981 resultados para Biological Phosphorus Removal


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The efficiency of systems composed of two species of floating aquatic macrophyte (Eichhornia crassipes and Pistia stratiotes) to treat effluents from shrimp culture was evaluated in this research. The effluent originated from a pond populated with Macrobrachium amazonicum. Treatment systems consisted of 12 experimental tanks with aquatic macrophyte and three tanks without plants (control). Water samples were collected from the fresh water supply and before and after passing through the treatment systems. There are no differences in the removal of nutrients between the two species. The higher nutrient removal was observed for total phosphorus (41.9% by control; 71.6% by E. crassipes; 69.9 by P. stratiotes; 72.5% by E. crassipes + P. stratiotes and 72.1 by P. stratiotes + E. crassipes) and turbidity (30.6% by control; 80.2% by E. crassipes; 75.2 by P. stratiotes; 79.8% by E. crassipes + P. stratiotes and 81.5 by P. stratiotes + E. crassipes). The systems containing aquatic macrophytes were efficient in nitrogen and phosphorus removal from M. amazonicum culture. © 2008 Sociedade Brasileira de Zootecnia.

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The effects of abandoned mine drainage (AMD) on streams and responses to remediation efforts were studied using three streams (AMD-impacted, remediated, reference) in both the anthracite and the bituminous coal mining regions of Pennsylvania (USA). Response variables included ecosystem function as well as water chemistry and macroinvertebrate community composition. The bituminous AMD stream was extremely acidic with high dissolved metals concentrations, a prolific mid-summer growth of the filamentous alga, Mougeotia, and .10-fold more chlorophyll than the reference stream. The anthracite AMD stream had a higher pH, substrata coated with iron hydroxide(s), and negligible chlorophyll. Macroinvertebrate communities in the AMD streams were different from the reference streams, the remediated streams, and each other. Relative to the reference stream, the AMD stream(s) had (1) greater gross primary productivity (GPP) in the bituminous region and undetectable GPP in the anthracite region, (2) greater ecosystem respiration in both regions, (3) greatly reduced ammonium uptake and nitrification in both regions, (4) lower nitrate uptake in the bituminous (but not the anthracite) region, (5) more rapid phosphorus removal from the water column in both regions, (6) activities of phosphorus-acquiring, nitrogenacquiring, and hydrolytic-carbon-acquiring enzymes that indicated extreme phosphorus limitation in both regions, and (7) slower oak and maple leaf decomposition in the bituminous region and slower oak decomposition in the anthracite region. Remediation brought chlorophyll concentrations and GPP nearer to values for respective reference streams, depressed ecosystem respiration, restored ammonium uptake, and partially restored nitrification in the bituminous (but not the anthracite) region, reduced nitrate uptake to an undetectable level, restored phosphorus uptake to near normal rates, and brought enzyme activities more in line with the reference stream in the bituminous (but not the anthracite) region. Denitrification was not detected in any stream. Water chemistry and macroinvertebrate community structure analyses capture the impact of AMD at the local reach scale, but functional measures revealed that AMD has ramifications that can cascade to downstream reaches and perhaps to receiving estuaries.

