The appraisal of anaerobic digestion in Ireland to develop improved designs and operational practice

Mesophilic Anaerobic Digestion treating sewage sludge was investigated at five full-scale sewage treatment plants in Ireland. The anaerobic digestion plants are compared and evaluated in terms of design, equipment, operation, monitoring and management. All digesters are cylindrical, gas mixed and heated Continuously Stirred Tank Reactors (CSTR), varying in size from 130m3 to 800m3. Heat exchanger systems heat all digesters. Three plants reported difficulties with the heating systems ranging from blockages to insufficient insulation and design. Exchangers were modified and replaced within one year of operation at two plants. All but one plant had Combined Heat and Power (CHP) systems installed. Parameter monitoring is a problem at all plants mainly due to a lack of staff and knowledge. The plant operators consider pH and temperature the most important parameters to be measured in terms of successful monitoring of an anaerobic digester. The short time taken and the ease at which pH and temperature can be measured may favour these parameters. Three laboratory scale pilot anaerobic digesters were operated using a variety of feeds over at 144-day period. Two of the pilots were unmixed and the third was mechanically mixed. As expected the unmixed reactors removed more COD by retention of solids in the digesters but also produced greater quantities of biogas than the mixed digester, especially when low solids feed such as whey was used. The mixed digester broke down more solids due to the superior contact between the substrate and the biomass. All three reactors showed good performance results for whey and sewage solids. Scum formation occurred giving operational problems for mixed and unmixed reactors when cattle slurry was used as the main feed source. The pilot test was also used to investigate which parameters were the best indicators of process instability. These trials clearly indicated that total Volatile Fatty Acid (VFA) concentrations was the best parameter to show signs of early process imbalance, while methane composition in the biogas was good to indicate possible nutrient deficiencies in the feed and oxygen shocks. pH was found to be a good process parameter only if the wastewater being treated produced low bicarbonate alkalinities during treatment.

Elektrochemisches Monitoring mikrobieller Aktivität : Grundlagen und Anwendung in der Abwasserreinigung

Bioactivity sensor, wastewater purification, electrochemistry, microbial activity, metabolic pathways

Adubação da mandioca (Manihot utilissima Pohl.) I: ensaio em areia lavada (Nota prévia)

This paper deals with the preliminary results of a sand culture experiment carried out to obtain physiological bases to study the fertilization of cassava in the State of São Paulo. On the other hand, the authors are interested in the possible influence of mineral nutrients in the quantity and quality of starch. Cassava (Manihot utilissima Pohl.), "Branca de Sta. Catarina" variety, was grown under the following treatments: NO PO KO, NO P1 K1, N1 P0 Kl, NI P1K0, N2 p1 Kl N1 P2 K1 and N1 P1 K2. A striking response to phosphorus was observed among the treatments. However, once secured the necessary phosphoric level to the plant, the production becomes limited by nitrogen; in other words, increase in yield can be accomplished only by raising the nitrogenous level. The present results suggest that the remarkable effects of phosphates applied to cassava cultures in the State of São Paulo are due not only to the poor quality of our soils, as far phosphorus is concerned: we are facing a positive physiological response showed by the plant.

Estudos sôbre a alimentação mineral da mandioca (Manihot utilissima Pohl.)

