Hydraulic retention time on vinasse stabilisation with limestone in the acidogenic phase of anaerobic digestion / Tempo de retenção hidráulica em vinhaça estabilizada com calcário na fase acidogênica da digestão anaeróbia

ABSTRACT: The main problem in anaerobic digestion of low-protein residues is the instability caused acidity. The use of limestone at the same time as a neutralizing agent and support material is innovative because stones wear allows the slow release of the calcium carbonate thereby eliminating dispersers. Free calcium content in the system was measured in two plug flow reactors filled with vinasse at initial pH of 4.50. The proportion of 1.8 tonnes of limestone per m³ of vinasse was evaluated at the Hydraulic Retention Times (HRT) of 24, 48, 72, 96 and 120 hours, allowing stabilisation at 96 hours. The ratio of Volatile Acids/Total Alkalinity (VA/TA) ranged from 0.2 to 0.4 and the pH reached 7.0, at the HRT of 120 hours. Increasing the HRT also increased the volatile total solids (VTS) and fixed total solids (TFS) in a similar profile to the measured free calcium content, but calcium remained at the appropriate level of 100 to 250mg l-1. The proportion of limestone/vinasse was adequate to ensure stabilisation, but it is not recommended to reduce the HRT below 96 hours due to the risk of compromising the stability of the anaerobic system.

RESUMO: O maior problema na digestão anaeróbia de resíduos de baixo teor de proteína é a instabilidade por acidez. O uso de calcário ao mesmo tempo como agente neutralizador e material suporte é inovador porque permite eliminar o dosador pois o desgaste das pedras permite a liberação lenta do carbonato de cálcio. O teor de cálcio livre no sistema foi medido em dois reatores tipo Plug flow, preenchidos com vinhaça com pH inicial de 4,50. A proporção de 1,8 toneladas de calcário por m³ de vinhaça foi avaliada com os Tempos de Retenção Hidráulica (TRH) de 24, 48, 72, 96 e 120 horas, permitindo a estabilização em 96 horas. Com um TRH de 120 horas, a relação de Ácidos Voláteis/Alcalinidade (AV/AC) variou de 0,2 à 0,4 e o pH atingiu 7,0. Aumentando o TRH também aumentaram os sólidos voláteis totais (SVT) e sólidos totais fixos (STF) em um perfil semelhante ao teor de cálcio livre medido, mas mantendo níveis adequados de 100 a 250mg L-1. A proporção de calcário/vinhaça mostrou-se adequada para garantir a estabilização, mas não se recomenda a redução do TRH abaixo de 96 horas devido ao risco de comprometer a estabilidade do sistema anaeróbio.

Eficiência na remoção de NAT, DBO e DQO utilizando reator aeróbio de leito fluidizado com circulação em tubos concêntricos associado ao decantador de coluna em uma produção intensiva de tilápia / Removal efficiency of TAN, BOD and COD by using aerobic fluidized bed reactor with circulation in concentric tubes associated to a column settler in intensive production of tilapia

RESUMO O desenvolvimento da aquicultura intensiva é acompanhado de um crescente impacto ambiental produzido pelos efluentes gerados. Os sistemas de recirculação para aquicultura (SRA) são uma alternativa compacta e trabalham com elevadas densidades de estocagem e menores volumes de água. Foi utilizado um decantador de coluna (DC) associado ao reator aeróbio de leito fluidizado com circulação em tubos concêntricos (BAS-CT) com tempo de retenção hidráulica (TRH) de 0,55 e 0,20 h respectivamente, num SRA com tilápias de 0,32 kg de peso médio e densidade de estocagem de 33,1 kg.m-3 em relação à remoção do nitrogênio amoniacal total (NAT), demanda bioquímica de oxigênio (DBO) e demanda química de oxigênio (DQO). As eficiências na remoção de NAT, DBO e DQO foram 35,2, 48,0 e 64,9%, respectivamente. No uso de DC com o BAS-CT, obteve-se bom desempenho, com baixos TRH no tratamento do efluente.

ABSTRACT The development of intensive aquaculture is accompanied by an increasing environmental impact produced by the wastewater generated. The recirculating aquaculture systems (RAS) are a compact alternative and manage high stocking densities and lower volumes of water. It was used a column settler (CS) associated with aerobic fluidized bed reactor (BAS-CT) with hydraulic retention time (HRT) of 0.55 and 0.20 h respectively, in RAS with tilapias with average weight of 0.32 kg and storage density of 33.1 kg.m-3 regarding the removal of total ammonia nitrogen (TAN), biochemical oxygen demand (BOD) and chemical oxygen demand (COD). The removal efficiencies of TAN, BOD and COD were 35.2, 48.0 and 64.9%, respectively. The use of CS with the BAS-CT showed a good performance with low HRT in the treatment of this effluent.

