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

No que tange o saneamento, cresce a opinião entre a comunidade técnico-científica de que é necessário que a água seja gerida levando em conta a complexidade de seu ciclo hidrológico e que o esgoto e os resíduos sejam vistos como fontes de recursos. É nesses preceitos que se baseia o saneamento ecológico. Neste trabalho é avaliado o desempenho de uma tecnologia de saneamento ecológico, operada tratando esgoto doméstico real e projetada para atender à demanda de uma família de três pessoas e promover a reciclagem de nutrientes. O sistema é composto por 3 reservatórios que atuam como um reator anaeróbio, um decantador e um alagado construído de fluxo vertical ascendente. O sistema apresentou remoção global de DQO de 88,6% ± 6,3% com concentração final de 80 ± 35 mg O2.L-1 e as remoções de nutrientes foram insignificantes. Como o fósforo é o nutriente mais difícil de ser tratado biologicamente, e, como o lodo de Estações de Tratamento de Água (ETA) é um tipo de resíduo sólido que carece de manejo e tratamento adequado, propõe-se também uma tecnologia inovadora para as situações em que é necessário remover grandes cargas de fósforo. Essa tecnologia consiste no reaproveitamento do lodo de ETA como adsorvente, utilizando-o como meio de preenchimento de alagados construídos. Primeiramente, foram feitos ensaios em mesa giratória com solução padrão e foram obtidas as isotermas de Freundlich e Langmuir para 4 diferentes valores de pHs. A adsorção foi favorecida em pHs ácidos e a capacidade máxima de adsorção variou entre 1,44 mg P.g-1 a 4,76 mg P.g-1. Posteriormente, foi avaliado o desempenho desse lodo tratando esgoto real. Para isso, adicionou-se um estágio complementar de tratamento no sistema apresentado anteriormente. A aplicação do lodo como meio de preenchimento do alagado construído apresentou bom desempenho e levou à conclusão que o tempo de vida útil do sistema seria entre 1,6 e 9,7 anos. Por fim, busca-se trazer contribuições que transcedam a esfera da técnica; por essa razão é apresentada uma reflexão analítica conceitual com o intuito de analisar o processo sócio histórico de formação do paradigma tradicional do saneamento, baseado no referencial teórico das ciências sociais da tecnologia (DOSI, 1982; FEENBERG, 1992, 1999, 2003). A partir disso intenta-se vislumbrar uma alternativa de futuro e avaliar as potencialidades e limitações do saneamento ecológico para construção de outro paradigma sanitário. / Regarding sanitation, there is a growing consensus among the technical-scientific community that water must be managed considering the complexity of its hydrological cycle and that sewage and waste should be considered as sources of resources. It is in these precepts that ecological sanitation is based. In this work the performance of an ecological sanitation technology, operated by treating domestic sewage and designed to meet the demand of a family of three people and promote the recycling of nutrients, is evaluated. The system consists of 3 stages that act as an anaerobic reactor, a decanter and an upflow constructed wetland. The system had a total COD removal of 88.6 ± 6.3% with a final concentration of 80 ± 35 mg O2.L-1 and nutrient removals were insignificant. As phosphorus is the most difficult nutrient to be treated biologically, and since water treatment plant (WTP) sludge is a type of solid waste that still lacks proper management and treatment in Brazil, it is also proposed an innovative technology for situations where it is necessary to remove large loads of phosphorus. This technology consists in the reuse of the WTP sludge as an adsorbent, using it as a constructed wetland filling material. First, rotary table tests with stock solution were taken and the Freundlich and Langmuir isotherms were obtained for 4 different pH values. Adsorption was favored at acidic pHs and the maximum adsorption capacity ranged from 1.44 mg P.g-1 to 4.76 mg P.g-1. Subsequently, the performance of this sludge treating sewage was evaluated. To this end, a further stage of treatment was added in the system shown above. The application of the sludge a constructed wetland filling material presented good performance and led to the conclusion that the useful life of the system would be between 1.6 and 9.7 years. Finally, we seek to bring contributions that transcend the technical sphere; for this reason, a conceptual analytical reflection is presented with the purpose of analyzing the socio-historical process of formation of the traditional sanitation paradigm, based on the theoretical reference of the social sciences of technology (DOSSIER, 1982; FEENBERG, 1992, 1999, 2003). From this it is tried to glimpse an alternative of future and to evaluate the potentialities and limitations of the ecological sanitation to the construction of another sanitary paradigm.

