Orientador: Edson Aparecido Abdul Nour / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-07T10:54:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Domingues_LigiaMaria_M.pdf: 3689935 bytes, checksum: 34e7505224ee444054fb9606a9599e36 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Este trabalho fundamentou-se na concepção, construção e operação de um sistema combinado anaeróbio-aeróbio, constituído de filtro anaeróbio (FA) e biofiltro aerado submerso (BAS), em escala de laboratório, aplicado ao tratamento de esgoto sanitário. Para atingir o objetivo principal de avaliar o desempenho global do sistema, o trabalho foi dividido em 3 etapas: estudo hidrodinâmico, avaliação da partida e avaliação da nitrificação em diferentes TDH. Baseado numa rotina de monitoramento dos parâmetros físicos, químicos e microbiológicos foi possível avaliar e adequar as condições requeridas para a nitrificação. Verificou-se o desempenho do sistema para diferentes taxas de carregamento volumétrico orgânico e de amônia, relacionando-o com as populações de bactérias nitrificadoras existentes. Constatou-se que remoção de matéria orgânica alcançada foi equivalente para os TDH de 8h (média de 86 ± 6 % para 1,89 ± 0,61 kg DQO/m3.dia com DQO efluente de 87 ± 46 mg O2/L) e 10h (média de 87 ± 4 % para 1,88 ± 0,83 kg DQO/m3 dia com DQO efluente de 89 ± 32 mg O2/L). Para TDH total de 8h (4h de aeração) e taxa de carregamento volumétrico de amônia de 0,33 ± 0,05 kg /m3.dia no BAS a remoção de amônia foi de 27 ± 14 % e a nitrificação completa foi de 20 ± 8 %, para 108 oxidadoras da amônia/g STV e 107 oxidadoras do nitrito/g STV. Para TDH total de 10h (5h de aeração) e taxa de carregamento volumétrico de amônia de 0,39 ± 0,10 kg /m3.dia no BAS a remoção de amônia foi de 47 ± 20 % e a nitrificação foi de 40 ± 19 %, para 1012 oxidadoras da amônia/g STV e 107 oxidadoras do nitrito/g STV. A concepção do sistema FA-BAS operando com TDH de 10 h foi adequada à nitrificação, quando aplicada ao tratamento de esgoto doméstico com média concentração de amônia (em torno de 30 mg/L). Indicou ainda ter grande potencial para tratar esgoto com maior concentração de amônia (acima de 50 mg/L) / Abstract: The present project was based on the conception, construction and operation of an anaerobic-aerobic combined system. This was formed by an anaerobic filter (AF) and an aerated submerged biofilter (ASB), in a laboratory scale, and used for sanitary wastewater. The main objective of this project was to analyze the general performance of the system, and for that, it was divided in 3 parts: hydrodynamic study, start-up evaluation and nitrification analysis in different HRT. Based on a frequent monitoring of physical, chemical and microbiological parameters, it was possible to evaluate and adequate the required conditions for nitrification. The performance of the system for different organic and ammonia volumetric loading rates were verified. Afterwards it was related to the populations of nitrifying bacteria. The system demonstrated organic matter removal not only for HRT of 8 h (average of 86 ± 6% for 1,89 ± 0,61 kg COD/m3.day, with effluent COD of 87 ± 46 mg O2/L) but also for HRT of 10 h (average of 87 ± 4 % for 1,88 ± 0,83 kg COD/m3.day, with effluent COD of 89 ± 32 mg O2/L). For total HRT of 8 h (4 h of aeration) and volumetric loading rates of ammonia of 0,33 ± 0,05 kg/m3.day at ASB, the ammonia removal was 27 ± 14% and the complete nitrification was 20 ± 8 %, for 108 ammonium oxidizers/g TSV and 107 nitrite oxidizers/g TSV. For total HRT of 10 h (5 h of aeration) and volumetric loading rates of ammonia of 0,39 ± 0,10 kg/m3.day at ASB, the ammonia removal was 47 ± 20 % and the complete nitrification was 40 ± 19 %, for 1012 ammonium oxidizers/g TSV and 107 nitrite oxidizers/g TSV. The system AF-ASB operated with HRT of 10 h demonstrated to be useful for nitrification if applied to sewage treatment with average concentration of ammonia (around 30 mg/L). It can also be pointed out that the system can be used to treat sewage with higher concentrations (over 50 mg/L) / Mestrado / Saneamento e Ambiente / Mestre em Engenharia Civil

