Avaliação da floco-decantação de manta de lodo associada à decantação de alta taxa no tratamento de águas de consumo humano

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Tratamento de esgoto sanitário utilizando reatores anaeróbios operados em bateladas sequenciais (escala piloto)

The performances of two anaerobic sequencing batch reactors (1.2 m 3) containing biomass immobilized in inert support and as granular sludge in the treatment of domestic sewage from the Campus of São Carlos-University of São Paulo were evaluated. The experimental phase lasted seventy days. During this period, the reactors presented quite similar performances in respect to COD and total suspended solids removal, achieving average efficiencies of approximately 60% and 75%, respectively. The analysis using molecular biology techniques on biomass samples taken at 35 th and 70 th showed differences in the bacterial community in the reactors indicating that the type of biomass immobilization selected the populations differently. A higher similarity was found for the Archaea domain probably because these microorganisms utilize specific substrates formed at the end of the anaerobic process.

Tratamento de águas residuárias de suinocultura em reator anaeróbio compartimentado seguido de reator UASB

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Sistema de tratamento anaeróbio, aeróbio e anóxico para águas residuárias de suinocultura: remoção de matéria orgânica, de nutrientes e de coliformes

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Avaliação de sistema composto por reatores anaeróbios e aeróbio para tratmento de águas residuárias de suinocultura

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Reator anaeróbio compartimentado para o tratamento de águas residuárias de suinocultura

Water and soil pollution caused by the waste from the swine production causes severe environmental impacts in producing areas. An efficient alternative to reduce these impacts can be the use of high-rate anaerobic reactors. In this work, it was evaluated the effect of the swine wastewater with total suspended solids concentrations around 6.000 mg.L-1 in the anaerobic baffled reactor with three compartments. The volume of the first compartment was 210 L and of the second and third ones of 160 L. The anaerobic baffled reactor was submitted at hydraulic detention times of 56, 28 and 18 hours and to organic load rates of 5.0 to 10.1 g total COD (L.d)(-1). The highest total COD removals, of 42 to 68%, and volumetric methane productions, of 0.261 to 0.454 L CH4 (L reactor d)(-1), occurred in the second compartment.

Phenol degradation in an anaerobic fluidized bed reactor packed with low density support materials

The objective of this research was to study phenol degradation in anaerobic fluidized bed reactors (AFBR) packed with polymeric particulate supports (polystyrene - PS, polyethylene terephthalate - PET, and polyvinyl chloride - PVC). The reactors were operated with a hydraulic retention time (HRT) of 24 h. The influent phenol concentration in the AFBR varied from 100 to 400 mg L-1, resulting in phenol removal efficiencies of similar to 100%. The formation of extracellular polymeric substances yielded better results with the PVC particles; however, deformations in these particles proved detrimental to reactor operation. PS was found to be the best support for biomass attachment in an AFBR for phenol removal. The AFBR loaded with PS was operated to analyze the performance and stability for phenol removal at feed concentrations ranging from 50 to 500 mg L-1. The phenol removal efficiency ranged from 90-100%.

Advanced oxidation process H2O2/UV combined with anaerobic digestion to remove chlorinated organics from bleached kraft pulp mill wastewater

This study investigated the application of an advanced oxidation process combining hydrogen peroxide with ultraviolet radiation (H2O2/UV) to remove recalcitrant compounds from Kraft bleaching effluent. Anaerobic pre-treatment was performed to remove easily degraded organics using a horizontal-flow anaerobic immobilized biomass (HAIB) reactor. Bleaching plant effluent was treated in the HAIB reactor processed over 19 h of hydraulic retention time (HRT), reaching the expected removal efficiencies for COD (61 +/- 3%), TOC (69 +/- 9%), BOD5 (90 +/- 5%) and AOX (55 +/- 14%). However, the anaerobic treatment did not achieve acceptable removal of UV254 compounds. Furthermore, there was an increase of lignin, measured as total phenols. The H2O2/UV post-treatment provided a wide range of removal efficiencies depending on the dosage of hydrogen peroxide and UV irradiation: COD ranged from 0 to 11%, UV254 from 16 to 35%, lignin from 0 to 29% and AOX from 23 to 54%. All peroxide dosages applied in this work promoted an increase in the BOD5/COD ratio of the wastewater. The experiments demonstrate the technical feasibility of using H2O2/UV for post-treatment of bleaching effluents submitted to anaerobic pre-treatment.

