Potential of a bacterial consortium to degrade azo dye Disperse Red 1 in a pilot scale anaerobic-aerobic reactor

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

Hydrodynamic characterization and performance evaluation of an aerobic three phase airlift fluidized bed reactor in a recirculation aquaculture system for Nile Tilapia production

The hydrodynamic characterization and the performance evaluation of an aerobic three phase fluidized bed reactor in wastewater fish culture treatment are presented in this report. The objective of this study was to evaluate the organic matter, nitrogen and phosphorous removal efficiency in a physical and biological wastewater treatment system of an intensive Nile Tilapia laboratory production with recirculation. The treatment system comprised of a conventional sedimentation basin operated at a hydraulic detention time HDT of 2.94 h and an aerobic three phase airlift fluidized bed reactor AAFBR operated at an 11.9 min HDT. Granular activated carbon was used as support media with density of 1.64 g/cm(3) and effective size of 0.34 mm in an 80 g/L constant concentration. Mean removal efficiencies of BOD, COD, phosphorous, total ammonia nitrogen and total nitrogen were 47%, 77%, 38%, 27% and 24%, respectively. The evaluated system proved an effective alternative for water reuse in the recirculation system capable of maintaining water quality characteristics within the recommended values for fish farming and met the Brazilian standards for final effluent discharges with exception of phosphorous values. (C) 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.

Treatment of Domestic Sewage in an Anaerobic-Aerobic Fixed-bed Reactor with Recirculation of the Liquid Phase

This study reports the performance of a combined anaerobic-aerobic packed-bed reactor that can be used to treat domestic sewage. Initially, a bench-scale reactor was operated in three experimental phases. In the first phase, the anaerobic reactor was operated with an average organic matter removal efficiency of 77% for a hydraulic retention time (HRT) of 10 h. In the second phase, the reactor was operated with an anaerobic stage followed by an aerobic zone, resulting in a mean value of 91% efficiency. In the third and final phase, the anaerobic-aerobic reactor was operated with recirculation of the effluent of the reactor through the anaerobic zone. The system yielded mean total nitrogen removal percentages of 65 and 75% for recycle ratios (r) of 0.5 and 1.5, respectively, and the chemical oxygen demand (COD) removal efficiencies were higher than 90%. When the pilot-scale reactor was operated with an HRT of 12 h and r values of 1.5 and 3.0, its performance was similar to that observed in the bench-scale unit (92% COD removal for r = 3.0). However, the nitrogen removal was lower (55% N removal for r = 3.0) due to problems with the hydrodynamics in the aerobic zone. The anaerobic-aerobic fixed-bed reactor with recirculation of the liquid phase allows for concomitant carbon and nitrogen removal without adding an exogenous source of electron donors and without requiring any additional alkalinity supplementation.

Caracterización de bacterias filamentosas en el funcionamiento de un reactor aerobio de la planta de tratamiento de aguas residuales de origen cervecero

La actividad industrial y el desarrollo material y económico, han traído como consecuencia la contaminación del aire, agua y el suelo; lo que ocasiona modificaciones físicas químicas y biológicas que han producido un deterioro en la calidad del agua, dando como resultado problemas de contaminación que afectan tanto la productividad de los sistemas como la salud humana. A las aguas de composición variada provenientes de uso municipal, industrial, comercial, agrícola, pecuario, o de cualquier otra índole, ya sea privada o pública que han sufrido una degradación o alteración en su calidad original se le conoce como agua residual. Este trabajo tiene como objetivo “Caracterizar las bacterias filamentosas en el funcionamiento de un reactor aerobio de la planta de tratamiento de aguas residuales de origen cervecero” para ello se estudió durante varios meses los parámetros físico-químicos y biológicos para poder así controlar de las bacterias filamentosas y así evitar en un futuro problemas de operación o poder controlar su crecimiento y por ende, ecológicos dentro del sistema de lodos activados. La identificación se realizó tomando muestras en el reactor aerobio y realizándole la tinción de Gram para posteriormente ser vistos en un microscopio de una resolución de 100x; luego se caracterizaron las bacterias juntas con los parámetros de operación del tanque de lodos por muestra y los resultados encontrados fueron la presencia de filamentos Microtrix Parvicella, Tipo 021N, y Sp1 (llamada así por no ser identificada, ni encontrada en la literatura), esta es una nueva especie encontrada, ya que es propia de este reactor aerobio y crecen principalmente en aguas cerveceras y por deficiencia de nutrientes en el sistema. Este trabajo nos permitió conocer la dinámica que existe entre los parámetros fisicoquímicos y los microorganismos que se encuentran en un biorreactor Aerobio. Esto nos llevó a comprender mejor el funcionamiento de estos sistemas dentro de plantas de aguas residuales de tipo industrial. ABSTRACT Industrial activity and the physical and economic development have resulted in contamination of air, water and soil, causing physical chemical and biological changes that have produced deterioration in water quality, resulting in pollution problems affects the productivity of the systems and human health. A varied composition waters from municipal, industrial, commercial, agricultural, livestock, or any other use, whether private or public who have suffered a degradation or alteration in their original quality is known as residual water. This work aims to "characterize filamentous bacteria in the operation of an aerobic reactor plant wastewater treatment brewer origin" for this physicochemical and biological parameters were studied for several months to thereby control bacteria stringy and avoid future problems in operation or to control their growth and thus ecological This work aims to "characterize filamentous bacteria in the operation of an aerobic reactor plant wastewater treatment brewer origin" for this physicochemical and biological parameters were studied for several months to thereby control bacteria stringy and avoid future problems in operation or to control their growth and thus ecological within the activated sludge system. This work allowed us to understand the dynamics between physicochemical parameters and microorganisms found in an aerobic bioreactor. This led us to better understand the operation of these systems within plants industrial wastewater.

