Characterization qualitative and quantitative of groups bacterial responsible for the processes oxidation and reduction of nitrogen in systems treatment wastewater

Authors

DOI:

https://doi.org/10.33448/rsd-v10i1.11938

Keywords:

Landfill leachate; Domestic sewage; Nitrification and denitrification.

Abstract

This work was aimed at to perform the characterization qualitative and quantitative of the bacterial groups responsible for the oxidation and nitrogen reduction processes, applying the most likely number (NMP) technique in an experimental system consisting of UASB reactor, Percolator Biological Filter (FBP) and anoxic reactor, installed and monitored sequentially in the process of leachate treatment from landfill and domestic sewage. The efficiency of the ammonification stage observed during the conversion phase from organic to inorganic nitrogen in the UASB reactor was 6.4%, representing an increase of 9.8 mg/L of ammoniacal nitrogen in the effluent of the reactor. The NMP of ammonia oxidizing bacteria (AOB) ranged from 0,8x102 a 1,4x105 NMP/100ml. The NMP of nitrite oxidizers (NOB), varied from 0,8x102 a 2,2x104 NMP/100ml. For denitrifying bacteria, the NMP ranged from 7,0x103 a 2,6x104 NMP/100ml. The removal biological nitrogen ammoniacal observed in the FBP showed an average efficiency of 16.42%, generating an effluent with an average concentration of 136.4 mg NH4+.L-1 in the FBP. Based on these results, the system experimental demonstrated the ability to carry out global nitrogen transformation processes. However, the need for strict control over operational parameters is highlighted, in order to achieve greater efficiencies in nitrogen removal in the long run.

References

Alves, C. F., Bortoluci, C. B. C., Oliveira, E. P., Pizzo, M. M., & Rodriguez, R. P. (2018). Remoção biológica de nitrogênio em águas residuárias: uma revisão dos processos convencionais aos processos modernos. Revista Ibero-Americana de Ciências Ambientais, 9(3), 174-187.

Antileo, C., Medina, H., Bornhardt, C., Muñoz, C., Jaramillo, F., & Proal, J. (2013). Actuators monitoring system for real-time control of nitrification-denitrification via nitrite on long term operation. Chemical Engineering Journal, v. 223, p. 467-478.

Anthonisen, A. C., Loehr, R. C., Prakasam, T. B. S., & Srinath, E. G. (1976). Inhibition of nitrification by ammonia and nitrous acid. Journal (Water Pollution Control Federation), 835-852.

Apha, A. (2012). American Public Health Association Standard Methods for Examination of Water and Wastewater. 19. WASHINGTON: APHA, AWWA, WPCF.

Brasil. (2018). Sistema Nacional de Informação sobre Saneamento. Diagnóstico dos serviços de Água e Esgoto. Brasília: SNIS.

Christensen, T. H., Kjeldsen, P., Bjerg, P. L., Jensen, D. L., Christensen, J. B., Baun, A., ... & Heron, G. (2001). Biogeochemistry of landfill leachate plumes. Applied geochemistry, 16(7-8), 659-718.

Campos, C. M. M., Carmo, F. R. D., Botelho, C. G., & Costa, C. C. D. (2006). Development and operation of an upflow anaerobic sludge blanket reactor (UASB) treating liquid effluent from swine manure in laboratory scale. Revista Ciência e Agrotecnologia, v. 30, p. 140-147.

Ceballos, B. S. O., & Diniz, C. R. (2017). Técnicas de microbiologia sanitária e ambiental. Campina Grande: EDUEPB.

Coelho, D. A, Silva, A. R. S., & Castro, T. O. (2015). Análise da alcalinidade total e concentração de carbono inorgânico em trechos urbanos de rios: o exemplo do rio santa rita, região sudoeste da Bahia. In: Anais do VI congresso Brasileiro de Gestão Ambiental. Porto Alegre, RS. IBEAS.