Biometanazione della frazione organica di rifiuti solidi urbani da raccolta indifferenziata mediante codigestione con refluo zootecnico o addizione di solfuro di sodio

Il presente elaborato è stato finalizzato allo sviluppo di un processo di digestione anaerobica della frazione organica dei rifiuti solidi urbani (FORSU oppure, in lingua inglese OFMSW, Organic Fraction of Municipal Solid Waste) provenienti da raccolta indifferenziata e conseguente produzione di biogas da impiegarsi per il recupero energetico. Questo lavoro rientra nell’ambito di un progetto, cofinanziato dalla Regione Emilia Romagna attraverso il Programma Regionale per la Ricerca Industriale, l’Innovazione e il Trasferimento Tecnologico (PRRIITT), sviluppato dal Dipartimento di Chimica Applicata e Scienza dei Materiali (DICASM) dell’Università di Bologna in collaborazione con la Facoltà di Ingegneria dell’Università di Ferrara e con la società Recupera s.r.l. che applicherà il processo nell’impianto pilota realizzato presso il proprio sito di biostabilizzazione e compostaggio ad Ostellato (FE). L’obiettivo è stato la verifica della possibilità di impiegare la frazione organica dei rifiuti indifferenziati per la produzione di biogas, e in particolare di metano, attraverso un processo di digestione anaerobica previo trattamento chimico oppure in codigestione con altri substrati organici facilmente fermentabili. E’ stata inoltre studiata la possibilità di impiego di reattori con biomassa adesa per migliorare la produzione specifica di metano e diminuire la lag phase. Dalla sperimentazione si può concludere che è possibile giungere allo sviluppo di metano dalla purea codigerendola assieme a refluo zootecnico. Per ottenere però produzioni significative la quantità di solidi volatili apportati dal rifiuto non deve superare il 50% dei solidi volatili complessivi. Viceversa, l’addizione di solfuri alla sola purea si è dimostrata ininfluente nel tentativo di sottrarre gli agenti inibitori della metanogenesi. Inoltre, l’impiego di supporti di riempimento lavorando attraverso processi batch sequenziali permette di eliminare, nei cicli successivi al primo, la lag phase dei batteri metanogeni ed incrementare la produzione specifica di metano.

Decreased generation of procoagulant platelets detected by flow cytometric analysis in patients with bleeding diathesis

Background: A clinically relevant bleeding diathesis is a frequent diagnostic challenge, which sometimes remains unexplained despite extensive investigations. The aim of our work was to evaluate the diagnostic utility of functional platelet testing by flow cytometry in this context. Methods: In case of negative results after standard laboratory work-up, flow cytometric analysis (FCA) of platelet function was done. We performed analysis of surface glycoproteins (GP) Ibα, IIb, IIIa; P-selectin expression and PAC-1 binding after graded doses of ADP, collagen and thrombin; content/secretion of dense granules; ability to generate procoagulant platelets. Results: Out of 437 patients investigated with standard tests between January 2007 and December 2011, we identified 67 (15.3%) with high bleeding scores and non-diagnostic standard laboratory work-up including platelet aggregation studies. Among these patients FCA revealed some potentially causative platelet defects: decreased dense-granule content/secretion (n=13); decreased alpha-granule secretion induced by ADP (n=10), convulxin (n=4) or thrombin (n=3); decreased fibrinogen-receptor activation induced by ADP (n=11), convulxin (n=11) or thrombin (n=8); decreased generation of COAT-platelets, i.e. highly procoagulant platelets induced by simultaneous activation with collagen and thrombin (n=16). Conclusion: Our work confirms that storage pool defects are frequent in patients with a bleeding diathesis and normal coagulation and platelet aggregations studies. Additionally, flow cytometric analysis is able to identify discrete platelet activation defects. In particular, we show for the first time that a relevant proportion of these patients has an isolated impaired ability to generate COAT-platelets - a conceptually new defect in platelet procoagulant activity, that is missed by conventional laboratory work-up. © 2014 Clinical Cytometry Society.

