Este estudo visou avaliar as implicações do uso da lise celular sobre a produção de lodos e acumulação de nutrientes no efluente do sistema combinado de tratamento (anaeróbio/aeróbio) de despejo sintético simulando esgoto sanitário. O sistema operado era constituído de reator UASB (V = 10,5 l), reator aeróbio (V = 4,4 l) e sedimentador (V = 2,7 l), operando com tempo de detenção hidráulica de 8,0 h, 3,5 h e 2,7 h respectivamente. Durante a fase de controle, acompanhou-se as características de funcionamento do processo sem o emprego da lise celular no lodo de excesso e posteriormente fez-se uso de equipamento de ultra-som para promover a lise do lodo, com retorno posterior do lodo lisado à entrada do reator UASB. Verificou-se que a eficiência média global de remoção de DQO do sistema foi de 90% em ambas as fases considerando DQO efluente filtrada. A conversão de nitrogênio amoniacal a nitrato foi pequena no tanque de aeração e a remoção de fósforo foi insignificante no processo de tratamento, no entanto não ocorreu alteração na qualidade do efluente do sistema em função do retorno do material lisado. Na escala estudada foi freqüente o aparecimento de bulking (controlado pela aplicação de hipoclorito de sódio no sedimentador), fato esse que dificultou a operação do sistema de tratamento e interferiu na manutenção do tempo de retenção celular. Os resultados obtidos da simulação realizada por meio do software GPS-X 4.0, para reator em escala real empregando a lise celular, mostraram acréscimo na concentração de fósforo total no efluente de 30% após 5 anos de operação / The aim of this research is to value the use of cell lyses over the sludge production and effluent nutrient accumulation from a combined treatment system (anaerobic/aerobic) from a synthetic sanitary wastewater. The parts of this system where one UASB reactor (V = 10,5 l), one aeration tank (V = 4,4 l) and one sedimentation tank (V = 2,7 l), hydraulic detention times of 8,0 h, 3,5 h e 2,7 h, respectively. During the control period, the characteristics of the system working without the use of cell lyses were recorded. After this phase, ultrasound equipment was used to cause the sludge lyses and then the sludge was returned to the entrance of the UASB reactor. From these tests we could not observe changes in mean global DQO removal efficiency for the both phases and it was 90% considering filtrated effluent COD. Few ammonia-nitrogen changes into nitrate inside the aeration tank were observed. Phosphorus removal in the treatment system was insignificant, but we could notice no damage to the treatment system caused by the lyses material returned. In the reduced scale of the system bulking events were frequent. This was controlled with sodium hypochlorite at the sedimentation tank, but these events caused operation difficulties and had interfered on the cellular detention time maintenance. Results from a real scale simulation, using cell lyses, done with the GPS-X 4.0 software, show an increase in effluent total phosphorus equal to 30% after 5 years

Este trabalho experimental apresenta os resultados da avaliação do desempenho de uma instalação piloto, composta por reator UASB seguido de lagoa aerada aeróbia e lagoa de decantação, no tratamento dos esgotos afluente a ETE - Jundiaí, que contém elevada contribuição de despejos industriais. O reator UASB e a lagoa de decantação tem volume útil de 3,0 m3 e 2,0 m3, respectivamente. O volume da lagoa aerada aeróbia é variável entre 7,2 m3 e 21,6 m3 de modo a permitir variar o tempo de detenção hidráulica. O sistema foi avaliado em termos da eficiência de remoção de DQO, DBO5, sólidos suspensos, nitrogênio total, fósforo total e cor verdadeira para tempos de detenção hidráulica na lagoa aerada aeróbia variando entre 1,0 e 3,5 dias mantendo, tanto no reator UASB quanto, na lagoa de decantação o tempo de detenção constante em 8,0 horas e 1,8 dia, respectivamente. O sistema completo apresentou uma eficiência de remoção de DQO total entre 85% e 87%, de DBO5 total entre 92% e 96%, de SST entre 81% e 87%, de SSV entre 80 e 88%, de nitrogênio total entre 55 e 57%, de fósforo total entre 60 e 70% e de cor verdadeira entre 50 e 60%, para tempos de detenção hidráulica na lagoa aerada aeróbia variando entre 1,5 e 3,5 dias. O reator UASB foi responsável pela remoção de cerca de 50% da DQO total, 60% da DBO5 total e 40% dos SST do afluente, operando em média com um tempo de detenção hidráulica de 8,0 horas. As eficiências alcançadas no sistema completo produziram um efluente final com uma concentração de DQO total entre 170 e 230 mg/L, de DBO5 total entre 30 e 60 mg/L, de SST entre 30 e 45 mg/L, de SSV entre 24 e 40 mg/L, de nitrogênio total entre 24 e 28 mg NH3/L, de fósforo total entre 3,5 e 5,5 mg P/L e de cor verdadeira entre 375 e 600 mg Pt/L. O sistema pesquisado mostrou-se uma alternativa viável para o tratamento do esgoto afluente à ETE - Jundiaí e poderá resultar em redução da área e em menor consumo de energia que os hoje necessários na ETE - Jundiaí, que emprega um sistema composto por lagoas aeradas aeróbias seguidas de lagoas de decantação. / This experimental investigation was carried out in order to evaluate the performance of a pilot plant, composed of an UASB reactor followed by an aerated lagoon and a settling pond, treating the Wastewater Treatment Plant of Jundiaí city (WWTPJ) influent sewage, which contains in its composition an expressive amount of industrial