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

Esse trabalho buscou avaliar a possibilidade de utilização do glicerol como fonte de carbono para a desnitrificação conjunta à remoção biológica de fósforo de um efluente sintético em um reator de fluxo contínuo submetido à aeração intermitente e com biomassa suspensa. O regime operacional do reator foi dividido em duas fases: a primeira visando somente a remoção de nitrato, testando diferentes relações Carbono/Nitrogênio (C/N) em Tempo de Detenção Hidráulica (TDH) de 4 horas; e a segunda visando a remoção de nitrato e fosfato com períodos de aeração e não aeração de 2 e 4 horas respectivamente, para uma relação Carbono/Fósforo de 10 ± 1. Na primeira fase operacional foram testadas 3 relações C/N, a saber: 1,2 ± 0,1; 1,5 ± 0,1 e 1,8 ± 0,2. Para a relação C/N de 1,8 ± 0,2 foi possível atingir uma maior eficiência de desnitrificação com uma maior estabilidade operacional - 91 ± 8%. Para a segunda fase de operação que apresentou relação C/N de 3,5 ± 0,2, a desnitrificação foi completa na maior parte do tempo com 99 ± 2% de eficiência de remoção de NOx (nitrato mais nitrito), indicando que a desnitrificação com glicerol é favorecida para relações C/N mais altas. Não foi evidenciado uma remoção biológica de fósforo expressiva (9 ± 12%), indicando que não houve desenvolvimento dos organismos acumuladores de fósforo (OAPs), uma vez que a liberação de fosfato durante a fase não aerada não ocorreu. Isso pode ser explicado pela falta de ácidos graxos voláteis (AGV), que seriam provenientes da degradação anaeróbia do glicerol, sendo a maior parte desse consumida na desnitrificação. Portanto, o teor de nitrato pode ter sido um fator de impedimento ao desenvolvimento dos OAPs. Pelos ensaios de microscopia óptica foi observado a presença de bactérias filamentosas semelhantes às do gênero Beggiatoa, que também podem ter consumido parte dos substratos da fermentação do glicerol. Por essas razões, sugere-se avaliar outras configurações de reatores de modo a promover uma efetiva fermentação do glicerol previamente ao sistema de remoção de fósforo. / This study aimed to evaluate the feasibility of glycerol as a carbon source for denitrification and biological phosphorus removal of a synthetic wastewater in a continuous flow reactor with suspended biomass and subjected to intermittent aeration. The reactor operation was divided in two phases: the first one aimed only at removing nitrate, testing different C/N (Carbon/Nitrogen) ratios at an HRT (Hydraulic Retention Time) of 4 hours; and the second one aimed at the removal of nitrate and phosphate. During the second phase, the reactor was subjected to periods of aeration and non-aeration of 2 and 4 hours, respectively, for a C/P (Carbon/Phosphorus) ratio of 10 ± 1. In the first operational phase, three C/N ratios were tested, as follows: 1.2 ± 0.1; 1.5 ± 0.1 and 1.8 ± 0.2. For the C/N ratio of 1.8 ± 0.2, it was possible to achieve higher denitrification efficiency with greater operational stability - 91 ± 8%. For the second operational phase, with the C/N ratio of 3.5 ± 0.2, the denitrification was complete most of the time presenting 99 ± 2% of NOx (nitrate and nitrite) removal efficiency, indicating that the denitrification with glycerol is enhanced at higher C/N ratios. The biological phosphorus removal in this phase was not significant (12 ± 9%), indicating that there was no development of Phosphorus Accumulating Organisms (PAO), since the phosphate release during the anaerobic phase did not occur. This can be explained by the lack of Volatile Fatty Acids (VFA), which would come from the anaerobic degradation of glycerol that was consumed in denitrification. Therefore, the nitrate content may have been an interfering factor to the development of PAO. The optical microscopy analysis indicated the presence of filamentous bacteria similar to the genus Beggiatoa, which can also have consumed part of the substrates from the glycerol fermentation. For these reasons, it is suggested to evaluate other reactor configurations in order to promote the effective fermentation of glycerol previously to the phosphorus removal system.

