Sludge production and chemical behavior of iron salts employed in the post-treatment of sanitary wastewater by chemical precipitation

A combinação de processos físico-químicos e biológicos no tratamento de esgotos sanitários tem se apresentado como uma alternativa na remoção de fósforo. No entanto, uma das limitações é a sua maior produção de lodo. Desse modo, este trabalho teve por objetivo avaliar a produção de lodo resultante da aplicação de sais de ferro para diferentes tipos de efluentes, bem como estudar o impacto de sua aplicação nas características físico-químicas dos efluentes estudados. Concluiu-se que os valores médios de produção de lodo resultante da formação do hidróxido férrico situaram-se em torno de 1,80; 1,95 e 1,34 mg lodo/mg Fe+3 para esgoto bruto, efluente aeróbio e anaeróbio tratado, respectivamente, indicando que as características da fase líquida não influenciaram os mecanismos de precipitação dos íons férricos.The combination of physical-chemical and biological processes in sanitary wastewater treatment has been employed as an alternative for phosphorus removal; however, one of its limitations is its large sludge production. This work aimed at evaluating the sludge production which resulted from iron salt application to different types of effluents, as well as studying the impacts of iron salt application on the physical-chemical characteristics of the studied effluents. It was concluded that the average sludge production values which resulted from ferric hydroxide formation were around 1.80, 1.95 and 1.34 mg sludge per mg of Fe+3 ion, with regard to raw wastewater, aerobic treated effluent and anaerobic treated effluent, respectively, thus indicating that the liquid phase characteristics did not influence the ferric ion precipitation mechanisms.Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP

Physical-chemical process optimization for phosphorus removal from domestic wastewater by chemical precipitation with ferric chloride

Tendo em vista a potencialidade do emprego de processos de coagulação química no tratamento de esgotos, este trabalho teve por objetivo estudar a remoção de fósforo em efluentes de sistemas anaeróbios e aeróbios de tratamento de esgotos. Observou-se que foi possível atingir valores de remoção de fósforo da ordem de 90%, sendo que as dosagens de coagulante se situaram em torno de 60 a 100 mg FeCl3/L. Concomitantemente com a remoção de fósforo, foi também observada uma remoção de carbono orgânico dissolvido (COD) para os efluentes investigados, sendo que as dosagens de coagulante que permitiram a otimização da remoção de fósforo também possibilitaram a otimização da remoção de COD. Justifica-se a remoção de fósforo na forma orgânica e de polifosfatos pelo fato destes estarem associados ao COD removido.Since chemical coagulation processes are very promising for wastewater treatment, this work looked into phosphorus removal from aerobic and anaerobic systems treating domestic wastewater. It was possible to reach phosphorus removal efficiencies in the order of 90 % for coagulant dosages in the range 60 to 100 mg of ferric chloride per liter. Dissolved organic carbon (DOC) removal in parallel with phosphorus removal was observed for the previously mentioned treatment system effluents. The coagulant dosages for optimized phosphorus removal also led to optimum DOC removal. The removal of organic phosphorus fractions as polyphosphates was justified due its association with the DOC removal by chemical precipitation.Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP

Interference of coagulation and flocculation processes in the removal of taste and odor-causing compounds in water.

