Removal of organic matter from pre-treated domestic sewage in anaerobic biological reactor by a combined system of electrolytic and biological aerobic treatment Translated title: Remoção de matéria orgânica de esgoto doméstico pré-tratado em reator biológico anaeróbio por um sistema combinado de tratamento eletrolítico e biológico aeróbio

Abstract

Abstract Biological processes are the most widespread methods for wastewater treatment. However, they are limited in their ability to degrade toxic and refractory pollutants, contaminants that electrochemical processes can remove. Therefore, this research explored the possibility of treating sewage by an anaerobic biological process followed by an aerobic system integrated to an electrolytic process. Three sequential batch reactors were operated in an automated way. Each of three reactors represented a process: aerobic biological treatment (BR); electrolytic treatment (ER); and a combination of both, the bio electrolytic reactor (BER). Two phases were ran with different electrodes: (Phase 1) stainless steel and (Phase 2) graphite. The electric current was varied from 0.001 to 0.100 A. COD, TS, SS, turbidity, and the zooplankton community were monitored. The highest organic matter removal efficiencies were 86%, 79% and 87% for BR, ER and BER, respectively. The best weekly BER efficiencies for COD removal were 90% and 98%, with current densities of 0.27 A/m2 (Phase 1) and 0.05 A/m2 (Phase 2). The main conclusions about bio electrolytic process were: (1) it did not achieve organic matter removal high enough to justify its application; (2) inert electrodes are the more indicated; and (3) the zooplankton community was affected by the electric current.

Translated abstract

Resumo Os processos biológicos são os métodos mais difundidos para o tratamento de águas residuárias. No entanto, eles têm limitações para degradar poluentes tóxicos e refratários, contaminantes, que os processos eletroquímicos podem remover. Portanto, o objetivo da pesquisa foi verificar a possibilidade de tratamento de esgoto por um processo biológico anaeróbio seguido de um sistema aeróbio integrado a um processo eletrolítico. Três reatores sequenciais em batelada foram operados de maneira automatizada. Cada um dos três reatores representou um processo: tratamento biológico aeróbico (RB); tratamento eletrolítico (RE); e a fusão de ambos, o reator bioeletrolítico (RBE). Duas fases foram executadas com diferentes eletrodos: (Fase 1) de aço inoxidável e (Fase 2) de grafite. A corrente elétrica foi variada de 0.001 a 0.100 A. DQO, ST, SS, turbidez e comunidade zooplanctônica foram monitorados. As maiores eficiências de remoção de matéria orgânica foram 86%, 79% e 87% para BR, RE e RBE, respectivamente. As melhores eficiências semanais de RBE para remoção de DQO foram 90% e 98% com densidades de corrente de 0.27 A/m2 (Fase 1) e 0.05 A/m2 (Fase 2). As principais conclusões sobre o processo bioeletrolítico foram: (1) eles não atingem remoção de matéria orgânica tão alta que justifique sua aplicação; (2) os eletrodos inertes são os mais indicados; e (3) a comunidade zooplanctônica foi afetada pela corrente elétrica.