Orientadora: Profª. Drª. Lúcia Helena Gomes Coelho / Coorientadora. Profª. Drª. Roseli Frederigi Benassi / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia Ambiental, Santo André, 2018. / De acordo com a Organização Mundial da Saúde (OMS), a água potável segura e o saneamento adequado são fundamentais para a redução da pobreza e para o desenvolvimento sustentável. Entretanto, o aumento da poluição ambiental, o uso excessivo da água sem gerenciamento e a aceleração da eutrofização de corpos hídricos ao longo dos anos tem contribuído para maiores danos à saúde humana e para o desequilíbrio ecossistêmico. Pensando nesse cenário, faz-se necessário desenvolver soluções eficazes e econômicas para o tratamento de efluentes. No presente estudo, foi avaliado um sistema piloto de alagado construído (SAC) com plantas emergentes (Eleocharis sp.) para o pós-tratamento de esgoto sanitário proveniente de uma estação de tratamento de esgoto no município de Arujá - SP. O sistema foi monitorado em duas etapas, sendo a primeira para avaliar o sistema plantado frente ao sistema controle (não plantado) e a segunda, para avaliar o desempenho dos SACs plantados em tempos de detenção hidráulica (TDHs) diferentes, de 2, 4 e 6 dias. Objetivou-se, principalmente, avaliar a eficiência de remoção de nutrientes (N e P), sob elevada condição de oxigenação, em diferentes TDHs e também frente ao SAC controle. O SAC plantado, em geral, obteve remoções superiores em relação ao SAC controle, evidenciando a influência positiva das plantas no sistema. Em relação à etapa II, o SAC operado com TDH = 6 dias foi o que obteve os melhores resultados, com remoções médias de 36,1 % de nitrogênio total, 59,6 % de cor aparente, 62,9 % de turbidez e 78,4 % de Carbono Orgânico Total (COT). Não foi observada influência significativa do TDH na remoção de fósforo total, embora o SAC com maior TDH tenha atingido mais de 74,0 % de remoção em determinado momento. Destaca-se ainda que os níveis de oxigênio dissolvido não foram limitantes para o processo de nitrificação nos SACs, no entanto, podem ter interferido na desnitrificação dos mesmos. Conclui-se, portanto, que o tratamento terciário de efluentes por sistema de alagado construído é viável para remoção de nutrientes, embora parâmetros como oxigênio dissolvido, TDH, manejo das macrófitas e manutenção do substrato devam ser otimizados para melhor desempenho do sistema. / According to the World Health Organization (WHO), safe drinking water and adequate sanitation are the key to poverty reduction and sustainable development. However, the increase of the pollution, extensive use of water without previous planning, and the accelerated eutrophication of water bodies over the years have contributed to further damage to human health and ecosystem imbalance. In this context, it is essential the development and implementation of wastewater treatment systems. In the present study, constructed wetland system (CWS) with emergent plants (Eleocharis sp.) was evaluated for post-treatment of effluent from a wastewater treatment plant in the city of Arujá - SP. The system was monitored in two stages, the first was to evaluate between the system planted and not planted (control system ) and the second phase was made to evaluate the performance of the CWS at different hydraulic retention times (HRT) of 2, 4 and 6 days. The main objective was to evaluate the efficiency of nutrient removal (N and P) under high oxygenation condition in different HRT and also in relation to the control CWS. The planted CWS, in general, obtained superior removals in relation to the control CWS, evidencing the positive influence of the plants in the system. In relation to stage II, the CWS operated with HRT = 6 days was the one that obtained the best results, with mean removals of 36.1 % of total nitrogen, 59.6 % of apparent color, 62.9 % of turbidity and 78.4 % Total Organic Carbon (TOC). No significant influence of HRT was observed in the removal of total phosphorus, although the CWS with greater HRT reached more than 74.0 % of removal at any given moment. It is also worth noting that dissolved oxygen levels were not limiting for the nitrification process in the CWS, however, they may have interfered in the denitrification of the system. It is concluded, therefore, that tertiary effluent treatment by constructed wetland system is feasible for nutrient removal, although parameters such as dissolved oxygen, HRT, macrophyte management and substrate maintenance should be optimized for better system performance.