effluents. The UASB reactor and settling pond have an useful volume of 3.0 m3 and 2.0 m3, respectively. The aerated lagoon volume is variable from 7.2 m3 to 21.6 m3 to make possible the hydraulic retention time variation. The COD, BOD5, suspended solids, total nitrogen, total phosphorus and true colour removal efficiencies of the system were evaluated when the aerated lagoon hydraulic retention time varied from 1.0 to 3.5 days and in the UASB reactor and settling pond was mainteined constant at 8.0 hours and 1.8 day, respectively. The range of removal efficiencies obtained in the system are: 85 - 87% for total COD, 92 - 96% for total BOD5, 81 - 87% for TSS, 80 - 88% for VSS, 55 - 57% for total nitrogen, 60 - 70% for total phosphorus, and 50 - 60% for true color, when the aerated lagoon hydraulic retention time varied from 1.5 to 3.5 days. The UASB reactor operating at 8.0 hours hydraulic retention time removes almost 50% of total COD, 60% of total BOD5 and 40% of TSS from the influent contents. The system performance lead to a final effluent with a total COD, total BOD5, TSS, VSS, total nitrogen, total phosphorus, and true color concentrations in the range of: 170 - 230 mg/L, 30 - 60 mg/L and 30 - 45 mg/L, 24 - 40 mg/L, 24 - 28 mg N/L, 3,5 - 5,5 mg P/L and 375 - 600 mg Pt/L, respectively. The system studied is a practicable alternative for the treatment of the WWTPJ influent sewage, probably with less area and energy saving whem compared to the WWTPJ current needs, which uses a system composed by an aerated lagoon followed by a settling pond

Este trabalho de investigação refere-se ao uso do reator anaeróbio híbrido para tratamento de esgoto sanitário, com configuração baseada no reator anaeróbio de manta de lodo (UASB) com inclusão de: meio suporte sobre as calhas de coleta de gás (denominado reator anaeróbio híbrido - UAHB) e, também, meio suporte na zona de reação (denominado reator anaeróbio híbrido modificado - UAHBmod). Para o desenvolvimento desta pesquisa, no Campus I da USP de São Carlos-SP foram construídos dois reatores experimentais de 18,8 m3 cada: um reator UASB, com função de controle, e um reator UAHB. Primeiramente os reatores foram operados por período de 200 dias, com tempo de detenção hidráulica (TDH) de 6 h. Após serem inoculados, com 80 dias de operação, os reatores atingiram o estado de equilíbrio dinâmico aparente, com geração de alcalinidade, baixa concentração de ácidos voláteis e eficiência de remoção média de DQO, de 84% e 85% e de DBO de 87% e 91%, respectivamente para o UASB e o UAHB. Após esse período, os reatores foram submetidos a aumento da velocidade ascensional (Vasc) (mediante recirculação do efluente) de 0,78 m.h-1; 1,17 m.h-1; 1,56 m.h-1 e de 1,96 m.h-1. O UAHB mostrou ser menos susceptível ao aumento da Vasc do que o UASB. Além da análise da operação dos reatores, foram realizados os ensaios hidrodinâmicos e avaliada a estrutura da comunidade microbiana, por microscopia ótica, epifluorescência e pela técnica do DGGE. Após esse período preliminar, os reatores UAHB e UAHBmod, operados com TDH de 6h e Vasc de 0,78 m.h-1, atingiram o estado de equilíbrio dinâmico aparente, com geração de alcalinidade, baixa concentração de ácidos voláteis e eficiência de remoção média da matéria orgânica, de 71% e 76% em DQO, e de 72% e 87% em DBO, respectivamente para o UAHB e UAHBmod. Após este período, o reator UAHBmod, submetido a Vasc de 1,56 m.h-1, promoveu remoção de 74% de DQO, e de 87% de DBO. / This research refers to the use of a hybrid anaerobic reactor (UAHB) for domestic wastewater treatment. The configuration of this reactor is based on a sludge bed anaerobic reactor (UASB); in the first instance, a media support above the gas collection apparatus (also known as hybrid anaerobic reactor) was provided and later, a media support on the reaction zone (also known as hybrid modified anaerobic reactor - UAHBmod) was provided. Two reactors, with a volume of 18.8 m3, each, were built for this research at Campus I, USP in São Carlos - SP-Brazil. One UASB reactor acted as a control, and the other as a UAHB reactor. In the preliminary essays, the reactors were operated with 6h of hydraulic detention time (HDT) for 200 days. After inoculation, the reactors attained the apparent dynamic equilibrium state after 80 days of operation, with alkalinity generation, low volatile acids concentration and mean organic matter removal of 84% and 85% in terms of COD, and 87% and 91% in terms of BOD, for UASB and UAHB reactors, respectively. After this period, the reactors were submitted to an increasing in up velocity (Vup) of 0.78 m.h-1; 1.17 m.h-1; 1.56 m.h-1 and 1.96 m.h-1. The UAHB reactor showed lesser susceptibility for Vup increase than the UASB reactor. Hydrodynamic tests were also done on the reactors, in addition to routine operational analysis. The structure of the microbial community was evaluated by optical and epifluorescence microscopy, and the DGGE technique. After this step, the UAHB and the UAHBmod reactors were operated out 6h of HDT and Vup of 0.78 m.h-1. The reactors attained the apparent dynamic equilibrium state with alkalinity generation, low volatile acids concentration and mean organic matter removal of 71% and 76% in terms of COD, and 72% and 87% in terms of BOD for the UASB and UAHBmod reactors, respectively. After this period, the UAHBmod reactor was subjected to a Vup of 1.56 m.h-1 and achieved removal efficiencies of 74% COD and 87% BOD.

