O presente trabalho foi desenvolvido com o objetivo de verificar a eficiência de um reator anaeróbio híbrido (RAH) alimentado com uma mistura de ácidos orgânicos acético, propiônico, butírico, e láctico, bem como do álcool metanol, perfazendo uma DQO de 6,88 g/L, e avaliar nessas condições, a degradação do pentaclorofenol (PCP) na faixa de 2,0 a 21,0 mg/L. O RAH apresentou adequada performance na ausência de PCP, tendo sido inoculado com um lodo com AME cerca de 0,57 g DQO-CH4/g SV.d. Durante os 21 meses de operação do RAH na ausência de PCP verificou-se uma remoção média de DQO de 93% produção média de metano de 84%. Através de testes de toxicidade realizadas em batelada com o lodo granulado do RAH, antes da adição de PCP no reator, calculou-se o IC50, cujos valores foram 10, 12 e 13,69 mg/L. Na presença de PCP na faixa de 2,0 a 2,1 mg/L, o RAH apresentou remoção média de DQO de 96,7%, produção média de metano de 85,5% e remoção dos ácidos voláteis próxima a 74% do acético, 93% do butírico e 64% do propiônico. Individualmente, na presença da maior concentração de PCP adicionada, ocorreu decréscimo na remoção dos ácidos voláteis, principalmente do ácido propiônico e na taxa de conversão DQO/biogás. O PCP foi removido do sistema na ordem de 99% pela ação do lodo granulado com predominância do grupo das Archaea metanogênicas, verificada por exames microscópicos e hibridação \"in situ\". Valores da ordem de grandeza microbiana para os microrganismos metanogênicos nos períodos anteriores e posteriores a adição de PCP permaneceram na faixa de 105 e 106 céls./mL, quando cultivados em metanol e lactato mais sulfato, respectivamente. Os resultados sugerem que as Archaea metanogênicas podem estar envolvidas na degradação do PCP. A velocidade de remoção do organoclorado foi igual a 1,07 mg PCP/g SV.d quando a maior concentração de PCP foi estudada (21,0 mg/L). / The present research aimed to verify the efficiency of an Anaerobic Hybrid Reactor (AHR) supplied with a mixture of fatty acids, acetic, propionic, butyric and lactic and methanol as well. The total amount of COD was 6.88 g/L. The performance of the reactor was remarkably stable and efficient during PCP additions at range from 2.0 to 21.0 mg/L. The AHR showed a great performance in the PCP absence, inoculated with sludge with an specific methanogenic (SMA) activity of 0,057 g.COD-CH4/g. VS.d. During the 21 months of operation without PCP, the reduction of COD was around 93% and methane was up to 84% in the biogas. Before PCP addiction, two toxicity batch tests conducted with the granular sludge presented IC50 values around 10.12 mg/L and 13.69 mg/L. In the presence of PCP, at the range of 2.0 to 21.0 mg/L, the efficiency of volatile fatty acids breakdown was 93%, 64% and 74% respectively for butyric, propionic and acetic acids. Individually, at the presence of the higher PCP concentration studied, a decrease in the conversion of COD to biogas and organic acids removal occurred, mainly with propionic acid. PCP total removal of more than 99% was reached by granular sludge activities formed by the total time of reactor operation with a prevalence of methanogenic Archaea, verified under direct microscopy exams and in situ hybridization. Methanogenic cells predominance was noticed with 105 to 106 cells/mL during enumeration on methanol and lactate plus sulfate culture media, respectively. The results suggest that methanogenic Archaea can be involved in PCP degradation. The organochlorine removal rate was 1.07 mg PCP.g-1 VS.d-1 during the highest PCP (21.0 mg/L) concentration addition.

A matéria orgânica presente nas águas residuárias representa uma matéria prima barata para integrar o processo de digestão anaeróbia e gerar fontes de energia alternativas, como o hidrogênio. O hidrogênio pode substituir os combustíveis fósseis não renováveis e diminuir as emissões de gases do efeito estufa responsável por grande parte da mudança climática global. A combustão do hidrogênio com o oxigênio produz somente vapor d\'água e representa 2,75 vezes mais conteúdo de energia que qualquer hidrocarboneto. Além disso, os ácidos orgânicos gerados no processo podem ser utilizados como fonte de carbono para a produção de metano, hidrogênio por organismos fototróficos e biopolímeros e, para a remoção de nutrientes biológicos. A produção de hidrogênio tem sido estudada em reatores de crescimento suspenso e de crescimento imobilizado como o reator anaeróbio de manta de lodo (UASB), reator anaeróbio de leito fixo e reator anaeróbio de leito fluidificado. O objetivo desse estudo foi avaliar a produção de hidrogênio e ácidos orgânicos em um reator anaeróbio de leito fluidificado contendo argila expandida como material suporte. O reator tinha 190 cm de altura, 5 cm de diâmetro interno e um volume de 4192 \'CM POT.3\'. O reator foi inoculado com lodo pré-tratado termicamente a 90°C por 10 minutos para o enriquecimento do inóculo acidogênico. O sistema foi operado com tempo de detenção hidráulica (TDH) de 8, 6, 4, 2 e 1 h e foi alimentado com água residuária sintética contendo 2000 mg/L de glicose. A operação contínua teve duração de 178 dias, e em cada TDH o reator foi operado durante, aproximadamente, 30 dias. A 30°C e pH de 3,8, cerca de 92 a 98% da glicose foi removida. A diminuição do TDH de 8 para 1 h conduziu a um aumento na velocidade média de produção de hidrogênio volumétrico de 0,28 para 1,15 L/h.L, respectivamente. A máxima velocidade de produção de hidrogênio, de 1,15 L/h.L, foi obtida em TDH de 1 h. Em geral, o rendimento de produção de hidrogênio aumentou com a diminuição do TDH, de 1,84 mols \'H IND.2\'/mol glicose em TDH de 8 h para 2,29 mols \'H IND.2\'/mol glicose em TDH de 2 h. O biogás não continha metano e o conteúdo máximo de hidrogênio foi de 37% em TDH de 2 h. Foi observada uma correlação linear entre a velocidade de produção de hidrogênio e a taxa de carregamento