ABSTRACT
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
ABSTRACT
Abstract The microbiological characterization by molecular techniques (DGGE and quantitative PCR) of Archaea, Bacteria domain and sulfate-reducing bacteria (SRB) from a laboratory scale Up-flow Anaerobic Sludge Blanket (UASB) processing sugar cane vinasse was performed during the operational phase with increasing organic loads. The organic load removal efficiency was between 97% and 75% for volumetric organic loads (VOL) in the range of 0.6 to 15.4 kgCOD.m-3.d−1 and for higher VOL (until 27.0 kgCOD.m-3 .d−1) the removal efficiency decreased to 48%. Archaea represented the majority of the estimated population (107 copies of 16S RNA ribosomal gene. mL-1) followed by bacteria (106 copies of 16S RNA ribosomal gene. mL-1) and sulfate-reducing bacteria (SRB) (105 copies of dsrB gene. mL-1). There was a significant difference between the populations of Archaea and SRB with increasing VOL. DGGE profiles show differences among populations with increasing VOL, especially with respect to sulfate-reducing bacteria. The presence of SRB together with a high sulfate removal percentage (97%) of about 15 kgCOD.m-3d-1h, indicates the establishment of a sulfidogenic process.
Subject(s)
Biodegradation, Environmental , Upflow Anaerobic Reactors , Saccharum , Real-Time Polymerase Chain ReactionABSTRACT
RESUMO O objetivo deste trabalho foi avaliar a viabilidade agronômica do uso de esgoto doméstico tratado em reator anaeróbio para o cultivo de melancia tipo Crimson Sweet. Em estudo de campo no Sertão Pernambucano, avaliou-se a aplicação de quatro lâminas de irrigação por meio do sistema de gotejamento. Foram avaliadas as lâminas de 50, 75, 100 e 125% baseadas nos resultados da evapotranspiração e nas exigências do sistema de irrigação adotado. A caracterização do efluente tratado indicou conformidade com as recomendações para a aplicação agrícola, entretanto a concentração de sólidos suspensos (114 mg.L-1) demandou maior frequência de limpeza dos gotejadores. Foram observados um aumento da capacidade de troca catiônica e uma redução do pH do solo em todos os tratamentos. O tratamento com lâmina a 125% resultou em frutos de maiores tamanho (20,78 cm) e peso (7,12 kg.un-1), bem como de produtividade média (61,1 t.ha-1). Estes valores são superiores às médias nacional e do Estado de Pernambuco, demonstrando a viabilidade agronômica do reúso nas condições testadas.
ABSTRACT The aim of this paper was to assess the agronomic viability of using anaerobically treated domestic sewage in cultivation of Crimson Sweet watermelon. In a field experiment conducted in the semi-arid region of Pernambuco state, Brazil, four treatments (T) were used to assess the effects of irrigation using dripping system on fruits and soil. Four heights of 50% (T1), 75% (T2), 100% (T3) and 125% (T4), based on the calculated evapotranspiration and irrigation needs, were applied. The treated effluent characteristics indicated compliance with the recommendations for agricultural application, but the concentration of suspended solids (114 mg.L-1) demanded frequent cleansing of the dripper blockages. We observed an increase in the cation exchange capacity and a decrease of the soil pH in all the treatments. The best results were obtained with the treatment T4 (height of 125%), which showed watermelons of bigger size (20.78 cm), as well as the highest productivity (61.1 t.ha-1) and fruit weight (7.12 kg.un-1). These values are higher than those of the country and Pernambuco state, demonstrating the agronomic feasibility of reuse under the studied conditions.
