Este trabalho apresenta e discute os resultados obtidos na operação de um reator anaeróbico com manta de lodo (UASB) de 10,5 L, alimentado continuamente com substrato sintético (DQO = 2000 mg/L) e submetido ao aumento progressivo da concentração de sulfato (de 25 a 10000 mg \'SO IND.4\'POT.2-\'/L). A vazão de 16 L/dia, corresponde ao tempo de detenção hidráulico (e) de 15,6 h foi mantida constante durante os 10 meses do experimento. O monitoramento da operação do reator incluiu a determinação dos principais parâmetros do processo, visando detectar a inibição da metanogênese pelas bactérias redutoras de sulfato (BRS) que competem, com as metanogênicas, pelos mesmos substratos. Constatou-se estimulação do processo até a concentração de 400 mg \'SO IND.4\'POT.2-\'/L, a partir da qual ocorreram sequencias de quedas de eficiência seguidas de recuperação do reator, mantendo sempre a eficiência média de remoção de DQO acima de 80%. Embora a atividade metanogênica tenha sido parcialmente afetada, os balanços de \'SO IND.4\'POT.2-\' mostraram que a redução do sulfato não foi o principal responsável pela inibição ocorrida. / This thesis presents and discuss the results obtained during the operation of a 10.5 L upflow sludge blanket reactor, continuously fed with synthetic substrate (COD = 2,000 mg/L), which was subjected to step-increase of sulfate concentrations ranging from 25 to 10,000 mg \'SO IND.4\'POT.2-\'/L. The flow-rate of 16 L/d corresponding to a hydraulic detention of 15.6 h, was kept constant throughout the 10 months of experimentation. Operation monitoring included the determination of the main process parameters, aiming to detected the inhibition of lhe methanogenesis by the sulfate reducing bacteria (SRB) which autocompete the methanogens in the presence of common substrates. Stimulation effects were obseved up to the sulfate concentration of the 400 mg.\'SO IND.4\'POT.2-\'/L. Further on, sequences of falls of efficiency followed by restoration of the reactor performance defined the behavior pattern of the reactor, which maintained an average COD removal efficiency higher than 80%. Although the methanogenic activity has been parcially affected, \'SO IND.4\'POT2-\' balances showed that the sulfate reduction activity was not the main process responsible for such inhibition.

Os sistemas de tratamento de esgotos sanitários são considerados como requisitos básicos de infra-estrutura para as sociedades urbanas, pois possibilitam o controle e a prevenção de muitas doenças, gerando condições de higiene que promovem a saúde pública. Considerando os elementos constituintes dos efluentes urbanos e industriais, além da carga microbiológica, podem conter diversos poluentes químicos que afetam a saúde humana. Dentre os constituintes químicos, destacam-se os metais pesados que, se não devidamente removidos durante o processo de tratamento, podem causar uma poluição significativa no corpo receptor, representando um risco para a saúde humana e ambiental. Em Ribeirão Preto – SP há em funcionamento duas estações de tratamento de esgotos (ETE) sendo a ETE-Caiçara, desde o ano de 2000 e a ETE-Ribeirão Preto, desde 2002. Este estudo teve como objetivo avaliar os níveis de metais pesados em efluentes urbanos, antes e após o tratamento de esgoto pelo sistema de lodos ativados da ETE-Ribeirão Preto. Visou também avaliar os níveis de metais pesados no lodo formado durante o tratamento de esgoto pelo sistema de lodos ativados, considerando sua possível utilização para fins agrícolas. No esgoto bruto e tratado foram analisados os seguintes metais: Cd, Cr, Cu, Hg, Mn, Pb e Zn utilizando técnicas de espectrofotometria, de acordo com o tipo de metal, como: Espectrofometria de Absorção Atômica acoplado a Forno de Grafite (EAA-FG), Espectrofotometria de Absorção Atômica com Geração de Hidreto (EAA-VGA) e Espectrofotometria de Absorção Atômica de Chama (EAA-Chama). No lodo foram analisados os seguintes metais: As, Be, Cd, Cr, Cu, Fe, Hg, Mn, Ni, Pb, Sn, TI, V e Zn por Espectroscopia com Plasma Induzido-Espectroscopia de Massas (ICP-MS), Espectroscopia com Plasma Induzido-Espectroscopia Óptico (ICP-OES) e Espectrofometria de Absorção Atômica acoplado a Forno de Grafite (EAA-FG). Com os dados obtidos verificou-se que os níveis de metais pesados presentes nas amostras de esgoto estão dentro dos valores estabelecidos pela Resolução do Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA) nº. 357/2005 que estabelece as condições e padrões de lançamento de efluentes. Observou-se também que a remoção de metais foram muito variáveis para os diferentes