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Este trabalho apresenta e discute os resultados de um estudo amplo e aprofundado sobre os principais parâmetros operacionais da flotação por ar dissolvido, utilizada no pós-tratamento de efluentes de um reator anaeróbio de leito expandido (RALEx), tratando 10 m3/hora de esgoto sanitário. Foram realizados preliminarmente ensaios utilizando o flotateste, unidade de flotação em escala de laboratório, para identificar as melhores dosagens de coagulante (cloreto férrico), o polímero mais adequado, dentre os 26 testados, e sua respectiva dosagem, o pH de coagulação adequado, o tempo (Tf) e o gradiente de velocidade (Gf) de floculação mais apropriados e a quantidade de ar (S*) requerida. Para obtenção das condições operacionais adequadas para a unidade piloto de flotação, os valores de Tf e de Gf foram variados de zero a 24 minutos e de 40 a 100 s-1, respectivamente. As concentrações de cloreto férrico e de polímero sintético variaram de 15 a 92 mg/L e de 0,25 a 7,0 mg/L, respectivamente. S* variou de 2.85 a 28.5 gramas de ar por metro cúbico de efluente e a taxa de aplicação superficial na unidade de flotação abrangeu de 180 a 250 m3/m2/d. O desempenho da flotação durante a partida do reator anaeróbio também foi investigado. O uso de 50 mg/L de cloreto férrico, de Tf igual a 20 min e Gf de 80 s-1, de S* de 19,7 g de ar por m3 de efluente e taxa de 180 m3/m2/d produziu excelentes resultados nos ensaios com a instalação piloto de flotação, com elevadas remoções de carga de DQO (80,6%), de fósforo total (90,1%) e de sólidos suspensos totais (92,1%) e com turbidez entre 1,6 e 15,4 uT e residuais de ferro de 0,5 mg/L, com remoção estimada, na forma de lodo, de 77 gramas de SST por m3 de efluente tratado. Nestas mesmas condições, no sistema RALEx+FAD, foram observadas remoções globais de 91,6% de carga de DQO, de 90,1% de carga de fósforo e de 96,6% de carga de SST. O emprego da flotação por ar dissolvido (FAD) mostrou-se alternativa bastante atraente para o pós-tratamento de efluentes de reatores anaeróbios. Se a coagulação estiver bem ajustada, o sistema composto de reator anaeróbio seguido de unidade de flotação consegue alcançar excelente remoção de matéria orgânica, redução significativa da concentração de fósforo e de sólidos suspensos, além de precipitação dos sulfetos dissolvidos, gerados no reator anaeróbio. Bons resultados foram alcançados mesmo quando o reator RALEx produziu efluentes de baixa qualidade durante seu período de partida. Nesse período, o sistema de flotação atuou como barreira eficaz, evitando a emissão de efluente de baixa qualidade do sistema.

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O emprego da flotação por ar dissolvido (FAD) para o pós-tratamento de efluentes de reatores anaeróbios aparenta ser atraente considerando algumas características desse processo físico-químico. A FAD é reconhecidamente um processo de alta taxa, particularmente eficiente na remoção de material particulado em suspensão e de flocos produzidos pela coagulação química de águas residuárias. Além disso, há produção de lodo espesso e provavelmente arraste de parcela de gases e de compostos voláteis, presentes nos efluentes anaeróbios. Entretanto, a concepção de sistemas de FAD deve ser precedida por ensaios em unidades de flotação em escala de laboratório, permitindo a determinação dos principais parâmetros do processo. Neste trabalho, são apresentados e discutidos os resultados obtidos em laboratório e em instalação piloto de flotação com escoamento contínuo recebendo efluente de reator anaeróbio de manta de lodo (UASB), com 18 m3 de volume, tratando esgoto sanitário. Os ensaios em unidade em escala de laboratório foram realizados utilizando diferentes dosagens de cloreto férrico (entre 30 e 110 mg/L) ou de polímero catiônico (entre 1,0 e 16,0 mg/L), atuando como coagulantes. Além disso, foram estudadas as condições de floculação (tempo de 15 e de 25 min, e gradiente médio de velocidade de floculação entre 30 e 100 s-1) e diferentes valores de quantidade de ar fornecido ao processo (S*, entre 4,7 e 28,5 g de ar por m3 de efluente). Com a instalação piloto de FAD foram realizados apenas ensaios preliminares variando-se a taxa de aplicação superficial (140 e 210 m3/m2/d) para diferentes valores de S* (14,8 a 29,5 g de ar por m3 de efluente). Com o emprego de dosagem de 65 mg/L de cloreto férrico, de tempo de 15 min e gradiente médio de velocidade de floculação de 80 s-1 e de 19 g de ar por m3 de efluente, foram observados excelentes resultados em laboratório, com elevadas remoções de DQO (89%), de fosfato total (96%), de sólidos suspensos totais (96%), de turbidez (98%), de cor aparente (91%), de sulfetos (não detectado) e NTK (47%). Considerando o sistema UASB e FAD, nos testes em laboratório, foram observadas remoções globais de 97,7% de DQO, de 98,0% de fosfato total, de 98,9% de SST, de 99,5% de turbidez, de 97,8% de cor aparente e de 59,0% de NTK. Nos ensaios com a instalação piloto de FAD, o sistema apresentou remoções de 93,6% de DQO, de 87,1% de SST, de 90% de sulfetos e de 30% de NTK.

