Feasibility of controlling nitrification in predenitrification plants using DO, pH and ORP sensors

Experimental studies were carried out on a bench-scale nitrogen removal system with a predenitrification configuration to gain insights into the spatial and temporal variations of DO, pH and ORP in such systems. It is demonstrated that these signals correlate strongly with the operational states of the system, and could therefore be used as system performance indicators. The DO concentration in the first aerobic zone, when receiving constant aeration, and the net pH change between the last and first aerobic zones display strong correlations with the influent ammonia concentration for the domestic wastewater used in this study. The pH profile along the aerobic zones gives good indication on the extent of nitrification. The experimental results also showed a good correlation between ORP values in the last aerobic zone and effluent ammonia and nitrate concentrations, provided that DO in this zone is controlled at a constant level. These results suggest that the DO, pH and ORP sensors could potentially be used as alternatives to the on-line nutrient sensors for the control of continuous systems. An idea of using a fuzzy inference system to make an integrated use of these signals for on-line aeration control is presented and demonstrated on the bench-scale system with promising results. The use of these sensors has to date only been demonstrated in intermittent systems, such as sequencing batch reactor systems.

A contour plot approach that uses data accumulated during routine monitoring to obtain insights into lagoon behaviour

Regular monitoring of wastewater characteristics is undertaken on most wastewater treatment plants. The data acquired during this process are usually filed and forgotten. However, systematic analysis of these data can provide useful insights into plant behaviour. Conventional graphical techniques are inadequate to give a good overall picture of how wastewater characteristics vary, with time and along the lagoon system. An approach based on the use of contour plots was devised that largely overcomes this problem. Superimposition of contour plots for different parameters can be used to gain a qualitative understanding of the nature and strength of relationships between the parameters. This is illustrated in an analysis of monitoring data for lagoon 115 East at the Western Treatment Plant, near Melbourne, Australia. In this illustrative analysis, relationships between ammonia removal rates and parameters such as chlorophyll a level and temperature are explored using a contour plot superimposition approach. It is concluded that this approach can help improve our understanding, not only of lagoon systems, but of other wastewater treatment systems as well.

Aplicação da perlita expandida modificada com ortofenantrolina na remoção do negro de eriocromo T em águas residuais geradas em laboratórios de ensino de química

In this study, we carried out the study of Eriochrome black T removal using expanded perlite modified orthophenanthroline by adsorption technique. The study of the adsorption process was performed by investigating the effect of the initial dye concentration, contact time and pH range of the solution (acidic and alkaline) in the adsorption process, for a so-called synthetic effluent (aqueous solution of black eriochrome T) and a real effluent (generated from the test for determining the water hardness, by complexation titration). The materials were characterized by Thermogravimetry / Differential Thermal Analysis (TG / DTA), absorption spectroscopy in the infrared (IR), X-ray Diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). By analysis of XRD observed thinking on orthophenanthroline the modified expanded perlite. And by IR analysis showed an increase in intensity and a detailed enlargement of the absorption band related to the axial deformation of the OH bond of silanol groups of perlite (Si-OH). In the equilibration time of the study, in the evaluated time range (5-230 min) was not possible to observe the existence of a balance of time, probably attributed to the type of interaction between the Eriochrome black-T and the expanded perlite modified orthophenanthroline, being an interaction of surface origin. In the study effect of the initial concentration of the adsorbate in the case 2,0x10-4 mol / L natural pH (pH 5) gave the highest removal percentage value of eriochrome T black color with 63.74 % removal in 20 minutes of contact. In evaluating the effect of varying the pH of Eriochrome black T solution in the adsorption process, it was found that the more acidic the environment, the greater the percentage stain removal, being a result of acid-base interaction between the adsorbate and the adsorbent. In T Eriochrome black removal study in real effluent we used the optimized conditions by studying with synthetic sewage. The dye removal at pH 10, natural pH of the effluent was no significant reaching the maximum amount of color removal percentage of 8.12%, obtained already at pH 3 with maximum color removal 100.00% of color, once more proving that eriochrome black T and effectively interact better with the adsorbent at acid pH values (pH 5 or 3), and most efficiently at pH 3. thus one can mention that the perlite expanded (an amorphous aluminosilicate naturally acid) modified with orthophenanthroline (one Bronsted base) consists of a master and effective removal of coloring material in the acid-type aqueous solution, the conditions expressed in this study, can be applied as an adsorbent of this dye also mums real effluent.