metais. E as concentrações do lodo analisadas apresentaram níveis dentro dos valores estabelecidos para lodo de uso agrícola no Estado de São Paulo (CETESB, 2001). Este estudo evidencia a importância e a função de uma ETE, que é tratar os esgotos que possam causar impactos ambientais nos corpos de água que irão receber esses efluentes, e também a possível disponibilização do lodo para a agricultura, considerando que as legislações estão sendo cumpridas e apresentando, assim, informações às autoridades responsáveis pelo tratamento de esgoto do município de Ribeirão Preto-SP. / Sewage treatment systems are considered basic infrastructural requisites for urban societies, as they allow for the control and prevention of many diseases and create hygiene conditions that promote public health. Urban and industrial effluents not only carry a microbiological load, but their constituent elements can contain various kinds of chemical pollutants that affect human health. Chemical elements include heavy metals which, if removed inappropriately during the treatment process, can cause significant pollution in the receiving body and represent a risk for human and environmental health. In Ribeirão Preto – SP, Brazil, there are two sewage treatment stations (ETE), one of which is ETE-Caiçara, functioning since 2000, and the other ETE-Ribeirão Preto, since 2002. This study aimed to evaluate heavy metal levels in urban effluents before and after treatment by means of the Activated Sludge System at the ETE-Ribeirão Preto, as well as to evaluate heavy metal levels in the sludge formed during sewage treatment through the activated sludge, considering its potential use for agricultural purposes. We analyzed the following metals in raw and treated wastewater: Cd, Cr, Cu, Hg, Mn, Pb and Zn, using Graphite Furnace Atomic Absorption Spectrophotometry (AAS-GF), Atomic Absorption Spectrophotometry with Hydride Generation (AAS-HG) and Flame-Atomic Absorption Spectrophotometry (AAS-Flame). In the sludge, we analyzed the following metals: As, Be, Cd, Cr, Cu, Fe, Hg, Mn, Ni, Pb, Sn, TI, V and Zn, using Inductively Coupled Plasma Mass Spectroscopy (ICP-MS), Inductively Coupled Optical Emissions Spectroscopy (ICP-OES) and Graphite Furnace Atomic Absorption Spectrophotometry (AAS-GF). The obtained data revealed that the heavy metal levels present in the wastewater samples remain within the values determined by Resolution No. 357/2005, which establishes effluent emission conditions and norms. Furthermore, we observed great variations in the removal of different kinds of metals. Metal values recorded for sludge were within the maximum permitted levels established by the Environmental Sanitation Company (CETESB), São Paulo, Brazil for agricultural use of sludge. This study evidences the importance and the function of an ETE, that is, to treat wastewater that can cause environmental impacts in the water bodies that will receive these effluents, as well as to make available sludge for agricultural use, guaranteeing that legislation is being complied with and, hence, producing information for the authorities responsible for sewage treatment in Ribeirão Preto-SP.

O objetivo principal desta pesquisa foi comparar o desempenho de dois reatores anaeróbios híbridos de biomassa imobilizada (RAHBI), em escala de laboratório, no processamento da vinhaça de cana-de-açúcar. Um (reator 1) recebendo vinhaça sem tratamento prévio e outro (reator 2) processando vinhaça previamente submetida à coagulação, utilizando-se de um biopolímero experimental a base de cálcio. Os reatores foram construídos em acrílico, com volume de 1,5 litros cada, provido de sistema de recirculação com razão igual a 3. A operação dos reatores foi dividida em duas etapas: a primeira, com duração de 69 dias, teve seu fim caracterizado por um colapso apresentado pelo reator 2. A segunda fase, com duração de 37 dias, onde se observou outro colapso. O principal parâmetro de controle no monitoramento dos reatores foi a quantificação de matéria orgânica, em termos de Demanda Química de Oxigênio (DQO). Durante a Fase I, o reator 1 apresentou eficiência de remoção média de 82,9 ± 4,4% , e o reator 2 de 72,2 ± 18,1%. A carga orgânica volumétrica (COV) média aplicada para o reator 1, durante esta fase, foi de 5,3 ± 1,3 kg DQO/\'M POT.3\'d, e para o reator 2 foi de 5,3 ± 1,6 kg DQO/\'M POT.3\'d. O colapso ocorrido no reator 2 foi evidenciada pelo decréscimo acentuado da eficiência de remoção, chegando a 33,7%. Durante a Fase II, o reator 1 apresentou eficiência de remoção média de 77,5 ± 9,4% , e o reator 2 de 