Estudo de dinâmicas populacionais aplicado a processos de tratamento biológico de efluentes

The purpose of this work is to perform studies of mathematical modeling of the relationship of interaction occurring between microrganisms participants from wastewater treatment processes aimed at understanding, through simulations, such as inter-relationships can affect the performance of such units. The methodology was the implementation in FORTRAN computer language of mathematical models of microbial interactions. The first model addresses the interaction of bacteria-forming flakes and filamentous bacteria in activated sludge systems, which seeks to strike a balance between these bacteria to improve efficiency of the process. Another model is studied the interaction between bacteria and protozoa in activated sludge systems and analyzing the efficiency of the process, observing the changes in daily load. Microbial interactions in anaerobic reactors were dealt a third model, in which there is the mutualistic interaction between acidogenic and methanogenic bacteria. In a fourth and final model was examined the relationship between the bacteria Acinetobacter sp. and Gordonia sp., which are present in activated sludge systems, showing the competitive capacity of Acinetobacter sp. can control the growth of unwanted bacteria.

Tratamento de efluentes provenientes de abatedouro de bovinos por meio de reator enzimático seguido de reator aeróbio operado em bateladas sequenciais

Brazil has one of the largest cattle herds in the world, so the cattle slaughter is one of the most important economic activities in the Brazilian market. But this activity requires a high demand of water, resulting in serious problems about the correct disposal of wastewater generated in the process. This effluent has a high pollution load, becoming its receiving bodies (streams and rivers) unfit for various activities such as public water supply, recreation, fisheries. To minimize the environmental impacts of its industrial wastewater and fallow the local environmental legislation, refrigerators must make the treatment of these effluents. This study aimed to verify the efficiency of a enzymatic reactor, when occur hydrolysis of lipids present in the effluent industrial of an cattle slaughter industry. The treatment system used was composed of two separate reactors: one being the anaerobic fluidized bed reactor (AFBR), inoculated with immobilized enzymes on the matrix support, and the other by sequential batch reactor (SBR) inoculated with activated sludge. Whereas, the reactors have been developed and installed at the Wastewater Treatment Laboratory, Faculdade de Ciências e Tecnologia, UNESP, campus Presidente Prudente. The procedure operating occurred differently for each reactor: preparation and inoculation of enzyme granules, filling the reactor, hydrolysis, and AFBR emptying, filling, aerobic reaction, sedimentation, and emptying the SBR. We performed three experimental stages, with the first and second stage of the work were done reactor analyzes separately, and the third step of the analysis were made with the interconnected reactors... (Complete abstract electronic access below)

Comparação da eficiência de reatores aeróbios com paralisações escalonadas de aeração em diferentes concentrações de matéria orgânica no tratamento de águas residuárias do processamento de farinha de mandioca

Cassava wastewater, generated during cassava processing, is a highly polluting and toxic waste. This study aimed to assess the relationship of cassava treatment efficiency in two aerobic sequencing batch reactors, cylindrical plastics (31cm height x 9cm diameter), with 2.0 liters capacity and 1.5 liters of work volume, a ratio of diameter and height of the liquid 1:2.5, with a running time of 24 hours and stoppage aeration for 16 hours with average feed of 2,500 and 6,000 mg COD. L -1. COD, pH, SVI and F/M were analyzed. The results obtained in the two reactors showed an average reduction of 94.1% and 76.8% organic content, respectively; pH values showed a rising in the output pH values compared to entry ones; SVI values obtained: 54.1 mL/g, 99.3 mL/g, respectively in a F/M ratio values worked out of 0.4 d-1 and 1,1 d-1 , respectively. The results demonstrated that the process has generated considerable saving in energy consumption compared to traditional continuous systems, was efficient and did not affect the efficiency overly of the reactor.

Avaliação do efeito da paralisação da aeração no tratamento biológico aeróbio da água residuária da indústria de farinha de mandioca

The cassava wastewater, generated during the cassava processing, is a pollutant and toxic waste. This study compared the efficiency of the cassava wastewater treatment in three batch aerobic systems with a ru1nning time of 24 hours, and aeration stoppage of 12h with 2,500, 6,000 and 10,000 mg COD L-1 . The systems were evaluated for COD, pH, SVI and F/M. The results showed that the reactor with aeration stoppage for 12 hours, with 2,500 mg COD L-1 , presented the best reduction in a process with considerable energy consumption saving compared to traditional continuous systems.

