Kinetic behavior of free chlorine in the liquid phase and disinfection by-product (DBP) formation

Uma das formas indiretas de previsão da potencialidade de uma determinada água natural formar subprodutos da desinfecção é mediante a avaliação do comportamento cinético do cloro livre na fase líquida e determinação de sua demanda para diferentes condições de operação do processo de cloração. Desta forma, o objetivo deste trabalho foi avaliar o comportamento cinético do cloro livre em meio aquoso para diferentes tipos de água bruta, bem como investigar o impacto do processo de coagulação na redução da demanda de cloro e na formação de subprodutos da desinfecção. Observou-se que, quanto maior for à remoção de carbono orgânico total (COT) pelo processo de coagulação menor será a demanda de cloro na fase líquida. A formação de THMs apresentou relação com a demanda de cloro, tendo sido esta da ordem de 28 mg/L para cada 1 mg Cl2/L de demanda de cloro observada.One indirect approach to predict the disinfection by-product (DBP) formation potential for a given water source is by evaluation of the kinetic behavior of free chlorine in the liquid phase and chlorine demand determination for different operation conditions of the chlorination process. The objective of this work was to evaluate the kinetic behavior of free chlorine in water or a number of different raw water sources, as well as to investigate the impact of the coagulation process on chlorine demand reduction and DBP formation. It was observed that the higher the total organic carbon (TOC) removal efficiency through coagulation, the lower the liquid phase chlorine demand. Regarding trihalomethane (THM) formation, a ratio of 28 ug/L formed per mg/L of applied chlorine was observed for the waters employed in the experimental investigation

Minimization of water treatment plant sludge production with polyaluminium chloride application and its disposal in wastewater treatment plants

Uma das possibilidades para a redução da produção de lodo em estações de tratamento de água (ETAs) é o uso do cloreto de polialumínio (CPA) como coagulante, que pode ser aplicado de forma isolada ou em conjunto com sais de ferro. Este trabalho objetivou estudar o uso do CPA no que diz respeito à produção de lodo, bem como avaliar o impacto do lançamento de lodos de ETAs em estações de tratamento de esgoto (ETEs) do tipo lodos ativados convencional. Observou-se que a produção de lodo do CPA apresentou valores próximos em comparação ao sulfato de alumínio, em torno de 4,75 mg de massa seca para cada 1 mg de Al, e o seu eventual lançamento para posterior processamento em ETEs deverá alterar a qualidade físico-química do lodo desidratado, sendo esta função do tipo e dosagem de coagulante e suas impurezas.One possible strategy to reduce sludge production in water treatment plant (WTP) is the application of polyaluminium chloride (PAC) as the sole coagulant or together with iron salts. The purpose of this paper was to investigate PAC usage with regard to sludge production as well as to evaluate impacts of discharging WTP sludge in activated sludge wastewater treatment plants (WWTPs). It was observed that PAC-based sludge production presented values close to aluminum sulfate-based sludge production, which was around 4.75 mg of dry solids per mg of Al. Furthermore, eventual discharge of PAC-based sludge in a WWTP should change the physical and chemical quality of the dry sludge, which is a function of coagulant type, coagulant dosage and of the impurities present in the coagulan's formulation.Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP

Mathematical modeling and operational optimization of ultrafiltration membrane processes

A utilização de processos de membrana em Engenharia Ambiental tem expandido de forma significativa nos últimos anos e, tendo em vista a importância da possibilidade de otimização da sua operação com vistas à produção máxima de permeado em função do tempo, este trabalho teve por objetivo definir uma técnica de otimização da operação de sistemas de ultrafiltração mediante o estudo de ciclos de operação e lavagem. Os ensaios experimentais foram efetuados tendo-se empregado duas membranas de ultrafiltração com diferentes pesos moleculares de corte e, com base nos resultados experimentais, foi possível a proposição de um modelo matemático que permitiu a otimização da operação de sistemas de ultrafiltração, o que possibilitou o aumento da produção do volume de permeado em cerca de 14%.The utilization of membrane processes in Environmental Engineering has expanded significantly in the last few years. This paper had the primary objective of defining an optimization technique for ultrafiltration (UF) membrane operation by studying UF membrane operation and backwashing cycles. The main importance of UF operation optimization is to maximize permeation production as a function of time. Experimental tests were conducted with two UF membranes with different molecular weight cutoff. The experimental results led to the proposition of a mathematical model for the optimization of UF systems; such optimization conducted in practice to an increase of 14% in the permeate volume production.Veolia Water Systems Brasi