79,2 ± 9,7%. A carga orgânica volumétrica (COV) média aplicada para o reator 1, durante esta fase, foi de 5,1 ± 2,4 kg DQO/\'M POT.3\'d, e para o reator 2 foi de 5,0 ± 2,3 kg DQO/\'M POT.3\'. Ao final desta fase o reator 1 apresentou eficiência de remoção de 80,9%, e o reator 2 65.8%. Foram analisados, também, alcalinidade e produção de metano (\'CH IND.4\'). Durante todas as fases, a alcalinidade dos dois reatores esteve acima de 1000 mg \'CA\'CO IND.3\'/l, indicando estabilidade, em relação a este parâmetro, dos reatores. A produção de \'CH IND.4\' do reator 1 foi de 0,0507 ± 0,0232 l \'CH IND.4\'/h e 0,0838 ± 0,0326 l \'CH IND.4\'/h nas fases I e II, respectivamente. Para o reator 2, esta produção foi de 0,0307 ± 0,0137 l \'CH IND.4\'/h e 0,0800 ± 0,0297 l \'CH IND.4\'/h, para as fases I e II, respectivamente. Foram feitos ensaios de resistência mecânica dos grânulos, análise de microscopia eletrônica de varredura (MEV), Espectrometria de Energia Dispersiva de Raios-X (EDS) e análise da comunidade microbiana, empregando técnicas de biologia molecular. Os testes de resistência mecânica dos grânulos indicam que os grânulos contidos no inóculo, reatores 1 e 2 possuem resistência à desintegração. As análises de MEV e EDS indicam a presença do elemento cálcio com aproximadamente 22% para o inóculo, 39% para o reator 1 e 50% para o reator 2, na massa dos elementos analisados das amostras de grânulos. As análises de biologia molecular indicaram similaridades entre os reatores 1 e 2 de 66,5 e 58%, para os domínios Bacteria e Archea, respectivamente. Desta forma, supõe-se que esta diferença da biota entre os reatores não estaria contribuindo para a falha conferida no reator 2. / This research aimed at compare the performance of two hybrid anaerobic immobilized biomass (HAIB), in laboratory scale, processing vinasse from sugar cane alcohol destilery. Reactor 1 received vinasse without pre-treatment. Reactor 2 processed coagulated vinasse using a calcium-based biopolymer as coagulant. The two reactors were built in acrylic, with a volume of 1,5 liters each. The recirculation flow rate was 3. The operation of the reactors was divided in two phases: first, lasting 69 days, came to an end characterized by a failure (collapse) presented by the reactor 2. The second phase, lasting 37 days, came to an end characterized by another collapse. The main control parameter in the monitoring of the reactors was the quantification of organic matter in terms of COD. During Phase I, the reactor 1 showed average removal efficiency of 82,9 ± 4,4%, and the reactor 2 72,2 ± 18,1%. The organic loading rate (VOC) average applied to reactor 1, during this phase, was 5,3 ± 1,3 kg DQO/\'M POT.3\'d, and 5,3 ± 1,6 kg DQO/\'M POT.3\'d for the reactor 2. The failure occurred in the reactor 2 was evidenced by the sharp decrease of removal efficiency, reaching 33.7%. During Phase II, the reactor 1 showed average removal efficiency of 77,5 ± 9,4%, and the reactor 2 79,2 ± 9,7%. The average VOC applied to reactor 1, during this phase, was 5,1 ± 2,4 kg DQO/\'M POT.3\'d, and 5,0 ± 2,3 kg DQO/\'M POT.3\'d for reactor 2. At the end of this phase, the reactor 1 showed a removal efficiency of 80.9%, and the reactor 2 65.8%. Has also been analyzed, alkalinity and methane (\'CH IND.4\'). During all the phases, the alkalinity of both reactors was above 1000 mg \'CA\'CO IND.3\'/l, indicating stability in the reactors. The production of \'CH IND.4\' was 0.0507 ± 0.0232 l \'CH IND.4\'/h and 0.0326 ± 0.0838 l \'CH IND.4\'/h in phases I and II, respectively. For the reactor 2, the production of \'CH IND.4\' was 0,0307 ± 0,0137 l \'CH IND.4\'/h e 0,0800 ± 0,0297 l \'CH IND.4\'/h for the phases I and II, respectively. Assays were performed in mechanical granules strength, analysis of scanning electron microscopy (SEM), Energy Dispersive Spectroscopy X-ray (EDS) and analysis of the microbial community, using molecular biology techniques. The tests of mechanical of granules strength indicate that the granules contained in the inoculum, reactors 1 and 2 are resistant to disintegration. The SEM and EDS analysis indicated the presence of calcium element with approximately 22% inoculum, 39% for reactor 1 and 50% for reactor 2, in the mass of the elements analyzed samples of granules. The microbial community analyzes indicated molecular similarity between the first and second reactor of 66.5 and 58% for Bacteria and Archea domain, respectively. Thus, it is assumed that the difference between the biota of the reactors would not be contributing to the failure given in the reactor 2.

