CAPES; CNPq; Sanepar; Fundação Araucária / O aumento da população agrava a qualidade dos corpos receptores existentes, devido a concentração dos despejos de esgotos sanitários com elevadas cargas carbonáceas e nitrogenadas. Existem inúmeras operações de tratamento, porém, a aplicação dos processos biológicos, na maioria dos casos é a alternativa mais econômica. Logo, este trabalho tem por objetivo, otimizar a remoção da matéria carbonácea e nitrogenada de esgotos sanitário por sistema combinado composto de reator anaeróbio e aeróbio de leito fixo. O sistema foi composto de reatores anaeróbio e aeróbio de leito fixo, com escoamento ascendente e fluxo continuo, base retangular e volume útil de 19,8 L e 19,3 L respectivamente, mais um dispositivo de separação de sólidos líquidos com volume útil de 7,3 L (TDH de 8h em cada reator) e 9,8 L (TDH de 6h em cada reator). O meio suporte para imobilização da biomassa era constituído de anéis corrugados de Policloreto de Polivinila (PVC). O Sistema foi operado em 6 etapas distintas em que foi variado a taxa de recirculação (etapa 1 50%, etapa 2 100% e etapa 3 150%) e vazão de aeração (etapa 4 10 L.min-1, etapa 5 5 L.min-1 e etapa 6 2,5 L.min-1). Para a avaliação do sistema, determinou-se os seguintes parâmetros físico-químicos: temperatura do líquido (TL), pH, alcalinidade total (AT), alcalinidade a bicarbonato (AB), ácidos voláteis (AV), oxigênio dissolvido (OD), demanda química de oxigênio (DQO) nitrogênio total kjeldahl (N-NTK), nitrogênio amoniacal (N-amoniacal), nitrito (N-NO2-), nitrato (N-NO3-) e fósforo total (P). A avaliação do comportamento hidrodinâmico foi realizada pela técnica de estímulo-resposta tipo pulso com injeção do corante Eosina Y. Os resultados obtidos nas três primeiras etapas com influência da variação da taxa de recirculação (50%, 100 % e 150 %), apresentaram remoções da concentração de matéria orgânica em termos de DQO(amostras brutas) superiores a 97 %, em relação a concentração de nitrogênio, a remoção de N-NTK ficou superior a 95 %; foi possível concluir que quanto maior a taxa de recirculação maior é a eficiência de remoção de nitrogênio e menores são os valores de nitrito e nitrato, entretanto cabe ressaltar que o aumento da taxa de recirculação provoca o aumento da concentração de OD no reator anaeróbio o que pode provocar o desequilíbrio do processo. Ao observar a influência da variação da vazão de aeração com taxa de recirculação constante de 100 %, as remoções de matéria orgânica apresentaram remoção de DQO (amostras brutas) superiores 98 a % enquanto a remoção de nitrogênio caiu conforme a diminuição da vazão de aeração (Qa) com eficiências de remoção de N-NTK superiores a 96% (Qa = 10 L.min-1), 90 % (Qa = 5 L.min-1) e 45 % (Qa = 2,5 L.min-1). E em relação a variação do TDH, na remoção de matéria orgânica, obteve valores de remoção superiores de DQOamostras brutas a 98 % (TDH de 8h em cada reator) e 99 % (TDH de 6h em cada reator) enquanto que para remoção de nitrogênio as eficiências foram superiores a 96% para ambos os TDH testados o que evidência que o sistema combinado apresentou boa capacidade de amortecer a variação de cargas hidráulicas como orgânicas. / The increase in population worsens the quality of existing receiving bodies, because the concentration of sewage dumps with high organic and nitrogen loads. There are numerous processing operations, however, the application of biological processes, in most cases is the most economical alternative. Thus, this study aims to optimize the removal of carbonaceous and nitrogenous matter sanitary sewer system consists of a combined anaerobic and aerobic fixed bed reactor. The system was composed of anaerobic and aerobic fixed-bed reactors, with upward flow and continuous flow, rectangular base and useful volume of 19.8 L and 19.3 L, respectively, plus a solid liquid separation device with a volume of 7 3 L (HDT 8 h in each reactor) and 9.8 L (HDT 6 h in each reactor). The medium support for biomass immobilization consisted of corrugated rings Polyvinyl Polyvinyl (PVC). The system was operated in