Em reatores biológicos anaeróbios adequadamente projetados, 'SO IND.4'POT.2-' pode ser reduzido a sulfeto pelas bactérias redutoras de sulfato (BRS), o qual, posteriormente, pode ser oxidado a enxofre elementar, em presença de baixas concentrações de oxigênio dissolvido ('< OU =' 0,1 mg/L). Na presente tese, o processo de biodessulfatação foi estudado em reatores anaeróbios operados em bateladas seqüenciais, com biomassa imobilizada em espuma de poliuretano (PU) e em carvão vegetal (CV), previamente selecionados por testes de adesão microbiana em reatores diferenciais. Posteriormente, avaliou-se o efeito de etanol sobre o desempenho do processo de biodessulfatação. As principais rotas de utilização de substratos orgânicos pelos microrganismos foram identificadas por meio de modelação cinética. A comunidade microbiana foi avaliada por hibridação in situ com fluorescência (FISH). Após o processo de biodessulfatação, avaliou-se o processo de oxidação parcial do sulfeto, em reator aeróbio operado em bateladas seqüenciais, com biomassa imobilizada em PU. Concluiu-se por FISH que as características intrínsecas dos materiais suportes influenciam o equilíbrio microbiano. A relação DQO/['SO IND.4'POT.2-'] igual a 1,3 representou a melhor condição para o processo de biodessulfatação, com PU e com CV como materiais suporte, com eficiência média em redução de sulfato igual a 96%. A adição de etanol melhorou o processo de redução de sulfato. Sulfeto gerado no processo de biodessulfatação foi oxidado parcialmente a enxofre elementar, com eficiência de remoção de 80% no reator aeróbio / In anaerobic biological systems for wastewater treatment well-designed sulphate can be reduced to sulfide by sulphate-reducing bacteria (SRB), and it can be subsequently oxidized to elemental sulphur, under low dissolved oxygen concentration ('< OU =' 0.1 mg/L). The present thesis evaluates the microbial sulphate reduction process in anaerobic sequencing batch biofilm reactors with immobilized biomass in polyurethane foam (PU) and vegetable coal (CV). Such support materials were previously selected by microbial adhesion tests executed in differential reactors. Afterwards, the effect of ethanol addition on the performance of sulphate reduction process was assessed. The main metabolic pathways of organic substrate utilization by microorganisms were identified by kinectic modelation. The microbial community was evaluated by fluorescence in situ hybridization (FISH). The partial sulfide oxidation process was also evaluated in aerobic sequencing batch reactor containing biomass immobilized in PU matrices. It was concluded by FISH that characteristics of the support materials has influence on the microbial equilibrium. The COD/['SO IND.4'POT.2-'] ratio equal to 1.3 provided the best condition for microbial sulphate reduction process in both reactors with mean efficience of 96%. The ethanol addition improved the sulphate reducing process. The sulfide generated was partialy oxidized to elemental sulphur in the aerobic reactor with removal efficience of 80%

Apesar de surgir como um país emergente, infelizmente a situação do saneamento básico no Brasil é bastante precária. Dos 5.507 municípios brasileiros apenas 52,2% possuem algum tipo de serviço de esgotamento sanitário (IBGE, 2000). Diante deste cenário alarmante, soluções individuais passam a ganhar mais importância. A adoção de tanques sépticos como uma alternativa para a solução do esgoto sanitário, em regiões carentes de rede de esgoto, passa a ser viável devido ao seu baixo custo e eficiência satisfatória. No entanto, a operação inadequada dessas pequenas unidades podem se tornar um passivo ambiental, em virtude do lodo produzido, subproduto da degradação anaeróbia. A solução mais fácil e prática seria a sua disposição em Estações de Tratamento de Efluente, no entanto é uma minoria dos municípios brasileiros, 20,2% (IBGE, 2000), que contam com estas unidades. A proposta do presente trabalho foi simular a comportamento da disposição do Lodo de Tanques Sépticos (LTS) em aterros sanitários, juntamente com resíduos sólidos domiciliares (RSD). Por meio de quatro reatores anaeróbios, com 50 litros cada, avaliaram-se os efeitos da degradação anaeróbia da Fração Orgânica do RSD (FORSD) na presença de LTS. Todos os reatores possuíam a mesma quantidade de FORSD, 28 kg. Cada unidade experimental recebeu quantidades diferentes de LTS: reator 1 = 0 L; reator 2 = 4,9 L; reator 3 = 9,8 L e reator 4 = 14,7 L. O monitoramento acompanhou as características químicas e a quantidade do lixiviado, a composição do biogás e as mudanças físico-químicas na mistura de FORSD e LTS no início e no final do experimento. Entre os resultados obtidos, destaca-se a eficiência de remoção de DQO da FORSD, 21%, 51%, 68% e 73% para os reatores 1, 2, 3 e 4 respectivamente. E a aceleração na degradação anaeróbia nos reatores que receberam LTS, devido a produção precoce de metano, aparecimento no 40º dia nos reatores tratados com LTS e pela disponibilidade imediata de nutrientes, observada pelas análises de nitrogênio amoniacal. / Despite being an emerging country, unfortunately the sanitary situation of Brazil is quite precarious. Only 52.2% of the 5,507 brazilian municipalities have some type of sanitary service (IBGE, 2000). In this alarming scenario, individual solutions are gaining more importance. The adoption of septic tanks as an alternative to the solution of the sewage becomes viable due to its low cost and satisfactory performance. However, the inappropriate operation of these small units can become an environmental problem because of the produced sludge, sub product of anaerobic degradation. This material must be managed adequately and securely to prevent possible contamination of soil and water. The easiest and practice solution would be its disposal in sewage treatment stations, however there are only 20.2% (IBGE, 2000) of all the brazilian cities which rely on these units. The purpose of this study was to evaluate the performance of the disposal of sludge from septic tanks (LTS) in landfills, along with domestic solid waste (RSD). Using four anaerobic reactors, with 50 liters each, the effects of anaerobic degradation of organic fraction of the RSD (FORSD) in the presence of LTS were evaluated. All reactors had the same amount of FORSD, 28 kg. Each experimental unit received different amounts of LTS: Reactor 1 = 0 L; Reactor 2 = 4.9 L, Reactor 3 = 9.8 L and Reactor 4 = 14.7 L. The monitoring followed the characteristics and quantity of leachate, the composition of biogas and changes in physical-chemical mixture of FORSD and LTS at the beginning and the end of the experiment. The results highlight the efficiency of removal of the DQO of FORSD, 21%, 51%, 68% and 73% for reactors 1, 2, 3 and 4, respectively, and the acceleration in the degradation in anaerobic reactors that received LTS, due to early production of methane, appearing in 40º day in reactors treated with LTS and the ready availability of nutrients, observed by the analysis of ammonia nitrogen.