O propósito do presente estudo foi investigar e monitorar a remoção de cistos de Giardia spp. e oocistos de Cryptosporidium spp. por diferentes processos de uma estação de tratamento de esgoto (ETE) em escala plena, composta basicamente por tratamento preliminar, reator UASB e flotador por ar dissolvido, e verificar a ocorrência desses protozoários no lodo do reator UASB e do flotador. Além disso, avaliou-se a remoção desses parasitos pelo processo de flotação por ar dissolvido em escala de bancada (equipamento Flotateste). Analisou-se a qualidade das amostras a partir de variáveis físicas e químicas, e pela detecção de microrganismos indicadores - E. coli, coliformes totais e Clostridium perfringens. Os métodos de detecção de protozoários se basearam nas etapas de concentração (tripla centrifugação ou filtração em membrana seguida de tripla centrifugação); purificação por separação imunomagnética (IMS); detecção por reação de imunofluorescência direta (RID). As recuperações de cistos variaram de 32,6 a 67,0 % dependendo do método adotado, já para os oocistos as recuperações estiveram na faixa de 5,6 a 12,0 %. Na ETE-Monjolinho foram detectadas significativas quantidades de cistos de Giardia spp. em 100% das amostras de esgoto analisadas, com concentração média de 1,89 x 104 e 2,35 x 102 cistos.L-1 no esgoto bruto e tratado, respectivamente. Já os oocistos de Cryptosporidium spp. foram detectados em 39,0 % das amostras de esgoto, com concentração média de 1,35 x 102 oocistos.L-1 no esgoto bruto e 5,87 oocistos.L-1 em esgoto tratado (após flotador). A remoção global da ETE para remoção de Giardia spp. foi em média 2,03 log. O lodo do reator UASB e lodo do flotador apresentaram altas quantidade de (oo)cistos, constatando-se a tendência desses sistemas em concentrar os (oo)cistos por seus processos físicos. Algumas correlações significativas foram encontradas, como correlação entre a concentração de cistos no lodo e a variável sólidos totais, a concentração de cistos no esgoto bruto e as variáveis cor aparente, DQO total e particulada, e a concentração de cistos no efluente UASB e o microrganismo Clostridium perfringens. Diferentemente do flotador em escala plena, o processo do flotação por ar dissolvido em escala de bancada alcançou elevadas remoções médias de cistos de Giardia spp., entre 2,5 e 2,7 log nas diferentes condições de floculação estudadas. / The aim of this study was to investigate and monitor the removal of Giardia spp. cysts and Cryptosporidium spp. oocysts through different processes of a sewage treatment plant (STP) in full scale, consisted of preliminary treatment, UASB reactor, dissolved air flotator, and to verify the occurrence of the protozoa in the sludge derived from UASB reactor and flotator. Besides that, it was evaluated the removal of these parasites through the dissolved air flotation process in bench scale. It was analyzed the quality of the samples through physical and chemical variables, and detection of indicator microorganisms – E. coli, total coliforms and Clostridium perfringens. The detection methods of protozoa were based on steps of concentration (triple concentration or membrane filtration followed by triple concentration); purification by immunomagnetic separation (IMS); immunofluorescence assay (IFA). The recovery of cysts ranged from 32,6 to 67,0 % according to the adopted method, while the recovery for the oocysts ranged from 5,6 to 12,0 %. It was detected significant quantities of Giardia spp. cysts in 100 % of the analyzed sewage samples at the STP-Monjolinho, with mean concentration of 1,89 x 104 e 2,35 x 102 cysts.L-1in raw sewage and treated sewage, respectively. The oocysts of Cryptosporidium spp. were detected in 39,0 % of the sewage samples, with mean concentration of 1,35 x 102 oocysts.L-1 in raw sewage and 5,87 oocysts.L-1 in treated sewage (after flotator). The overall removal for Giardia spp. was on average of 2,03 log. The sludge from UASB reactor and flotator presented high quantities of (oo)cysts, implying the tendency of these systems to concentrate (oo)cysts through its physical processes. Some correlations were obtained, such as correlation between the concentration of cysts in the sludge and total solids, the concentration of cysts in the raw sewage and apparent color, total and particulate COD (chemical oxygen demand), and the concentration of cysts in the UASB effluent and the microorganism Clostridium perfringens. Unlike the full flotator, the dissolved air flotation in bench scale reached significant mean removal of Giardia spp. cysts, between 2,5 and 2,7 log according to the different flocculation conditions.

