Reuse of treated sewage in Delhi city: Microbial evaluation of STPs and reuse options

Microbiological quality of the treated wastewater is an important parameter for its reuse. The data oil the Fecal Coliform (FC) and Fecal Streptococcus (FS) at different stages of treatment in the Sewage Treatment Plants (STPs) in Delhi watershed is not available, therefore in the present study microbial profiling of STPs was carried out to assess the effluent quality for present and future reuse options. This Study further evaluates the water quality profiles at different stages of treatment for 16 STPs in Delhi city. These STPs are based on conventional Activated Sludge Process (ASP), extended aeration, physical, chemical and biological treatment (BIOFORE), Trickling Filter and Oxidation Pond. The primary effluent quality produced from most of the STPs was suitable for Soil Aquifer Treatment (SAT). Extended Hydraulic Retention Time (HRT) as a result Of low inflow to the STPS Was responsible for high turbidity, COD and BODs removal. Conventional ASP based STPs achieved 1.66 log FC and 1.06 log FS removal. STPs with extended aeration treatment process produced better quality effluent with maximum 4 log order reduction in FC and FS levels. ``Kondli'' and ``Nilothi'' STPs employing ASP, produced better quality secondary effluent as compared to other STPs based oil similar treatment process. Oxidation Pond based STPs showed better FC and FS removals, whereas good physiochemical quality was achieved during the first half of the treatment. Based upon physical, chemical and microbiological removal efficiencies, actual integrated efficiency (IEa) of each STP was determined to evaluate its Suitability for reuse for irrigation purposes. Except Mehrauli'' and ``Oxidation Pond'', effluents from all other STPs require tertiary treatment for further reuse. Possible reuse options, depending Upon the geographical location, proximity of facilities of potential users based oil the beneficial uses, and sub-soil types, etc. for the Delhi city have been investigated, which include artificial groundwater recharge, aquaculture, horticulture and industrial uses Such as floor washing, boiler feed, and cooling towers, etc. (C) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

A new levan producing bacterium, Corynebacterium laev aniformans nov spec

Raw sewage and activated sludge have been shown to be good sources for isolating a levan-synthesising bacterium. The morphological, cultural and physiological characteristics of the bacterium have been described and the designation. Corynebacterium laevaniformans, nov. spec. has been proposed for it. Some of the factors which influence levan synthesis are reported.

Proteins in Wastewater and Wastewater Sludges

Although there is some information on the total amounts of proteins in wastewater and sludges1"3 and on the amino acids in them,4-11 especially in activated sludge,12 there is almost no evidence on the nature of the proteins in these materials. A knowledge of the nature of proteins in wastewater, sludges, and similar substances would be useful not only for determining the pollutional effects on the environment and the changes in the protein structures during decomposition or treatment, but also for determining the possible usage of the resulting materials in agriculture,13 includ ing animal nutrition.

Mechanisms implied in Escherichia coli removal during wastewater treatment

Poster presentado 12th Symposium on Aquatic Microbial Ecology (SAME12) August 28 – September 02, 2011 Germany , Rostock–Warnemünde

A influência da salinidade nos processos de tratamento de efluentes por lodos ativados.