Associação de sistema biológico do tipo lodo ativado com reatores air lift e fotocatálise heterogênea com TiO2 para a remediação de efluente oriundo da produção industrial de TNT

Trinitrotoluene in the purification step (TNT) produced in industries, are carried out two washes at the end of the process. The first wash is done with vaporized water, which originates from the first effluent called yellow water, then the second washing with the use of sodium sulfite is performed (Na2SO3), generating a second effluent red water. This study aimed to study the individual effects, as well as the association of heterogeneous photocatalysis using TiO2 and biological treatment in air lift reactor using activated sludge (bacterial biomass) for the remediation of wastewater contaminated with nitroaromatic compounds in order to reduce toxicity and adjust the legal parameters according to regulatory agencies for disposal in waterways. The photocatalytic treatment was conducted by factorial design obtaining the best reaction conditions (pH 6.5 and concentration of TiO2 0.1 gL-1), with best results obtained at 360 minutes of reaction, reducing the absorbance 97.00%, 94.20% of the chemical oxygen demand (COD), 67.70% of total phenols, as well as a total reduction of observed peaks and assigned to nitroaromatic compounds by high-performance liquid chromatography. In the biological treatment, there was a 53.40% reduction in absorbance at 275 nm 10.00% 36.00% COD and total phenols in a short time (3 days), while for extended periods (48 days) there was an antagonistic influence on the results so that was the elevation of these parameters (COD and total phenols) instead of reducing. Chromatographic analysis confirmed the effectiveness of the biological degradation by reducing the peaks corresponding to compounds DNT and TNT. The Association of photocatalytic and biological treatments decreased results in the order of 91.10% absorbance, 70.26% of total phenols and 88.87% of COD. While the combination of biological and photocatalytic treatments generated relatively lower efficiencies, with 77.30% of absorbance reduction, 62.10% reduction of total phenols and a decrease of 87.00% of COD. In general, when comparing the chemical and biological processes in isolation, the photocatalytic treatment showed the best results. However, comparing the results of isolation and established associations, the association biological x photocatalysis showed more promising results in the treatment of red water effluent.

Otimização dos sistemas biológicos e melhorias nos tratamentos da ETARI da Refinaria de Matosinhos

