Desempenho de processo anaeróbio em dois estágios (reator compartimentado seguido de reator UASB) para tratamento de águas residuárias de suinocultura

Avaliou-se o efeito das águas residuárias de suinocultura com concentrações de sólidos suspensos totais em torno de 6.000 mg L-1 (DQOtotal variando de 7.557 a 11.640 mg L-1) no desempenho de processo anaeróbio em dois estágios compostos por reator compartimentado (ABR) e reator de fluxo ascendente com manta de lodo (UASB), instalados em série, em escala-piloto (volumes de 530 e 120 L, respectivamente), submetidos a tempos de detenção hidráulica (TDH) de 56 a 18 h no primeiro reator e de 13 a 4 h no segundo reator. As eficiências médias de remoção de DQOtotal variaram de 71,1 a 87,5% no reator ABR e de 41,5 a 50,1% no reator UASB, resultando em valores médios de 86,8 a 94,9% para o sistema de tratamento anaeróbio em dois estágios com carga orgânica volumétrica (COV), na faixa de 5,05 a 10,12 kg DQOtotal (m³ d)-1, no reator ABR, e de 2,83 a 9,63 kg DQOtotal (m³ d)-1, no reator UASB. As eficiências de remoção de SST e SSV foram da ordem de 95,6%. O teor de metano no biogás manteve-se acima de 70% para os dois reatores. A produção volumétrica de metano máxima de 0,755 m³ CH4 (m³ d)-1 ocorreu no reator 1, com COV de 10,12 kg DQOtotal (m³ d)-1 e TDH de 18 h. Os valores médios de pH variaram na faixa de 7,2 a 8,0 para os efluentes dos reatores 1 e 2. Os ácidos voláteis totais mantiveram-se estáveis com concentrações abaixo de 200 mg L-1. Com variações abruptas e acentuadas de concentrações de SST e DQOtotal do afluente, os reatores mantiveram as eficiências de remoção de DQO e sólidos suspensos, em torno de 70%, e a qualidade do biogás, com 80% de CH4.

Tratamento anaeróbio de águas residuárias do beneficiamento de café por via úmida em reatores UASB em dois estágios

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Tratamento de águas residuárias de suinocultura em reatores anaeróbios de fluxo ascendente com manta de lodo (uasb) em dois estágios seguidos de reator operado em batelada sequencial (RBS)

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

Tratamento de águas residuárias de suinocultura em reatores anaeróbios horizontais seguidos de reator aeróbio em batelada sequencial

Avaliou-se o desempenho de um sistema combinado anaeróbio-aeróbio para o tratamento de águas residuárias de suinocultura, com concentrações médias de sólidos suspensos totais (SST) de 18.624 e 11.395 mg L-1. Foram utilizados quatro reatores anaeróbios horizontais com volume total de 49,5 L cada, um com manta de lodo (RAHML) e três de leito fixo (RAHLF), instalados em série e seguidos de um reator aeróbio operado em batelada sequencial (RBS) com volume total de 339 L e com alimentação contínua. Nos RAHLF, foram utilizados como meios suporte de anéis de bambu, anéis plásticos de eletroduto corrugado e anéis de bucha (Luffa cillyndrica), respectivamente. Os tempos de detenção hidráulica (TDH) e as cargas orgânicas volumétricas (COV) aplicadas no RAHML foram de 12 e 10 h e 53 e 61 g DQO (L d)-1, respectivamente. O RBS foi operado com ciclo de 24 h e COV de 0,34 e 0,50 g DQO (L d)-1. As eficiências médias de remoção de DQOtotal e SST para o conjunto de reatores anaeróbios horizontais, em série, foram de 96 e 99%, e de 96 e 95%, respectivamente. As maiores produções volumétricas de metano ocorreram nos RAHLF, com valores médios de até 0,744 m³ CH4 (m³ reator d)-1. A inclusão do RBS permitiu melhorar a qualidade do efluente e a estabilidade do sistema de tratamento, atingindo eficiências de remoção de DQOtotal e SST de 99 e 99%, e de 98 e 99%, respectivamente. No RBS, ocorreu nitrificação e desnitrificação, com remoções de N-amoniacal de até 65%.

