Emissão de óxido nitroso de estação de tratamento de esgoto de lodos ativados por aeração prolongada - estudo preliminar

Nitrous oxide emissions from an activated sludge plant which serves a research institute in Rio de Janeiro city were estimated from six unit processes (grit tank, sand trap, aeration tank, secondary settling tank, sludge recirculation line and aerobic digester sludge tank) and also from the plant effluent. Total estimated annual flux was 3.2 x 10(4) g N2O yr-1 of which about 90% was from the aeration tank. Emission factors estimated from population served, wastewater flow and nitrogen load (conversion ratio) were 13 g N2O person-1 yr-1, 9.0 x 10-5 g N2O Lwastewater-1 and 0.14%.

Emissões de óxido nitroso do tanque de aeração de uma estação de tratamento de esgotos com sistema de lodos ativados convencional

Nitrous oxide (N2O) emissions were measured monthly from January to June 2010 in the aeration tank of a wastewater treatment plant (WWTP) in Southeast Brazil. Emissions were lower in summer than winter and were positively related with influent ammonium (NH4+) concentration. The average N2O emission was 1.11 kg N day-1 corresponding to 0.02% of the influent total nitrogen load. The average emission factor calculated for the population served was 2.5 lower than that proposed by the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) for inventories of N2O emissions from WWTPs with controlled nitrification and denitrification processes.

Eficiência, sedimentabilidade e composição da microfauna de sistemas de lodos ativados de fluxo contínuo e em batelada, removendo nitrogênio

A crescente preocupação com o lançamento de nutrientes aos corpos d'água e seu impacto sobre a qualidade dos mananciais justifica o aprofundamento do estudo de técnicas de tratamenot de águas residuárias que promovam a remoção destes poluentes. Com a finalidade de estudar a remoção do nitrogênio, foram operados dois sistemas biológicos de tratamento de efluentes por lodos ativados em escala piloto. Esses sistemas apresentavam diferenças em relação a seu fluxo de operação, onde um deles trabalhava de forma intermitente (Reator Seqüencial em Batelada) enquanto o outro se caracterizava por apresentar um fluxo contínuo (Bardenpho). A pesquisa foi realizada no tratamento de esgoto doméstico e dividiu-se em duas etapas: na primeira, foi adotada uma idade de lodo de 10 dias como parâmetro operacional enquanto que, na segunda , adotou-se uma idade de lodo de 30 dias. O monitoramento dos processos foi realizado por meio de análises físico-químicas e também pela observação da microfauna presente no lodo, como um parâmetro adicional de controle dos sistemas. O RSB apresentou-se mais eficiente do que o sistema de fluxo contínuo ao longo das duas etapas da pesquisa Na primeira fase, o RSB apresentou remoções médias de 88, 86 e 59% para a DQO, nitrogênio total e ST, respectivamente, enquanto que, para o sistema em fluxo contínuo, essas remoções foram de 76, 56 e 50%, respectivamente. Na segunda etapa, o RSB apresentou uma remoção média de 88% para DQO, 88% para nitrogênio total e 50% para ST, enquanto que o sistema contínuo apresentou valores médios de 72,49 e 29%, respectivamente. Os sistemas de tratamento apresentaram boas condições de sedimentabilidade durante as duas etapas comprovadas através dos valores obtidos a partir do stestes do IVL e IVLA. Observou-se uma variação da composição da microfauna nos dois sistemas de fluxo contínuo e uma predominância de ciliados fixos no RSB. No RSB, a presença de ciliados fixos esteve associada a boas condiçôes de sedimentabilidade e de remoção de matéria orgânica enquanto que no sistema contínuo, esta associação deu-se com o gênero Euplotes sp. e com os metazóarios. Observaram-se relações entre a presença de amebas e a remoção de nitrogênio no RSB. A presença de ciliados rastejantes esteve associada à geração de um efluente com baixa concentração de SSV em ambos os sistemas de tratamento.