O processo de tratamento de efluentes por lodos ativados é um dos processos de tratamento mais difundido em todo o mundo, devido principalmente a qualidade do efluente obtido. Entretanto, trata-se de um processo biológico dependente da atividade bacteriana para a estabilização da matéria orgânica proveniente dos esgotos e com isso, se faz necessária a manutenção das condições ideais para a sobrevivência e proliferação das bactérias e dos outros microrganismos envolvidos neste processo. Efluentes salinos causam um grande distúrbio na atividade celular dos microrganismos presentes neste processo. A análise biológica do lodo e a taxa de consumo de oxigênio são testes rápidos, práticos, baratos e sem geração de resíduos químicos e que foram adotados neste trabalho para acompanhar a eficiência do processo. Esses dois parâmetros são amplamente utilizados em pesquisas, porém ainda é sub-utilizado para efetivo monitoramento de Estações de Tratamento de Esgotos. Este presente trabalho investigou a influência da salinidade nos processos de lodos ativados através de parâmetros que levam em consideração a atividade metabólica dos organismos aeróbios e através do monitoramento da comunidade de protozoários indicadores biológicos do lodo ativado, os testes de respirometria e os testes da análise biológica do lodo, respectivamente. Os resultados da atividade metabólica são apresentados em forma de gráficos, em termos de taxa de consumo de oxigênio específico e porcentagem de inibição. Os resultados da qualidade biológica são apresentados em números de 0 a 10 de acordo com o Índice de Madoni (1994). Os resultados demonstraram a imediata intoxicação dos lodos ativados em concentrações de sal a partir da concentração mínima utilizada neste trabalho, que foi de 5 gL de NaCl. Para entender melhor o processo de intoxicação foi realizado experimentos de 96 horas de monitoramento após o choque de cloreto de sódio nos reatores com lodos ativados, os resultados não demonstraram melhoria no processo. Os resultados sugerem que os testes de taxa de consumo de oxigênio em consonância com os testes da qualidade biológica são eficientes e complementares para a avaliação da influência da salinidade no processo de lodos ativados.

Avaliação da eficiência do tratamento combinado de lixiviado com esgoto doméstico em estação de tratamento de esgoto.

Os lixiviados de aterros de resíduos sólidos urbanos possuem um potencial poluidor que necessita de atenção por parte das autoridades no assunto Universidade, Estado, Iniciativa Privada. Atualmente têm sido pesquisadas tecnologias para esse tratamento que sejam capazes de assimilar as variações de volume e de carga orgânica dos mesmos. O tratamento biológico combinado de lixiviados em Estações de Tratamento de Esgoto mostrase uma alternativa viável. Neste trabalho foi avaliado o tratamento combinado de lixiviado e esgoto em uma Planta Piloto de lodos-ativados, instalada na ETE de Icaraí/Niterói (RJ). O estudo foi desenvolvido com percentuais de lixiviado nas proporções de 0,5 a 2,5% em relação ao esgoto (volume/volume). Em termos de carga de DQO, os percentuais foram de 1,9 a 8,7% de carga equivalente ao lixiviado adicionado. Na Planta Piloto os resultados indicaram redução média de DQO de 73% ao longo de todo o monitoramento, sendo alcançadas remoções acima de 90%. Valores médios de DQO remanescente no efluente da planta piloto variaram de 43 a 134mg/L. Quanto às remoções médias de nitrogênio amoniacal foram alcançados valores de 80 a 97%. A redução de matéria orgânica, em termos de COD foi de 73%. Também foram monitorados reatores aeróbios em bancada de modo a avaliar possíveis interferências no desenvolvimento do lodo biológico. Foram operados reatores em regime de batelada e em regime contínuo. Os reatores não indicaram prejuízos ao lodo biológico em função do acréscimo de lixiviado para os percentuais de mistura 0,5 a 2,5% de lixiviado. Foram observadas reduções de DQO acima de 80%. As remoções de nitrogênio amoniacal foram maiores no reator operado em regime de batelada (>80%). Os resultados obtidos demonstram a viabilidade técnica do tratamento combinado e não indicaram interferência negativa no tratamento, em se tratando de redução de DQO, com o aumento da percentagem de lixiviado. Problemas na sedimentabilidade do lodo biológico foram observados ao longo de todo o período de operação da planta piloto, não havendo indicação de perda de sua qualidade em função das diferentes concentrações de lixiviado na alimentação.

Caracterização da microbiota envolvida nos processos aeróbios (lodos ativados) e anaeróbios (UASB) de uma indústria de alimentos.