Cassava wastewater (manipueira) treatment using a two-phase anaerobic biodigestor

Um biodigestor anaeróbio de duas fases foi utilizado para se analisar a produção de metano com diferentes cargas de entrada de manipueira. A fase acidogênica foi realizada em processo de batelada e a metanogênica em biodigestor anaeróbio de fluxo ascendente e leito fixo com alimentação contínua. As cargas orgânicas de entrada variaram de 0,33 a 8,48 gDQO (Demanda Química de Oxigênio)/L.dia. A maior porcentagem de metano encontrada foi de 80,9%, com carga orgânica de 0,33g e a menor, 56,8%, obtida com 8,49gDQO/L.d. A maior taxa de redução de DQO foi de 88,89%, obtida com carga orgânica de 2,25g e a menor, 54,95%, com 8,48gDQO/L.d. Analisando-se os dados apresentados verificou-se que a biodigestão anaeróbia pode ser conduzida, pelo menos, de duas maneiras, ou seja, para produção de energia (metano) ou para redução de carga orgânica. A carga orgânica de entrada deve ser calculada em função do objetivo a ser alcançado com a biodigestão anaeróbia.

Start-up adjustment of a plug-flow digester for cassava wastewater (manipueira) treatment

Um dos resíduos gerados no processamento da mandioca (Manihot esculenta) é a manipueira, passível de tratamento por biodigestão anaeróbia. Este trabalho objetivou estudar o processo de partida de um biodigestor tipo plug-flow, tratando manipueira de duas maneiras: diminuindo-se gradativamente o tempo de retenção hidráulica (TRH) até se chegar ao tempo pré-estabelecido, quatro dias; ou mantendo-se o TRH fixo em quatro dias e aumentando-se gradativamente a concentração do afluente. O biodigestor, com capacidade 1980 mL, foi mantido a temperatura de 32ºC ± 1. Empregou-se como substrato manipueira e ajustou-se o pH entre 5,5 e 6,0. A primeira etapa foi caracterizada empregando-se TRH de 16,6; 13,6; 11,6 e 9,6 dias e 3,1; 2,0; 2,3 e 2,9 g DQO L-1 d-1 de carga orgânica, respectivamente. Na segunda etapa manteve-se TRH fixo, 4 dias, porém cargas orgânicas de 0,48, 0,86, 1,65 e 2,46 g DQO L-1 d-1. Determinaram-se no afluente e efluente, sólidos totais (ST) e sólidos voláteis (SV), demanda química de oxigênio (DQO), alcalinidade e acidez volátil. Na primeira etapa, melhores resultados foram observados trabalhando com TRH 9,6 dias e carga orgânica 2,9 g DQO L-1 d-1, quando houve redução de DQO, ST e SV de 60%, 44% e 60%, respectivamente. Na segunda etapa o TRH de 4 dias apresentou melhores resultados empregando-se carga orgânica de 0,86 g DQO L-1 d-1, houve redução de 71%, 58% e 79% de DQO, ST e SV, respectivamente. A partida do biodigestor plug-flow tratando manipueira, pode ser realizada tanto diminuindo-se o TRH, quanto mantendo-o fixo e aumentado-se a concentração do afluente.

Heavy metals in a degraded soil treated with sludge from water treatment plant

A aplicação do lodo de estação de tratamento de água (LETA) em solos degradados é uma alternativa tanto para disposição desse resíduo como para a recuperação do solo. Neste trabalho avaliaram-se os efeitos do LETA nos teores de metais pesados em um Latossolo degradado por mineração de cassiterita na Floresta Nacional do Jamari, RO, Brasil. Utilizou-se delineamento experimental inteiramente casualizado com cinco tratamentos: testemunha (n = 4); testemunha química, que recebeu apenas calagem (n = 4) e doses D100, D150 e D200 (respectivamente 100, 150 e 200 mg de N kg-1 solo na forma de LETA), aplicadas antes da calagem (n = 20). Após 30 dias da calagem, período em que o solo contido nos vasos foi mantido com teor de umidade próximo à capacidade de retenção, coletaram-se amostras de solo, que foram analisadas com relação aos teores totais e extraíveis de Fe, Cu, Mn, Zn, Cd, Pb, Ni e Cr. A aplicação de LETA aumentou os teores dos metais pesados do solo. A aplicação deste tipo de lodo em áreas degradadas pode causar impacto ambiental e, portanto, deve ser monitorada.

Enzyme activity and microbial biomass in an Oxisol amended with sewage sludge contaminated with nickel

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

Sugarcane grown in an oxisol amended with sewage sludge and vinasse: nitrogen contents in soil and plant

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Tratamento de águas residuárias de suinocultura em reator anaeróbio operado em batelada sequencial

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

Tratamento de águas residuárias de suinocultura em reator UASB e filtro anaeróbio em série seguidos de filtro biológico percolador

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

Microbial populations and activities in sewage sludge and phosphate fertilizer-amended soil

