Assessment of cell retention time and sewage concentration in biological removal of nutrients: removal of nutrients in sequential batch reactors

Authors

DOI:

https://doi.org/10.6008/CBPC2179-6858.2021.006.0027

Keywords:

Biological removal of nutrients, Sequential batch reactor, Concentrated sewage, Moderate sewage

Abstract

The biological removal of nitrogen and phosphorus has been efficiently achieved in sewage treatment using sequential batch reactors (SBR). However, biophosphate and heterotrophic denitrification occur when there is organic carbon available in stoichiometric proportions, among other factors, such as the sludge age and the period time of the aerobic, anaerobic and anoxic phases. In this context, aimed to evaluate the efficiency of two SBR in biological removal of sewage nutrients with different influent concentrations, under different cell retention times (CRT), and cycle times. Therefore, two experimental systems were paralleled operated: system 1 had concentrated sewage as an influent; and in system 2 the influent was moderate sewage. In both experiments, two SBR were used with cycle times of 24 and 8 hours, and the CRT of 12 and 5 days, respectively for R1 and R2. The average removal efficiencies in experimental system 1 for R1 were 60%, 42% and 81%, and for R2 were 83%, 80% and 35%, respectively for total phosphorus, orthophosphate and nitrogen. On the other hand, the average removal efficiencies in experimental system 2 for total phosphorus, orthophosphate and nitrogen were respectively 47%, 43% and 83% (R1), and 56%, 54% and 33% (R2). The influent with higher concentrated sewage, which were operated at experimental system 1, achieved the best performance of biophosphate after R2, and the best efficiency of nitrification/denitrification process after R1. In addition, the COD/P (55 to 65) and COD/N (6 to 9) ratios proved that, in both experiments, there were enough organic matter for removal processes of nitrogen and phosphorus to occur properly in activated sludge systems.

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Author Biographies

Kely Dayane Silva do Ó, Universidade Estadual da Paraíba

Graduada em Engenharia Florestal pela Universidade Federal de Campina Grande (2013) com experiência na área de Ecologia, Manejo e Utilização dos Recursos Florestais, com ênfase em recuperação de áreas degradadas, Mestre em Ciências Florestais pela Universidade Federal de Campina Grande (2016). Doutora em Engenharia Ambiental pela Universidade Estadual de Campina Grande (2021): Tratamento de esgoto e aproveitamento de subprodutos. Projeto rede nacional de tratamento de esgotos descentralizados.

José Tavares de Sousa, Universidade Estadual da Paraíba

Graduado em Engenharia Química pela Universidade Federal da Paraíba (1980), especialização em Metodologia do Ensino Superior pelo Fundação Universidade Regional do Nordeste (1982), mestrado em Engenharia Civil pela Universidade Federal da Paraíba (1986) doutor em Engenharia Civil pela Escola de Engenharia de São Carlos - Universidade de São Paulo (1996). Avaliador do SINAES em 2007. Foi diretor da Faculdade de Ciência e Tecnologia (1987 a 1989). Foi Pró-reitor de Pesquisa e Pós-graduação (1989 a 1991). Foi Coordenador do Programa de Pós-Graduação em Desenvolvimento e Meio Ambiente (PRODEMA) UEPB/UFPB de 1996 a 2004. Coordenador do PIBIC/CNPq/UEPB (2004 a 2007). Foi Diretor do Centro de Ciência e Tecnologia-CCT da UEPB, durante o período de 2005 a 2008. Foi Coordenador do Programa de Pós-graduação em Ciência e Tecnologia Ambiental de 2007 a março de 2010. Foi professor visitante em 2010 na Universidade de São Paulo, pelo período de seis meses, onde cumpriu o Pós-Doutorado PROCAD/CAPES. Orientou no Programa de Doutorado em Recursos Naturais da UFCG, durante o período 2003 a 2012. Líder de Grupo de Pesquisa em Saneamento Ambiental desde 1996. Foi membro do comitê de Assessoramento de Engenharia e Ciências Ambientais do CNPq de julho de 2013 a junho de 2016. É membro do comitê interno do PIBIC/UEPB. Foi coordenador do Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia Ambiental (Mestrado em Ciência e Tecnologia Ambiental e Doutorado em Engenharia Ambiental) durante o período de 2016 a 2018. Atualmente ministra aulas na Engenharia Sanitária e Ambiental e no Programa de Pós-graduação em Ciência e Tecnologia Ambiental da UEPB. Orienta no Programa de Pós-graduação em Ciência e Tecnologia Ambiental da UEPB. É consultor ?ad hoc? de periódicos nacionais e internacionais. Participou como pesquisador do PROSAB/FINEP/CNPq. Tem coordenado projetos de pesquisa financiados pelo CNPq, BNB, FUNASA, FINEP e FAPESQ-PB. Tem experiência na área de Engenharia Sanitária com ênfase em Saneamento Ambiental, atuando principalmente nos seguintes temas: Tratamento de águas residuárias: digestão anaeróbia, tratamento descentralizado de esgotos. Utilização de Reator em Bateladas Sequenciais, recuperação de recursos da fase líquida e sólida, produção de água de reúso, agrícola e urbano na pespectiva da economia circular.

