Este trabalho teve por objetivo estudar a desinfecção seqüencial cloro-radiação ultravioleta e ozônio-radiação ultravioleta a fim de avaliar a resistência de microrganismos indicadores de poluição fecal - E. coli, coliformes totais e Clostridium perfringens - e compará-la à dos protozoários patogênicos: Giardia spp. e Cryptosporidium spp.. Houve, primeiramente, monitoramento do reator anaeróbio UASB cujo efluente foi utilizado neste estudo. Foi, então, verificado o comportamento das espécies residuais de cloro no esgoto e conduzido um estudo de parâmetros indicadores (pH, potencial de oxi-redução e condutividade) para o breakpoint. Na desinfecção, foram empregados o cloro, ozônio e radiação ultravioleta; separados, e seqüencialmente. Os ensaios realizados com ozônio promoveram remoção de DQO, sólidos e dos valores de absorbância em 254 nm, diferentemente do cloro. A ordem crescente de resistência à desinfecção foi: E. coli < coliformes totais < C. perfringens < protozoários. Houve correlação em alguns ensaios entre a bactéria esporulada C. perfringens e Giardia spp.. O efeito sinérgico, promovido pela desinfecção seqüencial, foi evidenciado em alguns experimentos para C. perfringens e Giardia spp. / The present dissertation reports on the study of the sequential disinfection with chlorine-ultraviolet radiation and ozone-ultraviolet radiation to evaluate the resistance of microorganisms that indicate fecal pollution - E. coli, total coliforms and Clostridium perfringens - and compare it to the resistance of pathogenic protozoa: Giardia spp. and Cryptosporidium spp.. Firstly, the UASB reactor, whose effluent was utilized in this study, was monitored. Then the behavior of the residual species of chlorine in the sanitary sewage was verified and a study of the indicating parameters (pH, oxi-reduction potential and conductivity) for the breakpoint was conducted. Chlorine, ozone and ultraviolet radiation were used separately and sequentially in the disinfection. Tests performed with ozone promoted removal of COD, solids and absorbance values of 254 nm, differently from chlorine. The order of resistance to disinfection was: E. coli < total coliforms < Clostridium perfringens < protozoa. There was a correlation in some tests between spore-forming bacterium Clostridium perfringens and Giardia spp.. The synergic effect caused by the sequential disinfection was observed in some experiments for C. perfringens and Giardia spp.

A remoção de nitrogênio é um aspecto importante do tratamento de águas residuárias, visto que este nutriente causa diversos inconvenientes, com consequentes danos à saúde humana e ao meio ambiente. A forma mais utilizada para a remoção biológica de nitrogênio de águas residuárias é a nitrificação autotrófica seguida de desnitrificação heterotrófica. Esta última etapa necessita de doadores de elétrons orgânicos, provenientes de fontes endógenas ou exógenas. Isto pode encarecer os sistemas de tratamento que utilizam reatores anaeróbios como primeira unidade de tratamento biológico, já que os efluentes destes não possuem matéria orgânica prontamente degradável, exigindo a adição de fontes exógenas de doadores de elétrons. Neste sentido, a desnitrificação autotrófica usando compostos reduzidos de enxofre como doadores de elétrons mostra-se interessante, já que sulfetos são comumente encontrados em efluentes anaeróbios. O objetivo deste projeto de pesquisa é a avaliação da desnitrificação autotrófica usando sulfeto como doador de elétrons para remoção de nitrogênio de efluentes de reatores anaeróbios tratando esgoto sanitário. Para atingir esse objetivo, foram realizados estudos exploratórios, de viabilidade e aplicabilidade do processo. Na primeira etapa, foram operados reatores em batelada para caracterização cinética, operacional e microbiológica do processo. Na segunda etapa, utilizou-se sistema de reatores contínuos em escala de bancada para remoção de nitrogênio de esgoto sanitário sintético. Por fim, na terceira etapa foi operado sistema piloto com nova configuração para tratamento secundário e terciário de esgoto sanitário real. A ocorrência da desnitrificação autotrófica foi detectada nas duas primeiras etapas, e houve indícios de sua presença na terceira etapa da pesquisa. Na primeira etapa, nitrato e nitrito foram aplicados com sucesso como receptores de elétrons, e o processo manteve-se estável apenas quando a relação \'NO IND.X\'POT.-\'/\'S POT.2-\' apresentou valores menores do que a estequiométrica. Modelos cinéticos de ordem zero foram os que melhor se ajustaram aos dados de consumo dos receptores de elétrons, e os parâmetro máximos obtidos foram 7,05 e 5,02 mg N/h.gSSV, para nitrato e nitrito respectivamente. Análises filogenéticas revelaram a presença de organismos semelhantes a Thiobacillus denitrificans, bactéria desnitrificante quimiolitotrófica usualmente associada ao processo. Na segunda e terceira etapas, foi possível a remoção global de nitrogênio de, em média, 40% apenas com doadores de elétrons endógenos, através da nitrificação de 40 a 60% da vazão total e posterior mistura com a fração não-nitrificada. A perda de sulfeto nos reservatórios intermediários do sistema de reatores da segunda etapa foi considerada um obstáculo ao processo, que foi solucionado com a nova configuração proposta na terceira etapa e aplicada em escala piloto. Embora a gama variada de processos possíveis em seu interior não tenha sido completamente elucidada, o sistema piloto promoveu tratamento secundário e terciário de esgoto sanitário, com remoção de nitrogênio e atendimento aos padrões de emissão deste parâmetro. Os resultados obtidos na pesquisa mostraram que o processo é versátil e pode coexistir com outros processos, apresentando viabilidade e potencial no tratamento de efluentes de reatores anaeróbios utilizados no tratamento de esgotos sanitários. / Nitrogen removal is an important aspect of wastewater treatment, for this nutrient causes several issues, with damages to human health and to the environment. The most used technique for biological nitrogen removal from wastewaters is autotrophic nitrification followed by heterotrophic denitrification. The latter needs organic electron donors from endogenous or exogenous sources, which can increase treatment costs for plants that rely on anaerobic reactors as their first biological unit, since their effluents do not have enough readily biodegradable organic matter, demanding the addition of exogenous sources of electron donors. In this way, autotrophic denitrification using reduced sulfur compounds as electron donors could be an interesting alternative, for sulfides are usually present in anaerobically pre-treated effluents. The aim of this research is to evaluate autotrophic denitrification using sulfide as electron donor for nitrogen removal from anaerobically pre-treated domestic sewage. For this, exploratory, viability and applicability studies of the process were performed. In the first part of the experiments, batch assays were conducted for kinetic, operational and microbiological characterization of the process. In the second part, a bench-scale system composed of three continuous reactors was used to remove nitrogen from synthetic domestic sewage. And, finally, in the third part a pilot-scale system presenting a new configuration was operated for secondary and tertiary treatment of real domestic sewage. Autotrophic denitrification was detected in the first two parts, and there were evidences of its presence in the third part of the research. In the first part, nitrate and nitrite were applied successfully as electron acceptors, and the process remained stable only when the \'NO IND.X\'POT.