Tratamento de esgoto sanitário em reator anaeróbio horizontal de leito fixo (RAHLF): escala piloto

Este trabalho apresenta as avaliações de desempenho, das demandas operacionais e dos fatores intervenientes no aumento da escala da unidade piloto do Reator anaeróbio Horizontal de Leito Fixo (RAHLF) no tratamento de esgoto sanitário após passagem por peneira com malha de 1 mm, durante dois anos de operação. O reator dispunha de volume total de 237,5 1, construídos com tubos comerciais de PVC de 14,5 cm de diâmetro (D), dispostos em cinco módulos horizontais em série de 2,88 m, perfazendo um comprimento total de (L) de 14,4 m e relação de total de L/D de 100. O suporte de imobilização de biomassa, espuma de poliuretano em matrizes cúbicas de 1 cm de aresta, mostrou-se adequado ao desenvolvimento do biofilme. Em partida, sem inoculação prévia, ocorreu a sua consolidação a partir de 70 dias, com predominância de morfologia semelhante a Methanosaeta sp. em relação a da Methanosarcina. Em torno de 90 dias com afluente de 350 mg/l de DQO, observe-se a melhor qualidade do efluente, com valor de 100 mg/l de DQO. Em longa operação ocorreu queda de rendimento e menor reprodutibilidade das previsões do projeto, atribuída aos constantes entupimentos e ineficácia das operações de limpeza, com o comprometimento de volume reacional verificados por estudos de hidrodinâmica. Da investigação das origens dos equipamentos observou-se tratar mais de um efeito local e qualitativamente relacionado à biomassa retida que propriamente quantitativo e extensivo ao longo de todo reator, com produção continuada de polímeros extracelulares, promovendo um efeito sinérgico com os predominantes organismos filamentosos e com os sólidos particulados retidos no leito. Diante das potencialidades desta configuração de reator apontam-se alternativas de mitigação dos entupimentos e o direcionamento dos estudos necessários para novo aumento de escala para o tratamento de esgoto sanitário.

Tratamento de água residuária parcialmente solúvel em reator anaeróbio em batelada seqüencial contendo biomassa imobilizada e agitação mecânica: análise da influência da intensidade de agitação e do tamanho de biopartícula

Neste trabalho de doutorado utilizou-se um reator anaeróbio em batelada seqüencial contendo biomassa imobilizada em matrizes cúbicas de espuma de poliuretano e agitação mecânica, com volume total de 5.5 L e volume útil de 4.5 L. A agitação do meio líquido foi realizada com quatro tipos de impelidores (turbina tipo hélice, lâminas planas, lâminas planas inclinadas e lâminas curvas, testados individualmente, sempre em número de 3), com 6 cm de diâmetro. A pesquisa foi realizada em quatro etapas experimentais. A etapa 1 objetivou determinar o tempo de mistura no reator para cada tipo de impelidor, ou seja, o tempo necessário para que o meio líquido ficasse totalmente homogêneo. A etapa 2 objetivou selecionar o tipo de impelidor e a respectiva intensidade de agitação que garantisse a minimização da resistência à transferência de massa externa no sistema. As intensidades de agitação testadas variaram de 200 a 1100 rpm, dependendo do tipo de impelidor. A etapa 3 foi realizada com tipo de impelidor e intensidade de agitação definidos na etapa 2, mas variando-se o tamanho da biopartícula (0,5, 1,0, 2,0 e 3,0 cm de aresta). O objetivo desta etapa foi selecionar o tamanho de biopartícula que minimizasse a resistência à transferência de massa interna. De posse das condições operacionais otimizadas (tipo de impelidor, intensidade de agitação e tamanho de partícula de suporte), a etapa 4 constituiu na aplicação das mesmas para o tratamento de um resíduo real, sendo escolhida água residuária de suinocultura. Na etapa 1, os resultados mostraram que os tempos de mistura para todos os tipos de impelidores foram desprezíveis em relação ao tempo total de ciclo. A etapa 2 revelou tempos de partida muito curtos (cerca de 20 dias), em todas as condições testadas, sendo atingidas remoções de DQO próximas de 70%. Além disso, o tipo de impelidor exerceu grande influência na qualidade final do efluente, fato este claramente constatado quando as frações de DQO foram consideradas separadamente (filtrada e suspensa). De acordo com os resultados obtidos na etapa 3, o tamanho da biopartícula teve influência decisiva no desempenho do sistema, nas condições testadas. As velocidades de dissolução foram aparentemente influenciadas pelo empacotamento do leito de espuma, enquanto que o consumo da fração de DQO correspondente às amostras filtradas foi provavelmente influenciado por fatores mais complexos. Finalmente, o teste realizado com resíduo diluído de suinocultura demonstrou que a operação do reator em estudo para o tratamento deste tipo de água residuária é possível. Os dados operacionais mostraram que o reator permaneceu estável durante o período testado. A agitação mecânica provou ser eficiente para melhorar a degradação da DQO suspensa, um dos maiores problemas no tratamento deste tipo de água residuária. Sendo assim, de acordo com os dados experimentais obtidos ao longo do trabalho, pode-se afirmar que a agitação em reatores em batelada mostrou-se importante não somente para proporcionar boas condições de mistura ou melhorar a transferência de massa na fase líquida, mas também para melhorar a solubilização da matéria orgânica particulada, melhorando as velocidades de consumo de matéria orgânica.

