Submitted by Jean Medeiros (jeanletras@uepb.edu.br) on 2018-05-10T14:20:27Z No. of bitstreams: 1 PDF - Nathália Nunes de Melo.pdf: 18947535 bytes, checksum: 4cfce3961def8f699d9241cbcdbd3859 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-10T14:20:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PDF - Nathália Nunes de Melo.pdf: 18947535 bytes, checksum: 4cfce3961def8f699d9241cbcdbd3859 (MD5) Previous issue date: 2018-02-27 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / The treatment of sewage sludge is a challenge for environmental sanitation due to its difficulty to stabilize and large number of undesirable elements. On the other hand, it is found in its composition a high concentration of nutrients that can be reused in the nature in a beneficial way, but that end up being wasted in the conventional treatments. In the present work the treatment of sewage sludge in an anaerobic dynamic membrane bioreactor (AnDMBR) was carried out, in which it was possible to verify that the use of the dynamic membrane provided an excellent performance for the sludge filtration, producing turbidity permeate below 1 NTU after the formation of the separation layer. In addition, 53.2% of the phosphorus concentration and 35.6% of the nitrogen concentration were found in its composition, demonstrating that the use of this technology is a very interesting alternative for the recovery of these nutrients. As long as produced a less pollutant and nutrient-recovering permeate, there was also a marked stabilization of the concentrate, which showed a reduction of the organic fraction from 0.76 to 0.54 and the F/M ratio of 0.07 kgCOD/KgVSS to 0.02 KgCOD/KgVSS, furthermore a considerable methane production was observed. / O tratamento do lodo de esgoto consiste em um desafio na área de saneamento ambiental por se tratar de um resíduo de difícil estabilização e com grande quantidade de elementos indesejáveis. Por outro lado, é encontrada na sua composição uma elevada concentração de nutrientes que podem ser reutilizados na natureza de maneira benéfica, mas que acabam sendo desperdiçados nos tratamentos convencionais. No presente trabalho foi realizado o tratamento do lodo de esgoto em um biorreator anaeróbio de membrana dinâmica (BRAnMD), no qual foi possível verificar que a utilização da membrana dinâmica proporcionou um ótimo desempenho para a filtração do lodo, produzindo um permeado com turbidez abaixo de 1 NTU após o período de formação da camada de separação. Além disso, na sua composição foi encontrada 53,2% da concentração do fósforo afluente e 35,6% da concentração de nitrogênio, demonstrando, dessa forma, que a utilização dessa tecnologia consiste em uma alternativa bastante interessante para a recuperação desses nutrientes. À medida que produzia um permeado menos poluente e recuperava de nutrientes, verificou-se também uma estabilização acentuada do concentrado, que apresentou uma redução da fração orgânica de 0,76 para 0,54 e da relação A/M de 0,07 KgDQO/KgSSV para 0,02 KgDQO/KgSSV além de possibilitar uma considerável produção de metano.

Submitted by Haroudo Xavier Filho (haroudo.xavierfo@ufpe.br) on 2016-01-08T17:59:09Z No. of bitstreams: 1 Tese doutorado - Juliana Morais 8 jan 16.pdf: 3582789 bytes, checksum: 7e2f32c8ce5f016b636e0075bfc783bd (MD5) / Made available in DSpace on 2016-01-08T17:59:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese doutorado - Juliana Morais 8 jan 16.pdf: 3582789 bytes, checksum: 7e2f32c8ce5f016b636e0075bfc783bd (MD5) Previous issue date: 2015-08-28 / CNPq / Avaliou-se a remoção de matéria orgânica e a conversão da matéria nitrogenada em esgoto doméstico através de um sistema de tratamento composto por dois reatores verticais compartimentados, visando o uso em sistemas descentralizados. Os reatores foram construídos em tubo PVC tipo comercial fofo com diâmetro de 0,40 m, altura útil de 3,10 m e volume total de 390 litros, cada. Cada reator tinha dois compartimentos, o primeiro, anaeróbio/anóxico, foi utilizado para remoção de matéria orgânica e desnitrificação; o segundo, aeróbio, foi preenchido com biomédia comercial no intuito de promover a nitrificação. O efluente nitrificado foi recirculado para o compartimento anaeróbio a fim de promover a desnitrificação, utilizando o próprio esgoto bruto como doador de elétrons. Os reatores compartimentados operaram com tempo de detenção hidráulico de 12, 10 e 8h, sendo aplicado uma taxa de recirculação de 1,5 para o reator compartimentado 1 e de 3,0 para o reator compartimentado 2. O desempenho operacional mais satisfatório foi encontrado na fase operada com tempo de detenção hidráulico de 12 h e taxa de recirculação de 1,5 e 3,0 para o reator 1 e 2, respectivamente. A eficiência média de remoção e matéria orgânica do reator compartimentado 1 foi de 52 ± 15 e 81 ± 7 %, para demanda química de oxigênio (DQO) total e DQO filtrada do efluente, respectivamente e de 60 % para N-NTK; os valores médios para os efluentes foram de 119 ± 47 mg DQO/L, 50 ± 23 mg DQO/L e 15 ± 5 mg N-NTK/L, respectivamente. No reator compartimentado 2, a eficiência média alcançada foi 51 ± 15 e 83 ± 6 % para a DQO total e DQO filtrada do efluente, respectivamente e de 57% para N-NTK; os valores médios efluentes de 132 ± 58 mg DQO/L, 46 ± 24 mg DQO/L e 16 ± 3 mg N-NTK/L, respectivamente. Portanto, não houve grande diferença na remoção simultânea de DQO e nitrogênio entre ambos os reatores com diferentes taxas de recirculação. A análise de confiabilidade indicou níveis de confiabilidade satisfatórios de DQO, sólidos suspensos totais, N-amoniacal e eficiência de remoção de matéria orgânica. A dinâmica da população microbiana revelada por PCR-DGGE (Polymerase Chain Reaction - Denaturing Gradient