-\'/\'S POT.2-\' ratio was lower than the predicted by stoichiometry. Zero-order kinetic models were the ones that best adjusted to the electron acceptors consumption data, and the maximum obtained parameters were 7.05 and 5.02 mg N/h.gVSS, for nitrate and nitrite respectively. Phylogenetic analyses indicated the presence of organisms similar to Thiobacillus denitrificans, a chemolithotrophic denitrifying bacterium usually associated to the process. In the second and third parts, an average global nitrogen removal of 40% could be achieved using endogenous electron donors only, by nitrifying 40 to 60% of the total flow and later mixing it with the remaining non-nitrified fraction. Sulfide loss in the intermediary tanks of the reactors system operated in the second part was considered an obstacle to the process, which was solved with the new pilot-scale configuration proposed in the third part of the research. Although the wide range of possible processes in its interior was not fully understood, the pilot-scale system promoted secondary and tertiary treatment of domestic sewage, removing nitrogen and obeying the emission standards for this parameter. The results obtained in this research indicated that the process is versatile and can coexist with other processes, being thus viable and presenting potential in the treatment of anaerobically pre-treated domestic sewage.

O presente trabalho teve como objetivo principal avaliar a performance e a estabilidade operacional de uma nova configuração de um reator anaeróbio híbrido (RAH) que combina um filtro anaeróbio de fluxo descendente seguido de uma câmara de manta de lodo de fluxo ascendente comparativamente ao reator UASB nas mesmas condições operacionais aplicados ao tratamento de esgoto sanitário. A avaliação da eficiência de remoção de remoção da matéria orgânica e dos sólidos suspensos nos reatores piloto foi por meio de testes da DQO, DBO, sólidos em suspensão totais (SST) e dos sólidos em suspensão voláteis (SSV).Os reatores UASB e RAH foram operados por um período de 240 dias na fase 1 e 150 dias na fase 2 com vazão afluente de 1,6 m3/h e TDH de 11,8 h. O TDH médio na câmara de entrada do RAH foi de 2,7h e de 9,1h na câmara ascendente de manto de lodo. Os reatores piloto apresentaram capacidade de tratamento para suportar os choques de carga orgânica devido à variabilidade do esgoto bruto. A eficiência de remoção de matéria orgânica em termos de DQO foi de 66% e 59% para o UASB e RAH, a eficiência de remoção de SST atingiu valores de 65% e 63% respectivamente, aliás, o reator UASB apresentando valores superiores de desempenho operacional em quase todos os parâmetros de monitoramento dos processos de digestão anaeróbia os valores médios dos parâmetros DQO, DBO5, SST e SSV não tiveram diferenças estatisticamente significativas. O pH para os sistemas piloto esteve na faixa ideal para o desenvolvimento dos microorganismos anaeróbios (6,5 a 7,5) e a alcalinidade e os AGVs demonstraram estabilidade dos reatores, corroborados pela estabilidade do pH no interior de cada sistema. A velocidade ascensional na câmara de manta de lodo (0,45 m/h) não causou efeito adverso na qualidade do efluente em termos de SST, com valor médio de 39,8 mg/L, na mesma faixa observada no reator UASB (41,6 mg/L). Foi observada menor concentração de biomassa no reator RAH (distribuição vertical) comparativamente ao reator UASB segundo os perfis verticais de lodo, entretanto, este fato não comprometeu a sua eficiência de remoção de matéria orgânica e dos sólidos suspensos. A retirada do lodo de excesso dos sistemas piloto foi baseada na relação STV/ST para estimar a fração de biomassa, a freqüência do descarte foi de 1 vez por mês retirando o equivalente aos 10% do volume de lodo das tomadas que apresentaram uma fração de STV menor que 50%. É viável a implementação da turbidez como parâmetro de detenção de perdida de lodo no efluente dos reatores anaeróbios devido a que a turbidez e os SST apresentaram uma relação direta o que ajudaria a simplificar mecanismos de controle operacional para a toma de decisões nas estações de tratamento, sendo que a turbidez é um parâmetro de leitura rápida “in situ” e poderia advertir do excesso de lodo ao interior do reator. Foram empregados diferentes métodos titrimétricos para a determinação dos AGVs no efluente do RAH e UASB. Após análise dos resultados, recomenda-se o uso do método de KAPP e RIPLEY para a determinação dos AGVs pela simplicidade metodológica e pela rapidez na obtenção do resultado. / This study aimed to evaluate the performance and operational stability of a new configuration of a hybrid anaerobic reactor (RAH) combining an anaerobic filter downflow followed by a sludge blanket chamber upflow compared to UASB in same operating conditions applied to sewage treatment. The evaluation of organic matter removal and removal efficiency of suspended solids in the pilot reactor was by testing COD, BOD, total suspended solids (TSS) and volatile suspended solids (VSS). The RAH and UASB reactors were operated for a period of 240 days in the first phase and 150 days in phase 2 with the inlet flow of 1,6 m3/h and 11,8h TDH. The average TDH RAH in the inlet chamber was 2.7h and 9,1h in ascending chamber sludge blanket. Pilot reactors showed treatment capacity to support organic shock loads due to the variability of raw sewage. The organic matter removal efficiency in terms of COD was 66% and 59% for the UASB and RAH, the TSS removal efficiency reached values of 65% and 63% respectively, by the way, the UASB presenting performance values higher operational in almost all parameters of the monitoring anaerobic digestion processes mean values of the parameters COD, BOD5, TSS and VSS were not statistically significant differences. The pH for the pilot systems was in the ideal range for the development of anaerobic microorganisms (6,5 to 7,5) and alkalinity and Volatile Fatty Acids (VFA) demonstrated stability of reactors corroborated by the pH stability within each system. The upflow velocity in the sludge blanket chamber (0,45 m/h) caused no adverse effect on effluent quality in terms of TSS, with an average of 39,8 mg/L, in the same range observed in UASB (41,6 mg/L). It was observed lower concentration of biomass in the reactor RAH (vertical distribution) compared to UASB second vertical sludge profiles, however, this fact did not compromise its removal efficiency of organic matter and suspended solids. The withdrawal of the pilot systems excess sludge was based on TSV/TS ratio to estimate the biomass fraction, the frequency of disposal was 1 once a month by removing the equivalent of 10% of the outlets sludge volume that had a fraction of TSV less than 50%. The implementation of turbidity as sludge lost detention parameter is viable in the effluent of the anaerobic reactors due to turbidity and TSS showed a direct relationship which would help simplify operational control mechanisms for decision making in treatment plants, wherein the turbidity is a quick read parameter "in situ" and could warn of excess sludge inside the reactor. Different titrimetric methods were employed for the determination of VFA and the effluent from the UASB and RAH. After analyzing the results, we recommend the use of KAPP and RIPLEY method for the determination of VFA by methodological simplicity and speed in obtaining results.