Desempenho de um reator para compostagem descentralizada de lixo orgânico domiciliar e grau de maturação do composto

Nas últimas décadas, a disposição final de lixo tornou-se um sério problema a ser enfrentado por todos os países, em função da escassez crescente de terrenos disponíveis para aterros sanitários e distância cada vez maior dos centros geradores e a disposição final, assim como do aumento substancial da geração per capita. A acumulação de lixo nos grandes centros populacionais estimula a proliferação de macro e microvetores (ratos, baratas, moscas, vírus, bactérias, parasitos) e conseqüentemente, a disseminação de doenças. Em particular, com relação ao lixo gerado em ilhas e comunidades isoladas, é de alta relevância estratégias baseadas na descentralização do tratamento da fração orgânica de lixo domiciliar, com fim do transporte através de barcas para o continente, gerando mau cheiro e riscos de poluição ambiental. O presente projeto teve por objetivo: Testar o mesmo reator de compostagem descentralizada sob condições do verão sueco, alimentando-o com resíduos de restaurantes da cidade costeira Kalmar e sob condições brasileiras, alimentando-o com resíduos de cozinha da escola municipal de Abraão-Ilha Grande, RJ; propor modificações mecânicas e/ou operacionais para otimização dos processos; avaliar a qualidade e o grau de maturação do composto de diferentes fases através do método respirométrico Specific Oxygen Uptake Rate (SOUR)o método respirométrico NBR 14283 da ABNT. Em resumo, concluiu-se que a composição do lixo e pH inicial do material estruturante adicionado são fatores determinantes do tempo requerido para degradação dos ácidos orgânicos gerados e subseqüente elevação do pH; dependendo das características dos resíduos orgânicos, é necessária a inclusão de inoculante (ex: composto) para melhor desenvolvimento de bactérias e fungos e, conseqüentemente, otimização do processo; as análises físico-químicas e microbiológicas confirmaram que o processo de degradação aeróbia ocorre no interior do corpo principal do reator e que a qualidade do composto gerado é satisfatória; entretanto, melhorias consideráveis no sistema de trituração e alimentação são requeridas para que o reator testado possa se usado em sua capacidade plena. Os testes respirométrico atráves do Specific Oxygen Uptake Rate(SOUR) e da norma NBR 14283 da ABNT mostraram-se ambos eficazes na identificação do grau de maturação do composto e do avanço do processo de compostagem. Uma vez removidos os problemas mecânicos de trituração e alimentação, o reator testado poderá ser utilizado como uma tecnologia inovadora do tratamento de lixo orgânico in situ para pequenos e médios geradores de lixo orgânico domiciliar.

Controle de microrganismos filamentosos com a utilização de uma solução de peróxido de hidrogênio (H2O2).