orgânico (TCO). Ainda, a TCO máxima de 104 kg/\'M POT.3\'.d não inibiu a produção de hidrogênio. Os maiores metabólitos solúveis foram o ácido butírico (44,64-52,52%) e o ácido acético (41,17-47,48%) com insignificante concentração de etanol (menor do que 10%). A produção de hidrogênio estável e a porcentagem de ácido butírico sobre o ácido acético indicam que o tratamento térmico do lodo foi efetivo e uma típica fermentação do tipo ácido butírico pode ser assegurada por Clostridium. Além disso, foram alcançados bons desempenhos de produção de hidrogênio sob condições de pH em torno de 4,0. / Organic materials in the wastewater can be an inexpensive raw material for integrating fermentation process and suppling renewable energy source such as hydrogen. Nevertheless hydrogen can replace fossil fuels and reduce greenhouse gases responsible for global climate change. The hydrogen combustion with oxygen produces only water vapor and hydrogen gas has 2.75 times the energy content of any hydrocarbons. Furthermore, the volatile fatty acids production can be used as carbon source for methane, photosynthetic hydrogen, bioplastics production and biological nutrients removal. The hydrogen production was carried out in suspend cell system, anaerobic sludge blanket reactor, fixed bed reactors and fluidized bed reactors. The objective of this study was to evaluate the hydrogen and volatile fatty acids production in an anaerobic fluidized bed reactor containing expanded clay like a material to immobilize acclimated anaerobic sludge. The reactor has presented 190 cm high, 5 cm in internal diameter and volume of 4192 \'CM POT.3\'. The reactor was seeded with a heat treated sludge at 90°C for 10 minutes for enriching \'H IND.2\' producing inoculum and supressing methanogens. The system was operated at hydraulic retention time (HRT) of 8, 6, 4, 2 and 1 h and was fed with syntetic wastewater containing 2.000 mg glucose/L. The continuous operation lasted 178 days, and in each TDH the reactor was operated for approximately 30 days. At 30°C and pH 3.8, about 92-98% of glucose was removed. The decrease of HRT from 8.0 to 1.0 led to a marked increase in the mean volumetric hydrogen production rate from 0.28 to 1.15 L/h.L, respectively. The maximum volumetric hydrogen production rate, 1.15 L/h.L, was obtained at HRT of 1.0 h. In general, the hydrogen yield increase from 1.84 mol \'H IND.2\'/mol glucose at HRT of 8.0 h to 2.29 mol \'H IND.2\'/mol glucose at HRT of 2.0 h. The biogas was free methane and the hydrogen content accounted for 37% at HRT of 2.0 h. There was a linear correlation between the hydrogen production rate and the organic loading rate (OLR) and the maximum OLR, 104 Kg/\'M POT.3\'.d, is not expected to inhibit hydrogen production. The major soluble products were butyric acid (44.64- 52.52%) and acetic acid (41.17-47.48%) further ethanol was relatively insignificant (less than 10%). The stable hydrogen production and the percentagen of butyric acid over acetic acid indicated the heat treated sludge was effective and a typical butyrate type fermentation was achieved by Clostridium. In addition, hydrogen production could be performed under pH conditions near 4.0.

Este trabalho investigou a diversidade microbiana e a filogenia de arquéias e bactérias em consórcios anaeróbios metanogênicos, originados de sedimentos estuarinos enriquecidos com pentaclorofenol (PCP) e 2,6-diclorofenol (2,6-DCP). Para tanto foram construídas bibliotecas genômicas e utilizados métodos moleculares independentes de cultivo como a Eletroforese em Gel de Gradiente Desnaturante (DGGE) e o seqüenciamento de segmentos específicos do DNAr 16S microbiano. Os resultados da DGGE permitiram verificar alterações na estrutura das comunidades microbianas, as quais provavelmente ocorreram devido às adversidades ocorridas nos sistemas durante o período de incubação como a entrada de oxigênio nos frascos e o acúmulo de compostos clorados no meio de cultivo, principalmente o 2,6-DCP. A estimativa da diversidade beta, realizada pela comparação dos padrões de bandas da DGGE, também permitiu inferir que as alterações nas composições das comunidades de arquéias e bactérias foram devidas às duas estratégias empregadas para o enriquecimento da microbiota autóctone do estuário estudado, ou seja, a pasteurização/não pasteurização das amostras de sedimentos estuarinos. Os resultados das análises filogenéticas revelaram que as seqüências analisadas dos clones bacterianos foram relacionadas ao grupo das bactérias Gram-positivas com baixo conteúdo de G+C pertencentes à Ordem Clostridiales (100%) do Filo Firmicutes e as das arquéias relacionadas ao grupo das metanogênicas pertencentes às Ordens Methanobacteriales (7,1%), Methanosarcinales (14,3%), Methanomicrobiales (57,1%) e arquéias não identificadas (21,4%) do Filo Euryarchaeota. Em relação às bactérias, alguns clones foram identificados como pertencentes aos gêneros Sedimentibacter, Clostridium e Alkalibacter, os quais são representados por microrganismos que apresentam metabolismo fermentativo e requerem a presença de extrato de levedura para o crescimento. Provavelmente as bactérias analisadas neste trabalho fermentaram a glicose e o piruvato, os quais foram utilizados como doadores de elétrons, com conseqüente produção de lactato, etanol, butirato, acetato, formiato e hidrogênio/gás carbônico, que podem ter sido utilizados por outros grupos de microrganismos no processo global da digestão anaeróbia. Tais bactérias foram importantes para o processo global de degradação dos clorofenóis, pois também utilizaram como doadores de elétrons os produtos parcialmente degradados por outras bactérias fazendo com que não houvesse acúmulo desses compostos no sistema. Enquanto que algumas arquéias foram relacionadas a organismos hidrogenotróficos pertencentes aos gêneros Methanoculleus e Methanocalculus, Methanobacterium, e