A kinetic study on carboxylic acids production using bovine slaughterhouse wastewater: a promising substrate for resource recovery in biotechnological processes.

Carboxylic acids (CA) are considered high added-value compounds, and their production from wastes has gained economic and environmental notoriety. However, the CA production and kinetic modeling using some agro-industrial wastewaters, such as bovine slaughterhouse wastewater (SHW), are not well reported in the literature. Therefore, the objective of this work was to evaluate the CA production potential using SHW as a substrate under acidogenic conditions and to apply mathematical models to estimate the kinetic parameters of particulate organic matter hydrolysis, soluble organic matter consumption, and CA production. Tests were carried out in quadruplicate batch reactors with a 250-mL reaction volume, with brewery sludge as inoculum and using chloroform (0.05%, v/v) for methanogenesis inhibition. The obtained yield was 0.55 g acids gCODA-1, corresponding to 0.76 gCOD gCODA-1. The production of caproic acid without the addition of electron donors was achieved. Mathematical models that describe exponential growth, such as the first-order exponential model, cone model, and Fitzhugh model, were the most suitable to describe the production kinetics of CA. Finally, SHW seems to be a promising substrate to be investigated in the carboxylic platform.

Kinetic modeling of anaerobic carboxylic acid production from swine wastewater.

This work aimed to evaluate the potential of anaerobic carboxylic acids (CA) production from swine wastewater (SW), perform modeling studies of the acidogenic process and estimate the kinetic parameters. Tests were carried out in four batch reactors with 250 mL reaction volume, with brewery sludge as inoculum and using chloroform (0.05%, v/v) for methanogenesis inhibition. Hydrolysis was the main limiting step of CA production from SW, once that it took more than twenty days for the particulate COD consumption to stabilize and fourteen days to produce 60% of the acids formed. A yield of 0.33 mg mgCODA-1, corresponding to 0.40 mgCOD mgCODA-1, was obtained. Kinetic models describing logistic growth functions were best suited to simulate CA production.

Biofloc production in activated sludge system treating shrimp farming effluent / Produção de bioflocos em sistema de lodos ativados tratando efluente de carcinicultura

ABSTRACT The release of wastewater and the shrimp feed cost are the main challenges faced by the shrimp farming industry. An alternative solution to both problems is biofloc production in a unit external to the farm, in an activated sludge system for effluent treatment. The treatment system's influent was composed of the shrimp farm wastewater supplemented with urea and sugarcane molasses. The results show that the average removal of chemical oxygen demand was 71% and the average biofloc production in the reactor was approximately 1.5g.L-1. Adding molasses to the influent contributed to the increase in the quantity and diversity of existing microorganisms that are beneficial to cultured shrimp. The mass balance of nitrogen compounds confirmed that nitrification occurred in the system. Therefore, the use of the activated sludge system is a viable and environmentally suitable alternative to produce bioflocs and shrimp farming effluent treatment.

RESUMO A geração de efluentes e o custo com a alimentação do camarão são os principais desafios enfrentados pela carcinicultura. Uma solução conjunta para ambos os problemas é a produção de bioflocos em um sistema de lodo ativado para tratamento de efluentes. Neste trabalho, o afluente ao sistema estudado era composto pelas águas residuais do cultivo de camarão suplementadas com ureia e melaço de cana-de-açúcar. Os resultados mostraram que a remoção média de demanda química de oxigênio foi de 71% e a produção média de bioflocos no reator foi de aproximadamente 1,5 g.L-1. A adição de melaço ao afluente contribuiu para o aumento da quantidade e da diversidade de microrganismos benéficos para a produção de camarão. Houve remoção de amônia e nitrificação confirmada pelo balanço de massa. Portanto, a utilização do sistema de lodos ativados é uma alternativa viável e ambientalmente adequada para produzir bioflocos e tratar efluentes de cultivo de camarão.

