUMO Este estudo objetivou avaliar a formação da biomassa de boa qualidade tanto no reator anaeróbio compartimentado (RAC) quanto no reator anaeróbio de manta de lodo (UASB), aplicando parâmetros adequados à sedimentação dos sólidos sedimentáveis (SS) presentes na água residuária de suinocultura (ARS). O RAC e o UASB operaram em série com os tempos de detenção hidráulica (TDHs) de 15 e 9h, respectivamente, correspondendo a cargas orgânicas volumétricas (COVs) médias de 53,8 e 36,2 kg.m³.d¹ em termos de DQOT, respectivamente. As eficiências médias de remoção de DBO520°C, durante o processo de partida e formação da biomassa, foram: 68% para RAC e 55% para UASB, e em termos de DQO: 78% para RAC e 70% para UASB, respectivamente. Os autores concluíram que é possível, mediante os parâmetros de sedimentação adotados, formar uma biomassa peletizada, mesmo operando o sistema com altas cargas orgânicas.
ABSTRACT This study aimed to evaluate anaerobic biomass formation in anaerobic baffled reactor (ABR) and sequentialy in upflow anaerobic sludge blanket (UASB) reactor, using the solids liable to sedimentation present in swine wastewater (SW). The ABR and UASB reactors operated in series with hydraulic retention times (HRT) of 15 and 9. The average volumetric organic loading rates (VOLR) was about 53.8, and 36.2 kg.m-3 d¹ in terms of total COD, respectively. The average removal efficiencies, during the starting up process and biomass formation concernig BOD520°C about 68% (ABR) and 55% (UASB), and in terms of COD about 78% (ABR) and 70% (UASB), respectively. The authors concluded that it is possible, using the sedimentation parameters adopted, to form a granulated biomass, even operating with high organic loadings.
ABSTRACT
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.
ABSTRACT
Kinetics of municipal sewage degradation in Expanded Granular Sludge Bed (EGSB) and Up-flow Anaerobic Sludge Blanket (UASB) reactors at 10℃ were investigated via continuous experimental equipments. The results indicated that the whole reaction process can be simulated by the first-order dynamic equation model. Dynamic parameters such as k, Vmax and Ks of UASB in hydrolysis acidification stage were 1.08 d-1, 2.8 d-1 and 372 mg/L comparing to those of 1.18 d-1, 3.5 d-1 and 112 mg/L in the methanogenesis stage respectively. The EGSB's k, Vmax and Ks were 2.91 d-1, 14.3 d-1 and 470 mg/L in the hydrolysis acidification stage comparing to those of 1.68 d-1, 6.6 d-1 and 103 mg/L in the methanogenesis stage respectively. Comparison of k values of the two stages in UASB and EGSB indicates that hydrolysis acidification stage is the controlling step for the whole reaction process of UASB, while methanogenesis stage is the controlling step in EGSB. Compared with UASB, municipal sewage treatment by EGSB at 10 ℃ can reach the same effluent requirement with lower retention time due to its effluent recirculation.
ABSTRACT
Kinetics of municipal sewage degradation in Expanded Granular Sludge Bed (EGSB) and Up-flow Anaerobic Sludge Blanket (UASB) reactors at 10°C were investigated via continuous experimental equipments. The results indicated that the whole reaction process can be simulated by the first-order dynamic equation model. Dynamic parameters such as k, Vmax and Ks of UASB in hydrolysis acidification stage were 1.08 d-1, 2.8 d-1 and 372 mg/L comparing to those of 1.18 d-1, 3.5 d-1 and 112 mg/L in the methanogenesis stage respectively. The EGSB's k, Vmax and Ks were 2.91 d-1, 14.3 d-1 and 470 mg/L in the hydrolysis acidification stage comparing to those of 1.68 d-1, 6.6 d-1 and 103 mg/L in the methanogenesis stage respectively. Comparison of k values of the two stages in UASB and EGSB indicates that hydrolysis acidification stage is the controlling step for the whole reaction process of UASB, while methanogenesis stage is the controlling step in EGSB. Compared with UASB, municipal sewage treatment by EGSB at 10°C can reach the same effluent requirement with lower retention time due to its effluent recirculation.