Avaliação da aplicação de lodo de ETA no adensador de lodo de uma ETE de lodos ativados

Pós-graduação em Engenharia Civil - FEIS

Reatores UASB em dois estágios seguidos de lodos ativados em batelada para o tratamento de águas residuárias do beneficiamento de café por via úmida

Pós-graduação em Microbiologia Agropecuária - FCAV

Projeto de um controlador Fuzzy Takagi-Sugeno para uma estação de tratamento de esgoto por lodos ativados

Este trabalho propõe o projeto de um controlador Fuzzy do tipo Takagi-Sugeno em uma estação de tratamento de esgoto por lodos ativados. Este tipo de tratamento ocorre na presença de oxigênio, pois microorganismos aeróbios presentes no licor misto irão proporcionar a remoção tanto da matéria carbonácea quanto nutrientes formados por compostos à base de nitrogênio. O controlador atua via mecanismo de aeração e foi projetado para interpolar os ganhos proporcionais e integrativos de três controladores fixos locais que, por sua vez, foram projetados a partir da linearização de um modelo contínuo de balanço de massa de oxigênio. O controlador auxiliará manter a concentração de oxigênio dissolvido desejável na faixa de operação do processo para que ocorra a nitrificação, reação química de oxiredução que transforma amônio em nitrito, que é fundamental para o sucesso do processo, e poderá também economizar energia elétrica utilizada pelo mecanismo de aeração. Os ensaios foram realizados via simulação computacional em quatro cenários idealizados comparando o desempenho do controlador fuzzy e o desempenho de um controlador fixo projetado em um ponto de operação diferente do qual se utilizou como valor de referência na planta. Ao aplicar um degrau no valor de referência estabelecido no cenário de análise, observou-se o tempo de subida, o tempo de acomodação e o erro em regime. Após os ensaios, observou-se que o desempenho do controlador fuzzy nos quesitos tempo de subida e tempo de acomodação em relação ao controlador fixo foi melhor, enquanto nos quesitos sobressinal e erro em regime foi semelhante. Após as análises, concluiu-se que a estratégia de controle escolhida neste trabalho é viável, pois de acordo com o valor auferido de oxigênio dissolvido na entrada da planta, o controlador fuzzy irá interpolar os ganhos proporcionais e integrativos de um controlador fixo projetado na vizinhança deste valor e assim, atuar de forma bastante satisfatória.

Avaliação da biodegradação do dibenzotiofeno utilizando lodos ativados

During the oil refining process a huge discard volume of water occurs, which carries the contaminants from the process. A class of contaminant compounds resulting from the petrochemical industry are the Polyaromatic Hydrocarbons (PAH's). To evaluate the biodegradation of Dibenzothiophene in refinery water a synthetic wastewater was prepared to be treated using activated sludge. For this, a 2 3 Composite Design (plus 3 central points and six axial points) was carried out. The planning had as independent variables (factors) the initial concentration of DBT, pH and time of biodegradation. Biodegradation of DBT was assayed following the parameters COD, pH, temperature, SS, VSS, FVS, SVI. Concerned to the chromatographic conditions, a methodology was validated in order to verify the presence of DBT and its metabolite, 2-HBF, in the final wastewater treated by activated sludge system using a liquid - liquid extraction coupled to HPLC / UV analysis. The parameters used for validation were DL, QL, linearity, recovery and repeatability. As for optimization, the results indicated that the studied methodology can be used in monitoring the DBT degradation and 2- HBF by activated sludge, as they showed excellent linearity values, coefficients of variation, so as satisfactory recovery percentage. COD reduction efficiency tests showed an average percentage of 64.4%. The increasing trend for the results for the TSS and VSS tests showed that the activated sludge was well tailored. The best operating conditions for the reduction of COD were observed when operated with median concentrations of DBT, a higher time to biodegradation, and pH in both the acidic range as the basic one. The biodegradability of the DBT was confirmed by determining the presence of HBF-2. The highest concentrations of HBF-2 were obtained in extreme concentrations of DBT and pH, and higher biodegradation times.

Avaliação de processo de lodos ativos por batelada seguido de tratamento terciário com ênfase na remoção de matéria orgânica e na sedimentabilidade do lodo

This paper evaluate the performance of a Wastewater Treatment Plant (WWTP) in sequential batch activated sludge modality with tertiary treatment step, located in high temperature region. It also presents the analysis of organic matter’s removal and the evaluation of sludge sedimentation conditions through reactors in bench scale, fed with different substrate’s and biomass’ concentrations, from the WWTP in study. The results showed high efficiency and stability of the treatment process using Sequential Batch Reactors for domestic sewage, even with sudden changes of organic and hydraulic load, reaching more than 90% of efficiency in the removal of biodegradable organic matter. The removal of organic matter and sedimentation tests in bench reactors showed the good performance in respect of the organic matter’s removal, however, the high concentration of micro-organism results in a lower sludge sedimentation rate, which can compromise the quality of the final effluent. The relation Food/Microorganism in the conditions of the WWTP’s current operation showed a value of 0.06 gCOD/gVSS.d. and zonal sedimentation velocity of 0.59 m/h, the great ratio of the concentration of the substrate by biomass concentration, which obtained the maximum operational efficiency, showed a value of 0.09 gCOD/gVSS.d. and zonal sedimentation velocity of 1.4 m/h.