Gel Electrophoresis), sugere um biofilme estratificado, onde nas camadas mais externas existe a presença de micro-organismos aeróbios heterotróficos responsáveis pela degradação da matéria orgânica, e uma camada mais interna com micro-organismos responsáveis pela nitrificação. O estudo de viabilidade econômica do sistema de tratamento proposto apresentou um custo anual de R$ 70,68/habitante e de R$ 6,70/m³ de esgoto tratado. / It was evaluated the removal of organic matter and the conversion of the nitrogenated matter into domestic sewage through a treatment system consisted of two vertical compartmented reactors, aiming the use in decentralized systems. The reactors were built in Polyvinyl chloride with a diameter, height and total volume of 0.40 m, 3.10 m and 390 liters, each. Each reactor had two compartments, the first, anaerobic/anoxic, aimed the removal of organic matter and denitrification; the second, aerobic, was filled with commercial biomedia in order to promote the nitrification. The nitrified effluent was recirculated to the anaerobic compartment in order to promote the denitrification, without the addiction of electron donor. The compartmented reactors operated with hydraulic retention time of 12, 10 and 8 hours, with a recycle ratio of 1.5 to reactor 1 and 3.0 to reactor 2. The most satisfactory operating results were found for hydraulic retention time HRT of 12 h and recycle ratio of 1.5 to the reactor 1 and 3.0 to the reactor 2. The average efficiencies of organic matter for the reactor 1 were 52 ± 15, 81 ± 7 %, for chemical oxygen demand (COD) total and COD filtered effluent, respectively and 60 % for N-TKN; the average effluent was 119 ± 47 mgCOD/L, 50 ± 23 mgCOD/L and 15 ± 5 mgN-TKN/L, respectively. In reactor 2, the average efficiency was 51 ± 15, 83 ± 6 % for COD total and COF filtered effluent, respectively and 57% for N-TKN; the average effluent was 132 ± 58 mgCOD/L, 46 ± 24 mgCOD/L and 16 ± 3 mgN-TKN/L, respectively. Therefore, there was no great difference in the removal of COD and nitrogen between both reactors with different recycle ratios. The reliability analysis indicated satisfactory reliability levels of COD, TSS, N-ammonia and organic matter removal efficiency. The microbial population dynamics revealed by PCR-DGGE (Polymerase Chain Reaction - Denaturing Gradient Gel Electrophoresis) suggests a stratified biofilm. On the outer layers, it is noticed the presence of aerobic heterotrophic microorganisms responsible for the degradation of organic matter, whilst on the inner layer, the microorganisms responsible for nitrification reside. The economic feasibility study of the proposed treatment system presented an annual cost of R$70,68/inhabitant and R$ 6,70/m³ of treated sewage.

O quadro evolutivo da agricultura brasileira resulta em benefícios à população exigindo crescentes avanços tecnológicos no setor. Constantemente, novos agrotóxicos são introduzidos estimulando estudos científicos com a finalidade de determinar e avaliar os impactos na população e no meio ambiente. No presente trabalho, a matriz avaliada foi o lodo gerado no processo de tratamento de água para consumo humano, coletado na região do Vale do Ribeira, SP. A técnica empregada foi a cromatografia líquida de fase reversa acoplada à espectrometria de massas triploquadrupolar em tandem com ionização por electrospray. Os compostos foram extraídos previamente da matriz. O desenvolvimento da metodologia exigiu tratamento dos dados para que esses pudessem ser utilizados e transformados em informações confiáveis. Os processos envolvidos foram avaliados usando o conceito da validação de ensaios químicos. Os indicadores avaliados foram seletividade, linearidade, intervalo de trabalho, sensibilidade, exatidão, precisão, limite de detecção, limite de quantificação e robustez. Esses indicadores produziram valores quantitativos e qualitativos que foram estatisticamente evidenciados de forma objetiva. A metodologia desenvolvida e validade é simples. Como resultado, mesmo explorando a sensibilidade da técnica, os compostos estudados não foram encontrados no lodo da ETA de Registro. Isso leva a crer que esses compostos podem estar presentes em concentrações muito baixas, podem sofrer degradação durante o tratamento da água ou não são retidos completamente pela ETA. 7 / The evolving scenario of Brazilian agriculture brings benefits to the population and demands technological advances to this field. Constantly, new pesticides are introduced encouraging scientific studies with the aim of determine and evaluate impacts on the population and on environment. In this work, the evaluated sample was the sludge resulted from water treatment plant located in the Vale do Ribeira, São Paulo, Brazil. The technique used was the reversed phase liquid chromatography coupled to electrospray ionization tandem mass spectrometry. Compounds were previously liquid extracted from the matrix. The development of the methodology demanded data processing in order to be transformed into reliable information. The processes involved concepts of validation of chemical analysis. The evaluated parameters were selectivity, linearity, range, sensitivity, accuracy, precision, limit of detection, limit of quantification and robustness. The obtained qualitative and quantitative results were statistically treated and presented. The developed and validated methodology is simple. As results, even exploring the sensitivity of the analytical technique, the work compounds were not detected in the sludge of the WTP. One can explain that these compounds can be present in a very low concentration, can be degraded under the conditions of the water treatment process or are not completely retained by the WTP.