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Since the implementation of the activated sludge process for treating wastewater, there has been a reliance on chemical and physical parameters to monitor the system. However, in biological nutrient removal (BNR) processes, the microorganisms responsible for some of the transformations should be used to monitor the processes with the overall goal to achieve better treatment performance. The development of in situ identification and rapid quantification techniques for key microorganisms involved in BNR are required to achieve this goal. This study explored the quantification of Nitrospira, a key organism in the oxidation of nitrite to nitrate in BNR. Two molecular genetic microbial quantification techniques were evaluated: real-time polymerase chain reaction (PCR) and fluorescence in situ hybridisation (FISH) followed by digital image analysis. A correlation between the Nitrospira quantitative data and the nitrate production rate, determined in batch tests, was attempted. The disadvantages and advantages of both methods will be discussed.

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A denitrifying microbial consortium was enriched in an anoxically operated, methanol-fed sequencing batch reactor (SBR) fed with a mineral salts medium containing methanol as the sole carbon source and nitrate as the electron acceptor. The SBR was inoculated with sludge from a biological nutrient removal activated sludge plant exhibiting good denitrification. The SBR denitrification rate improved from less than 0.02 mg of NO3-.N mg of mixed-liquor volatile suspended solids (MLVSS)(-1) h(-1) to a steady-state value of 0.06 mg of NO3-.N mg of MLVSS-1 h(-1) over a 7-month operational period. At this time, the enriched microbial community was subjected to stable-isotope probing (SIP) with [C-13] methanol to biomark the DNA of the denitrifiers. The extracted [C-13]DNA and [C-12]DNA from the SIP experiment were separately subjected to full-cycle rRNA analysis. The dominant 16S rRNA gene phylotype (group A clones) in the [C-13]DNA clone library was closely related to those of the obligate methylotrophs Methylobacillus and Methylophilus in the order Methylophilales of the Betaproteobacteria (96 to 97% sequence identities), while the most abundant clone groups in the [C-12]DNA clone library mostly belonged to the family Saprospiraceae in the Bacteroidetes phylum. Oligonucleotide probes for use in fluorescence in situ hybridization (FISH) were designed to specifically target the group A clones and Methylophilales (probes DEN67 and MET1216, respectively) and the Saprospiraceae clones (probe SAP553). Application of these probes to the SBR biomass over the enrichment period demonstrated a strong correlation between the level of SBR denitrification and relative abundance of DEN67-targeted bacteria in the SBR community. By contrast, there was no correlation between the denitrification rate and the relative abundances of the well-known denitrifying genera Hyphomicrobium and Paracoccus or the Saprospiraceae clones visualized by FISH in the SBR biomass. FISH combined with microautoradiography independently confirmed that the DEN67-targeted cells were the dominant bacterial group capable of anoxic [C-14] methanol uptake in the enriched biomass. The well-known denitrification lag period in the methanol-fed SBR was shown to coincide with a lag phase in growth of the DEN67-targeted denitrifying population. We conclude that Methylophilales bacteria are the dominant denitrifiers in our SBR system and likely are important denitrifiers in full-scale methanol-fed denitrifying sludges.