Ferreira, E. S. (2000). Cinética química e fundamentos dos processos de nitrificação e desnitrificação biológica. In: congresso interamericano de engenharia sanitária e ambiental, 27., Porto Alegre. Anais... Rio de Janeiro: ABES, 2000.

Fleck, L., Tavares, M. H. F., & Eyng, E. (2015). Remoção biológica de nitrogênio em efluentes líquidos: uma revisão. Revista Eixo, 4(2).

He, Y., Zhou, G., & Zhao, Y. (2007). Nitrification with high nitrite accumulation for the treatment of “Old” landfill leachates. Environmental engineering science, 24(8), 1084-1094.

Kim, D. J., Lee, D. I., & Keller, J. (2006). Effect of temperature and free ammonia on nitrification and nitrite accumulation in landfill leachate and analysis of its nitrifying bacterial community by FISH. Bioresource technology, 97(3), 459-468.

Kim, D. J., Ahn, D. H., & Lee, D. I. (2005). Effects of free ammonia and dissolved oxygen on nitrification and nitrite accumulation in a biofilm airlift reactor. Korean Journal of Chemical Engineering, 22(1), 85-90.

Leite, V. D., Lopes, W. S., Sousa, J. T., de Albuquerque, M. V. da C., Silva, M. C. C. de P. e., Cartaxo, A. da S. B., & Dantas , G. D. (2021). Urban solid waste in the State of Paraíba and the context of environmental sustainability . Research, Society and Development, 10(1), e33110111781. https://doi.org/10.33448/rsd-v10i1.11781.

Liu, J., Yuan, Y., Li, B., Zhang, Q., Wu, L., Li, X., & Peng, Y. (2017). Enhanced nitrogen and phosphorus removal from municipal wastewater in an anaerobic-aerobic-anoxic sequencing batch reactor with sludge fermentation products as carbon source. Bioresource technology, 244, 1158-1165.

Mangili, F. B., Jacobs, A. C. P., Maroubo, L. A., Lopes, D. D., & Prates, K. V. M. C. (2010). Caracterização e quantificação de microrganismos em sistema de remoção biológica de nitrogênio de lixiviado de aterro. In: Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental. 26., Porto Alegre. Anais...Porto alegre, ABES.

Metcalf, L., & Eddy, H. P. (2016). Tratamento de efluentes e recuperação de recursos. Tradução: Ivanildo Hespanhol, José Carlos Mierzwa. 5ed. – Porto Alegre, AMGH.

Mendonça, L.C. (2002). Microbiologia e cinética de sistemas de lodos ativados como pós-tratamento de efluente de reator anaeróbio de leito expandido. 2002, 184F. Tese (Doutorado) Universidade de São Paulo, São Carlos.

Monteiro, M. M., Baettker, E. C., Aisse, M. M., & Cubas, S. A. (2019). Avaliação de sistema reator UASB seguido de filtro biológico percolador aplicado na codisposição de lixiviado de aterro sanitário com esgoto doméstico. In: Anais do 30º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental. Rio de Janeiro: ABES, 2019.

Nocko, L.M. (2008) Remoção de carbono e nitrogênio em reator de leito móvel submetido à aeração intermitente. Dissertação de mestrado. Universidade de São Paulo, São Carlos.

Oliveira, A. C. D. G., Blaich, C. I., Lopes, D. D., Santana, S. V., & Prates, K. (2013). NMP de bactérias nitrificantes e desnitrificantes e sua relação com os parâmetros físico-químicos em lodo ativado para remoção biológica de nitrogênio de lixiviado de aterro sanitário. Revista DAE, 61, 60-9.

Pereira, E. L., Campos, C. M. M., & Moterani, F. (2009). Efeitos do pH, acidez e alcalinidade na microbiota de um reator anaeróbio de manta de lodo (UASB) tratando efluentes de suinocultura. Ambiente & Água-An Interdisciplinary Journal of Applied Science, 4(3), 157-168.