six different stages in which was varied the recirculation rate (50% step 1, 100% step 2 and step 3 150%) and flow aeration (step 4 10 L.min-1, Step 5 5 L .min-1 and step 6 2.5 L.min-1). For the evaluation system, it was determined the following physicochemical parameters: liquid temperature (TL), pH, total alkalinity (AT), bicarbonate alkalinity (AB), volatile acids (AV), dissolved oxygen (DO), chemical oxygen demand (COD) Total kjeldahl nitrogen (N-TKN), ammonia (N-ammonia), nitrite (N-NO2-), nitrate (N-NO3-) and phosphorus (P). The hydrodynamic behavior evaluation was performed by pulse type stimulus-response technique of injection of the dye Eosin Y. The results obtained in the first three steps with recirculation rate influence of variation (50%, 100% and 150%) showed removal concentration of organic matter in terms of COD (raw samples) greater than 97%, for nitrogen concentrations, the removal of N-TKN was greater than 95%; it was concluded that the higher the recirculation rate is nitrogen removal efficiency and lower the nitrite values and nitrate, however it is worth noting that increasing the recirculation rate causes an increase of OD concentration in the anaerobic reactor which may cause the imbalance of the process. To observe the influence of variation in the flow aeration with constant recirculation rate of 100%, the removal of organic matter showed a COD(raw samples) removal higher than 98% while the nitrogen removal fell as the reduction of aeration flow ( Qa) with N-TKN removal efficiencies exceeding 96% (Qa = 10 L.min-1), 90% (Qa = 5 L.min-1) and 45% (Qa = 2.5 L.min-1). And regarding the variation of TDH, in the removal of organic matter, obtained higher removal values DQO(raw samples) 98% (HDT of 8 hours in each reactor) and 99% (HDT of 6 hours in each reactor) while for nitrogen removal efficiencies were higher than 96% for both tested HDT which shows that the combined system showed a good ability to cushion the variation of hydraulic and organic fillers.

Fundação Araucária de Apoio ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico do Paraná / No Brasil, as estações de tratamento de esgoto têm suas configurações baseadas em processos anaeróbios seguidos ou não de pós tratamento, normalmente aeróbio. Estas configurações apresentam limitações como baixa eficiência de remoção de nutrientes. Assim, ao considerar aspectos técnicos, pretende-se avaliar a eficiência de remoção da matéria carbonácea, nitrogenada e fosfatada, em sistema de tratamento combinado anaeróbio (22,1 L), aeróbio (19,9 L) e anóxico (17,4 L) (AOA), tratando esgoto sintético. Anéis corrugados de Policloreto de Polivinila (PVC) foram utilizados como material suporte para fixação da biomassa. O comportamento do sistema foi avaliado em quatro etapas distintas, nas quais foram analisadas a influência da adição de carbono no reator anóxico e da redução do Tempo de Detenção Hidráulica (θh) nos reatores anaeróbios e aeróbios. O desempenho do sistema foi estudado por meio de perfis de amostragem temporal com determinação dos parâmetros físicoquímicos temperatura do líquido (TL), pH, alcalinidade total (AT), alcalinidade a bicarbonato (AB), ácidos voláteis (AV), oxigênio dissolvido (OD), potencial de oxirredução (REDOX), turbidez (UNT), demanda química de oxigênio (DQO) nitrogênio total kjeldahl (NTK), nitrogênio amoniacal (N-NH4 + ), nitrito (N-NO2 - ), nitrato (N-NO3 - ) e fósforo total (P-PO4 -3 ), em amostras do afluente e efluente de cada reator coletadas em intervalos de 3 h durante 24 h. Na Etapa 1 foram obtidas eficiências de remoção de matéria carbonácea, nitrogenada e fosfatada de 97%, 57% e 50%, respectivamente, para o sistema operado com θh de 8 h para o reator anaeróbio, 7,3 h para o reator aeróbio e 6,4 h para o reator anóxico. Na Etapa 2 com adição de 20% da vazão afluente de esgoto bruto (fonte de carbono) e manutenção dos valores de θh, as eficiências de remoção de carbono e nitrogênio total foram de 95% e 55%, não sendo reportada eficiência de remoção de fósforo. Na Etapa 3 com a retirada da fonte de carbono e redução do θh