ABSTRACT
RESUMO Estações Compactas de Tratamento de Efluentes (ECTEs) são uma ótima alternativa para a implantação de sistemas descentralizados de esgoto doméstico que possam atender pequenas comunidades. No entanto, tais sistemas ainda são pouco utilizados e há pouca experiência em relação à sua operação. Diante de tal demanda, esta pesquisa visou avaliar a eficiência e realizar o acompanhamento operacional de uma ECTE composta por reator Upflow Anaerobic Sludge Blanket (UASB), seguido de filtro aerado submerso (FAS), que está localizada no município de Uru, em São Paulo, Brasil. Durante a pesquisa, o sistema mostrou-se uma alternativa viável de tratamento para pequenas comunidades, pois apresentou boa eficiência, com valores médios de remoção de demanda bioquímica de oxigênio (DBO5) e demanda química de oxigênio (DQO) de 91 e 85%, respectivamente. O monitoramento realizado durante a pesquisa também contribuiu para melhorias gerais no sistema.
ABSTRACT Compact Wastewater Treatment Plants (CWTPs) are a great alternative to implementing decentralized sewage systems that can serve small communities. However, such systems are still poorly used and there is little experience regarding their operation. Based on such demand, this research aimed to evaluate the efficiency and to conduct an operational monitoring of a CWTP composed by an Upflow Anaerobic Sludge Blanket (UASB) reactor, followed by Submerged Aerated Filter (SAF), in the city of Uru, São Paulo, Brazil. During the research, the system proved to be a viable alternative for small communities, because it showed good efficiency, with average removal values of biochemical oxygen demand (BOD5) and chemical oxygen demand (COD) of 91 and 85%, respectively. The monitoring carried out during the research also contributed to general improvements in the system.
ABSTRACT
RESUMO Neste trabalho avaliou-se o comportamento de um reator UASB em escala laboratorial (16 L) no tratamento de lodo biológico têxtil com produção de biogás, operando em diferentes temperaturas, 35 (mesofílica), 45 e 55ºC (termofílica), com tempo de detenção hidráulica (TDH) constante de 24 h. O reator UASB apresentou-se apto a tratar o lodo têxtil, sendo influenciado positivamente pelo incremento da temperatura, mostrando maiores remoções nas temperaturas termofílicas e com altas taxas de remoção de todos os parâmetros físico-químicos monitorados: demanda química de oxigênio (DQO) (97% em 45 e 55ºC), demanda bioquímica de oxigênio (DBO) (95% em 45ºC e 94% em 55ºC), fósforo total (P-total) (95% a 45 e 55ºC) e nitrogênio total (N-total) (94% a 45 e 55ºC). Quanto à produção de biogás e à concentração de metano, os maiores valores foram observados a 45ºC. Com base nos resultados alcançados, confirmam-se a tratabilidade do lodo têxtil e a produção de biogás em UASB, com melhor performance a 45ºC.
ABSTRACT The aim of this work was to evaluate the behavior of a laboratory-scale UASB reactor (16 L) in the treatment of textile biological sludge with biogas production, operating at different temperatures - 35 (mesophilic), 45 and 55ºC (thermophilic) -, with constant hydraulic retention time of 24 h. The UASB reactor was able to treat the textile sludge, being positively influenced by increasing temperature, with greater removals in thermophilic temperatures and high removal rates of all monitored physical and chemical parameters: chemical oxygen demand (COD) (97% at 45 and 55ºC), biochemical oxygen demand (BOD) (95% at 45ºC and 94% at 55ºC), total phosphorus (P-total) (95% at 45 and 55ºC) and total nitrogen (N-total) (94% at 45 and 55ºC). As for biogas production and methane concentration, the highest values were observed at 45ºC. Based on the results, textile sludge treatability and biogas production in UASB are confirmed, with best performance at 45ºC.