Catarina Simone Andrade do Canto, Universidade Estadual da Paraíba

Possui Graduação em Engenharia Química pela Universidade Federal da Paraíba - Campus II (atual Universidade Federal de Campina Grande - Campus I) (1995), Mestrado em Engenharia Química pela Universidade Federal de São Carlos (1999) e Doutorado em Engenharia Química pela Universidade Federal de São Carlos (2003). Atuou como pesquisadora e professora do Instituto Mauá de Tecnologia (IMT) e, atualmente, é pós-doutoranda do Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia Ambiental da Universidade Estadual da Paraíba (PPGCTA/UEPB). Tem experiência em Processos Bioquímicos, com ênfase no tratamento de águas residuárias (remoção de compostos nitrogenados e sulfurosos) e na produção de antibióticos em biorreatores de membrana. 

Israel Nunes Henrique, Universidade Federal do Oeste do Pará

Professor do magistério superior da Universidade Federal do Oeste do Pará no Instituto de Ciências e Tecnologia das Águas, Curso de Bacharelado em Engenharia Sanitária e Ambiental e Professor do Programa de Pós-graduação em Sociedade, Ambiente e Qualidade de Vida (PPGSAQ/UFOPA). Líder do Grupo de Pesquisa em Saneamento Ambiental no Baixo Amazonas (GPSABA). Coordenador do Laboratório de Tratamento de Águas Residuárias (LabTAR). Tem experiência na área de Química, Físico-Química e Saneamento básico. Atuando principalmente nos seguintes temas: Reúso de Água, Tratamento e pós-tratamento de resíduos líquidos e sólidos, saneamento e qualidade da água.

Valderi Duarte Leite, Universidade Estadual da Paraíba

Portador do Título de Técnico Agricola haja vista ter cursado Ensino Profissional de Nível Técnico no Colégio Agrícola de Lavras da Mangabeira no Estado do Ceará no período de 1966 a 1972. Graduado em Engenharia Química pela UFPB no ano de 1980. Mestre em Engenharia Civil (Área de Concentração: Saneamento Ambiental) pela UFPB no ano 1986 e Doutor em Hidráulica e Saneamento pela EESC/USP no ano de 1997. No ano de 2012 realizou estágio de Pós-Doutoramento no âmbito do PROCAD/CAPES/2007 entre as instituições parceiras PPGCTA/UEPB e DHS/EESC/USP. Desenvolve atividades de ensino e orientação no curso de graduação em Engenharia Sanitária e Ambiental, no mestrado em Ciências e Tecnologia Ambiental e no Doutorado em Engenharia Ambiental. É consultor "ad hoc" de periódicos nacional e internacional, de agências do governo Federal do Brasil e da Fundação de Amparo á Pesquisa do Governo do estado de São Paulo ( FAPESP). É detentor de uma confortável experiência em processo de tratamento anaeróbio de resíduos sólidos orgânicos e de tratamento físico, químico e biológico de lixiviado de aterro sanitário. Participou ativamente como pesquisador do PROSAB/FINEP e atualmente desenvolve atividades de pesquisa no âmbito do programa de Saneamento Básico e Habitação da FINEP e do CNPq. Tem coordenado vários projetos de pesquisa financiados pelo CNPq, CAPES, FINEP e UEPB. É vice líder do grupo de pesquisa em saneamento ambiental ( GPESA) e Professor Associado C do DESA/CCT/UEPB. 

Wilton Silva Lopes, Universidade Estadual da Paraíba

Graduado em Química Industrial pela Universidade Estadual da Paraíba (1998), Mestre em Desenvolvimento e Meio Ambiente (2000) e Doutor em Química (2005) ambos pela Universidade Federal da Paraíba. Realizou Pós-Doutorado na Escola de Engenharia de São Carlos da Universidade de São Paulo (2009) e na Delft University of Technology (2015) na Holanda, ambos financiado com recursos da CAPES. Atualmente é Professor Associado C (Dedicação Exclusiva) do Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental da Universidade Estadual da Paraíba. Coordenador do Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia Ambiental do DESA/CCT/UEPB. Têm interesse de pesquisa em tratamento químico de efluentes, tratamento biológico de resíduos e identificação de micropoluentes orgânicos presentes no ambiente e em efluentes de sistemas de tratamento.

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Published

2021-05-28

Issue

Vol. 12 No. 6 (2021): Revista Ibero-Americana de Ciências Ambientais - Jun 2021

Section

Engenharia Ambiental

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