nos reatores anaeróbio e aeróbio para 4 h, foram obtidas eficiências de remoção de 96% de matéria carbonácea, 51% de nitrogênio total e 40% de fósforo. Na Etapa 4 com manutenção do θh de 4 h para o reator anaeróbio, 7,3 h para o reator aeróbio e 6,4 h para o reator anóxico, as eficiências de remoção resultaram em 97% de matéria carbonácea, 43% de nitrogênio total e 41% de fósforo. Com o estudo cinético foi possível verificar que a redução da relação C/N influenciou positivamente o desempenho dos microrganismos nitrificantes e desnitrificantes. Por fim, conclui-se que o sistema AOA apresentou eficiência de remoção de matéria carbonácea superior ao limite exigido na legislação e proporcionou remoção simultânea de nitrogênio e fósforo. / In Brazil, sewage treatment plants have their configurations based on anaerobic processes followed or not by post-treatment, usually aerobic. These configurations have limitations such as low nutrient removal efficiency. Thus, when considering technical aspects, it was intended to evaluate the efficiency of removal of carbonaceous, nitrogenous and phosphate in an anaerobic (22.1 L), aerobic (19.9 L) and anoxic (17.4 L) (AOA) treating synthetic wastewater. Polyvinyl chloride corrugated rings (PVC) were used as support material for biomass fixation. The behavior of the system was evaluated in four different stages in order to analyze the influence of the addition of carbon in the anoxic reactor and the reduction of Hydraulic Retention Times (θh) in the anaerobic and aerobic reactors. The performance of the system was studied by means of temporal sampling profiles with determination of the physicchemical parameters temperature, pH, alkalinity total (AT) and bicarbonate (AB), volatile acids (VA), dissolved oxygen (OD), oxidation potential (REDOX), turbidity (UNT), chemical oxygen demand (COD), total nitrogen kjeldahl (NTK), ammoniac nitrogen (N-NH4 + ), nitrite (N-NO2 - ), nitrate (N-NO3 - ), and total phosphorus (P-PO4 -3 ) in samples of the influent and effluent from each reactor collected at intervals of 3 h for 24 h. In Stage 1, the removal efficiency of 97%, 57% and 50% of carbonaceous, nitrogenous and phosphate matter was obtained for the system operated with θh of 8 h for the anaerobic reactor, 7.3 h for the aerobic reactor and 6.4 h for the anoxic reactor. In Stage 2 with the addition of 20% of the raw sewage inflow (carbon source) and maintenance of the θh values, the carbon and total nitrogen removal efficiencies were 95% and 55%, with no reported removal efficiency phosphor. In Stage 3, with the removal of the carbon source and reduction of the θh in the anaerobic and aerobic reactors for 4 h, removal efficiencies of 96% of carbonaceous matter, 51% of total nitrogen and 40% of phosphorus were obtained. In Stage 4 with the maintenance of the θh of 4 h for the anaerobic reactor, 7.3 h for the aerobic reactor and 6.4 h for the anoxic reactor, the removal efficiencies resulted in 97% of carbonaceous matter, 43% of total nitrogen and 41% phosphorus. With the kinetic study, it was possible to verify that the reduction of the C/N positively influenced the performance of the nitrifying and denitrifying microorganisms. Finally, it can be concluded that the AOA system presented removal efficiency of carbonaceous matter higher than the limit required by the legislation and provided simultaneous removal of nitrogen and phosphorus.

CAPES / Com o aumento da população e o lançamento indevido de esgotos sanitários sem tratamento adequado, há aumento das cargas carbonáceas, nitrogenadas e fosforadas que pode acarretar na eutrofização de corpos hídricos. Há vários processos de tratamento, mas, a aplicação dos processos biológicos, na maioria dos casos, é a alternativa mais viável no Brasil. Porém, tem-se a necessidade de pós-tratamento, principalmente para remoção de nitrogênio e fósforo para alcançar os limites estabelecidos na legislação ambiental vigente. O objetivo deste trabalho foi avaliar o comportamento de um sistema composto por reator anaeróbio (20 L), seguido de reator aeróbio (19 L), preenchidos