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.

Apesar de surgir como um país emergente, infelizmente a situação do saneamento básico no Brasil é bastante precária. Dos 5.507 municípios brasileiros apenas 52,2% possuem algum tipo de serviço de esgotamento sanitário (IBGE, 2000). Diante deste cenário alarmante, soluções individuais passam a ganhar mais importância. A adoção de tanques sépticos como uma alternativa para a solução do esgoto sanitário, em regiões carentes de rede de esgoto, passa a ser viável devido ao seu baixo custo e eficiência satisfatória. No entanto, a operação inadequada dessas pequenas unidades podem se tornar um passivo ambiental, em virtude do lodo produzido, subproduto da degradação anaeróbia. A solução mais fácil e prática seria a sua disposição em Estações de Tratamento de Efluente, no entanto é uma minoria dos municípios brasileiros, 20,2% (IBGE, 2000), que contam com estas unidades. A proposta do presente trabalho foi simular a comportamento da disposição do Lodo de Tanques Sépticos (LTS) em aterros sanitários, juntamente com resíduos sólidos domiciliares (RSD). Por meio de quatro reatores anaeróbios, com 50 litros cada, avaliaram-se os efeitos da degradação anaeróbia da Fração Orgânica do RSD (FORSD) na presença de LTS. Todos os reatores possuíam a mesma quantidade de FORSD, 28 kg. Cada unidade experimental recebeu quantidades diferentes de LTS: reator 1 = 0 L; reator 2 = 4,9 L; reator 3 = 9,8 L e reator 4 = 14,7 L. O monitoramento acompanhou as características químicas e a quantidade do lixiviado, a composição do biogás e as mudanças físico-químicas na mistura de FORSD e LTS no início e no final do experimento. Entre os resultados obtidos, destaca-se a eficiência de remoção de DQO da FORSD, 21%, 51%, 68% e 73% para os reatores 1, 2, 3 e 4 respectivamente. E a aceleração na degradação anaeróbia nos reatores que receberam LTS, devido a produção precoce de metano, aparecimento no 40º dia nos reatores tratados com LTS e pela disponibilidade imediata de nutrientes, observada pelas análises de nitrogênio amoniacal. / Despite being an emerging country, unfortunately the sanitary situation of Brazil is quite precarious. Only 52.2% of the 5,507 brazilian municipalities have some type of sanitary service (IBGE, 2000). In this alarming scenario, individual solutions are gaining more importance. The adoption of septic tanks as an alternative to the solution of the sewage becomes viable due to its low cost and satisfactory performance. However, the inappropriate operation of these small units can become an environmental problem because of the produced sludge, sub product of anaerobic degradation. This material must be managed adequately and securely to prevent possible contamination of soil and water. The easiest and practice solution would be its disposal in sewage treatment stations, however there are only 20.2% (IBGE, 2000) of all the brazilian cities which rely on these units. The purpose of this study was to evaluate the performance of the disposal of sludge from septic tanks (LTS) in landfills, along with domestic solid waste (RSD). Using four anaerobic reactors, with 50 liters each, the effects of anaerobic degradation of organic fraction of the RSD (FORSD) in the presence of LTS were evaluated. All reactors had the same amount of FORSD, 28 kg. Each experimental unit received different amounts of LTS: Reactor 1 = 0 L; Reactor 2 = 4.9 L, Reactor 3 = 9.8 L and Reactor 4 = 14.7 L. The monitoring followed the characteristics and quantity of leachate, the composition of biogas and changes in physical-chemical mixture of FORSD and LTS at the beginning and the end of the experiment. The results highlight the efficiency of removal of the DQO of FORSD, 21%, 51%, 68% and 73% for reactors 1, 2, 3 and 4, respectively, and the acceleration in the degradation in anaerobic reactors that received LTS, due to early production of methane, appearing in 40º day in reactors treated with LTS and the ready availability of nutrients, observed by the analysis of ammonia nitrogen.

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.

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.

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.

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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.