O tratamento de efluentes de indústrias e efluentes domésticos é realizado em Estações de Tratamento de Esgoto as chamadas (ETE\'s), onde se tem como produtos finais, uma corrente de água tratada e um resíduo sólido, o lodo de esgoto. A presente Tese tem como objetivo o estudo do processamento térmico do lodo de esgoto seco da ETE de Barueri, São Paulo, visando avaliar seu uso como fonte de energia e obter, por queima, um material cerâmico. Este trabalho foi proposto como uma alternativa para o reuso deste material, eliminando sua disposição final no solo. Evita-se, assim, a contaminação pelos materiais contidos nas cinzas obtidas nesse processo e, conseqüentemente, a contaminação de lençóis de água subterrâneos. Foi feita a caracterização do lodo e dos principais produtos obtidos nas diversas etapas de queima do lodo, que foram estudadas principalmente por análises térmicas, complementadas por outras análises instrumentais. Os resultados indicam a possibilidade de utilizar o lodo como fonte alternativa de energia, visto ter apresentado um poder calorífico inferior da ordem de 40% do de um óleo combustível. O tratamento térmico em presença de ar, aplicado ao lodo de esgoto até a temperatura de 1050°C, elimina totalmente os componentes orgânicos presentes no lodo original. O material cerâmico final, formado do processamento térmico dos argilo-minerais originalmente presentes no lodo, apresenta os elementos traço de metais pesados fixados na matriz cerâmica sinterizada assim obtida. Ensaios de lixiviação ácida e de solubilidade em água indicam a possibilidade de uso deste material sólido final em formulações cerâmicas, sem prejuízo à saúde humana e ao meio ambiente. / The domestic and industrial wastewater goes to a treatment station. The effluent is a water with na low level of pollution. The solid waste generated is the dry sludge. This is the object of the present Dissertation. We intend to use the sludge as a source of energy and also as a raw material for the ceramic industry. The heating power of the dry sludge is close to 40% of the value reported for heating oil. Using the ashes as ceramic raw material there will no contamination of the underground water. Characterization of the sludge fired at 1050°C were performed through thermal analysis, x-ray diffraction, x-ray fluorescence and scanning electron microscopy. The leaching test of the calcinated sludge shows very low concentration of contaminants. Therefore the technique is applicable for the recycle of wastewater sludge.

Este trabalho apresenta uma análise comparativa da atividade biológica das células imobilizadas em um reator anaeróbio, tratando esgoto sanitário. Os materiais utilizados como suporte para o desenvolvimento do biofilme foram: um polimérico poroso (espuma de poliuretano), um polímero menos poroso (PVC), uma cerâmica porosa (cerâmica especial, desenvolvida pelo DEMA-UFSCar) e uma cerâmica menos porosa (tijolo refratário). A concepção do reator anaeróbio possibilitou o desenvolvimento do biofilme de forma igual, assim como a retirada desse suporte mantendo íntegra a biomassa aderida. Alguns suportes e o lodo retirados do reator anaeróbio foram colocados em reatores diferenciais para determinação dos parâmetros cinéticos. Esses parâmetros foram utilizados para avaliar a atividade biológica, tanto do biofilme aderido aos suportes quanto do lodo. As células imobilizadas nos materiais poliméricos apresentaram maior atividade biológica. Não foi verificada nenhuma diferença significativa na remoção dos constituintes da matéria orgânica (proteínas, carboidratos e lipídeos) entre as células imobilizadas. As análises microscópicas não constataram diferenças na predominância de algum gênero nos suportes ou lodo. O reator foi operado durante 183 dias, com remoção média de DQO de 50,5%, a taxa de carregamento orgânico média foi de 0,193 kg DQO.m3.dia-1. / This work presents a comparative analysis of the biological activity of immobilized biomass in a fixed-bed anaerobic reactor treating domestic sewage. The matrices used for biofilm growth were a porous polymer (polyurethane foam), a polymer with low porosity (PVC), a porous ceramic (special ceramic) and a ceramic with low porosity (refractory brick). The conception of the fixed-bed anaerobic reactor warranty the structure and integrity of the biofilm when samples of support material must be taken. Moreover, the conditions for biofilm growth were similar for all the materials used. After start-up period, some supports were taken from the fixed-bed reactor and transferred to differential reactors, where kinetic studies were carried out. Kinetic parameters were estimated for the different supports and for granulated sludge and used to evaluate the biological activity in a comparative way. The cells adhered to the polymeric supports presented higher activities and the highest activity was obtained when polyurethane foam was used. No differences were verified for organic matter consumption (as proteins, carbohydrates and lipids) when different matrices were used for cell immobilization. Microscopic analysis indicated that the morphological types in the biofilms were similar in ali support materiais. The fixed-bed reactor was operated for 183 days with mean COD removal efficiency of 50.5%, subjected to a organic loading rate of 0.193 Kg COD.m3.dia-1.

