Partida de reator anaeróbio compartimentado em série com um reator anaeróbio de manta de lodo, utilizando parâmetros de sedimentabilidade para formação da biomassa / Start-up of anaerobic baffled reactor in series with upflow anaerobic sludge blanket reactor reactors, using parameters of sedimentation for formation of sludge

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.

Eficiência de lagoas de polimento no pós-tratamento de reator UASB no tratamento de águas residuárias de suinocultura / Efficiency of a polishing pond for the post-treatment of the effluent from UASB reactor treating swine wastewater

Avaliou-se o desempenho de um sistema de lagoas seriadas que recebeu efluentes de reator UASB, no tratamento de águas residuárias de suinocultura. O sistema foi composto de reator anaeróbio de chicanas (RAC), reator UASB, em escala real, e uma série de lagoas (uma lagoa facultativa e três de maturação), em escala piloto. As análises físico-químicas realizadas foram: pH, demanda bioquímica de oxigênio (DBO), demanda química de oxigênio (DQO), sólidos suspensos totais (SST), sólidos suspensos voláteis (SSV), nitrogênio amoniacal (N-am.), fósforo total (Pt), coliformes totais (CT) e Escherichia coli (EC). As lagoas de pós-tratamento contribuíram eficientemente para remoção de nutrientes, matéria orgânica e sólidos, fornecendo um efluente com qualidade para o reuso agrícola ou lançamento em corpos d'água...

The performance of a post-treatment pond for treating swine wastewater from an UASB reactor was evaluated. The system was assembled with an anaerobic baffle reactor (RAC), followed by an UASB reactor (UASB) on a real scale, and a post-treatment pond on a demonstration scale. The following parameters were analyzed: pH, biochemical oxygen demand (BOD), chemical oxygen demand (COD), total suspended solids (TSS), volatile suspended solids (VSS), ammonia nitrogen (N-am.), total phosphorus (Pt), total coliforms (CT) and Escherichia coli (E coli.). The post-treatment lagoons contributed efficiently to remove nutrients, organic matter and solids, providing an effluent quality for agricultural reuse or discharge into a body of water...

Determination of kinetic parameters of an upflow anaerobic sludge blanket reactor (uasb), treating swine wastewater / Determinação dos parâmetros cinéticos de um reator anaeróbio de manta de lodo (UASB), tratando efluente líquido de suinocultura

This research aimed to estimate the kinetic parameters of a UASB reactor treating swine wastewater from farming. The system consisted of: a degritter with a triangular-notch weir in order to measure the flow; a static sieve; an acidification/equalization tank (AET); ABR and UASB reactors; a settling tank; two infiltration ponds and a greenhouse for fertirrigation. The hydraulic retention times (HRT) adopted for the UASB reactor, were: 8.0; 9.6; 8.4; 6.0 and 4.8 hours. The operational temperature was 23.4º C±1.5º C. The analyzed physical-chemical parameters were temperature COD (total and filtered), BOD (total and filtered), total volatile solids (affluent, effluent and of the reactor's profile sludge), flow rate and nutrients (N and P). The kinetic coefficients estimated were: growth coefficient Y=0.091 mg tCOD mg TVS-1.d-1, decay coefficient Kd=0.01 d-1; concentration of limiting substrate Ks=282.5 tCOD mg L-1 and maximum growth rate µmax= 0.051 d-1. For data validation, simple linear regression models were applied and their interaction verified with a "t" test. The results matched with the those found in other references for the same type of kinetic studies.

Foram estimados e analisados os parâmetros cinéticos em um reator UASB construído com a finalidade de reduzir a carga orgânica de efluentes líquidos originados de uma granja suinícola. O sistema foi composto de caixa de areia equipada com vertedor Thompson para a medição da vazão, uma peneira estática para a separação de sólidos, tanque de acidificação e equalização (TAE), um RAC e um UASB, tanque de decantação, duas lagoas de infiltração e uma casa de vegetação destinada a fertirrigação. Os tempos de detenção hidráulica (TDH) adotados no reator UASB foram de 8.0; 9.6; 8.4; 6.0 e 4.8 horas. A temperatura média operacional foi de 23,4º C±1,5º C. Foram analisados os seguintes parâmetros físico-químicos: temperatura, vazão, sólidos totais (SFT e SVT) afluente, efluente, perfil de sólidos, (total e filtrado) DQO, (total e filtrado) DBO e nutrientes (N e P). Os parâmetros cinéticos calculados foram: coeficiente de crescimento Y=0,091 mg DQO mg SVT-1 d-1, coeficiente de decaimento Kd = 0,01d-1, taxa máxima de crescimento µmax = 0,051 d-1 e concentração de substrato limitante Ks=282,5 mg DQO L-1. Para a validação dos modelos de regressão lineares obtidos a partir dos dados coletados foi aplicado o teste "t"e os resultados estão de acordo com os encontrados na bibliografia.

