Remoción de nitrógeno y la materia orgánica de aguas residuales domésticas en reactor de lecho estructurado a escala piloto: avances y desafíos asociados con la ampliación
DOI:
https://doi.org/10.33448/rsd-v10i13.21560Palabras clave:
Nitrificación y desnitrificación simultánea; Espuma de poliuretano; Configuración de aireación; Comunidades aisladas.Resumen
El proceso de nitrificación y desnitrificación simultánea (SND) permite alcanzar la eliminación combinada de nitrógeno e de la materia orgánica en una sola unidad. Varios estudios en escala de banco muestran que los reactores de lecho estructurado (STBR) con recirculación y aireación intermitente han logrado un buen desempeño para NDS, tratando diferentes tipos de aguas residuales. El propósito de este estudio fue evaluar la eficiencia y estabilidad del STBR a escala piloto tratando aguas residuales domésticas. Se lograron eficiencias de remoción de DQO superiores al 87% a lo largo del experimento. La mejor eficiencia de remoción de N-total fue aproximadamente 74 ± 7%, con un tiempo de retención hidráulica (HRT) de 47.2 h y aireación intermitente (2h airadas y 1 h no airada). La configuración del sistema de aireación fue un mecanismo importante para garantizar el equilibrio óptimo entre la nitrificación y la desnitrificación en un sistema a escala piloto.
Citas
Almeida, R. G. B. de, Santos, C. E. D., Lüders, T. C., del Nery, V., Leal, C. D., Pereira, A. D., Araújo, J. C., Davenport, R. J., Barana, A. C., Lopes, D. D., & Damianovic, M. H. R. Z. (2018). Nitrogen removal by simultaneous partial nitrification, anammox and denitrification (SNAD) in a structured-bed reactor treating animal feed processing wastewater: Inhibitory effects and bacterial community. International Biodeterioration & Biodegradation, 133. https://doi.org/10.1016/j.ibiod.2018.06.019
American Public Health Association (APHA), American Water Works Association (AWWA), & Water Environment Federation (WEF). (2012). Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater (Eugene W. Rice, Rodger B. Baird, Andrew D. Eaton, & Lenore S. Ciesceri, Eds.; 22nd ed). American Public Health Association.
Azevedo, C. S., Correa, C. Z., Lopes, D. D., Pescim, R. R., Prates, K. V. M. C., & Barana, A. C. (2021). Aeration and non-aeration cycles (AE/NA) time: influence in combined organic matter and nitrogen removal and features of biofilm. Environmental Technology. https://doi.org/10.1080/09593330.2021.1882583
Barana, A. C., Lopes, D. D., Martins, T. H., Pozzi, E., Damianovic, M. H. R. Z., del Nery, V., & Foresti, E. (2013). Nitrogen and organic matter removal in an intermittently aerated fixed-bed reactor for post-treatment of anaerobic effluent from a slaughterhouse wastewater treatment plant. Journal of Environmental Chemical Engineering, 1(3). https://doi.org/10.1016/j.jece.2013.06.015
Codas, B. V. B., Schmidell, W., & Alem, P. (2002). Avaliação da transferência de oxigênio em um biorreator aerado submerso com enchimento. XXVIII Congreso Interamericano de Ingeniería Sanitaria y Ambiental, 1–8.
Correa, C. Z., Prates, K. V. M. C., de Oliveira, E. F., Lopes, D. D., & Barana, A. C. (2018). Nitrification/denitrification of real municipal wastewater in an intermittently aerated structured bed reactor. Journal of Water Process Engineering, 23. https://doi.org/10.1016/j.jwpe.2018.03.013
Costa, R. B., Camiloti, P. R., Sabatini, C. A., Santos, C. E. D., Lima Gomes, P. C. F., & Adorno, M. Â. T. (2018). Matrix Effect Assessment of an Ion Chromatographic Method to Determine Inorganic Anions in Wastewater. Water, Air, and Soil Pollution, 229(7). https://doi.org/10.1007/s11270-018-3863-5
Daigger, G. T., & Littleton, H. X. (2014). Simultaneous Biological Nutrient Removal: A State-of-the-Art Review. Water Environment Research, 86(3), 245–257. https://doi.org/10.2175/106143013x13736496908555
Damianovic, M. H. R. Z., Santos, C. E. D., Martín, M. A. M., Fdz-Polanco, M., Foresti, E., Fdz-Polanco, F., & García-Encina, P. A. (2018). Specific Activity Bioassays as Tools to Evaluate Combined Nitrogen and Organic Matter Removal in SND Systems. Environmental Engineering Science, 35(9). https://doi.org/10.1089/ees.2017.0418
DiLallo, R., & Albertson, O. E. (1961). Volatile acids by direct titration. Journal Water Pollution Control Federation, 33(4), 356–365.
