Os reatores UASB (upflow anaerobic sludge blanket reactors) foram um marco histórico no tratamento de efluentes ao propiciar alta retenção de sólidos e boa mistura entre biomassa e afluente. Apesar de os reatores com a concepção original dos UASB serem usados com sucesso em muitas estações de tratamento de esgoto, algumas questões relacionadas a sua operação, construção e manutenção ainda prevalecem. Sendo assim, novas configurações baseadas na concepção tradicional de reatores de manta de lodo podem simbolizar novas tentativas para sanar essas questões. Neste contexto, uma configuração que emprega manta de lodo, objetivando principalmente a eliminação dos separadores trifásicos e adoção mistura com jatos, é aqui proposta, almejando simplificar a distribuição/mistura do esgoto afluente. A pesquisa foi, assim, realizada primeiramente em escala de bancada para determinar do gradiente de velocidade médio necessário para suspensão de sólidos, resultando em valores favoráveis de até 20 s-1. Na segunda fase, uma instalação piloto de 2,69 m3, construída em acrílico, foi utilizada para o estudo das características do jato e dos bocais, e do regime de mistura proporcionado pelo mesmo. Com auxílio das informações obtidas na primeira e segunda fases, a terceira fase do experimento abrangeu a reforma de um reator UASB tradicional, em escala piloto de 20,8 m3, para a implantação desse novo sistema de tratamento: removeram-se os sistemas para coleta de gases e de distribuição de fundo e implantou-se alimentação intermitente por meio de jatos, além de unidade de decantador de alta taxa. Em essência, o novo sistema foi dividido em duas zonas distintas: uma para as reações e outra provida de decantação laminar para a remoção de sólidos suspensos. Na primeira zona, a entrada de esgoto sanitário deu-se por meio de bocal que proporcionou jato para mistura da manta de lodo através da carga manométrica fornecida por reservatório elevado. A velocidade de entrada no reator e o alcance do jato puderam ser determinados, constatando-se que o número de pontos de entrada no reator pode ser reduzido (em relação ao número de pontos recomendados tradicionalmente: 2 a 4 m2, por ponto). O gradiente de velocidade aplicado durante cada jato (com 30 segundos de duração) foi de 16,6 s-1. Para o reator da terceira fase, na fase estável da operação, obteve-se eficiência de remoção de 52,79%, 70,90 % e 47,00% para DQO, DBO e SST, respectivamente. Adicionalmente, avaliou-se o uso de filtro rápido de camada única de areia para o pós-tratamento do efluente do reator anaeróbio, cujas remoções de DQO, SST e Turbidez (para taxa de aplicação de 100 m3.m-2.dia-1) foram de 54,94%, 84,44% e 81,71% respectivamente. Concluiu-se, desta forma, a viabilidade da operação do reator de manta de lodo com alimentação intermitente e sem necessidade de instalação do sistema separador trifásico. / In spite of reactors with the original design of UASB are successfully used in many wastewater treatment plants, some issues regarding the operation, construction and maintenance of these reactors still prevail. Thus, new configurations based on the traditional conception of sludge blanket reactors may signify new tries to solve these issues. In this context, this research proposes a new configuration, using sludge blanket, mainly aiming at the elimination of the three-phase separators and adoption of a mixture through jets in order to simplify distribution / mixing of the influent. Therefore firstly a bench scale study was conducted to determine the required average velocity gradient for suspension of solids, resulting in favorable values up to 20 s-1. In the second phase, a 2.69 m3 pilot plant was built in acrylic to study the characteristics of the jet and the nozzles, and the resulting mixing state. After this stage, and with the contribution of information obtained in the earlier stages, a traditional pilotscale UASB reactor of 20.8 m3 was adapted for the implementation of this new treatment system: the systems for gas collection and distribution of background were removed, and a high-rate sedimentation unit and intermittently feed through jets were introduced. In essence, the new system has been divided into two distinct zones: one for reactions and other provided of laminar decantation to remove suspended solids. In the reaction zone the entry of sewage was given through jet for mixing the sludge blanket. The mixing energy was provided by jet stemmed on an elevated tank, where the sewer was accumulated. The jet range and entry velocity into the reactor could be determined, noting that the number of entry points in the reactor can be reduced (relative to the number of points traditionally recommended: 2 to 4 m2 per point). The velocity gradient applied during each jet (with a 30 seconds duration) was 16.6 s-1. The pilot-scale reactor (third phase), in stable-phase operation, got a removal efficiency of 52.79%, 70.90% and 47.00% for COD, BOD and TSS, respectively. Additionally, were evaluated the use of unique coating rapid sand filter to the post-treatment of the effluent in the anaerobic reactor. The removals obtained for COD, TSS and Turbidity (for application rate of 100 m3.m-2.dia-1) were 54.94%, 84.44% and 81.71% respectively. It was concluded, therefore, the viability of the sludge blanket reactor operation with intermittent feed and without threephase separator system installation.