A preocupação com a disposição de lodo de esgoto no Brasil resultou do aumento do volume de esgoto tratado e tem exigido alternativas para a sua disposição final. A princípio, a utilização agrícola se apresenta como uma das propostas viáveis uma vez que o lodo é rico em matéria orgânica, macro e micronutrientes necessários à fertilidade dos solos. Entretanto, há que ser considerado o impacto ambiental de alguns desses elementos, como Hg, As, Cd, Pb, Ag, Cu, Zn entre outros, sobre o solo, biota e águas, superficiais e subterrâneas. A ETE Barueri é a maior estação de tratamento de esgoto do estado de São Paulo e recebe efluentes domésticos e industriais, motivo pelo qual os metais pesados são encontrados nos lodos em teores muitas vezes acima dos permitidos pela legislação federal (CONAMA, 2006). Com base nesses aspectos esta tese investigou principalmente a variação dos teores dos elementos Zn, Ni, Cr, Cu e Fe em 30 amostras de lodo, coletadas nos períodos chuvoso e seco, por um ano, para verificar: a influência da sazonalidade na sua qualidade para fins agrícolas, as suas possíveis associações com outros elementos e frações químicas na matriz do lodo (íons trocáveis, matéria orgânica, ácidos húmicos e fúlvicos, carbonatos, oxi-hidróxidos de ferro e manganês), bem como a capacidade de adsorção desses metais pela turfa, como proposta de tratamento. Os métodos utilizados para essa pesquisa incluíram as análises químicas por ICPOES e fluorescência de raios X (FRX) e seu tratamento estatístico, o fracionamento químico, a espectroscopia de infravermelho (FTIR), a microscopia eletrônica de varredura (MEVEDS), a difração de raios X (DRX), a análise térmica e a determinação da razão isotópica d34S. Estas quatro últimas técnicas foram empregadas, em especial, para averiguar a procedência do enxofre contido no lodo. Os ensaios de adsorção com a turfa foram efetuados por batelada. Os resultados obtidos revelaram que os teores de muitos dos elementos químicos existentes no lodo de esgoto variaram em função das precipitações pluviométricas, dentre eles o níquel, o zinco e o enxofre, muitas vezes encontrando-se acima dos valores permitidos pela legislação. Verificou-se também que os maiores percentuais dos metais analisados no lodo de esgoto encontravam-se associados à fração dos \"oxi-hidróxidos de ferro mal cristalizados\" e não à matéria orgânica, constituinte bastante relevante da sua matriz. Na fração matéria orgânica, o teor de cobre foi o mais elevado dentre os demais elementos. Os espectros FTIR indicaram o baixo grau de humificação dessa matéria orgânica. As fezes humanas, os surfactantes e os combustíveis fósseis apareceram como provável origem do enxofre no lodo. A solução \"água de chuva\" extraiu níquel e cobre do lodo de esgoto nos ensaios em batelada e a turfa adsorveu preferencialmente o níquel ao cobre. Os percentuais de Zn e Ni associados aos ácidos húmicos e fúlvicos retidos pela turfa foram maiores em pH 6,5 que em pH 8,5. O cobre apresentou comportamento contrário. Os resultados obtidos permitem afirmar que qualquer emprego a ser dado a esse tipo de lodo exige tratamento prévio. / The increase of the wastewater treated volume in Brazil has demanded alternatives to the sewage sludge final disposal. At first, agricultural use is one of the viable recommendations since sludge is rich in organic matter, macro and micronutrients necessary to the fertility of the soil. However, it is necessary to consider the environmental impact of some of these elements such as Hg, As, Cd, Pb, Ag, Cu, Zn among others, on the soil, biota and surface and subterranean water. ETE Barueri is the biggest treatment plant in the state of São Paulo and receives domestic and industrial effluents and for this reason heavy metals are found in the sludge in contents highly above those allowed by federal Brazilian legislation (CONAMA, 2006). Based on these aspects this study mainly investigated the fluctuation in the concentration of the elements Zn, Ni, Cr, Cu and Fe in 30 samples of sludge, collected in the rainy and dry periods, over a year, in order to check: the influence of seasonality on its quality for agricultural purposes; their possible associations with other elements and its distribution in the solid phase in the sludge matrix (exchangeable ions fraction, organic matter fraction, humic and fulvic acids fraction, carbonates fraction, iron and manganese oxihydroxides fraction) as well as the adsorption capability of these metals by the peat, as a recommendation for treatment. The methods used for this research included the chemical analysis by ICP-OES and X-ray fluorescence (FRX), their statistical analysis, the chemical fractionation, the infrared spectroscopy (FTIR), scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive scan (EDS), the X-ray diffraction (XRD), the thermal analysis and the isotopic ratios analysis ?34S. The last four techniques were used, specially, to investigate the origin of the sulphur present in the sludge. The adsorption experiments with the peat were conducted in bulk. The obtained results showed that the concentrations of several of the chemical elements present in the sewage sludge, among them nickel, zinc and sulphur, varied in relation to the pluvial precipitations, often being above values allowed by legislation. It was also found that the greater percentages of the metals in the sewage sludge were associated with the fraction of the poorly crystallised iron oxihydroxides and not with the organic matter, a rather relevant component of its matrix. In the organic matter fraction, the amount of copper was the highest amongst the other elements. The FTIR spectrums indicated the low decomposition degree of that organic matter. Human feces, surfactants and fossil fuels appeared as probable origin of the sulphur in the sludge. The \"rainwater solution\" extracted nickel and copper from the sewage sludge in the experiments in bulk, and the peat adsorbed the nickel preferably to the copper. The percentages of Zn and Ni, associated with the humic and fulvic acids, retained by the peat, were higher in pH 6,5 than in pH 8,5. The copper had the opposite behaviour. The results obtained allow us to state that any utilization of this type of sludge requires previous treatment.

