Activated Sludge and Aerobic Biofilm Reactors

"Activated Sludge and Aerobic Biofilm Reactors is the fifth volume in the series Biological Wastewater Treatment. The first part of the book is devoted to the activated sludge process, covering the removal of organic matter, nitrogen and phosphorus.A detailed analysis of the biological reactor (aeration tank) and the final sedimentation tanks is provided. The second part of the book covers aerobic biofilm reactors, especially trickling filters, rotating biological contractors and submerged aerated biofilters. For all the systems, the book presents in a clear and informative way the main concepts, working principles, expected removal efficiencies, design criteria, design examples, construction aspects and operational guidelines. About the series: The series is based on a highly acclaimed set of best selling textbooks. This international version is comprised by six textbooks giving a state-of-the-art presentation of the science and technology of biological wastewater treatment. Other titles in the series are: Volume 1: Waste Stabilisation Ponds; Volume 2: Basic Principles of Wastewater Treatment; Volume 3: Waste Stabilization Ponds; Volume 4: Anaerobic Reactors; Volume 6: Sludge Treatment and Disposal

Sustainable use of low flow reaches downstream energy generation dams

The paper describes the issues of water quality in low flow reaches downstream energy generation dams. These reaches should maintain a minimum water flow in order to guarantee adequate ecological conditions in the water body. A case study is presented with respect to the longest low flow reach in Brazil, focusing mainly on environmental and regulatory aspects. Water quality in this reach should be enhanced by the construction of some intermediate dikes, which will allow the sedimentation of particulate matter and the formation of small reservoirs for the growth of aquatic species. A concern remains only with phosphorus concentrations, since the environment will change from a lotic to a lentic condition

Análise e comparação técnica e econômica de alternativas de processamento de lodo de estações de tratamento de esgotos sanitários para uso em solos

Um dos desafios para a ampliação do uso de lodo de esgoto em solos no Brasil é a ausência de informações técnicas e econômicas genéricas acerca das diversas alternativas tecnológicas de processamento. Frente a essa lacuna, o presente trabalho objetiva avaliar e comparar, por meio de índices unitários, aspectos técnicos (requisitos de área, energia e matéria prima) e econômicos (CAPEX e OPEX) de arranjos de processamento de lodo para uso em solos como opções alternativas à destinação em aterro sanitário. Os resultados apontam que, para ETEs de diferentes portes, existem um ou mais arranjos de tratamento de lodo para posterior destinação produtiva em solos que apresentam custos totais (CAPEX + VPL do OPEX em 20 anos) mais baixos do que aqueles obtidos para os arranjos com disposição em aterro sanitário. Os índices demonstram ser uma importante ferramenta de subsídio para estudos de concepção e viabilidade, bem como para o fomento às práticas de economia circular no setor de saneamento

Analysis of a probabilistic approach for modelling and assessment of the water quality of rivers

Monitoring the ecological status of water bodies is crucial to guarantee human health and economic development. However, monitoring is often deficient in developing regions due to high installation and maintenance costs, thus it is frequently supported by water quality models, whose results are themselves affected by the lack of detailed input data. A possible solution is to use probabilistic models that consider the inherent uncertainty of the different inputs. In this research, we extended a simple water quality model (QUAL-UFMG, based on Qual2E) through Monte Carlo simulations to generate probabilistic results and applied it to a representative case study in Brazil. Results showed that, depending on the distribution of probabilities and variability of parameters adopted, the outcome of a non-deterministic modelling approach may differ significantly from a deterministic one regarding compliance with water quality standards. Moreover, the probabilistic strategy is more scientifically transparent and robust, as it explicitly communicates the uncertainty in both the measured data and modelling results. We conclude that a probabilistic approach is particularly useful in regions with a low data availability such as developing countries, as uncertainties are high due to insufficient monitoring, and the risk to human health is elevated due to a low prevalence of sanitation

Treatment wetlands

Treatment Wetlands is the seventh volume in the Biological Wastewater Treatment series, which gives a state-of-the-art presentation of the science and technology of sewage treatment. The major variants of wetland systems are covered in this volume, namely: (i) horizontal flow wetlands; (ii) vertical flow wetlands; (iii) French vertical flow wetlands; (iv) intensified wetlands; (v) free water surface wetlands; (vi) other applications of treatment wetlands. The book presents in a clear and didactic way the main concepts, working principles, expected performance, design criteria, design examples, construction aspects and operational guidelines. The book has been written by an international team of top experts in the field of treatment wetlands.Postprint (published version

Comportamento diário ao longo do período de alimentação do primeiro estágio do sistema francês de wetland vertical, em termos de remoção de matéria orgânica e amônia