Pereira, A. S., Shitsuka, D.M., Parreira, F. J. & Shitsuka, R. (2018). Metodologia da Pesquisa Científica. UFSM NTE. https://repositorio.ufsm.br/bitstream/handle/1/15824/Lic_Computacao_Metodologia-Pesquisa-Cientifica.pdf?sequence=1.

Ruiz, G., Jeison, D., & Chamy, R. (2003). Nitrification with high nitrite accumulation for the treatment of wastewater with high ammonia concentration. Water research, 37(6), 1371-1377.

Sundberg, C., Tonderski, K., & Lindgren, P. E. (2007). Potential nitrification and denitrification and the corresponding composition of the bacterial communities in a compact constructed wetland treating landfill leachates. Water Science and Technology, 56(3), 159-166.

Suzuki, L. Y., Batista, A. D., & Kuroda, E. K. (2013). Estudos ecotoxicológicos de lixiviado de aterro sanitário antes e após várias etapas do tratamento. Periódico Eletrônico Fórum Ambiental da Alta Paulista, 9(11).

Sousa, J. T., Santos, K. D., Costa, M. J. C., da Costa, P. L. F., & Mota, M. F. (2005). Avaliação do desempenho do reator uasb na desnitrificação de águas residuárias domésticas. In: Congresso brasileiro de engenharia sanitária e ambiental, 23., Campo grande. Anais... Campo grande: ABES.

Torres, P., Rodríguez, J. A., Barba, L. E., Marmolejo, L. F., & Pizarro, C. A. (2009). Combined treatment of leachate from sanitary landfill and municipal wastewater by UASB reactors. Water Science and Technology, 60(2), 491-495.

Vadivelu, V. M., Keller, J., & Yuan, Z. (2007). Effect of free ammonia on the respiration and growth processes of an enriched Nitrobacter culture. Water Research, 41(4), 826-834.

Veronese, C. G., Beal, L. L., Baptista, M. T., & Girardi, J. P. (2013). Efeito da ausência de oxigênio dissolvido na remoção de DQO e nitrogênio amoniacal em SMBR do tipo Ludkack-Ettinger Modificado (MLE) no tratamento de efluente de refinaria de petróleo. In: Congresso brasileiro de engenharia sanitária e ambiental, 27., Goiânia. Anais...Goiânia: ABES.

Verstraete, W., & Philips, S. (1998). Nitrification–denitrification processes and technologies in new contexts. In Nitrogen, the Confer-Ns (pp. 717-726). Elsevier.

Wei, D., Xue, X., Yan, L., Sun, M., Zhang, G., Shi, L., & Du, B. (2014). Effect of influent ammonium concentration on the shift of full nitritation to partial nitrification in a sequencing batch reactor at ambient temperature. Chemical engineering journal, 235, 19-26.

Wu, L. N., Peng, Y. Z., Wang, S. Y., & Zhang, S. J. (2008). Effect of free ammonia on the short-cut nitrification of the municipal landfill leachate. Huan Jing ke Xue= Huanjing Kexue, 29(12), 3428-3432.

Zoppas, F. M., Bernardes, A. M., & Meneguzzi, Á. (2016). Parâmetros operacionais na remoção biológica de nitrogênio de águas por nitrificação e desnitrificação simultânea. Engenharia Sanitária e Ambiental, 21(1), 29-42.

Published

30/01/2021

How to Cite

AMORIM, J. S. de; DANTAS, G. D.; LEITE, V. D.; CEBALLOS, B. S. O. de; REIS, A. L. Q. Characterization qualitative and quantitative of groups bacterial responsible for the processes oxidation and reduction of nitrogen in systems treatment wastewater. Research, Society and Development, [S. l.], v. 10, n. 1, p. e53510111938, 2021. DOI: 10.33448/rsd-v10i1.11938. Disponível em: https://rsdjournal.org/index.php/rsd/article/view/11938. Acesso em: 28 feb. 2021.

Issue

Section

Engineerings