Spérandio, M., Pocquet, M., Guo, L., Ni, B.J., Vanrolleghem, P.A., Yuan, Z. (2016). Evaluation of different nitrous oxide production models with four continuous long-term wastewater treatment process data series. Bioprocess and Biosystems Engineering 39, 493–510. (link)

Título

Evaluation of different nitrous oxide production models with four continuous long-term wastewater treatment process data series

(Avaliação de diferentes modelos de produção de óxido nitroso com quatro séries contínuas de dados de processo de tratamento de efluentes a longo prazo)

Resumo

Five activated sludge models describing N2O production by ammonium oxidising bacteria (AOB) were compared to four different long-term process data sets. Each model considers one of the two known N2O production pathways by AOB, namely the AOB denitrification pathway and the hydroxylamine oxidation pathway, with specific kinetic expressions. Satisfactory calibration could be obtained in most cases, but none of the models was able to describe all the N2O data obtained in the different systems with a similar parameter set. Variability of the parameters can be related to difficulties related to undescribed local concentration heterogeneities, physiological adaptation of micro-organisms, a microbial population switch, or regulation between multiple AOB pathways. This variability could be due to a dependence of the N2O production pathways on the nitrite (or free nitrous acid—FNA) concentrations and other operational conditions in different systems. This work gives an overview of the potentialities and limits of single AOB pathway models. Indicating in which condition each single pathway model is likely to explain the experimental observations, this work will also facilitate future work on models in which the two main N2O pathways active in AOB are represented together.

TRADUÇÃO LIVRE

Cinco modelos de lodo ativado descrevendo a produção de N 2 O por bactérias oxidantes de amônio (AOB) foram comparados a quatro diferentes conjuntos de dados de processo de longo prazo. Cada modelo considera uma das duas vias de produção de N 2 O conhecidas pela AOB, nomeadamente a via de desnitrificação da AOB e a via de oxidação da hidroxilamina, com expressões cinéticas específicas. A calibração satisfatória pode ser obtida na maioria dos casos, mas nenhum dos modelos foi capaz de descrever todos os N 2O dados obtidos nos diferentes sistemas com um conjunto de parâmetros semelhante. A variabilidade dos parâmetros pode estar relacionada a dificuldades relacionadas a heterogeneidades de concentração local não descritas, adaptação fisiológica de microorganismos, mudança de população microbiana ou regulação entre múltiplas vias AOB. Essa variabilidade pode ser devida a uma dependência das vias de produção de N 2 O das concentrações de nitrito (ou ácido nitroso livre – FNA) e outras condições operacionais em diferentes sistemas. Este trabalho fornece uma visão geral das potencialidades e limites dos modelos de via única AOB. Indicando em qual condição cada modelo de caminho único provavelmente explicará as observações experimentais, este trabalho também facilitará trabalhos futuros em modelos nos quais os dois principais N 2As vias O ativas na AOB são representadas juntas.

Artigo publicado no site Springer Link, no Journal Bioprocess and Biosystems Engineering.