Este trabalho fundamentou-se na concepção e operação de um sistema combinado anaeróbio-aeróbio, constituído de reator UASB e Biofiltro Aerado Submerso (BAS) Multiestágio (anaeróbio-aeróbio-anóxico). Os sistemas foram operados em escala piloto e aplicado ao tratamento de esgoto sanitário, sendo testados três meios-suporte, nomeadamente tampas e gargalos de garrafas PET (Asup=160m²/m³), pedra britada n.4 (40m²/m³) e anéis Pall 1,5’’ (130m²/m³), sendo denominados de BAS 1, 2 e 3. O trabalho foi dividido em duas fases, compondo ao todo 6 etapas experimentais: 1ª fase, onde se buscou avaliar a remoção de matéria orgânica e obtenção de nitrificação em três regimes hidráulicos (TDH total: 4h, 8h e 12h); 2ª fase, onde se buscou obter a pré-desnitrificação utilizando-se o carbono presente no efluente do reator UASB (4ª etapa) e através de carbono externo dosado no afluente dos BAS (5ª etapa); e a pós-desnitrificação através da dosagem de carbono externo na câmara anóxica (6ª etapa). Foram operados paralelamente dois sistemas de CBR, preenchidos com os meiossuporte “tampas e gargalos de garrafas PET” (CBR 1) e anéis Pall 1’’ (CBR 2), nos TDH de 1,75; 3,5 e 5,25h, equivalentes aos TDH das câmaras aeróbias dos BAS. As cargas orgânicas aplicadas variaram de 0,27 a 1,19 kgDQOt/m³.d para os BAS e de 0,63 – 2,72 kgDQOt/m³.d para os CBR. As eficiências totais (UASB+BAS ou CBR) em termos de DQO total superaram 90% para os BAS 1 e 3 e para os CBR 1 e 2 (considerando-se a DQO decantada). A conformação empregada de BAS, quando utilizados materiais com elevados índices de vazios (tampas e gargalos de garrafas PET e anéis Pall), possibilitou elevadas remoções de SS (Cefl 30mgSS/L), tornando desnecessário uso o decantador secundário. O desenvolvimento da nitrificação e remoção carbonácea em conjunto limitaram as taxas de nitrificação e exigiram elevados TDH para os BAS. A nitrificação nos CBR foi superior a 90% para TDH de 3,5h, enquanto que os BAS requereram 5,25h na câmara aeróbia (TDH total: 12h) e a aplicação de recirculação para a obtenção de resultados similares. A influência da recirculação sobre a nitrificação nos BAS foi positiva, possibilitando as melhores taxas de nitrificação superficiais para os BAS (0,61; 1,29 e 0,70gN/m².d para os BAS 1, 2 e 3 respectivamente). Não foram verificadas interferências significativas de elevadas relações C/N ( 5,0) sobre a nitrificação dos BAS e CBR. Valores de pH abaixo do neutro não influenciaram de maneira adversa a nitrificação, observando-se, no entanto, provável limitação por deficiência de alcalinidade total. Observaram-se também inibições para valores de OD inferiores a 3,5mgO2/L na câmara aeróbia dos BAS. A oxidação do nitrogênio amoniacal a nitrato de mostrou ser a etapa crítica do processo biológico e remoção de nitrogênio total. Foram obtidas eficiências de pósdesnitrificação superiores a 90% (Nefl 4,5mgNT/L), com auxílio de carbono externo, a uma relação C/N de 1,46(mol/mol). / This work was based on the conception and operation of a combined anaerobic-aerobic system, consisting of an UASB reactor and a Multi-stage Biological Aerated Filter (BAF) (anaerobic-aerobic-anoxic) in pilot-scale and applied to the treatment of sanitary wastewater. Three different biofilter’s media were tested, namely “lids and bottlenecks of PET bottles” (160m²/m³), gravel no4 (40m²/m³) and Pall rings (130m²/m³), called BAF 1, 2 and 3, respectively. The experimental work was divided in two phases, comprising 6 experimental stages: The 1st phase was carried out to evaluate the effect of Hydraulic Retention Time (4, 8 and 12h) upon the removal of organic carbon and the attainment of nitrification. The 2nd phase evaluated different strategies to promote denitrification by using internal carbon source present in the UASB’s effluent (4th stage); by dosing external carbon source (Sodium Acetate) on the influent to the BAS aiming pre-denitrification (5th stage); and dosing external carbon (Sodium Acetate) at the inlet of the anoxic chamber aiming the post-denitrification (6th stage). Two RBC systems, filled