No presente trabalho foi utilizado um sistema de tratamento seqüencial de esgoto sanitário constituído de um reator anaeróbio de leito expandido (Ralex), com vazão de 10 m3/h, seguido de unidade piloto de flotação por ar dissolvido de alta taxa (FADAT) contendo placas paralelas em seu interior, com vazão de 5,58 m3/h. Para tempo de floculação de 20 min, foram estudados, como coagulantes, dosagens de cloreto férrico de 50 mg/L e 70 mg/L, taxas de aplicação superficial de 21 m/h e 42 m/h, gradiente médio de velocidade de floculação de 60 s-1, 80 s-1 e 100 s-1 e frações de recirculação de 8%, 13% e 18%. Dentre o conjunto de condições operacionais da unidade piloto FADAT estudada, foi considerado o mais vantajoso: taxa de aplicação superficial no flotador de 21 m/h, dosagem de cloreto férrico de 70 mg/L, gradiente médio de velocidade de floculação de 80 s-1 e 8,1 g de ar/m3 de efluente. Nessas condições foram obtidas as seguintes remoções: 84% de turbidez (residual entre 6,3 e 62 uT), 73% de DQO (residual entre 20 e 156 mgO2/L), 75% de fósforo (residual entre 0,5 e 1,9 mgP/L) e 67% de SST (residual entre 8 e 80 mg/L de SST). Os resultados demonstraram que o emprego da unidade FADAT como pós-tratamento de efluente de reator anaeróbio proporciona economia de energia, tendo em vista requererem de 75 a 50% da quantidade de ar exigida pelos sistemas de flotação convencional. / In this wok a sewage sequential treatment consisting of an expanded bed anaerobic reactor (EBAR) with 10 m3/h flow was used, folowed by a high rate DAF containing parallel plates in its interior, with 58 m3/h. For a floculation time of 20 minutes, were studied chemical additives, ferric chlorode dosages of 50 mg/L and 70 mg/L, overflow rates of 21 m/h and 42 m/h, velocity gradients of 60 s-1, 80 s-1 e 100 s-1 and reciculation rate between 8%, 13% and 18%. Among the group of operational conditions of the pilot unit studied high rate DAF the most advantageous was considered: overflow rates of 21 m/h in the high rate DAF of 21 m/h, ferric chlorode dosages of 70 mg/L, velocity gradients of 60 s-1, and air requirements of 8,1 g of air/m3 of wastewater. In those conditions they were obtained the following removals: 84% of turbidez (residual between 6,3 and 62 UT), 73% of DQO (residual\' between 20 and 156 mgO2/L), 75% of phosphorus (residual between 0,5 and 1,9 mgP/L) and 67% of SST (residual between 8 and 80 mg/L of SST). The results demonstrated that the employment of the unit high rate DAF as post-treatment of the anaerobic eflluents provides economy of energy, tends in view they request of 75 to 50% of the amount of air demanded by the systems of conventional flotation.

O excesso de nutrientes como nitrogênio e fósforo em efluentes de estação de tratamento de esgoto sanitário pode provocar a eutrofização nos corpos d\'aguas receptoras. Esse processo gera efeitos negativos para a engenharia sanitária, dependendo do grau de qualidade e do uso de água requeridos. Para o abastecimento público, são exigidos métodos e processos de tratamentos avançados, quando a fonte hídrica está eutrofizada. Neste sentido, sistemas aeróbios de lodos ativados passaram a se destacar também como removedores de nutrientes por processos biológicos, após sofrerem algumas modificações operacionais. Um meio para otimizar o processo de remoção biológica do fósforo em excesso (EBPR) é promover condições ideais para o crescimento dos organismos acumuladores de fósforo. Esse trabalho teve como objetivo avaliar uma estação piloto de lodos ativados modificados, para a remoção de fósforo em excesso, utilizados no tratamento de esgoto sanitário, localizada na ETE da cidade de Tóquio - Japão. Essa estação piloto constituía-se de três sistemas de reação (1, 2 e 3), sendo que cada sistema era compartimentado e submetido às condições anaeróbia, anóxica e aeróbia. A avaliação dos três sistemas de reação, consistiu na verificação do desempenho deles com relação a DBO e fósforo e monitoramento da estrutura da comunidade microbiana, pela técnica da eletroforese em gel de gradiente desnaturante (DGGE). O desempenho em relação a DBOs (mg/L) nos três sistemas de reação, sempre foi superior a 90% e a eficiência da remoção do fósforo (%) na forma de fosfato (P-PO4 - mg/L) foi superior, em geral, a 70%, considerando os valores de entrada das alimentações e saída no último compartimento dos três sistemas de reação. Verificou-se que a estrutura da comunidade microbiana apresentou uma grande diversidade, devido aos números de bandas padrões encontradas nas amostras