Estudo de interação entre um hormônio estrógeno e modelos simples de membrana biológica

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Potential of a bacterial consortium to degrade azo dye Disperse Red 1 in a pilot scale anaerobic-aerobic reactor

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

EX-SITU BIOREMEDIATION OF BRAZILIAN SOIL CONTAMINATED WITH PLASTICIZERS PROCESS WASTES

The aim of this research was to evaluate the bioremediation of a soil contaminated with wastes from a plasticizers industry, located in Sao Paulo, Brazil. A 100-kg soil sample containing alcohols, adipates and phthalates was treated in an aerobic slurry-phase reactor using indigenous and acclimated microorganisms from the sludge of a wastewater treatment plant of the plasticizers industry (11gVSS kg(-1) dry soil), during 120 days. The soil pH and temperature were not corrected during bioremediation; soil humidity was corrected weekly to maintain 40%. The biodegradation of the pollutants followed first-order kinetics; the removal efficiencies were above 61% and, among the analyzed plasticizers, adipate was removed to below the detection limit. Biological molecular analysis during bioremediation revealed a significant change in the dominant populations initially present in the reactor.

Biorremediação de solo contaminado por isobutanol, Bis-2-etil-hexilftalato e Di-isodecilftalato

Embora os ftalatos sejam um dos poluentes mais frequentemente encontrados no meio ambiente, há escassez de dados na literatura sobre biorremediação de solos tropicais contaminados por esses compostos. Por esse motivo, este estudo avaliou a biorremediação de um solo contaminado com os plastificantes DEHP (Bis-2-etilhexilftalato), DIDP (Di-isodecilftalato) e álcool isobutílico, por uma indústria no Estado de São Paulo. A biorremediação ocorreu pela utilização de microrganismos presentes no solo e pela adição de inóculo adaptado em reator em fase de lama. O reator foi monitorado durante 120 dias, sendo corrigida apenas a umidade do solo. Os resultados indicaram que a biodegradação dos ftalatos seguiu uma cinética de primeira ordem e a biorremediação ocorreu na faixa de pH entre 7,4 e 8,4 e temperaturas entre 17 e 25 ºC, com eficiência de remoção de contaminantes acima de 70 %. Após 120 dias, o teor de DEHP estava abaixo de 4 mg kg-1, limite estipulado pela legislação brasileira para solo de uso residencial.

Avaliação comparativa entre custos dos processos MBBR/IFAS e lodo ativado para o tratamento de esgoto sanitário

O processo MBBR/IFAS, Moving Bed Biofilm Reactor/Integrated Fixed Film Activated Sludge, é uma tecnologia recente para o tratamento de esgoto que incorpora tanto biomassa em suspensão como aderida. Seus parâmetros de controle são os mesmos aplicados ao processo de lodo ativado, observadas algumas especificidades. Como objetivo principal deste trabalho, apresenta-se uma análise comparativa entre os custos de implantação de uma unidade IFAS e de lodo ativado operando sob alta taxa, na faixa convencional e com aeração prolongada, para populações de 50.000 e 500.000 habitantes. Os resultados mostraram que, sob as hipóteses assumidas para a implantação dos reatores, o custo do processo de lodo ativado foi de 36% até 100% do custo do processo IFAS, dependendo da carga orgânica aplicada, do preço do terreno ou do custo do meio suporte.

An assessment of the concentrations of pharmaceutical compounds in wastewater treatment plants on the island of Gran Canaria(Spain)

[EN] An assessment of the concentrations of thirteen different therapeutic pharmaceutical compounds was conducted on water samples obtained from different wastewater treatment plants (WWTPs) using solid phase extraction and high- and ultra-high-performance liquid chromatography with mass spectrometry detection (HPLC-MS/MS and UHPLC-MS/MS), was carried out. The target compounds included ketoprofen and naproxen (anti-inflammatories), bezafibrate (lipid-regulating), carbamazepine (anticonvulsant), metamizole (analgesic), atenolol (?-blocker), paraxanthine (stimulant), fluoxetine (antidepressant), and levofloxacin, norfloxacin, ciprofloxacin, enrofloxacin and sarafloxacin (fluoroquinolone antibiotics). The relative standard deviations obtained in method were below 11%, while the detection and quantification limits were in the range of 0.3 ? 97.4 ng·L-1 and 1.1 ? 324.7 ng·L-1, respectively. The water samples were collected from two different WWTPs located on the island of Gran Canaria in Spain over a period of one year. The first WWTP (denoted as WWTP1) used conventional activated sludge for the treatment of wastewater, while the other plant (WWTP2) employed a membrane bioreactor system for wastewater treatment. Most of the pharmaceutical compounds detected in this study during the sampling periods were found to have concentrations ranging between 0.02 and 34.81 ?g·L-1.