O aumento da concentração de nutrientes nos corpos receptores, principalmente nitrogênio e fósforo oriundos de efluentes sanitários e industriais pode gerar o fenômeno da eutrofização. Para que isto não ocorra é necessário que este efluente passe por um tratamento adequado, no entanto, o papel desempenhado por diversos grupos de microrganismos encontrados nos sistemas de tratamento de efluentes não é completamente compreendido devido à complexidade das interações. Este trabalho teve como objetivo caracterizar a estrutura e dinâmica da comunidade microbiana (bactérias envolvidas no ciclo do nitrogênio e microfauna) e avaliar a atividade biológica dos reatores aeróbio e anaeróbio de uma indústria de alimentos. Os parâmetros físico-químicos da estação de tratamento foram monitorados, bem como foi feita a avaliação da estrutura e dinâmica da comunidade bacteriana envolvida no ciclo do nitrogênio por meio da técnica de Hibridização in situ Fluorescente. A microfauna do reator aeróbio foi caracterizada e classificada conforme o Índice Biótico do Lodo. A atividade biológica do lodo foi avaliada através do Teste de Respirometria e foram feitas correlações entre a microbiota encontrada no reator aeróbio e parâmetros físico-químicos. Os parâmetros físico-químicos analisados estiveram dentro dos limites permitidos pelas legislações federais e estaduais e os parâmetros Demanda Bioquímica de Oxigênio, Demanda Química de Oxigênio e Nitrogênio Kjeldahl foram reduzidos de 99,8%, 99,6% e 74,9%, respectivamente. Foi possível observar a presença tanto de bactérias oxidadoras de nitrito quanto de amônia em ambos os reatores analisados, bem como em cada ponto de coletas dentro dos reatores. A bactéria Pseudomonas fluorescens também ocorreu em todos os pontos de coleta dos dois reatores. Dentre os grupos que compõem a microfauna do lodo ativado, os ciliados rastejantes foram os mais frequentes, seguido pelas tecamebas, rotíferos, ciliados sésseis, ciliados livre natantes, flagelados e outros invertebrados. Além disso, não houve diferença entre as densidades dos grupos encontradas nos Pontos 1 e 2 do reator aeróbio e o Índice Biótico do Lodo encontrado foi igual a 8 (classe I). A semelhança apresentada entre a Taxa de Consumo de Oxigênio dos pontos 1 e 2, bem como a Taxa de Consumo de Oxigênio específica entre os pontos 1 e 2 sugere que o oxigênio é distribuído de forma homogênea dentro do tanque de aeração, fazendo com que os microrganismos tenham condições semelhantes de crescimento. Os ciliados livre natantes apresentaram correlação positiva com a DQO e DBO5 e os ciliados sésseis apresentaram correlação negativa com a DQO e com a DBO5. Os rotíferos apresentaram correlação negativa com Sólidos Suspensos Voláteis do reator aeróbio. Os ciliados rastejantes, tecamebas e rotíferos apresentaram correlação positiva com a microfauna total encontrada no reator aeróbio. Os ciliados livre natantes apresentaram correlação negativa com os ciliados sésseis, bactérias totais, Nitrobacter e outras bactérias; e correlação positiva com outros invertebrados. Os flagelados apresentaram correlação negativa com as bactérias totais, enquanto as outras bactérias apresentaram correlação positiva. Os outros invertebrados apresentaram correlação negativa com Nitrobacter.

Isolation and Characterization of a Methomyl-Degrading Paracoccus sp mdw-1

Methomyl, an extremely toxic pesticide, is widely used in agriculture. A strain named mdw-1 capable of degrading methomyl rapidly was successfully isolated from activated sludge in this study. It could utilize methomyl as the sole carbon or nitrogen source. The optimal temperature and medium pH for its growth and methomyl biodegradation were 30 degrees C and 7.0, respectively. It was identified as a Paracoccus sp. according to its morphological features, physiological and biochemical characteristics, and phylogenetic analysis based on the sequence of 16S rDNA. Gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) analysis showed that methomyl could be completely transformed to S-methyl-N-hydroxythioacetamidate in 10 h of incubation with the isolate mdw-1.