analisadas. Observou-se também uma grande similaridade ) da estrutura da comunidade microbiana nos sistemas estudados, possivelmente, relacionada ao mesmo afluente (esgoto sanitário) e ao mesmo tipo de recirculação interna e do lodo. As mudanças das estruturas das comunidades microbianas foram pequenas, diante das mudanças temporais e operacionais. No entanto, observou-se que o sistema foi menos eficiente (parâmetros de desempenho), frente a essas mudanças, o que pode estar mais relacionado à redução das atividades dos microrganismos do que com as estruturas microbianas. / The excess of nutrients such as nitrogen and phosphate in effluents of treatment plants for sanitary sewage can cause eutrophication in the receiving body of water. Given that process generates negative effects for the sanitary engineering depending on the degree of the quality and of the requested use of water. For the public provisioning, methods and processes of advanced treatments are demanded, when the water body is eutrophic. In this sense, aerobic systems of activated sludge have been expanded also to the processes of biological removal of nutrients after some operational modifications. By means of the optimization process of enhanced biological phosphorus removal (EBPR) will promote ideal conditions for the growth of polyphosphate accumulating organisms. This work had as its objective to evaluate a pilot station modified activated sludge, used for the treatment of sanitary sewage, but specifically for the enhanced phosphorus removal, located in the ETE of the city of Tokyo - Japan. These pilot station was constituted of three reaction systems (1, 2 and 3), and each system were composed of compartments and were submitted to anaerobic, anoxic and aerobic conditions. The evaluation of the three reaction systems, consisted of the verification of the performance of the systems with regard to BOD and phosphate which were monitored through microbial community\'s structure, for the biological phosphorus removal technique (DGGE). The performance in relation to the BODS (mg/L) in the three reaction systems was always above 90% and the efficiency of the removal of phosphorus (%) in the form of phosphate (P-PO4 - mg/L) was in general better than 70%, considering the values of influent and effluent from the last compartment of the three reaction systems. It was verified that the microbial community structure presented a great diversity, due to the standard numbers of bands found in the analyzed samples. A great similarity of the microbial community structure was observed in the studied systems, possibly being related to the same influent (domestic sewage) and to the same type of intern recirculation and of the sludge. The changes of the microbial communities structures were small, before the temporary and operational changes. However, it was observed that the system was less effiecient (performance parametrs) front to those changes, what can be more related the reduction of the activities of the microorganisms than with the microbial structures.

Este trabalho buscou verificar a viabilidade do uso de fermentado de glicerol como fonte externa de carbono para a remoção biológica de nutrientes em um reator de leito estruturado, submetido à aeração intermitente (LEAI). O LEAI foi alimentado com efluente de reator UASB de bancada, usado no tratamento de esgoto sanitário. O reator LEAI possuía volume total de 12,3L e, devido às hastes cilíndricas verticais de espuma de poliuretano usadas como suporte para a biomassa, o volume útil foi de 8,6 L. Inicialmente, o reator foi operado sob aeração contínua com tempo de detenção hidráulica (TDH) de 24 horas e razão de recirculação de efluente igual a 3 para desenvolvimento de biomassa nitrificante no reator. Após a eficiência de nitrificação atingir 80%, o reator passou a ser operado com TDH de 12 horas e sob aeração intermitente, mantendo-se a razão de recirculação igual a 3. Foram então realizadas 4 fases em modo contínuo sob aeração intermitente (tempo de aeração/tempo sem aeração) de 2h/1h sem glicerol, 3h/1h sem glicerol, 2h/1h com glicerol, 3h/1h com glicerol. A adição de glicerol fermentado ocorreu somente durante os períodos não aerados. Em todas as fases, a DQO média efluente ao sistema variou entre 26±8 e 59±14 mg.L-1. Em relação à remoção de nitrogênio total (como NTK), verificou-se a baixa eficiência de remoção nas fases em que não houve a adição do fermentado, atingindo 49,6±13,5% (2h/1h) e 29,2±10,1% (3h/1h). Entretanto, nas fases em que houve a inserção