ABSTRACT
RESUMO Um sistema composto por um reator anaeróbio tipo upflow anaerobic sludge blanket (UASB), seguido de um sistema de alagados construídos (SAC) de escoamento horizontal subsuperficial compreendendo duas unidades em paralelo (50 habitantes cada), foi avaliado para o tratamento de águas residuárias geradas na cidade de Belo Horizonte, Minas Gerais, Brasil. Uma unidade foi plantada com Typha latifolia e a outra não foi vegetada. Amostras semanais do efluente do reator UASB e do efluente das unidades do SAC foram avaliadas por um período de quatro anos de operação do sistema. Nas taxas de aplicação praticadas (média de 0,11 m3.m-2.d-1), o efluente final apresentou excelente qualidade em termos de matéria orgânica e sólidos suspensos, mas baixa capacidade de remoção de nitrogênio. Os valores médios de concentração no efluente das unidades plantadas e não plantadas foram, respectivamente, demanda bioquímica de oxigênio: 25 e 23 mg.L-1; demanda química de oxigênio: 50 e 55 mg.L-1; sólidos suspensos totais: 10 e 8 mg.L-1; nitrogênio Kjeldahl total: 30 e 31 mg.L-1; e nitrogênio amoniacal: 27 e 28 mg.L-1. Não se observou diferença significativa entre as concentrações efluentes das unidades plantada e não plantada para a maioria dos constituintes investigados.
ABSTRACT A system composed of an upflow anaerobic sludge blanket (UASB) reactor followed by two horizontal subsurface flow wetlands (50 inhabitants each) constructed in parallel was evaluated for the treatment of municipal wastewater generated in the city of Belo Horizonte, Minas Gerais, Brazil. One unit was planted with Typha latifolia, and the other one was not planted. Weekly samples of the effluent from the UASB reactor and the effluent from both wetland units were evaluated for a period of four years of the system's operation. With the applied loads (average of 0.11 m3.m-2.d-1), the final effluent showed excellent quality in terms of organic matter and suspended solids, but it showed low capacity for nitrogen removal. Mean concentration values in the effluent from the planted and unplanted units were, respectively, biochemical oxygen demand: 25 and 23 mg.L-1; chemical oxygen demand: 50 and 55 mg.L-1; total suspended solids: 10 and 8 mg.L-1; total Kjeldahl nitrogen: 30 and 31 mg.L-1; and N-ammonia: 27 and 28 mg.L-1. There was no significant difference between the effluent concentrations from the planted and unplanted units for most of the evaluated constituents.
ABSTRACT
RESUMO Nesse estudo, microrganismos metanotróficos foram enriquecidos a partir de lodo proveniente de um reator UASB tratando esgotos domésticos em reator em batelada sequencial (RBS) com meio autotrófico contendo nitrito e nitrato. As eficiências médias de remoção de nitrito e nitrato foram de 68% e 53%, respectivamente, provavelmente devido à atividade heterotrófica desnitrificante. A detecção de arquéias dos grupos ANME-I e ANME-II foram realizadas por PCR durante todo período de cultivo. A estrutura da comunidade microbiana presente no inóculo e enriquecida no RBS após 100 dias de operação foi estudada por pirosequenciamento. Os resultados das análises demonstraram que a comunidade enriquecida no reator foi diferente à inoculada. Os filos dominantes no inóculo foram Synergistestes , Firmicutes e Euryarchaeota , ao passo que na biomassa enriquecida Planctomycetes, Verrucomicrobia, Chloroflexi e Proteobacteria predominaram. As condições de cultivo do RBS reduziram a abundância de Methanobacterium (8% para 1%) e selecionaram bactérias metanotróficas como Methylocaldum , Methylocistis e Methylosinus . As sequências de Methylocaldum sp. apresentaram abundância relativa de 2.5%. A presença e elevada predominância do filo Verrucomicrobia na biomassa enriquecida do RBS sugere que outras espécies de metanotróficas, ainda pouco conhecidas, relacionadas a este filo podem estar presentes no reator. O potencial de oxidação anaeróbia do metano foi determinado para ambas amostras e revelaram que a atividade metanotrófica da biomassa foi aproximadamente três vezes maior que a do inóculo. Em suma, estes resultados sugerem que o inóculo usado e as condições de cultivo aplicadas foram adequados para o enriquecimento de metanotróficas.