with “lids and bottlenecks of PET bottles” (RBC 1) and Pall rings with 1'' diameter (RBC 2) were operated in parallel with the BAFs, adjusting the influent flow to obtain Hydraulic Retention Time (HRT) of 1,75; 3,5 and 5,25h. These values corresponded to the HRT of the aerobic chambers of the BAFs. The applied organic loading rates varied between 0,27 and 1,19 kgCODt/m³.d for the BAS and between 0,63 – 2,72 kgCODt/m³.d for the RBC. The systems efficiencies (UASB+BAF and UASB+RBC) had surpassed 90% in terms of total COD for BAF 1 and 3 and for RBC 1 and 2 (considering decanted COD for RBC systems). The employed conformation of BAF, when using high void index media (lids and bottlenecks, Pall rings), allowed high SS removals (Cefl 30mgSS/L), making unnecessary the use of a secondary clarifier. The development of combined nitrification and organic carbon removal limited the nitrification rates and had demanded high HRT for the BAFs. The nitrification in the RBC systems was above 90% for HRT=3,5h, whereas the BAF had required TDH=5,25h in aerobic chamber (total HRT=12h) and the use of internal recirculation for the attainment of similar results. Internal recirculation in the BAF improved nitrification, making possible the best superficial nitrification rates for the BAF, reaching 0,61; 1,29 and 0,70gN/m².d for BAF 1, 2 and 3 respectively. High relations C/N ( 5,0) had no detrimental effect upon the nitrification on the BAF and the RBC. Values of pH below 7,0 had not adversely influenced the nitrification of both BAF and RBC. However, the low values of effluent alkalinity may have limited the rate of nitrification on the biological reactors. Values of Dissolved Oxygen (DO) below 3,5 mgO2/L in the aerobic chamber of the BAF clearly inhibited the nitrification rate. The ammonia nitrogen oxidation to nitrate was the critical step of the overall biological process and, as a consequence, to total nitrogen removal. Average efficiencies of post-denitrification was above 90% (Nefl 4,5 mg TN/L), when dosing external carbon source (C/N=1,46 mol/mol) to BAF 1.

Este trabalho fundamentou-se na concepção e operação de um sistema combinado anaeróbio-aeróbio, constituído de reator UASB e Biofiltro Aerado Submerso (BAS) Multiestágio (anaeróbio-aeróbio-anóxico). Os sistemas foram operados em escala piloto e aplicado ao tratamento de esgoto sanitário, sendo testados três meios-suporte, nomeadamente tampas e gargalos de garrafas PET (Asup=160m²/m³), pedra britada n.4 (40m²/m³) e anéis Pall 1,5’’ (130m²/m³), sendo denominados de BAS 1, 2 e 3. O trabalho foi dividido em duas fases, compondo ao todo 6 etapas experimentais: 1ª fase, onde se buscou avaliar a remoção de matéria orgânica e obtenção de nitrificação em três regimes hidráulicos (TDH total: 4h, 8h e 12h); 2ª fase, onde se buscou obter a pré-desnitrificação utilizando-se o carbono presente no efluente do reator UASB (4ª etapa) e através de carbono externo dosado no afluente dos BAS (5ª etapa); e a pós-desnitrificação através da dosagem de carbono externo na câmara anóxica (6ª etapa). Foram operados paralelamente dois sistemas de CBR, preenchidos com os meiossuporte “tampas e gargalos de garrafas PET” (CBR 1) e anéis Pall 1’’ (CBR 2), nos TDH de 1,75; 3,5 e 5,25h, equivalentes aos TDH das câmaras aeróbias dos BAS. As cargas orgânicas aplicadas variaram de 0,27 a 1,19 kgDQOt/m³.d para os BAS e de 0,63 – 2,72 kgDQOt/m³.d para os CBR. As eficiências totais (UASB+BAS ou CBR) em termos de DQO total superaram 90% para os BAS 1 e 3 e para os CBR 1 e 2 (considerando-se a DQO decantada). A conformação empregada de BAS, quando utilizados materiais com elevados índices de vazios (tampas e gargalos de garrafas PET e anéis Pall), possibilitou elevadas remoções de SS (Cefl 30mgSS/L), tornando desnecessário uso o decantador secundário. O desenvolvimento da nitrificação e remoção carbonácea em conjunto limitaram as taxas de nitrificação e exigiram elevados TDH para os BAS. A nitrificação nos CBR foi superior a 90% para TDH de 3,5h, enquanto que os BAS requereram 5,25h na câmara aeróbia (TDH total: 12h) e a aplicação de recirculação