É crescente a utilização de fármacos mundialmente, principalmente devido às inúmeras doenças existentes, tanto humanas quanto para a criação de animais. Contudo, estes compostos podem causar um grande impacto no ambiente, pois são descarregados nos cursos d\'água através dos efluentes. Com isto, os fármacos podem contaminar também o solo e o sedimento, devido ao fato de serem desenvolvidos para apresentarem propriedades persistentes, como é o caso dos antimicrobianos e hormônios. Estes poluentes foram encontrados em estudos com água superficial, subterrânea, solo e sedimento em concentrações que variaram de ng.L-1 a \'mü\'g.L-1, e são capazes de provocar alterações no sistema endócrino de muitos organismos aquáticos, resistência microbiana, além de prejuízos à saúde humana. Assim, este trabalho teve como objetivos realizar um levantamento bibliográfico sobre os aspectos relacionados à presença de fármacos no ambiente, e as metodologias de detecção dos mesmos em amostras ambientais. Assim como determinar a presença de hormônios (estriol, estrona, 17\'beta\' -estradiol, 17\'alfa\'- etinilestradiol, progesterona e testosterona) e antimicrobianos (ciprofloxacina, norfloxacina, eritromicina e enrofloxacina) em amostras de água superficial e tratada; e também analisar a toxicidade destes antibióticos e hormônios em Daphnia magna. E, de acordo com o levantamento bibliográfico, concluiu-se que é necessário um aumento no volume de estudos destes compostos no ambiente, e principalmente, uma avaliação dos efeitos sinérgicos destes compostos nos organismos que têm contato com as matrizes ambientais como água, solo e sedimento. Para a detecção dos fármacos em amostras de água superficial e tratada, amostras foram coletadas ao longo do Rio Piracicaba (6 pontos) e em uma residência na cidade de Piracicaba, de março de 2011 a dezembro de 2012. Para as análises foi utilizado um cromatógrafo líquido acoplado a um espectrômetro de massas com fonte de ionização electrospray (LC-ESI-MS/MS). E, de acordo com os resultados obtidos algumas amostras apresentaram contaminação com os hormônios estriol, estrona, progesterona, 17\'beta\'-estradiol, e o 17\'alfa\'-etinilestradiol foram detectados em algumas das amostras durante o período de coleta, e suas maiores concentrações foram de 90, 28, 26, 137 e 194 ng.L-1, respectivamente, e com o antimicrobiano norfloxacina (variando de 8 a 18 ng.L-1), indicando aporte de esgoto sanitário em alguns pontos no Rio Piracicaba. Os resultados indicaram pouca toxicidade dos antimicrobianos norfloxacina, sulfadiazina e eritromicina, e do hormônio estriol, para a Daphnia magna / There is a growing use of drugs worldwide due to the numerous diseases both human and in animal husbandry. However, these compounds can have a big impact on the environment as they are discharged into waterways via wastewater. With this, drugs can also contaminate soil and sediment due to the fact that they are developed for presenting persistent properties, as is the case of antibiotics and hormones. These pollutants were found in studies with surface water, groundwater, soil and sediment concentrations from ng.L-1 to \'mü\'g.L-1, being able to cause changes in the endocrine system of many aquatic organisms, microbial resistance, and damage to human health. Thus, this study aimed to conduct a literature survey on the aspects related to the presence of pharmaceuticals in environment, and methods of detection thereof in environmental samples. As determine the presence of hormones (estriol, estrone, 17\'beta\'-estradiol, 17\'alfa\'-ethinylestradiol, progesterone and testosterone) and antimicrobials (ciprofloxacin, norfloxacin, enrofloxacin and erythromycin) on surface samples and treated water, and also assess toxicity of antimicrobials and hormones in Daphnia magna. And, according to literature review, it was concluded that an increase in studies volume of these compounds in environment, and especially, a review of synergistic effects of these compounds in organisms that have contact with environmental matrices such as water, soil and sediment. For detection of drugs in surface and treated water samples were collected from March 2011 to December 2012, at 6 points along the Piracicaba River and in one point was collected treated water in a residence in the city of Piracicaba, São Paulo, Brazil. For analyzes a liquid chromatograph coupled to a mass spectrometer with electrospray ionization source (LC-ESI-MS/MS) was used. And according to results obtained some samples were contaminated by hormones estriol, estrone, progesterone, 17\'beta\'-estradiol and 17\'alfa\'- ethinylestradiol during the collection period, and its highest concentrations were 90, 28, 26, 137 and 194 ng.L-1, respectively, and with antimicrobial norfloxacin (ranged from 8 to 18 ng.L-1), indicating inflow of sewage at some points in Piracicaba River. Results indicated little toxicity of antimicrobials norfloxacin, sulfadiazine and erythromycin, and the hormone estriol, for Daphnia magna