O presente trabalho foi realizado em duas fases. Na primeira, foram estimados os efeitos produzidos nos decantadores primários de uma ETE, após receber resíduo da ETA-SC, que utiliza sulfato de alumínio como coagulante. Foram realizados ensaios em colunas de sedimentação, onde os parâmetros SST, SSV, cor, turbidez, DQO, coliformes totais, Escherichia coli e parasitas, pesquisados no sobrenadante, diminuíram com o aumento da quantidade de resíduo adicionado. Com relação aos sedimentos obtidos nas colunas de sedimentação, foi encontrada maior quantidade de ST e menor resistência específica nos lodos provenientes das colunas que receberam os resíduos da ETA-SC. No teste de atividade metanogênica, a concentração molar de metano foi reduzida nos sistemas que receberam resíduo da ETA-SC, influenciando negativamente no desenvolvimento dos microrganismos metanogênicas. As espécies de microrganismos do gênero Methanothrix sp foram inibidas, sendo encontradas em maior número no frasco-reator controle e em menor quantidade a medida que se aumentou a quantidade do resíduo adicionado. Nesta etapa foi constatado que o resíduo da ETA-SC poderá apresentar interferências negativas sobre a digestão anaeróbia do lodo produzido em decantadores primários de uma ETE. Na segunda fase, na estação piloto, composta de lagoa de aeração seguida de lagoa de sedimentação, que recebeu resíduo da ETA-Fonte, que utiliza cloreto férrico como coagulante, foi verificado que tal resíduo melhorou a qualidade do efluente em termos de DQO, DBO, SST, turbidez, cor, amônio, nitrato, NTK e fosfato total. Os parâmetros ST, SDT, cloreto, nitrito, condutividade e pH não apresentaram diferenças significativas. Em relação ao exame microscópico não houve influências negativas no licor misto das lagoas de aeração. O lodo formado nas lagoas de sedimentação piloto apresentou-se em maior quantidade na lagoa que recebeu resíduo da ETA-Fonte. Neste lodo a resistência específica a filtração foi menor em comparação ao lodo da lagoa que não recebeu resíduo da ETA-Fonte. A desidratação deste lodo por centrifugação necessitou menor quantidade de polieletrólito. Baseado neste estudo não foi verificado interferências que possa impedir o lançamento do resíduo da ETA-Fonte na ETE-Araraquara. / This work was carried out in two phases. Effects of disposing the residues from a water treatment plant - ETASC, which uses alum as primary coagulant on the primary settling tanks was evaluated in the first one. Sedimentation tests using column indicated that parameters such as TSS, VSS, colour, turbidity, COD, total coliformes totais, Escherichia coli e parasites in the supernatant decreased with the increase of the amount of the water treatment wastes added to the column. With relation to the sediments produced in the column, it was found great amount of TS and lower specific solids resistance in those generated in the columns where the water treatment plant residues-WTPR were used. Molar concentration of methane was reduced in the tests performed with the sediments produced with water treatment plant residues and thus, altering negatively the development of methanogenic organisms. The growth of species of microorganism of genera Methanothrix sp was inhibited, which were found in great number in the control flask (with out WTPR) and in lower number as it was increased the amount of WTPR added to the column. It was observed that the WTPR generated in the city water treatment plant may interfere in the anaerobic digestion of sludge produced in primary settling tanks of a wastetreatment plant. A continuous pilot plant was operated in the second phase, which consisted of two aerated lagoon each one followed by a settling lagoon. Waste and WTPR from a watter treatment plant which ferric chloride were fed in one of the systems. It was observed that the use of WTPR improved the effluent quality of the settling lagoon evaluated in terms of COD, BOD, TSS, turbidity, color, ammonium, nitrate, TKN and total phosphate. Some parameters, such as TS, TDS, chloride, nitride, conductivity and pH did not present significant differences in both systems. Microscopic examinations indicated that no influence resulted in the aerated lagoon mixed liquor. A higher amount of sludge was formed in the lagoon system which received the WTPR. The specific resistance to filtration of this sludge was lower than that formed in the lagoon system with out WTPR addition. When dewatering both sludges, that one produced with the addition of WTPR required less amount of polymer. It was concluded that the WTPR produced in the water treatment plant of Araraquara may be disposed in the city wastewater treatment plant.