Processo biotecnologico a cellule immobilizzate per la produzione di acidi grassi volatili da acque di vegetazione

Le acque di vegetazione (AV) costituiscono un serio problema di carattere ambientale, sia a causa della loro elevata produzione sia per l’ elevato contenuto di COD che oscilla fra 50 e 150 g/l. Le AV sono considerate un refluo a tasso inquinante fra i più elevati nell’ambito dell’industria agroalimentare e la loro tossicità è determinata in massima parte dalla componente fenolica. Il presente lavoro si propone di studiare e ottimizzare un processo non solo di smaltimento di tale refluo ma anche di una sua valorizzazione, utlizzandolo come materia prima per la produzione di acidi grassi e quindi di PHA, polimeri biodegradabili utilizzabili in varie applicazioni. A tale scopo sono stati utilizzati due bioreattori anaerobici a biomassa adesa, di identica configurazione, con cui si sono condotti due esperimenti in continuo a diverse temperature e carichi organici al fine di studiare l’influenza di tali parametri sul processo. Il primo esperimento è stato condotto a 35°C e carico organico pari a 12,39 g/Ld, il secondo a 25°C e carico organico pari a 8,40 g/Ld. Si è scelto di allestire e mettere in opera un processo a cellule immobilizzate in quanto questa tecnologia si è rivelata vantaggiosa nel trattamento continuo di reflui ad alto contenuto di COD e carichi variabili. Inoltre si è scelto di lavorare in continuo poiché tale condizione, per debiti tempi di ritenzione idraulica, consente di minimizzare la metanogenesi, mediata da microrganismi con basse velocità specifiche di crescita. Per costituire il letto fisso dei due reattori si sono utilizzati due diversi tipi di supporto, in modo da poter studiare anche l’influenza di tale parametro, in particolare si è fatto uso di carbone attivo granulare (GAC) e filtri ceramici Vukopor S10 (VS). Confrontando i risultati si è visto che la massima quantità di VFA prodotta nell’ambito del presente studio si ha nel VS mantenuto a 25°C: in tale condizione si arriva infatti ad un valore di VFA prodotti pari a 524,668 mgCOD/L. Inoltre l’effluente in uscita risulta più concentrato in termini di VFA rispetto a quello in entrata: nell’alimentazione la percentuale di materiale organico presente sottoforma di acidi grassi volatili era del 54 % e tale percentuale, in uscita dai reattori, ha raggiunto il 59 %. Il VS25 rappresenta anche la condizione in cui il COD degradato si è trasformato in percentuale minore a metano (2,35 %) e questo a prova del fatto che l’acidogenesi ha prevalso sulla metanogenesi. Anche nella condizione più favorevole alla produzione di VFA però, si è riusciti ad ottenere una loro concentrazione in uscita (3,43 g/L) inferiore rispetto a quella di tentativo (8,5 g/L di VFA) per il processo di produzione di PHA, sviluppato da un gruppo di ricerca dell’università “La Sapienza” di Roma, relativa ad un medium sintetico. Si può constatare che la modesta produzione di VFA non è dovuta all’eccessiva degradazione del COD, essendo questa nel VS25 appena pari al 6,23%, ma piuttosto è dovuta a una scarsa concentrazione di VFA in uscita. Questo è di buon auspicio nell’ottica di ottimizzare il processo migliorandone le prestazioni, poiché è possibile aumentare tale concentrazione aumentando la conversione di COD in VFA che nel VS25 è pari a solo 5,87%. Per aumentare tale valore si può agire su vari parametri, quali la temperatura e il carico organico. Si è visto che il processo di acidogenesi è favorito, per il VS, per basse temperature e alti carichi organici. Per quanto riguarda il reattore impaccato con carbone attivo la produzione di VFA è molto ridotta per tutti i valori di temperatura e carichi organici utilizzati. Si può quindi pensare a un’applicazione diversa di tale tipo di reattore, ad esempio per la produzione di metano e quindi di energia.

Prove di ozonolisi sui fanghi biologici prodotti da impianti di depurazione delle acque reflue urbane

La tecnica di ozonolisi viene applicata ai fanghi biologici derivanti da impianti di depurazione acque reflue urbane, e consiste nell'ottenere, grazie all'ozono, una minor massa fangosa da smaltire e una miglior trattabilità del fango residue. In questo elaborato si prendono in esame le sperimentazioni effettuate a Marina di Ravenna e si estraggono le prime conclusioni gestionali, economiche e ambientali sull'applicabilità del metodo a questo tipo di fango.

