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- Toxicity reduction and biodegradability enhancement of cork processing wastewaters by ozonationPublication . Gomes, A.C.; Silva, Lúcia; Simões, Rogério; Canto, N.; Albuquerque, AntonioBiodegradability enhancement and detoxification of cork boiling wastewater (CBW) are required for the successful implementation of biological treatment options. We studied the possibility of achieving these goals through ozonation pre-treatment by experimenting on the effect of ozone dose and pH. The CBW used had a pH of 5.81, a chemical oxygen demand (COD) of 1,865 mg L-1, a biochemical oxygen demand (BOD5) of 498 mg L-1 and total phenol (TP) and tannin compounds concentrations of 523 and 399 mg L-1, respectively. The ozone doses ranged from 0.27 to 2.63 for the O-3(applied)/COD0 ratios with samples at natural pH and set to 3.33 and 9.96. Ozonation allowed the BOD20/COD ratio (biodegradability index) to increase from 0.37 to 0.63 and a toxicity reduction from 3.08 to 1.24 TU (Microtox). The corresponding removals obtained were 15.2-62.0%, 38.4-83.2% and 56.7-92.1% for COD, TP and colour, respectively. The best outcome of ozonation pre-treatment requires O-3(applied)/COD0 ratios over 1.5 and an acid pH. The increase of TP removals with ozone dose at acid pH led to biodegradability enhancement and CBW detoxification. However, for similar conditions the highest COD removals were obtained at alkaline pH due to the hydroxyl radicals' high oxidation ability but lack of selectivity.
- Biodegradability enhancement and detoxification of cork processing wastewater molecular size fractions by ozonePublication . Santos, Diana C.; Silva, Lúcia; Albuquerque, Antonio; Simões, Rogério; Gomes, A.C.Cork boiling wastewater pollutants were fractionated by sequential use of four ultrafiltration membranes and five fractions were obtained: four retentates (>100, 50-100, 20-50 and 10-20 kDa) and one permeate (<10 kDa); which were used to study the correlation of molecular size with biodegradability and toxicity before and after ozonation. The results show that molecular size is correlated with organic load and restrains biodegradability. The fraction with >100 kDa corresponds to 56% of the organic load and the one with <10 kDa only 8%. The biodegradability of fractions increased 182% with fractions molecular size reduction from >100 to < 10 kDa and the chemical oxygen demand (COD) was from 3436 to 386 mg L-1. For biodegradability enhancement the best outcome of ozonation was obtained with compounds having molecular size >20 kDa and range from 5% up to 175% for applied ozone doses to COD ratios between 0.15 and 0.38.
- Effect of aeration on steady-state conditions in non- and partially aerated low-loaded biofilterPublication . Albuquerque, Antonio; Gonzalez-Martinez, A.; Osorio, FranciscoExcessive growth of biomass and retention of solids associated with air bubbles lead to bed clogging, which affects the biofilters' performance. Two experiments were carried out in a submerged biofilter at the flow velocity of 0.5 m h(-1), for an organic loading rate of 51 g C m(-3) h(-1) and a nitrogen loading rate of 13 g NH4-N m(-3) h(-1), one with the biofilter not aerated, the other with the biofilter partially aerated. The results showed that the higher head losses occurred in the upper section of the biofilter, where there was a greater biomass development and a higher removal of organic carbon, ammonia and solids, with the maximum allowed head loss being reached in 16 and 8 days. In any case, the steady-state conditions were achieved after 2 days and were interrupted on the tenth day of experiment E1 and on the fifth day of experiment E2. This allowed defining different operating cycles that enabled an average organic removal rate of 12.7 g C m(-3) h(-1) (27 %) and an average ammonia removal rate of 1.1 g NH4-N m(-3) h(-1) (9 %) without aeration, and of 35.8 g C m(-3) h(-1) (76 %) and 6.3 g NH4-N m(-3) h(-1) (51 %) with aeration. Regardless of the aeration conditions, more than 90 % of TOC and NH4-N removal occurred in the upper section. After the backwashing cycle, the biofilter returned to steady-state conditions in 6 h (without aeration) and 7 h (with aeration).
- A poly-Ꜫ-caprolactone based biofilm carrier for nitrate removal from waterPublication . Rodrigues, A. L.; Machado, Ana; Nóbrega, J. Miguel; Albuquerque, Antonio; Brito, A.G.; Nogueira, ReginaNitrate removal from water has been accomplished by heterotrophic biofilms using organic carbon as a source of reducing power. To overcome the natural limitation in organic carbon in water, a poly-epsilon-caprolactone based biofilm carrier that serves simultaneously as a biofilm carrier and as a source of organic carbon was developed and tested in the present work. The feasibility of the new biofilm carrier for nitrate removal from water was evaluated in a packed bed reactor. The combination of size and structure provided a carrier element having high surface area and void volume, 1,170 m(2)/m(3) and 67 %, respectively. A maximum denitrification rate of 4.4 mg N-NO3-/(L.h) (9.2 mg N-NO3-/(m(2).h)) was achieved in the packed bed reactor at 20 degrees C and pH 7.0. Main advantages of the biofilm carrier developed in the present work are its mechanical stability in water even after biofilm formation and controlled release of organic carbon by enzymatic reactions. The proposed biotechnology to remove nitrate from groundwater is robust and easy to operate.