A Refinaria de Matosinhos é um dos complexos industriais da Galp Energia. A sua estação de tratamento de águas residuais industriais (ETARI) – designada internamente por Unidade 7000 – é composta por quatro tratamentos: o pré-tratamento, o tratamento físico-químico, o tratamento biológico e o pós-tratamento. Dada a interligação existente, é fundamental a otimização de cada um dos tratamentos. Este trabalho teve como objetivos a identificação dos problemas e/ou possibilidades de melhoria do pré-tratamento, tratamento físico-químico e pós-tratamento e principalmente a otimização do tratamento biológico da ETARI. No pré-tratamento verificou-se que a separação de óleos e lamas não era eficaz uma vez que se formam emulsões destas duas fases. Como solução, sugeriu-se a adição de agentes desemulsionantes, que se revelou economicamente inviável. Assim, sugeriu-se como alternativa o recurso a técnicas de tratamento da emulsão gerada, tais como a extração com solvente, centrifugação, ultrassons e micro-ondas. No tratamento físico-químico constatou-se que o controlo da unidade de saturação de ar na água era feito com base na análise visual dos operadores, o que pode conduzir a condições de operação afastadas das ótimas para este tratamento. Assim, sugeriu-se a realização de um estudo de otimização desta unidade com vista à determinação da razão ar/sólidos ótima para este efluente. Para além disto, constatou-se, ainda, que os consumos de coagulante aumentaram cerca de -- % no último ano, pelo que foi sugerido o estudo da viabilidade do processo de eletrocoagulação como substituto do sistema de coagulação existente. No pós-tratamento identificou-se o processo de lavagem dos filtros como sendo a etapa com possibilidade de ser otimizada. Através de um estudo preliminar concluiu-se que a lavagem contínua de um filtro por cada turno melhorava o desempenho dos mesmos. Constatou-se, ainda, que a introdução de ar comprimido na água de lavagem promove uma maior remoção de detritos do leito de areia, no entanto esta prática parece influenciar negativamente o desempenho dos filtros. No caso do tratamento biológico, identificaram-se problemas ao nível do tempo de retenção hidráulico do tratamento biológico II, que apresentou elevada variabilidade. Apesar de identificado concluiu-se que este problema era de difícil solução. Verificou-se, também, que o oxigénio dissolvido não era monitorizado, pelo que se sugeriu a instalação de uma sonda de oxigénio dissolvido numa zona de baixa turbulência do tanque de arejamento. Concluiu-se que o oxigénio era distribuído de forma homogénea por todo o tanque de arejamento e tentou-se identificar quais os fatores que influenciariam este parâmetro, no entanto, dada a elevada variabilidade do efluente e das condições de tratamento, tal não foi possível. Constatou-se, também, que o doseamento de fosfato para o tratamento biológico II era pouco eficiente já Otimização dos sistemas biológicos e melhorias nos tratamentos da ETARI da Refinaria de Matosinhos que em -- % dos dias se verificaram níveis baixos de fosfato no licor misto (< - mg/L). Foi, por isso, proposta a alteração do atual sistema de doseamento por gravidade para um sistema de bomba doseadora. Para além disso verificou-se que os consumos deste nutriente aumentaram significativamente no último ano (cerca de --%), situação que se constatou estar relacionada com um aumento da população microbiana para este período. Foi possível relacionar-se o aparecimento frequente de lamas à superfície dos decantadores secundários com incrementos repentinos de condutividade, pelo que se sugeriu o armazenamento do efluente nas bacias de tempestade, nestas situações. Verificou-se que a remoção de azoto era praticamente ineficaz uma vez que a conversão de azoto amoniacal em nitratos foi muito baixa. Assim, sugeriu-se o recurso à técnica de bio-augmentação ou a transformação do sistema de lamas ativadas num sistema bietápico. Por fim, constatou-se que a temperatura do efluente à entrada da ETARI apresenta valores bastante elevados para o tratamento biológico (aproximadamente de --º C) pelo que se sugeriu a instalação de uma sonda de temperatura no tanque de arejamento de modo a controlar de forma mais eficaz a temperatura do licor misto. Ainda no que diz respeito ao tratamento biológico, foi possível desenvolver-se um conjunto de ferramentas que visaram o funcionamento otimizado deste tratamento. Nesse sentido, foram apresentadas várias sugestões de melhoria: a utilização do índice volumétrico de lamas como indicador da qualidade das lamas em alternativa à percentagem de lamas; foi desenvolvido um conjunto de fluxogramas para a orientação dos operadores de exterior na resolução de problemas; foi criada uma “janela de operação” que pretende ser um guia de apoio à operação; foi ainda proposta a monitorização frequente da idade das lamas e da razão alimento/microrganismo.