O processo de lodos ativados consiste em um tratamento biológico amplamente utilizado nas estações de tratamento, para remoção de matéria orgânica, devido à qualidade do efluente ao final do processo. Essa remoção é realizada por microrganismos que atuam neste sistema como bactérias, protozoários, metazoários e organismos filamentosos, como fungos e bactérias, formadores de flocos biológicos. Para garantir a eficiência deste processo deve haver um equilíbrio da microbiota dentro do reator aeróbio e o controle do número de filamentosos, tendo em vista que seu excesso no sistema pode causar o intumescimento do lodo (bulking) interferindo na qualidade do efluente gerado. O presente estudo teve como objetivo testar a eficiência de uma solução de 0,001% de peróxido de hidrogênio (H2O2) no controle de microrganismos filamentosos em lodos provenientes de duas indústrias, farmacêutica e alimentícia, reduzindo assim os riscos relacionados à utilização desta substância em grandes volumes. Foram realizadas análises microscópicas do lodo para avaliação quantitativa e monitoramento da atividade biológica dos reatores, essa avaliação serviu como base para a análise qualitativa a partir do índice de Madoni (1994) gerando um Índice Biótico do Lodo (IBL). Foram realizados outros testes, como IVL e teste de respiração, sendo os resultados destes testes comparados a fim de avaliar a eficiência da solução de H2O2 e sua interferência no processo. A solução de H2O2 foi eficiente em ambos os experimentos, mostrando através dos testes de TCO e TCOe não haver interferência desta solução no metabolismo da microfauna; os resultados do IBL mostraram uma boa qualidade do lodo para ambos experimentos e a partir desta análise foi observado que a elevação de temperatura, acima de 30,0C, causa interferência no sistema levando a uma redução do IBL. Os resultados de IVL não demonstraram diferença entre os valores dos reatores controle e tratado, porém a avaliação do tamanho dos flocos e filamentos mostrou que o aumento na concentração da solução de H2O2 levou a um controle na quantidade de filamentosos nos reatores tratados que reduziram em tamanho e quantidade.

Caracterização da microbiota envolvida nos processos aeróbios (lodos ativados) e anaeróbios (UASB) de uma indústria de alimentos.

O aumento da concentração de nutrientes nos corpos receptores, principalmente nitrogênio e fósforo oriundos de efluentes sanitários e industriais pode gerar o fenômeno da eutrofização. Para que isto não ocorra é necessário que este efluente passe por um tratamento adequado, no entanto, o papel desempenhado por diversos grupos de microrganismos encontrados nos sistemas de tratamento de efluentes não é completamente compreendido devido à complexidade das interações. Este trabalho teve como objetivo caracterizar a estrutura e dinâmica da comunidade microbiana (bactérias envolvidas no ciclo do nitrogênio e microfauna) e avaliar a atividade biológica dos reatores aeróbio e anaeróbio de uma indústria de alimentos. Os parâmetros físico-químicos da estação de tratamento foram monitorados, bem como foi feita a avaliação da estrutura e dinâmica da comunidade bacteriana envolvida no ciclo do nitrogênio por meio da técnica de Hibridização in situ Fluorescente. A microfauna do reator aeróbio foi caracterizada e classificada conforme o Índice Biótico do Lodo. A atividade biológica do lodo foi avaliada através do Teste de Respirometria e foram feitas correlações entre a microbiota encontrada no reator aeróbio e parâmetros físico-químicos. Os parâmetros físico-químicos analisados estiveram dentro dos limites permitidos pelas legislações federais e estaduais e os parâmetros Demanda Bioquímica de Oxigênio, Demanda Química de Oxigênio e Nitrogênio Kjeldahl foram reduzidos de 99,8%, 99,6% e 74,9%, respectivamente. Foi possível observar a presença tanto de bactérias oxidadoras de nitrito quanto de amônia em ambos os reatores analisados, bem como em cada ponto de coletas dentro dos reatores. A bactéria Pseudomonas fluorescens também ocorreu em todos os pontos de coleta dos dois reatores. Dentre os grupos que compõem a microfauna do lodo ativado, os ciliados rastejantes foram os mais frequentes, seguido pelas tecamebas, rotíferos, ciliados sésseis, ciliados livre natantes, flagelados e outros invertebrados. Além disso, não houve diferença entre as densidades dos grupos encontradas nos Pontos 1 e 2 do reator aeróbio e o Índice Biótico do Lodo encontrado foi igual a 8 (classe I). A semelhança apresentada entre a Taxa de Consumo de Oxigênio dos pontos 1 e 2, bem como a Taxa de Consumo de Oxigênio específica entre os pontos 1 e 2 sugere que o oxigênio é distribuído de forma homogênea dentro do tanque de aeração, fazendo com que os microrganismos tenham condições semelhantes de crescimento. Os ciliados livre natantes apresentaram correlação positiva com a DQO e DBO5 e os ciliados sésseis apresentaram correlação negativa com a DQO e com a DBO5. Os rotíferos apresentaram correlação negativa com Sólidos Suspensos Voláteis do reator aeróbio. Os ciliados rastejantes, tecamebas e rotíferos apresentaram correlação positiva com a microfauna total encontrada no reator aeróbio. Os ciliados livre natantes apresentaram correlação negativa com os ciliados sésseis, bactérias totais, Nitrobacter e outras bactérias; e correlação positiva com outros invertebrados. Os flagelados apresentaram correlação negativa com as bactérias totais, enquanto as outras bactérias apresentaram correlação positiva. Os outros invertebrados apresentaram correlação negativa com Nitrobacter.