Este trabalho apresenta as avaliações de desempenho, das demandas operacionais e dos fatores intervenientes no aumento da escala da unidade piloto do Reator anaeróbio Horizontal de Leito Fixo (RAHLF) no tratamento de esgoto sanitário após passagem por peneira com malha de 1 mm, durante dois anos de operação. O reator dispunha de volume total de 237,5 1, construídos com tubos comerciais de PVC de 14,5 cm de diâmetro (D), dispostos em cinco módulos horizontais em série de 2,88 m, perfazendo um comprimento total de (L) de 14,4 m e relação de total de L/D de 100. O suporte de imobilização de biomassa, espuma de poliuretano em matrizes cúbicas de 1 cm de aresta, mostrou-se adequado ao desenvolvimento do biofilme. Em partida, sem inoculação prévia, ocorreu a sua consolidação a partir de 70 dias, com predominância de morfologia semelhante a Methanosaeta sp. em relação a da Methanosarcina. Em torno de 90 dias com afluente de 350 mg/l de DQO, observe-se a melhor qualidade do efluente, com valor de 100 mg/l de DQO. Em longa operação ocorreu queda de rendimento e menor reprodutibilidade das previsões do projeto, atribuída aos constantes entupimentos e ineficácia das operações de limpeza, com o comprometimento de volume reacional verificados por estudos de hidrodinâmica. Da investigação das origens dos equipamentos observou-se tratar mais de um efeito local e qualitativamente relacionado à biomassa retida que propriamente quantitativo e extensivo ao longo de todo reator, com produção continuada de polímeros extracelulares, promovendo um efeito sinérgico com os predominantes organismos filamentosos e com os sólidos particulados retidos no leito. Diante das potencialidades desta configuração de reator apontam-se alternativas de mitigação dos entupimentos e o direcionamento dos estudos necessários para novo aumento de escala para o tratamento de esgoto sanitário. / This work evaluated the performance, the operational demands and the intervenient factors in the scale-up of the horizontal flow anaerobic immobilized biomass (HAIB) reactor pilot unit, treating domestic sewage previously screened. The operation was monitored for two years. The five- module (2.88 m length each) reactor volume was 237.5 liters and it was built with commercial PVC pipes of 14.5 cm of diameter (D), resulting in a total length (L) of 14.4 m and in a total ratio L/D of approximately 100. The immobilization support, cubic matrices of polyurethane foam (1 cm edge), showed to be suitable for the anaerobic biofilm development. During the start-up, without previous inoculation, the biofilm seemed to be consolidated after 70 days, and Methanosaeta sp. morphology predominated, in detriment of Methanosarcina. With an affluent of 350 mg COD/L, the best reactor performance was observed in about 90 days of operation (100 mg COD/L in the effluent). However, with the continuous operation, its performance decreased and the project predictions did not seem to fit anymore. These facts were probably due to the frequent cloggings ant the inefficiency of the backwashing procedures, leading to a decreasing of the operational volume. The origin of the clogging seemed to be related to the extracellular polymer production, linked to a synergic effect with the filamentous organisms and the particulate solids in the bed. Despite these operational problems, there were found alternatives to mitigate the clogging, and studies about a new scale-up methodology, in order to treat domestic sewage, were strongly recommended.

Os manguezais são ecossistemas que portam comunidades vegetais típicas de ambientes alagados, resistentes à alta salinidade da água e do solo. Não são muito ricos em espécies, porém, destacam-se pela grande importância ecológica que desempenham. Por isso podem ser considerados um dos mais produtivos ambientes naturais do Brasil. Os solos do subsistema estuarino do manguezal são pouco conhecidos e a ênfase em sua descrição e estudo neste trabalho surgiu do fato de que no Estado de São Paulo inúmeras áreas de mangue vêm sendo alvo de constante pressões sócio-econômicas. No município do Guarujá, assim como em grande parte da Baixada Santista os solos de mangue vêm sofrendo crescente degradação devido à ocupação urbana de alta intensidade e saneamento básico precário. Este trabalho teve como objetivo estudar as características mineralógicas e fisico-químicas em uma transeção de solos de mangue do rio Crumahú, no município do Guarujá, junto ao bairro Morrinhos, e determinar a distribuição horizontal e vertical de poluentes em função da descarga de efluentes urbanos. Os perfis foram amostrados, utilizando amostrador para solos inundados, em 3 profundidades numa transeção de 160m, que vai da margem do canal do rio Crumahú até a restinga, e com pontos de coleta a cada 10 m. No laboratório, foram realizadas análises físicas, químicas e mineralógicas. A mineralogia das frações areia, silte e argila foi estudada por meio de difratogramas de raio-X. Para a distribuição de poluentes gerados em função da descarga pontual de esgoto doméstico foram utilizados traçadores fecais fazendo uso da relação coprostanol/colesterol entre outras, para confirmação da contaminação. Análises com os traçadores foram feitas por cromatografia gasosa. A análise granulométrica evidencia mudanças do regime de sedimentação recente. O microrrelevo do maguezal é dinâmico e isso foi evidenciado pela distribuição granulometrica. O fluxo e refluxo da maré influenciou alguns atributos do solo ao longo da transeção como a concentração de cátions e ânions solúveis e a condutividade elétrica. Com o secamento das amostras de solo, houve uma oxidação induzida o que levou à diminuição do pH, aumento de sulfato e liberação de Al trocável. Foram encontrados minerais como caulinita, mica, esmectita, ortoclásio e quartzo. Os maiores índices de contaminação foram encontrados na profundidade de 30-50 cm, enquanto que, na profundidade de 60-80 cm esta não foi detectada. A zona de contato mangue-restinga caracteriza-se como local de acúmulo de contaminantes Foi verificada a diminuição das relações de esteróis no sentido do prolongamento da transeção. Toda a área estudada está contaminada por esgoto doméstico podendo colocar em risco todo o ecossistema local. / Mangroves are ecosystems that carry typical biological communities, adapted to flooded environments, which are resistant to water and soils salinity. Although they