ABSTRACT In this study, methanotrophic microorganisms were enriched from sludge derived from a UASB reactor treating domestic sewage. The enrichment was performed in a sequencing batch reactor (RBS) with an autotrophic medium containing nitrite and nitrate. The nitrite and nitrate removal efficiencies were 68% and 53%, respectively, probably due to heterotrophic denitrification. Archaeal cells of the ANME-I and ANME-II groups were detected by PCR throughout the whole cultivation period. The microbial community composition of the biomass present in the inoculum and enriched in RBS after 100 days of operation was investigated and compared with the help of data obtained from pyrosequencing analyses. Pyrosequencing analysis demonstrated that the community enriched in the reactor had differing composition from the inoculum. The dominant phyla detected in the inoculum were Synergistestes , Firmicutes and Euryarchaeota while in the enriched biomass Planctomycetes, Verrucomicrobia, Chloroflexi and Proteobacteria predominated. The cultivation conditions applied decreased the abundance of Methanobacterium (from 8 to 1%) and selected for methanotrophic bacteria such as Methylocaldum , Methylocistis and Methylosinus . Sequences of Methylocaldum sp. accounted for 2.5% of the total reads. The presence and high predominance of Verrucomicrobia in the enriched biomass suggest that other unknown methanotrophic species related to this phylum might also have occurred in the reactor. The potential for anaerobic oxidation of methane was determined for both samples and revealed that the methanotrophic activity of the enriched biomass was almost three times greater than in the inoculum. Taken together these results indicated that the inoculum used and the cultivation conditions applied were adequate for the methanotrophic enrichment.
ABSTRACT
En las universidades cubanas más del 65 % de los estudiantes son becarios y se presta especial atención a la gestión de las aguas domésticas generadas en las comunidades y residencias universitarias. Este trabajo presenta la remoción de la materia orgánica en las aguas domésticas de la comunidad universitaria Antonio Maceo de la Universidad de Oriente empleando, a escala de laboratorio, dos sistemas: reactor UASB y laguna anaerobia. Los sistemas anaerobios evaluados, alcanzaron una remoción de la DQO superior al 70 % y una disminución de las bacterias coliformes totales desde 72x10(5) NMP/100 mL hasta 16 NMP/100 mL. La clarificación con alumbre mejora las características estéticas del efluente. Cualquiera de las variantes (UASB o laguna anaerobia) pueden ser aplicadas para la remoción de la materia orgánica en las aguas domésticas de la comunidad universitaria.
At cubans universities over the 65 % of students are grant holders and special attention lends itself to the steps of domestic waters generated in communities and university permanences. This work presents the removal of the organic matter in the university community's domestic waters Antonio Maceo of the Universidad de Oriente utilizing, to scale of laboratory two systems: UASB reactor and anaerobic lagoon. The anaerobic systemsevaluated attained a superior COD removal to the 70 % and decrease of bacteria's total coliformes from 72x105 NMP/100 mL to 16 NMP/100 mL. The clarification with alum improves the esthetic characteristics of the outflow. Anyone of variants (UASB or anaerobic lagoon) can be applied for the removal of the organic matter in the university community's domestic waters.
ABSTRACT
The present work aimed to investigate the microbial dynamics during the anaerobic treatment of the azo dye blue HRFL in bench scale upflow anaerobic sludge bed (UASB) reactor operated at ambient temperature. Sludge samples were collected under distinct operational phases, when the reactor were stable (low variation of color removal), to assess the effect of glucose and yeast extract as source of carbon and redox mediators, respectively. Reactors performance was evaluated based on COD (chemical oxygen demand) and color removal. The microbial dynamics were investigated by PCR-DGGE (Polimerase Chain Reaction - Denaturing Gradient of Gel Electrophoresis) technique by comparing the 16S rDNA profiles among samples. The results suggest that the composition of microorganisms changed from the beginning to the end of the reactor operation, probably in response to the presence of azo dye and/or its degradation byproducts. Despite the highest efficiency of color removal was observed in the presence of 500 mg/L of yeast extract (up to 93%), there were no differences regarding the microbial profiles that could indicate a microbial selection by the yeast extract addition. On the other hand Methosarcina barkeri was detected only in the end of operation when the best efficiencies on color removal occurred. Nevertheless the biomass selection observed in the last stages of UASB operation is probably a result of the washout of the sludge in response of accumulation of aromatic amines which led to tolerant and very active biomass that contributed to high efficiencies on color removal.