Neste trabalho avaliou-se o desempenho de um reator anaeróbio de fluxo ascendente e manta de lodo (UASB) no tratamento combinado de esgoto sanitário com o lançamento de lodo proveniente de tanques sépticos. O estudo foi desenvolvido em escala plena na Estação de Tratamento de Esgoto (ETE) do Campus I da Universidade de São Paulo (USP) em São Carlos-SP. Foram utilizados dois reatores UASB com 18,8 m³ cada, um reator (UASB I) com função de controle e o outro reator (UASB II) no qual foi descarregado o lodo séptico. A pesquisa foi dividida em duas etapas: a primeira compreendeu o início de operação e o monitoramento dos reatores e, da segunda fez parte os ensaios de lançamento de lodo séptico no sistema. A partida foi efetuada sem utilização de inóculo e os reatores foram operados com tempo de detenção hidráulica médio (TDH) de 8 h, vazão afluente média de 2,35 m³/h e velocidade ascensional de 0,6 m/h. Em seis meses de operação os reatores apresentaram eficiências médias de remoção de DQO nos reatores UASB I e UASB II iguais a 49% e 65%. Quanto à remoção de sólidos os reatores UASB I e UASB II atingiram remoção de 36% e 37% para ST e de 67% e 63% para SST, respectivamente. Após esse período, deu-se início ao estudo que avaliou o impacto do lançamento de lodo séptico no UASB II. Foram realizados três ensaios com diferentes volumes de lodo (1; 3 e 5 m³) descarregados na forma de pulso com vazão média de 5,24 m³/h. Os lodos sépticos utilizados na pesquisa foram coletados por caminhões limpa-fossa e descarregados em um reservatório (15 m³) na ETE para posterior lançamento no reator UASB II. Foram feitas as caracterizações das amostras dos lodos sépticos (coletadas no ato da descarga em cada ensaio), com as quais pôde-se constatar a heterogeneidade da composição desse tipo de resíduo e sua viabilidade de pós-tratamento anaeróbio. Nos ensaios foram realizados monitoramentos temporais logo após a descarga de lodo para acompanhamento da resposta ao pulso de carga imposto. No geral, o reator UASB apresentou capacidade de degradar aproximadamente 2/3 da carga orgânica lançada com o lodo séptico. Os resultados são um indicativo de que a disposição de lodo sépticos em reatores UASB, quando bem programada, é uma solução viável e de grande importância para o tratamento dos resíduos provenientes de tanques/fossas sépticas. / The performance of upflow anaerobic sludge blanket (UASB) in the sanitary wastewater combined treatment with sludge disposal of septic tanks was evaluated in this work. The study was carried out (full scale) in the Wastewater Treatment Plant (WTP) located in campus I of the University of Sao Paulo (USP), city of Sao Carlos, State of Sao Paulo, Brazil. Two UASB reactors were used; volume of each reactor ~ 18,8 m³. UASB I was the control reactor, and UASB II was the reactor in which the septic sludge was disposed. The research was divided in two steps: the first one, which has taken into account the beginning of reactors operation and, the second one, in which occurred the disposal of septic sludge in the reactors. The start-up was carried out without utilization of inoculums. Reactors were operated with an average hydraulic retention time of 8 hours, average influent flow rate of 2.35 m³/h, and upflow velocity of 0.6 m/h. In six months, reactors presented average removal efficiencies of COD in UASB I and UASB II of 48% and 65%, respectively. Concerning to the solid removal, UASB I and UASB II have achieved removal of 36% and 37% for TS, and 67% and 63% for TSS, respectively. After this period of time, the evaluation of disposal impact of septic sludge was started in UASB II. Three essays with different sludge volume (1, 3, and 5 m³) were carried out; sludge volume was disposed in a pulse way with average flow rate of 5.24 m³/h. Septic sludge utilized in the research was collected by clean septic tank trucks, and disposed in a reservoir (volume of 15 m³) in WTP, in order to allow further disposal in the UASB II. By the hand of characterization of septic sludge samples (collected when disposal was carried out), it was possible to verify the heterogeneity about composition of this kind of waste and its availability in terms of anaerobic post-treatment. Temporal monitoring after the sludge disposal was carried out in order to allow the accompaniment of results provided by the pulse. In general, UASB reactor presented capacity in terms of degradation of approximately 2/3 of the organic load disposed with septic sludge. The results are a good indicative that the disposal of septic sludge in UASB reactors is a viable solution, and it is very important for the treatment of wastes from septic tanks.