com anéis corrugados de Policloreto de Polivinila (PVC) como leito fixo, seguido de coluna de adsorção (16 L) preenchida com cerâmica vermelha. O sistema foi submetido à variação do tempo de detenção hidráulica (TDH) e da taxa de recirculação (R) e operado em série com escoamento ascendente e fluxo contínuo. Foram testadas as razões de recirculação de 150, 100 e 50% e os TDHs de 5, 7 e 9 h, com vazão de aeração constante de 10 L min-1. Na avaliação do sistema, foram determinados temperatura do líquido, pH, alcalinidade total e a bicarbonato, ácidos voláteis, oxigênio dissolvido (OD), demanda química de oxigênio (DQO), demanda bioquímica de oxigênio (DBO), nitrogênio total Kjeldahl (NTK), nitrogênio amoniacal, nitrito, nitrato e fósforo total. As eficiências de remoção alcançadas pelo sistema foram de - 98, 98 e 99% para DQO em amostras brutas, 96, 89 e 87% para NTK e 78, 82 e 77% para fósforo, quando operado com taxas de recirculação de 150, 100 e 50%, respectivamente. Em relação à variação do TDH em 9, 7 e 5 h, as eficiências de remoção obtidas foram de 86, 96 e 98% para DQO de amostras brutas, 90, 93 e 94% para NTK e 74, 89 e 95% para fósforo total, respectivamente. Com os resultados obtidos, foi possível concluir que a melhor condição operacional foi com razão de recirculação de 150% e TDH de 5 h. Com a análise estatística, por meio do delineamento composto central rotacional (DCCR) e da desejabilidade, pode-se obter a condição ótima de operação com TDH de 5 h e taxa de recirculação de 123%. Também foi possível validar os modelos estatísticos para nitrificação, desnitrificação, remoção de nitrogênio total e remoção de fósforo para as condições operacionais avaliadas. / With the increase of the population and the undue discharge of sanitary sewage without adequate treatment, there is an increase of the carbonaceous, nitrogenous and phosphorus loads which can lead to the eutrophication of water bodies. There are several treatment processes, but the application of biological processes, in most of cases, is the most viable alternative in Brazil. However, there is a need for post-treatment, mainly for the removal of nitrogen and phosphorus in order to achieve the standards established in the current environmental legislation. The objective of this work is to evaluate the behavior of a system composed by an anaerobic reactor (20 L), followed by an aerobic reactor (19 L), filled with corrugated rings of Polyvinyl chloride (PVC) as the fixed bed, followed by a trickling filter (16 L) filled with red clay. The system was subjected to the variation of the hydraulic retention time (HRT) and the recirculation rate (R), operated in series with upflow and continuous flow. Recirculation ratios of 150, 100 and 50% and HRT of 5, 7 and 9 h with constant aeration flow rate of 10 L min-1 were tested. For the evaluation of the system, were determined the liquid temperature, pH, total and bicarbonate alkalinity, volatile acids, dissolved oxygen (OD), chemical oxygen demand (COD), biochemical oxygen demand (BOD), total Kjeldahl nitrogen (TKN), ammoniacal nitrogen, nitrite, nitrate and total phosphorus. The removal efficiencies achieved by the system were - 98, 98 and 99% to the raw COD, 96, 89 and 87% to TKN and 78, 82 and 77% to phosphorus, when operated with recirculation rates of 150, 100 and 50%, respectively. Regarding the HRT variation in 5, 7 and 9 h, the removal efficiencies obtained were 86, 96 and 98% to the raw COD, 90, 93 and 94% to NTK and 74, 89 and 95 % to total phosphorus, respectively. With the results obtained, it was possible to conclude that the best operational condition was with recirculation ratio of 150% and HRT of 5 h. With the statistical analysis, by means of the central composite rotational design (CCRD) and the desirability, it was possible to obtain the optimal condition of operation with HRT of 5 h and recirculation rate of 123%. It was also possible to validate the statistical models for nitrification, denitrification, total nitrogen removal and phosphorus removal to the operational conditions evaluated.