Nitrogen removal from sludge digester liquids by nitrification/denitrification or partial nitritation/anammox: environmental and economical considerations

In wastewater treatment plants with anaerobic sludge digestion, 15-20% of the nitrogen load is recirculated to the main stream with the return liquors from dewatering. Separate treatment of this ammonium-rich digester supernatant significantly reduces the nitrogen load of the activated sludge system. Two biological applications are considered for nitrogen elimination: (i) classical autotrophic nitrification/heterotrophic denitrification and (ii) partial nitritation/autotrophic anaerobic ammonium oxidation (anammox). With both applications 85-90% nitrogen removal can be achieved, but there are considerable differences in terms of sustainability and costs. The final gaseous products for heterotrophic denitrification are generally not measured and are assumed to be nitrogen gas (N-2). However, significant nitrous oxide (N2O) production can occur at elevated nitrite concentrations in the reactor. Denitrification via nitrite instead of nitrate has been promoted in recent years in order to reduce the oxygen and the organic carbon requirements. Obviously this achievement turns out to be rather disadvantageous from an overall environmental point of view. On the other hand no unfavorable intermediates are emitted during anaerobic ammonium oxidation. A cost estimate for both applications demonstrates that partial nitritation/anammox is also more economical than classical nitrification/denitrification. Therefore autotrophic nitrogen elimination should be used in future to treat ammonium-rich sludge liquors.

Efficient and stable nitritation and denitritation of ammonium-rich sludge dewatering liquor using an SBR with continuous loading

Separate treatment of dewatering liquor from anaerobic sludge digestion significantly reduces the nitrogen load of the main stream and improves overall nitrogen elimination. Such ammonium-rich wastewater is particularly suited to be treated by high rate processes which achieve a rapid elimination of nitrogen with a minimal COD requirement. Processes whereby ammonium is oxidised to nitrite only (nitritation) followed by denitritation with carbon addition can achieve this. Nitrogen removal by nitritation/denitritation was optimised using a novel SBR operation with continuous dewatering liquor addition. Efficient and robust nitrogen elimination was obtained at a total hydraulic retention time of 1 day via the nitrite pathway. Around 85-90% nitrogen removal was achieved at an ammonium loading rate of 1.2 g NH4+-N m(-3) d(-1). Ethanol was used as electron donor for denitritation at a ratio of 2.2gCODg(-1) N removed. Conventional nitritation/denitritation with rapid addition of the dewatering liquor at the beginning of the cycle often resulted in considerable nitric oxide (NO) accumulation during the anoxic phase possibly leading to unstable denitritation. Some NO production was still observed in the novel continuous mode, but denitritation was never seriously affected. Thus, process stability can be increased and the high specific reaction rates as well as the continuous feeding result in decreased reactor size for full-scale operation. (c) 2006 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Rayleigh-Benard convection during solidification of an eutectic solution cooled from the top

The interaction between laminar Rayleigh-Benard convection and directional solidification is studied for the case of an eutectic solution kept in a rectangular cavity cooled from the top. Experiments and numerical simulations are carried out using an NH4Cl-H2O solution as the model fluid. The flow is visualized using a sheet of laser light scattered by neutrally buoyant, hollow-glass spheres seeded in the fluid. The numerical modeling is performed using a pressure-based finite-volume method according to the SIMPLER algorithm. The present configuration enables us to visualize flow vortices in the presence of a continuously evolving solid/liquid interface. Clear visualization of the Rayleigh-Benard convective cells and their interaction with the solidification front are obtained. It is observed that the convective cells are characterized by zones of up-flow and down-flow, resulting in the development of a nonplanar interface. Because of the continuous advancement of the solid/liquid interface, the effective liquid height of the cavity keeps decreasing. Once the height of the fluid layer falls below a critical value, the convective cells become weaker and eventually die out, leading to the growth of a planar solidification front. Results of flow visualization and temperature measurement are compared with those from the numerical simulation, and a good agreement is found.