Neste trabalho avaliou-se o desempenho de um reator anaeróbio de fluxo ascendente e manta de lodo (UASB) no tratamento combinado de esgoto sanitário com o lançamento de lodo proveniente de tanques sépticos. O estudo foi desenvolvido em escala plena na Estação de Tratamento de Esgoto (ETE) do Campus I da Universidade de São Paulo (USP) em São Carlos-SP. Foram utilizados dois reatores UASB com 18,8 m³ cada, um reator (UASB I) com função de controle e o outro reator (UASB II) no qual foi descarregado o lodo séptico. A pesquisa foi dividida em duas etapas: a primeira compreendeu o início de operação e o monitoramento dos reatores e, da segunda fez parte os ensaios de lançamento de lodo séptico no sistema. A partida foi efetuada sem utilização de inóculo e os reatores foram operados com tempo de detenção hidráulica médio (TDH) de 8 h, vazão afluente média de 2,35 m³/h e velocidade ascensional de 0,6 m/h. Em seis meses de operação os reatores apresentaram eficiências médias de remoção de DQO nos reatores UASB I e UASB II iguais a 49% e 65%. Quanto à remoção de sólidos os reatores UASB I e UASB II atingiram remoção de 36% e 37% para ST e de 67% e 63% para SST, respectivamente. Após esse período, deu-se início ao estudo que avaliou o impacto do lançamento de lodo séptico no UASB II. Foram realizados três ensaios com diferentes volumes de lodo (1; 3 e 5 m³) descarregados na forma de pulso com vazão média de 5,24 m³/h. Os lodos sépticos utilizados na pesquisa foram coletados por caminhões limpa-fossa e descarregados em um reservatório (15 m³) na ETE para posterior lançamento no reator UASB II. Foram feitas as caracterizações das amostras dos lodos sépticos (coletadas no ato da descarga em cada ensaio), com as quais pôde-se constatar a heterogeneidade da composição desse tipo de resíduo e sua viabilidade de pós-tratamento anaeróbio. Nos ensaios foram realizados monitoramentos temporais logo após a descarga de lodo para acompanhamento da resposta ao pulso de carga imposto. No geral, o reator UASB apresentou capacidade de degradar aproximadamente 2/3 da carga orgânica lançada com o lodo séptico. Os resultados são um indicativo de que a disposição de lodo sépticos em reatores UASB, quando bem programada, é uma solução viável e de grande importância para o tratamento dos resíduos provenientes de tanques/fossas sépticas. / The performance of upflow anaerobic sludge blanket (UASB) in the sanitary wastewater combined treatment with sludge disposal of septic tanks was evaluated in this work. The study was carried out (full scale) in the Wastewater Treatment Plant (WTP) located in campus I of the University of Sao Paulo (USP), city of Sao Carlos, State of Sao Paulo, Brazil. Two UASB reactors were used; volume of each reactor ~ 18,8 m³. UASB I was the control reactor, and UASB II was the reactor in which the septic sludge was disposed. The research was divided in two steps: the first one, which has taken into account the beginning of reactors operation and, the second one, in which occurred the disposal of septic sludge in the reactors. The start-up was carried out without utilization of inoculums. Reactors were operated with an average hydraulic retention time of 8 hours, average influent flow rate of 2.35 m³/h, and upflow velocity of 0.6 m/h. In six months, reactors presented average removal efficiencies of COD in UASB I and UASB II of 48% and 65%, respectively. Concerning to the solid removal, UASB I and UASB II have achieved removal of 36% and 37% for TS, and 67% and 63% for TSS, respectively. After this period of time, the evaluation of disposal impact of septic sludge was started in UASB II. Three essays with different sludge volume (1, 3, and 5 m³) were carried out; sludge volume was disposed in a pulse way with average flow rate of 5.24 m³/h. Septic sludge utilized in the research was collected by clean septic tank trucks, and disposed in a reservoir (volume of 15 m³) in WTP, in order to allow further disposal in the UASB II. By the hand of characterization of septic sludge samples (collected when disposal was carried out), it was possible to verify the heterogeneity about composition of this kind of waste and its availability in terms of anaerobic post-treatment. Temporal monitoring after the sludge disposal was carried out in order to allow the accompaniment of results provided by the pulse. In general, UASB reactor presented capacity in terms of degradation of approximately 2/3 of the organic load disposed with septic sludge. The results are a good indicative that the disposal of septic sludge in UASB reactors is a viable solution, and it is very important for the treatment of wastes from septic tanks.

En Chile, el aumento del número de plantas de tratamiento de aguas servidas ha traído como consecuencia un aumento de la generación de lodos. Una de las formas de disposición de estos lodos es su aplicación a suelos agrícolas. Sin embargo, esto involucra algunos problemas, como la acumulación de metales pesados, el incremento de la materia orgánica y otros componentes del lodo, pudiendo cambiar la distribución y movilidad de los metales pesados, modificando su disponibilidad, que dependerá del tipo de suelo, de las propiedades físicas y químicas tanto del lodo como del suelo y del tipo de cultivo. Por ello no es recomendable extrapolar la experiencia extranjera a suelos locales, sin realizar estudios preliminares. El propósito de este estudio fue determinar el efecto de la aplicación de lodo en la distribución y disponibilidad a las plantas de algunos metales pesados, tales como: Zn, Cu, Cr, Ni y Pb en suelos agrícolas de Chile Central. Se muestrearon cuatro suelos diferentes; dos Inceptisoles (AP y EB) y dos Alfisoles (LG y LQ). Éstos fueron tratados con 0 y 30 ton ha-1 de lodo. Con estos suelos se realizaron ensayos con plantas en invernadero para determinar la disponibilidad de estos metales, utilizando dos especies de plantas; ballica (Lolium perenne L) y trébol (Trifolium repens L.). El lodo