Subject(s)
Azo Compounds/metabolism , Biota , Biological Oxygen Demand Analysis , Biotransformation , Bioreactors/microbiology , Cluster Analysis , Color , Denaturing Gradient Gel Electrophoresis , DNA, Ribosomal/chemistry , DNA, Ribosomal/genetics , Molecular Sequence Data , Phylogeny , Polymerase Chain Reaction , /genetics , Sequence Analysis, DNA , Sewage/microbiologyABSTRACT
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...
Subject(s)
Animals , Animal Husbandry/organization & administration , Swine , Wastewater , Water Purification , Maturing Lagoons , Stabilization Ponds , Upflow Anaerobic ReactorsABSTRACT
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.
ABSTRACT
A pesquisa teve por objetivo avaliar filtros biológicos percoladores (FBP) pós-reatores UASB operando sem a etapa de decantação secundária, em termos da remoção da demanda bioquímica e química de oxigênio (DBO e DQO) e sólidos suspensos totais (SST). O aparato experimental consistia em um reator UASB que alimentava quatro FBP em paralelo, preenchidos com diferentes materiais suporte. O reator UASB operou em regime hidráulico permanente, e três condições operacionais foram impostas aos FBP durante o período experimental. Em geral, os sistemas UASB/FBP foram capazes de promover o atendimento aos padrões de lançamento. Em condições de baixas cargas orgânicas volumétricas (COV), o uso de materiais de enchimento de maior área superficial específica não proporcionou ganhos expressivos em termos de desempenho. Contudo, o uso de meio suporte baseado em espumas de poliuretano propiciou melhoria significativa na qualidade do efluente final. O uso de sistemas UASB/FBP sem decantadores secundários parece ser uma promissora alternativa para a simplificação operacional da tecnologia, e uma importante estratégia para o tratamento de efluentes domésticos em países em desenvolvimento. No entanto, o sucesso do emprego desta tecnologia fica condicionado ao correto gerenciamento do lodo anaeróbio do reator UASB, a fim de que sejam evitadas sobrecargas nos FBP.
The research aimed at evaluating the operation of trickling filters (TF) post-UASB reactors without the secondary sedimentation stage, in terms of biochemical and chemical oxygen demand (BOD and COD) and total suspended solids (TSS) removal. The experimental apparatus consisted of one UASB reactor followed by four TF in parallel, each one filled with a different packing media. The UASB reactor was operated at a permanent hydraulic regime, while three operational conditions were imposed to the TF during the experimental period. In general, the UASB/TF systems were able to comply with the discharge standards. At low organic loading rates (OLR), no improvements in terms of organic matter removal, with the use of higher surface area packing media were observed. However, the use of a sponge-based packing media provided significant improvements on final effluent quality. The use of UASB/TF systems without secondary sedimentation can constitute an attractive alternative in terms of operational simplification of this technology, and an important strategy for domestic wastewater treatment in developing countries. However, the success of this technology is strictly connected to the correct anaerobic sludge management of the UASB reactor, in order to avoid overloads on the TF.
ABSTRACT
O objetivo deste trabalho foi caracterizar os efluentes gerados em cabines de pintura de uma indústria moveleira e avaliar a eficiência de sistemas biológicos (anaeróbio e aeróbio) para o seu tratamento. O efluente industrial apresentou elevado teor de matéria orgânica (DQO total de 634 a 2.790 mg.L-1; DBO5 total de 360 a 972 mg.L-1) e baixos teores de macronutrientes (NTK de 1,9 mg.L-1 e Ptotal de 0,5 mg.L-) e metais tóxicos. Os ensaios de tratabilidade em reator UASB (~25ºC e tempo de detenção hidráulica - TDH = 10 horas), indicaram uma eficiência máxima de remoção de matéria orgânica de 90 por cento na composição volumétrica 70:30 (efluente industrial:esgoto sanitário). A alimentação do reator UASB só com efluente industrial resultou em acúmulo de ácidos graxos voláteis e inibição microbiana, mas o uso de pós-tratamento aeróbio (TDH = 96h) garantiu elevada eficiência global (~88 por cento) de remoção de matéria orgânica.