Influence of rainfall on the trophic status of a Brazilian semiarid reservoir / Influência da chuva no estado trófico de um reservatório do semiárido brasileiro

This study evaluated the trophic conditions of the reservoir located in the urban perimeter of the town General Sampaio, semiarid region of the Ceará State, Brazil and its relationship with seasonal variation in rainfall between 2010 and 2011. It was obtained data for Secchi disk transparency, total phosphorus, and chlorophyll a to calculate the Trophic State Index (TSI), as well as rainfall data. The Trophic State Index (TSI) proposed by Carlson (1977) and modified by Toledo Junior (1990) was used to test the influence of the seasonal variation in rainfall on hydrological variables and on trophic conditions of the reservoir in 2010 and 2011. There was seasonal variability in variables analyzed between climatic periods (rainy and dry) and trophic conditions determined through the trophic index indicated conditions ranging from oligotrophic to eutrophic during the two years analyzed in this reservoir. Under these circumstances, one may conclude that the trophic status is related to seasonal fluctuations in the hydrology of the system controlled by rainfall, which is a common feature of semiarid regions.

Este estudo buscou avaliar as condições tróficas do reservatório situado no perímetro urbano da cidade de General Sampaio, semiárido do Estado do Ceará, Brasil e sua relação com a variação sazonal das chuvas nos anos 2010 e 2011. Foram obtidos dados de transparência do disco de Secchi, fósforo total e clorofila a para calcular o Índice de Estado Trófico (IET), em paralelo com os dados pluviométricos. Foi utilizado o Índice de Estado Trófico (IET), proposto por Carlson (1977), modificado por Toledo Junior (1990), para testar se a variação sazonal de chuva alterou significativamente as variáveis hidrológicas e as condições tróficas das águas do reservatório nos anos 2010 e 2011. Houve variabilidade sazonal nas variáveis analisadas entre os períodos climáticos (chuvoso e seco) e as condições tróficas determinadas por meio do índice trófico indicaram a presença de condições oligotróficas variando as condições eutróficas durante os anos analisados neste reservatório. Conclui-se que o estado trófico deste reservatório está relacionado com as flutuações sazonais na hidrologia do sistema controlado pela chuva, que é uma característica comum de regiões semiáridas.

Efeito da toxicidade de Cr (VI) e Zn (II) no crescimento do fungo filamentoso Aspergillus niger isolado de efluente industrial / Toxicity effect of Cr (VI) and Zn (II) on growth of filamentous fungi Aspergillus niger isolated from industrial effluent

Processos convencionais de tratamento de efluentes utilizam microrganismos vivos, o que sugere limitações relativas À toxicidade de metais para os microrganismos. O experimento consistiu em adicionar soluções monoelementares de Cr (VI) e Zn(II) em diferentes concentrações (0, 20, 50, 100, 200, 300, 400, 500 mg.L-1) ao meio de crescimento e observar a influência dos metais no crescimento micelial e germinativo do fungo Aspergillus Níger por verificação visual da expansão radial do micélio e da germinação de esporos, seguida de registro fotográfico. Os resultados mostraram que o metabolismo do fungo foi completamente inibido em concentrações acima de 500 mg Zn (II).L-1 e 150 mg Cr (VI).L-1. O ED50 (concentração de ingrediente ativo capaz de inibir 50 por cento do crescimento micelial do fungo) para os dois íons metálicos, nas condições estudadas, está na faixa entre 100 e 150 mg.L-1. Palavras-chave: metais pesados; inibição; crescimento micelial; Aspergillus niger; ED50.

Many standard processes of wastewater treatment use live microorganisms, which suggests limitations on a metal toxicity to the microorganism. The experiment consisted in adding mono elementary solutions of Cr (VI) and Zn (II) at different concentrations (0, 20, 50, 100, 200, 300, 400, 500 mg.L-1) to the growth mean, and to observe the influence of metals on mycelial and germinative growth of the Aspergillus niger fungus, by means of visual observation of the radial expansion of the mycelius and the germination of spores, followed by photograph registration. The results showed that the metabolism of the fungus was completely inhibited at concentrations above 500 mg Zn (II).L-1 and 150 mg Cr (VI).L-1. The ED50 (concentration of active ingredient capable of inhibiting 50 percent of mycelial growth of the fungus) for both metal ions, under the studied conditions, is in the range between 100 and 150 mg.L-1.