utilizado fue obtenido de una importante planta de tratamientos de aguas de Santiago. Los suelos y lodo fueron caracterizados a través del pH, contenido de materia orgánica, capacidad de intercambio catiónico (CIC) y contenido total de metales pesados. Los suelos tratados con las respectivas dosis de lodo fueron extraídos secuencialmente antes y después del cultivo de plantas con una técnica de seis etapas de manera de obtener las fracciones lábiles (intercambiable y unida a carbonatos), potencialmente lábiles (asociada a óxidos de manganeso, hierro y materia orgánica) y residual. La determinación de estos metales se realizó por Espectroscopía de Absorción Atómica (EAA) con llama. Las muestras de plantas se secaron en una estufa a 70°C (48 h), y luego de disgregadas fueron digeridas en un horno microondas utilizando una mezcla de HNO3 y H2O2. Los metales pesados se determinaron por ICP-Masa. Los resultados obtenidos se trataron estadísticamente a través de pruebas de análisis de varianza y correlación simple. En los suelos Zn, Cu, Cr, Ni y Pb se encontraron predominantemente en formas menos móviles (asociados a los óxidos de hierro y residual). Se encontró, principalmente en el caso de Zn y Cu, un incremento de las formas lábiles debido a la aplicación de lodo. La aplicación de lodo aumentó de forma importante la movilidad de Zn en todos los suelos. En los suelos cultivados, cinc y cobre fueron los metales absorbidos en mayor proporción. La aplicación de lodo incrementó la concentración de Zn en trébol y ballica, siendo esta última la que presentó una mayor absorción de este metal. Además, todos los metales se concentraron predominantemente en la raíz

O presente estudo teve como objetivo principal identificar as condições necessárias para a formação de lodo granular aeróbio em um reator de bateladas sequenciais, desenvolvendo uma estratégia de partida para obter a granulação e também avaliando as propriedades morfológicas do lodo formado. Ao longo da pesquisa, também foram avaliados os resultados que podem ser alcançados mediante a aplicação deste tipo de tratamento para esgoto universitário, em termos de remoção de matéria orgânica, nitrogênio e fósforo. Dividiu-se a pesquisa em duas fases, onde na primeira, desenvolvida no Laboratório de Saneamento da Escola Politécnica, utilizou-se um reator em escala de bancada e na segunda, desenvolvida no Centro Tecnológico de Hidráulica, um reator em escala piloto, ambos operando em bateladas sequenciais e com uma mesma razão altura diâmetro (H/D) de aproximadamente 10. Ambas as fases foram divididas em cinco etapas, cujo critério de divisão foi a redução progressiva do tempo de sedimentação do ciclo da batelada, inicialmente em 30 minutos, na etapa 1, e 5 minutos na etapa 10. Primeiramente, foi operado o reator de bancada por 330 dias, onde alimentou-se o sistema com efluente sintético. Em seguida, o reator piloto foi operado também por aproximadamente 330 dias, o qual foi alimentado com esgoto universitário. A pesquisa pode ser caracterizada como um período de partida para ambas as fases, onde não se obteve uma operação estável dos reatores, não sendo possível atingir um regime estacionário, uma vez que não foi realizado descarte de lodo intencional, devido à alta perda de sólidos com o efluente tratado ao final de cada ciclo. Os resultados mostraram que é possível obter a granulação aeróbia, indicando que as condições essenciais são a hidrodinâmica do reator, ou seja, a forte aeração gerando uma alta força de cisalhamento sobre as partículas e a alimentação de efluente pelo fundo do reator, fazendo com que este escoe em contato com o lodo em um ambiente anaeróbio. A estratégia operacional que envolve redução progressiva do período disponibilizado para a sedimentação do lodo contribui para aumentar a porção de biomassa granular dentro do sistema e assim favorecendo o desenvolvimento e crescimento das partículas granulares maiores e mais pesadas. No final da Etapa I foi pela primeira vez observada à presença de partículas granulares. A morfologia dos grânulos foi avaliada em termos do diâmetro de Feret e circularidade das partículas presentes. Outras propriedades do lodo foram avaliadas, como os índices volumétricos de lodo, sólidos sedimentáveis, as propriedades de remoção de carga orgânica e nutrientes. Os valores de Índice Volumétrico de Lodos (IVL) observados ficaram na faixa tipicamente observada para lodo floculento de boa sedimentabilidade. Ocorreram boas remoções de carga orgânica (DBO solúvel de 87% e DQO solúvel de 82%), assim como a eficiência de remoção de amônia, cuja média na fase I foi de 68%. Também ocorreu desnitrificação, com valores de nitrito e nitrato no efluente tratado com médias de 2,62 e 3,26 mg/L respectivamente. A remoção de fósforo foi avaliada em termos de fósforo solúvel, onde a eficiência média obtida foi de 41%. Observaram-se grânulos cujos diâmetros médios ficaram em torno de 0,3 mm, sendo que a média dos valores máximos de cada Etapa da Fase I foi de 2,3 mm. Com aproximadamente 250 dias de operação surgiram organismos filamentosos aderidos às superfícies dos grânulos formados. O crescimento de tais organismos foi progressivo, primeiramente refletindo na queda do coeficiente de circularidade dos grânulos, conferindo forma mais irregular aos mesmos e depois levando à finalização da operação do reator de bancada aos 330 dias, quando a proliferação acentuada de filamentosos resultou na quebra dos grânulos e desaparecimento destes. Na fase II, operou-se o reator em escala piloto por aproximadamente 330 dias. Nesta fase da pesquisa aplicou-se um fator de carga volumétrica e uma relação alimento-microrganismos menor do que na Fase I, contudo também foi possível observar o início do processo de granulação ainda sob tempos de sedimentação elevados (25 minutos), sendo que a granulação evoluiu ao longo da operação do reator, onde realizou-se a redução progressiva do período de sedimentação do ciclo da batelada. Os