acetotróficos do gênero Methanosaeta, as quais utilizaram como substratos para a metanogênese os subprodutos da fermentação bacteriana, ou seja, o \'H IND.2\'/\'CO IND.2\', o formiato e o acetato, contribuindo assim para a manutenção do equilíbrio das demais reações ocorridas no sistema. Desta forma, os dados obtidos neste trabalho poderão auxiliar na compreensão do funcionamento de ecossistemas contaminados por compostos clorados, bem como contribuir para o desenvolvimento de novos processos biotecnológicos aplicados aos problemas ambientais. / This work aimed to investigate microbial diversity and phylogeny of archaea and bacteria microrganisms methanogenic in estuarine sediment samples enriched with organic sources under methanogenic and halophlic conditions. The samples were obtained from previous study on anaerobic degradation of pentachlorophenol (PCP) and 2,6-dichlorophenol (2,6-DCP). Microbial studies were done by the molecular methods without cultivation requirement, Denaturing Gradient Del Electrophoresis (DGGE) and specific segments of 16S rDNA sequencing. DGGE-profile showed structure changes in microbial community. Probably, as a consequence of \'O IND.2\' intake and accumulation of chlorinated compounds, mainly 2,6-DCP, in the culture medium. The beta diversity estimation showed that changes in arquaea and bacteria communities probably occurred as a consequence of the two enrichment strategies used for estuarine indigenous microorganisms, pasteurization and non-pasteurization of the estuarine sediments samples. Phylogenetic analysis indicated the presence of gram-positive bacterium with low G+C content related to Clostridiales Order (100%) belonging to Firmicutes Phylum, as well as related to methanogenic archaea from Methanobacteriales (7,1%), Methanosarcinales (14,3%) and Methanomicrobiales (57,1%) Order. Non-identified archaeas from Euryarchaeota Phylum were also found (21,4%). Concerning to bacterias, it was identified clones related to genera Sedimentibacter, Clostridium and Alkalibacter, which have fermentative metabolism and require yeast extract to grow. Probably, bacterial cells analised in this work fermented glucose and pyruvate producing lactate, ethanol, butirate, acetate, formiate and hydrogen/carbon dioxide. All these products could be used for other microbial groups in the global process of anaerobic digestion. The bacterial microorganisms were important to global process of chlorophenol degradation because contributed in the overall process utilizing the products partially degraded by other bacterias and preventing its accumulation in the system. Identified archaeal cells were related to hydrogenotrophs microorganisms of the genera Methanosaeta, Methanoculleus, Methanocalculus and Methanobacterium, which utilized the bacterial fermentation sub-products as acetate, \'H IND.2\'/\'CO IND.2\' and formiate as substrate for the methanogenesis, contributing for the maintenance of the balance of other reactions occurred in the system. The results of this work give advanced knowledge about understanding biotechnological process of contaminated ecosystems by chlorinated compounds. Therefore, it could contribute to development of new biotechnological processes applied to environmental problems.

Estudaram-se soluções para o pós-tratamento de efluentes de reatores UASB e de lagoas de estabilização visando à utilização em irrigação de culturas agrícolas. Nesta aplicação, normalmente são desejáveis bons níveis de remoção de sólidos em suspensão e graus elevados de desinfecção, além da conservação dos principais nutrientes. No caso do efluente de reatores UASB em escala real, foram construídas unidades em escala piloto envolvendo sedimentação, filtração e radiação UV. No primeiro experimento, o efluente dos reatores UASB passou por filtro de areia pressurizado em alta taxa e por reator UV de fluxo contínuo. Nesta etapa a concentração de sólidos em suspensão (SST) no efluente dos reatores UASB teve média de 233 mg/L, devido a problemas operacionais, sendo que o filtro apresentou eficiência média de 60% de remoção de sólidos em suspensão. Porém, como o filtrado apresentou absorbância ainda elevada, média de 0,476 cm-¹, a desinfecção UV resultou ineficiente e a contagem de coliformes do efluente final incompatível com o uso agronômico pretendido. No segundo experimento, o efluente dos reatores UASB recebeu tratamento complementar passando por decantador de alta taxa e filtração em leito de manta geotêxtil, seguindo finalmente para a desinfecção UV. A concentração de SST no efluente dos reatores UASB, sanados os problemas operacionais da ETE teve valor médio de 82 mg/L. Com essa concentração afluente relativamente baixa, o decantador lamelar demonstrou-se pouco eficiente e apresentou efluente com SST médio de 67 mg/L. No entanto, foi bastante útil para conter picos de concentração de sólidos no efluente dos reatores UASB, protegendo a etapa posterior de filtração. No efluente do filtro de manta geotêxtil, o SST médio foi de apenas 7 mg/L., ABS (254nm) de 0,245 cm-1 e Turbidez de 11 UNT. A desinfecção do efluente por radiação ultravioleta com dose recebida de 2,44 W.h/m³, resultou satisfatória com média geométrica de 1,12x101 NMP/100mL de E coli. No caso do efluente de sistema de lagoas de estabilização em escala real, aplicou-se pós-tratamento em escala piloto composto de filtro de areia pressurizado de alta taxa seguido de desinfecção por hipoclorito de sódio. A concentração de SST no efluente da lagoa facultativa teve média de 117 mg/L, enquanto que a média no efluente do filtro foi de 87 mg/L. Para concentrações de cloro dosado de 2,9; 6,2 e 11,7 mg/L, as médias geométricas das densidades de E coli no efluente final resultaram 1,13x10² NMP/100mL, 1,01x101 NMP/100mL e valor não detectado pelo método, respectivamente. Concluiu-se que é possível aplicar pós-tratamentos relativamente simples