APPLICABILITY OF THE NITRITATION/DENITRITATION PROCESS IN THE TREATMENT OF A LANDFILL LEACHATE

The biological nitritation/denitritation process in the removal of organic matter and nitrogen in a landfill leachate was studied using an activated sludge sequencing batch reactor Treatment cycles were formed by an anoxic and an aerobic phases in which the conditions for oxidation of the influent N load and the prevalence of nitrite concentration at the end of aerobic treatment cycles were determined as well as the use of organic matter present in the leachate as a carbon source for denim-firing organisms in the anoxic stage The removal efficiencies of N-NO(2) at the end of the anoxic process (48h) ranged between 14 and 30% indicating low availability of biodegradable organic matter in the leachate As for the accumulation of N-NO(2) at the end of the aerobic phase (48h) of treatment cycles imbalances were not observed while 100% removal efficiencies of N and specific nth-dation rates from 0 095 to 0 158kgN-NH(3)/kgSSV per day were recorded demonstrating the applicability of simplified nitrification in the treatment of effluents with low C/N ratios

Biogas production and valorization by means of a two-step biological process

The scope of this research work was to investigate biogas production and purification by a two-step bench-scale biological system, consisting of fed-batch pulse-feeding anaerobic digestion of mixed sludge, followed by methane enrichment of biogas by the use of the cyanobacterium Arthrospira platensis. The composition of biogas was nearly constant, and methane and carbon dioxide percentages ranged between 70.5-76.0% and 13.2-19.5%, respectively. Biogas yield reached a maximum value (about 0.4 m(biogas)(3)/kgCOD(i)) at 50 days-retention time and then gradually decreased with a decrease in the retention time. Biogas CO(2) was then used as a carbon source for A. platensis cultivation either under batch or fed-batch conditions. The mean cell productivity of fed-batch cultivation was about 15% higher than that observed during the last batch phase (0.035 +/- 0.006 g(DM)/L/d), likely due to the occurrence of some shading effect under batch growth conditions. The data of carbon dioxide removal from biogas revealed the existence of a linear relationship between the rates of A. platensis growth and carbon dioxide removal from biogas and allowed calculating carbon utilization efficiency for biomass production of almost 95%. (C) 2009 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Exceptionally high-rate nitrification in sequencing batch reactors treating high ammonia landfill leachate

The nitrogen removal capacity of a suspended culture system treating mature landfill leachate was investigated. Leachate containing high ammonium levels of 300-900 mg N/L was nitrified in a bench scale sequencing batch reactor. Leachate from four different landfills was treated over a two year period for the removal of nitrogen. In this time, a highly specific nitrifying culture was attained that delivered exceptionally high rates of ammonia removal. No sludge was wasted from the system to increase the throughput and up to 13 g/L of MLSS was obtained. Settleability of the purely nitrifying biomass was excellent with SVI less than 40 mL/g, even at the high sludge concentrations. Nitrification rates up to 246 mg NI(L h) (5.91 g N/(L d)) and specific nitrification rates of 36 mg N/(gVSS h) (880 mg N/(gVSS d)) were obtained. The loading to the system at this time allowed complete nitrification of the leachate with a hydraulic retention time of only 5 hours. Following these successful treatability studies, a full-scale plant was designed and built at one of the landfills investigated.