A presente pesquisa avaliou duas alternativas para a remoção de fósforo em esgoto sanitário: uso de filtros percoladores com adição de material com potencial de ligação de fósforo e uso de banhados construídos com macrófitas com potencial assimilação de fósforo. Estas tecnologias são apropriadas para pequenas comunidades ou residências unifamiliares e também podem ser utilizadas como etapa no tratamento dos esgotos. Estes sistemas apresentam remoção satisfatória de matéria orgânica e nitrogênio amoniacal, contudo apresentam diminuta eficiência de remoção de fósforo e nitrato. Na presente pesquisa foram estudadas duas técnicas para aumentar a remoção de fósforo: utilização de materiais com potencial de remoção de fósforo nos filtros percoladores, e plantas com alta capacidade de assimilação de fósforo nos banhados construídos. Os materiais adicionados aos leitos percoladores com potencial de remoção de fósforo foram: Cavaco de Usinagem e Escória de Aciaria Elétrica. As frações de materiais adicionados foram: 10%, 20% e 40% em peso em relação ao material suporte. As plantas utilizadas foram a Luziola peruviana, a qual apresenta em sua constituição alta concentração de fósforo e a Typha latifolia, já amplamente utilizada em banhados construídos. Os materiais utilizados como meios suportes foram brita e areia. A adição de materiais com potencial remoção de fósforo auxiliou na remoção do nutriente, a qual foi mais significativa nos leitos contendo Cavaco de Usinagem. Não foi observada diferença de remoção de fósforo para as diferentes frações dos materiais testados para o período de estudo. A utilização da planta Luziola peruviana contribuiu no máximo com 2,11% da remoção de fósforo total, contudo foi observada importante função do sistema radicular no tempo de percolação, contribuindo para maior tempo de contato do efluente com material suporte, especialmente para o caso da brita. O uso de areia de granulometria grossa possibilitou eficiência de remoção de fósforo superior a 85%, entretanto, a massa de fósforo retida por unidade de área no sistema utilizando brita 0 apresentou valores duas vezes superiores aos obtidos para os leitos preenchidos com areia. / This research evaluated two alternatives to phosphorus removal from domestic wastewater: use of intermittent sand filters with materials addition with potential phosphorus binding and use of constructed wetlands with macrophytes potential phosphorus assimilation. These present themselves as technologies suitable for small communities or single family houses and can be used as a intermediate or final stage of wastewater treatment. The systems based on intermittent feed get satisfactory removal of organic matter and ammonia-N, but they have reduced efficiency of phosphorus and nitrate removal. The aim of present study was to evaluate two techniques for phosphorus removal: use of materials with potential removal of phosphorus, in the intermittent sand filters, and plants with capacity for assimilation of phosphorus metabolism, in the vertical flow constructed wetlands. The materials added to the sand filters with the potential removal of phosphorus were the Machine Bit and Electric Arc Furnace Slag. The fractions of materials added were: 10%, 20% and 40% related to material support weight. The plants tested were Luziola peruviana, which has in its constitution a high concentration of phosphorus and Typha latifolia, widely used in constructed wetlands. The support materials tested were gravel and sand. The use of materials with potential removal of phosphorus aid in the removal of phosphorus, which is more significant in the beds with Machine Bit. Difference of phosphorus removal was not observed for the different fractions of the materials tested for the study period. The use of the plant Luziola peruviana contributed at the most with 2,11% of removal of total phosphorus, however important role of the root system was observed in the percolation time, contributing to larger time of contact of wastewater with support materials, especially for use of coarse material, as it the coarse gravel. The use of coarse sand allowed removal efficiency of phosphorus higher than 85%, however, the mass of phosphorus retained per unit area in the system using gravel present values twice higher than obtained to the beds filled with sand.