Submitted by JOSIANE SANTOS DE OLIVEIRA (josianeso) on 2018-04-03T16:15:47Z No. of bitstreams: 1 Mirela Miorim_.pdf: 846687 bytes, checksum: 14941a4020bedba06eadbccc896dd4d1 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-03T16:15:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mirela Miorim_.pdf: 846687 bytes, checksum: 14941a4020bedba06eadbccc896dd4d1 (MD5) Previous issue date: 2018-02-23 / Nenhuma / O tratamento combinado de lixiviado de aterro sanitário (LAS) e esgoto sanitário (ES) é uma solução promissora, uma vez que com a diluição do lixiviado ocorre a redução de elevadas concentrações de nitrogênio amoniacal e matéria orgânica. No entanto, é necessário que sejam determinadas as proporções de LAS:ES adequadas para este tipo de tratamento. A presente pesquisa objetiva estudar o tratamento combinado por processo anaeróbio através de um reator anaeróbio de manta de lodo e fluxo ascendente (UASB), utilizando como substratos o esgoto sanitário e o lixiviado de aterro sanitário. A primeira etapa da pesquisa abordou os ensaios de bancada realizados, afim de caracterizar os substratos adotados e assim determinar o acréscimo de cargas orgânicas e de nutrientes, e alterações nos parâmetros físico-químicos (pH, alcalinidade e AGV) com a adição de 3 e 6% de lixiviado ao esgoto sanitário. A segunda etapa da pesquisa compreende ensaios em escala piloto, utilizando o reator UASB em regime contínuo, com 830L, operando com um TDH de 12 h,e temperatura ambiente a qual foi monitorada por um termômetro no corpo do reator. O reator UASB foi inoculado com lodo anaeróbio proveniente do reator UASB em escala plena da UNISINOS. Este lodo apresentou uma concentração de 515 mg ST/L, 265,4 mg SV/L e 250,2 mg SF/L. O reator UASB operou inicialmente apenas com esgoto sanitário por um período de 127 dias (Fase 1), em seguida operou por 49 dias com a adição de 3% de LAS (Fase 2) e a última fase por um período de 28 dias com a adição de 6% de LAS (Fase 3). Verificou-se que houve um equilíbrio no pH, alcalinidade e AGV na Fase 1, enquanto que nas Fases 2 e 3 estes parâmetros sofreram uma elevação no afluente, e um decréscimo na alcalinidade efluente devido a necessidade de se neutralizar os AGV. Foi verificada uma concentração média de alcalinidade afluente e efluente de 114,7 e 129,3 mgCaCO3/L (Fase 1), de 373,0 e 345,0 mgCaCO3/L (Fase 2) e 665,8 e 581,3 mgCaCO3/L (Fase 3), nesta ordem. O pH inicial do afluente operando somente com ES foi de 6,9, chegando a 8,8 na Fase 3 na mistura com 6% de LAS. Foi observado que o nitrogênio amoniacal afetou diretamente o processo anaeróbio, uma vez que o aumento da alcalinidade do afluente ao partir da entrada do LAS ao processo, este aumento foi atribuído a formação de hidróxido de amônia a partir do nitrogênio amoniacal presente no LAS. A concentração de nitrogênio amoniacal correspondeu a mais de 80% do nitrogênio total da mistura LAS:ES, e manteve-se nestes patamares durante todo o período experimental. As concentrações de nitrogênio amoniacal afluente e efluente, foram, respectivamente, 31,4 e 42,7 mg/L (Fase 1), 60,8 e 60,8 mg/L (Fase 2) e 91,9 e 89,4 mg/L (Fase 3). A remoção de DQO na Fase 1 variou entre 27,1 - 63,6%, de 33,7 - 54,7% na Fase 2 e de 22,9 - 32,3% na Fase 3. Para as condições estudas não verificou-se uma elevada eficiência de remoção de matéria orgânica no reator operando com a mistura LAS:ES. Quantitativamente observou-se teores de metano entre 63,2 e 74%. / The combined treatment of landfill leachate (LAS) and sanitary sewage (ES) is a promising solution, since with the dilution of the leachate the reduction of high concentrations of ammoniacal nitrogen and organic matter occurs. However, it is necessary to determine the proportions of LAS: ES suitable for this type of treatment. The present research aims to study the combined treatment by anaerobic process through an anaerobic sludge blanket and UASB reactor, using wastewater and landfill leachate as substrates. The first stage of the research was carried out in order to characterize the substrates and to determine the increase of organic loads and nutrients, as well as changes in physical and chemical parameters (pH, alkalinity and VFA) with the addition of 3 and 6% of leachate to wastewater. The second stage of the research involves pilot scale tests using the continuous UASB reactor with 830 L, operating with a HRT of 12 h, and ambient temperature which was monitored by a thermometer in the reactor. UASB reactor was inoculated with anaerobic sludge from the UASB reactor at full scale from UNISINOS, this sludge presented a concentration of 515 mg ST/L, 265.4 mg VS/L and 250.2 mg FS/L. UASB reactor initially operated only with wastewater for a period of 127 days (Phase 1), then operated for 49 days with the addition of 3% leachate (Phase 2) and the last phase for a period of 28 days with addition of 6% leachate (Stage 3). It was verified that there was a balance in pH, alkalinity and VFA in Phase 1, whereas in Phases 2 and 3 these parameters suffered an increase in the affluent, and a decrease in the alkalinity effluent due to the necessity to neutralize the VFA. A mean affluent alkalinity affluent and effluent concentration of 114.7 and 129.3 mgCaCO3/L (Phase 1), 373.0 and 345.0 mgCaCO3/L (Phase 2) and 665.8 and 581.3 mgCaCO3/L (Phase 3), in that order. The initial pH effluent operating with wastewater alone was 6.9, reaching 8.8 in Phase 3 in the mixture with 6% of leachate. It was observed that the ammonia nitrogen directly affected the anaerobic process, since the increase of the alkalinity of the affluent from the addition of the leachate to the process, this increase was attributed to the formation of ammonia hydroxide from the ammonia nitrogen present in the leachate. The concentration of ammonia nitrogen corresponded to more than 80% of the total nitrogen of the leachate/wastewater mixture, and remained at these levels throughout the experimental period. The concentrations of ammonia nitrogen affluent and effluent were respectively 31.4 and 42.7 mg/L (Phase 1), 60.8 and 60.8 mg/L (Phase 2) and 91.9 and 89.4 mg/L (Phase 3). Removal of COD in Phase 1 ranged from 27.1 - 63.6%, from 33.7 - 54.7% in Phase 2 and from 22.9 - 32.3% in Phase 3. In the conditions under study, a high removal efficiency of organic matter was not verified in the reactor operating with the leachate/wastewater mixture. Methane levels between 63.2 and 74% were quantitatively observed.