Avaliação de processo de lodos ativos por batelada seguido de tratamento terciário com ênfase na remoção de matéria orgânica e na sedimentabilidade do lodo

This paper evaluate the performance of a Wastewater Treatment Plant (WWTP) in sequential batch activated sludge modality with tertiary treatment step, located in high temperature region. It also presents the analysis of organic matter’s removal and the evaluation of sludge sedimentation conditions through reactors in bench scale, fed with different substrate’s and biomass’ concentrations, from the WWTP in study. The results showed high efficiency and stability of the treatment process using Sequential Batch Reactors for domestic sewage, even with sudden changes of organic and hydraulic load, reaching more than 90% of efficiency in the removal of biodegradable organic matter. The removal of organic matter and sedimentation tests in bench reactors showed the good performance in respect of the organic matter’s removal, however, the high concentration of micro-organism results in a lower sludge sedimentation rate, which can compromise the quality of the final effluent. The relation Food/Microorganism in the conditions of the WWTP’s current operation showed a value of 0.06 gCOD/gVSS.d. and zonal sedimentation velocity of 0.59 m/h, the great ratio of the concentration of the substrate by biomass concentration, which obtained the maximum operational efficiency, showed a value of 0.09 gCOD/gVSS.d. and zonal sedimentation velocity of 1.4 m/h.

Avaliação da utilização de composto orgânico produzido a partir dos resíduos de fábrica de celulose quanto aos níveis de organoclorados e metais

Lodos gerados em Estações de Tratamento de Efluentes de fábricas de celulose kraft branqueada podem conter metais pesados e compostos organoclorados mesmo para fábricas que possuam sequências de branqueamento ECF (livres de cloro elementar), devido à presença de dióxido de cloro. Neste trabalho, buscou-se avaliar o potencial de absorção de metais pesados e compostos organoclorados (PCDD e PCDF) por Brassica juncea, utilizando como substrato o composto orgânico constituído por lodo biológico de uma Estação de Tratamento de Efluentes por lodos ativados misturado com cascas de eucalipto de uma fábrica de celulose brasileira. As plantas de Brassica juncea foram cultivadas em vasos de 0,63 dm³ em casa de vegetação, durante 73 dias. Os seguintes parâmetros foram monitorados no substrato e nas plantas: Fe, Mn, Pb, Ni, Cu, Zn, Cr, Cl-, carbono orgânico total e AOX (compostos organo-halogenados adsorvíveis). Os níveis de metais pesados presentes no solo após a aplicação do composto ficaram dentro de faixas permissíveis da legislação brasileira para aplicação de composto orgânico para uso agrícola. Traços de PCDD e PCDF foram encontrados no substrato em concentrações menores do que 0,5 ng I-TEQ/kg (ppt). Tais valores ficaram abaixo de 17 ng I-TEQ/kg, considerado o limite mais exigente de qualidade de compostos adotados na Alemanha e no Canadá.

A eficiência desinfetante do hipoclorito de sódio em efluentes de pequenas comunidades