O lixiviado, líquido complexo gerado nos aterros sanitários e depósitos de lixo a céu aberto, apresenta características de um poluidor em potencial, de difícil tratamento, devido a processos físico-químicos e de decomposição biológica dos resíduos sólidos no aterro sanitário, somado à infiltração de água de chuva. Formas de atenuar e tratar esse tipo de efluente vão desde tratamentos biológicos até técnicas avançadas de oxidação, sendo estes últimos de alto custo em sua infraestrutura, operação e manutenção. Uma alternativa adotada nos últimos tempos por muitas cidades de Brasil e o mundo inteiro é o tratamento combinado de lixiviado de aterro sanitário com esgoto sanitário, por ter vantagens custo-benefício viáveis. Na presente pesquisa foi avaliada a remoção de nutrientes, como nitrogênio e fósforo, em três sistemas de banhados construídos em escala piloto operados em paralelo (sistemas B1, B2, e B3), sendo cada um deles composto por duas unidades em série de fluxo vertical seguidos por duas unidades em série de fluxo horizontal de escoamento subsuperficial, plantados com macrófitas emergentes L. Peruviana e Typha sp., respectivamente, para tratar a combinação de 10 % de lixiviado de aterro sanitário estabilizado com 90 % de esgoto sanitário afluente à ETE Canoas, com tratamento prévio (B1: UASB+CBR e B2: UASB) e sem tratamento prévio (B3: esgoto bruto/lixiviado), com taxa de aplicação superficial de 400L/m2.dia e aplicação em bateladas com períodos de aproximadamente 15 minutos. O estudo foi desenvolvido na estação climática de inverno da região Sul do Brasil, no qual a remoção média de amônio (N-NH4+) foi maior que 95 % nos três banhados não sendo observada diferença significativa para p> 0,05, entre eles, enquanto que a remoção de nitrato (NO3-) foi provavelmente limitada pela baixa relação carbono/nitrogênio (C/N). O fósforo total (PT) apresentou remoções maiores que 45 % nos três sistemas sem diferença significativa, porém foi observada diferença significativa para a remoção de ortofosfato (P-PO4-) (p> 0,05) no banhado B3, quando este mostrou remoção negativa. A remoção de N e P pela absorção das plantas (L. Peruviana e Typha sp.) foi de aproximadamente 1 % e 2 % respectivamente, comparado com a remoção destes nutrientes na fase líquida. A precipitação e evapotranspiração não apresentaram influência na remoção de nutrientes. / The leachate, complex liquid generated in landfills and open dumps, has characteristics of a potential polluter, difficult to treat due to physical and chemical processes and biological decomposition of solid waste in landfills, added to rainwater infiltration. Ways to mitigate and treat this type of effluent range from biological treatments to advanced oxidation techniques, the latter being of high cost in its infrastructure, operation and maintenance. An alternative adopted recently by many cities of Brazil and the whole world is the combined treatment of landfill leachate with sanitary sewer, having advantages viable cost-effective. In the present study the removal of nutrients such as nitrogen and phosphorus were evaluated, in three pilot scale constructed wetlands systems, operated in parallel, (systems B1, B2 and B3) consisting each one of two vertical flow units in series followed by two horizontal flow units of subsurface flow, planted with emerging macrophytes L. peruviana and Typha sp., respectively, to treat the combination of 10% of stabilized landfill leachate with 90% of urban raw wastewater from ETE Canoas, with previous treatment (B1: UASB+CBR and B2: UASB) and untreated (B3: raw sewage / leachate), with superficial application rate of 400 L / m2.day, fed in batch periods of approximately 15 minutes. The study was conducted during the winter season in the southern region of Brazil, in which the average removal of ammonium (N-NH4+) was higher than 95 % in the three systems without significant difference among them (p> 0.001) and the removal of nitrate (NO3-) was probably limited by the low ratio carbon / nitrogen (C / N). The total phosphorus (PT) removal was greater than 45 % without significant difference among the three systems however a significant difference was observed for orthophosphate (P-PO4-) (p> 0.05) removal at B3 system, when it showed a negative removal. The nitrogen and phosphorous removal due to the absorption by the plants (L. peruviana and Typha sp.) was approximately 1 % and 2 % respectively, compared to the removal of the nutrients in the liquid phase. The precipitation and evapotranspiration did not caused influence upon the nutrients removal.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:32:43Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2006-03-03Bitstream added on 2014-06-13T19:43:21Z : No. of bitstreams: 1 tomazela_abg_dr_botfca.pdf: 1126728 bytes, checksum: cc8ec5470f3eb8b5bf45fa957a450d18 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Universidade Estadual Paulista (UNESP) / O presente trabalho teve como objetivo avaliar sistemas de tratamento de águas residuárias em áreas rurais, a fim de obter água com qualidade de reúso para irrigação. Os sistemas de tratamento foram montados na Fazenda Experimental Lageado localizada nas coordenadas 22o 55 S e 48o 26 W Gr, em Botucatu - SP/ Brasil. O primeiro sistema S1 envolveu tanque de sedimentação e sistema fitológico. O sistema S2 apresentou tanque de sedimentação, filtros anaeróbios e sistema fito-pedológico e o sistema S3 abrangeu tanque de sedimentação, reatores anaeróbios horizontais de leito fixo e sistema fitopedológico. No sistema fitológico S1, o índice de vazios da pedra britada foi de 0,456 e a vazão foi de 35,50+ 4,62 L h-1 a um tempo de detenção hidráulica de 13,2+ 1,92 h. A condutividade hidráulica saturada (Ks), volume de passagem (Vp) e porosidade nos leitos filtrantes do sistema fito-pedológico S2, que apresentavam ou não as camadas de areia grossa, foram, respectivamente de 7,0521 m h-1; 12,41 m3 h-1 e 0,46; a vazão de 43,05+3,41 L h-1 foi maior que a vazão de saída de 24,27+5,38 L h-1. Nas estruturas que compunham o sistema fito-pedológico S3, os resultados dos índices físicos foram de 7,0521 m h-1 (Ks), 7,26 m3 h-1 (Vp) e 0,46 (porosidade); os valores da vazão e do tempo de detenção hidráulica foram de respectivamente 5,26 L h-1; 44 h e 3,01 L h-1 e 76 h. Como bons parâmetros de desempenho e estabilidade dos sistemas de tratamento, os valores do pH apresentaram-se numa faixa adequada para o processo de digestão anaeróbia variando de 5,94 até 7,43, os da DQO, sólidos 2 em suspensão e P total sofreram reduções de até 90,5%; 87% e 72,7%, respectivamente e os do NTK apresentaram tendência de aumento de até 23,8%, na maioria das unidades de tratamento. A areia grossa não influiu nos valores da condutividade hidráulica saturada e nem na porosidade do leito... / The present work had as objective evaluates wastewater treatment systems in rural areas, in order to obtain water with quality for reuse in irrigation. The wastewater treatment systems were mounted in Experimental Farm located in the coordinates 22o 55 S and 48o 26 W Gr, in Botucatu - SP / Brazil. The first system S1 involved sedimentation tank and fitologic system. The system S2 presented sedimentation tank, anaerobic filters and fito-pedologic system and the system S3 included sedimentation tank, horizontal anaerobic immobilized biomass reactors and fito-pedologic system. In the fitologic system S1, the emptiness index of the broken stone was of 0,456 and the flow was from 35,50+ 4,62 L h-1 to a time of hydraulic detention of 13,2+ 1,92 h. The saturated hydraulic conductivity (Ks), passage volum (Vp) and porosith in the filtering bed of fito-pedologic system S2, that presented or no the layers of thick sand, were, respectively of 7,0521 m h-1; 4 12,41 m3 h-1 and 0,46; the flow of 43,05+3,41 L h-1 was larger than the flow of exit of 24,27+5,38 L h-1. In the structures that composed the fito-pedologic system S3, the results of the physical indexes were of 7,0521 m h-1 (Ks), 7,26 m3 h-1 (Vp) and 0,46 (porosith); the values of the flow and of the time of hydraulic detention were of respectively 5,26 L h-1; 44 h and 3,01 L h-1; 76 h. As good acting parameters and stability of the treatment systems, the values of the pH came in an appropriate strip for the anaerobic digestion process varying from 5,94 to 7,43, the one of DQO, suspension solids and P total suffered reductions of up to 90,5%; 87% and 72,7%, respectively and the one of NTK presented increase tendency of up to 23,8%, in most of the treatment units. The thick sand didn't influence on the saturated hydraulic conductivity values and neither in the bed porosith system, but it interfered in the acting of the fito-pedologic unit... (Complete abstract, click electronic address below).