aos efluentes de reatores UASB e de lagoas de estabilização, quando se deseja uso agronômico e as principais condições operacionais destas unidades puderam ser avaliadas. / It was studied the application of a simple and economical post-treatment of effluent from wastewater treatment plant for the purpose of use on irrigation of agricultural crops. The research was conducted in two different wastewater treatment plants, (1) WTP UASB reactors with two application of post-treatment: (1.1) Post treatment with a sand bed filter pressurized at high-rate followed by ultraviolet disinfection. In this step, the concentration of suspended solids (TSS) in the effluent from the UASB reactor was 233 mg/L, the filter had efficiencies of 60% removal of suspended solids in the effluent from the UASB reactor, however, was not an appropriate result for effective disinfection of the effluent in the ultraviolet reactor. Absorbance values reached an average of 0.476 cm-¹. (1.2) Post-treatment at a high rate clarifier and on geotextile bed filtration to apply the ultraviolet disinfection. The concentration of TSS in the UASB reactor effluent has an average value of 82 mg/L, the concentration of the same parameter in the effluent from the clarifier was 67 mg/L and effluent of the filter geotextile, 7 mg/L. The system removed 91% of TSS in the effluent of the UASB reactor. In this experiment there was obtained a post-treated effluent with ABS (254nm) of 0.245 cm-1 and a turbidity of 11 NTU. The disinfection of the effluent by ultraviolet radiation with a dose received of 2.44 W.h/m³, obtained satisfactory results with geometric mean of 1.12x101 NMP/100mL E coli. (2) WTP by stabilization ponds with post-treatment in a pressurized sand filter followed by highrate disinfection by sodium hypochlorite solution. A TSS concentration in the effluent from facultative pond had an averaged 117 mg/L, the concentration of the same parameter in the effluent of the filter was 87 mg/L. With application of 2.88 mgCl2/L resulted in 1.13x10² NMP/100mL E coli, for the application of 6.2 and 11.7 mg/L chlorine was obtained 1.01x101 NMP/100mL E coli and ND, respectively.

A utilização da tecnologia anaeróbia para tratamento de águas residuárias contendo sulfato foi considerada inadequada até o final da década de 1980, principalmente pela geração de odor desagradável, potencial corrosivo e pela instabilidade causada aos organismos envolvidos no processo de degradação de matéria orgânica. Entretanto, a remoção simultânea e estável de matéria orgânica e sulfato observado em reatores anaeróbios tem incentivado estudos para compreensão e controle do processo. No entanto, ainda existem lacunas sobre a interação das rotas metabólicas para remoção de matéria orgânica e sulfato combinadamente. Diante dessa problemática este estudo teve como objetivo avaliar a remoção de matéria orgânica e redução de sulfato presentes em água residuária sintética pelas vias metanogênica e sulfetogênica combinadas em um reator anaeróbio horizontal de leito fixo com biomassa imobilizada, operado por longo período de tempo, utilizando o etanol como doador de elétrons. Seis fases distintas com diferentes concentrações de sulfato e valor fixo de concentração de matéria orgânica foram adotadas, diminuindo gradativamente a relação DQO/sulfato. O desempenho do reator foi acompanhado por análises físico química do afluente e efluente. A cada troca de fase procedeu-se perfil de concentrações de DQO, sulfato e sulfeto ao longo do reator. Os resultados apontaram que as variações da concentração de sulfato e da relação DQO/sulfato impostas, acarretaram diferenças no desempenho do reator. A degradação da matéria orgânica e remoção de sulfato foram mais eficientes (95,7% e 93,6%, respectivamente) quando a relação DQO/sulfato esteve entre 3 e 1,8. A alta eficiência do reator na remoção de DQO e redução sulfato foram associadas ao sintrofismo e sinergia dos organismos envolvidos na degradação simultânea de DQO e sulfato. A avaliação de relações DQO/sulfato variando de 0,75 a 12,5, ou seja, abaixo e acima das estequiometricamente, evidenciou que as relações de 12,5 e 7,5 favoreceram a metanogênese, enquanto para relações iguais ou menores que 1,0, a sulfetogênese foi uma via importante para remoção de matéria orgânica, durante a redução do sulfato a sulfeto. Durante as fases com DQO/sulfato menor que 1,0, a sulfetogênese foi mantida com eficiência acima de 40%. / Recently (15 - 10 years ago) the simultaneous and stable organic matter removal and biological sulphate reduction from sulphate-rich wastewater in anaerobic reactors has been observed, encouraging studies for understanding and process control. There are gaps on the knowledge of reactors treating wastewater with different COD/sulphate ratio, combining organic matter removal and biological sulphate reduction. This study aimed to evaluate the simultaneous organic matter removal and biological sulphate reduction present in synthetic wastewater by methanogenic and sulphidogenic combined pathways in a horizontal-flow anaerobic immobilized biomass reactor, operated for a long-term, using the ethanol as electron donor. Six distinct stages were used, with fixed organic matter concentration and different sulphate concentration, gradually decreasing COD/sulphate ratio. The stages 1 and 2 were stages of adaptation to sulphidogenic and the stages 3, 4, 5 and 6 were operation reactor stages. The reactor performance was observed by physical and chemical assays of influent and effluent parameters like pH, sulphate, COD and total alkalinity, sulphide and organic volatile acids only in the effluent. In addition the biological MPN technique was used for the inoculum and final stage for the reactor operation to estimate the number of organisms cells involved in the degradation of the compounds. Profile concentrations of COD, sulphate and sulphide along