The main objective of this work was to characterize the wastewater from the dying hood of a woven furniture industry, and to assess the efficiency of biological processes (anaerobic and aerobic) for its treatment. The physical-chemical characterization of the industrial wastewater showed a high organic matter content (total COD from 634 to 2,790 mg.L-1; total BOD5 from 360 to 972 mg.L-1), low content of macronutrients (NTK of 1.9 mg.L-1 and P of 0.5 mg.L-1) and toxic metals. The anaerobic degradation tests in a bench-scale UASB reactor (25ºC and hydraulic retention time - HRT = 10 hours) showed that a maximum removal efficiency of 90 percent was obtained when the reactor was fed with 30 percent raw sewage and 70 percent industrial wastewater. The feeding of UASB reactor with only industrial wastewater resulted in volatile fatty acids accumulation and microbial inhibition; however, the use of aerobic post-treatment (HRT = 96 hours) granted a high (~88 percent) organic matter removal efficiency.
ABSTRACT
O pós-tratamento de efluentes de reatores anaeróbios é um processo necessário para o atendimento dos padrões de emissão. Os resultados aqui apresentados mostram a viabilidade de uso de uma nova configuração de biofiltro aeróbio submerso (BAS) no pós-tratamento desses efluentes. Os BAS multiestágio apresentam uma câmara anaeróbia (V=12,6L), seguido de uma câmara aeróbia (V=30L) e uma câmara anóxica (V=26,4L), todas em série (V total=70L). Neste estudo, foi analisada a remoção de sólidos suspensos (SS), DQO e DBO5. Foram utilizados três BAS multi-estágio preenchidos com três diferentes materiais-suporte: tampas e gargalos PET (165m²/m³), pedra britada n. 4 (50m²/m³) e anéis Pall 1,5'' (135m²/m³). Os reatores foram operados com valores de tempos de detenção hidráulicas (TDH) de 4,1, 8,2 e 12,3 horas, e três taxas de aplicação superficial (TAS) (21, 12 e 8m³/m².d). A associação dos reatores UASB+BAS possibilitou remoções de DQO total superiores a 90 por cento para os BAS 1 e 3, e 85 por cento para o BAS 2, sendo independente do TDH aplicado. A remoção de SS foi maior no BAS contendo anéis Pall, provavelmente devido ao maior índice de vazios desse material.
The post-treatment of effluents from anaerobic reactors is normally a mandatory step to meet the emission standards. The results presented here show the feasibility of using a new configuration of biological aerated filter (BAF) in the post-treatment of UASB reactors. The multi-stage BAF presents an anaerobic chamber (V=12.6L), followed by an aerobic chamber (V=30L) and an anoxic chamber (V=26.4L), all in series (total V=70L). This study examined the removal of suspended solids (SS), COD and BOD5. Three multi-stage BAF filled with three different packing materials were used: lids and bottlenecks of PET bottles (165m²/m³), gravel n. 4 (50m²/m³) and Pall rings 1.5'' (135m²/m³). The reactors were operated with the values of hydraulic detention time (HDT) of 4.1, 8.2 and 12.3 hours, and three superficial application rates (21, 12 and 8m³/m².d). COD removal efficiencies of 90 percent for BAF 1 and 3, and 85 percent for BAF 2 were obtained, being the removal independent of the HDT applied to BAF. The removal of SS was higher in BAF containing Pall rings, probably due to the higher voidage of this material.