A escolha de um sistema de tratamento de efluentes deve levar em conta aspectos técnicos e econômicos, dentre os quais a eficiência do processo. Assim, o objetivo desta pesquisa foi avaliar a remoção de nitrogênio e fósforo em um reator anaeróbio-aeróbio de leito fixo, operado em escala de bancada, com recirculação da fase líquida. O reator, com volume útil de 6,95 L, foi operado com meio suporte de espuma de poliuretano e mantido à temperatura ambiente, sendo o efluente tratado sintético, simulando o esgoto sanitário. Foram testadas diferentes razões de recirculação (0,5; 1,0 e 1,5) e diferentes TDH (4, 8, e 12) e, com vazão de ar constante de 10 L min-1. Com a variação destes fatores foi possível verificar a influência da razão de recirculação na remoção de nitrogênio e fósforo e a influência do TDH na remoção de nitrogênio e fósforo. Durante o período de operação foram analisados os parâmetros físico-químicos: temperatura, pH, alcalinidade a bicarbonato, ácidos voláteis, oxigênio dissolvido, demanda química de oxigênio, demanda bioquímica de oxigênio, sólidos totais, sólidos suspensos totais, nitrogênio total kjeldahl, nitrogênio amoniacal, nitrito, nitrato e fósforo. Também foram realizados ensaios hidrodinâmicos por meio de testes estímulo-resposta tipo pulso com o traçador eosina Y, para avaliar o comportamento hidrodinâmico e verificar a existência de anomalias. E por fim realizou-se a análise estatística para encontrar a condição ótima de operação e os modelos estatísticos para validação. Tanto para a variação de razão de recirculação quanto para a variação de TDH, a temperatura, oxigênio dissolvido e pH contribuíram para o desenvolvimento dos microrganismos. A alcalinidade a bicarbonato e ácidos voláteis indicaram estabilidade no interior do reator. A razão de recirculação 50% foi a condição de maior eficiência de remoção para sólidos totais (83%). A razão de recirculação 100% foi a de maior eficiência para NTK (97%) e Namon (99%). Para a razão de recirculação de 150% a maior eficiência de remoção foi para fósforo (33%). Avaliou-se também a influência da sobrecarga hidráulica no desempenho do reator quanto à remoção de nitrogênio e fósforo e foi possível perceber que o TDH de 12 h foi a condição que resultou em maiores eficiências de remoção. E em relação ao comportamento hidrodinâmico do reator, ele se assemelha a mistura completa, isso pode ser verificado por meio das curvas DTR e coeficientes de correlação. Quando variado o TDH observou-se a presença de zonas mortas (exceto para o TDH de 12 h), que indica ocorrência de caminhos preferenciais. No TDH de 12 h foi observado curto circuitos hidráulicos e eficiência hidráulica insatisfatória. Pela análise estatística no delineamento do composto central rotacional, foi possível encontrar por meio da desejabilidade a condição ótima de operação com TDH de 12 h e razão de recirculação de 122,36%. Ainda foi possível encontrar os modelos estatísticos para nitrificação, desnitrificação e nitrogênio total e valida-los para as condições operadas. / The choice of an effluent treatment system must take into account technical and economic aspects, among which the process efficiency. The objective of this research was to evaluate the removal of nitrogen and phosphorus in an anaerobic-aerobic fixed bed reactor, operated at bench scale, with recirculation of the liquid phase. The reactor, with a volume of 6.95 L, was operated with polyurethane foam support and maintained at room temperature with the synthetic effluent treated by simulating the sewage. Different recirculation ratios were tested (0.5, 1.0 and 1.5) and different HRT (4, 8, and 12) with constant air flow rate of 10 L min-1. With the variation of these factors was possible to verify the influence of the recirculation ratio on nitrogen removal and the influence of HRT in removing nitrogen. During the operation period, was analyzed the physical and chemical parameters: temperature, pH, bicarbonate alkalinity, volatile acids, dissolved oxygen, chemical oxygen demand, biochemical oxygen demand, total, total suspended solids solids, nitrogen total kjeldahl ammonia nitrogen , nitrite, nitrate and phosphorus. It was also developed hydrodynamic tests through stimulus-response pulse with eosin Y tracer to evaluate the hydrodynamic behavior and check for abnormalities. And finally, there was the statistical analysis to find the optimal operating condition and statistical models for validation. For any variation due to recirculation as variation of HRT, temperature, dissolved oxygen and pH contributed to the development of microorganisms. The bicarbonate alkalinity and volatile acids indicated stability within the reactor. The recirculation ratio 50% was highest efficiency condition for total solids removal (83%). Recirculation ratio 100% was the highest efficiency for TKN (97%) and Namon (99%). A recirculation ratio of 150% was a higher removal efficiency for phosphorus (33%). It was also evaluated the influence of hydraulic overload in the reactor performance as the removal of nitrogen and phosphorus and it was revealed that the HRT of 8 h was the condition which resulted in higher removal efficiencies. Regarding hydrodynamic behavior of the reactor, it resembles complete mixture, verified by DTR curves and correlation coefficients. When varied HRT can observe the presence of dead zones (except for HRT of 12 h), which indicates occurrence of preferential paths. In HRT of 12 h was observed hydraulic short circuits and poor hydraulic efficiency. For the statistical analysis in the design of the central composite, was found by the desirability optimum operation condition with HRT of 12 h and recirculation ratio of 122.36%. It was still possible to find statistical models for nitrification, denitrification and total nitrogen and validates them for the operated conditions.