耐酸产甲烷菌的分离及其复合菌剂的研究

本文从成都龙泉垃圾填埋场和宜宾造纸厂分离到耐酸性能优良的高温产甲烷菌RY3和中温产甲烷菌SH4，并将其与实验室现有的利用不同底物的产甲烷菌配伍组合成了复合菌剂。采用活性污泥作为固体附着物，研制出了固体产甲烷菌复合菌剂。 菌株RY3的pH耐受范围为5.5～10.5，最适生长pH 6.0～8.0。菌株RY3为革兰氏阳性，长杆状，多数单生，不运动；菌落浅黄色，形状近圆形；利用H2+CO2或甲酸盐作为唯一碳源生长，不利用乙酸盐，对氯霉素非常敏感。该菌最适生长温度为55℃～65℃，最适NaCl浓度为0～2%。根据形态和生理生化特性及16S rDNA序列分析将其初步定为热自养甲烷热杆菌（Methanothermobacter thermautotrophicus）。添加RY3菌液与仅添加厌氧污泥作为接种物相比一周内可使达到最大产甲烷速率所需时间缩短三分之二，甲烷总产量提高约1.8倍。菌株SH4的生长pH范围5.5～9.5，其对酸碱具有良好的适应性，培养3天后，在初始pH值为6.0～8.0的培养基中甲烷产量相差不大，且基本达到最大产量。SH4革兰氏染色阳性，短杆状，多数单生，不运动；菌落近圆形，微黄；利用H2+CO2或甲酸盐作为唯一碳源生长，不利用乙酸盐，对氯霉素非常敏感。SH4最适生长pH 为7.0，最适生长温度为35℃，最适NaCl浓度为0～1.5%。实验表明，添加SH4菌液与仅添加厌氧污泥作为接种物相比可使产甲烷启动时间缩短三分之一，甲烷总产量亦有大幅提高。从形态和生理生化特征以及16S rDNA序列分析表明SH4为嗜树木甲烷短杆菌（Methanobrevibacter arboriphilus）。 以活性污泥为附着物，与培养基和菌种经搅拌后厌氧发酵可得产甲烷菌固体复合菌剂。固体复合菌剂的pH耐受范围为5.5～9.5，温度耐受范围为15℃～65℃，表明其对环境的适应性较强。以猪粪为底物进行厌氧发酵，接种复合菌剂进行试验，以接种实验室长期富集的产甲烷厌氧污泥作为对照，在20℃时，发酵甲烷浓度与对照基本一致，但每日产气量优于对照，第15天时接种复合菌剂的发酵瓶每日产气量是对照的1.59倍；50℃时达到最大甲烷含量所需时间比对照缩短三分之二，三周内总产气量约为对照的2.7倍，甲烷总产量约为2.8倍。以不加接种物为对照，接种复合菌剂20℃时发酵甲烷含量达到50%约需2周，对照2周内甲烷含量最高仅为4.3%；50℃时接种复合菌剂发酵仅需约1周甲烷含量便可达50%，对照则至少需要2周。 In this paper, high-temperature Methanogen RY3 and middle-temperature SH4 were isolated from Chengdu Longquan refuse landfill and Yibin paper mill. They could be used to make compound inoculum that producing methane with the existing Methanogens utilized different substrate. With using anaerobic activated sludge be solid fixture, the process had been designed to produce solid compound inoculum. Strain RY3 possessed excellent capacity of acid and alkali-tolerant. The pH-tolerant scale of RY3 was 5.5～10.5 and its optimum pH value for growth was 6.0～8.0. RY3 was G+, long-rod shape, monothetic and nonmotile, the colony was pale yellow with suborbicular-shape. Formate or H2+CO2 but not acetate was utilized by RY3 as sole C-source, and it was very sensitive to chloramphenicol. Besides, strain RY3 grew fastest at 55℃～65 and 0℃～2% NaCl. Characteristics of modality and physiology with sequence analysis of the 16s rDNA gene of strain RY3 preliminarily showed that it was Methanothermobacter thermautotrophicus. The experiments indicated that the time which began to produce methane with the highest velocity could be shortened two third by adding RY3 in one week, and the total methane production also was 1.8 times than before. Strain SH4 possessed wide scale of growing pH（5.5～9.5）and excellent ability of acclimatizing itself to acid-alkali. The methane production had no apparent difference among those cultivated in different initial pH（6.0～8.0）after three days and equaled to the maximum production basically. Cells of SH4 were G+, short-rod sharp, monothetic and nonmotile. The colony was pale yellow with suborbicular-shape. Formate or H2+CO2 but not acetate was utilized by SH4 as sole C-source, and it was very sensitive to chloramphenicol. Besides, it grew fastest at pH 7.0，55 ℃～65 and 0℃～2% NaCl concentration. The experiment indicated the time that began to produce methane could be shortening one third by adding SH4. And the total methane production also rose apparently. Characteristic of modality and physiology with sequence analysis of the 16S rDNA gene of strain SH4 demonstrated it was Methanobrevibacter arboriphilus. The activated sludge was utilized as fixture, mixed with culture medium and inocolum, that the solid compound inoculum could be produced by anaerobic fermentation. The compound inoculum could grow between pH 5.5～9.5, 15℃～65. It demonstrated the compound inoculum ha℃ve great ability of adapting to circumstance. In the experiment that making pig manure be substrate and taking the anaerobic sludge producing methane that cultured in long term in laboratory to be comparison, the concentration of methane in fermentation added compound inoculum almost equal to the comparison at 20℃, but the volume of gas production could be a little higher. The gas production everyday inoculated compound inoculum was 1.59 times to comparison. The time that the concentration of methane to maximum could be shortening by two third by adding compound inoculum, and the total gas production was 2.7 times to comprison while the total methane production was 2.8 times. If take the no inoculum be the comprasion, anaerobic fermentation added compound inoculum made the concentration of methane to 50% in 2 weeks but the comparison only to 4.3% at 20℃. The time that the concentration of methane to 50% by adding compound inoculum only need 1 week, but the comparison need 2 weeks at 50℃.