1. The present work was carried out to study the effects of mineral nutrients in the yield as well as in the composition of cassava roots. The variety "Branca de Sta. Catarina" was grown by the sand culture method, the following treatments being used: N0 P0 K0, N0 P1 Kl, N1 P0 K1, N2 P1 K0, N2 P1 K1, N1 P2 K1, and N1 P1 K2, where the figures 0, 1, and 2 denote the relative proportion of a given element. The nutrients were given as follows: N = 35 grams of ammonium nitrate per pot loaded with 120 pounds of washed sand; P1 = 35 grams of monocalcium phosphate; Kl = 28 grams of sulfate of potash. Besides those fertilizers, each pot received 26 grams of magnesium sulfate and weekly doses of micronutrients as indicated by HOAGLAND and ARNON (1939). To apply the macronutrients the total doses were divided in three parts evenly distributed during the life cycle of cassava. 2. As far yield of roots and foliage are concerned, there are a few points to be considered: 2.1. the most striking effect on yield was verified when P was omitted from the fertilization; this treatment gave the poorest yields of the whole experiment; the need of that element for the phosphorylation of the starchy reserves explains such result; 2.2. phosphorus and nitrogen, under the experimental conditions, showed to be the most important nutrients for cassava; the effect of potassium in the weight of the roots produced was much less marked; it is noteworthy to mention, that in absence of potassium, the roots yield decreased whereas the foliage increased; as potassium is essential for the translocation of carbohydrates it is reasonable to admit that sugars produced in the leaves instead of going down and accumulate as starch in the roots were consumed in the production of more green matter. 3. Chemical analyses of roots revealed the following interesting points: 3.1. the lack of phosphorus brought about the most drastic reduction in the starch content of the roots; while the treatment N1 P1 K1 gave 32 per cent of starch, with NI PO Kl the amount found was 25 per cent; this result can be explained by the requirement of P for the enzymatic synthesis of starch; it has to be mentioned that the decrease in the starch content was associated with the remarkable drop in yield observed when P was omitted from the nutrient medium; 3.2. the double dosis of nitrogen in the treatment N2 P1 K1, gave the highest yields; however the increase in yield did not produce any industrial gain: whereas the treatment N1 P1 K1 gave 32 per cent of starch, by raising the N level to N2, the starch content fell to 24 per cent; now, considering the total amount of starch present in the roots, one can see, that the increase in roots yield did not compensate for the marked decrease in the starch content; that is, the amount of starch obtained with N1 P1 K1 does not differ statistically from the quantity obtained with N2 P1 K1; as far we know facts similar to this had been observed in sugar beets and sugar cane, as a result of the interaction between nitrogen and sugar produced; the biochemical aspect of the problem is very interesting: by raising the amount of assimilable nitrogen, instead of the carbohydrates polymerize to starch, they do combine to the amino groups to give proteinaceous materials; actually, it did happen that the protein content increased from 2.91 to 5.14 per cent.

A raspa de mandioca como sucedâneo dos farelos de trigo na alimentação de pintos

In a feeding trial cassava root meal was used as a substitute for wheat bran and wheat middling (mixed) in several ranges: 10, 15, 20 and 30% of a ration. Five groups of 32 seven day old Rhode I. Red chicks were used during 6 weeks of the trial. The results are shown in the Tables (Quadros) I, II and III. Table I shows an high mortality in R4, receiving 30% of cassava root meal and no wheat by product. It was observed a depression of the development of the chicks that was so much high as the proportion of the cassava meal increased in the ration consumed. The A. suggests cassava root meal might have an antagonistic factor acting as a "toxic", that he imagine could be corrected by a higher vitaminic and mineral proportion. This hipothesis must be investigated.

Estudo do aproveitamento integral da planta mandioca

This paper deals with cassava leaf, stem and root production. Field competition trial showed that production of leaves and stems are the same; as that of roots and that leaves and stems can be used in animal feeding beside the industrialization of roots.

Model-based diagnosis system: application to constructed wetlands

Report for the scientific sojourn carried out at the Model-based Systems and Qualitative Reasoning Group (Technical University of Munich), from September until December 2005. Constructed wetlands (CWs), or modified natural wetlands, are used all over the world as wastewater treatment systems for small communities because they can provide high treatment efficiency with low energy consumption and low construction, operation and maintenance costs. Their treatment process is very complex because it includes physical, chemical and biological mechanisms like microorganism oxidation, microorganism reduction, filtration, sedimentation and chemical precipitation. Besides, these processes can be influenced by different factors. In order to guarantee the performance of CWs, an operation and maintenance program must be defined for each Wastewater Treatment Plant (WWTP). The main objective of this project is to provide a computer support to the definition of the most appropriate operation and maintenance protocols to guarantee the correct performance of CWs. To reach them, the definition of models which represent the knowledge about CW has been proposed: components involved in the sanitation process, relation among these units and processes to remove pollutants. Horizontal Subsurface Flow CWs are chosen as a case study and the filtration process is selected as first modelling-process application. However, the goal is to represent the process knowledge in such a way that it can be reused for other types of WWTP.