Tratamento de efluentes de refinaria de petróleo em reatores com Aspergillus niger / Treatment of petroleum refinery wastewater by reactors inoculated with Aspergillus niger

Neste trabalho, avaliou-se o efeito do tempo de detenção hidráulica (TDH) no desempenho de três reatores aeróbios inoculados com Aspergillus niger AN400, usados para tratamento de efluentes de refinarias de petróleo. Cada reator foi operado com um tempo de detenção hidráulica diferente: 4, 8 e 12 horas, durante 152 dias. Eles possuíam leito fixo de espuma de poliuretano e o escoamento era ascendente e contínuo. Determinaram-se: pH, fenóis, demanda química de oxigênio (DQO), amônia, nitrito e nitrato, no afluente e efluentes dos reatores. O TDH de oito horas foi o melhor para remoção de DQOsolúvel e não houve diferença entre os TDHs para remoção de fenóis totais. No período estável não houve remoção de nitrato; no entanto ocorreu remoção de nitrito de aproximadamente 99 por cento. Além disto, houve produção de amônia devido à amonificação a partir do nitrito presente no meio.

This paper evaluated the effect of hydraulic retention time (HRT) on the performance of three upflow aerobic reactors, with polyurethane foam as support material, inoculated with Aspergillus niger AN400, used for the treatment of petroleum refinery wastewater. Each reactor was operated with a different HRT: 4, 8 and 12 hours, during 152 days. The performance was evaluated based on pH; phenols; COD, nitrate and nitrite. The results show that for the COD removal, it is more reasonable to operate the reactor with HRT of eight hours. However, there was no difference among results of phenol removal efficiency of the different HRTs. During steady state condition, nitrite was removed in approximately 99 percent, but there was no reduction on the nitrate concentration. Ammonia was produced in all reactors, probably due to ammonification of nitrite.

The effects of operational and environmental variations on anaerobic wastewater treatment systems: a review.

With the aim of improving knowledge about the stability and reliability of anaerobic wastewater treatment systems, several researchers have studied the effects of operational or environmental variations on the performance of such reactors. In general, anaerobic reactors are affected by changes in external factors, but the severity of the effect is dependent upon the type, magnitude, duration and frequency of the imposed changes. The typical responses include a decrease in performance, accumulation of volatile fatty acids, drop in pH and alkalinity, change in biogas production and composition, and sludge washout. This review summarises the causes, types and effects of operational and environmental variation on anaerobic wastewater treatment systems. However, there still remain some unclear technical and scientific aspects that are necessary for the improvement of the stability and reliability of anaerobic processes.

Influência do tempo de detenção hidráulica em um sistema UASB seguido de um reator biológico com fungos para tratar efluentes de indústria de castanha de caju / Influence of the time of detention hidraulic of a sistem UASB followed by a biological reactor with fungi to treat efluent of cashew nut industry

Nesta pesquisa, estudou-se a influência do tempo de detenção hidráulica (TDH) em um sistema constituído de um reator anaeróbio tipo UASB seguido de um reator biológico com fungos (RBF) para tratar efluente de uma indústria de beneficiamento de castanha de caju. O presente trabalho foi dividido em uma fase de fluxo descontínuo (batelada) e uma fase de fluxo contínuo (UASB - RBF), que constituiu-se de sete etapas ( 8h e 2h, 8h e 1h, 4h e 8h, 4h e 6h, 4h e 4h, 4h e 2h e 4h e 1h), onde foi avaliada a influência do TDH na remoção de: DQO (Demanda Química de Oxigênio), amônia, nitrato e ortofosfato. Uma combinação que apresentou melhores resultados, foi a etapa de 4h (TDH do reator UASB) e 2h (TDH do RBF), apresentando remoções de: 93,8 por cento de DQO, 86,7 por cento de nitrato, 38,3 por cento de amônia e 16 por cento de ortofosfato.