O objetivo desse trabalho foi avaliar o comportamento do potencial de nitrificação e remoção de matéria orgânica no primeiro estágio de um wetland construído vertical - sistema francês (WCV-SF), operando com dois leitos em paralelo, cada um com 7 dias de alimentação e 7 dias de repouso, sob condições climáticas brasileiras. A estação de tratamento avaliada está localizada no Centro de Pesquisa e Treinamento em Saneamento (CePTS) da Universidade Federal de Minas Gerais e Companhia de Saneamento de Minas Gerais, UFMG/COPASA, na cidade de Belo Horizonte, Brasil. Complementando o monitoramento rotineiro praticado há anos neste sistema, efetuou-se um monitoramento intensivo da qualidade do afluente e do efluente do WCV-SF durante uma semana, por meio de análises físico-químicas, através de coletas simples diárias nos tempos de 5, 10, 15, 20, 30, 40 e 50 minutos depois do início de uma batelada. Durante o período de monitoramento foi possível observar a eficiência dessa etapa associada à decomposição da matéria orgânica, permanecendo satisfatória mesmo em períodos de sobrecarga. Com concentrações positivas de oxigênio no efluente, o desempenho do sistema ao longo dos 7 dias de alimentação apresentou eficiência média de remoção e 69% para DQO. Em termos de nitrogênio, a eficiência de remoção de N-NH4+ foi de 58% e a produção de N-NO3- diminuiu com o avanço dos dias de alimentação, reportando 20 mg L-1 no 2º dia e 11 mg L-1 no último. De uma forma geral, apesar de ter apenas duas unidades em paralelo, o sistema mostrou boa capacidade de receber esgoto bruto por um período de tempo maior de alimentação, reforçando os resultados obtidos no monitoramento rotineiro

Treatment Wetlands

Overview of Treatment Wetlands; Fundamentals of Treatment Wetlands; Horizontal Flow Wetlands; Vertical Flow Wetlands; French Vertical Flow Wetlands; Intensified and Modified Wetlands; Free Water Surface Wetlands; Other Applications; Additional Aspects

Comportamento diário ao longo do período de alimentação do primeiro estágio do sistema francês de wetland vertical, em termos de remoção de matéria orgânica e amônia

O objetivo desse trabalho foi avaliar o comportamento do potencial de nitrificação e remoção de matéria orgânica no primeiro estágio de um wetland construído vertical - sistema francês (WCV-SF), operando com dois leitos em paralelo, cada um com 7 dias de alimentação e 7 dias de repouso, sob condições climáticas brasileiras. A estação de tratamento avaliada está localizada no Centro de Pesquisa e Treinamento em Saneamento (CePTS) da Universidade Federal de Minas Gerais e Companhia de Saneamento de Minas Gerais, UFMG/COPASA, na cidade de Belo Horizonte, Brasil. Complementando o monitoramento rotineiro praticado há anos neste sistema, efetuou-se um monitoramento intensivo da qualidade do afluente e do efluente do WCV-SF durante uma semana, por meio de análises físico-químicas, através de coletas simples diárias nos tempos de 5, 10, 15, 20, 30, 40 e 50 minutos depois do início de uma batelada. Durante o período de monitoramento foi possível observar a eficiência dessa etapa associada à decomposição da matéria orgânica, permanecendo satisfatória mesmo em períodos de sobrecarga. Com concentrações positivas de oxigênio no efluente, o desempenho do sistema ao longo dos 7 dias de alimentação apresentou eficiência média de remoção e 69% para DQO. Em termos de nitrogênio, a eficiência de remoção de N-NH4+ foi de 58% e a produção de N-NO3- diminuiu com o avanço dos dias de alimentação, reportando 20 mg L-1 no 2º dia e 11 mg L-1 no último. De uma forma geral, apesar de ter apenas duas unidades em paralelo, o sistema mostrou boa capacidade de receber esgoto bruto por um período de tempo maior de alimentação, reforçando os resultados obtidos no monitoramento rotineiro

Enrichment of anaerobic ammonium oxidizing bacteria - anammox

Bactérias anaeróbias oxidadoras de amônia (bactérias Anammox, do inglês anaerobic ammonium oxidizing bacteria) foram enriquecidas em reator em batelada sequencial (RBS), a partir de lodo proveniente de um sistema convencional de lodos ativados tratando esgoto doméstico de Belo Horizonte (MG). Após três meses de cultivo, atividade Anammox foi detectada no sistema pelo consumo de quantidades estequiométricas de NO2- e NH4+. Análises de hibridação in situ fluorescente (FISH, do inglês fluorescent in situ hybridization) confirmaram a presença de bactérias Anammox, provavelmente Candidatus Brocadia anammoxidans, e revelaram que estas representavam 53% do total de células (após 6 meses de cultivo). O desempenho do reator ao longo dos sete meses de operação demonstrou remoção quase que total de nitrito, baseada em concentração afluente de 61 a 95 mg N-NO2-/L. A eficiência máxima de remoção de amônia alcançada foi de 95%, a partir de concentração afluente de 55 a 82 mg N-NH4+/L.Anaerobic ammonium-oxidizing (Anammox) bacteria were enriched from sludge collected at a conventional activated sludge system treating domestic wastewater of Belo Horizonte(MG), Brazil, employing a sequencing batch reactor (SBR). After three months of cultivation, Anammox activity was detected in the system by the consumption of stoichiometric amounts of NO2- and NH4+. Fluorescent in situ hybridization (FISH) results revealed the presence of Anammox bacteria (probably Candidatus Brocadia anammoxidans) and showed that they accounted for 53% of the total bacterial population (after 6 months of cultivation). The reactor performance during the seven months of operation showed a near perfect removal of nitrite, based on the influent NO2--N concentration of 61-95 mg/L. The maximum ammonia removal efficiency was 95% from the influent N-NH4+ concentration of 55-82 mg/L.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)(FAPEMIG) Fundação de Amparo à Pesquisa de Minas GeraisFine