Os processos anaeróbios têm sido recentemente adotados como unidades principais em sistemas de tratamento de efluentes, em virtude das inúmeras vantagens que apresentam. Este trabalho de pesquisa, no entanto, visa possibilitar a obtenção de fonte de carbono prontamente degradável a partir de uma das primeiras aplicações da biotecnologia anaeróbia: a digestão de lodo. A partir de um digestor hidrolítico e acidogênico de lodo primário foi possível a obtenção de efluentes com altas concentrações de DQO solúvel (da ordem de 4.000 mg/L) e ácidos graxos voláteis – AGV – (da ordem de 600 mg/L). Porém, foi necessária a aplicação de um processo de troca iônica para a remoção das altas concentrações de 'NH IND.4'POT.+' (da ordem de 480 mg/L) no efluente do DHL. A utilização de zeólitas – minerais de silício e alumínio – permitiu a remoção de íons amônio, através de experimentos em bateladas e colunas. As capacidades de adsorção de 'NH IND.4'POT.+' por massa de zeólitas atingidas foram de 8,0 mg 'NH IND.4'POT.+'/g. Adicionalmente, foi realizado o estudo da regeneração do mineral, através de processo biológico de nitrificação e posterior aplicação do mineral regenerado para remoção de 'NH IND.4'POT.+'. O processo resultou na obtenção de minerais com capacidades próximas às atingidas por amostras de zeólitas virgens. Além de restaurar grande parte da capacidade inicial de troca iônica do mineral (87% da capacidade inicial), o processo de regeneração biológica permite a obtenção de efluente com altas concentrações de nitrato (da ordem de 400 mg/L), podendo ser aproveitado para correção de solos com deficiência deste nutriente. O processo como um todo envolve conceitos de sustentabilidade aplicada aos sistemas de tratamento de efluentes, pois promove a utilização de subproduto de estações de tratamento, bem como a reutilização do mineral aplicado no processo de troca iônica. / Anaerobic processes have recently been widely adopted as core units in sewage treatment systems, due to several advantages inherent in these processes. However, this research aims at the acquisition of readily degradable carbon source by means of a primary application of anaerobic biotechnology: the sludge digestion. The use of a hidrolitic and acidogenic digester of primary sludge made it possible to achieve high concentrations for soluble COD (around 4.000 mg/L) and volatile fatty acids – VFA - (around 600 mg/L). Along with high concentrations of soluble COD and VFA, the effluent of the hidrolitic and acidogenic digester also presented undesirable significant amount of ammonium (480 mg 'NH IND.4'POT.+'/L), which was removed by the application of ion-exchange process. Natural zeolites were employed as the cation exchanger, achieving values of 8.0 mg 'NH IND.4'POT.+'/g for ammonium removal per unit mass of zeolite. The zeolite saturated with 'NH IND.4'POT.+' ions was biologically regenerated by nitrifying sludge. Regenerated zeolite samples were then reused for ammonium removal and presented removal capacities close to the ones achieved by fresh samples. The whole process (primary sludge digestion followed by ion-exchange process for ammonium removal and biological regeneration of saturated zeolite samples) comprises several sustainability concepts, as it promotes, concomitantly, primary sludge pre-digestion and the reutilization of the zeolite employed as cation exchanger for 'NH IND.4'POT.+' ions removal. In addition to partially recovering original exchange capacity (87% of original capacity), biological regeneration of saturated zeolite also produced, as effluent, highly nitrate concentrated solution (around 400 mg/L), which could be used as nitrogen source for soil enrichment.

Os processos anaeróbios têm sido recentemente adotados como unidades principais em sistemas de tratamento de efluentes, em virtude das inúmeras vantagens que apresentam. Este trabalho de pesquisa, no entanto, visa possibilitar a obtenção de fonte de carbono prontamente degradável a partir de uma das primeiras aplicações da biotecnologia anaeróbia: a digestão de lodo. A partir de um digestor hidrolítico e acidogênico de lodo primário foi possível a obtenção de efluentes com altas concentrações de DQO solúvel (da ordem de 4.000 mg/L) e ácidos graxos voláteis – AGV – (da ordem de 600 mg/L). Porém, foi necessária a aplicação de um processo de troca iônica para a remoção das altas concentrações de 'NH IND.4'POT.+' (da ordem de 480 mg/L) no efluente do DHL. A utilização de zeólitas – minerais de silício e alumínio – permitiu a remoção de íons amônio, através de experimentos em bateladas e colunas. As capacidades de adsorção de 'NH IND.4'POT.+' por massa de zeólitas atingidas foram de 8,0 mg 'NH IND.4'POT.+'/g. Adicionalmente, foi realizado o estudo da regeneração do mineral, através de processo biológico de nitrificação e posterior aplicação do mineral regenerado para remoção de 'NH IND.4'POT.+'. O processo resultou na obtenção de minerais com capacidades próximas às atingidas por amostras de zeólitas virgens. Além de restaurar grande parte da capacidade inicial de troca iônica do mineral (87% da capacidade inicial), o processo de regeneração biológica permite a obtenção de efluente com altas concentrações de nitrato (da ordem de 400 mg/L), podendo ser aproveitado para correção de solos com deficiência deste nutriente. O processo como um todo envolve conceitos de sustentabilidade aplicada aos sistemas de tratamento de efluentes, pois promove a utilização de subproduto de estações de tratamento, bem como a reutilização do mineral aplicado no processo de troca iônica. / Anaerobic processes have recently been widely adopted as core units in sewage treatment systems, due to several advantages inherent in these processes. However, this research aims at the acquisition of readily degradable carbon source by means of a primary application of anaerobic biotechnology: the sludge digestion. The use of a hidrolitic and acidogenic digester of primary sludge made it possible to achieve high concentrations for soluble COD (around 4.000 mg/L) and volatile fatty acids – VFA - (around 600 mg/L). Along with high concentrations of soluble COD and VFA, the effluent of the hidrolitic and acidogenic digester also presented undesirable significant amount of ammonium (480 mg 'NH IND.4'POT.+'/L), which was removed by the application of ion-exchange process. Natural zeolites were employed as the cation exchanger, achieving values of 8.0 mg 'NH IND.4'POT.+'/g for ammonium removal per unit mass of zeolite. The zeolite saturated with 'NH IND.4'POT.+' ions was biologically regenerated by nitrifying sludge. Regenerated zeolite samples were then reused for ammonium removal and presented removal capacities close to the ones achieved by fresh samples. The whole process (primary sludge digestion followed by ion-exchange process for ammonium removal and biological regeneration of saturated zeolite samples) comprises several sustainability concepts, as it promotes, concomitantly, primary sludge pre-digestion and the reutilization of the zeolite employed as cation exchanger for 'NH IND.4'POT.+' ions removal. In addition to partially recovering original exchange capacity (87% of original capacity), biological regeneration of saturated zeolite also produced, as effluent, highly nitrate concentrated solution (around 400 mg/L), which could be used as nitrogen source for soil enrichment.