are not very rich in species, they stand out for their great ecological importance. Hence, they can be considered one of the most productive natural environments of Brazil. Little is known about the soils in a mangrove ecosystem, and the emphasis on its study in the present work came about as a consequence of the fact that in São Paulo State many of these ecosystems are continuously suffering from antropic impacts. In Guarujá municipal district, as well as in a large part of Baixada Santista, mangrove soils are suffering from degradation due to the high-density urban occupation and precarious sanitary conditions. The objective of this work was to study the mineralogical and physicochemical characteristics of mangroves soils located on a transect in the Crumahú river, in Guarujá municipal district; and to determine the horizontal and vertical distribution of pollutant. Profiles were sampled at 3 different depths along a transect of 160m, using a sampler for flooded soils. The physical, chemical and mineralogical analyses were carried out in the Laboratory. X-ray diffractions were used for the characterization of sand, silt and clay fraction mineralogy. Faecal tracers (coprostanol/cholesterol) were used to characterize the pollutant distribution along the transect. Faecal tracer analyses were made by gaseous chromatography. The granulometric analysis showed recent changes in the sedimentation pattern. The mangrove microrelief is dynamic and this could be observed by the granulometric distribution. The tides influenced some soil attributes along the transect such as soluble cations and anions concentration and electrical conductivity. After the samples were dried, there was an induced oxidation resulting in a pH decrease, sulphate increase and exchangeable aluminum liberation. Kaolinite, mica, smectite, orthoclase and quartz were found in the samples. The largest indexes of contamination were found at the depth of 30-50cm while, at the depth of 60-80cm, no contamination was detected. The area where the mangrove meets the "restinga" (coastal reef) is characterized by an accumulation of pollutants. Sterols rate decreased along the transect. The whole studied area is polluted by domestic sewage what could put in risk the whole local ecosystem.

Nesta tese foi estudada a utilização da serragem de couro do tipo wet blue como meio suporte de filtros percoladores no pós-tratamento de esgoto sanitário. O desenvolvimento deu-se em três fases: na primeira fase foram realizadas a classificação e caracterização da serragem, bem como a sua preparação através de peneiramento, lavagens e secagem. Foram realizados dois tipos de lavagens: uma em batelada com solução alcalina de pH em torno de 9,0 e outra contínua com água corrente com pH em torno de 7,0. Na segunda fase foram utilizados quatro filtros percoladores com volume aproximado de 10 litros; dois foram preenchidos com serragem de couro bruta peneirada e os outros dois com serragem de couro peneirada, lavada e seca ao ar livre. Esses filtros operaram em série com quatro filtros de volume aproximado de 30 litros, preenchidos da mesma forma. Os quatro primeiros filtros receberam o efluente de um reator anaeróbio compartimentado e os demais receberam os efluentes dos primeiros. A terceira fase consistiu do uso apenas dos filtros percoladores de maiores volumes, os quais operaram aerados e com o afluente alcalinizado. Os conjuntos de filtros que operaram em série na segunda fase apresentaram eficiências de remoção de coliformes totais e fecais que variaram em torno de 94 e 92%, respectivamente. A eficiência de remoção de DBO5 total foi cerca de 80%. Na terceira fase, os filtros apresentaram eficiências de remoção de coliformes totais e fecais de cerca de 98 e 99%, respectivamente. Com relação à eficiência de remoção de DBO5, o valor encontrado foi de aproximadamente 80%. Nesta terceira fase foram encontradas excelentes reduções de NTK e de nitrogênio amoniacal com eficiências médias de remoção, para os dois parâmetros, de 83% antes da alcalinização e de 100% após a alcalinização. / This thesis studied the use of leather sawing (wet blue type) as packed bed of trickling filters in the wastewater post-treatment. The thesis was divided into three stages: as first stage the classification and characterization of the leather sawings were accomplished, as well as its conditioning through sieving, washing and drying. Two washing techniques were accomplished: a batch one with alkaline solution of pH around 9,0 and a continuous one with water of pH around 7,0. In the second stage four trickling filters were used with an approximated volume of 10 L; two were filled with sifted raw leather sawing and the two others with sifted, washed and open-air dryed leather sawing. Those filters operated in series with four other filters with an approximated volume of 30 L, filled in the same way. The 10 L filters received the efluent of an anaerobic baffled reactor and the others received the efluents of the first ones. The third stage consisted on the 30 L trickling filters alone, which were aerated and feeded with alkalinized influent. The group of filters that operated in series in the second stage presented total and fecal coliform removal efficiencies that varied around 94 and 92%, respectively. The efficiency of total BOD5 removal was around 80%. In the third stage filters presented total and fecal coliformes removal efficiencies around 98 and 99%, respectively. About BOD5 removal efficiency, it was found a value of approximately 80%. In this stage it was achieved excellent KTN and ammoniacal nitrogen removals with average removal efficiencies of 83% before alkalinization and 100% after alkalinization.