Os problemas mais frequentes de gosto e odor em águas de abastecimento estão associados à presença de subprodutos metabólicos produzidos por algas e demais microrganismos, notadamente os compostos 2-metilisoborneol (MIB) e geosmina. Para a remoção destes compostos no tratamento de águas para abastecimento, a aplicação de carvão ativado em pó (CAP) imediatamente a montante ou jusante da mistura rápida tem sido a opção mais atrativa para a maior parte das estações de tratamento de água. No entanto, a grande desvantagem deste tipo de aplicação reside no fato de que as partículas de CAP tendem a ser incorporadas nos flocos formados pela coagulação e floculação. Desta forma, há uma tendência de redução na eficiência da adsorção mediante uma eventual interferência do coagulante, e dos flocos, na cinética dos mecanismos de transferência de massa do adsorvato a partir da fase líquida para a superfície do material adsorvedor. Motivado pelas incertezas de estudos anteriores, esta pesquisa teve como objetivo avaliar esta interferência da coagulação e floculação na eficiência de remoção de MIB em águas de abastecimento por adsorção, bem como estudar a modelagem da cinética do processo de adsorção e a influência da turbidez na água bruta (5, 20 e 100 UNT) e da dosagem de coagulante sulfato férrico (10, 20 e 50 mg/L) na eficiência de remoção de MIB por CAP (dosagens de 10, 20 e 40 mg/L) e no coeficiente de transferência externa de massa kL, parâmetro do homogenous surface diffusion model (HSDM). Pode-se observar que a dosagem de CAP e o tempo de contato foram as variáveis que mais impactaram na eficiência de remoção de MIB e na variação de valores do parâmetro kL, porém sem modificar a ordem de grandeza deste (10-3 m/s). Para a dosagem de coagulante e a presença de turbidez na água bruta, não foi possível observar efeitos isolados na variação de kL, mas sim um efeito combinado entre as variáveis, relacionado à formação dos flocos e a maneira como estes englobam as partículas de CAP. Foi proposto um modelo conceitual para o mecanismo de transferência externa de massa com a presença de coagulante e turbidez na água, sendo avaliado por dois novos parâmetros: kS (transferência externa de massa na fase sólida), o qual se mostrou sensível aos diferentes níveis de turbidez; e kM (modificação do meio), sensível às variáveis dosagem de CAP, presença de turbidez e interação entre dosagem de coagulante e turbidez.The most frequent issues of taste and odor in drinking water are associated with the presence of metabolic by-products produced by algae and other microorganisms, notably the compounds 2-methylisoborneol (MIB) and geosmin. For the removal of these compounds in the water treatment, the application of powdered activated carbon (PAC) immediately upstream or downstream of the rapid mixture has been the most attractive option for most plants. However, the major disadvantage of this type of application lies in the fact that PAC particles tend to be incorporated into the flocs formed during the coagulation and flocculation processes. Thus, there may be a trend to reduce the efficiency of the adsorption process through an eventual interference of the coagulant, and of the flocs, in the kinetics of the mass transfer mechanisms of the adsorbate from the liquid phase to the surface of the adsorbent material. Motivated by the uncertainties of previous studies, this research aimed to evaluate this interference of the coagulation and flocculation processes in the efficiency of adsorption process to remove organic compounds that cause taste and odor in water, as well as to study the modeling of adsorption process kinetics and of the influence of turbidity in raw water (5, 20 and 100 UNT) and the dosage of ferric sulfate coagulant (10, 20 and 50 mg/L) on the removal efficiency of MIB by PAC application (dosages of 10, 20 and 40 mg/L) and on the external mass transfer coefficient kL, a parameter of homogenous surface diffusion model (HSDM). It is notable that the PAC dosage and the contact time were the variables that most affected the efficiency for removing MIB by adsorption and the variation of values of kL, but without changing the order of magnitude of this (10-3 m/s). For the coagulant dosage and the presence of turbidity in the raw water, it was not possible to observe isolated effects in the variation of kL values, but a combined effect between the variables, related to the formation of the flocs and the way they comprise and are attached to the CAP particles. An alternative conceptual model was proposed for the external mass transfer mechanism with the presence of coagulant and turbidity in the water, being evaluated by the two other parameters: kS, which proved to be sensitive to the different levels of turbidity; and kM, which showed sensitivity to the variables CAP dosage, presence of turbidity and the interaction between coagulant dosage and turbidity

Effects of Water Treatment Plant (WTP) sludge on a Waste Water Treatment Plant (WWTP) with active sludge process.

