MBR activated sludge filterability characterization in cross flow filtration

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para a obtenção do grau de Mestre em Engenharia do Ambiente, perfil Sanitária

The influence of sludge characteristics from fullscale MBR in membrane filterability

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para a obtenção do grau de Mestre em Engenharia do Ambiente,perfil Sanitária

Reactores biológicos de membranas no tratamento de águas residuais. Estudo prévio - mbr compacto

O aumento da população mundial, principalmente em zonas de escassez de água, intensifica o aumento da sua procura para usos domésticos, industriais, e agrícolas. A reutilização de águas residuais pode ser apresentada como um contributo alternativo a esta procura, nomeadamente para fins não potáveis, podendo ser tratadas a níveis de qualidade que permitam a sua utilização adequada neste contexto, sendo uma medida, a longo prazo, competitiva do ponto de vista técnico económico. Neste âmbito, é efectuado um estudo sobre a aplicabilidade de Bioreactores de Membranas, denominados MBR, no tratamento de águas residuais e sua reutilização, sendo efectuado um estudo prévio para um sistema MBR compacto, dimensionado para 50 habitantes equivalentes tendo-se chegado a um tanque com 11 m3 divido em duas zonas, uma de equalização com 3 m3 e um reactor biológico com 8 m3. As membranas seleccionadas foram membranas de ultrafiltração PURON® da KOCH, devido ao seu sistema de limpeza inovador e eficiente, assim como às suas garantias de bom funcionamento. Por último fez-se uma análise com o objectivo de comparar sumariamente em várias vertentes (espaço, funcionalidades, custos, aumento de capacidades, arranque e produção de lamas) um sistema MBR, compacto ou não, com outros sistemas de tratamento. Esta dissertação tem como principais conclusões, que é possível um sistema MBR compacto ser produzido com um custo capital dentro dos limites comerciais, comparativamente a outras soluções compactas onde, no entanto, a solução MBR é sempre mais dispendiosa em termos de Total Cost of Ownership que qualquer outro sistema, apresentando no entanto sempre vantagens em termos da relação qualidade do efluente final e espaço ocupado.

Comparison of a deterministic and a data driven model to describe MBR fouling

Membrane bioreactors (MBRs) are a combination of activated sludge bioreactors and membrane filtration, enabling high quality effluent with a small footprint. However, they can be beset by fouling, which causes an increase in transmembrane pressure (TMP). Modelling and simulation of changes in TMP could be useful to describe fouling through the identification of the most relevant operating conditions. Using experimental data from a MBR pilot plant operated for 462days, two different models were developed: a deterministic model using activated sludge model n°2d (ASM2d) for the biological component and a resistance in-series model for the filtration component as well as a data-driven model based on multivariable regressions. Once validated, these models were used to describe membrane fouling (as changes in TMP over time) under different operating conditions. The deterministic model performed better at higher temperatures (>20°C), constant operating conditions (DO set-point, membrane air-flow, pH and ORP), and high mixed liquor suspended solids (>6.9gL-1) and flux changes. At low pH (<7) or periods with higher pH changes, the data-driven model was more accurate. Changes in the DO set-point of the aerobic reactor that affected the TMP were also better described by the data-driven model. By combining the use of both models, a better description of fouling can be achieved under different operating conditions

Feasibility study of submerged membrane bioreactor (MBR) as an alternative to conventional activated sludge process (CASP) for municipal wastewater treatment: A pilot scale study

The conventional activated sludge processes (CAS) for the treatment of municipal wastewater are going to be outdated gradually due to more stringent environmental protection laws and regulations. The Membrane bioreactors (MBRs) are the most promising modern technology widely accepted in the world of wastewater treatment due to their highly pronounced features such as high quality effluent, less foot print and working under high MLSS concentration. This research project was carried out to investigate the feasibility and effectiveness of MBR technology compare to the CAS process based on the scientific facts and results. The pilot scale MBR pilot plant was run for more than 150 days and the analysis results were evaluated. The prime focus of the project was to evaluate the correlation of permeate flux under different operating MLSS concentrations. The permeate flux was found almost constant regardless of variations in MLSS concentrations. The removal of micropollutant such as heavy metals, PCPPs, PFCs, steroidal hormones was also studied. The micropollutant removal performance of MBR process was found relatively effective than CAS process. Furthermore, the compatibility of submerged membranes within the bioreactor had truly reduced the process footprint.