Nessa pesquisa foram testadas tanto CCM com membranas e sem membranas que tinham por característica reproduzir sistemas de tratamento de esgoto sanitário. A etapa experimental desse trabalho foi dividida entre o Brasil (ensaios com CCM sem a MTP e utilizando esgoto sanitário) e Portugal (ensaios com CCM tradicionais de uma e duas câmaras, utilizando água residuária sintética e a bactéria Lactobacillus pentosus). A execução em dois locais diferentes resultou em um maior aprofundamento e desenvolvimento da pesquisa. As CCM foram avaliadas principalmente quanto ao potencial elétrico e eficiência da degradação de compostos orgânicos (esgoto sanitário e água residuária sintética). Para os dados obtidos no Brasil, as três configurações apresentaram maior diferença na potência em função do modo de operação. A operação intermitente apresentou a maior potência (11 mW/m2) para a CCM cilíndrica de fluxo ascendente, enquanto que operação continua a maior potência (4,2 mW/m2) foi obtida para a CCM retangular de fluxo horizontal, a qual também apresentava uma maior facilidade na manutenção quanto aos eletrodos (adição/remoção). A CCM cúbica de fluxo ascendente devido a sua concepção simples demandava um sistema complementar para o aumento da remoção de DQO. Apesar da baixa potência mensurada para os ensaios realizados no Brasil há de se pontuar que os mesmos foram obtidos para reatores sem membranas e utilizando o esgoto sanitário, o qual apresentou grande sazonalidade. Para a etapa realizada em Portugal, foi possível realizar quinze diferentes ensaios e mais um ensaio específico de crescimento. A maior potência (10,37 mW/m2) foi obtida para CCM de câmara dupla operada de modo contínuo para um tempo de detenção hidráulico (TDH) de 20 horas. A maior potência obtida para a CCM de câmara única foi de 5,53 mW/m2 quando houve a adição do extrato de levedura (função teórica de mediador). A potência da CCM, na maioria das vezes, esteve relacionada à proporção de sólidos voláteis e totais, SV/ST, quantidade de bactérias, pH, características de operação e por fim a configuração da CCM. O ensaio de crescimento revelou a correlação da potência em função da quantidade de bactérias inseridas da massa do biofilme (SV) e mostra-se como uma ferramenta na avaliação da potência das CCM. / In this research were tested MFC with membranes and without membrane that aimed to reproduce the characteristics of sewage treatment systems. The experimental phase of this work was divided between Brazil (MFC membrane-less using sewage) and Portugal (MFC tests with traditional single and dual chamber, using synthetic wastewater and Lactobacillus pentosus bacteria). The performance in two different locations resulted in a further deepening and development of research. The MFC were evaluated primarily on the electric potential and efficiency of degradation of organic compounds (sewage and synthetic wastewater). For data obtained in Brazil, the three patterns showed greater difference in power as a function of the operating mode. The intermittent operation showed the highest power (11 mW/m2) for the MFC cylindrical upflow, while operation continues the increased power (4.2 mW/m2) was obtained for the rectangular horizontal flow CCM, which also had an easier maintenance as the electrodes (addition/removal). The upflow cubic MFC because of its simple design required a complementary system to increase the COD removal. Despite the low power measured for tests conducted in Brazil there to point out that they were obtained for reactors without membranes and using the sanitary sewer, which showed a high seasonality. To step held in Portugal, was possible fifteen different tests and more individual test growth. The higher power (10.37 mW/m2) was obtained for MFC dual chamber continuously operated for a hydraulic retention time (HRT) of 20 hours. The greater potency obtained for the single chamber MFC was 5.53 mW/m2 when there was the addition of yeast extract (theoretical mediator function). The potency of MFC, most often been related to the proportion of total solids and volatile, VS/TS, the amount of bacteria, pH, operating characteristics, and finally the configuration of the MFC. The growth assay revealed the correlation power as a function of the quantity of bacterial biofilm mass inserted (VS) and shows up as a tool in assessing the potency of the MFC.