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / One of the biggest problems related to water pollution can currently be considered the release of untreated effluent, mainly from domestic sources, since the collection and treatment of these effluents is the sanitation service with greater coverage gap in Brazil. The effluent discharge directly into the ground without proper treatment can lead to the contamination of water, soil and groundwater, according to the site characteristics. Amid this reality, the degradation of natural resources in the Campus UFSM, due to increased academic population, has drawn attention of researchers and managers of the institution. Despite increasing pressure regarding environmental compliance for launching their effluents into water bodies, UFSM still presents difficulties in the disposal of wastewater. This research is justified by the importance of monitoring the release of wastewater Campus UFSM to study the possibility of natural attenuation in the environment and investigation of soil and groundwater. This research has been aimed at evaluating the natural attenuation of soil contamination by sanitary effluent in an area located on the campus of UFSM. Were performed ten wine sampling wastewater at four point sources of release of liquid effluents (FP-31, FP-32, FP-31A and FP-50), diluted effluent draining soil in four shallow wells (PMR- 02, PMR-03, PMR-04 and PMR-05), groundwater in two deep wells (PM-01, PM-02) and effluent into a drain channel after flow through the soil (EDC). Were collected from soil samples and ten individuals of aquatic macrophytes Typha domingensis, in two installments of the study area, called PC-01 and PC-02, for the analysis of heavy metals. Also as part of the environmental assessment of the area, made up the study of the density and diversity of terrestrial isopods. Considering the ten sampling campaigns carried out between August 2012 and February 2013, between the input point source effluents by FP-31, FP-32, FP-31A and FP-50 and channel drainage effluent (CDE), was observed an average reduction of 85.5% in flow, 50% in BOD5, 20, from 76.97% total solids, 91.22% of suspended solids, 99.8588% of total coliforms, 99.9623% E. coli. Based on these results, it was found that there is the natural attenuation process of carbonaceous organic matter, total coliforms, Escherichia coli and phosphate in the area. However, due to the fact that the transport of contaminants occurs in the vertical and horizontal profiles of the soil, reaching surface waters and groundwater, should be taken to improve sewage treatment systems in UFSM. Was found soil contamination by heavy metals barium, copper and zinc concentrations above the limits defined by CONAMA. 420/2009. We also found the presence of heavy metals in plant tissue of macrophyte Typha domingensis. It was verified diversity and isopods in soil density that can be bio-accumulators of heavy metals. The species were Oniscus asellus, which can be a body bioacumulator heavy metals and Philoscia muscurum, which can be a biomarker of contamination by the effluent discharge area. / Um dos maiores problemas relacionado à poluição das águas atualmente pode ser considerado o lançamento de efluentes sem tratamento, principalmente os de origem doméstica, uma vez que a coleta e o tratamento desses efluentes é o serviço de saneamento com maior déficit de cobertura no Brasil. O lançamento de efluentes diretamente no solo, sem tratamento adequado pode acarretar a contaminação dos cursos hídricos, do solo e da água subterrânea, de acordo com as características do local. Em meio a essa realidade, a degradação de recursos naturais no Campus da UFSM, devido ao aumento da população acadêmica, tem chamado atenção de pesquisadores e gestores da instituição. Apesar da crescente pressão quanto ao cumprimento da legislação ambiental para lançamento de seus efluentes nos corpos hídricos, a UFSM ainda apresenta dificuldades na destinação final de efluentes líquidos. Esta pesquisa justifica-se pela importância do monitoramento do lançamento de efluentes líquidos no Campus da UFSM para o estudo da possibilidade de atenuação natural no ambiente e da investigação da contaminação do solo e da água subterrânea. Nesta pesquisa tem-se como objetivo geral monitorar a contaminação do solo e da água subterrânea por efluente sanitário em uma área localizada no Campus da UFSM. Foram realizadas dez campanhas de amostragem de efluentes sanitários em quatro fontes pontuais de lançamento de efluentes líquidos (FP-31, FP-32, FP-31A e FP-50), de efluentes diluídos que escoam no solo em quatro poços rasos (PMR-02, PMR-03, PMR-04 e PMR-05), de água subterrânea em dois poços profundos (PM-01 e PM-02) e de efluente em um canal de drenagem após escoamento pelo solo (CDE). Foram realizadas coletas de amostras de solo e de dez indivíduos da macrófitas aquática Typha domingensis, em duas parcelas da área de estudo, denominadas PC-01 e PC-02, para a análise de metais pesados. Ainda como parte integrante da avaliação ambiental dessa área, realizou-se o estudo da densidade e diversidade de isópodes terrestres. Considerando as dez campanhas de amostragem realizadas entre agosto de 2012 e fevereiro de 2013, entre a entrada de efluentes pelas fontes pontuais FP-31, FP-32, FP-31A e FP-50 e o canal de drenagem de efluente (CDE), foi verificada uma redução média de 85,5% na vazão, de 50% na DBO5,20, de 76,97% de sólidos totais, 91,22% de sólidos em suspensão, 99,8588% de coliformes totais, 99,9623% de E. coli. Com base nos resultados obtidos, foi verificado que ocorre o processo de atenuação natural de matéria orgânica carbonácea, coliformes totais, Escherichia coli e fosfato na área. Entretanto, devido à constatação de que ocorre o transporte de contaminantes nos perfis vertical e horizontal do solo, atingindo as águas superficiais e as águas subterrâneas, devem ser tomadas medidas para melhoria dos sistemas de tratamento de efluentes na UFSM. Foi constatada a contaminação do solo pelos metais pesados bário, cobre e zinco acima das concentrações limites definidas pela Resolução CONAMA n. 420/2009. Também se verificou a presença de metais pesados no tecido vegetal da macrófita aquática Typha domingensis. Foi verificada a diversidade e a densidade de isópodes do solo que podem ser bioacumuladores de metais pesados. As espécies identificadas foram Oniscus asellus, que pode ser um organismo bioacumulador de metais pesados, e Philoscia muscurum, que pode ser um bioindicador da contaminação pelo lançamento de efluentes na área.