do glicerol, as eficiências de remoção de N-total foram superiores, obtendo-se 64,9±21,6% (2h/1h) e 69,5±11,7% (3h/1h). Não foi observada remoção de fósforo em nenhuma das fases em que o reator foi operado com alimentação contínua. A fim de verificar a eficácia do fermentado de glicerol na remoção de N e P, o sistema foi modificado para que o reator LEAI operasse em bateladas sequenciais (RSB). Nessa etapa da pesquisa, observou-se o estabelecimento da comunidade acumuladora de fósforo no sistema, obtendo-se eficiência de remoção de fósforo de 56,1±8,5%. A eficiência de remoção de nitrogênio total também aumentou, atingindo 86,2±6,2%. Concluiu-se que o fermentado do glicerol apresenta potencial significativo para uso como fonte exógena de carbono no processo de remoção de fósforo e N-total. Concluiu-se também que, embora o glicerol fermentado contenha compostos favoráveis à remoção de fósforo em reatores de leito estruturado, a alimentação contínua do reator com aeração intermitente, não promove as condições ideais para o estabelecimento de processo estável de remoção de fósforo. No entanto, a elevada eficiência de oxidação de NTK, de remoção de matéria orgânica e de desnitrificação, aliadas à baixa produção sólida, mostram que o LEAI é uma alternativa interessante em comparação às tecnologias praticadas atualmente para pós-tratamento de efluentes de reatores anaeróbios. Contudo, quando a remoção de fósforo é necessária, a operação do reator em bateladas sequenciais é a alternativa viável. / This work aimed to verify the viability of the use of fermented glycerol as an external carbon source for the nutrient biological removal in structured-bed reactor subjected to recirculation and intermittent aeration (SBRRIA). The SBRRIA was fed effluent from UASB reactor bench scale, used in the treatment of domestic sewage. The SBTTIA reactor had a total volume of 12.3L and, due to the vertical cylindrical strips of polyurethane foam used as biomass support, the useful volume was 8.6 L. Initially, the reactor was operated under continuous aeration with hydraulic retention time (HRT) of 24 hours and effluent recirculation ratio of 3 for the development of nitrifying biomass in the reactor. After the nitrification efficiency reach 80%, the reactor started to be operated at the HRT of 12 h under intermittent aeration, maintaining the recirculation ratio equal to 3. Four phases were then carried out continuously under intermittent aeration (aeration / time without aeration) of 2h/1h without glycerol, 3h/1h without glycerol, 2h/1h with glycerol, 3h/1h with glycerol. The addition of fermented glycerol occurred only during time without aeration. In all phases, the average COD effluent of the system ranged between 26±8 and 59±14 mg.L-1. Low removal efficiency of total nitrogen (as TKN) was verified in the phases without addition of the fermented glycerol, reaching 49.6±13.5% (2h/1h) and 29.2±10.1% (3h/1h). However, the efficiency of total nitrogen removal efficiency was higher when fermented glycerol was added during the non-aerated period, attaining 64.9±21.6% (2h/1h) and 69.5±11.7% (3h/1h). No phosphorus removal was observed in any of the previous phases in which the reactor was operated under continuous feeding. In order to verify the feasibility of fermented glycerol in the removal of N and P, the system was modified so that the LEAI reactor operated in sequential batch mode (SRB). At this stage of the research, the establishment of the phosphorus accumulating community in the system was observed and phosphorus removal efficiency attained 56.1±8.5%. The efficiency of total nitrogen removal also increased up to 86.2±6.2%. It was concluded that the fermented glycerol presents significant potential for use as an exogenous carbon source in the process of phosphorus and nitrogen removal. It can be also concluded that fixed bed reactors can remove phosphorus from wastewaters using fermented glycerol presenting compounds favorable to the development of phosphorus accumulating microorganisms (PAO). However, reactors subjected to continuous feeding and intermittent aeration do not promote good conditions for the establishment of stable phosphorus removal process. Nevertheless, the high efficiency of TKN oxidation, organic matter removal and denitrification, coupled with low solid production, show that SBRRIA is an interesting alternative for the post-treatment of anaerobic reactor effluents. However, when phosphorus removal is required, sequential batch reactor operation is the viable alternative.