Tratamiento de lixiviados de residuos de origen urbano mediante MBR

Se ha utilizado una planta de tratamiento a escala laboratorio consiste en un biorreactor de membrana (MBR). Esta planta está compuesta por un reactor biológico de 25 L de capacidad. Se utilizó una membrana plana de micro filtración marca Kubota de polietileno clorado, tamaño de poro 0,1 μm y área de filtración 0.116 m2. Se utilizaron como condiciones de operación: tiempo de residencia hidráulico 3 días, caudal de permeado 0.35 L/h y LMH 3 L/m2h. Se ha podido comprobar que es posible adaptar una población microbiológica a las particulares características químicas del lixiviado procedente de la planta y tratar estos lixiviados en un reactor biológico de membrana sumergida operando en condiciones habituales de sólidos en suspensión en el reactor entre 8-12 g/L durante un periodo de 6 meses. El proceso utilizado permite reducir la materia orgánica (97% DBO5 y 40% DQO) presente en estas corrientes residuales, agotando prácticamente toda la materia biodegradable. Respecto a los contenidos de nutrientes, el tratamiento MBR ensayado permite reducir de 35-40% el nitrógeno total, 45-50% el nitrógeno amoniacal y un 65-70% el fósforo total. Los sólidos en suspensión se han reducido en el efluente tratado en más de un 99%.

Studio di fattibilità ed implementazione della tecnologia MBR per l'impianto di depurazione acque presso Caviro-Extra (Faenza-RA)

Caviro Extra è un’azienda con sede a Faenza, impegnata nella lavorazione dei sottoprodotti derivanti dalla vinificazione e nella produzione di energia sostenibile ottenuta sia dai propri scarti di lavorazione che da rifiuti agroalimentari di aziende terze. Lo stabilimento svolge autonomamente il trattamento dei reflui abbattendo le sostanze inquinanti e permettendo così lo scarico in pubblica fognatura. Lo scopo della tesi è quello di studiare la fattibilità, tramite lo studio bibliografico, dell’implementazione di un bioreattore aerobico a membrana (MBR) come soluzione impiantistica atta a fronteggiare l’alto carico idraulico ed ammoniacale gestito durante il periodo della campagna di vinificazione. In un’ottica di sostenibilità ambientale si è presentato un secondo scopo , cioè quello di andare a recuperare le acque reflue tramite osmosi inversa. Dallo studio di letteratura scientifica riguardo la capacità di nitrificazione del bioreattore a membrana si hanno risultati favorevoli. Indicando tale sistema come una soluzione efficiente e stabile che può essere applicata nella nitrificazione di acque reflue contenenti un’alta concentrazione di azoto ammoniacale. L’integrazione di un sistema MBR con un’osmosi inversa ha, altresì, dimostrato miglioramenti ulteriori della qualità dell'acqua trattata; dimostrando di fornire un’alta reiezione di nitrato come di cloruri e di solfati ad alta concentrazione iniziale come nel caso in esame e di poter essere la soluzione impiantistica per alleggerire il carico ammoniacale al settore biologico e allo stesso tempo recuperare acqua riducendo la necessità di emungimento da pozzi artesiani. L’azienda verificherà mediante l’attività di testing la reale fattibilità in termini di potenziale miglioramento di depurazione, costi operativi e semplicità di gestione attraverso l’implementazione di impianti pilota sia sulla tecnologia analizzata (MBR+RO) sia su un processo MBBR di tipo ibrido fango attivo/biomassa adesa.

Análise comparativa de soluções adotadas para a reabilitação de pavimentos flexíveis que integram a rede rodoviária nacional

