Neste trabalho, a partir da aplicação da teoria de controle ótimo, são estabelecidos sistemas de controle aplicáveis a três importantes sistemas aeróbios de tratamento de esgotos - filtros biológicos, processos de lodos ativados e os processos combinados formados a partir da combinação dos filtros biológicos e lodos ativados. Para a definição dos sistemas de controle são necessários modelos dinâmicos que descrevam o comportamento dos diferentes sistemas de tratamento. Da literatura são obtidos os modelos dinâmicos destinados à descrição do comportamento do processo de lodos ativados; para o filtro biológico, é proposto um modelo combinando à equação de balanço do reator e o modelo de ordem variável, este último destinado ao cálculo do fluxo de substrato para o interior de biofilmes profundos. Os resultados demonstram que, independentemente do sistema de tratamento considerado, os sistemas de controle reduzem substancialmente os tempos de acomodação e os desvios apresentados pelas variáveis de estado em relação as suas condições de equilíbrio. Por fim, função da inviabilidade de monitoramento de todas as variáveis de estado utilizadas para caracterizar os sistemas de tratamento, são propostos, a partir de modelos simplificados, controladores que incorporam a observação de estados. Também neste caso, os controladores estabelecidos permitem melhorar significativamente o desempenho dos sistemas de tratamento de esgotos analisados. / This paper constructs automatic control systems by means of optimal control theory for three different combinations of wastewater treatment units, namely, trickling filter, activated sludge process and a combined process. The dynamic model for the activated sludge process available in literature and a model proposed for the trickling filter were used in the construction of control systems. It is shown that the controls obtained in this study substantially reduce the durations necessary for the reestablishment of the equilibrium conditions in terms of state variables and the attenuation of oscillations around these conditions. Controls including observers for the state variables were devised on the basis of simplified models for the process in order to deal with the difficulties involved in monitoring all the state variables. These control systems were also found to be quite effective in improving the performance of the wastewater treatment plants considered in this paper.

No processo de lodos ativados por batelada, a definição de um ciclo operacional é de fundamental importância para o bom funcionamento de uma estação de tratamento de esgotos que utiliza esse tipo de tratamento. A adoção de um ciclo adequado pode trazer vários benefícios como o aumento da eficiência de tratamento, a introdução da remoção da matéria nitrogenada, por meio dos processos de nitrificação e desnitrificação do efluente e até diminuir o consumo de energia que é relativamente alto nesse tipo de tratamento. Foi aplicada então, a definição do ciclo operacional à ETE Bueno de Andrada que utiliza o processo de lodos ativados por batelada aeróbio para o tratamento da fase líquida. Foram experimentados alguns ciclos de operação com tempos e estratégias diferentes, variando-se os tempos de aeração, mistura, enchimento ou sedimentação. A aplicabilidade de cada estratégia de ciclo foi avaliada em termos da eficiência de remoção da matéria orgânica carbonácea, retratada com as análises de DBO e DQO do esgoto afluente e do efluente final. Foi desenvolvido também, o processo de automação da ETE Bueno de Andrada com o estudo e ajuste de um programa computacional que gera um arquivo de controle utilizado para controle do ciclo de operação dos SBRs. Os resultados mostraram que os ciclos operacionais entre 10 e 12h, consegue-se uma eficiência de remoção da matéria orgânica carbonácea entre 95 e 97%. / The definition of an adequate operational cycle for the batch activated sludge process is of fundamental importance for the proper operation of a sewage treatment plant. The use of a suitable cycle can bring many benefits namely the increase of the treatment efficiency, the introduction of the nitrogen organic material removal through the nitrification and denitrification process of the eflluent and the decrease of energy consumption that is relatively high in this process. The operational cycle definition is then applied to the Sewage Treatment Plant of Bueno de Andrada that use the aerobic batch activated sludge process for the liquid phase treatment. Some operational cycles are experimented with different times and strategies, changing the aeration, rnixture, filling or sedimentation times. The applicability of each cycle strategy was checked by the carbon organic material removal efficiency, measured through the BOD and COD analyses of the influent sewage and the treated eflluent. It was developed, too, the automation process of the Sewage Treatment Plant of Bueno de Andrada, cornplementing and adjusting the control computer program for the PLC that controls the SBRs operational cycle. The results showed that with operational cycles between 10 and 12 hours, the removal efficiency of the carbon organic material was between 95 and 97%.

No atual cenário de saneamento, há uma escassez de estudos na temática de retenção de microrganismos patogênicos em estações de tratamento de esgotos, onde os principais tratamentos se baseiam na remoção de parâmetros físico-químicos. Uma abordagem mais ampla na remoção destes microrganismos em estações de tratamento e sua quantificação no lodo retido é um passo importante para o aumento do debate acerca da eficiência dos atuais tratamentos utilizados na retenção de patógenos, diminuindo assim a contaminação de corpos d\'água com posteriores problemáticas no âmbito de saúde pública. Desta forma, a proposta do projeto foi avaliar e quantificar a remoção de cistos de Giardia spp., oocistos de Cryptosporidium spp. e Escherichia Coli em sistema de tratamento de esgoto sanitário constituído de tratamento anaeróbio (reator UASB), utilizando dois valores de TDH - 8 horas (Etapa 1) e 12 horas (Etapa 2) - seguido de tratamento em sistema de lodo ativado. O projeto utilizou uma estação de tratamento piloto junto a estação de tratamento da USP São Carlos. Para análises de E. coli e coliformes totais foi utilizada a técnica de pour plate e para detecção de cistos e oocistos de Giardia spp. e Cryptosporidium spp., a técnica de separação imunomagnética (IMS) e técnica de Reação de Imunoflorescência Direta (RID) foi escolhida como método de detecção e quantificação. Para a remoção no reator UASB, a variação de TDH indicou influência na remoção de parâmetros físico-químicos e na retenção de microrganismos, sendo que a utilização de TDH de 12 horas obteve remoções de 0,21 log para cistos Giardia spp. e 0,48 log para oocistos de Cryptosporidium spp. Para o Sistema de Lodo ativado, as remoções foram de 0,48 log e 0,15 para ambos os microrganismos, respectivamente, não havendo influência significativa na retenção com a mudança de TDH do reator UASB. Nas análises em fase sólida, foram observados valores altos de contaminação no lodo, tanto para Giardia spp., quanto para Cryptosporidium spp., onde a viabilidade dos (oo)cistos detectados estiveram na faixa de 30% a 99% nas amostras analisadas. / Currently, the field of sanitation faces a lack of studies on retention of pathogenic microorganisms in wastewater treatment plants, where main treatments are based on the removal of physical and chemical parameters. A broader approach to the removal of pathogens in wastewater treatment systems and their quantification in retained sludge is an important step to increase the debate around the efficiency of prevailing treatments used to retain those microorganisms and to consequently reduce the contamination of water bodies. The present study was conducted to assess and quantify the removal of Giardia spp. cysts, Cryptosporidium spp. oocysts and E. coli in wastewater treatment systems. For the purpose of this research, the treatment consisted of a UASB reactor using two values of hydraulic retention time (HRT) - 8 hours (phase 1) and 12 hours (phase 2) - followed by an activated sludge system. The project was staged in a pilot wastewater treatment plant coupled to USP Sao Carlos\' wastewater treatment system. Pour plate technique was used for analysis of E.coli and total coliforms. IMS was used to detect cysts and oocysts of Giardia spp. and Cryptosporidium spp. DFA (direct immunofluorescence assay) method was chosen to detection and quantification. HRT variation for removal in UASB reactor indicated influence in removal of physical and chemical parameters and in retention of microorganisms. The 12 hours use of HRT obtained removals of 0.21 log for Giardia cysts and 0.48 log for Cryptosporidium oocysts. Activated sludge removals presented 0.48 log and 0.15 log respectively, without significative influence in retention with the HRT\'s change in UASB reactor. High values of contamination were observed during solid-phase analysis in activated sludge, both for Giardia and Cryptosporidium. Here, viability of the (oo)cysts detected was around 30% up to 99% of the analyzed samples.

O lixiviado de aterro sanitário é um efluente gerado a partir da mistura de líquidos produzidos na degradação de resíduos sólidos e a água pluvial que infiltra o depósito de material. Estudos na literatura, abordando tratamento de lixiviados de aterro sanitário, indicam que os processos biológicos podem não ser suficientes para que os padrões de lançamento vigentes na legislação sejam cumpridos. Neste contexto os processos oxidativos avançados estão sendo apontados como uma alternativa atrativa para efluentes que apresentam baixa biodegradabilidade. A presente pesquisa objetivou avaliar, em escala de bancada, a tratabilidade do lixiviado de aterro sanitário com aplicação do tratamento de oxidação eletroquímica seguida pelo tratamento biológico de um sistema de lodos ativados operado em batelada. A eletro-oxidação promove a remoção ou degradação de espécies poluentes, direta ou indiretamente, por meio de processos que não necessitam de adição de grandes quantidades de produtos químicos. Nos ensaios realizados com lixiviado bruto e com lixiviado alcalinizado submetido ao tratamento físico-químico de air stripping não houve necessidade de adicionar eletrólitos suporte para a oxidação química ocorrer e ao longo de tais ensaios a matéria foi mensurada quanto à DQO, COT e COD. Quando aplicada a eletro-oxidação no lixiviado bruto (sem tratamento prévio), houve 87% de remoção de DQO utilizando o anodo DDB com aplicação de 48 A h L-1 (densidade de corrente de 100 mA cm-2) e 65% de remoção da DQO quando utilizado o anodo DSA, nas mesmas condições. Analogamente, foram obtidos valores percentuais de remoção de COT de 70 e 60%, respectivamente e ainda 61 e 67% em relação ao COD. A fim de se complementar os estudos quanto à atuação da eletroquímica no tratamento do lixiviado de aterros sanitários, o efluente eletro-oxidado foi adicionado a um sistema de lodos ativados em duas proporções volumétricas distintas (2,5 e 5%) combinadas com esgoto sanitário (97,5 e 95%, respectivamente). Para controle e possível análise na eficiência, foram realizados ensaios com lixiviado bruto (5% de lixiviado bruto e 95% de esgoto sanitário) e somente esgoto sanitário (100%). Foram obtidos valores de remoção de DQO de: 75% em condição 100% esgoto sanitário, 64% com adição 2,5% de lixiviado eletro-oxidado, 57% com adição de 5% de lixiviado eletro-oxidado e 38% com adição de 5% de lixiviado bruto, além de valores percentuais de remoção de COT em cerca de 56, 52, 47 e 37%, respectivamente. E ainda foram obtida remoções nos valores de DBO na ordem de 91, 87, 64 e 24%, respectivamente. De forma geral, o sistema combinado proposto atingiu eficiências consideráveis e se mostrou compatível com o intuito de se estudar o aumento da tratabilidade por meio da aplicação de processos eletroquímicos em lixiviado bruto. / The landfill leachate is a wastewater generated from the mixture of liquids produced in the degradation of solid waste and rainwater that infiltrates the landfill. Studies in the literature approaching the treatment of landfill leachate indicate that biological processes may not be sufficient for the discharge standards prevailing in the present legislation. In this context the advanced oxidation processes (AOP) are being singled out as an attractive alternative for wastewater with a low biodegradability. This study aimed to evaluate, in a bench scale treatability of landfill leachate treatment with application of electrochemical oxidation followed by biological treatment of an activated sludge batch system. The electro-oxidation promotes the removal or degradation of pollutants species directly or indirectly, through processes which do not require addition of large amounts of chemicals. For tests with raw leachate and leachate with alkaline subjected to physico- chemical treatment of air stripping, there was no need to add support for electrolytes and chemical oxidation occurs over such trials the subject was measured as the COD, TOC and DOC. When applied the electro-oxidation in the raw leachate (without treatment) was reached 87% for COD removal using the DDB anode with the application of 48 L h-1 (current density 100 mA cm-2) and 65% COD removal when using the DSA anode under the same conditions. Similarly, the percentage values of TOC removal are 70 and 60 % respectively and also 61 and 67% compared to the DOC was obtained. In order to complement the studies regarding the performance of the electrochemical treatment of landfill leachate, the electro-oxidized effluent was added to an activated sludge system in two different volume ratios (2,5 and 5%) combined with sewage (97.5 and 95%, respectively). For control and possible efficiency analysis, testing with raw leachate (5% and 95 % crude leachate sanitary sewer) and only sanitary wastewater (100 %) were performed. Values of COD removal was obtained: 75% in 100% sewage condition, 64% with addition of 2,5% leachate electro- oxidized , with 57% addition of 5% leachate electro- oxidized and 38% with the addition of 5% raw leachate , and percentage values of TOC removal by about 56, 52, 47 and 37% , respectively. And BOD removal values were obtained in the order of 91, 87, 64 and 24%, respectively. In general, the proposed combined system has achieved considerable efficiency and proved to be compatible with the aim of studying the increased tractability through the use of electrochemical processes raw leachate.

Um dos principais resíduos gerados nos aterros é o lixiviado, que possui elevada concentração de matéria orgânica biodegradável e refratária e de matéria inorgânica, como nitrogênio amoniacal e metais pesados. O tratamento combinado de lixiviado com esgoto sanitário tem sido utilizado em algumas estações de tratamento de esgoto (ETE) brasileiras. No entanto, o processo ainda sofre vários questionamentos e incertezas, especialmente sobre os efeitos da adição do lixiviado sobre o sistema de tratamento. Nesse contexto, o presente trabalho visou avaliar a eficiência do tratamento combinado de lixiviado/esgoto em sistema de lodos ativados, em diferentes condições. Na primeira etapa desta pesquisa, foram realizados experimentos de tratabilidade em escala de bancada (regime de batelada) utilizando as proporções volumétricas de 0% (controle), 0,2%, 2% e 5% de lixiviado em diferentes condições experimentais. Dentre eles, o Experimento 2 (lixiviado pré-tratado por alcalinização e air stripping) se mostrou mais viável tecnicamente, alcançando eficiências de remoção da DBO, da DQO e do COD acima de 97, 82, 60%, respectivamente, até a proporção de 2% de lixiviado pré-tratado. Na segunda etapa da pesquisa, foi avaliada a tratabilidade utilizando reatores em escala piloto (regime contínuo) tratando esgoto sanitário com 2% (P1) e 0% (P2-controle) de lixiviado pré-tratado, com relação microrganismo-alimento de 0,22 kgDBO/kgSSV.dia, tempo de detenção hidráulica de 24 horas e idade do lodo de 20 dias. Os resultados indicaram viabilidade do tratamento nas condições estudadas com 2% de lixiviado pré-tratado, cujas eficiências médias de remoção da DBO, da DQO, do COD foram de 93, 84 e 60%, respectivamente. Esta pesquisa foi desenvolvida com apoio financeiro (Processo N° 2010/51955-2) da Fundação de Amparo à Pesquisa de São Paulo (FAPESP). / The leachate is one of the main wastes generated in landfills, it has a high concentration of biodegradable and refractory organic matter and inorganic matter, such as ammonia and heavy metals. The combined treatment of leachate with sewage has been used in various sewage treatment plants in Brazil. However, there are still many questions and uncertainties about the process, especially the effects of adding leachate on the treatment system. In this context, this study aimed at evaluating the efficiency of combined treatment of leachate/sewage in activated sludge under different conditions. In the first stage of this research, treatability experiments were carried out in a bench scale (SBR) using the volumetric proportions of 0% (control), 0.2%, 2% and 5% leachate under different experimental conditions. The Experiment 2 (leachate pretreated by alkalinization and air stripping) was more technically feasible, achieving efficiencies of removal of BOD, COD and DOC above 97, 82, 60%, respectively, until the proportion of 2% pre-treated leachate. In the second stage of the research was evaluated the treatability using pilot-scale reactors (continuous flow) for sewage treatment with 2% (P1) and 0% (P2-control) leachate pretreated. The operational parameters adopted were food-microorganism rate of 0.22 kgDBO/ kgSSV.d, hydraulic retention time of 24 hours and the sludge retention time of 20 days. The results indicated the viability of the combined treatment with 2% leached pretreated, whose average efficiency of removing BOD, COD, DOC were 93, 84 and 60% respectively. This research was developed with financial support (case No. 2010/2-51955) of Fundação de Amparo à Pesquisa de São Paulo (FAPESP).

Este estudo visou avaliar as implicações do uso da lise celular sobre a produção de lodos e acumulação de nutrientes no efluente do sistema combinado de tratamento (anaeróbio/aeróbio) de despejo sintético simulando esgoto sanitário. O sistema operado era constituído de reator UASB (V = 10,5 l), reator aeróbio (V = 4,4 l) e sedimentador (V = 2,7 l), operando com tempo de detenção hidráulica de 8,0 h, 3,5 h e 2,7 h respectivamente. Durante a fase de controle, acompanhou-se as características de funcionamento do processo sem o emprego da lise celular no lodo de excesso e posteriormente fez-se uso de equipamento de ultra-som para promover a lise do lodo, com retorno posterior do lodo lisado à entrada do reator UASB. Verificou-se que a eficiência média global de remoção de DQO do sistema foi de 90% em ambas as fases considerando DQO efluente filtrada. A conversão de nitrogênio amoniacal a nitrato foi pequena no tanque de aeração e a remoção de fósforo foi insignificante no processo de tratamento, no entanto não ocorreu alteração na qualidade do efluente do sistema em função do retorno do material lisado. Na escala estudada foi freqüente o aparecimento de bulking (controlado pela aplicação de hipoclorito de sódio no sedimentador), fato esse que dificultou a operação do sistema de tratamento e interferiu na manutenção do tempo de retenção celular. Os resultados obtidos da simulação realizada por meio do software GPS-X 4.0, para reator em escala real empregando a lise celular, mostraram acréscimo na concentração de fósforo total no efluente de 30% após 5 anos de operação / The aim of this research is to value the use of cell lyses over the sludge production and effluent nutrient accumulation from a combined treatment system (anaerobic/aerobic) from a synthetic sanitary wastewater. The parts of this system where one UASB reactor (V = 10,5 l), one aeration tank (V = 4,4 l) and one sedimentation tank (V = 2,7 l), hydraulic detention times of 8,0 h, 3,5 h e 2,7 h, respectively. During the control period, the characteristics of the system working without the use of cell lyses were recorded. After this phase, ultrasound equipment was used to cause the sludge lyses and then the sludge was returned to the entrance of the UASB reactor. From these tests we could not observe changes in mean global DQO removal efficiency for the both phases and it was 90% considering filtrated effluent COD. Few ammonia-nitrogen changes into nitrate inside the aeration tank were observed. Phosphorus removal in the treatment system was insignificant, but we could notice no damage to the treatment system caused by the lyses material returned. In the reduced scale of the system bulking events were frequent. This was controlled with sodium hypochlorite at the sedimentation tank, but these events caused operation difficulties and had interfered on the cellular detention time maintenance. Results from a real scale simulation, using cell lyses, done with the GPS-X 4.0 software, show an increase in effluent total phosphorus equal to 30% after 5 years

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

O lixiviado de aterro sanitário é uma água residuária com elevada concentração de DQO, DBO, amônia, traços de metais pesados e substâncias orgânicas dificilmente biodegradáveis, tais como substâncias húmicas e celulósicas (lignina). Dada essas características, torna-se necessário que ele seja recolhido e devidamente tratado para evitar danos ao meio ambiente e à saúde humana. Uma prática que tem sido adotada por alguns municípios brasileiros é o direcionamento do lixiviado para tratamento consorciado em estações de tratamento de esgoto (ETE). No entanto, são poucos os estudos que avaliam a eficácia desse procedimento. Um dos questionamentos sobre o tratamento biológico diz respeito à remoção do material orgânico dificilmente biodegradável, representado principalmente pelas substâncias húmicas e, dentro dessa classe, destaca-se a fração de ácidos húmicos no lixiviado. Nesse contexto, o presente trabalho teve como objetivo verificar a tratabilidade das soluções contendo lactose, lactose com ácidos húmicos, lactose com 2% em volume de lixiviado de aterro sanitário bruto e lactose com 2% em volume de lixiviado pré-tratado por \"air stripping\", quando submetidas ao tratamento biológico em reatores de lodos ativados em escala de bancada. Assim, buscou-se verificar se essa tecnologia de tratamento é capaz de estabilizar, ainda que parcialmente, compostos orgânicos de difícil biodegradação presentes no lixiviado. A quantificação das substâncias de difícil biodegradação antes e após o tratamento foi realizada pelo método tentativo do \"Equivalente em Ácidos Húmicos\" que se encontra em fase de estudo. Os resultados demonstraram que houve uma remoção parcial dessas substâncias. As análises de espectroscopia na região do infravermelho indicaram que não ocorreu a adsorção dos ácidos húmicos no lodo, o que pode ser uma evidencia de que a redução da concentração dessas substâncias é de fato devida ao seu consumo e não pela precipitação no lodo. Além disso, a adição de 2% em volume do lixiviado não ocasionou redução da população de microrganismos no sistema. / Leachate from sanitary landfills is a type of effluent with high concentrations of COD, BOD, ammonia, heavy metal traces and hardly biodegradable organic compounds such as humic and cellulosic substances (lignin). Thus this effluent needs to be collected and treated in order to prevent damages to the environment and to human health. A common practice in Brazilian cities is to destine the leachate to a sewage treatment plant (STP). However, there are few studies that assess the efficiency of this procedure. One of the questions regarding the biological treatment concerns its efficiency in removing hardly biodegradable organic compounds, represented in the most part by the humic substances, given the high levels of humic acid in the leachate. Within this context, the present study had the objective to verify the treatability of solutions containing lactose, lactose with humic acids, lactose with 2% (in volume) of untreated sanitary landfill leachate, and lactose with 2% of leachate pre-treated by air stripping, submitted to biological treatment in laboratory-scale activated sludge reactors. Thus this paper assessed if such treatment technology can stabilize, even if only partially, the hardly biodegradable organic compounds found in leachate. The quantification of these substances prior to and after treatment was made by using a tentative method called Humic Acids Equivalent, which is still in the phase of studies. The results show that there was a partial removal of these substances. The spectroscopy analyses on the infrared region indicated that there was no adsorption of humic acids onto the sludge, which evidences that the decrease in the levels of these substances was due to their consumption and not precipitation onto the sludge. Also, the addition of 2% of leachate did not reduce the population of microorganisms in the system.

No presente trabalho foi estudada a utilização do ozônio como auxiliar no pós-tratamento de reatores anaeróbios por reatores de lodos ativados. Foi estudada a influência da ozonização no aumento da biodegradabilidade da matéria orgânica recalcitrante de efluente anaeróbio antes de ser submetido ao tratamento aeróbio. A pesquisa foi dividida em três etapas. Na primeira e segunda etapas foram utilizados quatro amostras, uma bruta e três ozonizadas com dosagens de 5, 10 e 15 mg O3/L. As amostras da primeira e segunda etapa tiveram tempos de ozonização de 30 e 50 minutos, respectivamente. Os reatores de lodos ativados tiveram tempo de retenção celular de 10 dias e tempo de detenção hidráulica de 24 horas. Na terceira etapa foram utilizadas três amostras, uma bruta e duas ozonizadas cuja dosagem de ozônio foi de 15 mg/L, valor que obteve melhores resultados nas etapas anteriores. Os tempos de ozonização de cada amostra foram de 30 e 50 minutos. Nesta fase, o reator de lodos ativados teve tempo de retenção celular de 10 dias e tempo de detenção hidráulica de 12 horas. Entretanto, amostras ozonizadas submetidas a pós-tratamento em reator de lodos ativados, apresentaram aumento da biodegradabilidade quando expostas a maiores tempos de ozonização. A alimentação do reator de lodos ativados com amostras ozonizadas trouxe benefícios ao seu desempenho. / On this research was studied the utilization of ozone as auxiliary on the post-treatment of anaerobics reactors by activated sludges reactors. It was studied the influence of ozonization of anaerobic effluent before being submitted to an aerobic treatment on the increase of the biodegradability of recalcitrant organic matter. The research was divided in three stages. In the first and second stage was used four samples, one brute and three ozonizades with doses of 5, 10 and 15 mg O3/L. The samples used on first and second stages had being ozonization times of 30 and 50 minutes, respectively. The activated sludges reactors had time of cellular retention of 10 days and hydraulic time of detention of 24 hours. On the third stage were used three samples, one brute and two ozonizades whose doses of ozone was of 15 mg/L, this value achieved the best results in the previous stages. The ozonizations times of each sample were of 30 and 50 minutes. On this stage the activated sludges reactors had time of cellular retention of 10 days and hydraulic time of detention of 12 hours. It was observed that ozonizades samples submitted to post-treatment in activated sludges reactors presented increase of the biodegradability when exposed at largest times of ozonization. The feeding of activated sludges reactors with ozonizades samples benefit its perfomance.

Submitted by Biblioteca de Pós-Graduação em Geoquímica BGQ (bgq@ndc.uff.br) on 2017-09-18T16:28:16Z No. of bitstreams: 1 Dissertação - Renato Ribeiro (Mestrado em Geoquímica Ambient.pdf: 1758942 bytes, checksum: 2ab97e8d9839edbd110b4bfbbc94fdc9 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-18T16:28:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação - Renato Ribeiro (Mestrado em Geoquímica Ambient.pdf: 1758942 bytes, checksum: 2ab97e8d9839edbd110b4bfbbc94fdc9 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / Universidade Federal Fluminense. Instituto de Química. Programa de Pós-Graduação em Geoquímica, Niterói, RJ / O óxido nitroso (N2O) é um dos principais gases do efeito estufa e a principal fonte de óxido nítrico na estratosfera, contribuindo de forma indireta para o consumo do ozônio estratosférico. O tratamento de esgotos é uma fonte antrópica de N2O, cuja contribuição é quantitativamente considerada de menor relevância, entretanto, pouco se sabe sobre a real contribuição dessas emissões em virtude da grande variabilidade reportada nos fatores de emissão (FEs), balizados na carga de nitrogênio total (NT) afluente, tanto oriundo de estudos realizados em escala real quanto laboratorial. As diretrizes de 2006 do Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas para inventários nacionais de gases do efeito estufa propõem como FE 3,2 (2-8) g N2O pessoa-1 ano-1 para o caso de Estações de Tratamento de Esgotos (ETEs) com processos de nitrificação e desnitrificação controlados. O objetivo do presente estudo foi avaliar a relação entre alguns parâmetros operacionais, tais como concentração de NT afluente à ETE (especialmente NH4+), demanda química de oxigênio (DQO) e concentração de oxigênio dissolvido (OD), com as emissões de N2O do tanque de aeração de uma ETE localizada na região metropolitana do Rio de Janeiro. O processo de tratamento de esgotos empregado é o sistema de lodos ativados convencional com aeração realizada de forma diferenciada por zonas. As emissões de N2O foram determinadas mensalmente, sempre na parte da manhã, no período de janeiro a junho de 2010 ao longo das seis zonas dos quatro tanques de aeração que a ETE possui em funcionamento. A média das emissões de N2O determinada durante o período de estudo foi 1,11 kg N dia-1, o que corresponde a 0,02% da carga de NT afluente. As emissões de N2O foram menores no período de verão do que no inverno e positivamente correlacionadas (r = 0,90; n = 6; P < 0,01) com as concentrações de NH4+ afluente à ETE. Em relação às concentrações de DQO e OD, as maiores emissões de N2O ocorreram em regiões de baixas concentrações de DQO e concentrações de OD superiores a 2,0 mg L-1, sendo a maior emissão média de N2O determinada em OD próximo a 3,0 mg L-1. A redução da carga orgânica ao longo das zonas e o aumento gradual da concentração de OD contribuem de forma direta para as maiores emissões de N2O, em razão da maior disponibilidade de OD para ambas as reações de oxidação da matéria orgânica e nitrificação e, consequentemente, maior produção e emissão de N2O. As eficiências de remoção de demanda bioquímica de oxigênio (DBO), DQO e NT foram 97%, 93% e 80%, respectivamente. O FE médio, balizado na população atendida, foi 2,5 vezes menor do que o proposto pelas diretrizes de 2006 do Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas para inventários de emissões de N2O em ETEs com processos de nitrificação e desnitrificação controlados. Portanto, os resultados sugerem que o processo de lodos ativados convencional empregado na ETE de estudo é bastante eficiente na remoção da carga orgânica e NT e, além disso, no que tange as menores emissões de N2O quando comparado a outros sistemas empregados nas ETEs estudadas no Brasil e em estudos desenvolvidos no exterior. Sugere-se que tal eficiência esteja relacionada à utilização de aeração suficiente e diferenciada por zonas, que proporciona condições favoráveis aos processos microbiológicos de oxidação da matéria orgânica e aos processos de nitrificação completos, mesmo nas condições de elevadas concentrações de DBO, DQO e de NT (especialmente NH4+), como observado no período de inverno. / Nitrous oxide (N2O) is a major greenhouse gas and the main source of nitric oxide in the stratosphere, contributing indirectly to consumption of the stratospheric ozone. Wastewater treatment is an anthropogenic source of N2O, whose contribution is considered to be quantitatively of minor importance. However, little is known about the actual contribution of these emissions due to the wide variability reported in the emission factors (EFs), based on amount of N2O emitted relative to the influent total nitrogen (TN) load, both from full-scale and laboratory-scale studies. The 2006 guidelines of the Intergovernmental Panel on Climate Change for national inventories of greenhouse gases as proposed EF 3.2 (2-8) g N2O person-1 yr-1 for the case of advanced centralized wastewater treatment plants (WWTPs) with controlled nitrification and denitrification steps. The aim of this study was to evaluate the relationship between some operational parameters, such as TN concentration (especially NH4+), chemical oxygen demand (COD) and dissolved oxygen (DO) concentrations, on N2O emissions from the aeration tank of a WWTP located in the metropolitan region of Rio de Janeiro, Southeast Brazil. The wastewater treatment employed is conventional activated sludge process with a differentiated aeration system. The entire aeration system consists of four adjacent aeration tanks with six zones each. N2O emissions were measured monthly in the period from January to June 2010, always in the morning, over the six zones of the four aeration tanks. The average N2O emission was 1.11 kg N day-1 corresponding to 0.02% of the influent TN load. N2O emissions were lower in summer than winter and were positively related (r = 0.90; n = 6; P < 0.01) with influent NH4+ concentrations. Regarding the COD and DO concentrations, the highest N2O emissions occurred in regions of low concentrations of COD and DO concentrations above 2.0 mg L-1, with the highest average emission of N2O in DO concentration close to 3.0 mg L-1. The reduction of the organic load along the zones and gradually increase the DO concentration, contributes directly to higher N2O emissions, due to the greater availability of DO for both the oxidation of organic matter and nitrification, and consequently higher production and emission of N2O. The removal efficiencies of biological oxygen demand (BOD), COD and TN were 97%, 93% and 80%, respectively. The average EF calculated from population served was 2.5 lower than that proposed by the IPCC for N2O emission inventories in WWTPs with controlled processes of nitrification and denitrification. Therefore, the results suggest that the process employed in the WWTP study is very efficient in removing the organic load and TN, and in addition, with smaller N2O emissions when compared to other systems studied in Brazil and those available in literature. It is suggested that this efficiency is related to the use of aeration sufficiently to promote conditions favorable for the microbial oxidation of organic matter and complete nitrification, even under conditions of high BOD, COD and TN concentrations (especially NH4+), as observed during winter.