Avaliação de um biorreator piloto de lodo ativado no controle de odores.

Apesar da importância das estações de tratamento de efluentes industriais (ETEIs) na conservação dos ecossistemas, estas podem ser geradoras de gases com maus odores contendo compostos orgânicos voláteis - COVs. Os maus odores têm sido motivos de protestos e reclamações por parte da população circunvizinha às fontes emissoras. Em virtude da conscientização ambiental, e dos impactos sobre a saúde do homem, o objetivo geral deste trabalho é avaliar a eficiência de um biorreator aeróbio piloto no controle de gases odoríferos emitidos em estação de tratamento de efluentes de indústrias de alimentos. Foi desenvolvido um sistema de difusão de ar odorífero em um reator aeróbio de lodo ativado, hermeticamente fechado, operado no regime de batelada sequencial, durante os dias 14, 21, 23, e 30 do mês de julho.Foram realizadas análises dos parâmetros físico-químicos do lodo ativado utilizado no reator aeróbio piloto, como determinação dos sólidos, DBO5, DQO, OD, pH, temperatura e IVL. A atividade da biomassa do lodo ativado foi avaliada por meio do teste de Respirometria. A eficiência do reator quanto à redução da DQO dos gases foi analisada por meio da absorção dos gases em solução de dicromato de potássio. Para avaliação da mensuração dos odores utilizou-se o método de cromatografia gasosa e espectrometria de massa, quantificando amostras de gases odorantes adsorvidas em tubos de carvão ativado, na entrada e na saída dobiorreator. Os resultados obtidos confirmaram o potencial do sistema de difusão em lodos ativados para o tratamento de gases odoríferos em ETEI, com eficiência de remoção dos COV`s variando de 97,3% a 98,9%.

Avaliação da remoção de matéria orgânica carbonácea e nitrogenada de águas residuárias em biorreator de membranas

O presente trabalho objetivou a avaliação da remoção de matéria orgânica carbonácea e nitrogenada, bem como a determinação do fluxo crítico, em biorreator de membranas, com zona pré-anóxica, tratando águas residuárias industriais da produção de aminoácidos. O reator foi operado sob carga orgânica volumétrica de 1,91 kg.DQO.m-3.d-1 e 0,18 kg.NTK.m-3.d-1; a recirculação do reator aeróbio para o reator anóxico foi de quatro vezes a vazão afluente. O reator apresentou médias de remoção de DQO, NTK e NT de 97, 98 e 92%, respectivamente. O sistema de ultrafiltração foi testado em vários fluxos entre 25 e 37 L.m-2.h-1 e determinou-se o fluxo crítico de 28 L.m-2.h-1 quando operado com 11,4 g.L-1 de SST e 35 dias de tempo de retenção celular. Os resultados mostraram que houve viabilidade técnica no uso de biorreator de membranas para remoção de matéria orgânica de águas residuárias industriais da produção de aminoácidos.

Transferência de oxigênio em reatores de leito fluidizado com circulação em tubos concêntricos em meios bifásico e trifásico com variação da relação entre diâmetros

A eficiência do reator de leito fluidizado com circulação em tubos concêntricos depende das condições hidrodinâmicas que influem na transferência de oxigênio ao biofilme. Este trabalho investigou a influência da relação entre diâmetros dos tubos e da concentração de meio suporte (areia), sobre o coeficiente global de transferência de oxigênio (K La). Os ensaios - em reatores de 2,6 m de altura, com diâmetro externo de 250 mm e internos de 100, 125, 150 e 200 mm - empregaram vazões de ar até 2.500 L.h-1 e concentrações de até 150 g.L-1 de areia. O K La aumentou ligeiramente com 30 g.L-1 e diminuiu para concentrações maiores, confirmando relatos da literatura em condições semelhantes. Um modelo para K La em meio bifásico foi ajustado para as diversas relações ensaiadas entre a área externa e a interna, postulando-se uma redução na razão entre a transferência na fase líquida e o diâmetro da bolha com o aumento da vazão de ar.