Biometanazione della frazione organica di rifiuti solidi urbani da raccolta indifferenziata mediante codigestione con refluo zootecnico o addizione di solfuro di sodio

Il presente elaborato è stato finalizzato allo sviluppo di un processo di digestione anaerobica della frazione organica dei rifiuti solidi urbani (FORSU oppure, in lingua inglese OFMSW, Organic Fraction of Municipal Solid Waste) provenienti da raccolta indifferenziata e conseguente produzione di biogas da impiegarsi per il recupero energetico. Questo lavoro rientra nell’ambito di un progetto, cofinanziato dalla Regione Emilia Romagna attraverso il Programma Regionale per la Ricerca Industriale, l’Innovazione e il Trasferimento Tecnologico (PRRIITT), sviluppato dal Dipartimento di Chimica Applicata e Scienza dei Materiali (DICASM) dell’Università di Bologna in collaborazione con la Facoltà di Ingegneria dell’Università di Ferrara e con la società Recupera s.r.l. che applicherà il processo nell’impianto pilota realizzato presso il proprio sito di biostabilizzazione e compostaggio ad Ostellato (FE). L’obiettivo è stato la verifica della possibilità di impiegare la frazione organica dei rifiuti indifferenziati per la produzione di biogas, e in particolare di metano, attraverso un processo di digestione anaerobica previo trattamento chimico oppure in codigestione con altri substrati organici facilmente fermentabili. E’ stata inoltre studiata la possibilità di impiego di reattori con biomassa adesa per migliorare la produzione specifica di metano e diminuire la lag phase. Dalla sperimentazione si può concludere che è possibile giungere allo sviluppo di metano dalla purea codigerendola assieme a refluo zootecnico. Per ottenere però produzioni significative la quantità di solidi volatili apportati dal rifiuto non deve superare il 50% dei solidi volatili complessivi. Viceversa, l’addizione di solfuri alla sola purea si è dimostrata ininfluente nel tentativo di sottrarre gli agenti inibitori della metanogenesi. Inoltre, l’impiego di supporti di riempimento lavorando attraverso processi batch sequenziali permette di eliminare, nei cicli successivi al primo, la lag phase dei batteri metanogeni ed incrementare la produzione specifica di metano.

Proceedings of the Third Biochemical Engineering Symposium (April 28, 1973)

This report presents the proceedings of the Biochemical Engineering Symposium held at Kansas State University, April 28, 1973. Since a number of the contributions will be published in detail elsewhere, only brief summaries of each contribution are included here. Requests for additional information on projects conducted at The University of Nebraska should be directed to Dr. Peter J. Reilly, and those at Kansas State University to the editors. ContentsKenneth J. Jacobson, Andrew H.C. Chan, and Raymond C. Eliason, "Properties and Utilization of Small Particulates in Cattle Manure" Cady R. Engler and James S. Yohn, "Protein from Manure" Robert J. Williams, "Kinetics of Sucrose Inversion Using Invertase Immobilized on Hollow Fibers of Cellulose Acetate" David F. Aldis and Thomas A. Carlisle, "Study of a Triiodide-Resin Complex Disinfection System" John C. Heydweiller, "Modeling and Analysis of Symbiotic Growth" Kenneth J. Jacobson, "Synchronized Growth of the Blue Green Alga Microcystis aeruginosa" Clarence C. Y. Ron arui Lincoln L. S. Yang, "Computer Modeling of the Reductive Pentose Phosphate Cycle" Ming-ching T. Kuo, "Application of a Parallel Biochemical Oxidation Kinetic Model to the Design of an Activated Sludge System Including a Primary Clarifier" Prakash N. Mishra, "Optimal Synthesis of Water Renovation Systems"

Second Annual Kansas State–Nebraska Biochemical Engineering Symposium (April 29, 1972)

This booklet contains abstracts of papers presented at a biochemical engineering symposium conducted at the University of Nebraska-Lincoln on April 29, 1972. This was the second annual symposium on this subject, the first having been held at Kansas State University on June 4, 1971. It is expected that future symposia will alternate between the two campuses. ContentsS.H. Lin, Kansas State University, "Enzyme Reaction in a Tubular Reactor with Laminar Flow" Gregory C. Martin, University of Nebraska, "Estimation of Parameters in Population Models for Schizosaccharomyces pombe from Chemostat Data" Jaiprakash S. Shastry and Prakash N. Mishra, Kansas State University, "Immobilized Enzymes: Analysis of Ultrafiltration Reactors" Mark D. Young, University of Nebraska, "Modelling Unsteady-State Two-Species Data Using Ramkrishna's Staling Model" G.C.Y. Chu, Kansas State University, "Optimization of Step Aeration Waste Treatment Systems Using EVOP" Shinji Goto, University of Nebraska, "Growth of the Blue-Green Alga Microcytis aeruginosa under Defined Conditions" Prakash N. Mishra and Thomas M.C. Kuo, Kansas State University, "Digital Computer Simulation of the Activated Sludge System: Effect of Primary Clarifier on System Performance" Mark D. Young, University of Nebraska, "Aerobic Fermentation of Paunch Liquor"