A questão ambiental é um tema muito importante em nossos dias, é por isso que muitas empresas têm interesse em valorizar seus resíduos, seja para minimizar custos ou para vender um produto que pode ser usado como matéria-prima em outras indústrias. O estabelecimento de uma legislação mais rigorosa sobre o destino final dos resíduos sólidos tem sido acompanhado, de uma progressiva rejeição das disposições tradicionalmente aceitas. Por isso é necessário estudar novas alternativas para a disposição de resíduos industriais e pesquisar algumas aplicações para transformá-los em materiais com um valor agregado. Este trabalho tem como objetivo estudar a incorporação de dois resíduos em massas cerâmicas: lodo gerado no processo de tratamento de esgoto doméstico e lama vermelha (resíduo do processo Bayer de produção de alumina). Além desses resíduos foram empregadas umas argilas que são usadas na fabricação de materiais de cerâmica vermelha. Tanto os resíduos como as argilas tiveram sua composição mineralógica caracterizada por difração de raios X (DRX) e composição química por fluorescência de raios X (FRX). Esses resíduos foram misturados com argila e foram produzidas massas cerâmicas para avaliar seu desempenho nas propriedades fundamentais (resistência mecânica à flexão, densidade aparente, porosidade e absorção de água). Os corpos de prova foram conformados por prensagem uniaxial (25 MPa, 60×20×~4 mm³), e foram estudadas várias composições e duas temperaturas de queima (950°C e 1050°C), temperaturas usuais de queima em produtos de Cerâmica Vermelha. Alguns dos resultados obtidos cumprem com os parâmetros exigidos para a fabricação de diferentes tipos de produtos cerâmicos como tijolos, telhas e revestimentos cerâmicos. / Nowadays the environmental protection is an important matter. For that reason many companies are concerned about giving value to their residues, either to minimize operation costs or to sell raw material to other industries. With more restrictive legislation about wastes management, the traditional disposals are being rejected. Therefore, it is necessary to study new alternatives of final disposal and research new applications to transform industrial wastes into added-value products. This work aims to study the incorporation of two industrial wastes in ceramic materials; sewage sludge from a municipal wastewater treatment plant and red mud (a by-product of the Bayer process to produce alumina). In addition to those residues, it was used two local clays that are usually incorporated in ceramic bricks. Both residues as well as the clay were characterized by X-ray diffraction (XRD) and X-ray fluorescence (XRF). The residues and the clay were mixed, and prismatic probes were conformed to evaluate their technological properties (bending resistance, bulk density, porosity and water absorption). The ceramic probes were pressed uniaxially (25 MPa, 60×20×~4 mm³) and two temperatures (950°C and 1050°C), normally used in traditional ceramic industry, were studied. Some of the results fulfill the required parameters for the fabrication of different kinds of ceramic products as bricks, roof tiles and floor tiles.

Lodos de duas Estações de Tratamento de Água (ETA) que utilizam cloreto férrico (ETA-Paiol-ETA-1) e sulfato de alumínio (ETA-SAAE-ETA-2) como coagulantes, foram caracterizados físico-quimicamente em duas estações do ano (chuvosa e seca) e submetidos a testes de toxicidade aguda com microcrustáceos (Daphnia similis), quironomídeos (Chironomus xanthus) e peixes (Hyphessobrycon eques) e de toxicidade crônica com microcrustáceos (D. similis). Observou-se ainda os efeitos destes lodos na comunidade bentônica dos corpos d\'água que recebem os lançamentos das ETAs. Os efeitos dos lodos nos testes de toxicidade aguda foram observados em relação a mortalidade, e, quanto aos testes de toxicidade crônica, observou-se os efeitos na reprodução (número de neonatas) e na mortalidade. Em geral, os lodos das duas ETAs não causaram toxicidade aguda aos organismos-teste, ocorrendo apenas indícios de toxicidade. O lodo da ETA que utilizava cloreto férrico causou toxicidade crônica, que foi observada na reprodução (baixo número de neonatas) e na alta taxa de mortalidade, enquanto que o lodo da ETA que utilizava sulfato de alumínio causou toxicidade crônica evidenciada apenas em relação a reprodução. Os lodos causaram efeitos adversos à fauna bentônica, evidenciados pela predominância de Diptera nos pontos de lançamento das ETAs nos corpos receptores. Constatou-se ainda a variação temporal na caracterização dos lodos em relação aos parâmetros: pH, turbidez, série de sólidos, nutrientes (N e P) e metais (AI, Mn e Fe), sendo que estes, juntamente com a DQO, foram identificados como os principais parâmetros que aumentam a degradação dos corpos receptores que recebem os lançamentos dos efluentes das ETAs. Portanto, a disposição \"in natura\" dos efluentes das ETAs prejudica à biota aquática e compromete a qualidade da água e do sedimento dos corpos receptores. / Sludges from two water treatment plants, which use ferric chloride (ETA-Paiol-ETA-1) and alum (ETA-SAAE-ETA-2) as coagulants were characterized physicall y and chemically at two seasons (wet and dry). The sludge was subjected to acute toxicity tests to cladoceran (Daphnis similis), midges (Chironomus xanthus) and fishes (Hyphessobrycon eques) and chronic toxicity tests using clacloceran (D. similis). It also was observed the impact of discharged sludge on benthic communities in surface waters at two water treatment plants. Acute toxicity tests evaluated sludge effects on mortality, while chronic toxicity tests assessed effects on reproduction and mortality. In general, sludges from two water treatment plants did not show acute toxicity on organisms-test, only toxicity traces. Ferric chloride sludge showed chronic toxicity on lower brood production and high mortality rate. Alum sludge showed chronic toxicity only on brood production. Sludges from water treatment plants caused detrimental effects to benthic macroinvertebrate communities. This effect was determined by Diptera predominance at bodies receiving discharge from water treatment plants. The turbidity, solids series, nutrients (N and P) and metals (Al, Mn and Fe) in the sludge vary when experiments are carried out in the dry and wet season. Together with COD, there were the main parameters that cause the increase in degradation of bodies receiving discharge from water treatment plants. Thus the disposal of \"in natura\" effluents from water treatment plants damages aquatic biota and affects receiving bodies water and sediment quality.

