Eficiência na remoção de NAT, DBO e DQO utilizando reator aeróbio de leito fluidizado com circulação em tubos concêntricos associado ao decantador de coluna em uma produção intensiva de tilápia / Removal efficiency of TAN, BOD and COD by using aerobic fluidized bed reactor with circulation in concentric tubes associated to a column settler in intensive production of tilapia

RESUMO O desenvolvimento da aquicultura intensiva é acompanhado de um crescente impacto ambiental produzido pelos efluentes gerados. Os sistemas de recirculação para aquicultura (SRA) são uma alternativa compacta e trabalham com elevadas densidades de estocagem e menores volumes de água. Foi utilizado um decantador de coluna (DC) associado ao reator aeróbio de leito fluidizado com circulação em tubos concêntricos (BAS-CT) com tempo de retenção hidráulica (TRH) de 0,55 e 0,20 h respectivamente, num SRA com tilápias de 0,32 kg de peso médio e densidade de estocagem de 33,1 kg.m-3 em relação à remoção do nitrogênio amoniacal total (NAT), demanda bioquímica de oxigênio (DBO) e demanda química de oxigênio (DQO). As eficiências na remoção de NAT, DBO e DQO foram 35,2, 48,0 e 64,9%, respectivamente. No uso de DC com o BAS-CT, obteve-se bom desempenho, com baixos TRH no tratamento do efluente.

ABSTRACT The development of intensive aquaculture is accompanied by an increasing environmental impact produced by the wastewater generated. The recirculating aquaculture systems (RAS) are a compact alternative and manage high stocking densities and lower volumes of water. It was used a column settler (CS) associated with aerobic fluidized bed reactor (BAS-CT) with hydraulic retention time (HRT) of 0.55 and 0.20 h respectively, in RAS with tilapias with average weight of 0.32 kg and storage density of 33.1 kg.m-3 regarding the removal of total ammonia nitrogen (TAN), biochemical oxygen demand (BOD) and chemical oxygen demand (COD). The removal efficiencies of TAN, BOD and COD were 35.2, 48.0 and 64.9%, respectively. The use of CS with the BAS-CT showed a good performance with low HRT in the treatment of this effluent.

Optimización del tratamiento de aguas residuales de cultivos de flores usando humedales construidos de flujo subsuperficial horizontal / Optimization of wastewater treatment from a flower crops using a horizontal sub-surface flow constructed wetland / Otimização do tratamento de águas residuárias em plantações de flores usando alagados construídos de fluxo subsuperficial horizontal

Objetivo: optimizar un sistema de tratamiento de aguas residuales de cultivos de flores, con el fin de mejorar la eficiencia en la remoción de los contaminantes, usando humedales construidos de flujo subsuperficial-horizontal. Metodología: se realizó un estudio de tipo exploratorio experimental en dos etapas, en la primera se efectuó el acondicionamiento fisicoquímico y biológico del sistema de tratamiento, en la segunda, se llevó a cabo el seguimiento de la remoción de los contaminantes durante nueve meses, para lo cual se monitoreó la demanda química de oxígeno, demanda biológica de oxígeno, sólidos totales, sólidos suspendidos totales, pH y oxígeno disuelto. Resultados: Se logró mejorar la eficiencia del sistema de tratamiento en 7,1% para la Demanda biológica de oxígeno, 4,1% Demanda química de oxígeno, 56,9% sólidos totales y 117,2% solidos suspendidos totales. Conclusión: La concentración de DQO disminuyó con el tratamiento primario (Precipitación y oxidación química) y favoreció la eficiencia del sistema de tratamiento secundario, dado que las aguas a tratar tenían valores muy altos de DQO que pueden saturar los humedales con contaminantes persistentes. Se podrían obtener mayores eficiencias, si se logra mejorar el sistema de tratamiento primario.

Objective: to optimize the wastewater treatment system of flower crops in order to improve pollutant removal efficiency, using a horizontal subsurface flow constructed wetland. Methodology: An exploratory experimental study was conducted in two stages; in the first stage the treatment system was conditioned physically, chemically and biologically. In the second stage pollutant removal was monitored for nine months. To achieve this, chemical oxygen demand, biological oxygen demand, total solids, total suspended solids, pH and dissolved oxygen were monitored. Results: It was possible to improve the efficiency of the treatment system in 7.1% for biological oxygen demand, 4.1 % for chemical oxygen demand, 56.9 % for total solids and 117.2 % for total suspended solids. Conclussion: the concentration of COD decreased with the primary treatment (precipitation, chemical oxidation) and favored the efficiency of the secondary treatment system since the water to be treated had very high values of COD which may saturate the wetlands with persistent pollutants. Higher efficiency could be obtained by enhancing the primary treatment system.