For many surface waters, phosphorus (P) leaching is a serious problem that should be minimized to prevent eutrophication. In Sweden there is a demand for physical and technical development of high-performance P removal techniques to reduce phosphorus leaching from on-site wastewater treatment systems to the Baltic Sea. However, although these systems are designed to reduce eutrophication there are also other environmental impacts to be considered when implementing them in on-site systems; energy use and global warming potential are two examples. This study has investigated several bed filter materials (reactive media and natural soils) for their total environmental impact (in commercial applications) as well as for the predominating chemical phosphorus removal mechanisms. The use of life cycle assessment revealed that several reactive bed filters are relatively energy-consuming due to the material manufacturing process. Characterization of phosphorus compounds in used reactive media provided evidence for calcium phosphate precipitation as the predominating P removal mechanism in alkaline filter materials. However, in soil treatment systems with noncalcareous soils, batch experiments and extractions suggested that aluminium compounds were important for P removal. According to mass balance calculations that compared accumulated P with the estimated P load in a soil treatment system, the long term P removal capacity was very low; only 6.4 % of the applied phosphorus had been removed during 16 years of operation. / <p>QC 20110413</p>

This study was conducted to evaluate if Polonite® could remove Phosphorus from Sandvik’s wastewater that naturally forms during steelmaking, and hence be proficiently used as a precursor of the neutralization process of said steel plant. Currently lime (CaO) is mixed with the wastewater which creates clean water and sediments, that later need to be landfilled. Due to the high Phosphorus content in the sediments these cannot be recycled back into the production, this result in a loss of important elements. The aim is therefore to remove the Phosphorus to a target level of 1-2 [mg/L]. In fact, the Phosphorus present in the wastewater drifts in the solid particles derived by the neutralization process, impairing their possible recirculation as slag builders. To evaluate the purifying abilities of Polonite® a batch test and a column test were conducted. During the column test measurements of pH and conductivity were made. To analyze the composition, Inductively Coupled Plasma (ICP) tests were performed. No clear correlation between the pH and the conductivity of the water could be established from the results. Overall the Polonite® removed high amount of Phosphorus from the wastewater. The target level of 1-2 [mg/L] Phosphorus was achieved in the batch test. Although, Polonite® also incidentally absorbed most of the Fluorine present in the wastewater making it a questionable choice for the process, as Fluorine is desirable in large quantities in the sediments if used as slag builders. As no ICP results were received from the column test only pH and conductivity are discussed. / Denna studie utfördes för att utvärdera om Polonite® kunde rena Fosfor från Sandvik’s avfallsvatten som naturligt uppkommer från stålprocesserna, och använda det som ett försteg i neutraliseringsprocessen. Idag blandas kalk (CaO) med avfallsvattnet vilket resulterar i rent vatten och sediment, dessa deponeras sedan. På grund av den höga halten Fosfor i sedimenten kan dessa inte återcirkuleras in i produktionen, detta leder till att viktiga ämnen går förlorade. Målet är därför att sänka halten Fosfor till en nivå på 1-2 [mg/L]. Fosfor i avfallsvattnet driver i de fasta partiklarna från neutraliseringsprocessen, vilket förhindrar möjligheterna att återanvända dem som slaggbildare. För att utvärdera Polonites® reningsförmåga gjordes ett kolumntest och ett skaktest. Under kolumntestet mättes pH och konduktivitet. För att analysera innehållet i vattnet gjordes ICP-tester på det renade vattnet. Inget tydligt samband mellan konduktiviteten och pH kunde fastställas från resultaten. Överlag hade Polonite® en hög grad av rening av Fosfor. Den givna mängden av Fosfor uppnåddes i skaktestet. Olyckligtvis hade Polonite® även en hög reningsgrad av Fluor som även fanns i avfallsvattnet, vilket gjorde Polonite® tvivelaktigt försteg i denna process, då Fluorrikt vatten är önskat för att kunna användas som slaggbildare. Då inga ICP-resultat har mottagits diskuteras enbart pH och konduktivitet för kolumntesterna.