O objetivo deste trabalho foi o de avaliar o desempenho de um reator de leito estruturado submetido à aeração intermitente (LEAI) na remoção de matéria orgânica e nitrogênio de esgoto sanitário. O reator apresentava um volume total de 11,6 L, com uma porosidade do leito de 52%. O leito estruturado era composto de 13 estruturas cilíndricas (diâmetro igual a 3 cm) de espuma de poliuretano, dispostas verticalmente no interior do reator. A alimentação do reator era feita continuamente com esgoto sanitário, sendo este proveniente de um interceptor de esgoto que passava próximo ao laboratório onde o sistema foi montado. O reator era provido de sistema de recirculação interna, com razão de recirculação igual a 3, valor este adotado após a realização de ensaios hidrodinâmicos. Foram testadas 4 condições operacionais diferentes, variando-se o tempo de detenção hidráulica (TDH) e os períodos de aeração e não aeração. Para cada condição operacional, foram feitos os seguintes estudos: avaliação da eficiência de remoção de matéria orgânica e nitrogênio, determinação da atividade nitrificante e desnitrificante, determinação do número mais provável (NMP) da comunidade nitrificante e desnitrificante, perfis temporais e análise da comunidade microbiana. O sistema apresentou elevada remoção de N-total, com valores médios de 80% para valores de TDH de 12 e 10 horas, sob 2 horas de aeração e 1 hora sem aeração. Com a diminuição do TDH para 8 horas, houve queda na eficiência do sistema para 70% (mantendo-se os períodos de aeração de 2 horas e não aeração de 1 hora). Alterando-se o período de aeração para 3 horas, mantendo-se em 1 hora o período sem aeração, o reator apresentou eficiência média de remoção de N-total de 79% com o TDH de 8 horas. A remoção de DQO foi elevada em todas as fases, com valores médios em torno de 90%. Os resultados da atividade nitrificante e desnitrificante foram condizentes com valores encontrados na literatura para sistemas que operam com remoção simultânea de matéria orgânica e nitrogênio. Os perfis temporais mostraram que não houve variação nas formas de nitrogênio (N-NH4+, N-NO2- e N-NO3-) no efluente, apesar da operação sob a aeração intermitente devido ao grau de mistura imposto pela recirculação interna. A concentração de sólidos no efluente foi relativamente baixa quando comparada à concentração de efluentes de reatores de biomassa suspensa, com valor máximo de SSV igual a 108mgSSV.L-1. A presença do Metazoário Aelosomas sp no efluente do reator indica um possível consumo do lodo excedente no reator por esses microrganismos. As análises microbiológicas mostraram uma elevada abundância relativa de gêneros aeróbios facultativos, capazes de utilizar N-NO3- e N-NO2- como receptor de elétrons na ausência de oxigênio. Também se verificou a presença do gênero Comamonas sp em elevada abundância relativa. Esse gênero apresenta microrganismos capazes de realizar a nitrificação heterotrófica e a desnitrificação aeróbia. No entanto, os ensaios realizados não permitem inferir sobre a ocorrência desses processos. Desse modo, os processos convencionais de nitrificação e desnitrificação, tanto pela estratificação do biofilme devido à formação de gradiente de concentração de oxigênio dissolvido, quanto devido à aeração intermitente, certamente tiveram papel preponderante na remoção de nitrogênio. Os resultados obtidos permitem considerar o reator LEAI como uma alternativa tecnicamente viável para a remoção simultânea de matéria orgânica e nitrogênio de esgotos sanitários. / This study aimed at evaluating the organic matter and nitrogen removal from sewage in a structured bed reactor subjected to intermittent aeration. The reactor had a total volume of 11.6 L and bed porosity of 52%. Thirteen polyurethane foam cylinders of 3 cm diameter and 60 cm height were fixed vertically inside the reactor using PVC rods. The reactor was continuously fed with sewage collected from a sanitary sewer passing near the laboratory where the system was assembled. The reactor was provided with internal recirculation system with a recirculation ratio at 3, a value adopted after conducting hydrodynamic tests. Four different operating conditions were tested, varying the hydraulic retention time (HRT) and aeration and non-aeration periods. Nitrogen and organic matter removal efficiencies, nitrifying and denitrifying activities, and the most probable number (MPN) of nitrifying and denitrifying communities were evaluated for each operational condition. The reactor presented a Total-N removal efficiency of 80%, at HRT of 12 hours and 10 hours and aerated and non-aerated periods of 2 hours and 1 hour, respectively. With decreasing the HRT to 8 hours, the Total-N removal efficiency decreased to 70% for the same aeration and non-aeration periods. After increasing the aerated period to 3 hours and keeping the non-aerated periods of 1 hour and HRT of 8 hours, the system attained the Total-N removal efficiency of 79%. COD removal efficiencies were about 90% in all operational condition. Nitrifying and denitrifying activities were similar to those found in the literature for systems presenting simultaneous nitrification and denitrification, and carbon removal. No variation in nitrogen forms (NO3--N, NO2--N and NH4+-N) was observed during a cycle of intermittent aeration. The solids concentration in effluent was relatively low compared to the concentration of suspended-growth biomass reactors, with a maximum value of VSS of 108 mgVSS.L-1. The presence of the metazoan Aelosomas sp in the effluent in all operational conditions indicated a possible use of the excess sludge in the reactor by these microorganisms. Microbiological analysis showed a high relative abundance of aerobic/facultative microorganisms, capable to use NO3--N and NO2--N as electron acceptor in the absence of oxygen. It was also verified the presence of the genus Comamonas sp with high relative abundance. This genus presents microorganisms able to perform heterotrophic nitrification and aerobic denitrification. However, the assays do not allow us to infer the occurrence of these processes. Thus, the conventional processes of nitrification and denitrification certainly played a preponderant role in nitrogen removal both by the stratification of the biofilm due to the formation of a concentration gradient of dissolved oxygen, as due to the intermittent aeration. The results allow considering the reactor as a viable technological alternative for the simultaneous removal of organic matter and nitrogen of sewage.