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The cause of seasonal failure of a nitrifying municipal landfill leachate treatment plant utilizing a fixed biofilm was investigated by wastewater analyses and batch respirometric tests at every treatment stage. Nitrification of the leachate treatment plant was severely affected by the seasonal temperature variation. High free ammonia (NH3-N) inhibited not only nitrite oxidizing bacteria (NOB) but also ammonia oxidizing bacteria (AOB). In addition, high pH also increased free ammonia concentration to inhibit nitrifying activity especially when the NH4-N level was high. The effects of temperature and free ammonia of landfill leachate on nitrification and nitrite accumulation were investigated with a semi-pilot scale biofilm airlift reactor. Nitrification rate of landfill leachate increased with temperature when free ammonia in the reactor was below the inhibition level for nitrifiers. Leachate was completely nitrified up to a load of 1.5 kg NH4-N m(-3) d(-1) at 28 degrees C. The activity of NOB was inhibited by NH3-N resulting in accumulation of nitrite. NOB activity decreased more than 50% at 0.7 mg NH3-N L-1. Fluorescence in situ hybridization (FISH) was carried out to analyze the population of AOB and NOB in the nitrite accumulating nitrifying biofilm. NOB were located close to AOB by forming small clusters. A significant fraction of AOB identified by probe Nso1225 specifically also hybridized with the Nitrosonlonas specific probe Nsm156. The main NOB were Nitrobacter and Nitrospira which were present in almost equal amounts in the biofilm as identified by simultaneous hybridization with Nitrobacter specific probe Nit3 and Nitrospira specific probe Ntspa662. (c) 2005 Elsevier Ltd. All rights reserved.

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Land disposal is commonly used for urban and industrial wastewater, largely due to the high costs involved in alternative treatments or disposal systems. However, the viability of such systems depends on many factors, including the composition of the effluent water, soil type, the plant species grown, growth rate, and planting density. The objective of this study is to establish whether land disposal of nitrogen (N) rich effluent using an agroforestry system is sustainable, and determine the effect of irrigation rate and tree planting density on the N cycle and subsequent N removal. We examined systems for the sustainable disposal of a high strength industrial effluent. The challenge was to leach the salt, by using a sufficiently high rate of irrigation, while simultaneously ensuring that N did not leach from the soil profile. We describe the N balance for two plant systems irrigated with effluent, one comprising Eucalyptus tereticornis and Eucalyptus moluccana and a Rhodes grass (Chloris gayana) pasture, and the other, Rhodes grass pasture alone. Nitrogen balance was assessed from N inputs in effluent and rainfall, accumulation of N in the plant biomass, changes in soil N storage, N loss in run-off water, denitrification and N loss to the groundwater by deep-drainage. Biomass production was estimated from allometric relationships derived from yearly destructive harvesting of selected trees. The N content of that biomass was then calculated from measured N content of the various plant parts, and their mass. Approximately 300 kg N/ha/yr was assimilated into tree biomass at a planting density of 2500 tree/ha of E. moluccana. In addition to tree assimilation, pasture growth between the tree rows, which was regularly harvested, contributed substantially to N uptake. If the trees were harvested after two years of growth and grass harvested regularly, biomass removal of N by the mixed system would be about 700 kg N/ha/yr. The results of this study show that the current system of effluent disposal is not sustainable as the nitrate leaching from the soil profile far exceeds standards set out by the ANZECC guidelines. Hence additional means of N removal will need to be implemented. Biological N removal is an area that warrants further studies as it is aimed at reducing N levels in the effluent before irrigation. This will complement the current agroforestry system.