Decoloración de tintes por lacasa

Informe de investigación realizado a partir de una estancia en el Instituto de Biotecnología Medioambiental de la Universidad Tecnológica de Graz, Austria, entre Julio y Agosto de 2006. Se ha estudiado la decoloración de varios tintes sintéticos de estructuras químicas diferentes (Rojo Congo, Azul de Naftol, Indigo Carmín, Lanaset Gris, Azul de Nilo) por la enzima lacasa inmovilizada. La inmovilización de la enzima lacasa se llevó a cabo sobre esferas de alúmina (Al2O3) de 3 mm de diámetro debido a la resistecia mecánica de este material. La lacasa y la proteína inmovilizada se determinaron como la diferencia entre las concentraciones iniciales y residuales (obtenidas en los lavados). El porcentaje de lacasa inmovilizada fue del 68% y la cantidad de proteína inmovilizada por gramo de soporte de 5,6 mg. La enzima lacasa inmovilizada fue capaz de decolorar tintes de diferente estructura sin la necesidad de añadir mediadores redox, lo cual la hace una enzima muy adecuada para su aplicación en la decoloración de efluentes procedentes de la industria textil. De todas formas, son necesarios más estudios para optimizar la técnica de inmovilización así como el proceso de decoloración. Es interesante destacar que aunque hay muchos estudios basados en la oxidación de tintes textiles por lacasa la mayoría utilizan la enzima libre y hay muy poca información disponible sobre la aplicación de lacasas inmovilizadas, por lo que el presente estudio constituye una aportación muy interesante y novedosa.

Using Effluent Charges in Promoting Investment in Water Pollution Control Technology: A Model of Coordination Failure among Firms

Untreated wastewater being directly discharged into rivers is a very harmful environmental hazard that needs to be tackled urgently in many countries. In order to safeguard the river ecosystem and reduce water pollution, it is important to have an effluent charge policy that promotes the investment of wastewater treatment technology by domestic firms. This paper considers the strategic interaction between the government and the domestic firms regarding the investment in the wastewater treatment technology and the design of optimal e­ffluent charge policy that should be implemented. In this model, the higher is the proportion of non-investing firms, the higher would be the probability of having to incur an e­ffluent charge and the higher would be that charge. On one hand the government needs to impose a sufficiently strict policy to ensure that firms have strong incentive to invest. On the other hand, it cannot be too strict that it drives out firms which cannot afford to invest in such expensive technology. The paper analyses the factors that affect the probability of investment in this technology. It also explains the difficulty of imposing a strict environment policy in countries that have too many small firms which cannot afford to invest unless subsidised.

Desarrollo y aplicación de estrategias de control avanzado en procesos biológicos de tratamiento de efluentes contaminados

En este proyecto se ha desarrollado estrategias de control avanzadas para plantas de depuración de aguas residuales urbanas que eliminan conjuntamente materia orgánica, nitrógeno y fósforo. Las estrategias se han basado en el estudio multivariable del comportamiento del sistema, que ha producido subsidios para la utilización de lazos de control feedforward, de control predictivo y de un control de costes que automáticamente enviaba las consignas más adecuadas para los controladores de proceso. Para el desarrollo de las estrategias, se ha creado un sistema virtual de simulación (simulador) de plantas de depuradoras, basado en datos de literatura. Para el caso de una planta real, se ha desarrollado un simulador de la planta de Manresa (Catalunya). Sin embargo, el sistema de Manresa se ha utilizado exclusivamente para auxiliar los ingenieros de la planta en la tomada de decisiones de cambio de configuración para que la eliminación de fósforo se dé por la ruta biológica y no por la ruta química. La implementación de los simuladores ha permitido hacer muchas pruebas que en una planta real demandarían mucho tiempo y consumirían muchos recursos energéticos y financieros. Las estrategias de control más elaboradas han podido ahorrar hasta 150.000,00 Euros por año en relación a la operación de la planta sin el control automático. Cuanto a los estudios del modelo de la planta real, se concluyó que la eliminación biológica de fósforo puede sustituir el actual proceso químico de eliminación de fósforo, bajando los costes operacionales (costes del agente precipitante).