Esse trabalho apresenta os resultados obtidos através de ensaios realizados com diferentes tipos de efluentes tratados de diferentes formas de tratamento de esgotos. Foi selecionado um tipo de desinfetante, o Hipoclorito de Sódio para testar sua capacidade como agente desinfetante desses esgotos tratados e avaliar a sanidade das águas após sua aplicação. Foram avaliados quatro diferentes tipos de sistemas de tratamento de esgotos: lodos ativados de aeração extendida, lagoas de estabilização, reator anaeróbio de manto de lodos de fluxo ascendente e reator seqüencial em batelada. O experimento foi dividido basicamente em duas etapas; na primeira foram realizados testes de batelada em laboratório, tentado verificar os resultados quando os esgotos são submetidos à desinfecção na forma estática. A segunda etapa, constituiu-se no teste de desinfecção utilizando uma estação piloto tentando dessa forma simular a desinfecção quando o material é submetido a um regime hidrodinâmico. Foi mensurada a eficiência do desinfetante através do teste de coliformes fecais e totais nos diferentes tipos de esgotos e em variados tipos de dosagens. Simultaneamente verificou-se a formação de Trihalometanos, subproduto da Hipocloração. Eficiências de inativação de 99,99% foram obtidas em tempos de detenção e doses típicas de sistemas de tratamento em escala real. Nos tempos de detenção e dosagens adotadas não houve formação considerável de Trihalometanos.

Comportamento do reator seqüencial em batelada (RSB) sob estado estacionário dinâmico utilizando idade do lodo como parâmetro de controle operacional

O reator seqüencial em batelada (RSB) é uma variante de lodos ativados capaz de promover a remoção da matéria orgânica, a remoção dos nutrientes e a separação da fase sólida da líquida em uma unidade. A valorização das áreas urbanas, a carência de tratamento terciário e a crescente necessidade de redução nas dimensões de estações de tratamento de esgoto devem impulsionar o desenvolvimento de pesquisas sobre RSB em curto espaço de tempo. A partir deste cenário, o presente trabalho teve como objetivo modelar o comportamento do reator seqüencial em batelada a partir da teoria desenvolvida por Marais e colaboradores. Dentro deste contexto, a cinética de oxidação dos compostos orgânicos e do nitrogênio na forma amoniacal foi descrita e modelada. O trabalho experimental foi realizado em duas escalas: bancada e piloto. O experimento em escala de bancada foi dividido em duas fases. Foram utilizados dois RSBs e um sistema de fluxo contínuo. Um reator seqüencial em batelada (RSB1) foi operado com idade de lodo. O outro reator em batelada (RSB2) foi operado em função da relação F/M e o sistema de fluxo contínuo (FC1) por idade de lodo. Estes reatores foram utilizados como controle no monitoramento do RSB1 Na primeira fase, os três sistemas removeram apenas matéria orgânica. Na fase seguinte, removeram matéria orgânica e nitrogênio. A partir dos resultados obtidos em escala de bancada, foi possível concluir que o modelo desenvolvido pode ser aplicado ao reator seqüencial em batelada operando com idade de lodo, permitindo determinar a qualidade do efluente, a produção de lodo e o consumo de oxidante. Além disso, foi possível descrever o comportamento da taxa de consumo de oxigênio em função da oxidação da matéria orgânica biodegradável e da oxidação do nitrogênio na forma amoniacal. O reator seqüencial em batelada operado com idade de lodo (RSB1) alcançou remoção média de matéria orgânica de 90 % nas idades de lodo de 30, 20, 10 e 5 dias. A remoção média de nitrogênio mais elevada foi obtida na idade de lodo de 20 dias e atingiu 87 %. Nas demais idades de lodo a remoção média de nitrogênio variou entre 79 e 42 %. A modelagem do comportamento do reator seqüencial em batelada resultou numa proposta de metodologia para o dimensionamento que tem como finalidade abolir critérios obsoletos e inadequados para o dimensionamento de lodos ativados em batelada No experimento em escala piloto, foram utilizados um reator seqüencial em batelada, denominado RSB, e um sistema de fluxo contínuo com a configuração Bardenpho, denominado FC. Os sistemas de lodos ativados sob investigação foram monitorados em duas idades de lodo: 30 e 10 dias. Os dados do experimento em escala piloto mostraram que os processos físico-químicos e biológicos envolvidos na remoção de matéria orgânica e nitrogênio no RSB foram mais eficientes do que no Bardenpho quando trataram o mesmo esgoto doméstico e foram submetidos às mesmas condições operacionais. No RSB, obteve-se 88 e 89 % de remoção de matéria orgânica nas idades de lodo de 10 e 30 dias, respectivamente. Nesta seqüência das idades de lodo, a eficiência do Bardenpho caiu de 87 para 76 %. O sistema de fluxo contínuo removeu 66 e 52 % do nitrogênio total afluente nas idades de lodo de 10 e 30 dias, respectivamente. A eficiência do RSB na remoção de nitrogênio foi determinada apenas na idade de lodo de 10 dias e alcançou 69 %. A partir dos resultados obtidos em escala de bancada e piloto, constata-se que o reator seqüencial em batelada operando com idade de lodo pode ser utilizado no tratamento de esgoto doméstico e obter eficiência na remoção de matéria orgânica e nitrogênio igual ou superior ao sistema de fluxo contínuo.