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Nesta tese procurou-se demonstrar a valoração do efluente do processamento de pescado por incorporação dos nutrientes em Aphanothece microscopica Nägeli a diferentes temperaturas. Para tanto o trabalho é composto de cinco artigos que objetivaram avaliar sob o ponto de vista do tratamento do efluente pela cianobactéria Aphanothece e a separação e avaliação da biomassa gerada. O primeiro artigo intitula-se “Influência da temperatura na remoção de nutrientes do efluente da indústria de pescado por Aphanothece microscopica Nägeli”, e teve por objetivo avaliar a influência da temperatura (10, 20 e 30ºC) em um sistema de tratamento pela cianobactéria Aphanothece na remoção de matéria orgânica, nitrogênio e fósforo do efluente oriundo do processamento de pescado. A análise dos resultados mostrou que a temperatura influenciou significativamente na remoção de DQO, NTK, N-NH4 + e P-PO4 -3 . Para os experimentos a 20 e 30ºC todos os limites estabelecidos para os parâmetros avaliados foram atingidos. O segundo artigo intitulado “Efeito de coagulantes no efluente da indústria da pesca visando à separação de biomassa quando tratado por cianobactéria” avaliou o efeito da concentração e pH de dois tipos de coagulantes, cloreto férrico (FeCl3) e sulfato de alumínio (Al2(SO4)3), na separação da biomassa da cianobactéria Aphanothece microscopica Nägeli cultivada em efluente da indústria da pesca, assim como a remoção de matéria orgânica e nutrientes do efluente. Os resultados indicaram que o coagulante FeCl3 foi mais eficaz na remoção de todos os parâmetros testados. No que concerne à separação da biomassa, com um número de seis lavagens foi removido cerca de 97,6% da concentração de FeCl3 adicionado inicialmente. O terceiro artigo com o título “Caracterização da biomassa de Aphanothece microscopica Nägeli gerada no efluente da indústria da pesca em diferentes temperaturas de cultivo” avaliou a composição química da biomassa da cianobactéria Aphanothece microscopica Nägeli quando desenvolvida em meio de cultivo padrão BG11 e no efluente do processamento de pescado. O quarto artigo teve como título “Influência do meio de cultivo e temperatura em compostos nitrogenados na cianobactéria Aphanothece microscopica Nägeli” objetivou avaliar o teor de compostos nitrogenados presentes na biomassa da cianobactéria Aphanothece microscopica Nägeli quando cultivada em meio padrão e no efluente da indústria da pesca nas diferentes fases de crescimento. Para o estudo da composição química e nitrogenados no efluente foram realizados experimentos nas temperaturas de 10, 20 e 30ºC. As concentrações de proteína, cinzas e pigmentos aumentaram com o aumento da temperatura. Por outro lado, foi observada uma redução do teor de lipídios e carboidratos com o aumento da temperatura. O íon amônio juntamente com os ácidos nucléicos representa uma importante fração do nitrogênio não protéico presente na biomassa da cianobactéria Aphanothece. Ficou demonstrada a influência do meio de cultivo na concentração de nitrogênio, bem como a determinação de proteína pelo método de Kjeldahl superestima a concentração protéica em cianobactérias. O quinto artigo intitulado “Produção de proteína unicelular a partir do efluente do processamento do pescado: modelagem preditiva e simulação” avaliou a produção de proteína unicelular através do cultivo da cianobactéria Aphanothece microscopica Nägeli no efluente da indústria da pesca. Os dados cinéticos de crescimento celular foram ajustados a quatro modelos matemáticos (Logístico, Gompertz, Gompertz Modificado e Baranyi). Os resultados demonstraram que o modelo Logístico foi considerado o mais adequado para descrever a formação de biomassa. A análise preditiva mostrou a possibilidade da obtenção de 1,66, 18,96 e 57,36 kg.m-3.d-1 de biomassa por volume do reator em 1000 h de processo contínuo, para as temperaturas de 10, 20 e 30ºC, respectivamente.