Remoção biológica de fósforo em reatores em bateladas sequenciais com diferentes tempos de retenção de sólidos / Biological phosphorus removal in sequencing batch reactors with different solid retention times

Nos últimos anos, tem surgido a necessidade de se projetarem sistemas de tratamento de águas residuárias que, além de remover carga orgânica, sejam capazes de remover nutrientes, particularmente nitrogênio e fósforo. Este trabalho avaliou a remoção biológica de fósforo em sistemas de lodo ativado, tratando esgoto doméstico por meio de reatores em bateladas sequenciais (RBS), monitorado com diferentes tempos de retenção celular (TRC): 20, 5 e 3 dias. Esses experimentos foram avaliados em escala de bancada com o uso da respirometria, utilizando-se acetato como fonte de carbono orgânico. Os resultados mostraram satisfatória remoção de fósforo total nos três experimentos, com valores médios entre 79 a 82 por cento, sendo que o sistema RBS que operou com TRC de cinco dias obteve resultados melhores.

In recent years, there has been an increasing need to design wastewater treatment systems that are capable of removing both organic material and nutrients, notably nitrogen and phosphorus. This study evaluated biological phosphorus removal by activated sludge systems fed with domestic sewage and operating as sequencing batch reactors (SBR) with different solids retention times (SRT) namely 20, 5 and 3 days. This was supported by respirometry experiments at bench scale using acetate as the source of organic carbon. The results showed satisfactory total phosphorus removal efficiencies mean values between 79-82 percent for the three regimes with the best removal efficiency occurring in the SBR operating with a five-day SRT.

The ecological dynamics of Barra Bonita (Tietê River, SP, Brazil) reservoir: implications for its biodiversity / A dinâmica ecológica da represa de Barra Bonita: as implicações na sua biodiversidade

Barra Bonita reservoir is located in the Tietê River Basin - São Paulo state - 22° 29" to 22° 44" S and 48° 10° W and it is the first of a series of six large reservoirs in this river. Built up in 1963 with the aim to produce hydroelectricity this reservoir is utilized for several activities such as fish production, irrigation, navigation, tourism and recreation, besides hydroelectricity production. The seasonal cycle of events in this reservoir is driven by the hydrological features of the basin with consequences on the retention time and on the limnological functions of this artificial ecosystem. The reservoir is polymitic with short periods of stability. Hydrology of the basin, retention time of the reservoir and cold fronts have an impact in the vertical and horizontal structure of the system promoting rapid changes in the planktonic community and in the succession of species. Blooms of Microcystis sp. are common during periods of stability. Superimposed to the climatological and hydrological forcing functions the human activities in the watershed produce considerable impact such as the discharge of untreated wastewater, the high suspended material contributions and fertilizers from the sugar cane plantations. The fish fauna of the reservoir has been changed extent due to the introduction of exotic fish species that exploit the pelagic zone of the reservoir. Changes in the primary productivity of phytoplankton in this reservoir, in the zooplankton community in the diversity and organization of trophic structure are a consequence of eutrophication and its increase during the last 20 years. Control of eutrophication by treating wastewater from urban sources, adequate agricultural practices in order to diminish the suspended particulate matter contribution, revegetation of the watershed and riparian forests along the tributaries are some possible restoration measures. Another action that can be effective is the protection of wetlands...

A represa de Barra Bonita localizada na bacia do médio Tietê, Estado de São Paulo (22° 29" a 22° 44" S e 48° 10" W) é o primeiro de uma série de seis reservatórios de grande porte localizados nesse rio. Construída em 1963, com a finalidade de produção de energia elétrica, esta represa é utilizada atualmente também para produção de peixes, recreação, turismo, navegação e irrigação. O ciclo estacional de eventos nesse reservatório é dirigido, em grande proporção, pelas características hidrológicas da bacia hidrográfica com conseqüências nas funções limnológicas desse ecossistema. O reservatório é polimítico com curtos períodos de estabilidade vertical. A hidrologia da bacia hidrográfica, o tempo de retenção do reservatório e as frentes frias têm um papel fundamental na estrutura horizontal e vertical do sistema, produzindo rápidas alterações na comunidade planctônica e na sucessão de espécies do fitoplâncton, zooplâncton e bacterioplâncton. Florescimentos de Microcystis aeruginosa são freqüentes durante períodos de estabilidade térmica vertical. Atelomixia é também um fenômeno recorrente na represa de Barra Bonita. Os 114 tributários são elementos de heterogeneidade espacial na represa. Superpostas às funções de forças climatológicas e hidrológicas, as atividades humanas na bacia hidrográfica produzem considerável impacto, tais como a descarga de nitrogênio e fósforo de esgotos não tratados, materiais particulados e dissolvidos em suspensão, e fertilizantes provenientes das extensas plantações de cana-de-açúcar na bacia hidrográfica. A fauna iíctica apresentou inúmeras alterações, principalmente, devido à introdução de espécies exóticas de peixes que exploram a zona pelágica do reservatório. Alterações na produção primária do fitoplancton, na comunidade zooplanctônica e no bacterioplâncton, e na estrutura trófica, são uma das conseqüências da eutrofização e do seu aumento nos últimos 20 anos. Além disto, a toxicidade e a predação intrazooplanctônica...