para a obtenção de resultados similares. A influência da recirculação sobre a nitrificação nos BAS foi positiva, possibilitando as melhores taxas de nitrificação superficiais para os BAS (0,61; 1,29 e 0,70gN/m².d para os BAS 1, 2 e 3 respectivamente). Não foram verificadas interferências significativas de elevadas relações C/N ( 5,0) sobre a nitrificação dos BAS e CBR. Valores de pH abaixo do neutro não influenciaram de maneira adversa a nitrificação, observando-se, no entanto, provável limitação por deficiência de alcalinidade total. Observaram-se também inibições para valores de OD inferiores a 3,5mgO2/L na câmara aeróbia dos BAS. A oxidação do nitrogênio amoniacal a nitrato de mostrou ser a etapa crítica do processo biológico e remoção de nitrogênio total. Foram obtidas eficiências de pósdesnitrificação superiores a 90% (Nefl 4,5mgNT/L), com auxílio de carbono externo, a uma relação C/N de 1,46(mol/mol). / This work was based on the conception and operation of a combined anaerobic-aerobic system, consisting of an UASB reactor and a Multi-stage Biological Aerated Filter (BAF) (anaerobic-aerobic-anoxic) in pilot-scale and applied to the treatment of sanitary wastewater. Three different biofilter’s media were tested, namely “lids and bottlenecks of PET bottles” (160m²/m³), gravel no4 (40m²/m³) and Pall rings (130m²/m³), called BAF 1, 2 and 3, respectively. The experimental work was divided in two phases, comprising 6 experimental stages: The 1st phase was carried out to evaluate the effect of Hydraulic Retention Time (4, 8 and 12h) upon the removal of organic carbon and the attainment of nitrification. The 2nd phase evaluated different strategies to promote denitrification by using internal carbon source present in the UASB’s effluent (4th stage); by dosing external carbon source (Sodium Acetate) on the influent to the BAS aiming pre-denitrification (5th stage); and dosing external carbon (Sodium Acetate) at the inlet of the anoxic chamber aiming the post-denitrification (6th stage). Two RBC systems, filled with “lids and bottlenecks of PET bottles” (RBC 1) and Pall rings with 1'' diameter (RBC 2) were operated in parallel with the BAFs, adjusting the influent flow to obtain Hydraulic Retention Time (HRT) of 1,75; 3,5 and 5,25h. These values corresponded to the HRT of the aerobic chambers of the BAFs. The applied organic loading rates varied between 0,27 and 1,19 kgCODt/m³.d for the BAS and between 0,63 – 2,72 kgCODt/m³.d for the RBC. The systems efficiencies (UASB+BAF and UASB+RBC) had surpassed 90% in terms of total COD for BAF 1 and 3 and for RBC 1 and 2 (considering decanted COD for RBC systems). The employed conformation of BAF, when using high void index media (lids and bottlenecks, Pall rings), allowed high SS removals (Cefl 30mgSS/L), making unnecessary the use of a secondary clarifier. The development of combined nitrification and organic carbon removal limited the nitrification rates and had demanded high HRT for the BAFs. The nitrification in the RBC systems was above 90% for HRT=3,5h, whereas the BAF had required TDH=5,25h in aerobic chamber (total HRT=12h) and the use of internal recirculation for the attainment of similar results. Internal recirculation in the BAF improved nitrification, making possible the best superficial nitrification rates for the BAF, reaching 0,61; 1,29 and 0,70gN/m².d for BAF 1, 2 and 3 respectively. High relations C/N ( 5,0) had no detrimental effect upon the nitrification on the BAF and the RBC. Values of pH below 7,0 had not adversely influenced the nitrification of both BAF and RBC. However, the low values of effluent alkalinity may have limited the rate of nitrification on the biological reactors. Values of Dissolved Oxygen (DO) below 3,5 mgO2/L in the aerobic chamber of the BAF clearly inhibited the nitrification rate. The ammonia nitrogen oxidation to nitrate was the critical step of the overall biological process and, as a consequence, to total nitrogen removal. Average efficiencies of post-denitrification was above 90% (Nefl 4,5 mg TN/L), when dosing external carbon source (C/N=1,46 mol/mol) to BAF 1.