A presente dissertação tem como objetivo efetuar a análise comparativa de soluções adotadas de reabilitação de pavimentos flexíveis que integram a rede rodoviária nacional. No âmbito desta análise apresenta-se o estado da arte respeitante à reabilitação de pavimentos flexíveis, nomeadamente: mecanismos de degradação, famílias de degradações, avaliação da capacidade de carga dos pavimentos, metodologia utilizada no dimensionamento do reforço de pavimentos, sendo também efetuada uma análise comparativa de técnicas de reforço de pavimentos e dos tratamentos antifendas. Neste contexto, apresenta-se um caso de estudo no qual é efetuada uma análise de três soluções possíveis para a reabilitação estrutural do pavimento do IC 20 entre Almada e a Costa de Caparica. É feita a descrição da solução projetada pela EP, SA patenteada em concurso público lançado em 2007, a qual é de certa forma inovadora ao nível do tratamento retardador da reflexão de fendas. Aquela solução técnica é constituída pela aplicação de grelhas de fibra de vidro e grelhas de fibra de carbono, seguidas da colocação de uma camada de desgaste em mistura betuminosa rugosa com betume modificado com baixa percentagem de borracha reciclada de pneus usados (BBr - BBB). Complementarmente, é efetuada a análise da solução do projeto de reabilitação do IC 20, patenteado pela Subconcessionária do Baixo Tejo, que contemplou a aplicação de misturas betuminosas rugosas com betume modificado com média percentagem de borracha reciclada de pneus usados (BBr - BBM). Para além da solução patenteada pela subconcessionária, é analisada a solução do projeto de alterações (variante) apresentado pelo agrupamento de empresas construtoras, que foi adotado na execução da obra realizada no IC 20. A intervenção de reabilitação estrutural contemplou a utilização de uma camada de ligação em AC 16 10/20 (MBAM) e uma camada de desgaste em mistura betuminosa rugosa com betume modificado com média percentagem de borracha reciclada de pneus usados (BBr - BBM). Adicionalmente à caracterização de diferentes soluções de reabilitação de pavimentos flexíveis adotados em Portugal, é efetuada uma análise comparativa dos custos de ciclo de vida (construção, manutenção e conservação) de cada tipo de solução de reabilitação.

Homo-and heteropolymetallic 3-(2-pyridyl)pyrazolate manganese and rhenium complexes

fac-[MBr(CO)(3)(pypzH)] (M = Mn, Re; pypzH = (3-(2-pyridyl) pyrazole) complexes are prepared from fac[ MBr(CO)(3)(NCMe)(2)] and pypzH. The result of their deprotonation depends on the metallic substrate: the rhenium complex affords cleanly the bimetallic compound [fac-{Re(CO)(3)(mu(2)-pypz)}] 2 (mu(2)-pypz = mu(2)-3-(2pyridyl-. 1N) pyrazolate-2. 1N), which was crystallographically characterized, whereas a similar manganese complex was not detected. When two equivalents of pyridylpyrazolate are used, polymetallic species [fac-M(CO) 3(mu(2)-pypz)(mu(3)-pypz) M'] (mu(3)-pypz = mu(3)-3-(2-pyridyl-kappa N-1) pyrazolate-1 kappa 2N, N: 2. 1N:; M = Mn, M' = Li, Na, K; M = Re, M' = Na) are obtained. The crystal structures of the manganese carbonylate complexes were determined. The lithium complex is a monomer containing one manganese and one lithium atom, whereas the sodium and potassium complexes are dimers and reveal an unprecedented coordination mode for the bridging 3-(2-pyridyl) pyrazolate ligand, where the nitrogen of the pyridyl fragment and the nitrogen-1 of pyrazolate are chelated to manganese atoms, and each nitrogen-2 of pyrazolate is coordinated to two alkaline atoms. The polymetallic carbonylate complexes are unstable in solution and evolve spontaneously to [fac-{Re(CO) 3(mu(2)-pypz)}](2) or to the trimetallic paramagnetic species [MnII(mu(2)-pypz) 2{fac-{MnI(CO) 3(mu(2)-pypz)}(2)}]. The related complex cis-[MnCl2(pypzH)(2)] was also synthesized and structurally characterized. The electrochemical behavior of the new homo-and heteropolymetallic 3-(2-pyridyl) pyrazolate complexes has been studied and details of their redox properties are reported.

Reason Maintenance Systems: Tools for Foundations-based Belief Revision

Dynamic and distributed environments are hard to model since they suffer from unexpected changes, incomplete knowledge, and conflicting perspectives and, thus, call for appropriate knowledge representation and reasoning (KRR) systems. Such KRR systems must handle sets of dynamic beliefs, be sensitive to communicated and perceived changes in the environment and, consequently, may have to drop current beliefs in face of new findings or disregard any new data that conflicts with stronger convictions held by the system. Not only do they need to represent and reason with beliefs, but also they must perform belief revision to maintain the overall consistency of the knowledge base. One way of developing such systems is to use reason maintenance systems (RMS). In this paper we provide an overview of the most representative types of RMS, which are also known as truth maintenance systems (TMS), which are computational instances of the foundations-based theory of belief revision. An RMS module works together with a problem solver. The latter feeds the RMS with assumptions (core beliefs) and conclusions (derived beliefs), which are accompanied by their respective foundations. The role of the RMS module is to store the beliefs, associate with each belief (core or derived belief) the corresponding set of supporting foundations and maintain the consistency of the overall reasoning by keeping, for each represented belief, the current supporting justifications. Two major approaches are used to reason maintenance: single-and multiple-context reasoning systems. Although in the single-context systems, each belief is associated to the beliefs that directly generated it—the justification-based TMS (JTMS) or the logic-based TMS (LTMS), in the multiple context counterparts, each belief is associated with the minimal set of assumptions from which it can be inferred—the assumption-based TMS (ATMS) or the multiple belief reasoner (MBR).