Effect of free ammonia nitrogen on the methanogenic activity of swine wastewater

Swine wastewater is characterized by high organic matter content, solids, nitrogen (expressed as total ammonia and protein) and heavy metals. This work determines the methanogenic toxicity effect of free ammonia contained in swine wastewater comparing raw swine wastewater (RW) and the liquid fraction of swine wastewater (TW). The values of IC50 (50 percent of inhibition) obtained for methanogenic bacteria ranged between 56 and 84 percent for RW, meanwhile IC50 for TW was ranged between 84 and 94 percent. Such inhibitory effects can be related to the free ammonia nitrogen concentration (> 40 mg NH3-N/L) contained in swine wastewater.

Avaliação de desempenho de lagoa de polimento para pós-tratamento de reator anaeróbio de manta de lodo (UASB) no tratamento de águas residuárias de suinocultura / Evaluation of the performance of a polishing pond for the post-treatment of the effluent from an upflow anaerobic sludge blanket (UASB) reactor treating swine wastewater

Avaliou-se o desempenho de uma lagoa de polimento, no tratamento de efluentes de águas residuárias de suinocultura de um reator anaeróbio de manta de lodo (UASB). O sistema foi composto de decantador, reator UASB, em escala real, e lagoa de polimento em escala experimental. As análises físico-químicas realizadas foram: temperatura, pH, demanda bioquímica de oxigênio (DBO), demanda química de oxigênio (DQO), sólidos suspensos totais (SST) e sólidos suspensos voláteis (SSV), nitrogênio total kjedhal (NTK), nitrogênio amoniacal (N-am.) e orgânico (N-org.), fósforo total (Pt), coliformes totais e termotolerantes. A lagoa de polimento apresentou alto desempenho, com remoção média de 58,9 por cento de DBO, 60,1 por cento de NTK, 57 por cento de N-am. e 95,34 por cento de coliformes termotolerantes.

The performance of a polishing pond for treating swine wastewater from an upflow anaerobic sludge blanket (UASB) reactor was evaluated. The system was assembled with a slat settler, followed by an UASB reactor, on a real scale, and a post-treatment pond, on a demonstration scale. The following parameters were analyzed: temperature, pH, biochemical oxygen demand (BOD), chemical oxygen demand (COD), total suspended solids (TSS), volatile suspended solids (VSS), total Kjedahl nitrogen (NTK), ammonia nitrogen (N-am.), organic nitrogen, total phosphorus, and total and thermotolerant coliforms. The polishing pond was highly efficient, removing an average of 58.9 percent of BOD, 60.1 percent of NTK, 57 percent of N-am., and 95.34 percent of thermotolerant coliforms.

Tratamento de águas residuárias de suinocultura em reator anaeróbio operado em batelada sequencial / Treatment of swine wastewater in anaerobic sequencing batch reactor

Neste estudo avaliou-se o desempenho de um reator anaeróbio operado em batelada sequencial, em escala piloto, com volume total de 280 L, no tratamento de águas residuárias de suinocultura. As cargas orgânicas volumétricas aplicadas no reator foram de 4,42; 5,27; 9,33 e 11,79 g DQOtotal (L d)-1. As eficiências médias de remoção de DQOtotal, sólidos suspensos totais (SST) e sólidos suspensos voláteis (SSV) variaram de 56 a 87 por cento. O nitrogênio total Kjedahl (NTK), fósforo total (P-total) e magnésio (Mg) foram removidos com eficiências médias de 26 a 39 por cento. As produções volumétricas de metano variaram de 0,50 a 0,64 L CH4 (L reator d)-1 e não foram observadas diferenças significativas. As relações sólidos voláteis/sólidos totais (SV/ST) do lodo de tal reator variaram de 0,74 a 0,58. As maiores concentrações médias de nutrientes no lodo do reator foram para o nitrogênio, fósforo, ferro e cálcio, com valores de 30.610 a 64.400, 1.590 a 9.870, 6.180 a 8.700 e 1.180 a 6.760 mg kg-1 base seca, respectivamente.

In the present study, we evaluated an anaerobic sequencing batch reactor, in pilot scale and with a total volume of 280 L, for the treatment of swine wastewater. The organic loading rates applied in such reactor were 4.42; 5.27; 9.33 and 11.79 g CODtotal (L d)-1. The average efficiencies of removal of CODtotal total solids suspension (TSS) and volatile suspension solids (VSS) varied from 56 to 87 percent. The nutrients total Kjedahl nitrogen (TKN), total phosphorus (total P) and Mg were removed with average efficiencies from 26 to 39 percent. The volumetric methane productions varied from 0.50 to 0.64 L CH4 (L reactor d)-1 and did not present significant differences. The VS/TS relations of the aforementioned reactor's sludge varied from 0.74 to 0.58. The highest mean concentrations of nutrients in the reactor sludge were those of nitrogen, phosphorus, iron and calcium, with values from 30.610 to 64.400, 1.590 to 9.870, 6.180 to 8.700 and 1.180 to 6.760 mg kg-1 base dry, respectively.