A greenhouse study was conducted to determine the number of microbial populations and activities in sewage sludge and phosphate fertilizer-amended dark red latosoil for cultivation of tomato plants. Sewage sludge was applied at doses of 0, 10, 20, 40, 80 and 160 t ha(-1), and phosphate (P2O5) at doses of 0, 100, 200, 400 and 800 kg ha(-1). The bacterial populations increased as a function of sewage sludge and phosphate application. Fungal populations were not affected by the application of phosphate alone but were increased by the application of sewage sludge. Phosphate doses higher than 100-200 kg ha(-1) in combination with sewage sludge inhibited both bacterial and fungal growth. The responses determined by microbial counts were reflected in the microbial biomass values, with a more significant effect of sewage sludge than of phosphate or of a combination of both. These results confirm the need for a carbon and energy source (represented here by sewage sludge) for microbial growth in a soil poor in organic matter. Dehydrogenase and urease activities reflected the results of the microbial populations due to the effect of sewage sludge and phosphate, but no satisfactory result was obtained for phosphatase. Urease activity was expressed by a linear regression equation as the result of the effect of sewage sludge, and by a quadratic regression equation as the result of the effect of phosphate. All parameters investigated showed a significant correlation with bacterial counts but not with fungal counts, indicating a greater effect of sewage sludge and phosphate on bacteria than on fungi.

The effects of bacterial leaching on metal partitioning in sewage sludge

The partitioning of Mn, Al, Zn, Cu and Ti ions in municipal sewage sludge was investigated before and after bioleaching processes effectuated by Acidithiobacillus ferrooxidans and Acidithiobacillus thiooxidans. Oxidation reduction potential increase and pH decrease were obtained as a result of bacterial activity. A less pronounced and constant decrease was obtained with A. ferrooxidans, whereas A. thiooxidans presented a lag phase before a steep pH decrease. Metal solubilization was accomplished in experimental systems supplemented with energy source, Fe2+ for A. ferrooxidans and S-0 for A. thiooxidans. Solubilization efficiency differed for each metal except for Al, and was relatively similar for either organism. Metal partitioning was conducted using five-step sequential extraction procedure before and after the bioleaching. The results indicated that Zn and Mn ions were mostly associated with the organic fraction, whereas Cu, Al and Ti ions with the sulphide/ residue fraction. The bioleaching process caused prompt solubilization of metals mostly associated with the more labile fractions (exchangeable, adsorbed and organically bound metals), whereas those associated to the less labile ones (EDTA and sulphide/residue fractions) were exchanged towards more labile fractions.

Effect of anaerobic digestion and initial pH on metal bioleaching from sewage sludge

The effects of anaerobic digestion and initial pH on the bioleaching of metals from sewage sludge were investigated in shake flask experiments. A strain of Acidithiobacillus thiooxidans was employed in the assays using secondary and anaerobic sludges, which resulted in similar solubilization yields of the metals chromium, copper, lead, nickel, and zinc for both the sludges investigated. The effect of initial pH (7.0 and 4.0) on metal bioleaching was assayed by using the anaerobic sludge inoculated with indigenous sulfur-oxidizing thiobacilli. Although the time required to reach the end of the experiment (final pH close to 1.0) was shortened at initial pH of 4.0, final metal solubilization was not significantly different for both initial pH values, resulting in higher solubilization yields for copper, nickel, and zinc (higher than 80%). Chromium and lead presented solubilization yields close to 50%. The results obtained in this work showed that the metal bioleaching process can be applied to sewage sludge regardless of the type of sludge and without the requirement of pH adjustment.

Biological leaching of Mn, Al, Zn, Cu and Ti in an anaerobic sewage sludge effectuated by Thiobacillus ferrooxidans and its effect on metal partitioning

The chemical fractionation and bioleaching of Mn, At, Zn, Cu and Ti in municipal sewage sludge were investigated using Thiobacillus ferrooxidans as leaching microorganism. As a result of the bacterial activity, ORP increase and pH reduction were observed. Metal solubilization was accomplished only in experimental systems supplemented with energy source (Fe(II)). The solubilization efficiency approached similar to80% for Mn and Zn, 24% for Cu, 10% for At and 0.2% for Ti. The chemical fractionation of Mn, At, Zn, Cu and Ti was investigated using a five-step sequential extraction procedure employing KNO3. KF, Na4P2O7, EDTA and HNO3. The results show that the bioleaching process affected the partitioning of Mn and Zn, increasing its percentage of elution in the KNO3 fraction while reducing it in the KF, Na4P2O7 and EDTA fractions. No significant effect was detected on the partitioning of Cu and Al. However, quantitatively the metals Mn, Zn, Cu and At were extracted with higher efficiency after the bacterial activity. Titanium was unaffected by the bioleaching process in both qualitative and quantitative aspects. (C) 2002 Elsevier B.V. Ltd. All rights reserved.