Objetivo: optimização do sistema de tratamento das águas residuárias de cultivos de flores, a fim de melhorar a eficiência na remoção dos contaminantes, usando alagados construídos de fluxo subsuperficial horizontal. Metodologia: realizou-se estudos experimentais em duas etapas, na primeira efetuou-se o desenvolvimento fisico-químico e biológico do sistema de tratamento, na segunda, o acompanhamento da remoção dos contaminantes durante nove meses, foi monitorado a demanda química de oxigênio, demanda biológica de oxigênio, sólidos totais, sólidos suspendidos totais, pH e oxigênio dissolvido. Resultados : Foi possível melhorar a eficiência do sistema de tratamento em 7,1% para a demanda biológica de oxigênio, 4,1% demanda química de oxigênio, 56,9% sólidos totais e 117,2% sólidos suspendidos totais. Conclusão: A concentração de DQO diminuiu com o tratamento primário (Precipitação e oxidação química) e favoreceu a eficiência do sistema de tratamento secundário, uma vez que as águas a tratar tinham valores muito altos de DQO que podem saturar os alagados com contaminantes persistentes. Poderiam alcançar maiores eficiências, consegue-se melhorar o sistema de tratamento primário.

Growth of aphanothece microscopica nägeli on exogenous sugars / Cultivo da aphanothece microscopica nägeli a partir de açúcares

Biological processes for wastewater treatment generally produce biomass or active sludge without reuse. In this context, incorporation of organic matter and nutrients from agro industrial effluents into cell mass for single-cell protein allowed application of sustainable process. Cyanobacteria could be used due to its versatile metabolism. So, the aim of this paper was evaluate the growth of cyanobacteria Aphanothece microscopica Nägeli growth on heterotrophic medium with glucose, lactose and sucrose. Growth curves indicated that cultivation of cyanobacterial on the dark depend the type of carbon source and there are different mechanisms for glucose, fructose and sucrose consumption. Results suggest a useful application of cyanobacteria on organic matter removal from wastewater.

Os processos biológicos de tratamento de águas residuárias produzem grandes quantidades de biomassa geralmente sem utilização posterior. Neste contexto, a incorporação de matéria orgânica e nutrientes de efluentes agroindustriais em células microbianas visando a produção de proteínas unicelulares corresponderia a um processo sustentável. Nesse sentido, as cianobactérias poderiam ser aplicadas devido ao seu metabolismo versátil. Sendo assim, o trabalho teve como objetivo avaliar o cultivo heterotrófico da cianobactéria Aphanothece microscopica Nägeli em meios contendo glicose, lactose e sacarose. As curvas de crescimento indicaram que o cultivo heterotrófico depende do tipo de fonte de carbono, sugerindo diferentes mecanismos de incorporação e consumo da glicose, lactose sacarose. Os resultados indicam uma possível aplicação desta cianobactéria na remoção destas moléculas orgânicas em águas residuárias.

Influência do tipo de material suporte no desempenho de reatores biológicos de leito móvel na remoção de carbono e nitrificação de esgoto sanitário / The influence of material support kind on the biological moving bed reactors performance used for the carbon removal and nitrification of sewage

Neste trabalho foi mostrada a influência do tipo de material suporte: P4 (plástico reciclado rugoso, diâmetro médio de 2,31 mm, densidade de 900 kg.m-3, superfície específica potencial de 2.596 m².m-3sup) e P5 (polietileno, pouco rugoso, forma cilíndrica, diâmetro médio de 10 mm, densidade de 880 kg.m-3, superfície específica potencial de 3.075m².m-³sup) utilizados em dois reatores biológicos de leito móvel, fluxo contínuo, na remoção de carbono e nitrificação de esgoto sanitário, os quais foram divididos em duas fases, de acordo com a idade do lodo (IL): fase A: IL de 10 dias e fase B: IL de 3 dias. Foram aplicadas cargas orgânicas superficiais médias de 4,0 kgDQO.m-2.d-1 (P4) e de 4,1 kgDQO.m-2.d-1 (P5); e cargas superficiais de nitrogênio de 0,63 kgN.m-2.d-1 (P5) e de 0,66 kgN.m-2.d-1 (P5). Para o material P4, a remoção média foi de 87 por cento de carbono e 83 por cento de nitrogênio (fase A) e 80 por cento de carbono e 77 por cento de nitrogênio (fase B). Para o P5, remoção de 63 por cento de carbono e 55 por cento de nitrogênio (Fase A) e 59 por cento de carbono e de nitrogênio (fase B). Com base nos resultados obtidos, verificou-se que a remoção de carbono e nitrogênio não foi influenciada pela idade do lodo, mas pelo tipo de material suporte (forma ou características de superfície) e superfície disponível para o crescimento da biomassa.