Monitoramento de 24 horas do desempenho de reator aeróbio de leito fluidizado trifásico na remoção de amônio num sistema de recirculação para produção de tilápia

O objetivo deste trabalho foi monitorar o desempenho de remoção de nitrogênio amoniacal no tratamento das águas residuárias da produção intensiva de tilápia nilótica em sistema com recirculação de água. O sistema foi constituído por um sedimentador convencional e um reator aeróbio de leito fluidizado trifásico com circulação, operados com tempos de detenção hidráulica de 176.4 e 11.9 minutos respectivamente. O meio suporte utilizado no reator foi o carvão ativado granular com densidade aparente de 1.64 g/cm3 e tamanho efetivo de 0.34 mm; a concentração do meio suporte no reator foi mantida constante em 80 g/L. A eficiência média de remoção do nitrogênio amoniacal total foi de 41.2%. O sistema avaliado é uma alternativa efetiva para o reuso da água em sistemas de recirculação para aqüicultura. Embora a variabilidade das concentrações do nitrogênio amoniacal afluente cujo valor médio foi de 0.136 mg/L, o efluente do reator conservou as características de qualidade da água estáveis, com concentrações médias de nitrogênio amoniacal de 0.079 mg/L e do oxigênio dissolvido de 6.70 mg/L, recomendáveis para a criação dos peixes e nas faixas de valores permitidos pela legislação Brasileira (Resolução CONAMA No. 357 de março 5 de 2005) para lançamento de efluentes finais nos corpos de água receptores.

Reactores aeróbios de lecho fluidizado trifásico con circulación interna: Caracterización hidrodinámica y del soporte

Aerobic internal-loop reactors use active biomass attached in a supporting media (biofilm) with the advantage of retaining a big biomass concentration in a small physical space, removing carbonaceous matter and nitrogen in only one reactor. Liquid circulation occurs due to hydrostatic pressure difference produced by air injection in the riser. In biphasic conditions liquid circulation velocities, gas holdup and oxygen transfer coefficient in four different reactor configurations were studied. For the three-phase conditions, the same parameters in just one of those configurations were evaluated. Also, there were three granular supporting media characterized. On the other hand, the relationship between internal and external tube areas and supporting media concentrations influence the liquid velocity, gas holdup and oxygen mass transfer values and some important supporting media characteristics were observed and compared.

Remoción de fósforo de diferentes aguas residuales en reactores aeróbios de lecho fluidizado trifásico con circulación interna

The wastewater discharge produces impacts on receiving water bodies. Nutrients as P produce implications on lentic systems because they accelerate the eutrophication processes. Several technologies for P removal from the wastewater have been used: physic chemical treatment systems with important effects by coagulant products addition; biological processes based on anaerobic and aerobic conditions with great implications on the required volume; natural systems as stabilization ponds and irrigation require bigger areas and post-treatment processes. The aerobic fluidized bed reactors with internal circulation (AFBRIC) are compact options with high concentrations of active biomass that have demonstrated their capacity for organic matter and N removal. For sewage from the wastewater pumping station of Ilha Solteira city and effluents of a recirculation aquaculture system (RAS) for semi-intensive tilapia farming, the reactive P and total P removal efficiency in three AFBRIC with 250 mm external tube diameter and different internal tube diameter (ITD), for two different support media at different concentrations was evaluated. The average reactive P removal efficiency for domestic wastewater to hydraulic retention time (HRT) of 3 hours and 125 mm ITD reactor varied from 25,6 to 38,4% and with 150 mm ITD reactor varied from 27,5 to 32,5%; the average total P removal for the RAS wastewater at a HRT of 0,19 hours and 100 mm ITD was of 32,7%.

Efeito da redução do diâmetro interno sobre o desempenho de um reator aeróbio de leito fluidizado no tratamento de esgoto sanitário

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Influência da relação entre diâmetros no comportamento hidrodinâmico de reatores aeróbios de leito fluidizado com circulação em tubos concêntricos

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)