Este trabalho fundamentou-se na concepção e operação de um sistema combinado anaeróbio-aeróbio, constituído de reator UASB e Biofiltro Aerado Submerso (BAS) Multiestágio (anaeróbio-aeróbio-anóxico). Os sistemas foram operados em escala piloto e aplicado ao tratamento de esgoto sanitário, sendo testados três meios-suporte, nomeadamente tampas e gargalos de garrafas PET (Asup=160m²/m³), pedra britada n.4 (40m²/m³) e anéis Pall 1,5’’ (130m²/m³), sendo denominados de BAS 1, 2 e 3. O trabalho foi dividido em duas fases, compondo ao todo 6 etapas experimentais: 1ª fase, onde se buscou avaliar a remoção de matéria orgânica e obtenção de nitrificação em três regimes hidráulicos (TDH total: 4h, 8h e 12h); 2ª fase, onde se buscou obter a pré-desnitrificação utilizando-se o carbono presente no efluente do reator UASB (4ª etapa) e através de carbono externo dosado no afluente dos BAS (5ª etapa); e a pós-desnitrificação através da dosagem de carbono externo na câmara anóxica (6ª etapa). Foram operados paralelamente dois sistemas de CBR, preenchidos com os meiossuporte “tampas e gargalos de garrafas PET” (CBR 1) e anéis Pall 1’’ (CBR 2), nos TDH de 1,75; 3,5 e 5,25h, equivalentes aos TDH das câmaras aeróbias dos BAS. As cargas orgânicas aplicadas variaram de 0,27 a 1,19 kgDQOt/m³.d para os BAS e de 0,63 – 2,72 kgDQOt/m³.d para os CBR. As eficiências totais (UASB+BAS ou CBR) em termos de DQO total superaram 90% para os BAS 1 e 3 e para os CBR 1 e 2 (considerando-se a DQO decantada). A conformação empregada de BAS, quando utilizados materiais com elevados índices de vazios (tampas e gargalos de garrafas PET e anéis Pall), possibilitou elevadas remoções de SS (Cefl 30mgSS/L), tornando desnecessário uso o decantador secundário. O desenvolvimento da nitrificação e remoção carbonácea em conjunto limitaram as taxas de nitrificação e exigiram elevados TDH para os BAS. A nitrificação nos CBR foi superior a 90% para TDH de 3,5h, enquanto que os BAS requereram 5,25h na câmara aeróbia (TDH total: 12h) e a aplicação de recirculação para a obtenção de resultados similares. A influência da recirculação sobre a nitrificação nos BAS foi positiva, possibilitando as melhores taxas de nitrificação superficiais para os BAS (0,61; 1,29 e 0,70gN/m².d para os BAS 1, 2 e 3 respectivamente). Não foram verificadas interferências significativas de elevadas relações C/N ( 5,0) sobre a nitrificação dos BAS e CBR. Valores de pH abaixo do neutro não influenciaram de maneira adversa a nitrificação, observando-se, no entanto, provável limitação por deficiência de alcalinidade total. Observaram-se também inibições para valores de OD inferiores a 3,5mgO2/L na câmara aeróbia dos BAS. A oxidação do nitrogênio amoniacal a nitrato de mostrou ser a etapa crítica do processo biológico e remoção de nitrogênio total. Foram obtidas eficiências de pósdesnitrificação superiores a 90% (Nefl 4,5mgNT/L), com auxílio de carbono externo, a uma relação C/N de 1,46(mol/mol). / This work was based on the conception and operation of a combined anaerobic-aerobic system, consisting of an UASB reactor and a Multi-stage Biological Aerated Filter (BAF) (anaerobic-aerobic-anoxic) in pilot-scale and applied to the treatment of sanitary wastewater. Three different biofilter’s media were tested, namely “lids and bottlenecks of PET bottles” (160m²/m³), gravel no4 (40m²/m³) and Pall rings (130m²/m³), called BAF 1, 2 and 3, respectively. The experimental work was divided in two phases, comprising 6 experimental stages: The 1st phase was carried out to evaluate the effect of Hydraulic Retention Time (4, 8 and 12h) upon the removal of organic carbon and the attainment of nitrification. The 2nd phase evaluated different strategies to promote denitrification by using internal carbon source present in the UASB’s effluent (4th stage); by dosing external carbon source (Sodium Acetate) on the influent to the BAS aiming pre-denitrification (5th stage); and dosing external carbon (Sodium Acetate) at the inlet of the anoxic chamber aiming the post-denitrification (6th stage). Two RBC systems, filled with “lids and bottlenecks of PET bottles” (RBC 1) and Pall rings with 1'' diameter (RBC 2) were operated in parallel with the BAFs, adjusting the influent flow to obtain Hydraulic Retention Time (HRT) of 1,75; 3,5 and 5,25h. These values corresponded to the HRT of the aerobic chambers of the BAFs. The applied organic loading rates varied between 0,27 and 1,19 kgCODt/m³.d for the BAS and between 0,63 – 2,72 kgCODt/m³.d for the RBC. The systems efficiencies (UASB+BAF and UASB+RBC) had surpassed 90% in terms of total COD for BAF 1 and 3 and for RBC 1 and 2 (considering decanted COD for RBC systems). The employed conformation of BAF, when using high void index media (lids and bottlenecks, Pall rings), allowed high SS removals (Cefl 30mgSS/L), making unnecessary the use of a secondary clarifier. The development of combined nitrification and organic carbon removal limited the nitrification rates and had demanded high HRT for the BAFs. The nitrification in the RBC systems was above 90% for HRT=3,5h, whereas the BAF had required TDH=5,25h in aerobic chamber (total HRT=12h) and the use of internal recirculation for the attainment of similar results. Internal recirculation in the BAF improved nitrification, making possible the best superficial nitrification rates for the BAF, reaching 0,61; 1,29 and 0,70gN/m².d for BAF 1, 2 and 3 respectively. High relations C/N ( 5,0) had no detrimental effect upon the nitrification on the BAF and the RBC. Values of pH below 7,0 had not adversely influenced the nitrification of both BAF and RBC. However, the low values of effluent alkalinity may have limited the rate of nitrification on the biological reactors. Values of Dissolved Oxygen (DO) below 3,5 mgO2/L in the aerobic chamber of the BAF clearly inhibited the nitrification rate. The ammonia nitrogen oxidation to nitrate was the critical step of the overall biological process and, as a consequence, to total nitrogen removal. Average efficiencies of post-denitrification was above 90% (Nefl 4,5 mg TN/L), when dosing external carbon source (C/N=1,46 mol/mol) to BAF 1.

