Esta tese apresenta os resultados obtidos com a utilização de efluente produzido em digestor hidrolítico de lodo primário, para a remoção de nutrientes em reator em bateladas seqüenciais (RBS) tratando efluente de reator UASB. Assim, foram realizados dois estudos. O primeiro consistiu na verificação da melhor condição operacional para que se alcançasse a maior produção de ácidos graxos voláteis (AGV) em digestor hidrolítico de lodo (DHL), enquanto que, o segundo estudo, consistiu na avaliação do desempenho do RBS na remoção de nitrogênio e fósforo diante da aplicação dos AGV presentes no sobrenadante de lodo hidrolisado, do DHL. Os resultados do primeiro estudo permitiram a verificação de que a produção de AGV no DHL foi proporcional à taxa de aplicação. Foi verificado, também, que a maior produção destes ácidos se deu com a aplicação de tempos de detenção de lodo da ordem de 2 dias. Os resultados do segundo estudo permitiram a verificação de que a relação C/N igual, ou próxima a 3, se mostrou como a mais viável para o processo de desnitrificação, onde, neste caso foram observadas desnitrificações superiores a 70%. Nesta mesma condição, foram observadas remoções de fósforo da ordem de 25%. Entretanto, a utilização do sobrenadante de lodo hidrolisado, e os AGVs nele contido como fonte de carbono, ficou comprometida devido a alta concentração de nitrogênio (predominantemente sob a forma amoniacal) nele presente. O nitrogênio introduzido no RBS, pela adição de sobrenadante de lodo hidrolisado, se manteve inalterado fazendo com que o RBS acabasse por apresentar altas concentrações deste nutriente ao final do ciclo. Portanto, a aplicação deste tipo de fonte de carbono em escala plena para remoção de nutrientes, acabou ficando inviável da forma como se propôs, nesta pesquisa, que fosse realizada. / This thesis presents the results obtained with the use of effluent produced in primary sludge hydrolytic digester for nutrient removal in sequential batch reactor (SBR) treating effluents from an up-flow anaerobic sludge blanket (UASB) reactor. Two bench scale studies were developed. The first one consisted in verifying the best operational condition to produce volatile fatty acids (VFA) in the primary sludge hydrolytic reactor; the second one aimed to evaluate the sequential batch reactor (SBR) performances in the removal of nitrogen and phosphorus. In this operational condition, VFA from the liquid phase of the hydrolytic reactor was applied as external carbon source. The results from the first study permitted to verify that the VFA production in the HSR was proportional to the application rate (AR). The best VFA production was obtained for sludge retention time (SRT) of two days. In the second study, the best C/N ratio for the denitrification process was found to be close to 3, with denitrification efficiency higher than 70%. In this condition, phosphorus removal efficiency was approximately 25%. However, nitrogen removal was deeply affected by the high concentration of ammonium nitrogen in the liquid phase of the hydrolyzed sludge that remains unaltered in the SBR. Consequently, the use of such endogenous carbon source for denitrification needs further development in order to be applied in full-scale treatment systems.

Esta tese apresenta os resultados obtidos com a utilização de efluente produzido em digestor hidrolítico de lodo primário, para a remoção de nutrientes em reator em bateladas seqüenciais (RBS) tratando efluente de reator UASB. Assim, foram realizados dois estudos. O primeiro consistiu na verificação da melhor condição operacional para que se alcançasse a maior produção de ácidos graxos voláteis (AGV) em digestor hidrolítico de lodo (DHL), enquanto que, o segundo estudo, consistiu na avaliação do desempenho do RBS na remoção de nitrogênio e fósforo diante da aplicação dos AGV presentes no sobrenadante de lodo hidrolisado, do DHL. Os resultados do primeiro estudo permitiram a verificação de que a produção de AGV no DHL foi proporcional à taxa de aplicação. Foi verificado, também, que a maior produção destes ácidos se deu com a aplicação de tempos de detenção de lodo da ordem de 2 dias. Os resultados do segundo estudo permitiram a verificação de que a relação C/N igual, ou próxima a 3, se mostrou como a mais viável para o processo de desnitrificação, onde, neste caso foram observadas desnitrificações superiores a 70%. Nesta mesma condição, foram observadas remoções de fósforo da ordem de 25%. Entretanto, a utilização do sobrenadante de lodo hidrolisado, e os AGVs nele contido como fonte de carbono, ficou comprometida devido a alta concentração de nitrogênio (predominantemente sob a forma amoniacal) nele presente. O nitrogênio introduzido no RBS, pela adição de sobrenadante de lodo hidrolisado, se manteve inalterado fazendo com que o RBS acabasse por apresentar altas concentrações deste nutriente ao final do ciclo. Portanto, a aplicação deste tipo de fonte de carbono em escala plena para remoção de nutrientes, acabou ficando inviável da forma como se propôs, nesta pesquisa, que fosse realizada. / This thesis presents the results obtained with the use of effluent produced in primary sludge hydrolytic digester for nutrient removal in sequential batch reactor (SBR) treating effluents from an up-flow anaerobic sludge blanket (UASB) reactor. Two bench scale studies were developed. The first one consisted in verifying the best operational condition to produce volatile fatty acids (VFA) in the primary sludge hydrolytic reactor; the second one aimed to evaluate the sequential batch reactor (SBR) performances in the removal of nitrogen and phosphorus. In this operational condition, VFA from the liquid phase of the hydrolytic reactor was applied as external carbon source. The results from the first study permitted to verify that the VFA production in the HSR was proportional to the application rate (AR). The best VFA production was obtained for sludge retention time (SRT) of two days. In the second study, the best C/N ratio for the denitrification process was found to be close to 3, with denitrification efficiency higher than 70%. In this condition, phosphorus removal efficiency was approximately 25%. However, nitrogen removal was deeply affected by the high concentration of ammonium nitrogen in the liquid phase of the hydrolyzed sludge that remains unaltered in the SBR. Consequently, the use of such endogenous carbon source for denitrification needs further development in order to be applied in full-scale treatment systems.