the reactor were taken. The results has been indicated that imposed variations sulphate concentration and the COD/sulphate ratio, results in difference reactor performance. The organic matter removal by methanogenic and sulphidogenic combined pathways (associated biological sulphate reduction) was efficient (95.7% e 93.6%, respectively) when COD/sulphate ratio was between 3 and 1.8. These high efficiencies obtained for sulphate reduction and organic matter removal at different COD/sulphate ratios were attributed to the intense syntrophism and synergy between to organisms involved in the organic matter removal and biological sulphate reduction. The analyses of the COD/sulphate ratio from 0.75-12.5, below and above the stoichiometrically determined for the degradation of the organic matter in a sulphidogenic pathway, pointed that highest removal efficiency of sulphate was obtained when the COD/sulphate ratio was close to 3. During the stage with COD/sulphate ratio less than 1.0, the sulphidogenisis was maintained with efficiency above 40%.

Este trabalho apresenta e discute os resultados de um estudo amplo e aprofundado sobre os principais parâmetros operacionais da flotação por ar dissolvido, utilizada no pós-tratamento de efluentes de um reator anaeróbio de leito expandido (RALEx), tratando 10 m3/hora de esgoto sanitário. Foram realizados preliminarmente ensaios utilizando o flotateste, unidade de flotação em escala de laboratório, para identificar as melhores dosagens de coagulante (cloreto férrico), o polímero mais adequado, dentre os 26 testados, e sua respectiva dosagem, o pH de coagulação adequado, o tempo (Tf) e o gradiente de velocidade (Gf) de floculação mais apropriados e a quantidade de ar (S*) requerida. Para obtenção das condições operacionais adequadas para a unidade piloto de flotação, os valores de Tf e de Gf foram variados de zero a 24 minutos e de 40 a 100 s-1, respectivamente. As concentrações de cloreto férrico e de polímero sintético variaram de 15 a 92 mg/L e de 0,25 a 7,0 mg/L, respectivamente. S* variou de 2.85 a 28.5 gramas de ar por metro cúbico de efluente e a taxa de aplicação superficial na unidade de flotação abrangeu de 180 a 250 m3/m2/d. O desempenho da flotação durante a partida do reator anaeróbio também foi investigado. O uso de 50 mg/L de cloreto férrico, de Tf igual a 20 min e Gf de 80 s-1, de S* de 19,7 g de ar por m3 de efluente e taxa de 180 m3/m2/d produziu excelentes resultados nos ensaios com a instalação piloto de flotação, com elevadas remoções de carga de DQO (80,6%), de fósforo total (90,1%) e de sólidos suspensos totais (92,1%) e com turbidez entre 1,6 e 15,4 uT e residuais de ferro de 0,5 mg/L, com remoção estimada, na forma de lodo, de 77 gramas de SST por m3 de efluente tratado. Nestas mesmas condições, no sistema RALEx+FAD, foram observadas remoções globais de 91,6% de carga de DQO, de 90,1% de carga de fósforo e de 96,6% de carga de SST. O emprego da flotação por ar dissolvido (FAD) mostrou-se alternativa bastante atraente para o pós-tratamento de efluentes de reatores anaeróbios. Se a coagulação estiver bem ajustada, o sistema composto de reator anaeróbio seguido de unidade de flotação consegue alcançar excelente remoção de matéria orgânica, redução significativa da concentração de fósforo e de sólidos suspensos, além de precipitação dos sulfetos dissolvidos, gerados no reator anaeróbio. Bons resultados foram alcançados mesmo quando o reator RALEx produziu efluentes de baixa qualidade durante seu período de partida. Nesse período, o sistema de flotação atuou como barreira eficaz, evitando a emissão de efluente de baixa qualidade do sistema. / This research work presents ad discusses the results of a wide and deep study on the main operational parameters of DAF while used for the post-treatment of effluents from a pilot expanded-bed anaerobic (RALEx) reactor. The system received 10 m3 per hour of domestic sewage. Bench-scale assays in flota-test units were first carried out to achieve the best dosage of coagulants (ferric chloride), the best polymer and respective dosages, the adjusted pH for coagulation, the flocculation time (Tf), the proper velocity gradient (Gf) and the amont of air (S*) required. In order to obtain the proper operational conditions in the pilot DAF plant, Tf and Gf were made to vary from zero to 24 minutes and from 40 to 100 s-1, respectively. The chemicals ferric chloride and synthetic polymer concentrations ranged from 15 to 92 mg/L and 0.25 to 7.0 mg/L, repectively. S* varied from 2.85 to 28.5 grams of air per cubic meter of wastewater and the applied flotation rates ranged from 180 to 250 m3.m-2.d-1. DAF performance was also investigated during RALEx start-up period. At the DAF operational conditions of 50 mgFeCl3.l-1, Tf of 15 min, Gf of 80 s-1, S* of 19.7 g of air per m3 of wastewater and the applied loading rate of 180 m3.m-2.d-1, the removal efficiencies attained 80.6% for COD, 90.1% for phosphorus, 92.1% for suspended solids, producing effluents with turbidity ranged from 1.6 to 15.4 NTU, residual Fe of 0.5 mg/L, removing 77 grams of SST per cubic meter of wastewater. At the same conditions, the system RALEx-DAF presented global efficiencies of 91.6% for COD, 90.1% for phosphorus and 96.6% for suspended solids. The utilization of dissolved-air flotation (DAF) constitutes an attractive alternative for the post-treatment of anaerobic reactor´s effluents. If coagulation is well adjusted, such system composed of anaerobic reactor followed by DAF can achieve excellent organic matter removal, expressive solids and phosphorus reduction and precipitation of dissolved sulfide generated in the anaerobic unit. Good results were also obtained even when RALEx produced low quality effluents during start-up period. In such period, the DAF unit functioned as an efficient barrier for avoiding the emission of low quality system effluent.