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.

Os reatores anaeróbios de concepção mais moderna (e.g., UASB e RALEx) possibilitam a remoção de 65 a 75% de matéria orgânica do esgoto sanitário, com custos de implantação e operação relativamente baixos, em comparação com os processos aeróbios convencionais. Entretanto, esses reatores geralmente são pouco eficientes na remoção de nutrientes e seus efluentes podem apresentar concentrações relativamente elevadas de material orgânico e de sólidos suspensos. Para melhorar a qualidade dos efluentes desses reatores, algumas configurações de pós-tratamento têm sido empregadas no Brasil, dentre as quais os sistemas de lodo ativado e a coagulação/precipitação com sais metálicos, geralmente seguida de flotação por ar dissolvido. Nesta pesquisa, foi avaliada a aplicabilidade da coagulação/precipitação com cloreto férrico, a partir de testes em unidades de coagulação em escala de bancada (jar test e flotateste), para três sistemas de pós-tratamento de efluentes de reatores anaeróbios, a saber: coagulação/precipitação do efluente de um reator anaeróbio (RALEx); co-precipitação em um sistema de lodo ativado; e pós-precipitação do efluente do sistema de lodo ativado. Cada um desses sistemas foi testado com separação de sólidos por sedimentação ou por flotação por ar dissolvido, constituindo seis distintas configurações de pós-tratamento. O pós-tratamento do efluente do reator anaeróbio por coagulação/precipitação se mostrou uma alternativa viável técnica e economicamente, tanto para a sedimentação quanto para a flotação por ar dissolvido. Os diagramas de coagulação obtidos tanto nos ensaios de sedimentação quanto nos de flotação demonstraram que a coagulação/precipitação do efluente do RALEx ocorria de modo mais eficiente para valores de pH entre 5 e 7. A coagulação/precipitação do licor misto com cloreto férrico também se mostrou uma opção atrativa, propiciando a obtenção de efluente bastante clarificado, com possibilidades de reúso. Nessa opção, obtiveram-se eficiências adicionais (i.e., em relação ao sobrenadante do licor misto) de remoção de turbidez, DQO e fósforo de, respectivamente, 80%, 72% e 85%, com dosagem de 80 mg de \'FE\'\'CL IND.3\'.6\'H IND.2\'O/L (48 mg de \'FE\'\'CL IND.3\'/L). Para a coagulação com cloreto férrico, a flotação não apresentou bons resultados na remoção de turbidez, DQO e fósforo para separação de sólidos do licor misto. O mesmo ocorreu para o efluente final da ETE quando a etapa de separação de sólidos foi a sedimentação. Quando a separação de sólidos foi feita por flotação, obtiveram-se eficiências de remoção de turbidez, DQO e fósforo de, respectivamente, 68%, 53% e 83%, com dosagem de 80 mg de \'FE\'\'CL IND.3\'.6\'H IND.2\'O/L / The anaerobic reactors of modern conception (e.g., UASB and RALEx) remove from 65 to 75% of sanitary wastewater organic matter with relatively low construction, operation, and maintenance costs, in comparison with conventional aerobic processes. Nevertheless, that reactors are usually little efficient in nutrient removal and their effluents may present relatively high organic matter and suspended solid concentrations. In order to improve the quality of effluents from anaerobic reactors, some post-treatment concepts have been employed in Brazil, among which activated sludge systems and coagulation/precipitation with metallic salts, generally followed by dissolved air flotation. In this research, coagulation/precipitation with ferric chloride was assessed using sedimentation and flotation lab-scale test units (jar test and flotateste, respectively) to three post-treatment systems, namely: coagulation/precipitation of effluent from anaerobic reactor; co-precipitation (in the mixed liquor from activated sludge system); and post-precipitation of effluent from activated sludge system. Each system was assessed with solids separation with sedimentation and dissolved air flotation, constituting six different post-treatment scenarios. Coagulation/precipitation of the effluent from the anaerobic reactor showed to be technical and economically attractive, not only for sedimentation but also for dissolved air flotation. Coagulation diagrams obtained in sedimentation and flotation essays showed that coagulation/precipitation of the effluent from RALEX was more efficient when pH values were between 5 and 7. The mixed liquor coagulation/flocculation with ferric chloride were also an attractive option, resulting in a low