Monitoring and modelling of membrane bioreactors for wastewater treatment incorporating 2D fluorescence spectroscopy

Dissertação para obtenção do Grau de Doutor em Engenharia Química e Bioquímica, Especialidade em Engenharia Bioquímica

Analysis of panoramio photo tags in order to extract land use information

In the recent past, hardly anyone could predict this course of GIS development. GIS is moving from desktop to cloud. Web 2.0 enabled people to input data into web. These data are becoming increasingly geolocated. Big amounts of data formed something that is called "Big Data". Scientists still don't know how to deal with it completely. Different Data Mining tools are used for trying to extract some useful information from this Big Data. In our study, we also deal with one part of these data - User Generated Geographic Content (UGGC). The Panoramio initiative allows people to upload photos and describe them with tags. These photos are geolocated, which means that they have exact location on the Earth's surface according to a certain spatial reference system. By using Data Mining tools, we are trying to answer if it is possible to extract land use information from Panoramio photo tags. Also, we tried to answer to what extent this information could be accurate. At the end, we compared different Data Mining methods in order to distinguish which one has the most suited performances for this kind of data, which is text. Our answers are quite encouraging. With more than 70% of accuracy, we proved that extracting land use information is possible to some extent. Also, we found Memory Based Reasoning (MBR) method the most suitable method for this kind of data in all cases.

Resolving the ancestry of Austronesian‑speaking populations

There are two very different interpretations of the prehistory of Island Southeast Asia (ISEA), with genetic evidence invoked in support of both. The "out-of-Taiwan" model proposes a major Late Holocene expansion of Neolithic Austronesian speakers from Taiwan. An alternative, proposing that Late Glacial/postglacial sea-level rises triggered largely autochthonous dispersals, accounts for some otherwise enigmatic genetic patterns, but fails to explain the Austronesian language dispersal. Combining mitochondrial DNA (mtDNA), Y-chromosome and genome-wide data, we performed the most comprehensive analysis of the region to date, obtaining highly consistent results across all three systems and allowing us to reconcile the models. We infer a primarily common ancestry for Taiwan/ISEA populations established before the Neolithic, but also detected clear signals of two minor Late Holocene migrations, probably representing Neolithic input from both Mainland Southeast Asia and South China, via Taiwan. This latter may therefore have mediated the Austronesian language dispersal, implying small-scale migration and language shift rather than large-scale expansion.

Quantifying the legacy of the Chinese Neolithic on the maternal genetic heritage of Taiwan and Island Southeast Asia

There has been a long-standing debate concerning the extent to which the spread of Neolithic ceramics and Malay-Polynesian languages in Island Southeast Asia (ISEA) were coupled to an agriculturally driven demic dispersal out of Taiwan 4000 years ago (4 ka). We previously addressed this question using founder analysis of mitochondrial DNA (mtDNA) control-region sequences to identify major lineage clusters most likely to have dispersed from Taiwan into ISEA, proposing that the dispersal had a relatively minor impact on the extant genetic structure of ISEA, and that the role of agriculture in the expansion of the Austronesian languages was therefore likely to have been correspondingly minor. Here we test these conclusions by sequencing whole mtDNAs from across Taiwan and ISEA, using their higher chronological precision to resolve the overall proportion that participated in the "out-of-Taiwan" mid-Holocene dispersal as opposed to earlier, postglacial expansions in the Early Holocene. We show that, in total, about 20 % of mtDNA lineages in the modern ISEA pool result from the "out-of-Taiwan" dispersal, with most of the remainder signifying earlier processes, mainly due to sea-level rises after the Last Glacial Maximum. Notably, we show that every one of these founder clusters previously entered Taiwan from China, 6-7 ka, where rice-farming originated, and remained distinct from the indigenous Taiwanese population until after the subsequent dispersal into ISEA.