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:55:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3088.pdf: 1908678 bytes, checksum: ed9e01a2e9fbc1d3d2e81b225596705b (MD5) Previous issue date: 2010-02-22 / This study presents the operational results of a pilot wastewater treatment plant. The assays were carried out in two phases: Phase 1 involved the operation of a rotating biological contactor (RBC), while Phase 2 involved a combined system operation of a submerged aerated biofilter (SAB) downstream from the RBC. The RBC and SAB units were assayed in the treatment of sanitary sewage. The average feeding rate was 82.9 L.h-1 and the active sludge recirculation rate when operated only with the RBC was 60% of the former. Despite being a rotating reactor, the RBC under investigation did not have biodiscs because it was used as a microbial bed, consisting of corrugated high-density polyethylene (HDPE) tubes fixed on a metal structure in the shape of a rotating reel submerged in the aeration cell at about 90% of its diameter, providing subtracting contact between tubes a 41-m2 surface area for biofilm fixation. On the other hand, the SAB, which was comprised of corrugated HDPE rings that provided a 55-m2 contact area, was employed to polish the RBC effluent only in Phase 2 when sludge recycling was interrupted at the beginning of the process. This operation, which is typical of activated sludge systems, was carried out in Phase 1 (211 days). Substrate characterization showed maximum chemical oxygen demand (COD) concentrations of 3820.8 mgL-1 (average of 1004.5 mgL-1), an indication of contamination by liquid industrial effluents. In the first stage of testing (with the RBC), the treated effluent after secondary sedimentation tank were achieved in this study, biochemical oxygen demand (BOD) removal averages of 71.3% and the COD removals of 79.6%, respectively. Among the forms of nitrogen analysis, the concentration of organic nitrogen showed the greatest reductions reaching an average maximum of 51.2% and 91.5%. In the second stage of tests (RBC followed by SAB) efficiency BOD removal achieved was 78.2%, while the COD efficiency removal was 71.6%. The removal of volatile suspended solids after BAS achieved 39.2%, whereas RBC achieved volatile suspended solids removal of 65.3%. The pilot plant also showed that the concentration of SAB in the downstream of RBC minimized the variations in concentrations of all measured parameters, related to partially or fully treated wastewater, bringing benefits not linked to removal of carbonaceous organic matter. / Este estudo apresenta os resultados da operação de uma planta piloto de tratamento biológico para águas residuárias, em testes realizados em duas fases de estudo, sendo a primeira relacionada com a operação de um reator biológico de contato (RBC) e a segunda com a operação em sistema combinado, com um biofiltro aerado submerso (BAS) à jusante do RBC. As unidades RBC e BAS foram ensaiadas no tratamento de esgoto sanitário. A vazão média de alimentação foi de 82,9 Lh-1, e vazão de recirculação de lodo ativo quando se operou somente com o RBC, fixada em cerca de 60 % dessa vazão. O RBC utilizado, apesar de rotativo, não possuía biodiscos, pois foram utilizados como leito microbiano, tubos corrugados de polietileno de alta densidade (PEAD), fixados em uma estrutura metálica com a forma de um carretel rotativo, que foi submerso na célula de aeração em aproximadamente 90 % de seu diâmetro, enquanto que o BAS, montado com anéis corrugados, de PEAD, foi utilizado como polimento do efluente do RBC somente no segundo estágio dos ensaios. A caracterização do substrato, mostrou valores de concentração da demanda química de oxigênio (DQO), máxima de 3820,8 mgL-1 (média de 1004,5 mgL-1), denotando contaminação com efluentes líquidos industriais. No primeiro estágio dos ensaios (apenas com o RBC), o efluente tratado após o decantador secundário foram alcançadas neste estudo, remoções médias de DBO de 71,3%, e remoções de DQO de 79,6 %. Dentre as formas de nitrogênio analisadas, a concentração de nitrogênio orgânico apresentou as maiores reduções atingindo média de 51,2% e máxima 91,5%. No segundo estágio dos ensaios (RBC seguido de BAS) a eficiência alcançada de DBO foi de 78,2%, enquanto a eficiência de remoção de DQO foi de 71,6%. O BAS degradou 39,2 % dos sólidos suspensos voláteis que saíram da câmara com o RBC, enquanto o RBC degradou 65,3 % dos sólidos suspensos voláteis da entrada. A planta piloto apresentou também que a operação do BAS à jusante do RBC minimizou as variações das concentrações de todos os parâmetros analisados, relacionados ao efluente parcialmente ou totalmente tratado, não trazendo benefícios ligados a remoção de matéria orgânica carbonácea. Este estudo apresenta os resultados da operação de uma planta piloto de tratamento biológico para águas residuárias, em testes realizados em duas fases de estudo, sendo a primeira relacionada com a operação de um reator biológico de contato (RBC) e a segunda com a operação em sistema combinado, com um biofiltro aerado submerso (BAS) à jusante do RBC. As unidades RBC e BAS foram ensaiadas no tratamento de esgoto sanitário. A vazão média de alimentação foi de 82,9 Lh-1, e vazão de recirculação de lodo ativo quando se operou somente com o RBC, fixada em cerca de 60 % dessa vazão. O RBC utilizado, apesar de rotativo, não possuía biodiscos, pois foram utilizados como leito microbiano, tubos corrugados de polietileno de alta densidade (PEAD), fixados em uma estrutura metálica com a forma de um carretel rotativo, que foi submerso na célula de aeração em aproximadamente 90 % de seu diâmetro, enquanto que o BAS, montado com anéis corrugados, de PEAD, foi utilizado como polimento do efluente do RBC somente no segundo estágio dos ensaios. A caracterização do substrato, mostrou valores de concentração da demanda química de oxigênio (DQO), máxima de 3820,8 mgL-1 (média de 1004,5 mgL-1), denotando contaminação com efluentes líquidos industriais. No primeiro estágio dos ensaios (apenas com o RBC), o efluente tratado após o decantador secundário foram alcançadas neste estudo, remoções médias de DBO de 71,3%, e remoções de DQO de 79,6 %. Dentre as formas de nitrogênio analisadas, a concentração de nitrogênio orgânico apresentou as maiores reduções atingindo média de 51,2% e máxima 91,5%. No segundo estágio dos ensaios (RBC seguido de BAS) a eficiência alcançada de DBO foi de 78,2%, enquanto a eficiência de remoção de DQO foi de 71,6%. O BAS degradou 39,2 % dos sólidos suspensos voláteis que saíram da câmara com o RBC, enquanto o RBC degradou 65,3 % dos sólidos suspensos voláteis da entrada. A planta piloto apresentou também que a operação do BAS à jusante do RBC minimizou as variações das concentrações de todos os parâmetros analisados, relacionados ao efluente parcialmente ou totalmente tratado, não trazendo benefícios ligados a remoção de matéria orgânica carbonácea.