turbidity effluent suitable for reuse. In this option, additional removals (i.e., in relation to decanted mixed liquor) of turbidity, COD e phosphorus were obtained: 80%, 72% and 85%, respectively, with the dosage of 80 mg \'FE\'\'CL IND.3\'.6\'H IND.2\'O/L (48 mg \'FE\'\'CL IND.3\'/L). Flotation did not presented good results in the removal of turbidity, COD and phosphorus in mixed liquor coagulation/precipitation with ferric chloride. The same was to the effluent from the WWTP when sedimentation was employed in the solids separation step. When solids separation was made using flotation, the removal efficiencies of turbidity, COD and phosphorus were, respectively, 68%, 53%, and 83% for the dosage of 80 mg \'FE\'\'CL IND.3\'.6\'H IND.2\'O/L

Orientadores: Bruno Coraucci Filho, Roberto Feijo de Figueiredo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-11T17:07:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SousaJunior_OderLuizde_M.pdf: 3018467 bytes, checksum: f62050928dc0c085881f96c0708b1328 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: O objetivo deste projeto foi estudar as valas de filtração como um método de baixo custo aplicável a residências isoladas e pequenas ou médias comunidades brasileira, analisar as valas de filtração como unidades de pós-tratamento de efluente anaeróbio de um sistema fossa filtro, na remoção natural de nutrientes e microrganismos patogênicos. No presente estudo foram estudadas três valas de filtração em escala piloto com 1 m de comprimento e 0,50 m de largura, com altura da camada de areia igual a 0,25, 0,50, e 0,75 m, foi utilizado tubo de drenagem em PEAD - polietileno de alta densidade ¿ com 0,10 m de diâmetro, as valas de filtração foram alimentadas por efluente de um sistema fossa filtro, foram empregadas 4 taxas hidráulicas (40, 60, 80, e 100 L/m2.dia) cada taxa foi aplicada na freqüência de 6, 12, 18, e 24 hora/dia. O esgoto bruto, afluente, e efluente das valas de filtração, foram analisados semanalmente permitindo constatar que os resultados obtidos no estudo das valas de filtração no emprego de altas taxas hidráulicas proporcionavam uma remoção superior a 82,5% DBO e adequação de coliformes e a ausência de microrganismo patogênico. Quanto aos compostos nitrogenados, ocorreu uma grande nitrificação. A concentração de fósforo também foi muito reduzida, adequando o efluente das valas de filtração a legislação brasileira, em todas as taxas empregadas / Abstract: The aim of this work was to study filtration ditches as a method of low cost applicable the isolated homes and the small Brazilian municipalities for the posttreatment of anaerobic effluent from a system septic tank with anaerobic unit in the removal of natural nutrients and pathogenic microorganisms. For the research were analyzed three filtration ditches on pilot-scale with 1 m length and 0,5 m width, with height of the layer of sand equal 0,25, 0,50, and 0,75 m was used a drainage pipe in HDPE - High Density Polyethylene - with 0,10 m in diameter. The of filtration ditches were fed by effluent from a system septic tank with anaerobic unit were used four high hydraulic rates (40, 60, 80, and 100 L/m2.day) each rate was applied in the frequency of 6, 12, 18, and 24 hours/day. The municipal wastewater, affluent and the effluent of the filtration ditches were weekly analyzed allowing that the results obtained in the study removal of organic matter exceeded 82,5% BOD and adequacy of coliform, absence of pathogenic microorganisms. In terms of nitrogen compounds, a high nitrification occurred. The phosphorus concentration also was very reduced, the effluent of the three filtration ditches being in compliance with Brazilian laws at all the rates used. / Mestrado / Saneamento e Ambiente / Mestre em Engenharia Civil

Os reatores anaeróbios de concepção mais moderna (e.g., UASB e RALEx) possibilitam a remoção de 65 a 75% de matéria orgânica do esgoto sanitário, com custos de implantação e operação relativamente baixos, em comparação com os processos aeróbios convencionais. Entretanto, esses reatores geralmente são pouco eficientes na remoção de nutrientes e seus efluentes podem apresentar concentrações relativamente elevadas de material orgânico e de sólidos suspensos. Para melhorar a qualidade dos efluentes desses reatores, algumas configurações de pós-tratamento têm sido empregadas no Brasil, dentre as quais os sistemas de lodo ativado e a coagulação/precipitação com sais metálicos, geralmente