Os principais objetivos deste trabalho foram analisar o desempenho de sistema combinado (escala piloto), constituído por reator anaeróbio de leito expandido (Ralex) seguido por sistema de lodos ativados, utilizado no tratamento de esgoto sanitário, correlacionar as características da microbiota do sistema de lodos ativados com os resultados físico-químicos e determinar a cinética de consumo de substrato no sistema de lodos ativados. O desempenho do sistema combinado quanto à remoção de DQO total e DQO filtrada foi de 82% e 80%, respectivamente. No sistema combinado, a remoção de nitrogênio total foi de 65% e a remoção de fósforo foi de 35%. A população de protozoários foi bem diversificada, sendo condizente com as características operacionais do sistema de lodos ativados. Arqueas metanogênicas foram capazes de sobreviver no tanque de aeração, porém em número reduzido. O modelo cinético que melhor representou a degradação de DQO filtrada, no sistema de lodos ativados, foi o de primeira ordem com residual. A constante aparente específica média foi de 0,05L/gSSV.dia. Nas condições estudadas, não ficou evidenciado o efeito da temperatura na cinética, provavelmente devido à resistência de transferência de massa. / The major objectives of this study were: (i) to evaluate the performance of a combined system (pilot scale) treating wastewater, composed by an expanded bed anaerobic reactor and an activated sludge system; (ii) to correlate microorganisms characteristics of the activated sludge system with the physical-chemical results; and (iii) to determinate the substrate consumption kinetics of the activated sludge system. The performance of the combined system in terms of total and filtrated COD was 82% and 80% respectively. Total nitrogen removal was 65% and total phosphorous removal was 35%, in the combined system. Protozoa populations were well diversified, according to operational characteristics of activated sludge. Methanogenics archeas survived into aeration tank, but in a reduced number. First order with residual kinetic model represented the filtered COD degradation, in the activated sludge system. The mean apparent specific constant was 0,05L/gVSS.day. In this study, the effect of temperature on kinetics was not evident, probably due to mass transfer resistance.

Este trabalho avaliou o desempenho de um sistema que combina os processos anaeróbio e aeróbio, para tratamento de esgoto sanitário, operado de modo contínuo sem e com recirculação da fase líquida. A combinação dos processos anaeróbio e aeróbio tem como objetivo aproveitar as vantagens de cada um, minimizando seus aspectos negativos. Foi utilizado um reator, em escala de bancada, de leito fixo e fluxo contínuo de escoamento ascendente com argila expandida e espuma de poliuretano como suportes de imobilização da biomassa. O desempenho do sistema foi avaliado em três diferentes tempos de detenção hidráulica (TDH), 6, 8 e 10 horas, na fase anaeróbia, nos quais os melhores valores de remoção de matéria orgânica chegaram a 80%, com valores de DQO efluente abaixo de 150 mg/L. Com a inserção da fase aeróbia ao sistema (TDH de aproximadamente 11 horas, sendo 8 horas para a fase anaeróbia e 3 horas para a fase aeróbia), a eficiência subiu para mais de 90% com DQO efluente abaixo dos 50 mg/L. A nitrificação ocorreu perto do 15° dia operacional do sistema combinado e estava praticamente estável ao fim dessa etapa operacional. Após o 20º dia de operação as concentrações de nitrito mantiveram-se sempre baixas, o que indica equilíbrio da nitrificação. Foram obtidos ganhos quando feita recirculação do efluente tratado, principalmente em relação à remoção de matéria orgânica (95%) e remoção de nitrogênio total que foi de 75% para razão de recirculação de 1,5. O reator avaliado apresentou estabilidade operacional, alta remoção de matéria orgânica e nitrogênio sem a necessidade de adição de fonte exógena de carbono e de suplementação de alcalinidade. / This work evaluated the performance of a system that combines anaerobic and aerobic processes, for treatment of domestic sewage. The bench-scale fixed-film reactor was operated in a continuous way without and with recycle of the liquid phase. Expanded clay and polyurethane foam were used as supports for immobilization of the biomass. Initially, the system was operated under anaerobic condition and its performance was evaluated for three different hydraulic retention times (HRT), 6, 8 and 10 h. In this phase, COD removal efficiency of 80% was reached for HRT of 10 h, with effluent COD below 150 mgCOD/L. The combined anaerobic-aerobic operation (HRT of approximately 11 h, being 8 h for the anaerobic phase and 3 h for the aerobic phase) favored the organic matter removal that reached 90%, with effluent COD below 50 mgCOD/L. The operation with liquid recycle provided the best results with COD removal of 95% and total nitrogen removal of 75% under recycle ratio of 1.5. The anaerobic-aerobic fixed bed reactor, with recycle of the liquid phase, proved to be an excellent alternative for domestic sewage treatment, mainly when organic matter and nitrogen removals are required. The concomitant C and N removal without addition of exogenous source electron donor and with no additional alkalinity supplementation was the main advantage of this reactor over the conventional reactors applied for this purpose.

