Loading...
5 results
Search Results
Now showing 1 - 5 of 5
- Removal of organic matter and nitrogen in an horizontal subsurface flow (HSSF) constructed wetland under transient loadsPublication . Albuquerque, Antonio; Arendacz, M.; Gajewska, M.; Obarska-Pempkowiak, Hanna; Randerson, Peter; Kowalik, P.A monitoring campaign in a horizontal subsurface flow constructed wetland under the influence of transient loads of flow-rate, organic matter, nitrogen and suspended solids showed an irregular removal of COD and TSS and lower both removal efficiencies and mass removal rates than the ones observed in other studies for similar operating conditions. This circumstance is associated to the presence of large amount of particulate organic matter from non-point sources. The mass removal rate of ammonia increased 39% as both the water and soil temperatures increased from weeks 1–8 to weeks 9–14. A good correlation between mass load and mass removal rate was observed for all measured parameters, which attests a satisfactory response of the bed under to transient load.
- Longitudinal dispersion in a horizontal subsurface flow constructed wetland: a numerical solutionPublication . Araújo, A.; Sousa, Ercilia; Albuquerque, AntonioWe present a numerical solution for the dead zone model which describes the solute transport in a subsurface and horizontal flow constructed wetland. This model is a system of two mass balance equations for two conceptual areas: the main channel and the storage zone. We use finite difference schemes to determine the numerical solution of the system and we study its convergence by presenting properties related to the stability and accuracy of the schemes. Concerning the experimental results, the magnitude of the longitudinal dispersion and the extension of dead volumes is estimated for clean conditions and after a certain operating period under organic loading conditions. The results showed a considerable amount of longitudinal dispersion through the bed, which was very strong near the feeding point, indicating the occurrence of mixing and significant presence of dead zones and short-circuiting.
- Contribuição para o estudo da remoção de residuais de carbono em filtros biológicos de leito imerso e fluxo descendentePublication . Albuquerque, Antonio; Santana, Fernando José PiresOs sistemas de tratamento biológicos convencionais não removem a totalidade dos constituintes presentes nas águas residuais domésticas, sendo frequente a presença nos seus efluentes de residuais (e.g. matéria orgânica solúvel, biodegradável ou refractária, produtos resultantes da actividade microbiológica e compostos inorgânicos solúveis) que podem causar impactes ambientais significativos nas massas hídricas e no solo, nomeadamente nos seus potenciais usos. Quando o meio receptor é sensível à descarga destes constituintes remanescentes ou, a jusante é utilizado para determinados usos, é necessário efectuar a sua remoção, podendo ser utilizados sistemas de tratamento avançados ou de afinação como é o caso dos filtros biológicos de leito imerso. Apesar de existirem vários estudos sobre a aplicabilidade destes sistemas na eliminação de nutrientes, a sua utilização para a remoção de residuais de carbono não tem sido, contudo, avaliada. Nestes termos, o objectivo principal deste trabalho centrou-se no estudo da biodegradação de residuais de carbono, comuns em efluentes de tratamento secundário de águas residuais urbanas e água bruta de origem superficial, através da utilização de um filtro biológico de leito imerso, tendo, complementarmente, sido estudada a remoção de azoto (amónio e formas oxidadas de azoto). Realizaram-se ensaios complementares para o estudo das condições hidrodinâmicas no filtro e ensaios para avaliar as condições básicas de operação, tendo em atenção a estabilidade do processo e a evolução da perda de carga no leito ao longo do tempo. Nos ensaios de biodegradação foram utilizados substratos simples (acetato) e complexos (água residual doméstica e água de origem superficial), tendo-se testado diferentes condições de carga (carga orgânica aplicada e razão C/NH4+-N) e de operação (arejamento, ciclo de lavagem e número de passagens pelo leito). Os resultados permitiram concluir, para a gama de cargas orgânicas (5,2 g C m-3 h-1 a 77,3 g C m-3 h-1) e de azoto amoniacal (0,2 g NH4+-N m-3 h-1 e 38,7 g NH4+-N m-3 h-1) aplicadas, que o filtro utilizado permitia obter remoção carbonada, nitrificação e desnitrificação, a taxas de eliminação satisfatórias. Não se observou, contudo, remoção de qualquer dos compostos para cargas inferiores a 5,2 g C m-3 h-1 e 1,5 g NH4+-N m-3 h-1. A remoção mais importante, quer de carbono, quer de azoto amoniacal, foi observada no intervalo de cargas orgânicas médias entre 25,7 g C m-3 h-1 e 77,3 g C m-3 h-1, em particular na parte superior do leito (8,0 cm iniciais) onde ocorreu forte dispersão, o oxigénio dissolvido apresentou as concentrações mais elevadas, foram observadas maiores produções de biomassa e uma camada de biofilme mais densa. A adopção de uma segunda passagem pelo leito contribuiu para o aumento da remoção de ambos os compostos, apenas para cargas orgânicas médias superiores a 25,7 g C m-3 h-1. Os resultados permitiram, ainda, constatar que a remoção de formas oxidadas de azoto, essencialmente constituídas por nitratos, independentemente do tipo de substrato e das condições de carga e de operação utilizadas, ocorreu, principalmente, por desnitrificação. Nestes termos, a utilização de filtros biológicos de leito imerso para a remoção de residuais de carbono, poderá constituir alternativa económica e tecnicamente vantajosa tendo em vista, quer a redução de impactes ambientais de descargas em meios hídricos e no solo, quer a produção de efluentes com potencial de reutilização, podendo, complementarmente, ser obtida a remoção de azoto.
- Influence of bed media characteristics on ammonia and nitrate removal in shallow horizontal subsurface flow constructed wetlandsPublication . Albuquerque, Antonio; Oliveira, José; Semitela, Sabrina; Amaral, LeonorTwo bed media were tested (gravel and Filtralite) in shallow horizontal subsurface flow (HSSF) constructed wetlands in order to evaluate the removal of ammonia and nitrate for different types of wastewater (acetate-based and domestic wastewater) and different COD/N ratios. The use of Filtralite allowed both higher mass removal rates (1.1 g NH4–N m−2 d−1 and 3 g NO3–N m−2 d−1) and removal efficiencies (>62% for ammonia, 90–100% for nitrate), in less than 2 weeks, when compared to the ones observed with gravel. The COD/N ratio seems to have no significant influence on nitrate removal and the removal of both ammonia and nitrate seems to have involved not only the conventional pathways of nitrification–denitrification. The nitrogen loading rate of both ammonia (0.8–2.4 g NH4–N m−2 d−1) and nitrate (0.6–3.2 g NO3–N m−2 d−1) seem to have influenced the respective removal rates.
- Investigations of nitrogen removal pathways in a biological packed bed reactor using elementary mass balancesPublication . Albuquerque, Antonio; Makinia, Jacek; Pagilla, KrishnaNitrogen cycle involves a complex set of potential biochemical pathways with reactions catalyzed by different microorganisms. Elementary mass balances for COD, DO, NH4-N and alkalinity were conducted and stoichiometric relationships were investigated to explain possible pathways of the nitrogen removal mechanisms in a lab-scale submerged down flow biological packed bed (BPB) reactor. Four sets of experiments were performed by modifying the organic loading and C/N ratio in comparison with steady-state conditions. Approximately 90% of COD and NH4-N removal occurred in two upper sections occupying 1/5 of the reactor height. The elementary mass balances could not explain all the experimental results with respect to nitrogen removal and oxygen consumption by known mechanisms. The mass balance calculations, excluding the possibility of nitrification, were in general in accordance with the observations indicating no or minimal NO3-N production. The theoretical stoichiometric requirements for nitrification reaction were satisfied in 6 experiments and in another 8 experiments nitrification may have occurred, but stoichiometry was not satisfied. Using C/N ratio as the variable, only at C/N ratio = 10, the predictions confirmed the possibility of nitrification in the same 3 (out of 4) assays as observed in practice. The results of this study reveal that the nitrogen transformations occurring in the studied reactor are complex and cannot be explained by simple mechanisms of microbial assimilation and nitrification