Por razões técnicas e ambientais, o lodo gerado no tratamento de águas para abastecimento público deve ser adequadamente tratado antes de ser disposto no meio ambiente. Uma alternativa é a disposição do lodo de ETA em ETE, o que dispensa a implantação da linha de tratamento do lodo na ETA. O objetivo deste trabalho foi estudar os impactos ocorridos na ETE ABC, estação de lodos ativados convencional operada pela SABESP, devido ao recebimento do lodo da ETA Rio Grande. Trata-se de caso particular, pois envolve instalações reais, e pelo fato de a ETA apresentar vazão próxima de três vezes a vazão da ETE (vazão de lodo corresponde a 0,1% da vazão da ETE). Os dados utilizados incluem variáveis de qualidade do efluente (DBO, DQO, SST, SSV, nitrogênio amoniacal e total, fósforo e ferro) e do lodo (sólidos), e parâmetros operacionais das unidades da ETE (vazões, taxas de aplicação superficial e de sólidos, idade do lodo, tempo de detenção, entre outros). Foi possível analisar o processo de tratamento na ETE e comparar seu desempenho entre dois períodos: controle (anos de 2005 e 2006) e com lodo (janeiro de 2007 a março de 2008). Nestes períodos, a ETE operou com 50% de sua capacidade (taxas de aplicação abaixo dos valores de projeto), idade do lodo de 4 dias e taxa de reciclo em torno de 80%. No período com lodo, as variáveis que apresentaram maior aumento de concentração no esgoto afluente foram SST, SSV, fósforo e ferro; o lodo da ETA contribuiu para maiores eficiências de tratamento da fase líquida na ETE, uma vez que houve a manutenção da qualidade do efluente final, nos níveis exigidos pela legislação, mesmo com o aumento das concentrações afluentes. Este aumento de eficiência foi mais acentuado para o fósforo (de 52% para 88%), e maior no tratamento primário, com variações nos parâmetros operacionais que não influíram negativamente no desempenho das unidades. No tratamento de lodo, o maior impacto causado foi o aumento na produção final de lodo (de 50 t/d para 76 t/d). Tais conclusões são então favoráveis ao lançamento de lodos de ETA convencional em ETE de lodos ativados convencional, mesmo nos casos em que a vazão tratada na ETA exceda em muito a vazão da ETE.For technical and environmental reasons, sludge from water treatment plants should be properly treated before being discharged into the environment. An emerging practice is the disposal of such sludge in WWTP, an alternative that does not require the installation of sludge treatment facilities in the WTP. The main purpose of this research was to study the impacts at the ABC WWTP, an activated sludge process facility operated by SABESP and located in São Paulo, Brazil, due to receiving sludge from the Rio Grande WTP, also located in the same region. It is a particular case due to the fact that the WTP provides a flow of three times the flow treated in the WWTP (sludge flow is 0,1% of WWTP flow). The used data include effluent quality variables (BOD, COD, TSS, VSS, ammonia and total nitrogen, phosphorus and iron), sludge (solids) and WWTP units operational parameters (flow, surface and solid application rates, sludge retention time, hydraulic detention time, among others). It was possible to analyze the treatment process at the WWTP and compare its performance between two periods: control (years 2005 and 2006) and with sludge (from January 2007 to March 2008). In these periods, the WWTP worked with half of its capacity (all loading rates stayed below design values), sludge retention time of 4 days and recycle rate around 80%. In the with sludge period, the quality variables with the highest inflow concentration increase were TSS, VSS, phosphorus and iron. During the same period, the WTP sludge contributed to greater efficiencies in the WWTP treatment process, since the effluent quality was maintained under levels legally required, even with the increase of influent concentrations. This fact is mostly evident in the case of phosphorus (from 52% to 88%), and higher in primary treatment, with changes in operational parameters that did not adversely affect the units performances. In solid phase treatment, the most important impact was the increase in final sludge production (from 50 t/d to 76 t/d). These conclusions are then favorable to the disposal of sludge from conventional WTP in an activated sludge WWTP, even in cases in which the flow treated in the WTP far exceeds the WWTP flow