diâmetros médios dos grânulos, durante todo esse período, foram de 0,8 mm, sendo que a média dos diâmetros máximos de cada Etapa da Fase II foi de 4,8 mm. Os valores de índice volumétrico de lodo foram baixos, mostrando evolução do processo de granulação, contudo ainda na faixa considerada para lodo floculento, evidenciando ainda a presença de uma parcela considerável da biomassa na forma de flocos. Os resultados obtidos para as velocidades de sedimentação por zona também levaram à mesma conclusão. As propriedades de tratamento do lodo foram monitoradas e os resultados mostraram uma remoção de carga de 91% para DBO solúvel e 88% para DQO solúvel. A remoção de amônia apresentou eficiência média para o período de 50% e a remoção de nitrogênio kjeldahl total foi de 52%. Observaram-se valores baixos de nitritos e nitratos ao longo de toda a segunda fase, indicando a ocorrência de desnitrificação. As remoções de fósforo total e solúvel apresentaram média para o período de 75% e 76%, respectivamente. Não ocorreu proliferação de organismos filamentosos durante a operação do reator piloto. / The present study\'s main objective was to identify the necessary conditions for the formation of aerobic granular sludge in a sequential batch reactor, developing a starting strategy to obtain granulation and also evaluating the morphological properties of the formed sludge. It was also evaluated the aerobic sludge\'s treatment properties in terms of organic matter, nitrogen and phosphorus removal, the main contaminants present in the low strength wastewater fed to the reactor. The research was divided into two phases, where the first one a bench scale reactor was operated and a second one where a pilot scale reactor was used, both in sequential batch mode and with the same height diameter ratio (H/D) ratio of approximately 10. Phase I, (bench scale reactor) lasted for 330 days, and the system was fed with synthetic effluent. Then the pilot reactor was also operated for about 330 days (Phase II), which was fed with low strength wastewater. The research can be characterized as a start-up period for both phases, where a steady state for the reactor was not obtained, once no intentional sludge discharge was performed and an increased suspended solids concentration was observed in the effluent withdrawn at the end of each cycle during all the survey. The results showed that the essential conditions to obtain aerobic granulation are the hydrodynamics/flow patterns inside the reactor, that is, the strong aeration generating a high shear force over the particles surface and the plug flow effluent feed from the bottom of the reactor, in an anaerobic environment. The operational strategy that involves progressive reduction of the batch settling period creates a selective pressure that increases the portion of granular biomass within the system and thus favoring the development and growth of larger and heavier granular particles. At the end of phase I the presence of granular particles was observed for the first time. The morphology of the granules was evaluated in terms of the Feret\'s diameter and the circularity coefficient from the particles present in the sludge. Other properties of the sludge were evaluated, such as the sludge volumetric index, settleable solids and organic load and nutrient removal capacities. The observed values of SVI remained within a range typically correlated for flocculent sludge with good settling properties. Satisfactory organic load removal (87% soluble BOD and 82% soluble COD) was observed, as well as ammonia removal, which average value was around 68%. Denitrification also occurred, once nitrite and nitrate values in the treated effluent were low throughout the bench reactor operation. The removal of phosphorus was evaluated in terms of soluble phosphorus, where the average removal efficiency obtained was 41%. The granules average Feret\'s diameter for all this period was 0.3 mm and the average maximum value for all the stages of the first phase was 2.3 mm. With approximately 250 days of operation, filamentous organisms appeared adhered to the formed granules surfaces. The growth of these organisms was progressive, firstly reflecting in the drop of the circularity coefficient, resulting in a more irregular shape of the granules surface and then leading to the reactor\'s failure at 330 days of operation, when the filamentous overgrowth resulted in the granules breaking and disappearance. In phase II a pilot scale reactor was operated for approximately 330 days. In this phase, a lower volumetric loading factor and food to microorganism feed ratio were applied, compared to Phase I. However, it was also possible to observe the beginning of the granulation process still under high settling periods (25 minutes), with development of the granulation process throughout Phase II, using the same strategy based on the progressive reduction of the batch settling interval. The average Feret\'s diameter during this whole period was 0.8 mm, and the average maximum value for all the stages of the second phase was 4.8 mm. The values of sludge volumetric index decreased indicating evolution of the granulation process, yet still in the range considered for flocculent sludge, evidencing also the presence of a considerable amount of flocculant biomass. The results obtained for settling velocities also led to the same conclusion. The sludge treatment properties were monitored, and the results showed a 91% removal efficiency for soluble BOD and 88% removal efficiency for soluble COD. The average ammonia removal efficiency for the period was 50% and the average total kjeldahl nitrogen removal of 52%. Low nitrite and nitrate values were observed throughout the second phase in the treated effluent, indicating the occurrence of denitrification. The average total and soluble phosphorus removal for the period was 75% and 76%, respectively. No filamentous overgrowth was observed during the pilot reactor operation.