Estudi de la degradació anaeròbia de tres contaminants emergents: àcid clofíbric, carbamazepina i ibuprofè

En el present estudi s’ha fet un seguiment baromètric de la producció de biogàs de tres compostos farmacèutics mitjançant tests de degradació anaeròbia. El llot del digestor anaerobi de l’estació depuradora d’aigües residuals (EDAR) de Granollers s’ha emprat com a inòcul. En un primer experiment, s’ha fet l’estudi de l’etapa metanogènica, amb metanol com a substrat i les concentracions de 5, 10 i 20 mg·L-1 d’àcid clofíbric (CLOFI, regulador lípid), ibuprofè (IBU, anti-inflamatori) i carbamazepina (CARBA, antiepilèptic/analgèsic). En un segon experiment, s’ha estudiat l’etapa acetogènica, amb àcid propiònic com a substrat i amb concentracions de 20 i 100 mg·L-1 dels mateixos fàrmacs. Per una banda, en el primer experiment, no s’ha observat degradació dels fàrmacs i cap d’ells presenta toxicitat pel llot anaerobi. CARBA i IBU s’adsorbeixen majoritàriament a la fase sòlida. Per altra banda, en l’etapa acetogènica ni CARBA ni IBU s’han degradat i tampoc presenten toxicitat en cap de les concentracions provades. Com en el cas anterior, la majoria d’aquests fàrmacs queda adsorbit en el llot. En canvi, CLOFI es degrada en 100 mg·L-1 de concentració donant com a producte intermedi un metabòlit.

El bosc dels fartets o la història d'una depuradora ecològica

Treball de recerca realitzat per una alumna d'ensenyament secundari i guardonat amb un Premi CIRIT per fomentar l'esperit científic del Jovent l'any 2009. Aquest treball té per objectiu plantejar el disseny d’una depuradora ecològica i un petit bosc de ribera amb la finalitat de divulgar i reivindicar el paper crucial que juguen les zones humides en el gran ecosistema de la Terra. Davant l’imminent esgotament de les principals energies fòssils i la manca de recursos tant bàsics com l’aigua, es pretén insistir en els molts avantatges d’importar la capacitat depuradora de les zones humides com a tecnologia alternativa per tractar aigües residuals industrials, agrícoles i urbanes, amb una despesa energètica pràcticament nul•la i uns beneficis ecològics, econòmics i de cost de la oportunitat més que evidents. El reciclatge d’aigües residuals es presenta com un dels reptes més importants de les societats actuals. La denominada fitodepuració aprofita el poder refinador de la vegetació present en les zones humides per reduir o eliminar contaminants de l’aigua mitjançant una sèrie de complexos processos biològics i fisicoquímics que la natura, en la seva dinàmica perfecte, ha dissenyat durant 4500 milions d anys. I és en base a aquestes qualitats depuradores d’aquests ecosistemes aquàtics que sorgeix la figura de l’aiguamoll artificial.