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

Avaliação da remoção de fósforo através da aplicação de lodos de tratamento de água formado por diferentes tipos de coagulantes / Evaluation of phosphorus removal through the application of water treatment sludge formed by different types of coagulants

O excesso de fósforo nas águas é um dos responsáveis pela poluição ambiental dos reservatórios para abastecimento público e os diferentes lodos gerados em estações de tratamento de água – ETAs tem apresentado resultados positivos para a adsorção de fósforo. Neste contexto, a pesquisa tem por objetivo avaliar a capacidade de adsorção do fósforo dos lodos de ETAs formados a partir de diferentes coagulantes inorgânicos. A metodologia consistiu em comparar em escala de laboratório, a capacidade de adsorção do fósforo por diferentes concentrações de 3 tipos diferentes de lodo, através de ensaios de equilíbrio e cinéticos. Os 3 tipos de lodos, SA, CF e PAC foram formados em jar-test a partir do processo de coagulação, floculação e decantação utilizando os coagulantes sulfato de alumínio, cloreto férrico e policloreto de alumínio, respectivamente. Os resultados mostraram grande capacidade de adsorção do fósforo por todos os lodos, assim como, elucidou que o mecanismo de remoção é desempenhado pelos hidróxidos metálicos no lodo. Os menores valores da concentração de fósforo na água obtidos juntamente aos respectivos valores de q foram: Ce = 0,1 mg/L e q = 42,75 mg/g (SA); Ce = 0,86 mg/L e q = 24,41 mg/g (CF) e; Ce = 0,1 mg/L e q = 36,38 mg/g (PAC). Os lodos SA e PAC obtiveram os melhores resultados e muito semelhantes um ao outro. As reações de adsorção do fósforo são de ordem cinética alta, onde em torno de 90 % da reação ocorre em 2 minutos. Além dos resultados da pesquisa que corroboram para o desenvolvimento de aplicações deste processo na remoção do fósforo, a pesquisa contribui para estudos de reaproveitamento de resíduos gerados em estações de tratamento de água.

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

Water Treatment Plant Sludge Discharge to Wastewater Treatment Works: Effects on the Operation of Upflow Anaerobic Sludge Blanket Reactor and Activated Sludge Systems

This experiment examined the effects of the discharge of water treatment plant (WTP) sludge into the following three types of wastewater treatment systems: a pilot-scale upflow anaerobic sludge blanket (UASB) reactor, a pilot-scale activated sludge system, and a full-scale activated sludge sequencing batch reactor (SBR). The UASB reactor received 50 mg of suspended solids ( SS) of WTP sludge per liter of wastewater in the first phase, and, in the second phase, it received 75 mg SS/L. The pilot-scale activated sludge system received 25 and 50 mg SS/L in the first and second phases, respectively. The full-scale WWTP ( SBR) received approximately 74 mg SS/L. The results of the experiments showed that, despite some negative effects on nitrification, there were positive effects on phosphorus removal, and, furthermore, there was the addition of solids in all systems. Water Environ. Res., 82, 392 ( 2010).Fundacao de Amparo a Pesquisa do Estado de Sao Paulo (FAPESP, Sao Paulo, Brazil)Coordenacao de Aperfeicoamento de Pessoal de Nivel Superior CAPES (Brasilia, Brazil