Co-immobilized microbial biosensor for BOD estimation based on sol-gel derived composite material

A novel type of biochemical oxygen demand (BOD) biosensor was developed for water monitor, based on co-immobilizing of Trichosporon cutaneum and Bacillus subtilis in the sol-gel derived composite material which is composed of silica and the grafting copolymer of poly (vinyl alcohol) and 4-vinylpyridine (PVA-g-P(4-VP)). Factors that influence the performance of the resulting biosensor were examined. The biodegradable substrate spectrum could be expanded by the co-immobilized microorganisms. The biosensor prepared also exhibited good reproducibility and long-term stability. Good agreement was obtained between the results of the sensor BOD measurement and those obtained from conventional BOD5 method for water samples.

Investigating the removal of some pharmaceutical compounds in hospital wastewater treatment plants operating in Saudi Arabia

The concentrations of 12 pharmaceutical compounds (atenolol, erythromycin, cyclophosphamide, paracetamol, bezafibrate, carbamazepine, ciprofloxacin, caffeine, clarithromycin, lidocaine, sulfamethoxazole and Nacetylsulfamethoxazol (NACS)) were investigated in the influents and effluents of two hospital wastewater treatment plants (HWWTPs) in Saudi Arabia. The majority of the target analytes were detected in the influent samples apart from bezafibrate, cyclophosphamide, and erythromycin. Caffeine and paracetamol were detected in the influent at particularly high concentrations up to 75 and 12 ug/L, respectively. High removal efficiencies of the pharmaceutical compounds were observed in both HWWTPs, with greater than 90 % removal on average. Paracetamol, sulfamethoxazole, NACS, ciprofloxacin, and caffeine were eliminated by between >95 and >99 % on average. Atenolol, carbamazepine, and clarithromycin were eliminated by >86 % on average. Of particular interest were the high removal efficiencies of carbamazepine and antibiotics that were achieved by the HWWTPs; these compounds have been reported to be relatively recalcitrant to biological treatment and are generally only partially removed. Elevated temperatures and high levels of sunlight were considered to be the main factors that enhanced the removal of these compounds.