Este trabalho experimental apresenta os resultados da avaliação do desempenho de uma instalação piloto, composta por reator UASB seguido de lagoa aerada aeróbia e lagoa de decantação, no tratamento dos esgotos afluente a ETE - Jundiaí, que contém elevada contribuição de despejos industriais. O reator UASB e a lagoa de decantação tem volume útil de 3,0 m3 e 2,0 m3, respectivamente. O volume da lagoa aerada aeróbia é variável entre 7,2 m3 e 21,6 m3 de modo a permitir variar o tempo de detenção hidráulica. O sistema foi avaliado em termos da eficiência de remoção de DQO, DBO5, sólidos suspensos, nitrogênio total, fósforo total e cor verdadeira para tempos de detenção hidráulica na lagoa aerada aeróbia variando entre 1,0 e 3,5 dias mantendo, tanto no reator UASB quanto, na lagoa de decantação o tempo de detenção constante em 8,0 horas e 1,8 dia, respectivamente. O sistema completo apresentou uma eficiência de remoção de DQO total entre 85% e 87%, de DBO5 total entre 92% e 96%, de SST entre 81% e 87%, de SSV entre 80 e 88%, de nitrogênio total entre 55 e 57%, de fósforo total entre 60 e 70% e de cor verdadeira entre 50 e 60%, para tempos de detenção hidráulica na lagoa aerada aeróbia variando entre 1,5 e 3,5 dias. O reator UASB foi responsável pela remoção de cerca de 50% da DQO total, 60% da DBO5 total e 40% dos SST do afluente, operando em média com um tempo de detenção hidráulica de 8,0 horas. As eficiências alcançadas no sistema completo produziram um efluente final com uma concentração de DQO total entre 170 e 230 mg/L, de DBO5 total entre 30 e 60 mg/L, de SST entre 30 e 45 mg/L, de SSV entre 24 e 40 mg/L, de nitrogênio total entre 24 e 28 mg NH3/L, de fósforo total entre 3,5 e 5,5 mg P/L e de cor verdadeira entre 375 e 600 mg Pt/L. O sistema pesquisado mostrou-se uma alternativa viável para o tratamento do esgoto afluente à ETE - Jundiaí e poderá resultar em redução da área e em menor consumo de energia que os hoje necessários na ETE - Jundiaí, que emprega um sistema composto por lagoas aeradas aeróbias seguidas de lagoas de decantação. / This experimental investigation was carried out in order to evaluate the performance of a pilot plant, composed of an UASB reactor followed by an aerated lagoon and a settling pond, treating the Wastewater Treatment Plant of Jundiaí city (WWTPJ) influent sewage, which contains in its composition an expressive amount of industrial effluents. The UASB reactor and settling pond have an useful volume of 3.0 m3 and 2.0 m3, respectively. The aerated lagoon volume is variable from 7.2 m3 to 21.6 m3 to make possible the hydraulic retention time variation. The COD, BOD5, suspended solids, total nitrogen, total phosphorus and true colour removal efficiencies of the system were evaluated when the aerated lagoon hydraulic retention time varied from 1.0 to 3.5 days and in the UASB reactor and settling pond was mainteined constant at 8.0 hours and 1.8 day, respectively. The range of removal efficiencies obtained in the system are: 85 - 87% for total COD, 92 - 96% for total BOD5, 81 - 87% for TSS, 80 - 88% for VSS, 55 - 57% for total nitrogen, 60 - 70% for total phosphorus, and 50 - 60% for true color, when the aerated lagoon hydraulic retention time varied from 1.5 to 3.5 days. The UASB reactor operating at 8.0 hours hydraulic retention time removes almost 50% of total COD, 60% of total BOD5 and 40% of TSS from the influent contents. The system performance lead to a final effluent with a total COD, total BOD5, TSS, VSS, total nitrogen, total phosphorus, and true color concentrations in the range of: 170 - 230 mg/L, 30 - 60 mg/L and 30 - 45 mg/L, 24 - 40 mg/L, 24 - 28 mg N/L, 3,5 - 5,5 mg P/L and 375 - 600 mg Pt/L, respectively. The system studied is a practicable alternative for the treatment of the WWTPJ influent sewage, probably with less area and energy saving whem compared to the WWTPJ current needs, which uses a system composed by an aerated lagoon followed by a settling pond

Esta pesquisa avaliou a eficiência do biofiltro aerado submerso empregado no pós-tratamento do efluente do reator anaeróbio de manta de lodo (UASB), em escala real, localizado na ETE Água Vermelha em São Carlos, SP, sob condições hidráulicas desfavoráveis. Estudou-se a remoção de matéria orgânica e de sólidos, a possibilidade de remoção de nitrogênio e fósforo e também as características da biomassa aderida ao meio suporte. O estudo foi desenvolvido em duas fases, uma sem a adição de inóculo (fase I) e outra com inoculação (fase II). Na fase I foi aplicada vazão de 380 m³/dia, cargas orgânicas volumétricas (COV) de 3kgDQO/m³.dia com carga hidráulica (CH) de 8 m³/m².dia e tempo de detenção hidráulica (TDH) de 170 minutos. Nesta fase o biofiltro alcançou eficiências médias de 40% na remoção de matéria orgânica (DQO) e de 35% para os SST. Na segunda fase foram aplicadas vazões de 500 m³/dia, COV de 4 kg DQO/ m³.dia com CH de 11 m³/ m².dia e TDH de 130 minutos. O BAS apresentou eficiências médias de remoção de DQO, \'COT IND.F\' e SST de 36%, 60% e 30%, respectivamente, para a fase II. A conversão de nitrito a nitrato foi considerada desprezível, podendo ser atribuída ao alto valor de DQO afluente ao BAS, à ocorrência de nitrificação e desnitrificação no mesmo biofilme e à distribuição ineficiente de ar no interior do reator. O biofiltro não apresentou bons resultados quanto à remoção de fósforo durante a pesquisa. O estudo permitiu concluir que o BAS apresentou