ABSTRACT
A água residuária do café (ARC), originada no processamento dos frutos do cafeeiro, produz quantidade considerável de biogás que pode e deve ser utilizado como fonte de energia alternativa e complementar. Neste trabalho, foi estudada a variação da concentração de metano do biogás produzido a partir das ARC, por tratamento anaeróbio, em reator UASB, em escala laboratorial. As amostras foram coletadas durante 86 dias. As análises da concentração de metano foram realizadas por cromatografia gás-sólido (CGS). A produção de biogás e de metano, foi de 0,545 a 0,602 m³ kg-1DQO removida e de 0,382 a 0,421 m³ kg-1 DQO removida, respectivamente. Os resultados da concentração de metano no biogás variaram de 48,60 a 68,14 por cento, influenciados pela variação dos parâmetros temperatura, pH, acidez e compostos fenólicos presentes nas ARC. Como havia sido previsto, as maiores concentrações de metano foram verificadas nos períodos em que o pH estava mais próximo da neutralidade.
The wastewater produced from wet coffee processing (WCP), originated from the coffee fruits, can produce great quantities of biogas, which, in turn, can be also used as an alternative or complementary energy source. In this research, we studied the variation of methane concentration produced by WCP in a laboratory-scale UASB reactor with anaerobic treatment. The samples were collected during a period of 86 days. The methane concentration was measured through gas solid chromatography (GSC). The production of biogas and methane ranged from 0.545 to 0.602 m³ kg-1DQO removed and from 0.382 a 0.421 m³ kg-1 DQO removed, respectively. Methane presence in the biogas ranged from 48.60 percent to 68.14 percent. This variation was influenced by the following parameters: temperature, pH, acidity, and phenol compounds present in the WCP. As expected, greater concentrations of methane gas were verified during the periods when the pH close to neutral.
ABSTRACT
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.
Subject(s)
Maturing Lagoons/adverse effects , Water Purification/methods , Livestock Industry/adverse effects , Organic Matter , Upflow Anaerobic Reactors/prevention & control , Aerobic Treatment/methodsABSTRACT
O presente trabalho avalia o efeito do tratamento térmico do lodo excedente de reatores UASB sobre as características de biodegradabilidade da fração orgânica remanescente, empregando-se o biogás como fonte de energia. O tratamento térmico proporcionou a elevação da temperatura do lodo até valores próximos a 75° C, para tempos de aquecimento de sete horas. Amostras coletadas em diferentes momentos mostraram melhoras significativas na biodegradabilidade do lodo tratado termicamente, com incrementos em 60 vezes para a DBO filtrada, de 30 por cento para a DBO total e 50 por cento para a produção de biogás. Adicionalmente, o retorno do lodo tratado termicamente para o reator UASB não prejudicou as características do efluente.
This paper aimed at evaluating the effect of thermal treatment of excess anaerobic sludge upon the biodegradability characteristics of the remaining organic fraction, using biogas generated in the wastewater treatment process as energy source. Direct burning of the biogas allowed an increase in the sludge temperature up to values close to 75º C, for a seven-hour heating period. Samples taken at different heating times showed significant increase of the biodegradability characteristics of the thermally treated sludge, with augments of around 60 times for filtered BOD, 30 percent for total BOD and 50 percent for biogas production. In addition, no adverse effect on effluent quality was noticed when the thermally treated sludge was returned to the UASB reactor.
ABSTRACT
O presente trabalho objetiva avaliar a eficiência do biogás gerado em reatores UASB como fonte de energia para higienização térmica do lodo excedente, atentando-se ainda para a autossustentabilidade do sistema e para a avaliação do desaguamento do lodo tratado termicamente. Foi desenvolvido em um aparato experimental em escala de demonstração constituído de reator UASB, reservatório de biogás, reator térmico e leitos de secagem. A autossustentabilidade foi verificada por meio de balanço térmico teórico e de testes experimentais de higienização térmica. Estes testes indicaram que o aproveitamento da energia térmica do biogás foi suficiente para aquecer o lodo em temperaturas de 55 a 65ºC, durante três a cinco horas, possibilitando a completa eliminação de ovos viáveis de helmintos. No entanto, o processo de desidratação se mostrou muito mais difícil para o lodo tratado termicamente.
