Effects of ciprofloxacin on biogas production and microbial community composition in anaerobic digestion of swine wastewater in ASBR type reactor.

In swine farming, antibiotics are often used to reduce disease and promote animal growth. Part of these compounds is not absorbed by the swine body, being excreted and later reaching the treatment systems, soil, and nearby waterbodies. This research sought to investigate the influence of adding ciprofloxacin (CIP) on the anaerobic digestion of swine wastewater. For that, a bench-scale anaerobic sequential batch reactor (ASBR) was used, with 5 L of working volume in six different phases, with volumetric organic loading rate (VOLR) and CIP dosage variation. According to the results, the optimal VOLR for the reactor was 0.60 ± 0.11 gSV L-1 d-1, resulting in biogas productivity of 0.51 ± 0.03 Lbiogas L-1 d-1. After initial stability, adding substrate with 0.5 mgCIP L-1 resulted in an abrupt drop of 82% in the productivity from the 7th to 11th day of addition, coinciding with volatile acids accumulation. Afterward, the reactor recovered and reached apparent stability, with productivity similar to the previous step without the drug. For 2.5 mgCIP L-1 in the substrate, the biogas productivity at equilibrium was 11.8% lower than in the phases with the same VOLR and 0.0 and 0.5 mgCIP L-1. Organic matter removals near 80% were achieved for both dosages. The 16S rRNA metagenomic analyses showed an increase in the relative abundance of most of the phyla found, indicating that the dosages used allowed the acclimatization of microorganisms and possibly the compound biodegradation.

Inativação de microrganismos indicadores de contaminação fecal por radiação ultravioleta e avaliação dos fenômenos de fotorreativação e recuperação no escuro / Inactivation of indicator microorganisms of faecal contamination by ultraviolet radiation and evaluation of photoreactivation and dark repair phenomena

RESUMO Esta pesquisa teve como objetivo avaliar o desempenho da radiação ultravioleta (UV) para a desinfecção de efluente final de estação de tratamento de esgoto (ETE) sanitário municipal, em escala de bancada de laboratório e operação em batelada. Foram analisadas as interferências dos parâmetros operacionais tempo de exposição (s) à radiação e altura de lâmina líquida (cm) do efluente no reator UV. A eficiência do processo de desinfecção foi avaliada empregando os microrganismos indicadores Clostridium perfringens (C. perfringens), colifagos, Escherichia coli (E. coli) e coliformes totais (CT). Após a desinfecção, foram avaliados os fenômenos de recuperação microbiológica fotorreativação e recuperação no escuro para E. coli e CT. Os resultados indicaram efetiva inativação dos microrganismos indicadores à radiação UV no decorrer do tempo de exposição, o que foi comprovado estatisticamente pela ANOVA de medidas repetidas. C. perfringens foi o microrganismo que apresentou a maior resistência à inativação. Nos ensaios de recuperação microbiológica, ambos os mecanismos foram considerados insignificantes, o que foi comprovado estatisticamente pelos testes t de Student (dados paramétricos) e Wilcoxon (dados não paramétricos). Em todas as análises, o nível de significância foi de 5%.

ABSTRACT This research aimed to evaluate the performance of ultraviolet radiation (UV) for disinfecting effluents from a municipal wastewater treatment plant, in laboratory bench scale and batch operation. The interference of the operational parameters of exposure time (s) to the radiation and the level of liquid blade (cm) of the effluent in the UV reactor were analyzed. The efficiency of the disinfection process was checked using the indicators microorganisms Clostridium perfringens (C. perfringens), coliphages, Escherichia coli (E. coli) and total coliforms (TC). After disinfection, some tests were carried out to evaluate the phenomena of microbiological recovery: photoreactivation and dark repair, for E. coli and TC. The results indicate effective inactivation of indicator microorganisms by UV radiation during the time of exposure, which was statistically proved by repeated measures ANOVA. C. perfringens was the microorganism that showed the highest resistance against UV inactivation. In microbiological recovery tests, both mechanisms were considered insignificant, which was statistically proven by the Student (t test - parametric data) and the Wilcoxon (nonparametric data) tests. In all analyses, the level of significance was 5%.