O processo de tratamento de esgoto por lodo ativado pode ser adaptado para o recebimento de maior carga orgânica ou para a remoção de nitrogênio por meio da introdução de suportes plásticos móveis, em um processo conhecido por IFAS Integrated Fixed-Film Activated Sludge. O objetivo do projeto é avaliar comparativamente os desempenhos dos sistemas de lodo ativado e IFAS na remoção de matéria orgânica e nitrogênio de esgoto doméstico, associados à variação da idade do lodo com referência na biomassa suspensa. O efeito da adição de suportes plásticos móveis em sistemas existentes de lodo ativado é avaliado como forma de subsidiar análises de viabilidade de emprego dessa solução para a ampliação e adaptação de estações de tratamento de esgotos domésticos. A pesquisa foi desenvolvida em escala piloto, mantendo dois sistemas em funcionamento em paralelo, um representando um sistema de lodo ativado com remoção de nitrogênio e outro idêntico, exceto para a introdução dos suportes plásticos móveis. Desta forma, foi possível atribuir a diferença nos resultados à presença de biomassa aderida. Foram utilizados elementos suporte com área superficial específica de 300 m²/m³ e fração de enchimento de 50%. Ambos os sistemas foram mantidos em operação estável e eficiente, considerando a remoção de matéria orgânica. No entanto, o sistema IFAS teve melhor desempenho na remoção de nitrogênio em todas as fases experimentais, confirmando as vantagens antecipadas. Os resultados foram verificados em termos de taxas de aplicação previstas para cada porção de biomassa, de acordo com as idades do lodo estudadas. / The activated sludge wastewater treatment process can be retrofitted to either receive larger organic loads or for nitrogen removal by introducing plastic media carriers, in a process known as IFAS Integrated Fixed-Film Activated Sludge. The project aims to comparatively assess the performances of activated sludge and IFAS systems in removing organic matter and nitrogen from domestic sewage, associated to the variation of the sludge age with reference to the suspended biomass. The effect of adding plastic media carriers on existing activated sludge systems is evaluated as a subsidy for prefeasibility analysis of using this solution for the upgrading and retrofitting of municipal wastewater treatment plants. The study was developed on a pilot scale, operating two systems in parallel, representing an activated sludge system with nitrogen removal and another identical system except for the introduction of plastic media carriers. Thus, it was possible to assign the difference in results to the presence of attached biomass. Carriers were used with 300 m²/m³ specific surface area and 50% filling fraction. Both systems were kept under stable and efficient operation considering the removal of organic matter. However, the IFAS system had better performance at removing nitrogen in all experimental phases, confirming the anticipated advantages. The results were verified in terms of application rates expected for each portion of biomass in accordance with the sludge ages studied.