O presente trabalho teve como objetivo principal avaliar a performance e a estabilidade operacional de uma nova configuração de um reator anaeróbio híbrido (RAH) que combina um filtro anaeróbio de fluxo descendente seguido de uma câmara de manta de lodo de fluxo ascendente comparativamente ao reator UASB nas mesmas condições operacionais aplicados ao tratamento de esgoto sanitário. A avaliação da eficiência de remoção de remoção da matéria orgânica e dos sólidos suspensos nos reatores piloto foi por meio de testes da DQO, DBO, sólidos em suspensão totais (SST) e dos sólidos em suspensão voláteis (SSV).Os reatores UASB e RAH foram operados por um período de 240 dias na fase 1 e 150 dias na fase 2 com vazão afluente de 1,6 m3/h e TDH de 11,8 h. O TDH médio na câmara de entrada do RAH foi de 2,7h e de 9,1h na câmara ascendente de manto de lodo. Os reatores piloto apresentaram capacidade de tratamento para suportar os choques de carga orgânica devido à variabilidade do esgoto bruto. A eficiência de remoção de matéria orgânica em termos de DQO foi de 66% e 59% para o UASB e RAH, a eficiência de remoção de SST atingiu valores de 65% e 63% respectivamente, aliás, o reator UASB apresentando valores superiores de desempenho operacional em quase todos os parâmetros de monitoramento dos processos de digestão anaeróbia os valores médios dos parâmetros DQO, DBO5, SST e SSV não tiveram diferenças estatisticamente significativas. O pH para os sistemas piloto esteve na faixa ideal para o desenvolvimento dos microorganismos anaeróbios (6,5 a 7,5) e a alcalinidade e os AGVs demonstraram estabilidade dos reatores, corroborados pela estabilidade do pH no interior de cada sistema. A velocidade ascensional na câmara de manta de lodo (0,45 m/h) não causou efeito adverso na qualidade do efluente em termos de SST, com valor médio de 39,8 mg/L, na mesma faixa observada no reator UASB (41,6 mg/L). Foi observada menor concentração de biomassa no reator RAH (distribuição vertical) comparativamente ao reator UASB segundo os perfis verticais de lodo, entretanto, este fato não comprometeu a sua eficiência de remoção de matéria orgânica e dos sólidos suspensos. A retirada do lodo de excesso dos sistemas piloto foi baseada na relação STV/ST para estimar a fração de biomassa, a freqüência do descarte foi de 1 vez por mês retirando o equivalente aos 10% do volume de lodo das tomadas que apresentaram uma fração de STV menor que 50%. É viável a implementação da turbidez como parâmetro de detenção de perdida de lodo no efluente dos reatores anaeróbios devido a que a turbidez e os SST apresentaram uma relação direta o que ajudaria a simplificar mecanismos de controle operacional para a toma de decisões nas estações de tratamento, sendo que a turbidez é um parâmetro de leitura rápida “in situ” e poderia advertir do excesso de lodo ao interior do reator. Foram empregados diferentes métodos titrimétricos para a determinação dos AGVs no efluente do RAH e UASB. Após análise dos resultados, recomenda-se o uso do método de KAPP e RIPLEY para a determinação dos AGVs pela simplicidade metodológica e pela rapidez na obtenção do resultado. / This study aimed to evaluate the performance and operational stability of a new configuration of a hybrid anaerobic reactor (RAH) combining an anaerobic filter downflow followed by a sludge blanket chamber upflow compared to UASB in same operating conditions applied to sewage treatment. The evaluation of organic matter removal and removal efficiency of suspended solids in the pilot reactor was by testing COD, BOD, total suspended solids (TSS) and volatile suspended solids (VSS). The RAH and UASB reactors were operated for a period of 240 days in the first phase and 150 days in phase 2 with the inlet flow of 1,6 m3/h and 11,8h TDH. The average TDH RAH in the inlet chamber was 2.7h and 9,1h in ascending chamber sludge blanket. Pilot reactors showed treatment capacity to support organic shock loads due to the variability of raw sewage. The organic matter removal efficiency in terms of COD was 66% and 59% for the UASB and RAH, the TSS removal efficiency reached values of 65% and 63% respectively, by the way, the UASB presenting performance values higher operational in almost all parameters of the monitoring anaerobic digestion processes mean values of the parameters COD, BOD5, TSS and VSS were not statistically significant differences. The pH for the pilot systems was in the ideal range for the development of anaerobic microorganisms (6,5 to 7,5) and alkalinity and Volatile Fatty Acids (VFA) demonstrated stability of reactors corroborated by the pH stability within each system. The upflow velocity in the sludge blanket chamber (0,45 m/h) caused no adverse effect on effluent quality in terms of TSS, with an average of 39,8 mg/L, in the same range observed in UASB (41,6 mg/L). It was observed lower concentration of biomass in the reactor RAH (vertical distribution) compared to UASB second vertical sludge profiles, however, this fact did not compromise its removal efficiency of organic matter and suspended solids. The withdrawal of the pilot systems excess sludge was based on TSV/TS ratio to estimate the biomass fraction, the frequency of disposal was 1 once a month by removing the equivalent of 10% of the outlets sludge volume that had a fraction of TSV less than 50%. The implementation of turbidity as sludge lost detention parameter is viable in the effluent of the anaerobic reactors due to turbidity and TSS showed a direct relationship which would help simplify operational control mechanisms for decision making in treatment plants, wherein the turbidity is a quick read parameter "in situ" and could warn of excess sludge inside the reactor. Different titrimetric methods were employed for the determination of VFA and the effluent from the UASB and RAH. After analyzing the results, we recommend the use of KAPP and RIPLEY method for the determination of VFA by methodological simplicity and speed in obtaining results.