Dentre os principais resíduos produzidos em regiões urbanas destaca-se o subproduto do tratamento dos esgotos urbano-industriais, denominado lodo de esgoto (biossólido). A disposição agrícola deste biossólido pode ser uma alternativa viável quando este disponibiliza teores baixos de metais pesados em solução. O objetivo deste estudo foi avaliar o comportamento químico de metais pesados no Latossolo Vermelho acriférrico (LVwf), isento de matéria orgânica e óxidos de ferro, após a adição de biossólido. Foram utilizadas amostras em superfície (0-20 cm) e profundidade (80-120 cm), de um LVwf e submetidas ao tratamento de remoção de matéria orgânica e óxidos de ferro. O biossólido utilizado foi coletado na Estação de Tratamento de Esgoto localizada em Barueri/SP. No laboratório, as amostras de terra foram colocadas em contato com o biossólido, com auxílio da Câmara Dupla de Difusão. Desta forma foi obtida a especiação iônica e a atividade dos metais pesados nas soluções extraídas, utilizando os teores de cátions incluindo os metais presentes, ânions e carbono orgânico dissolvido, com auxílio do programa Visual MINTEQ. Os resultados obtidos permitiram concluir que a especiação de metais pesados nos extratos de solo variaram com os elementos, predominando a forma livre, porém a atividade do íon livre em solução foi bem baixa, variando de 10-9 a 10-6 mol L-1. A matéria orgânica e óxidos de ferro não influenciaram, em geral, a solubilização dos metais analisados na faixa de pH estudado. O biossólido industrial disponibilizou teores muito baixos de metais em solução, o que viabiliza sua utilização agrícola. / Among the main residues produced in urban regions the treatment by-product of the urban-industrial, named sewage-sludge (biosolid) has its importance recognized. The agricultural disposition of this biosolid may be possible when it makes available low of heavy metaIs in solution. The objective of this study was to evaluate the chemical behaviour of heavy metaIs in an anionic Rhodic Acrudox (RA), after removaI of organic matter and iron oxide after biosolid addition. Soil was sampled from the surface (0-20 cm) and from deeper layer (80-120 cm) and these samples were treated for iron oxide and organic matter removal. Biosolid was collected in the Sewage Treatment Station located at Barueri/State of São Paulo. In the laboratory, soil samples were placed together with the biosolid in a Diffusion Double Chamber. In this way were obtained the ionic speciation and heavy metal activity in the extracted solutions by using cations concentrations inc1uding the metaIs, anions and dissolved organic carbon, through the concentrations including the metaIs, anions and dissolved organic carbon, through the program Visual MINTEQ. The results allowed to conc1ude that heavy metaIs speciation in the soil extracts varied with the elements, mostly in the free form. This free ion activity in solution was very low, varying from 10-9 to 10-6 mol L-1. In general, the organic matter and iron oxide did not changed, dissolution the availability of the heavy metaIs in the range of studied pH. Industrial biosolid present made available very low concentrations of heavy metaIs in soil solution, witch makes possible the agricultural utilization of this residue.

Orientador: Chang Hung Kiang / Banca: Rosely Aparecida Liguori Imbernon / Banca: Elias Hideo Teramoto / Resumo: Um dos materiais presentes nos lodos oriundos das estações de tratamento (LETAs) é o polímero denominado Poliacrilamida (PAM). Acredita-se que o mesmo seja inerte no solo, porém sua degradação pode estar associada a presença de compostos nitrogenados no solo, como amônio, nitratos e nitritos. Assim, é essencial avaliar a degradação de polímeros no sistema de tratamento de água que auxiliará na seleção e uso de produtos poliméricos no tratamento de água potável. Através da revisão bibliográfica apresentada neste trabalho, foi elaborado um Modelo Conceitual para a disposição de LETAs em aterro, com enfoque na degradação de poliacrilamidas e sua degradação em compostos nitrogenados, validando-o através de dados observados em estudo de caso. Conforme o Modelo Conceitual elaborado, pela via aeróbia, em que os processos de nitrificação podem ser observados, esperavam-se menores valores de pH (resultado da liberação de íons H+), assim como ambiente oxidante para ocorrência do processo de nitrificação (meio aeróbio necessita de oxigênio disponível), enquanto na área fora da zona de nitrificação, esperava-se maior valores de pH, presença maior de OD e maiores valores de Eh, uma vez que o oxigênio não estará sendo consumido pelas bactérias nitrificantes, podendo ainda haver incremento de OD pela recarga do aquífero através das precipitações. Observa-se outra via de degradação anaeróbia, pela reação anamox, em que amônio é oxidado e nitrito reduzido, liberando gás nitrogênio, em ambient... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: One of the materials present in the sludge originated from water treatment is the polymer polyacrylamide, which some people believes is inert in the soil however its degradation may be associated with nitrogenous compounds in the soil, such as ammonium, nitrates and nitrites. So, it is essential to evaluate the degradation of polymers in the water treatment system due to it will assist in the selection and use of polymer products in the water treatment. Through the bibliographic review presented, a Conceptual Model for the disposition of sludge from water treatment in soil was developed, with the focus on the degradation of polyacrylamides and their degradation in nitrogenous compounds, validating it through data observed in a case study. According to the Conceptual Model elaborated, considering the aerobic route, where the nitrification processes can be observed, were expected lower pH values and oxidizing environment, while in the area outside the nitrification zone were expected higher pH values, presence of dissolved oxygen and reduction environment, once oxygen will not be consumed by nitrifying bacteria and also oxygen could be increased by water from precipitation which recharges the aquifer. Another anaerobic degradation route is observed, considering the anamox reaction, where ammonia is oxidized and nitrite reduced, releasing nitrogen gas, in a reducing environment. In addition, ammonium ion plus manganese oxide plus iron hydroxide can be oxidized to a vapour nitrog... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre