O presente trabalho avaliou a remoção do nitrogênio amoniacal de liquido percolado de aterro sanitário através do processo de nitritação/desnitritação (via curta) utilizando a própria matéria orgânica presente no lixiviado como fonte de carbono para o processo de desnitritação. Foi também avaliada a remoção de nitrogênio amoniacal do lixiviado através do processo de stripping de amônia. Para o processo de stripping foram utilizados dois sistemas, o primeiro era constituído por um reator (R-2) com volume útil de 20L mantido sobre agitação mecânica (palheta) e o segundo era composto de uma coluna cilíndrica, com volume de lixiviado de 10L, mantida sob aeração. Além da remoção de nitrogênio houve também uma diminuição na concentração de DQO, DBO e COT durante os ciclos de stripping. A taxa volumétrica de remoção de amônia durante os ciclos de stripping variou entre 78 e 86,95 mg N-NH3/L.dia. Para a avaliação da remoção de nitrogênio através da via curta (via nitrito), foi utilizado um reator operado em bateladas seqüenciais (SBR- 1) com volume útil de 20 L. O reator foi operado por um período de aproximadamente 1 ano. A avaliação do processo de nitritação/desnitritação se deu em 4 fases distintas; na primeira fase o sistema foi alimentado com 2L de lixiviado bruto, na segunda fase o sistema R-1 foi alimentado com lixiviado pré tratado (NNH3lixiviado @ 1200 mg/L), na fase três o sistema foi também alimentado com 2 L de percolado pré-tratado (N-NH3lixiviado @ 900 mg/L) e por fim, na fase 4 o sistema foi alimentado com 4L de lixiviado pré-tratado (N-NH3lixiviado @ 900 mg/L ). Nas duas primeiras fases da pesquisa a remoção de nitrogênio foi relativamente eficiente, variando entre 80 e 90%, porém mesmo com a concentração de amônia livre variando entre 0,18 e 20,7 mg/L não houve a inibição da nitratação durante a etapa aerada dos ciclos de tratamento. Durante as fases 1 e 2, a fase anóxica foi relativamente longa sendo que, as taxas específicas de desnitritação variaram entre 0,0100 e 0,0148 Kg NO3 -, NO2 -/ Kg SSV.dia. Na fase 3, após a mudança na alimentação do sistema, o reator R-1 entrou em regime de equilíbrio e a inibição da nitratação foi praticamente total (acima de 95%). Mesmo com a completa inibição da nitratação, a etapa anóxica durante os ciclos de tratamento da fase 3 continuou sendo relativamente longa (72 h em média) remetendo assim, a uma falta de matéria orgânica para a redução do nitrito durante a fase anóxica. Na fase 4, apesar da não inibição da nitratação durante os primeiros ciclos, nos ciclos que se seguiram a inibição foi quase total, demonstrando claramente a adaptação do sistema às condições necessárias ao acúmulo de nitrito. A manutenção do pH da massa líquida próximo a 8,3 foi determinante para o acúmulo de nitrito durante todas as fases da pesquisa. Nas fases 1 e 2 houve a necessidade de controle do pH com adição de alcalinizante, já nas fases 3 e 4 esse controle não foi necessário. / The present work evaluates the biological ammonia removal of a landfill leachate, through nitritation/denitritation as well as the utilization of the organic compounds present in the landfill leachate, as carbon source to denitritation process. It also evaluates the ammonia removal of landfill leachate by the ammonia stripping process. It has been used two systems for the stripping process, the first one was constituted of a reactor (R-2) with 20L useful volume kept on mechanical shaking (vane) and the second one was composed of a cylindrical column, with a 10L of landfill leachate volume, kept on aeration. Beyond the biological ammonia removal it also had a reduction in the COD, BOD and TOC concentration during the stripping cycles. The ammonia removal volumetric rate during the stripping cycles have varied between 78 e 86,95 mg N-NH3/L.day. In order to evaluate the ammonia removal through the short cut (via nitrite) one has used a sequencing batch reactor (SBR-1) with a 20L useful volume. The reactor was been operated by a period of approximately 1 year. The assessment of nitritation/denitritation process has happened in 4 distinct phases: in the first one the system was fed on 2L of heavy landfill leachate; in the second the system R-1 was fed on pre-treated landfill leachate (N-NH3leachate @ 1200 mg/L); in the third phase the system was also fed on 2L of pre-treated landfill leachate (N-NH3leachate @ 900 mg/L); and finally, in the fourth phase it was fed on 4L of pre-treated landfill leachate (N-NH3leachate @ 900 mg/L). In the two first phases of this research the biological ammonia removal was been relatively efficient, varying between 80 and 90%, however, even with the free ammonia varying between 0,18 and 20,70 mg/L, it has not had nitratation inhibition during the aerated stage of the treatment cycles. During phases 1 and 2 the anoxic phase was relatively long and specific denitritation rates have varied between 0,0100 and 0,0148 Kg NO3 -, NO2 -/ Kg VSS.day. In phase 3, after the change of system feeding, the R-1 reactor has entered in balance regime and the nitratation inhibition has been practically total (above 95%). Even with the complete nitratation inhibition, the anoxic phase during the phase 3 treatment cycles have continued being relatively long (72h on average), thus sending to a lack of organic compounds for the nitrite reduction in this phase. In phase 4, although the not inhibition of nitratation during the first cycles, in the followed cycles the inhibition has been almost total, demonstrating clearly the system adaptation to the necessary conditions to the nitrite accumulation. The maintenance of pH of liquid mass next to 8,3 has been determinative for the accumulation of nitrite during all phases of this research. In phases 1 and 2 it have been necessary to control the pH alkalinizing the system, already in phases 3 and 4 this control has not been necessary.

O presente trabalho avaliou a remoção do nitrogênio amoniacal de liquido percolado de aterro sanitário através do processo de nitritação/desnitritação (via curta) utilizando a própria matéria orgânica presente no lixiviado como fonte de carbono para o processo de desnitritação. Foi também avaliada a remoção de nitrogênio amoniacal do lixiviado através do processo de stripping de amônia. Para o processo de stripping foram utilizados dois sistemas, o primeiro era constituído por um reator (R-2) com volume útil de 20L mantido sobre agitação mecânica (palheta) e o segundo era composto de uma coluna cilíndrica, com volume de lixiviado de 10L, mantida sob aeração. Além da remoção de nitrogênio houve também uma diminuição na concentração de DQO, DBO e COT durante os ciclos de stripping. A taxa volumétrica de remoção de amônia durante os ciclos de stripping variou entre 78 e 86,95 mg N-NH3/L.dia. Para a avaliação da remoção de nitrogênio através da via curta (via nitrito), foi utilizado um reator operado em bateladas seqüenciais (SBR- 1) com volume útil de 20 L. O reator foi operado por um período de aproximadamente 1 ano. A avaliação do processo de nitritação/desnitritação se deu em 4 fases distintas; na primeira fase o sistema foi alimentado com 2L de lixiviado bruto, na segunda fase o sistema R-1 foi alimentado com lixiviado pré tratado (NNH3lixiviado @ 1200 mg/L), na fase três o sistema foi também alimentado com 2 L de percolado pré-tratado (N-NH3lixiviado @ 900 mg/L) e por fim, na fase 4 o sistema foi alimentado com 4L de lixiviado pré-tratado (N-NH3lixiviado @ 900 mg/L ). Nas duas primeiras fases da pesquisa a remoção de nitrogênio foi relativamente eficiente, variando entre 80 e 90%, porém mesmo com a concentração de amônia livre variando entre 0,18 e 20,7 mg/L não houve a inibição da nitratação durante a etapa aerada dos ciclos de tratamento. Durante as fases 1 e 2, a fase anóxica foi relativamente longa sendo que, as taxas específicas de desnitritação variaram entre 0,0100 e 0,0148 Kg NO3 -, NO2 -/ Kg SSV.dia. Na fase 3, após a mudança na alimentação do sistema, o reator R-1 entrou em regime de equilíbrio e a inibição da nitratação foi praticamente total (acima de 95%). Mesmo com a completa inibição da nitratação, a etapa anóxica durante os ciclos de tratamento da fase 3 continuou sendo relativamente longa (72 h em média) remetendo assim, a uma falta de matéria orgânica para a redução do nitrito durante a fase anóxica. Na fase 4, apesar da não inibição da nitratação durante os primeiros ciclos, nos ciclos que se seguiram a inibição foi quase total, demonstrando claramente a adaptação do sistema às condições necessárias ao acúmulo de nitrito. A manutenção do pH da massa líquida próximo a 8,3 foi determinante para o acúmulo de nitrito durante todas as fases da pesquisa. Nas fases 1 e 2 houve a necessidade de controle do pH com adição de alcalinizante, já nas fases 3 e 4 esse controle não foi necessário. / The present work evaluates the biological ammonia removal of a landfill leachate, through nitritation/denitritation as well as the utilization of the organic compounds present in the landfill leachate, as carbon source to denitritation process. It also evaluates the ammonia removal of landfill leachate by the ammonia stripping process. It has been used two systems for the stripping process, the first one was constituted of a reactor (R-2) with 20L useful volume kept on mechanical shaking (vane) and the second one was composed of a cylindrical column, with a 10L of landfill leachate volume, kept on aeration. Beyond the biological ammonia removal it also had a reduction in the COD, BOD and TOC concentration during the stripping cycles. The ammonia removal volumetric rate during the stripping cycles have varied between 78 e 86,95 mg N-NH3/L.day. In order to evaluate the ammonia removal through the short cut (via nitrite) one has used a sequencing batch reactor (SBR-1) with a 20L useful volume. The reactor was been operated by a period of approximately 1 year. The assessment of nitritation/denitritation process has happened in 4 distinct phases: in the first one the system was fed on 2L of heavy landfill leachate; in the second the system R-1 was fed on pre-treated landfill leachate (N-NH3leachate @ 1200 mg/L); in the third phase the system was also fed on 2L of pre-treated landfill leachate (N-NH3leachate @ 900 mg/L); and finally, in the fourth phase it was fed on 4L of pre-treated landfill leachate (N-NH3leachate @ 900 mg/L). In the two first phases of this research the biological ammonia removal was been relatively efficient, varying between 80 and 90%, however, even with the free ammonia varying between 0,18 and 20,70 mg/L, it has not had nitratation inhibition during the aerated stage of the treatment cycles. During phases 1 and 2 the anoxic phase was relatively long and specific denitritation rates have varied between 0,0100 and 0,0148 Kg NO3 -, NO2 -/ Kg VSS.day. In phase 3, after the change of system feeding, the R-1 reactor has entered in balance regime and the nitratation inhibition has been practically total (above 95%). Even with the complete nitratation inhibition, the anoxic phase during the phase 3 treatment cycles have continued being relatively long (72h on average), thus sending to a lack of organic compounds for the nitrite reduction in this phase. In phase 4, although the not inhibition of nitratation during the first cycles, in the followed cycles the inhibition has been almost total, demonstrating clearly the system adaptation to the necessary conditions to the nitrite accumulation. The maintenance of pH of liquid mass next to 8,3 has been determinative for the accumulation of nitrite during all phases of this research. In phases 1 and 2 it have been necessary to control the pH alkalinizing the system, already in phases 3 and 4 this control has not been necessary.

A recuperação de nitrogênio e fósforo presente no esgoto tem se tornado uma alternativa bastante promissora para fornecer uma fonte renovável e ecologicamente sustentável de nutrientes para a agricultura e, consequentemente, melhorar a qualidade do efluente final do sistema de tratamento. Os compostos de fósforo, durante o tratamento de esgoto, numa primeira etapa são removidos por processos biológicos, sendo incorporados no lodo pelos organismos heterotróficos ordinários e organismos acumuladores de fósforo (PAOs). Seguidamente, em condições anaeróbias, o fósforo armazenado no lodo pode ser liberado para a fase líquida e em seguida recuperado como estruvita (MgNH4PO4 .6H2O) num processo de cristalização sob condições controladas. No Brasil, ainda não existem documentados estudos em escala piloto, que simulem condições reais, utilizando sistemas EBPR e reatores de precipitação. Por tal motivo, esta pesquisa foi desenvolvida com o intuito de contribuir com uma melhor compreensão do fenômeno de recuperação de fósforo como cristais de estruvita. A pesquisa foi dividia em três etapas: 1) Operação da configuração UCT modificado e digestor anaeróbio de lodo misto e testes preliminares no reator de precipitação de estruvita; 2) Delineamento e realização de experimentos de precipitação e 3) caracterização dos sólidos obtidos nos experimentos de precipitação. A primeira etapa consistiu em dar partida ao sistema biológico de remoção de fósforo (UCT modificado) e digestor anaeróbio de lodo, e consequentemente a produção do sobrenadante. Paralelamente, foram realizados testes no reator de precipitação. A partir do filtrado e o planejamento fatorial 33, foram definidos o pH, dosagem de magnésio e tempo de detenção hidráulico como fatores que exercem influência na precipitação de estruvita. Definiram-se as remoções de nitrogênio e fósforo como as variáveis respostas ao delineamento experimental. Os resultados mostraram remoções de nitrogênio entre 30 e 40% para pH 8,50 e 9,50, enquanto que remoções de fósforo acima de 80% foram obtidas para uma dosagem de magnésio de 80 mg Mg2+/L e pH 8,50 e 9,50. A influência do tempo de detenção hidráulico não foi significativa tanto na remoção de nitrogênio quanto de fósforo. As imagens obtidas pelas análises de MEV constataram a presença de um sistema ortorrômbico, típica dos cristais de estruvita. No entanto, observou-se que os tamanhos dos cristais mudaram consideravelmente em função dos tempos A caracterização dos sólidos por difração de raios X mostrou que na maioria dos experimentos foi obtida estruvita (23 das 27 condições experimentais), seguida de bobbierrita e newberita, em alguns casos, phosphamita, biphosphamita e brucita. Para as condições de pH 8,50 e 9,50 foi obtida pureza da estruvita entre 80 e 97%. / The recovery of nitrogen and phosphorus present in sewage has become a very promising alternative to provide a renewable and ecologically sustainable source of nutrients for agriculture and a consequently improve of the final effluent quality of the treatment system. The phosphorus compounds are initially removed by biological processes, being incorporated in the sludge through phosphorus-accumulating organisms (PAOs). Later, the phosphorus stored under anaerobic conditions in the sludge, is released to the liquid phase and finally recovered as struvite (MgNH4PO4 .6H2O) following its crystallization process under a controlled setting. No pilot-scale studies, which simulate the real conditions using EBPR and precipitation reactors, have been documented in Brazil so far. Therefore, this research aimed to contribute to improve the understanding of the phosphorus recovering phenomenon as struvite crystals. This project was divided in three main stages: 1) Operation of the UCT-modified setting and the anaerobic digester of mixed sludge; 2) Design and performance of precipitation experiments and. 3) Characterization of the obtained solids during the precipitation experiments. At the first stage, the biological system for phosphorus removal (UCT-modified), and the anaerobic sludge digester were initiated, followed by the production of supernatant. Simultaneously, precipitation tests were carried out at the reactor. Following the factorial design, and using the recovered supernatant, the pH, addition of magnesium and hydraulic retention time, were identified as factors influencing the struvite precipitation. The phosphorus and nitrogen removal were defined as the dependent variables for the experimental design. The results showed a nitrogen removal between 30% and 40% for pH values of 8.50 and 9.50, independently of the used magnesium dose. On the otherhand, over 80% of phosphorus removal was attained with addition of magnesium of 80 mg Mg2+/L and pH values of 8.50 and 9.50. The hydraulic retention time have not influenced the total nitrogen and phosphorus removal, but the grain-size of the struvite crystals precipitated. The characterization of the recovered solids by X-ray diffraction showed that struvite was precipitated in most of the performed experiments (23 of 27 settings), although bobierrite, newberyite, phosphamite, biphosphamite and brucite, were formed as well. The maximum values for struvite pureness, between 80% and 97%, were obtained with pH values of 8.50 and 9.50. The MEV analyses supported the presence of a orthorhombic crystallographic system, which is a typical feature of struvite.

A recuperação de nitrogênio e fósforo presente no esgoto tem se tornado uma alternativa bastante promissora para fornecer uma fonte renovável e ecologicamente sustentável de nutrientes para a agricultura e, consequentemente, melhorar a qualidade do efluente final do sistema de tratamento. Os compostos de fósforo, durante o tratamento de esgoto, numa primeira etapa são removidos por processos biológicos, sendo incorporados no lodo pelos organismos heterotróficos ordinários e organismos acumuladores de fósforo (PAOs). Seguidamente, em condições anaeróbias, o fósforo armazenado no lodo pode ser liberado para a fase líquida e em seguida recuperado como estruvita (MgNH4PO4 .6H2O) num processo de cristalização sob condições controladas. No Brasil, ainda não existem documentados estudos em escala piloto, que simulem condições reais, utilizando sistemas EBPR e reatores de precipitação. Por tal motivo, esta pesquisa foi desenvolvida com o intuito de contribuir com uma melhor compreensão do fenômeno de recuperação de fósforo como cristais de estruvita. A pesquisa foi dividia em três etapas: 1) Operação da configuração UCT modificado e digestor anaeróbio de lodo misto e testes preliminares no reator de precipitação de estruvita; 2) Delineamento e realização de experimentos de precipitação e 3) caracterização dos sólidos obtidos nos experimentos de precipitação. A primeira etapa consistiu em dar partida ao sistema biológico de remoção de fósforo (UCT modificado) e digestor anaeróbio de lodo, e consequentemente a produção do sobrenadante. Paralelamente, foram realizados testes no reator de precipitação. A partir do filtrado e o planejamento fatorial 33, foram definidos o pH, dosagem de magnésio e tempo de detenção hidráulico como fatores que exercem influência na precipitação de estruvita. Definiram-se as remoções de nitrogênio e fósforo como as variáveis respostas ao delineamento experimental. Os resultados mostraram remoções de nitrogênio entre 30 e 40% para pH 8,50 e 9,50, enquanto que remoções de fósforo acima de 80% foram obtidas para uma dosagem de magnésio de 80 mg Mg2+/L e pH 8,50 e 9,50. A influência do tempo de detenção hidráulico não foi significativa tanto na remoção de nitrogênio quanto de fósforo. As imagens obtidas pelas análises de MEV constataram a presença de um sistema ortorrômbico, típica dos cristais de estruvita. No entanto, observou-se que os tamanhos dos cristais mudaram consideravelmente em função dos tempos A caracterização dos sólidos por difração de raios X mostrou que na maioria dos experimentos foi obtida estruvita (23 das 27 condições experimentais), seguida de bobbierrita e newberita, em alguns casos, phosphamita, biphosphamita e brucita. Para as condições de pH 8,50 e 9,50 foi obtida pureza da estruvita entre 80 e 97%. / The recovery of nitrogen and phosphorus present in sewage has become a very promising alternative to provide a renewable and ecologically sustainable source of nutrients for agriculture and a consequently improve of the final effluent quality of the treatment system. The phosphorus compounds are initially removed by biological processes, being incorporated in the sludge through phosphorus-accumulating organisms (PAOs). Later, the phosphorus stored under anaerobic conditions in the sludge, is released to the liquid phase and finally recovered as struvite (MgNH4PO4 .6H2O) following its crystallization process under a controlled setting. No pilot-scale studies, which simulate the real conditions using EBPR and precipitation reactors, have been documented in Brazil so far. Therefore, this research aimed to contribute to improve the understanding of the phosphorus recovering phenomenon as struvite crystals. This project was divided in three main stages: 1) Operation of the UCT-modified setting and the anaerobic digester of mixed sludge; 2) Design and performance of precipitation experiments and. 3) Characterization of the obtained solids during the precipitation experiments. At the first stage, the biological system for phosphorus removal (UCT-modified), and the anaerobic sludge digester were initiated, followed by the production of supernatant. Simultaneously, precipitation tests were carried out at the reactor. Following the factorial design, and using the recovered supernatant, the pH, addition of magnesium and hydraulic retention time, were identified as factors influencing the struvite precipitation. The phosphorus and nitrogen removal were defined as the dependent variables for the experimental design. The results showed a nitrogen removal between 30% and 40% for pH values of 8.50 and 9.50, independently of the used magnesium dose. On the otherhand, over 80% of phosphorus removal was attained with addition of magnesium of 80 mg Mg2+/L and pH values of 8.50 and 9.50. The hydraulic retention time have not influenced the total nitrogen and phosphorus removal, but the grain-size of the struvite crystals precipitated. The characterization of the recovered solids by X-ray diffraction showed that struvite was precipitated in most of the performed experiments (23 of 27 settings), although bobierrite, newberyite, phosphamite, biphosphamite and brucite, were formed as well. The maximum values for struvite pureness, between 80% and 97%, were obtained with pH values of 8.50 and 9.50. The MEV analyses supported the presence of a orthorhombic crystallographic system, which is a typical feature of struvite.