O emprego da flotação por ar dissolvido (FAD) para o pós-tratamento de efluentes de reatores anaeróbios aparenta ser atraente considerando algumas características desse processo físico-químico. A FAD é reconhecidamente um processo de alta taxa, particularmente eficiente na remoção de material particulado em suspensão e de flocos produzidos pela coagulação química de águas residuárias. Além disso, há produção de lodo espesso e provavelmente arraste de parcela de gases e de compostos voláteis, presentes nos efluentes anaeróbios. Entretanto, a concepção de sistemas de FAD deve ser precedida por ensaios em unidades de flotação em escala de laboratório, permitindo a determinação dos principais parâmetros do processo. Neste trabalho, são apresentados e discutidos os resultados obtidos em laboratório e em instalação piloto de flotação com escoamento contínuo recebendo efluente de reator anaeróbio de manta de lodo (UASB), com 18 m3 de volume, tratando esgoto sanitário. Os ensaios em unidade em escala de laboratório foram realizados utilizando diferentes dosagens de cloreto férrico (entre 30 e 110 mg/L) ou de polímero catiônico (entre 1,0 e 16,0 mg/L), atuando como coagulantes. Além disso, foram estudadas as condições de floculação (tempo de 15 e de 25 min, e gradiente médio de velocidade de floculação entre 30 e 100 s-1) e diferentes valores de quantidade de ar fornecido ao processo (S*, entre 4,7 e 28,5 g de ar por m3 de efluente). Com a instalação piloto de FAD foram realizados apenas ensaios preliminares variando-se a taxa de aplicação superficial (140 e 210 m3/m2/d) para diferentes valores de S* (14,8 a 29,5 g de ar por m3 de efluente). Com o emprego de dosagem de 65 mg/L de cloreto férrico, de tempo de 15 min e gradiente médio de velocidade de floculação de 80 s-1 e de 19 g de ar por m3 de efluente, foram observados excelentes resultados em laboratório, com elevadas remoções de DQO (89%), de fosfato total (96%), de sólidos suspensos totais (96%), de turbidez (98%), de cor aparente (91%), de sulfetos (não detectado) e NTK (47%). Considerando o sistema UASB e FAD, nos testes em laboratório, foram observadas remoções globais de 97,7% de DQO, de 98,0% de fosfato total, de 98,9% de SST, de 99,5% de turbidez, de 97,8% de cor aparente e de 59,0% de NTK. Nos ensaios com a instalação piloto de FAD, o sistema apresentou remoções de 93,6% de DQO, de 87,1% de SST, de 90% de sulfetos e de 30% de NTK. / The utilization of dissolved-air flotation (DAF) for the post-treatment of effluents from anaerobic reactors seems to be attractive considering some characteristics features of such a physical-chemical process. DAF is known to be a high-rate process particularly efficient for the removal of suspended particles and flocs produced by the chemical coagulation of wastewaters. Moreover, it produces a thick sludge and probably promotes the stripping of gases and volatile compounds present in anaerobic effluents. However, the design of DAF systems has to be preceeded by assays in lab-scale units permiting to establish the main process parameters. The results obtained from a lab-scale unit receiving effluent of a 18 m3 upflow anaerobic sludge blanket (UASB) reactor treating domestic sewage are presented and discussed. The assays were performed firstly in a lab-scale unit, using ferric chloride (from 30 to 110 mg/L) or cationic polymer (from 1.0 to 16.0 mg/L) as coagulant under different concentrations. In order to obtain proper conditions for flocculation time (t) was fixed at 15 and 25 min and velocity gradient (G) was ranged form 30 to 100 s-1. The required quantity of air (S*) was ranged from 4.7 to 28.5 g of air per m3 of wastewater. Using a FAD pilot plant, only preliminary assays were performed, using two surface load rate values (140 e 210 m3/m2/d) and different S* values (from 14.8 to 29.5 g of air per m3 of wastewater). Using a lab-scale unit, 65 mg/L FeCl3, 15 min for t, 80 s-1 for G and 19.0 g of air per m3 of wastewater for S*, the removal efficiencies obtained were 89% for COD, 96% for total phosphate, 96% for suspended solids, 98% for turbidity, 91% for apparent color, 47% for TKN and sulphites were not detected in final effluent. For the UASB-DAF systems, still in labscale unit, global efficiencies were 97.7% for COD, 98.0% for total phosphate, 98.9% for suspended solids, 99.5% for turbidity, 97.8% for apparent color and 59.0% for TKN. Using DAF pilot plant, system global efficiencies were 93.6% for COD, 87.1% for suspended solids, 90% for sulphites and 30% for TKN.

Este trabalho foi desenvolvido no município de Nova Redenção, localizado na região da Chapada Diamantina no estado da Bahia, nordeste brasileiro. Nesse município é grave o quadro de saneamento ambiental, assim como em outros do interior do Brasil. A falta de recursos financeiros e humanos é fator que dificulta a resolução desse problema. Acredita-se que estudos e aprimoramentos de tecnologias simplificadas de coleta e tratamento de esgoto doméstico que superem essas dificuldades estão em consonância com as peculiaridades dessas localidades e são, atualmente, tópicos importantes para pesquisa. Esta proposta teve como objetivo a concepção, instalação e avaliação de um sistema condominial de coleta de esgoto (SCE) em porção da zona urbana do município, onde moram, aproximadamente, 250 habitantes. Também se estudou a concepção, instalação e partida do sistema tratamento do esgoto - decanto-digestor seguido de alagados construídos de fluxo sub-superficial. Avaliou-se a aceitação do SCE pela comunidade e seu funcionamento. Caracterizaram-se os afluentes e efluentes das unidades do sistema de tratamento em termos de remoção da matéria orgânica (MO), sólidos (SST), nutrientes (N e P) e Escherichia coli. Realizou-se estudo da hidrodinâmica das unidades do sistema, com uso de traçador. Efetuou-se o balanço hídrico nos alagados. A rede condominial instalada mostrou-se, como em experiências de outros autores, satisfatória e adequada em sua aplicação em comunidades com características semelhantes à desse estudo. O aspecto da tecnologia do SCE mais estranhado pela comunidade foi o diâmetro utilizado para o esgotamento, devido, principalmente, ao receio que a tubulação entupisse. Não se registrou nenhuma queixa entre vizinhos quanto ao fato da rede passar dentro dos lotes. O sistema de tratamento estudado mostrou, depois de onze semanas de monitoramento, 85% de remoção de DQO e 86% de \'DBO IND.5\'; 90% de remoção de SST; a remoção de nitrogênio amoniacal, fósfoto total e solúvel foram de: 25%, 36% e 40%, respectivamente. A remoção de E. coli foi de 2,1 unidades logarítmicas. A areia utilizada, de granulometria muito fina, afetou sobremaneira a hidrodinâmica dos alagados construídos, fazendo com que houvesse uma lâmina sobre o material suporte. Isso diminuiu o tempo de detenção hidráulica dos alagados e pode ter ocasionado em menor eficiência do sistema. / This work was developed in the city of Nova Redenção, located in the region of the Chapada Diamantina in the state of Bahia, northeastern Brazil. In this city there are serious problems of environmental sanitation as well as in other within the country. Lack of financial and human resources is a factor that complicates the resolution of this problem. It is believed that studies and improvements in technologies for simplified collection and treatment of domestic sewage are in line with the peculiarities of these locations and are, today, important topics for research. This proposal was aimed at the design, installation and evaluation of a \'condominial\' sewerage (CS) in the village portion of the township, where live approximately 250 people. The objective of the study was also the design, installation and start of the sewage treatment system - septic tank followed by sub-superficial flow constructed wetlands. The acceptance of the CS by the community and its operation were evaluated. The treatment system was characterized in terms of removal of organic matter (OM), solids (TSS), nutrients (N and P) and Escherichia coli. The hydrodynamics of the system units was studied, using tracer. The water balance of constructed wetlands has been done. The \'condominial\' sewerage demonstrated, as well as in other experiences, good and proper application in communities with similar characteristics to this study. The community did not accept only the small diameter used, due mainly to their fear of clogging. Complaints from neighbors about the tubes passing through backyards were not registered. The treatment system study showed, after eleven weeks of monitoring, 85% of removal of COD and 86% of BOD5, 90% of removal of TSS, the removal of ammonia nitrogen, total and soluble fósfoto were: 25%, 36% and 40% respectively. The removal of E. coli was 2.1 logarithmic units. The sand used, of a very fine particle size, has particularly affected the hydrodynamics of the constructed wetlands, creating a sheet of water on the support material. It reduced the hydraulic detention time of the flooded water, which may be the cause of low efficiency.