um desempenho satisfatório como unidade de pós-tratamento de reator UASB na fase de partida, mesmo sendo submetido a altas cargas hidráulicas e orgânicas. Constatou-se, portanto, que o emprego do biofiltro aerado submerso apresenta-se como uma alternativa vantajosa para o pós-tratamento do efluente de reatores anaeróbios, produzindo um efluente de excelente qualidade. / This research evaluated the efficiency of a full scale submerged aerated biofilter (SAB) used for post-treatment of the effluent of an upflow anaerobic sludge blanket (UASB) reactor, located in the wastewater treatment plant Água Vermelha (São Carlos, SP, Brazil), under unfavorable hydraulic conditions. The removal of organic matter and solids, the possibility of removal of nitrogen and phosphorus and also the characterization of biomass attached to the packing media were studied. This study vas developed in two phases, one without reactor seeding (phase I), and another when the reactor was seeded (phase II). At phase I, a flow rate of 380 m³/d and a volumetric loading rate of 3 kgCOD/m³.d with hydraulic load (HL) of 8 m³/m².d were applied, with 170 minutes of hydraulic retention time (HRT). In this phase the biofilter reached average efficiencies of 40% in organic matter removal (COD) and 35% for TSS. Already in phase II, a flow rate of 500 m³/d, a volumetric loading rate of 4kgCOD/m³.d with HL of 11 m³/ m².dia were applied, with 130 minutes of HRT. The SAB allowed average removal efficiencies of COD, \'TOC IND.F\' and TSS of 36%, 60% and 30%, respectively, for phase II. The conversion of nitrite to nitrate was considered worthless, likely attributed to the high value of affluent COD to the SAB, the occurrence of nitrification and denitrification in the same biofilm and the inefficient air distribution in the interior of the reactor. The biofilter did not present good results in phosphorus removal. This study allowed to conclude that the aerated submerged biological filter presented a satisfactory performance as a post-treatment unit of an UASB reactor during the start-up phase, being submitted to high hydraulic and organic loads. It was found that the employment of the submerged aerated biofilter is an advantageous alternative as anaerobic effluent post-treatment, producing excellent quality effluent.

Este estudo visou avaliar as implicações do uso da lise celular sobre a produção de lodos e acumulação de nutrientes no efluente do sistema combinado de tratamento (anaeróbio/aeróbio) de despejo sintético simulando esgoto sanitário. O sistema operado era constituído de reator UASB (V = 10,5 l), reator aeróbio (V = 4,4 l) e sedimentador (V = 2,7 l), operando com tempo de detenção hidráulica de 8,0 h, 3,5 h e 2,7 h respectivamente. Durante a fase de controle, acompanhou-se as características de funcionamento do processo sem o emprego da lise celular no lodo de excesso e posteriormente fez-se uso de equipamento de ultra-som para promover a lise do lodo, com retorno posterior do lodo lisado à entrada do reator UASB. Verificou-se que a eficiência média global de remoção de DQO do sistema foi de 90% em ambas as fases considerando DQO efluente filtrada. A conversão de nitrogênio amoniacal a nitrato foi pequena no tanque de aeração e a remoção de fósforo foi insignificante no processo de tratamento, no entanto não ocorreu alteração na qualidade do efluente do sistema em função do retorno do material lisado. Na escala estudada foi freqüente o aparecimento de bulking (controlado pela aplicação de hipoclorito de sódio no sedimentador), fato esse que dificultou a operação do sistema de tratamento e interferiu na manutenção do tempo de retenção celular. Os resultados obtidos da simulação realizada por meio do software GPS-X 4.0, para reator em escala real empregando a lise celular, mostraram acréscimo na concentração de fósforo total no efluente de 30% após 5 anos de operação / The aim of this research is to value the use of cell lyses over the sludge production and effluent nutrient accumulation from a combined treatment system (anaerobic/aerobic) from a synthetic sanitary wastewater. The parts of this system where one UASB reactor (V = 10,5 l), one aeration tank (V = 4,4 l) and one sedimentation tank (V = 2,7 l), hydraulic detention times of 8,0 h, 3,5 h e 2,7 h, respectively. During the control period, the characteristics of the system working without the use of cell lyses were recorded. After this phase, ultrasound equipment was used to cause the sludge lyses and then the sludge was returned to the entrance of the UASB reactor. From these tests we could not observe changes in mean global DQO removal efficiency for the both phases and it was 90% considering filtrated effluent COD. Few ammonia-nitrogen changes into nitrate inside the aeration tank were observed. Phosphorus removal in the treatment system was insignificant, but we could notice no damage to the treatment system caused by the lyses material returned. In the reduced scale of the system bulking events were frequent. This was controlled with sodium hypochlorite at the sedimentation tank, but these events caused operation difficulties and had interfered on the cellular detention time maintenance. Results from a real scale simulation, using cell lyses, done with the GPS-X 4.0 software, show an increase in effluent total phosphorus equal to 30% after 5 years