Este trabalho experimental apresenta os resultados da avaliação do desempenho de uma instalação piloto, composta por reator UASB seguido de lagoa aerada aeróbia e lagoa de decantação, no tratamento dos esgotos afluente a ETE - Jundiaí, que contém elevada contribuição de despejos industriais. O reator UASB e a lagoa de decantação tem volume útil de 3,0 m3 e 2,0 m3, respectivamente. O volume da lagoa aerada aeróbia é variável entre 7,2 m3 e 21,6 m3 de modo a permitir variar o tempo de detenção hidráulica. O sistema foi avaliado em termos da eficiência de remoção de DQO, DBO5, sólidos suspensos, nitrogênio total, fósforo total e cor verdadeira para tempos de detenção hidráulica na lagoa aerada aeróbia variando entre 1,0 e 3,5 dias mantendo, tanto no reator UASB quanto, na lagoa de decantação o tempo de detenção constante em 8,0 horas e 1,8 dia, respectivamente. O sistema completo apresentou uma eficiência de remoção de DQO total entre 85% e 87%, de DBO5 total entre 92% e 96%, de SST entre 81% e 87%, de SSV entre 80 e 88%, de nitrogênio total entre 55 e 57%, de fósforo total entre 60 e 70% e de cor verdadeira entre 50 e 60%, para tempos de detenção hidráulica na lagoa aerada aeróbia variando entre 1,5 e 3,5 dias. O reator UASB foi responsável pela remoção de cerca de 50% da DQO total, 60% da DBO5 total e 40% dos SST do afluente, operando em média com um tempo de detenção hidráulica de 8,0 horas. As eficiências alcançadas no sistema completo produziram um efluente final com uma concentração de DQO total entre 170 e 230 mg/L, de DBO5 total entre 30 e 60 mg/L, de SST entre 30 e 45 mg/L, de SSV entre 24 e 40 mg/L, de nitrogênio total entre 24 e 28 mg NH3/L, de fósforo total entre 3,5 e 5,5 mg P/L e de cor verdadeira entre 375 e 600 mg Pt/L. O sistema pesquisado mostrou-se uma alternativa viável para o tratamento do esgoto afluente à ETE - Jundiaí e poderá resultar em redução da área e em menor consumo de energia que os hoje necessários na ETE - Jundiaí, que emprega um sistema composto por lagoas aeradas aeróbias seguidas de lagoas de decantação. / This experimental investigation was carried out in order to evaluate the performance of a pilot plant, composed of an UASB reactor followed by an aerated lagoon and a settling pond, treating the Wastewater Treatment Plant of Jundiaí city (WWTPJ) influent sewage, which contains in its composition an expressive amount of industrial effluents. The UASB reactor and settling pond have an useful volume of 3.0 m3 and 2.0 m3, respectively. The aerated lagoon volume is variable from 7.2 m3 to 21.6 m3 to make possible the hydraulic retention time variation. The COD, BOD5, suspended solids, total nitrogen, total phosphorus and true colour removal efficiencies of the system were evaluated when the aerated lagoon hydraulic retention time varied from 1.0 to 3.5 days and in the UASB reactor and settling pond was mainteined constant at 8.0 hours and 1.8 day, respectively. The range of removal efficiencies obtained in the system are: 85 - 87% for total COD, 92 - 96% for total BOD5, 81 - 87% for TSS, 80 - 88% for VSS, 55 - 57% for total nitrogen, 60 - 70% for total phosphorus, and 50 - 60% for true color, when the aerated lagoon hydraulic retention time varied from 1.5 to 3.5 days. The UASB reactor operating at 8.0 hours hydraulic retention time removes almost 50% of total COD, 60% of total BOD5 and 40% of TSS from the influent contents. The system performance lead to a final effluent with a total COD, total BOD5, TSS, VSS, total nitrogen, total phosphorus, and true color concentrations in the range of: 170 - 230 mg/L, 30 - 60 mg/L and 30 - 45 mg/L, 24 - 40 mg/L, 24 - 28 mg N/L, 3,5 - 5,5 mg P/L and 375 - 600 mg Pt/L, respectively. The system studied is a practicable alternative for the treatment of the WWTPJ influent sewage, probably with less area and energy saving whem compared to the WWTPJ current needs, which uses a system composed by an aerated lagoon followed by a settling pond