Influência da intensidade de aeração na formação do floco de lodo ativado e na eficiência de remoção de matéria orgânica

In wastewater treatment, activated sludge systems have been a technology widely applied as secondary treatment. During this step, which has a strong biological aspect, it is necessary to introduce oxygen supply for the maintenance of metabolic activity of the bacteria through the aerators. Aeration devices are responsible for most of the energy consumption in this stage. In this background, the influence of three aeration intensities (atmospheric air flow 3.5, 7.0 and 10.5 L.min-1) and the concentration of dissolved oxygen (DO) on the dimension of activated sludge flocs as well as on the efficiency of organic matter removal were assessed using a traditional activated sludge system which was fed with synthetic domestic wastewater. Samples were taken weekly from the three units that make up the system feed, aeration and storage tank in order to verify the Chemical Oxygen Demand (COD). It was established the process efficiency through a comparison between the initial and final COD. Besides the parameters already mentioned, this monitoring work on activated sludge batch system was also observed by Mixed Liquor Suspend Solids (MLSS), Volatile Suspend Solids (VSS), pH and temperature measures. The results have showed a maximum removal efficiency around 75% in the first aeration sequence and approximately 85% for the second and third one. For the first aeration, the DO concentration remained higher than 3.0 mg.L-1 and a diameter range from 10 to 60 μm was observed. In the second e third sequence, the DO concentration remained higher than 4.0 mg.L-1 with a diameter range of 10 until 200 μm. Although the sequence 1 and 2 have presented similar performances for organic matter removal, the sequence 2 promoted a regular floc size distribution and with lower values of Sludge Volumetric Index (SVI) meaning a better flocculating ability. In addition, the results reaffirmed what the literature has reported: higher DO concentrations produce flocs with greater dimensions

Estudo da influência de compostos recalcitrantes na remoção de matéria orgânica biodegradável no tratamento de efluente de refinarias de petróleo

Petroleum Refinery wastewaters (PRW) have hart-to-degrade compounds, such as: phenols, ammonia, cyanides, sulfides, oils and greases and the mono and polynuclear aromatic hydrocarbons: benzene, toluene and xylene (BTX), acenaphthene, nitrobenzene and naphtalene. It is known that the microrganisms activity can be reduced in the presence of certain substances, adversely affecting the biological process of wastewater treatment. This research was instigated due the small number of studies regarding to this specific topic in the avaiable literature. This body of work ims to evaluate the effect of toxic substances on the biodegradability of the organic material found in PRW. Glucose was chosen as the model substrate due to its biodegradable nature. This study was divided into three parts: i) a survey of recalcitants compounds and the removal of phenol by using both biological and photochemical-biological processes; ii) biomass aclimation and iii) evaluation of the inhibitory effect certain compounds have on glucose biodegradation. The phenol degradation experiments were carried out in an activity sludge system and in a photochemical reactor. The results showed the photochemical-biological process to be more effective on phenol degradation, suggesting the superioruty of a combined photochemical-biological treatment when compared with a simple biological process for phenol removal from industry wastewaters. For the acclimation step, was used an activated sludge from industrial wastewaters. A rapid biomass aclimation to a synthetic solution composed of the main inhibitory compouns fpund in a PRW was obtained using the following operation condition: (pH = 7,0; DO ≥ 2,0 mg/L; RS = 20 days e qH = 31,2 and 20,4 hours), The last part was consisted of using respirometry evaluation toxicity effects of selected compounds over oxygen uptake rate to adaptated and non adaptated biomass in the presence of inhibitory compounds. The adaptated sludge showed greater degration capacity, with lower sensibility to toxic effects. The respirometry has proved to be very practical, as the techiniques used were simple and rapid, such as: Chemical Oxygen Demand (COD), Dissolved Oxygen (DO), and Volatile Suspended Solids (VSS). Using the latter it is possible to perform sludge selection to beggingthe process; thus allowing its use for aerobic treatment system`s behacior prediction