The objective of this research was to determine how effectively biogas produced in UASB reactors could be used as a source of heat for the thermal hygienization of excess anaerobic sludge, whether the system can operate on a self-sustained basis and how the dehydration of the thermally treated sludge behave. The experiments were conducted in a demonstration-scale setup comprising UASB reactor, biogas holder, thermal reactor and sludge drying beds. The self-sustainability of the system was evaluated by the systemâTMs theoretical thermal balance and by experimental hygienization tests. These tests indicated that the recovery of thermal energy from the biogas was sufficient to heat the sludge at temperatures in the range of 55 to 65ºC, for three to five hours, allowing the complete elimination of viable helminth eggs. However, the dehydration process showed to be much more difficult for the thermally treated sludge.
ABSTRACT
O trabalho consistiu na avaliação do desempenho de um reator UASB tratando esgoto doméstico pré-tratado em uma unidade de peneiramento forçado (UPF), resultando na redução do tamanho médio de partículas da matéria orgânica afluente. Os experimentos foram conduzidos em dois reatores UASB em escala de demonstração idênticos, sendo um precedido da UPF e o outro utilizado como controle. Os resultados apontaram que, após a adaptação da biomassa às novas condições cinéticas e hidráulicas (reduzido TDH seguido de alta carga biológica aplicada), a redução do tamanho das partículas, na faixa de 1,8 a 30 µm, resultou na seleção de uma comunidade microbiana de maior atividade (atividade metanogênica específica de 0,072 g DQO/g STV.dia, quatro vezes superior à do reator controle). Isso propiciou um melhor desempenho do reator UASB precedido da UPF, o qual apresentou uma maior eficiência de remoção de DQO TOTAL (65 versus 54 por cento no reator controle), e um efluente com menor DQO PARTICULADA (48 versus 74 mg/L no reator controle).
The work aimed at evaluating the performance of an UASB reactor treating domestic sewage pre-treated in a Forced Sieving Unit (FSU) which resulted in size reduction of the influent organic matter particles. The experiments were carried out in two identical demonstration-scale UASB reactors, one with a FSU upstream and the other used as control reactor. The results showed that, after biomass adaptation to new kinetic and hydraulic conditions (low hydraulic detention time followed by high sludge load), the particles size reduction, in the range of 1.8 to 30 µm, resulted in a microbial community selection with higher activity (specific methanogenic activity of 0.072 g COD/g VTS.day four times higher than in the control reactor). This enabled a better performance of the UASB reactor with the FSU, which showed a higher removal efficiency in terms of COD TOTAL (65 versus 54 percent in the control reactor), and an effluent with lower concentration of COD PARTICULATE (48 versus 74 mg/L in the control reactor).
ABSTRACT
O presente trabalho buscou avaliar a influência do retorno do lodo produzido em filtros biológicos percoladores (FBP) sobre as características da biomassa em reatores UASB utilizados para o tratamento de esgoto sanitário. Os experimentos foram conduzidos em reatores em escala piloto e em escala de demonstração, sendo que os reatores UASB foram operados com e sem retorno do lodo produzido nos FBP. Os resultados obtidos indicaram uma diminuição no diâmetro das partículas de lodo, durante as fases com retorno de lodo, mas apenas para as amostras de lodo tomadas nos pontos mais altos dos reatores anaeróbios. A estabilidade e a atividade metanogênica específica do lodo anaeróbio praticamente não se modificaram com o retorno de lodo. Conforme esperado, a produção específica de lodo anaeróbio aumentou com o retorno de lodo.
This work aimed at evaluating the influence of the return of excess aerobic sludge produced in trickling filters (TF) upon the biomass characteristics in UASB reactors used for the treatment of domestic sewage. The experiments were carried out in pilot and demonstration-scale reactors, with the UASB reactors being operated with and without the return of sludge produced in the TF. Smaller sludge particle sizes were observed when the aerobic sludge was returned to the UASB reactor, but only for sludge samples collected in the upper parts of the anaerobic reactors. Sludge stability and specific methanogenic activity were not affected by the return of sludge. As expected, the specific anaerobic sludge production increased with the return of sludge.