CAPES / Com o aumento da população e o lançamento indevido de esgotos sanitários sem tratamento adequado, há aumento das cargas carbonáceas, nitrogenadas e fosforadas que pode acarretar na eutrofização de corpos hídricos. Há vários processos de tratamento, mas, a aplicação dos processos biológicos, na maioria dos casos, é a alternativa mais viável no Brasil. Porém, tem-se a necessidade de pós-tratamento, principalmente para remoção de nitrogênio e fósforo para alcançar os limites estabelecidos na legislação ambiental vigente. O objetivo deste trabalho foi avaliar o comportamento de um sistema composto por reator anaeróbio (20 L), seguido de reator aeróbio (19 L), preenchidos com anéis corrugados de Policloreto de Polivinila (PVC) como leito fixo, seguido de coluna de adsorção (16 L) preenchida com cerâmica vermelha. O sistema foi submetido à variação do tempo de detenção hidráulica (TDH) e da taxa de recirculação (R) e operado em série com escoamento ascendente e fluxo contínuo. Foram testadas as razões de recirculação de 150, 100 e 50% e os TDHs de 5, 7 e 9 h, com vazão de aeração constante de 10 L min-1. Na avaliação do sistema, foram determinados temperatura do líquido, pH, alcalinidade total e a bicarbonato, ácidos voláteis, oxigênio dissolvido (OD), demanda química de oxigênio (DQO), demanda bioquímica de oxigênio (DBO), nitrogênio total Kjeldahl (NTK), nitrogênio amoniacal, nitrito, nitrato e fósforo total. As eficiências de remoção alcançadas pelo sistema foram de - 98, 98 e 99% para DQO em amostras brutas, 96, 89 e 87% para NTK e 78, 82 e 77% para fósforo, quando operado com taxas de recirculação de 150, 100 e 50%, respectivamente. Em relação à variação do TDH em 9, 7 e 5 h, as eficiências de remoção obtidas foram de 86, 96 e 98% para DQO de amostras brutas, 90, 93 e 94% para NTK e 74, 89 e 95% para fósforo total, respectivamente. Com os resultados obtidos, foi possível concluir que a melhor condição operacional foi com razão de recirculação de 150% e TDH de 5 h. Com a análise estatística, por meio do delineamento composto central rotacional (DCCR) e da desejabilidade, pode-se obter a condição ótima de operação com TDH de 5 h e taxa de recirculação de 123%. Também foi possível validar os modelos estatísticos para nitrificação, desnitrificação, remoção de nitrogênio total e remoção de fósforo para as condições operacionais avaliadas. / With the increase of the population and the undue discharge of sanitary sewage without adequate treatment, there is an increase of the carbonaceous, nitrogenous and phosphorus loads which can lead to the eutrophication of water bodies. There are several treatment processes, but the application of biological processes, in most of cases, is the most viable alternative in Brazil. However, there is a need for post-treatment, mainly for the removal of nitrogen and phosphorus in order to achieve the standards established in the current environmental legislation. The objective of this work is to evaluate the behavior of a system composed by an anaerobic reactor (20 L), followed by an aerobic reactor (19 L), filled with corrugated rings of Polyvinyl chloride (PVC) as the fixed bed, followed by a trickling filter (16 L) filled with red clay. The system was subjected to the variation of the hydraulic retention time (HRT) and the recirculation rate (R), operated in series with upflow and continuous flow. Recirculation ratios of 150, 100 and 50% and HRT of 5, 7 and 9 h with constant aeration flow rate of 10 L min-1 were tested. For the evaluation of the system, were determined the liquid temperature, pH, total and bicarbonate alkalinity, volatile acids, dissolved oxygen (OD), chemical oxygen demand (COD), biochemical oxygen demand (BOD), total Kjeldahl nitrogen (TKN), ammoniacal nitrogen, nitrite, nitrate and total phosphorus. The removal efficiencies achieved by the system were - 98, 98 and 99% to the raw COD, 96, 89 and 87% to TKN and 78, 82 and 77% to phosphorus, when operated with recirculation rates of 150, 100 and 50%, respectively. Regarding the HRT variation in 5, 7 and 9 h, the removal efficiencies obtained were 86, 96 and 98% to the raw COD, 90, 93 and 94% to NTK and 74, 89 and 95 % to total phosphorus, respectively. With the results obtained, it was possible to conclude that the best operational condition was with recirculation ratio of 150% and HRT of 5 h. With the statistical analysis, by means of the central composite rotational design (CCRD) and the desirability, it was possible to obtain the optimal condition of operation with HRT of 5 h and recirculation rate of 123%. It was also possible to validate the statistical models for nitrification, denitrification, total nitrogen removal and phosphorus removal to the operational conditions evaluated.