Eckenfelder, W. W., Goodman, B. L., & Englande, A. J. (1972). Scale-up of biological wastewater treatment reactors. Advances in Biochemical Engineering, Volume 2, 145–180. https://doi.org/10.1007/bfb0006668
EPA. (1993). Nitrogen Control. U. S. Environmental Protection Agency.
Gikas, P., & Tchobanoglous, G. (2009). The role of satellite and decentralized strategies in water resources management. Journal of Environmental Management, 90(1), 144–152. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2007.08.016
Hem, L., Rusten, B., & Ødegaard, H. (1994). Nitrification in a moving bed biofilm reactor. Water Research, 28(6), 1425–1433. https://doi.org/10.1016/0043-1354(94)90310-7
Horntvedt, B. R., Rambekk, M., & Bakke, R. (1998). Oscillating conditions for influencing the composition of mixed biological cultures. Water Science Technology, 37(4–5), 259–262.
IBGE. (2015). Pesquisa nacional por amostra de domicílios: síntese de indicadores 2013 (2nd ed). IBGE.
Macêdo, W. V., Santos, C. E. D., Guerrero, R. de B. S., Sakamoto, I. K., Amorim, E. L. C. de, Azevedo, E. B., & Damianovic, M. H. R. Z. (2019). Establishing simultaneous nitrification and denitrification under continuous aeration for the treatment of multi-electrolytes saline wastewater. Bioresource Technology, 288. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2019.121529
Moura, R. B., Damianovic, M. H. R. Z., & Foresti, E. (2012). Nitrogen and carbon removal from synthetic wastewater in a vertical structured-bed reactor under intermittent aeration. Journal of Environmental Management, 98. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2012.01.009
Moura, R. B., Santos, C. E. D., Okada, D. Y., Martins, T. H., Ferraz Júnior, A. D. N., Damianovic, M. H. R. Z., & Foresti, E. (2018). Carbon-nitrogen removal in a structured-bed reactor (SBRRIA) treating sewage: Operating conditions and metabolic perspectives. Journal of Environmental Management, 224. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2018.07.014
Moussavi, G., Kazembeigi, F., & Farzadkia, M. (2010). Performance of a pilot scale up-flow septic tank for on-site decentralized treatment of residential wastewater. Process Safety and Environmental Protection, 88(1), 47–52. https://doi.org/10.1016/j.psep.2009.10.001
Oliveira, E. P., Souza, T. S. O., Okada, D. Y., Damasceno, L. H. S., & Moura, R. B. (2020). Effect of air flow, intermittent aeration time and recirculation ratio in the hydrodynamic behavior of a structured bed reactor. Chemical Engineering Journal, 394(March), 124988. https://doi.org/10.1016/j.cej.2020.124988
Ripley, L. E., Boyle, W. C., & Converse, J. C. (1986). Improved alkalimetric monitoring for anaerobic digestion of high-strength wastes. Journal of the Water Pollution Control Federation, 58(5), 406–411.