O presente trabalho apresenta o biorreator anaeróbio contínuo de leito fixo ordenado como alternativa ao tratamento de efluentes contendo os íons \'CU POT.2+\' e \'CD POT.2+\', sendo que cada metal foi estudado isoladamente. O biorreator operou sempre com um tempo de detenção hidráulica de 12 à 15 horas, com uma água residuária sintética simulando o esgoto sanitário, na concentração de 500 mg \'0 IND.2\'/L (em termos de DQO), a uma temperatura de 30°C. Durante a fase na qual o biorreator operou com água residuária em condições metanogênicas o biorreator foi alimentado, em condições distintas, com concentrações crescentes de \'CU POT.2+\' e \'CD POT.2+\'. O acúmulo dos metais na matriz de imobilização levou ao bioreator apresentar instabilidade na operação, sendo determinadas as concentrações críticas para o \'CU POT.2+\' (50,8 mg \'CU POT.2+\'/L) e para o \'CD POT.2+\' (29,8 mg \'CD POT.2+\'/L). Durante a operação nas condições metanogênicas foi observado o efeito tóxico pela diminuição na eficiência de remoção de matéria orgânica, mas sem perder a estabilidade operacional até que as concentrações críticas foram atingidas. A partir dos valores das concentrações críticas, o biorreator foi operado em condições sulfetogênicas em duas relações DQO/[\'SO IND.4\'POT.2-\'] distintas (0,68 e 1,99 para o uma concentração média de 36 mg \'CU POT.2+\'/L; e 0,69 e 8,02 para uma concentração média de 27 mg \'CD POT.2+\'/L). Nas operações em condições sulfetogênicas, o biorreator operou de maneira estável, no entanto, não foi capaz de remover todo o metal alimentado. / This work presents the anaerobic continuous bioreactor with fixed-structured bed as a viable configuration of treatment of wastewater containing \'CU POT.2+\' and \'CD POT.2+\' ions. Each metallic ion were studied separately. The bioreactor was operated with 12 to 15 hours of hydraulic retention time, with a synthetic wastewater simulating domestic sewage (500 mg \'0 IND.2\'/L, in COD terms), at 30°C. In methanogenic conditions, the bioreactor was fed with crescent amount of \'CU POT.2+\' and \'CD POT.2+\'. The metal accumulation in the irnrnobilization matrix caused instability on bioreactor when achieving the critical concentrations for \'CU POT.2+\' (50,8 mg \'CU POT.2+\'/L) and for \'CD POT.2+\' (29,8 mg \'CD POT.2+\'/L). Also it was observed that this crescent metal concentration affected the efficiency of bioreactor in removing organic matter, although without operational instability until the system reach these critical metal concentrations. The bioreactor was operated in sulfidogenic conditions fed with a wastewater containing \'CU POT.2+\' and \'CD POT.2+\' at critical concentrations considering two different COD/[\'SO IND.4\'POT.2-\'] (0,68 and 1,99 for a mean influent \'CU POT.2+\' concentration of 36 mg \'CU POT.2+\'/L; and 0,69 and 8,02 para for a mean influent \'CD POT.2+\' concentration of 27 mg \'CD POT.2+\'/L). During the sulfidogenic conditions operations the bioreactor operated showing stability, however the system was not able to achieve the maximum efficiency in metal removal.

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The robustness of these systems was investigated, when subjected to hydraulic loads similar to those usual in residences and the influence of temperature on anaerobic digestion. The experimental system consisted of 6 reactors UASB all with a useful volume of 240 L but having differentiated geometry: three had a diameter of 0.3 m in the digestion zone and three 0.4 m. Parallel to these systems a modified reactor with a lateral decanter (UASB-Y) and a conventional UASB reactor, also with 240 L, were operated. To assess the influence of temperature on anaerobic digestion, 4 UASB-Y reactors were used each with a volume of 25 L. The effect of temperature on the efficiency of the treatment was investigated for temperatures ranging from 25 to 12 ° C. The obtained results showed that, for the imposed operating conditions (mean hydraulic retention time of 12 and 6 hours), all the modified reactors presented COD removal efficiencies of more than 65%. Analysis of variance (ANOVA) confirmed that there was no significant difference in the removal efficiency for the different tested reactors, so that other criteria such as installation cost, operation and reactor height should be considered in the choice of treatment unit, according to the characteristics of the soil where they will be installed. The variations in flow peaks indicated that the modified reactors are robust and support a peak flow equivalent to 40% of the their treatment capacity, without great damage to the treatment system. The results showed that the efficiency of the treatment decreases with the temperature, mainly due to the inefficiency of the hydrolysis, when the reactors were temperatures below 25°C. In this way, it was concluded that the proposed UASB reactors, can effectively treat sewage from a family, in a unit of 240 L, reaching greater efficiency than reported for septic tanks systems, having good operational stability and recovery capacity, after application of hydraulic shocks similar to those produced in residences. / Nesta pesquisa é proposto um projeto modificado de reatores anaeróbios tipo UASB para o tratamento de esgoto em escala unifamiliar, concebido com geometria diferenciada. Foi investigada a robustez desses sistemas quando submetidos a variações de cargas hidráulicas similares às provocadas nas residências, além da influência da temperatura sobre a digestão anaeróbia. O sistema experimental constou de 6 reatores UASB todos com volume útil de 240 L tendo geometria diferenciada: três tinham diâmetro de 0,3 m na zona de digestão e três 0,4 m. Paralelamente aos sistemas modificados um reator com decantador lateral (UASB-Y) e um reator UASB convencional, também com 240 L, foram operados. Para avaliar a influência da temperatura sobre a digestão anaeróbia foram utilizados 4 reatores UASB-Y com volume de 25 L cada. O efeito da temperatura sobre a eficiência do tratamento anaeróbio foi investigado para temperaturas variando de 25 a 12°C. Os resultados obtidos mostraram que, para as condições operacionais impostas (TDH médio de 12 e 6 horas), todos os reatores modificados apresentaram eficiências na remoção de DQO decantada superior a 65%. A análise de variância (ANOVA) confirmou que não houve diferença significativa na eficiência de remoção para os diferentes reatores testados, de modo que outros critérios como custo de instalação, operação e altura do reator devem ser considerados na escolha da unidade de tratamento, de acordo com as características do local onde serão instalados. As variações de picos de vazão indicaram que os reatores modificados são robustos e suportam uma vazão de pico equivalente a 40% da sua capacidade de tratamento, sem grandes prejuízos ao sistema de tratamento. Os resultados mostraram que a eficiência do tratamento diminui com a diminuição da temperatura, provavelmente devido à ineficiência da hidrólise, quando os reatores foram operados com temperaturas inferiores a 25°C. Dessa forma, foi concluído, que os reatores UASB propostos, podem tratar de forma eficiente o esgoto de uma família, em uma unidade de 240 L, atingindo eficiência maior que a relatada para os tanques sépticos, tendo boa estabilidade operacional e capacidade de recuperação, após a aplicação de choques hidráulicos semelhantes aos produzidos nas residências.