O lodo é o principal resíduo sólido gerado no processo de Tratamento de Água para Abastecimento público (ETA). São considerados Resíduos Sólidos Não Perigosos e Não Inertes (Classe IIA) pela ABNT 10.004/2004, devendo ser tratados e dispostos em locais legalmente apropriados. Na maioria dos municípios brasileiros, estes lodos são despejados sem nenhuma forma de tratamento, contribuindo com a degradação da qualidade dos mananciais. O lodo é constituído de materiais inorgânicos como siltes e sílicas, matéria orgânica degradável, com presença de microorganismos patógenos e metais, oriundos do próprio manancial de captação ou do coagulante utilizado durante o processo de coagulação. O objetivo principal deste trabalho foi verificar a possibilidade da utilização dos lodos das ETA como Fonte Alternativa de Energia, comparando os lodos gerados com Sulfato de Alumínio (SA), Polialumínio Cloreto (PAC) e Tanino (T) extraído de casca de Acacia mearsii de Wild. A metodologia utilizada contou com as seguintes análises físicas e químicas: Estereomicroscopia, Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Difração de Raio X (DRX), Perda ao Fogo (PF) e Poder Calorífico Superior (PCS) e Inferior (PCI). Valores simulados de economia com a utilização dos lodos como fonte alternativa também foram levados em consideração. Os lodos ao SA e ao PAC foram coletados diretamente na planta da ETA São Gabriel Saneamento, localizada no Município de São Gabriel/RS e, o lodo ao Tanino foi gerado no Laboratório de Recursos Hídricos e Saneamento Ambiental, na Universidade Federal do Pampa, campus São Gabriel. Os resultados apontaram que o lodo ao tanino apresentou uma quantidade maior de matéria orgânica, com perda ao fogo de 40,5%, maior teor de carbono (15%), hidrogênio de 2,44% e um poder calorífico de 4.347,30kJ.kg-1, podendo ser utilizado como biossólido, na reconstituição de áreas degradadas e como fonte de energia. Já o lodo ao SA, apresentou uma perda ao fogo de 23,2%, carbono de 5%, hidrogênio de 2,3%, um poder calorífico baixo de 1.384,40 kJ.kg-1, enquanto que o lodo ao PAC apresentou uma perda ao fogo de 30,0%, carbono de 6,41%, hidrogênio de 2,05%, um poder calorífico baixo de 2.746,50kJ.kg-1, ficando entre ao SA e ao Tanino. A diminuição na conta de energia elétrica da estação estudada resultou em 3,22% para lodo ao PAC e 4,67% para lodo ao Tanino, correspondendo a uma economia anual com transporte para descarte e com geração de energia elétrica de US$9.590,44 para o PAC e US$10.615,38 para o Tanino. A fim de potencializar estes resultados foram acrescentadas porcentagens diferentes de casca de arroz (CA), técnica esta chamada de cofiring. Para as misturas obteve-se uma economia de consumo de energia elétrica de 6,32% (PAC+15%CA) e 8,39% (PAC+25%), correspondendo aos valores de US$13.839,77 e US$16.795,41 respectivamente. Os resultados mostraram que lodos de ETA possuem potencial de geração de energia, podendo ser aplicada dentro das próprias instalações de processo tornando-as mais sustentáveis em termos energéticos. / Sludge is the main solid waste generated in a Water Treatment Plant (WTP). Non- Hazardous and Non-Inert Solid Waste (Class IIA) by ABNT 10,004/2004 (Brazilian Regulation) is considered as being treated and disposed of in legally appropriate places. In most Brazilian municipalities, these sludges are dumped without any form of treatment, contributing to the degradation of the quality of the springs. The sludge is composed of inorganic materials such as silt and silica, degradable organic matter, with the presence of pathogenic microorganisms and metals, originating from the source of collection or the coagulant used during the coagulation process. The main objective of this work was to verify the possibility of using WTP sludge as an Alternative Energy Source, comparing sludge generated with Aluminum Sulphate (SA), Polyaluminium Chloride (PAC) and Tannin (T) extracted from Acacia mearsii of Wild. The methodology used included the following physical and chemical analyzes: Stereomicroscopy, Scanning Electron Microscopy (SEM), X-ray Diffraction (XRD), Fire Loss (PF) and Upper Calorific Power (PCS) and Inferior (PCI). Simulated values of economy with the use of sludge as an alternative source were also taken into account. The sludge from the SA and PAC was sampled directly from the São Gabriel Saneamento WTP, located in the São Gabriel City (Southern Brazil), and the sludge from Taninn was generated at the Laboratory of Water Resources and Environmental Sanitation at the Universidade Federal do Pampa, Campus São Gabriel. The results showed that the sludge to the tannin presented a higher amount of organic matter, with a loss of 40.5%, a higher carbon content (15%), a hydrogen of 2.44% and a calorific value of 4 347.30 kJ. kg-1, which can be used as biosolids, in the reconstitution of degraded areas and as an energy source. The sludge to aluminum sulphate (SA) presented a fire loss of 23.2%, carbon of 5%, hydrogen of 2.3%, a low calorific value of 1,384.40 kJ.kg-1, while the sludge to Polyaluminium Chloride (PAC) presented a fire loss of 30.0%, carbon of 6.41%, hydrogen of 2.05%, a low calorific value of 2,746.50 kJ.kg-1, being between SA and Tannin. The decrease in the electricity bill of the station studied resulted in 3.22% for sludge to PAC and 4.67% for sludge to Taninn, corresponding to an annual economy with transportation for disposal and with electric power generation of US$9,590.44 for the PAC and US$10,615.38 for Tannin. In order to potentiate these results were added different percentages of rice husk (CA), a technique called cofiring. For the mixtures, electricity consumption was 6.32% (PAC + 15% CA) and 8.39% (PAC + 25%), corresponding to the amounts of US$13,839.77 and US$16,795.41 respectively. Results showed that WTPA sludge has potential for energy generation, and can be applied within the process facilities themselves becoming more sustainable in terms of energy.