Os sistemas de esgotos urbanos são classificados em separador absoluto, separador parcial e unitário, conforme o grau de separação que existe no recolhimento dos esgotos sanitários e das águas de drenagem pluviais. Embora a diretriz das cidades brasileiras seja a adoção do sistema separador, na prática ocorre uma importante contribuição das águas de chuvas nas vazões afluentes às estações de tratamento de esgotos como produto das interconexões existentes, clandestinas ou não, entre as redes de esgotos sanitários e pluviais. Esta pesquisa investigou os impactos causados pelos choques de carga orgânica e hidráulica provocados pela contribuição das águas pluviais no desempenho de reatores UASB e seu tempo de recuperação depois de sofrer estes choques. Três reatores de acrílico de 17 litros foram construídos no Laboratório de Saneamento Ambiental do IPH. Os reatores trataram esgoto sintético simulando a concentração de DQO de esgotos domésticos a uma temperatura de 30 ± 2 °C. Um dos reatores serviu de controle enquanto os outros dois receberam choques de carga hidráulica (aumento de vazão) e diluição de matéria orgânica, simultaneamente. A operação dos reatores foi dividida em três fases: 1°) aclimatação, 2°) choques individuais de carga hidráulica e diluição de matéria orgânica 3°) simulação de uma temporada de chuva. Os choques tiveram um efeito deletério na qualidade do efluente, ocasionando quedas na eficiência de remoção de DQO total de até quase 600% e de 200% na eficiência de remoção de DQO dissolvida nos choques mais severos. Também constatou-se perda de parte da biomassa presente nos reatores devido ao aumento excessivo na velocidade ascensional do fluxo. Esta perda tornou-se menor com o tempo devido à pressão de seleção exercida pelos sucessivos choques. O pH dentro dos reatores manteve-se sempre perto da faixa neutra, porém apresentou-se um consumo de alcalinidade que se prolongou por até três vezes o tempo de detenção hidráulica após o início dos choques, devido provavelmente ao aumento na concentração de ácidos graxos voláteis no efluente. A produção de biogás também diminuiu como conseqüência da diluição da carga orgânica afluente. Os efeitos e o tempo de recuperação após os choques dependeram da sua duração e magnitude, sendo que os choques mais severos (menor concentração de matéria orgânica afluente e TDH) causaram maior deterioração na qualidade do efluente e requereram maior tempo de recuperação.Já no que diz respeito às características físico-químicas e biológicas do lodo, verificou-se que os choques causaram diminuição no tamanho médio dos grânulos do lodo e na sua velocidade de sedimentação, provavelmente devido ao aumento das forças abrasivas v provocado pelo incremento na velocidade ascensional do fluxo. De igual modo, a atividade metanogênica específica também apresentou quedas devidas, provavelmente, à diluição da carga orgânica afluente e à diminuição do tamanho das partículas do lodo. / Sewerage systems are classified as separate, partially separated, or combined, according to the degree of separation that exists in the collection of municipal wastewater and stormwater runoff. Although the official policy of brazilian cities is for adoption of the separate system, the actual scenario shows that there are significant contributions of stormwater to the flows that are transported to the wastewater treatment plants, partly because of the inappropriate interconnections that exist between the systems. This research investigated the impacts that organic and hydraulic shock loads brought by stormwater contributions have on the efficiency of UASB reactors, as well as the recovery time after the ending of the shocks. Three 17-liters acrylic reactors were built in the Environmental Technology Laboratory at IPH. The reactors were fed with synthetic wastewater prepared to resemble the organic content of wastewater. All reactors were operated at a temperature of 30 ± 2ºC. One of the reactors was used as control while the other two received hydraulic shocks with organic matter dilution, simultaneously. Reactor’s operation was divided in three phases: 1º) star-up, 2º) single organic and hydraulic shocks, and 3º) rain season simulation, with multiple shocks.Shocks have a deleterious effect on the reactor effluent quality. In the most severe cases, drops in removal efficiencies reached up to 200% and 600% for dissolved and total DQO, respectively. Reactor biomass washout occurred due to the increasing upflow velocity. This loss was dampened by the selective pressure exerted by successive shocks. pH in the reactors remained in the neutral range, although alkalinity was consumed for as long as three detention times, probably due to an increase in the concentration of volatile fatty acids in the liquid. Dilution also caused a decrease in biogas production. Recovery time depended on the duration and intensity of the shock, with more severe shocks demanding more time for recovery. The impacts of the shocks on the treatment efficiency depended on duration, organic dilution rate and flowrate increase. Longer shocks, with higher flowrates and dilution rate resulted in the worst conditions for the reactor. Shocks loads caused a decrease in the mean size of the sludge granule, as well as in their sedimentation velocities, probably because of an increase in the abrasive forces acting on the granules brought by the upflow velocity. The specific methanogenic activity also decreased with higher dilution and smaller sized sludge granules.

Os sistemas de esgotos urbanos são classificados em separador absoluto, separador parcial e unitário, conforme o grau de separação que existe no recolhimento dos esgotos sanitários e das águas de drenagem pluviais. Embora a diretriz das cidades brasileiras seja a adoção do sistema separador, na prática ocorre uma importante contribuição das águas de chuvas nas vazões afluentes às estações de tratamento de esgotos como produto das interconexões existentes, clandestinas ou não, entre as redes de esgotos sanitários e pluviais. Esta pesquisa investigou os impactos causados pelos choques de carga orgânica e hidráulica provocados pela contribuição das águas pluviais no desempenho de reatores UASB e seu tempo de recuperação depois de sofrer estes choques. Três reatores de acrílico de 17 litros foram construídos no Laboratório de Saneamento Ambiental do IPH. Os reatores trataram esgoto sintético simulando a concentração de DQO de esgotos domésticos a uma temperatura de 30 ± 2 °C. Um dos reatores serviu de controle enquanto os outros dois receberam choques de carga hidráulica (aumento de vazão) e diluição de matéria orgânica, simultaneamente. A operação dos reatores foi dividida em três fases: 1°) aclimatação, 2°) choques individuais de carga hidráulica e diluição de matéria orgânica 3°) simulação de uma temporada de chuva. Os choques tiveram um efeito deletério na qualidade do efluente, ocasionando quedas na eficiência de remoção de DQO total de até quase 600% e de 200% na eficiência de remoção de DQO dissolvida nos choques mais severos. Também constatou-se perda de parte da biomassa presente nos reatores devido ao aumento excessivo na velocidade ascensional do fluxo. Esta perda tornou-se menor com o tempo devido à pressão de seleção exercida pelos sucessivos choques. O pH dentro dos reatores manteve-se sempre perto da faixa neutra, porém apresentou-se um consumo de alcalinidade que se prolongou por até três vezes o tempo de detenção hidráulica após o início dos choques, devido provavelmente ao aumento na concentração de ácidos graxos voláteis no efluente. A produção de biogás também diminuiu como conseqüência da diluição da carga orgânica afluente. Os efeitos e o tempo de recuperação após os choques dependeram da sua duração e magnitude, sendo que os choques mais severos (menor concentração de matéria orgânica afluente e TDH) causaram maior deterioração na qualidade do efluente e requereram maior tempo de recuperação.Já no que diz respeito às características físico-químicas e biológicas do lodo, verificou-se que os choques causaram diminuição no tamanho médio dos grânulos do lodo e na sua velocidade de sedimentação, provavelmente devido ao aumento das forças abrasivas v provocado pelo incremento na velocidade ascensional do fluxo. De igual modo, a atividade metanogênica específica também apresentou quedas devidas, provavelmente, à diluição da carga orgânica afluente e à diminuição do tamanho das partículas do lodo. / Sewerage systems are classified as separate, partially separated, or combined, according to the degree of separation that exists in the collection of municipal wastewater and stormwater runoff. Although the official policy of brazilian cities is for adoption of the separate system, the actual scenario shows that there are significant contributions of stormwater to the flows that are transported to the wastewater treatment plants, partly because of the inappropriate interconnections that exist between the systems. This research investigated the impacts that organic and hydraulic shock loads brought by stormwater contributions have on the efficiency of UASB reactors, as well as the recovery time after the ending of the shocks. Three 17-liters acrylic reactors were built in the Environmental Technology Laboratory at IPH. The reactors were fed with synthetic wastewater prepared to resemble the organic content of wastewater. All reactors were operated at a temperature of 30 ± 2ºC. One of the reactors was used as control while the other two received hydraulic shocks with organic matter dilution, simultaneously. Reactor’s operation was divided in three phases: 1º) star-up, 2º) single organic and hydraulic shocks, and 3º) rain season simulation, with multiple shocks.Shocks have a deleterious effect on the reactor effluent quality. In the most severe cases, drops in removal efficiencies reached up to 200% and 600% for dissolved and total DQO, respectively. Reactor biomass washout occurred due to the increasing upflow velocity. This loss was dampened by the selective pressure exerted by successive shocks. pH in the reactors remained in the neutral range, although alkalinity was consumed for as long as three detention times, probably due to an increase in the concentration of volatile fatty acids in the liquid. Dilution also caused a decrease in biogas production. Recovery time depended on the duration and intensity of the shock, with more severe shocks demanding more time for recovery. The impacts of the shocks on the treatment efficiency depended on duration, organic dilution rate and flowrate increase. Longer shocks, with higher flowrates and dilution rate resulted in the worst conditions for the reactor. Shocks loads caused a decrease in the mean size of the sludge granule, as well as in their sedimentation velocities, probably because of an increase in the abrasive forces acting on the granules brought by the upflow velocity. The specific methanogenic activity also decreased with higher dilution and smaller sized sludge granules.