Biorreator à membrana em batelada sequencial aplicado ao tratamento de esgoto visando à remoção de nutrientes / Membrane sequencing batch reactor for the wastewater treatment aiming the nutrients removal

Neste trabalho, avaliou-se o desempenho de um biorreator à membrana em batelada sequencial para a remoção de nutrientes (nitrogênio e fósforo) de esgoto sanitário. O reator, construído em escala piloto, foi operado durante 241 dias com tempo total de ciclo de 4 horas, sendo 5 minutos para alimentação, 55 minutos para a fase anóxica e 180 minutos para as fases de aeração e filtração (simultaneamente). Ao longo do monitoramento, foram empregados dois fluxos de filtração: 5,55 e 11,1 L.m-2.h-1, que resultaram nas taxas de troca volumétrica de 5 e 10%, respectivamente. As eficiências médias de remoção de Demanda Química de Oxigênio total, nitrogênio amoniacal e nitrogênio total alcançadas foram de 99, 98 e 96%, respectivamente. Em relação à remoção de fósforo, observou-se inicialmente um baixo rendimento do reator, sendo verificado ao longo do tempo, no entanto, uma tendência de melhora na remoção desse nutriente, atingindo eficiência média de 74% entre os dias 158 e 241. A utilização do fluxo de filtração de 5,55 L.m-2.h-1 proporcionou uma operação estável ao biorreator à membrana em batelada sequencial no que se refere à pressão transmembrana, tendo sido atingido o valor limite de 0,7 bar apenas uma vez em 181 dias de operação, ao passo que, com fluxo de 11,1 L.m-2.h-1, esse limite foi atingido 3 vezes em 55 dias.

This study evaluated the performance of a membrane bioreactor sequencing batch, in pilot scale, to remove nutrients (nitrogen and phosphorus) from domestic wastewater. The reactor was operated for 241 days with a total cycle time of 4 hours, with 5 minutes for feeding, 55 minutes for the anoxic phase and 180 minutes for the aeration and filtration phases (simultaneously). Throughout the monitoring, two filtration flows were employed: 5.5 and 11.1 (critical flux) L.m-2.h-1, which resulted in the volume exchange rates of 5 and 10%, respectively. The removal efficiencies of total Chemical Oxygen Demand, ammonia nitrogen and total nitrogen were achieved by 99, 98 and 96%, respectively. Regarding phosphorus removal, a poor performance was observed in the beginning of the experiment; however, a tendency of improvement in the removal of this nutrient was further verified, reaching an efficiency average of 74% between the operational days 158 and 241. The flux filtration at 5.55 L.m-2.h-1 has provided a membrane bioreactor sequencing batch stable operation in relation to transmembrane pressure since it reached the limit value of 0.7 bar only once in 181 operational days, while for 11.1 L.m-2.h-1 it was observed 3 times in 55 days.

Aplicabilidade das técnicas de determinação de tamanho de partículas em sistemas de tratamento de água e esgoto sanitário / Applicability of particle size measurement techniques in water and wastewater treatment systems

O aprimoramento de sistemas de tratamento de água e de esgoto tem sido limitado pelo pouco conhecimento dos fenômenos ocorridos no interior das unidades e pela utilização de "parâmetros" não específicos (DBO, DQO etc.) no monitoramento e controle de processos e operações. Por outro lado, fenômenos como transferência de massa, adsorção, difusão e reações bioquímicas são todos influenciados pela distribuição de tamanho de partículas, de modo que o emprego da análise de tamanho de partículas pode auxiliar na escolha e no aprimoramento de tecnologias de tratamento e na adoção de procedimentos operacionais apropriados. Neste artigo, são apresentadas as principais técnicas de determinação de tamanho de partículas e os potenciais benefícios de sua utilização em pesquisas e no aperfeiçoamento de projetos e rotinas de operação de sistemas de tratamento de água e esgoto sanitário.