Pilot-scale evaluation of the application of low pH-inducible polyphosphate accumulation to the biological removal of phosphate from wastewaters.

To investigate the possible biotechnological application of the phenomenon of low pH-inducible phosphate uptake and polyphosphate accumulation, previously reported using pure microbial cultures and under laboratory conditions, a 2000 L activated sludge pilot plant was constructed at a municipal sewage treatment works. When operated as a single-stage reactor this removed more than 60% of influent phosphate from primary settled sewage at a pH of 6.0, as opposed to approximately 30% at the typical operational pH for the works of 7.0-7.3-yet without any deleterious effect on other treatment parameters. At these pH values the phosphorus content of the sludge was, respectively, 4.2% and 2.0%. At pH 6.0 some 33.9% of sludge microbial cells were observed to contain polyphosphate inclusions; the corresponding value at pH 7.0 was 18.7%. Such a process may serve as a prototype for the development of alternative biological and chemical options for phosphate removal from wastewaters.

Estações de tratamento de águas residuais: conceitos e dimensionamento

O presente relatório é o corolário do Estágio Curricular que a autora efetuou, durante o segundo semestre do ano letivo de 2014/2015 na SBS – Engenharia Civil, Hidráulica e Ambiente, Lda. Nesta empresa a autora foi integrada na equipa técnica que elaborou um Projeto de Execução para uma Estação de Tratamento de Águas Residuais que irá ser construída em Montemor-o-Novo, tendo-lhe sido atribuídas as seguintes tarefas principais: i) estudo de ferramentas de dimensionamento de ETAR; e ii) estudo dos processos de tratamento de águas residuais a instalar. O tratamento de águas residuais não é matéria que conste do atual Plano de Estudos do Mestrado em Engenharia Civil do ISEP. Este facto, associado à premente necessidade de dar resposta às expectativas da Entidade Acolhedora, obrigou a autora a um esforço de aprendizagem significativo. Nesta fase foi executada uma aprofundada pesquisa bibliográfica que permitiu à autora obter o nível de conhecimentos teóricos necessário para a plena integração na Equipa de Projeto. Já integrada na Equipa de Projeto o primeiro trabalho desenvolvido pela autora foi a análise detalhada do Caderno de Encargos e da respetiva Nota Técnica. Seguidamente a autora participou em todas as fases do Projeto tendo, por isso, colaborado na análise do Estudo Geotécnico, no dimensionamento dos órgãos da ETAR, no cálculo do perfil hidráulico, na definição de formas (plantas e cortes) dos órgãos, na elaboração da Lista de Equipamentos e do Mapa de Quantidades e, por último, na elaboração da Memória Descritiva e Justificativa do Processo de Tratamento e Equipamentos. O Caso Prático incluído no presente documento é, em larga medida, o corolário do processo de aprendizagem de que a autora beneficiou no decorrer do Estágio Curricular. Grande parte das tarefas que a autora executou ao longo da elaboração do projeto relacionaram-se com o dimensionamento dos órgãos da ETAR e com os respetivos cálculos hidráulicos. Os conhecimentos teórico-práticos desta forma adquiridos foram reunidos num conjunto de ferramentas, maioritariamente folhas de cálculo, que se verificou serem úteis nos processos de dimensionamento e de teste de soluções alternativas. É parte integrante deste relatório um capítulo no qual é feita uma detalhada apresentação dos conceitos teóricos subjacentes ao Projeto de ETAR. Este capítulo reflete o estudo que a autora teve necessidade de efetuar antes de se sentir capaz de integrar a Equipa de Projeto.