Valorização energética do biogás de um aterro de resíduos sólidos urbanos

Actualmente, a sociedade depara-se com um enorme desafio: a gestão dos resíduos sólidos urbanos. A sua produção tem vindo a aumentar devido à intensificação das actividades humanas nas últimas décadas. A criação de um sistema de gestão dos resíduos é fundamental para definir prioridades nas acções e metas para que haja uma prevenção na produção de resíduos. Os resíduos sólidos urbanos quando dispostos de forma inadequada podem provocar graves impactos ambientais, tendo sido neste trabalho demonstrado que através de uma gestão eficiente destes é possível aproveitar o potencial energético do biogás e consequentemente diminuir o consumo de combustíveis fósseis reduzindo o impacto ambiental. Os aterros sanitários devem funcionar como a ultima etapa do sistema de tratamento dos resíduos sólidos urbanos e são uma alternativa a ter em conta se forem tomadas todas as medidas necessárias. Estima-se que os aterros sejam responsáveis pela produção de 6-20% do metano existente e que contribuam com 3-4% da produção anual de gases efeito de estufa provenientes de actividades antropogénicas1. É, portanto, fundamental proceder a uma impermeabilização do solo e à criação de condições para recolha do biogás produzido durante a decomposição dos resíduos. Foi estimada a produção de biogás, de acordo com o modelo “LandGEM”, no entanto comparando esta produção com a produção medida pelo explorador, constatou-se uma diferença significativa que pode ser justificada pelo: modo de funcionamento do aterro (longos períodos de paragem); desvio dos resíduos rapidamente biodegradáveis para valorização; a existência de uma percentagem superior ao normal de oxigénio no biogás; a utilização de escórias e cinzas, e a correspondente redução da humidade devido ao compactamento exercido sobre os resíduos durante a sua deposição. Visto tratar-se de um estudo de viabilidade económica da valorização do biogás, foram propostos três cenários para a valorização do biogás. O 1º cenário contempla a instalação de um sistema gerador de energia para comercialização junto da Rede Eléctrica Nacional. O 2º Cenário contempla a instalação de um sistema alternativo de alimentação à caldeira da central de valorização energética de forma a substituir o combustível utilizado actualmente. E o 3º Cenário vem de encontro com os resultados observados actualmente onde se verifica uma reduzida produção/recolha de biogás no aterro. Assim é proposto um sistema gerador de energia que garanta o auto-consumo da exploração do aterro (26 MWh/ano). Qualquer um dos cenários apresenta uma VAL negativa o que leva a concluir que não são viáveis. No entanto, através da análise de sensibilidade, verificamos que estes são claramente afectados por factores como o benefício e o investimento anual, concluindo-se que com alterações nos factores de cálculo, como por exemplo, um aumento no consumo de combustível auxiliar da caldeira (2º cenário), ou com um aumento da factura eléctrica (3º cenário), ou com o aumento do tempo de retorno do investimento inicial(1º cenário), os projectos podem-se tornar viáveis. Por fim importa referir que independentemente da valorização é fundamental continuar a eliminar a máxima quantidade de metano produzida para tentar diminuir o impacto que este tem sobre o ambiente.

Maximização da valorização energética em aterros sanitários recorrendo a equipamentos baseados no Ciclo Orgânico de Rankine (ORC)

Atualmente, os aterros sanitários representam uma solução para a gestão e tratamento dos resíduos sólidos urbanos. Da deposição, ocorrem duas formas de emissões ao longo do tempo, a produção de biogás e de lixiviados, que resultam sobretudo da decomposição da matéria orgânica. Um dos principais constituintes do biogás é o metano, o qual tem elevado poder calorífico. O presente trabalho aborda, a maximização da valorização energética em aterros sanitários, recorrendo a equipamentos baseados no Ciclo Orgânico de Rankine (ORC) para a produção de eletricidade. É apresentado como caso de estudo a central de valorização energética da Suldouro, em Sermonde, que produz eletricidade a partir do biogás resultante da decomposição da matéria orgânica depositada em aterro. O biogás é utilizado como combustível para os motogeradores utilizados para o seu aproveitamento energético, sendo que apenas cerca de 40% do potencial energético contido no biogás é transformado em eletricidade, registando-se perdas sobretudo nas emissões dos gases de exaustão e na água de arrefecimento dos motores. Para avaliação do potencial da recuperação energética dos gases de escape é avaliado o desempenho termodinâmico do ciclo ORC. Para tal foi desenvolvida uma ferramenta em MATLAB utilizando como modelo a configuração do ORC com recuperador de calor. O cálculo das propriedades termodinâmicas dos fluidos foi obtido através da criação de uma sub-rotina que chama o programa CoolProp. Este programa restitui propriedades como a entalpia, entropia, pressões e temperaturas em cada ponto do ciclo, permitindo assim ao utilizador otimizar o tempo na obtenção de resultados. A avaliação económica é fundamental na tomada de decisões por parte do investidor e dos financiadores do projeto. É então apresentada a análise económica e efetuada uma análise de sensibilidade, onde foram efetuadas variações nos vetores mais importantes de forma a poder avaliar-se o impacto em termos da sua rentabilidade. A ferramenta desenvolvida permite obter de forma prática, os três indicadores económicos extremamente influentes no que se refere à tomada de decisão. A utilização dos sistemas ORC e os seus benefícios não se esgotam na maximização dos aproveitamentos da valorização energética em aterros sanitários. Também a recuperação de calor para a produção de energia elétrica pode ter um impacto importante em muitos setores intensivos de energia, contribuindo significativamente para a redução do consumo e aumentando a eficiência de todo o processo de produção.

Development of mixed matrix membranes with metal - organic framework and ionic liquids for biogas upgrading

Dissertation presented to Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade Nova de Lisboa for obtaining the master degree in Membrane Engineering

Assessment of hydrogen sulfide removal from biogas using a field scale anoxic biotrickling filter.