La depuradora de Begues: reactor biològic o aiguamolls construïts?. Estudi comparatiu dels vectors: paràmetres de l'H2O, fangs produïts, costos capitals i d'explotació, personal

L’objectiu del present estudi és comparar els vectors de paràmetres de l’aigua, producció de fangs, costos i personal entre 2 tipus d’instal·lacions EDAR al municipi de Begues; una ja existent amb tractament secundari i terciari mitjançant un reactor biològic i una potencial amb tractament secundari i terciari mitjançant aiguamolls construïts. La finalitat del projecte és determinar, gràcies a l’estudi dels principals vectors ambientals de la infraestructura i a altres estudiats per na Susana Forero Sánchez, quina de les 2 tipologies d’instal·lació s’ajusta més al territori i a les necessitats de tractament de les aigües del mateix. Els resultats de la investigació indiquen que tant els costos d’explotació com la producció de fangs i el personal donen avantatge als aiguamolls construïts, però els costos capitals i el tractament de nutrients són favorables per a la depuradora actual. Amb el projecte de Susana Forero Sánchez, les conclusions que es poden establir en referència a la decisió d’instal·lar una depuradora o una altra segons els vectors estudiats indiquen que l’EDAR sense aiguamolls té més probabilitat de ser escollida com la més adient per les necessitats del territori d’estudi.

La depuradora de Begues: reactor biològic o aiguamolls construïts?. Estudi comparatiu dels vectors: superfície, consum energètic, integració en el medi

L’objectiu del present estudi és comparar els vectors de superfície, consum energètic i integració en el medi entre 2 tipus d’instal·lacions EDAR al municipi de Begues; una ja existent amb tractament secundari i terciari mitjançant un reactor biològic i una potencial amb tractament secundari i terciari mitjançant aiguamolls construïts. La finalitat del projecte és determinar, gràcies a l’estudi dels principals vectors ambientals de la infraestructura i a altres estudiats per en Jordi Gómez Castillo, quina de les 2 tipologies d’instal·lació s’ajusta més al territori i a les necessitats de tractament de les aigües del mateix. Els resultats de la investigació indiquen que els aiguamolls construïts fan un ús més productiu del sòl però ocupen l’espai de reserva disponible amb el sistema de reactor biològic. A més, consumeixen 50kWh/dia menys que l’altra instal·lació, fet que implica un 7% menys d’emissions de CO2 anuals. Finalment, tenen una millor integració en el medi i proporcionen uns beneficis auxiliars afegits. Amb el projecte d’en Jordi Gómez Castillo, les conclusions que es poden establir en referència a la decisió d’instal·lar una depuradora o una altra indiquen que l’EDAR sense aiguamolls té més probabilitat de ser escollida com la més adient per les necessitats del territori d’estudi.

Determinació de compostos orgànics contaminants en aigües residuals industrials

La determinació de compostos orgànics contaminants en aigües residuals d’origen urbà i industrial és un tema que ha suscitat un creixent interès, tant des del punt de vista del problema mediambiental que es deriva de l’abocament d’aquestes aigües al medi aquàtic públic com des de la perspectiva de reutilització de les aigües tractades en processos industrials. La majoria d’aquests contaminants no s’eliminen completament en plantes de tractament d’aigües convencionals, pel que s’han de controlar. Aquest fet implica desenvolupar nous processos de tractament que permetin millorar l'eficiència de l'eliminació de les plantes de tractament convencionals. Per tal d'investigar la presència d'aquests compostos contaminants a baixes concentracions és necessari desenvolupar nous mètodes analítics altament sensibles. En el nostre projecte s'han desenvolupat diferents mètodes analítics per determinar compostos orgànics contaminants en aigües residuals provinents de plantes de tractament d'aigües industrials, urbanes i plantes potabilitzadores, utilizant principalment la microextracció en fase sòlida (SPME) seguida de la cromatografia de gasos acoblada a un espectròmetre de masses (GC-MS). S'ha estudiat la presència de diferents famílies de compostos en aquestes aigües, com són: ftalats, amines alifàtiques primàries i nitrosamines. A més a més, s'han desenvolupat mètodes analítics per determinar amines alifàtiques primàries en llots actius provinents de diferents tipus de plantes de tractament d'aigües i plantes potabilitzadores.