The ecological dynamics of Barra Bonita (Tietê River, SP, Brazil) reservoir: implications for its biodiversity

Barra Bonita reservoir is located in the Tietê River Basin - São Paulo state - 22° 29" to 22° 44" S and 48° 10° W and it is the first of a series of six large reservoirs in this river. Built up in 1963 with the aim to produce hydroelectricity this reservoir is utilized for several activities such as fish production, irrigation, navigation, tourism and recreation, besides hydroelectricity production. The seasonal cycle of events in this reservoir is driven by the hydrological features of the basin with consequences on the retention time and on the limnological functions of this artificial ecosystem. The reservoir is polymitic with short periods of stability. Hydrology of the basin, retention time of the reservoir and cold fronts have an impact in the vertical and horizontal structure of the system promoting rapid changes in the planktonic community and in the succession of species. Blooms of Microcystis sp. are common during periods of stability. Superimposed to the climatological and hydrological forcing functions the human activities in the watershed produce considerable impact such as the discharge of untreated wastewater, the high suspended material contributions and fertilizers from the sugar cane plantations. The fish fauna of the reservoir has been changed extent due to the introduction of exotic fish species that exploit the pelagic zone of the reservoir. Changes in the primary productivity of phytoplankton in this reservoir, in the zooplankton community in the diversity and organization of trophic structure are a consequence of eutrophication and its increase during the last 20 years. Control of eutrophication by treating wastewater from urban sources, adequate agricultural practices in order to diminish the suspended particulate matter contribution, revegetation of the watershed and riparian forests along the tributaries are some possible restoration measures. Another action that can be effective is the protection of wetlands in the main tributaries as an effort to control eutrophication and particulate material load. Hydrology, climatic forcing and retention time are major forcing functions that promote the circulation (vertical and horizontal) in the reservoir and probably have a strong effect on dissolved and particulate material distribution. The 114 tributaries are systems that enhance spatial heterogeneity promoting diversity throughout ecological niches. Switches of control systems of this artificial ecosystem seems to be related with physical - physical forces; physical - biological forces during short periods of time, and biological - biological interactions at varying degrees during the seasonal cycle.

A represa de Barra Bonita localizada na bacia do médio Tietê, Estado de São Paulo (22° 29" a 22° 44" S e 48° 10" W) é o primeiro de uma série de seis reservatórios de grande porte localizados nesse rio. Construída em 1963, com a finalidade de produção de energia elétrica, esta represa é utilizada atualmente também para produção de peixes, recreação, turismo, navegação e irrigação. O ciclo estacional de eventos nesse reservatório é dirigido, em grande proporção, pelas características hidrológicas da bacia hidrográfica com conseqüências nas funções limnológicas desse ecossistema. O reservatório é polimítico com curtos períodos de estabilidade vertical. A hidrologia da bacia hidrográfica, o tempo de retenção do reservatório e as frentes frias têm um papel fundamental na estrutura horizontal e vertical do sistema, produzindo rápidas alterações na comunidade planctônica e na sucessão de espécies do fitoplâncton, zooplâncton e bacterioplâncton. Florescimentos de Microcystis aeruginosa são freqüentes durante períodos de estabilidade térmica vertical. Atelomixia é também um fenômeno recorrente na represa de Barra Bonita. Os 114 tributários são elementos de heterogeneidade espacial na represa. Superpostas às funções de forças climatológicas e hidrológicas, as atividades humanas na bacia hidrográfica produzem considerável impacto, tais como a descarga de nitrogênio e fósforo de esgotos não tratados, materiais particulados e dissolvidos em suspensão, e fertilizantes provenientes das extensas plantações de cana-de-açúcar na bacia hidrográfica. A fauna iíctica apresentou inúmeras alterações, principalmente, devido à introdução de espécies exóticas de peixes que exploram a zona pelágica do reservatório. Alterações na produção primária do fitoplancton, na comunidade zooplanctônica e no bacterioplâncton, e na estrutura trófica, são uma das conseqüências da eutrofização e do seu aumento nos últimos 20 anos. Além disto, a toxicidade e a predação intrazooplanctônica podem causar alterações substanciais na biodiversidade e na sucessão de espécies do fitoplâncton, zooplâncton, bacterioplâncton e bentos. Controle da eutrofização, reflorestamento da bacia hidrográfica, proteção das áreas alagadas nos tributários e controle da carga interna do reservatório são algumas das possíveis medidas para recuperação da represa, da qualidade da água e dos serviços neste ecossistema, inclusive recuperação da biodiversidade. Alterações nos sistemas de controle desta represa estão relacionadas com interações fisicas-fisicas; físicas-biológicas; biológicas-biológicas em várias intensidades durante o ciclo estacional.