Hydrogen sulphide is one of the most toxic and corrosive compound present in swine-derived biogas streams.In this study, afield scale biotrickling filter for the removal of hydrogen sulfide was investigated.A Biofilter packed with supporting biofilm materials was fed continuously with a proprietary nutrient solution and operatedfor over 73days. The system has been operating with a H2S inlet concentrations ranging from 1,000to 3,000 ppm.Significant removal efficiencies >95% was demonstrated. pH of the stock feeding solution decreased from 6.2 to as low as 3.5within couple days.The resulting drop in pH provided circumstantial evidence to support biological H2 Soxidation to sulphuric acid by sulfide-oxidizers. Sulfur precipitation was also observed to occur. The results suggested that H2S removal from biogas stream can be efficiently achieved using portable, low cost and maintenance free biotrickling filters.

Use of swine waste-derived biogas to enhance microalgae productivity.

The effects of swine wastewater-derived biogas on microalgae productivity were determined. Experiments were conducted in a closed photobioreactor containing digestate effluent as culturing media and biogas in the headspaceas source of CO2. Experiments were carried out under mixothrophic and autothrophic conditions. Results showed that autotrophic growth rate (0.6 d-1)was twofoldfaster than mixotrophic. Frequent reinjections of biogas containing up to 2,000 ppm of hydrogen sulfide was not inhibitory to microalgae growth. The rapid removal of H2S in the system suggests photobioreactors can be an interesting alternative to biogas purification. A model to estimate microalgae productivity based on the amount of available CO2, inorganic and organic carbon was developedand showed good data fit correlation (r²= 0.99).

Biogas production from potato peel waste

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia do Ambiente, perfil de Gestão e Sistemas Ambientais

Immature mosquitoes (Diptera: Culicidae) in a eutrophic landfill tank from State of Rio de Janeiro, Brazil

Introduction To determine the faunal composition of immature culicids inhabiting a percolation tank in the landfill of Sapucaia, State of Rio de Janeiro, Brazil, immature mosquitoes were collected over a two-day period during the third weeks of April, August and October 2011. Results The species found were Culex usquatus, Lutzia bigoti, Anopheles argyritarsis and Limatus durhamii. This study is the first to report the colonization of eutrophic breeding sites by these species. Conclusions The oviposition behavior observed in this study suggests a secondary adaptation or change in habit to select eutrophic environments during the developmental stages of the observed species.

Energy from waste (EfW): a feasibility study on the economic and the environmental co-benefits of biogas production within rural communities

Energy from waste (E/W) technologies in the form o f biogas plants, CHP plants and other municipal solid waste (MSW) conversion technologies, have been gaining steady ground in the provision o f energy throughout Europe and the UK. Urban Waste Water Treatment Plants (UWWTP) are utilising much o f the same biochemical processes common to these E/W plants. Previous studies on Centralised Anaerobic Digestion (CAD) within Ireland found that the legislative and economic conditions were not conducive to such an operation on the grounds o f low energy price for electric and heat energy, and due to the restrictive nature o f the allowable feedstocks. Recent changes to the Irish REFIT tariff on energy produced from Anaerobic digestion; alterations to the regulation o f the allowable use o f animal by products(ABP); the recent enactment o f the Renewable Energy D irective (09/28/EC) and a subsequent review o f the draft Biowaste Directive (2001) required that the issue o f decentralised energy production in Ireland be reassessed. In this instance the feasibility study is based on a extant rural community, centred around the village o f Woodford Co Galway. The review found that the prevailing conditions were now such that it was technically and economically feasible for this biochemical process to provide energy and waste treatment facilities at the above location. The review also outlines the last item which is preventing this process from becoming achievable, specifically the lack o f a digestate regulation on land spreading which deals specifically with biowaste. The study finds that the implementation o f the draft EU biowaste regulations, with amendments for Cr and Hg levels to match the proposed Irish regulation for compost, would ensure that Ireland has some o f the most restrictive regulations in Europe for this application. The delay in completing this piece o f legislation is preventing national energy and waste issues from being resolved in a planned and stepwise fashion. A proposed lay out for the new Integrated Waste from Energy Plant (IW/EP) is presented. Budget economic projections and alternative revenue streams are outlined. Finally a review o f the national policies regarding the Rural Development Plan (RDP), the Rural Planning Guidelines (RPG) and the National Renewable Energy Action Plan (NREAP) are examined against the relevant EU directives.

Page County Landfill Association, June 30, 2001 & June 30, 2002

Other Audit Reports

Fremont County Landfill Commission, June 30, 2002

Other Audit Reports