A eficiência do processo de digestão anaeróbia dos resíduos sólidos orgânicos pode ser alterada com a recirculação do percolado. Considerado esse aspecto, o presente trabalho teve como objetivo avaliar a taxa da recirculação do percolado na eficiência do processo de digestão anaeróbia da fração orgânica dos resíduos sólidos urbanos. Assim, foram montados reatores de 3,45 litros preenchidos com resíduo padrão (fração orgânica de resíduos sólidos urbanos padrão) e inóculo (percolado). O valor de referência foi o teor de sólidos totais de 13%. Analisou-se o desempenho dos reatores variando taxas de recirculação (10, 30 e 50% em volume de inóculo). Foram realizados análises físico-químicas e exames microscópicos em amostras de percolado para avaliar o desempenho desses reatores. Os resultados dessas análises indicaram inibição da fase metanogênica nos reatores com maiores taxas de recirculação (30 e 50%). O reator com taxa de recirculação de 10%, comparado aos demais reatores, obteve maior eficiência na partida, com elevada produção de metano e maior percentual de degradação de sólidos. Os exames microscópicos realizados em amostras de percolado desse reator revelaram predominância de organismos de morfologia com características de Methanococcus, enquanto nos demais reatores foi observada maioria de organismos com morfologia semelhante a fungos. Concluiu-se que a taxa de recirculação de percolado influi significativamente nos biorreatores degradando a matéria orgânica, e que altas taxas de recirculação podem levar à inibição total do ecossistema existente no reator. / The performance of the anaerobic digestion process of organic solid residues can be modified by the leachate recirculation. Considering this aspect, the present paper aims to evaluate the leachate recirculation rate in the eficiency of the anaerobic digestion process of the organic fraction of urban solid residues. Thus, 3,45 liter reactors were constructed and filled with standard waste (standard organic fraction of urban solid residues) and seed (leachate), having the total solid content of 13% as a value of reference. The performance of the reactors was analyzed by varying recirculation taxes (10, 30 and 50% in volume of seed). Leachate samples from these reactors were examined through microscopic and physical-chemical analyses to evaluate theirs performance. The results of these analyses indicated an inhibition of the metanoghenic phase in the reactors with larger rates of recirculation (30 and 50%). The reactor with 10% recirculation rate obtained larger efficiency in the start, methane production and percentage of solid degradation, compared to other reactors. The microscopic examinations in the leachate samples from this reactor presented a predominance of organisms with characteristics Methanococcus morphology, whereas in the others reactors most organisms prsented a similar morphology to fungus. It was possible to conclude that the leachate recirculation rate has a significant influence on the degradaion of the organic material from bioreactors and that high recirculation rates can lead to the total inhibition of the ecosystem existig in the reactor.

A eficiência do processo de digestão anaeróbia dos resíduos sólidos orgânicos pode ser alterada com a recirculação do percolado. Considerado esse aspecto, o presente trabalho teve como objetivo avaliar a taxa da recirculação do percolado na eficiência do processo de digestão anaeróbia da fração orgânica dos resíduos sólidos urbanos. Assim, foram montados reatores de 3,45 litros preenchidos com resíduo padrão (fração orgânica de resíduos sólidos urbanos padrão) e inóculo (percolado). O valor de referência foi o teor de sólidos totais de 13%. Analisou-se o desempenho dos reatores variando taxas de recirculação (10, 30 e 50% em volume de inóculo). Foram realizados análises físico-químicas e exames microscópicos em amostras de percolado para avaliar o desempenho desses reatores. Os resultados dessas análises indicaram inibição da fase metanogênica nos reatores com maiores taxas de recirculação (30 e 50%). O reator com taxa de recirculação de 10%, comparado aos demais reatores, obteve maior eficiência na partida, com elevada produção de metano e maior percentual de degradação de sólidos. Os exames microscópicos realizados em amostras de percolado desse reator revelaram predominância de organismos de morfologia com características de Methanococcus, enquanto nos demais reatores foi observada maioria de organismos com morfologia semelhante a fungos. Concluiu-se que a taxa de recirculação de percolado influi significativamente nos biorreatores degradando a matéria orgânica, e que altas taxas de recirculação podem levar à inibição total do ecossistema existente no reator. / The performance of the anaerobic digestion process of organic solid residues can be modified by the leachate recirculation. Considering this aspect, the present paper aims to evaluate the leachate recirculation rate in the eficiency of the anaerobic digestion process of the organic fraction of urban solid residues. Thus, 3,45 liter reactors were constructed and filled with standard waste (standard organic fraction of urban solid residues) and seed (leachate), having the total solid content of 13% as a value of reference. The performance of the reactors was analyzed by varying recirculation taxes (10, 30 and 50% in volume of seed). Leachate samples from these reactors were examined through microscopic and physical-chemical analyses to evaluate theirs performance. The results of these analyses indicated an inhibition of the metanoghenic phase in the reactors with larger rates of recirculation (30 and 50%). The reactor with 10% recirculation rate obtained larger efficiency in the start, methane production and percentage of solid degradation, compared to other reactors. The microscopic examinations in the leachate samples from this reactor presented a predominance of organisms with characteristics Methanococcus morphology, whereas in the others reactors most organisms prsented a similar morphology to fungus. It was possible to conclude that the leachate recirculation rate has a significant influence on the degradaion of the organic material from bioreactors and that high recirculation rates can lead to the total inhibition of the ecosystem existig in the reactor.