This paper presented the influence of material support kind: P4 (rugous recycled plastic, medium diameter of 2.31 mm, density of 900 kg.m-3, specific surface potential of 2,596 m².m-3sup) and P5 (polietilene, cilindric shape, medium diameter of 10 mm, density of 880 kg.m-3, specific surface potential of 3,075m².m-3sup) used in two continuous flux biological moving bed reactors using different material support to remove nitrogen and carbon from sewage, which was divided in two phases according to sludge retention time (SRT): phase A: SRT of 10 days and phase B: SRT of 3 days. The organic loading rates applied were 4.0 kgCOD.m-2.d-1 (P4) and 4.1 kgCOD.m-2.d-1 (P5); and the nitrogen loading rates applied were 0.63 kgN.m-2.d-1 and 0.66 kgN.m-2.d-1 for P4 and P5, respectively. The support P4 achieved efficiencies of 87 percent for total carbon removal and 83 percent for nitrogen removal during phase A. These efficiencies slightly decreased to 80 and 77 percent for total carbon and nitrogen, respectively (phase B). The support P5 got removal efficiencies of 63 percent for total carbon and 55 percent for nitrogen (phase A) and 59 percent for total carbon and nitrogen (phase B). These results showed that the total carbon and nitrogen removal efficiencies were not affected by the SRT, but by the kind of support used (carrier geometry or surface characteristics) and available specific surface area for biomass growth.

Estudo cinético do processo de Valo Cynamon-Roque: caracterização e obtenção de parâmetros de projeto / Cynamon-Roque ditch process kinetics study: characterization and design criteria establisment

O processo de valo Cynamon-Roque, de tratamento de esgotos, constituído de um reator anaeróbio e outro aeróbio, vem sendo testado desde 1986, através de uma unidade piloto, construída no Campus da FIOCRUZ, que recebe uma mistura de esgotos domésticos e industriais, oriundos de unidades de ensino, pesquisa, manutenção e fábricas de vacinas. A validade do processo foi amplamente demonstrada, o que resultou na patente obtida em 1996. As características funcionais vantajosas do processo, em relação aos tradicionais são: requer pouca área, sua operação é simples, a remoção de matéria orgânica é elevada, fruto de uma operação semelhante à do processo dos lodos ativados, permite considerável remoção de nutrientes, não libera aerossóis no meio ambiente, pois a unidade aeróbia é fechada, apresenta boa remoção de patogênicos e economia energética. Neste trabalho, avaliamos as características operacionais do valo Cynamon-Roque, quando sujeito a vazões superiores às do projeto original. Devido às grandes variações horárias de vazão, concentração, do afluente da unidade piloto, e a perda de sólidos, foi empregado um modelo cinético transiente, de pouca complexidade, mas adequado para modelagem matemática do processo de degradação. As perdas de sólidos foram ocasionadas em virtude dos decantadores terem sido dimensionados para vazões muito inferiores às utilizadas. Através deste modelo, testamos a validade de duas equações cinéticas, a de Monod e a de Eckenfelder, para degradação de substrato, obtendo-se ajustes semelhantes. Uma metodologia para obtenção de parâmetros para um projeto racional é apresentada e discutida ao longo deste trabalho. O comportamento do processo, noutras condições operacionais, foi previsto, utilizando-se o modelo cinético, com os parâmetros determinados através do ajuste deste, aos dados experimentais...

Cynamon-Roque ditch process, a sewage treatment process, given by an anaerobic reactor followed by an aerobic reactor, has been tested since 1986, throw a pilot plant, build in FIOCRUZ Campus, which receive domestic and industrial sewage from teaching, research, repairing units and vaccines industries. The process validity has been quite demonstrated, so it was patented in 1996. The advantageous functional features of the process, taking into account the traditional process are: it needs small areas, its operation is simple, organic matter removal is high, because it works in a similar way to the activated sludge process, nutrients removal is remarkable, it does not release aerosols in the environment, because the aerobic unit is closed, exhibits good removal of pathogenic organism and saves energy.In this work, Cynamon-Roque ditch operational features has been evaluated, when subject to flows bigger than the original project ones. Due to the great hour variations of flow, concentration, of the influent from the pilot plant, and the loss of solids, it was used a transient kinetic model, of little complexity, but appropriate for the bio-degradation process mathematical modeling. The loss of solids was caused by the fact that the settling tanks were designed to operate at much lower flows than those used. Taking into account the model, the validity of two kinetic equations was tested - Monod and Eckenfelder - for the bio-degradation of substrate, and similar fit resulted.A methodology for determining the coefficients necessary for establishing rational design criteria is presented and discussed throughout this work.The process behavior, under other operational conditions, was previewed, through the kinetic model, which coefficients were determined by adjusting it to the experimental data...