seguida de flotação por ar dissolvido. Nesta pesquisa, foi avaliada a aplicabilidade da coagulação/precipitação com cloreto férrico, a partir de testes em unidades de coagulação em escala de bancada (jar test e flotateste), para três sistemas de pós-tratamento de efluentes de reatores anaeróbios, a saber: coagulação/precipitação do efluente de um reator anaeróbio (RALEx); co-precipitação em um sistema de lodo ativado; e pós-precipitação do efluente do sistema de lodo ativado. Cada um desses sistemas foi testado com separação de sólidos por sedimentação ou por flotação por ar dissolvido, constituindo seis distintas configurações de pós-tratamento. O pós-tratamento do efluente do reator anaeróbio por coagulação/precipitação se mostrou uma alternativa viável técnica e economicamente, tanto para a sedimentação quanto para a flotação por ar dissolvido. Os diagramas de coagulação obtidos tanto nos ensaios de sedimentação quanto nos de flotação demonstraram que a coagulação/precipitação do efluente do RALEx ocorria de modo mais eficiente para valores de pH entre 5 e 7. A coagulação/precipitação do licor misto com cloreto férrico também se mostrou uma opção atrativa, propiciando a obtenção de efluente bastante clarificado, com possibilidades de reúso. Nessa opção, obtiveram-se eficiências adicionais (i.e., em relação ao sobrenadante do licor misto) de remoção de turbidez, DQO e fósforo de, respectivamente, 80%, 72% e 85%, com dosagem de 80 mg de \'FE\'\'CL IND.3\'.6\'H IND.2\'O/L (48 mg de \'FE\'\'CL IND.3\'/L). Para a coagulação com cloreto férrico, a flotação não apresentou bons resultados na remoção de turbidez, DQO e fósforo para separação de sólidos do licor misto. O mesmo ocorreu para o efluente final da ETE quando a etapa de separação de sólidos foi a sedimentação. Quando a separação de sólidos foi feita por flotação, obtiveram-se eficiências de remoção de turbidez, DQO e fósforo de, respectivamente, 68%, 53% e 83%, com dosagem de 80 mg de \'FE\'\'CL IND.3\'.6\'H IND.2\'O/L / The anaerobic reactors of modern conception (e.g., UASB and RALEx) remove from 65 to 75% of sanitary wastewater organic matter with relatively low construction, operation, and maintenance costs, in comparison with conventional aerobic processes. Nevertheless, that reactors are usually little efficient in nutrient removal and their effluents may present relatively high organic matter and suspended solid concentrations. In order to improve the quality of effluents from anaerobic reactors, some post-treatment concepts have been employed in Brazil, among which activated sludge systems and coagulation/precipitation with metallic salts, generally followed by dissolved air flotation. In this research, coagulation/precipitation with ferric chloride was assessed using sedimentation and flotation lab-scale test units (jar test and flotateste, respectively) to three post-treatment systems, namely: coagulation/precipitation of effluent from anaerobic reactor; co-precipitation (in the mixed liquor from activated sludge system); and post-precipitation of effluent from activated sludge system. Each system was assessed with solids separation with sedimentation and dissolved air flotation, constituting six different post-treatment scenarios. Coagulation/precipitation of the effluent from the anaerobic reactor showed to be technical and economically attractive, not only for sedimentation but also for dissolved air flotation. Coagulation diagrams obtained in sedimentation and flotation essays showed that coagulation/precipitation of the effluent from RALEX was more efficient when pH values were between 5 and 7. The mixed liquor coagulation/flocculation with ferric chloride were also an attractive option, resulting in a low turbidity effluent suitable for reuse. In this option, additional removals (i.e., in relation to decanted mixed liquor) of turbidity, COD e phosphorus were obtained: 80%, 72% and 85%, respectively, with the dosage of 80 mg \'FE\'\'CL IND.3\'.6\'H IND.2\'O/L (48 mg \'FE\'\'CL IND.3\'/L). Flotation did not presented good results in the removal of turbidity, COD and phosphorus in mixed liquor coagulation/precipitation with ferric chloride. The same was to the effluent from the WWTP when sedimentation was employed in the solids separation step. When solids separation was made using flotation, the removal efficiencies of turbidity, COD and phosphorus were, respectively, 68%, 53%, and 83% for the dosage of 80 mg \'FE\'\'CL IND.3\'.6\'H IND.2\'O/L