Santiago-Díaz, Á. L., García-Albortante, J., & Salazar-Peláez, M. L. (2019). UASB-septic tank as an alternative for decentralized wastewater treatment in Mexico. Environmental Technology (United Kingdom), 40(14), 1780–1792. https://doi.org/10.1080/09593330.2018.1430170
Santos, C. E. D., Moura, R. B., Damianovic, M. H. R. Z., & Foresti, E. (2016). Influence of COD/N ratio and carbon source on nitrogen removal in a structured-bed reactor subjected to recirculation and intermittent aeration (SBRRIA). Journal of Environmental Management, 166, 519–524. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2015.10.054
Santos, C. E. D., Guerrero, R. de B. S., Godoi, L. A. G., Foresti, E., & Damianovic, M. H. R. Z. (2018). Dynamics of the nitrification and sulfide-driven autotrophic denitrification processes in a single reactor using oxidation-reduction potential as an indicator of the process effectiveness. Journal of Chemical Technology & Biotechnology, 93(12). https://doi.org/10.1002/jctb.5707
Silva, B. G., Damianovic, M. H. R. Z., & Foresti, E. (2018). Effects of intermittent aeration periods on a structured-bed reactor continuously fed on the post-treatment of sewage anaerobic effluent. Bioprocess and Biosystems Engineering, 41(8). https://doi.org/10.1007/s00449-018-1940-1
Silva, B. G., Oliveira, J. M. S., Damianovic, M. H. R. Z., & Foresti, E. (2021). Foam aerated biofilm reactor: a novel counter-diffusional process for COD and nitrogen removal from low COD/N effluents. Environmental Technology. https://doi.org/10.1080/09593330.2021.1893830
Singh, N. K., Kazmi, A. A., & Starkl, M. (2015). A review on full-scale decentralized wastewater treatment systems: Techno-economical approach. Water Science and Technology, 71(4), 468–478. https://doi.org/10.2166/wst.2014.413
Sistema Nacional de Informações sobre Saneamento. (2019). 24o Diagnóstico dos Serviços de Água e Esgoto. http://www.snis.gov.br/downloads/diagnosticos/ae/2018/Diagnostico_AE2018.pdf
Surampalli, R. Y., Tyagi, R. D., Scheible, O. K., & Heidman, J. a. (1997). Nitrification, denitrification and phosphorus removal in sequential batch reactors. Bioresource Technology, 61(2), 151–157. https://doi.org/10.1016/S0960-8524(97)00034-5
von Sperling, M. (2016). Urban wastewater treatment in Brazil. Inter-American Development Bank, August, 27. www.iadb.org
Water Environment Federation (WEF), American Society of Civil Enginneers (ASCE), & Environmental and Water Resource Institute (EWRI). (2006). Biological nutrient removal (BNR) operation in wastewater treatment plants: WEF Manual of Practice No. 30 (No. 109). McGraw-Hill Education.
Wosiack, P. A., Lopes, D. D., Damianovic, M. H. R. Z., Foresti, E., Granato, D., & Barana, A. C. (2015). Removal of COD and nitrogen from animal food plant wastewater in an intermittently-aerated structured-bed reactor. Journal of Environmental Management, 154. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2015.02.026
Yang, S., & Yang, F. (2011). Nitrogen removal via short-cut simultaneous nitrification and denitrification in an intermittently aerated moving bed membrane bioreactor. Journal of Hazardous Materials, 195, 318–323. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2011.08.045
Descargas
Publicado
Cómo citar
Número
Sección
Licencia
Derechos de autor 2021 Kiemi de Brito Murata; Bruno Garcia Silva; Carla Eloísa Diniz dos Santos; Dagoberto Yukio Okada; Rafael Brito de Moura; Eugenio Foresti; Márcia Helena Rissato Zamariolli Damianovic
Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución 4.0.
Los autores que publican en esta revista concuerdan con los siguientes términos:
1) Los autores mantienen los derechos de autor y conceden a la revista el derecho de primera publicación, con el trabajo simultáneamente licenciado bajo la Licencia Creative Commons Attribution que permite el compartir el trabajo con reconocimiento de la autoría y publicación inicial en esta revista.
2) Los autores tienen autorización para asumir contratos adicionales por separado, para distribución no exclusiva de la versión del trabajo publicada en esta revista (por ejemplo, publicar en repositorio institucional o como capítulo de libro), con reconocimiento de autoría y publicación inicial en esta revista.
3) Los autores tienen permiso y son estimulados a publicar y distribuir su trabajo en línea (por ejemplo, en repositorios institucionales o en su página personal) a cualquier punto antes o durante el proceso editorial, ya que esto puede generar cambios productivos, así como aumentar el impacto y la cita del trabajo publicado.