O lixiviado, líquido complexo gerado nos aterros sanitários e depósitos de lixo a céu aberto, apresenta características de um poluidor em potencial, de difícil tratamento, devido a processos físico-químicos e de decomposição biológica dos resíduos sólidos no aterro sanitário, somado à infiltração de água de chuva. Formas de atenuar e tratar esse tipo de efluente vão desde tratamentos biológicos até técnicas avançadas de oxidação, sendo estes últimos de alto custo em sua infraestrutura, operação e manutenção. Uma alternativa adotada nos últimos tempos por muitas cidades de Brasil e o mundo inteiro é o tratamento combinado de lixiviado de aterro sanitário com esgoto sanitário, por ter vantagens custo-benefício viáveis. Na presente pesquisa foi avaliada a remoção de nutrientes, como nitrogênio e fósforo, em três sistemas de banhados construídos em escala piloto operados em paralelo (sistemas B1, B2, e B3), sendo cada um deles composto por duas unidades em série de fluxo vertical seguidos por duas unidades em série de fluxo horizontal de escoamento subsuperficial, plantados com macrófitas emergentes L. Peruviana e Typha sp., respectivamente, para tratar a combinação de 10 % de lixiviado de aterro sanitário estabilizado com 90 % de esgoto sanitário afluente à ETE Canoas, com tratamento prévio (B1: UASB+CBR e B2: UASB) e sem tratamento prévio (B3: esgoto bruto/lixiviado), com taxa de aplicação superficial de 400L/m2.dia e aplicação em bateladas com períodos de aproximadamente 15 minutos. O estudo foi desenvolvido na estação climática de inverno da região Sul do Brasil, no qual a remoção média de amônio (N-NH4+) foi maior que 95 % nos três banhados não sendo observada diferença significativa para p> 0,05, entre eles, enquanto que a remoção de nitrato (NO3-) foi provavelmente limitada pela baixa relação carbono/nitrogênio (C/N). O fósforo total (PT) apresentou remoções maiores que 45 % nos três sistemas sem diferença significativa, porém foi observada diferença significativa para a remoção de ortofosfato (P-PO4-) (p> 0,05) no banhado B3, quando este mostrou remoção negativa. A remoção de N e P pela absorção das plantas (L. Peruviana e Typha sp.) foi de aproximadamente 1 % e 2 % respectivamente, comparado com a remoção destes nutrientes na fase líquida. A precipitação e evapotranspiração não apresentaram influência na remoção de nutrientes. / The leachate, complex liquid generated in landfills and open dumps, has characteristics of a potential polluter, difficult to treat due to physical and chemical processes and biological decomposition of solid waste in landfills, added to rainwater infiltration. Ways to mitigate and treat this type of effluent range from biological treatments to advanced oxidation techniques, the latter being of high cost in its infrastructure, operation and maintenance. An alternative adopted recently by many cities of Brazil and the whole world is the combined treatment of landfill leachate with sanitary sewer, having advantages viable cost-effective. In the present study the removal of nutrients such as nitrogen and phosphorus were evaluated, in three pilot scale constructed wetlands systems, operated in parallel, (systems B1, B2 and B3) consisting each one of two vertical flow units in series followed by two horizontal flow units of subsurface flow, planted with emerging macrophytes L. peruviana and Typha sp., respectively, to treat the combination of 10% of stabilized landfill leachate with 90% of urban raw wastewater from ETE Canoas, with previous treatment (B1: UASB+CBR and B2: UASB) and untreated (B3: raw sewage / leachate), with superficial application rate of 400 L / m2.day, fed in batch periods of approximately 15 minutes. The study was conducted during the winter season in the southern region of Brazil, in which the average removal of ammonium (N-NH4+) was higher than 95 % in the three systems without significant difference among them (p> 0.001) and the removal of nitrate (NO3-) was probably limited by the low ratio carbon / nitrogen (C / N). The total phosphorus (PT) removal was greater than 45 % without significant difference among the three systems however a significant difference was observed for orthophosphate (P-PO4-) (p> 0.05) removal at B3 system, when it showed a negative removal. The nitrogen and phosphorous removal due to the absorption by the plants (L. peruviana and Typha sp.) was approximately 1 % and 2 % respectively, compared to the removal of the nutrients in the liquid phase. The precipitation and evapotranspiration did not caused influence upon the nutrients removal.