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Nesta dissertação foi demostrada a potencialidade da cianobactéria Aphanothece microscopica Nägeli em cultivo heterotrófico para remover fósforo do efluente de laticínio, bem como o efeito da temperatura no bioprocesso. Para tanto o trabalho é composto por dois artigos. O primeiro intitula-se “Influência da temperatura na remoção de fósforo por Aphanothece microscopica Nägeli em biorreatores heterotróficos”, e teve por objetivo avaliar a eficiência da cianobactéria em remover heterotroficamente fósforo total dissolvido do efluente de processamento de laticínios. A análise dos resultados mostrou que a remoção de fósforo é independente de sua concentração no sistema, porém depende fortemente da temperatura. Ficou demostrado, que a remoção é altamente sensível a temperatura principalmente no intervalo de 10ºC – 20ºC e nessas condições a operacionalidade do biorreator deverá ser ajustada para manutenção da eficiência do processo. O segundo artigo tem como título “Dinâmica de remoção de fósforo por Aphanothece microscopica Nägeli em biorreatores heterotróficos” e avaliou a remoção das formas de fósforo reativo, fósforo hidrolisável, fósforo total e fósforo orgânico, total e dissolvida, bem como de DQO e NNTK nas temperaturas de 10ºC, 20ºC e 30ºC em 24 h, a fim de investigar a dinâmica de remoção de diferentes formas de fósforo do efluente de laticínio em biorreatores heterotróficos. Foi possível concluir que a fração de fósforo predominante no efluente de laticínio foi a orgânica dissolvida, seguida de fósforo reativo dissolvido. A cianobactéria foi capaz de remover formas simples de fósforo, como reativo e complexas, fósforo hidrolisável e orgânico, bem como DQO e N-NTK. No que se refere ao fósforo suspenso, foi verificado que as frações de fósforo orgânico suspenso e fósforo suspenso total apresentaram baixa remoção. Foi observado que no intervalo de 20ºC a 30ºC foi registrado o maior desempenho quanto à remoção de fósforo para um tempo de detenção hidráulica de 16 h. Nos experimentos realizados à temperatura de 20ºC foram registrados os melhores valores cinéticos resultando em uma máxima concentração celular de 0,84 g.L-1, velocidade máxima de crescimento de 8,64 dias-1 e produtividade de 3,85 g.L-1. dia-1. Assim, a análise dos resultados permite concluir que a remoção de fósforo, DQO e N-NTK em condições heterotróficas por Aphanothece microscopica Nägeli é rota em potencial para o tratamento de efluente de laticínio.

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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.

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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.

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Novel filter Palygorskite porous ceramsite (PC) was prepared using Palygorskite clay, poreforming material sawdust, and sodium silicate with a mass ratio of 10:2:1 after sintering at 700°C for 180 min. PC was characterized with X-ray diffraction, X-ray fluorescence, scanning electron microscopy, elemental, and porosimetry. PC had a total porosity of 67% and specific surface area of 61 m2/g. In order to assess the usefulness of PC as a medium for biological aerated filters (BAF), PC and (commercially available ceramsite) CAC were used to treat wastewater city in two laboratory-scale upflow BAFs. The results showed that the reactor containing PC was more efficient than the reactor containing CAC in terms of total organic carbon (TOC), ammonia nitrogen (NH3-N), and the removal of total nitrogen (TN) and phosphorus (P). This system was found to be more efficient at water temperatures ranging from 20 to 26°C, an air–water (A/W) ratio of 3:1, dissolved oxygen concentration >4.00 mg/L, and hydraulic retention time (HRT) ranging from 0.5 to 7 h. The interconnected porous structure produced for PC was suitable for microbial growth, and primarily protozoan and metazoan organisms were found in the biofilm. Microorganism growth also showed that, under the same submerged culture conditions, the biological mass in PC was significantly higher than in CAC (34.1 and 2.2 mg TN/g, respectively). In this way, PC media can be considered suitable for the use as a medium in novel biological aerated filters for the simultaneous removal of nitrogen and phosphorus.