Primary filtration of municipal wastewater with sludge fermentation – Impacts on biological nutrient removal

 em Artigos Científicos e Teses Acadêmicas, WEST
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Ossiansson, E., Bengtsson, S., Persson, F., Cimbritz, M., Gustavsson, D.J.I. (2023). Primary filtration of municipal wastewater with sludge fermentation – Impacts on biological nutrient removal. Science of the Total Environment 902, 166483. (link)

 

Título

Primary filtration of municipal wastewater with sludge fermentation – Impacts on biological nutrient removal

(Filtração primária de águas residuais municipais com fermentação de lodo – Impactos na remoção biológica de nutrientes)

 

Resumo

Primary filtration is a compact pre-treatment process for municipal wastewater, which can lead to high removal of total suspended solids (TSS) if polymer is added prior to filtration. Extensive carbon removal with rotating belt filter (RBF) can be combined with filter primary sludge fermentation at ambient temperature, in order to produce volatile fatty acids (VFAs) as carbon source for biological nutrient removal (BNR). This process was implemented at large pilot-scale and operated for more than a year. The results showed that the RBF efficiently removed particles >10 μm, and that the TSS removal had a strong linear correlation to the influent TSS concentration. Fermentation of the sludge at ambient temperature and five days retention time and addition of the fermentate to the wastewater could nearly double the VFA concentration in the wastewater by adding 31 ± 9 mg VFA-COD/L. Meanwhile, an increase of 2 mg/L of ammonium nitrogen, and 0.7 mg /L of phosphate phosphorus would be added to the wastewater with the fermentate. Adding the fermented sludge to the wastewater stream and removing the particles with RBF makes it possible to utilize nearly all the produced VFAs for BNR, and the feasibility of this configuration was shown at pilot-scale. According to simulations of subsequent BNR, the pre-treatment would lead to lower effluent total nitrogen concentrations. Alternatively, the required BNR volume could be reduced by 11–18 %. The estimated total biogas production was similar for pre-treatment with primary settler and RBF with fermentation. RBF without fermentation gave the most favourable energy balance, but did not reach the same low effluent value for total nitrogen as RBF with fermentation.

 

TRADUÇÃO LIVRE

A filtragem primária é um processo compacto de pré-tratamento para águas residuais municipais, que pode levar à alta remoção de sólidos suspensos totais (TSS) se o polímero for adicionado antes da filtragem. A remoção extensiva de carbono com filtro de correia rotativa (RBF) pode ser combinada com a fermentação primária do lodo do filtro em temperatura ambiente, a fim de produzir ácidos graxos voláteis (VFAs) como fonte de carbono para remoção biológica de nutrientes (BNR). Este processo foi implementado em larga escala piloto e operado por mais de um ano. Os resultados mostraram que o RBF removeu eficientemente partículas >10 μm, e que a remoção de TSS teve uma forte correlação linear com a concentração de TSS influente. A fermentação do lodo em temperatura ambiente e cinco dias de tempo de retenção e a adição do fermentado às águas residuais podem quase dobrar a concentração de VFA nas águas residuais adicionando 31 ± 9 mg VFA-COD/L. Enquanto isso, um aumento de 2 mg/L de nitrogênio de amônio e 0,7 mg/L de fósforo fosfato seria adicionado às águas residuais com o fermentado. Adicionar o lodo fermentado ao fluxo de águas residuais e remover as partículas com RBF torna possível utilizar quase todos os VFAs produzidos para BNR, e a viabilidade dessa configuração foi mostrada em escala piloto. De acordo com simulações de BNR subsequentes, o pré-tratamento levaria a menores concentrações de nitrogênio total no efluente. Alternativamente, o volume de BNR necessário poderia ser reduzido em 11–18%. A produção total estimada de biogás foi semelhante para o pré-tratamento com decantador primário e RBF com fermentação. RBF sem fermentação deu o balanço energético mais favorável, mas não atingiu o mesmo valor baixo de efluente para nitrogênio total que RBF com fermentação.

 

Artigo publicado no jornal Science of The Total Environment, o site Science Direct.

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