Simulação de um sistema de tratamento de águas residuais de lamas ativadas

A modelação matemática de Estações de Tratamento de Águas Residuais (ETAR) tem sido uma ferramenta de enorme utilidade nas fases de projeto e de exploração destas estruturas de tratamento. O presente estudo teve por objetivo principal construir um modelo matemático da ETAR de Bragança, em particular do seu tratamento biológico de lamas ativadas, com vista a avaliar, compreender e otimizar o seu desempenho. A construção do modelo foi efetuada com recurso ao ambiente de simulação WRc STOAT 5.0. O processo de lamas ativadas foi descrito pelo modelo de referência ASAL3. O modelo construído foi calibrado e validado com base em dados experimentais de 2015, obtidos no âmbito do programa de controlo analítico da ETAR. O modelo foi ainda utilizado para avaliar a qualidade do efluente em resposta a alterações do caudal e composição do afluente, a alterações de condições operacionais e a outras alternativas de tratamento. O modelo mostrou-se bastante adequado na descrição da evolução mensal da qualidade do efluente final da ETAR relativamente aos parâmetros Sólidos Suspensos Totais (SST) e Carência Bioquímica de Oxigénio (CBO5), embora apresente uma tendência para os subestimar em 1,5 e 3,5 mg/L, respetivamente. Em relação ao azoto total, os valores simulados aproximaram-se dos valores reais, quando se aumentaram as taxas de recirculação interna para 400%, um fator de cerca de 4 vezes superior. Os resultados do modelo e dos cenários mostram e reforçam o bom desempenho e a operação otimizada da ETAR em relação a remoção de SST e CBO5. Em relação ao azoto total, a ETAR não assegura de forma sistemática uma eficiência elevada, mas apresenta um bom desempenho, face ao que o modelo consegue explicar para as mesmas condições operacionais. Através do estudo de cenários procurou-se encontrar alternativas de tratamento eficientes e viáveis de remoção de azoto total, mas não se identificaram soluções que assegurassem decargas de azoto abaixo dos limites legais. Os melhores resultados que se alcançaram para a remoção deste contaminante estão associados ao aumento das taxas de recirculação interna do sistema pré-anóxico existente e a uma configuração do tipo Bardenpho de quatro estágios com alimentação distribuída, em proporções iguais, pelos dois estágios anóxicos. Outras soluções que envolvam tecnologias distintas podem e devem ser equacionadas em projetos futuros que visem a melhoria de eficiência de remoção de azoto da ETAR.

Selection of microorganisms producer of lipase for fat removal from biodiesel purification water

The objective this study has been the selection of lipase productor microorganism, for removal of oils and grease, in the pre-treatment of biodiesel wastewater washing. For this, analyses of the physicist-chemistries characteristics had been made with the wastewater of the biodiesel washing, and then it had been isolated and chosen, by means of determinations of the lipase activity. Following, it was made a test of fat biodegradation, in the conditions: pH (5.95), temperature (35 ºC), rotation (180 rpm) and ammonium sulfate as nitrogen source (3 g L-1) and establishing as variable the two microorganism preselected and the time (24; 48; 72; 96 and 120 h). The biodiesel purification wastewater had presented high potential of environmental impact, presenting a concentration of O of 6.76 g L-1. From the six isolated microbiological cultures, two microorganisms (A and B) had been selected, with enzymatic index of 0.56 and 0.57, respectively. The treatment of the wastewater using the isolated microorganism (Klebsiella oxytoca) had 80% of the fatty removal in 48 h.

An evaluation into the potential of biological processing for the removal of metals from sewage sludges

The use of sewage sludge in agricultural land as a means of sludge disposal and recycling has been shown to be economical and suitable because of the presence of nutrients such as nitrogen and phosphorus. However, municipal sludges often contain high quantities of toxic metals and other compounds that must be removed for its safe use in agricultural soils. The biological leaching of metals from sewage sludges has been shown to be a promising technique for metal detoxifying in such complex matrix. The process efficiency is dependent on several physico-chemical parameters, such as total solids concentration, metal forms, pH-ORP, and temperature. Scale-up of the process has not yet been defined and is still pursuing the correct operational design. Current research involving the bioleaching of metals from sewage sludge and its application to land, which affects soil physical properties, are presented and discussed.

The three sludge system for nitrogen and phosphorus removal /

"Presented at the 44th Annual Conference of the Water Pollution Control Federation, San Francisco, California (October, 1971)"--P. 1.