- Biological and technical study of a partial-SHARON reactor at laboratory scale: effect of hydraulic retention timePublication . Gonzalez-Martinez, A.; Calderon, K.; Albuquerque, Antonio; Hontoria, E.; Gonzalez-Lopez, J.; Guisado, I.; Osorio, FranciscoThis study was on the technical and biological characteristics of a partial-SHARON submerged-filter bioreactor of 3 L. The main focus was the influence of the hydraulic retention time (HRT) on biofilms. For this purpose, we used molecular tools based on the partial 16S rRNA genes. The results showed that the HRT may affect the nitrification processes of a bioreactor using synthetic wastewater containing 600 mg/L of ammonia. It was found that an HRT of 0.5 day transformed 100 % of the ammonium into nitrite. However, when the HRT was decreased to 0.4 day, there was a significant reduction (35 %) in the quantity of ammonia transformed, which confirmed the complexity of the system operation. Moreover, a PCR-TGGE approach highlighted the differences observed. The results obtained showed that an HRT of 0.5 day reduced bacterial biodiversity in the biofilms, which were mainly formed by Nitrosomonas and Diaphorobacter. In contrast, an HRT of 0.4 day facilitated the formation of heterogeneous biofilms formed by nitrifying bacteria, such as Nitrosomonas sp., Nitrosospira sp., and Nitrosovibrio sp.).
- Tratamento de águas residuais – Operações e processos de tratamento físico e químicoPublication . Monte, Helena Marecos do; Santos, M. T.; Barreiros, Ana Maria; Albuquerque, AntónioA engenharia do tratamento de águas residuais conta já com numerosas obras de vulto em Portugal, como o atestam as grandes ETAR das maiores cidades do país e também as de menor dimensão, que tanto têm contri- buído para a recuperação da qualidade da água dos rios e praias do país. A maioria destas obras cumpre cabalmente a sua função, evidenciando a maturidade dos profissionais deste setor e do ensino nesta temática minis- trado nas escolas de ensino superior portuguesas. É, por isso, um pouco paradoxal, que não exista um livro português sobre o tratamento de águas residuais, obrigando os estudantes e os profissionais do setor a socorrer-se de bibliografia de outros países, nomeadamente em língua inglesa. A presente publicação, inserida na série “Cursos Técnicos” publicada pela ERSAR vem, de certa forma, preencher esta falta. A sua elaboração resulta de um protocolo de colaboração técnico-científica celebrado entre a ERSAR e o ISEL e de outro protocolo celebrado entre o ISEL e a UBI. Trata-se de um texto de caráter eminentemente didático, alicerçado no ensino da unidade curricular de “Estações de Tratamento de Águas Residuais”, ministrada no Curso de Mestrado em Engenharia Civil / Área de Especialização de Hidráu- lica, do ISEL, e que embora mais completo do que aquilo que é possível lecionar numa unidade curricular semestral, procura ser uma obra concisa e bastante prática, que tanto pode ser útil a um estudante como a um pro- fissional que procure recordar ou clarificar conceitos já aprendidos. O tratamento de águas residuais não se cinge apenas ao tratamento da chamada fase líquida, mas inclui também o tratamento das lamas e a deso- dorização da atmosfera de zonas de cheiros mais ofensivos. A panóplia de operações e processos unitários de tratamento de águas residuais é, assim, bastante vasta, resultando em mais de uma trintena de capítulos. Por tal motivo, optou-se por organizar esta publicação em três volumes: o primeiro dedicado a operações unitárias de tratamento, o segundo aos processos de tratamento biológico, tanto os mecanizados como os naturais e o terceiro focado no tratamento de lamas e desodorização de atmosferas com odor desagradável.
- Reutilização de Águas ResiduaisPublication . Monte, Helena Marecos do; Albuquerque, AntonioA água é o recurso natural mais valioso do planeta, pelo que a sua conservação constitui um dos mais importantes pilares do desenvolvimento sustentável. Nas regiões em que a escassez de recursos hídricos constitui uma realidade natural e naquelas em que o crescimento demográfico e/ou as alterações climáticas perspectivam essa escassez, a gestão sustentável dos recursos hídricos implica a conservação destes recursos e inclui, por conseguinte, a reutilização da água. Noutras situações de menor escassez de água, a reutilização é praticada por imperativos de protecção ambiental dos meios receptores. Em Portugal, a reutilização da água para usos não potáveis constitui uma estratégia de conservação da água que se revela necessária na actualidade, em face da escassez de água que afecta principalmente extensas áreas das regiões do Alentejo e do Algarve, mas também do nordeste transmontano e do leste da Beira. As previsões relativas às alterações climáticas traçam um cenário de agravamento no sul do país no que toca à disponibilidade de recursos hídricos, onde a reutilização da água constituirá um imperativo, nomeadamente na rega agrícola, na rega paisagística e de campos de golfe. Portugal dispõe actualmente de uma significativa taxa de cobertura do país com serviço de tratamento de águas residuais urbanas, ao nível de tratamento secundário e terciário, prevendo-se que em 2013, com a execução do PEAASAR, este serviço abranja 90% da população portuguesa. O efluente final das ETAR existentes e a construir no âmbito do PEAASAR representa um apreciável volume de água, o qual pode constituir uma origem alternativa a aproveitar para novas utilizações. A prática da reutilização da água deve basear-se não só no conhecimento científico e tecnológico do tratamento de águas residuais, mas também num adequado enquadramento institucional e regulamentar, bem como no apoio público a esta estratégia de gestão sustentável dos recursos hídricos. O presente Guia, cuja elaboração resulta de um protocolo estabelecido entre o Instituto Superior de Engenharia (ISEL) e a Entidade Reguladora de Sistemas de Águas e Resíduos (ERSAR), com o apoio da Universidade da Beira Interior (UBI), tem por objectivo contribuir para alicerçar em moldes sutentáveis o desenvolvimento da prática da reutilização de águas residuais no nosso país.