O aproveitamento energético do metano corresponde a uma das opções mais interessantes de utilização deste subproduto do tratamento de esgotos domésticos que é um gás de médio poder energético e também um gás indutor de efeito estufa (GEE). Esta dissertação visa estudar as perspectivas concretas de geração de eletricidade a partir da recuperação e do uso do biogás oriundo do processo de tratamento anaeróbio de esgotos domésticos mediante atualização dos marcos regulatórios brasileiros e levantamento experimental das taxas de produção de biogás em Estações de Tratamento de Esgotos (ETEs). Nesse contexto, foram quantificadas, em tempo real, as taxas de produção de biogás e de metano de uma ETE de grande porte (3556,8 m3 tratados/hora), contendo 16 reatores UASB, alimentados com esgotos domésticos. Os resultados apontaram uma grande variação na carga orgânica recebida (37.948 ± 11.993) kg/dia e na vazão de biogás da ETE (84,30 ± 26,64) Nm3/h, que podem ser influenciadas negativamente por eventos de chuva. De modo geral, as quantidades médias de vazão de biogás estimadas em estudos foram maiores que aquelas registradas a partir de medições, dependendo do método utilizado tal quantidade pode ser até 10 vezes maior que aquela verificada a partir de medições de campo. A potência elétrica máxima calculada em 233 kW se mostrou próxima da autossuficiência da ETE e as novas diretrizes regulatórias podem permitir a compensação de energia de outras ETEs do sistema. As emissões de metano podem reduzir significativamente, cerca de 7.476,7 t CO2eq, quando do aproveitamento energético e possibilitam a venda de Certificados de Emissões Evitadas de Carbono. Conclui-se que, com o planejamento adequado, é possível haver interação entre saneamento ambiental e geração de energia com benefícios para ambos os setores. / The energy use of biogas corresponds to one of the most interesting use options of this by-product of wastewater treatment which is a mean-energy power and also a greenhouse gas. In this sense, this work aims to study the concrete prospects for electricity generation from the recovery and use of biogas derived from process of anaerobic treatment of wastewater by updating the Brazilian regulatory frameworks and experimental survey of biogas production rates in Wastewater Treatment Plants (WTP). In this context, were quantified in real time, biogas and methane production rates of a large WTP (3556.8 m3 treated / hour) containing 16 UASB reactors fed with domestic wastewater. The results showed a wide variation in the incoming organic load (37.948 ± 11.993) kg/dia and flow of biogas and methane from WTP (84,30 ± 26,64) Nm3/h, which can be negatively influenced by rainfall events. In general, the average quantities of biogas flow studies were estimated at greater than those recorded from measurements depending on the method used such amount can be up to 10 times higher than that found from field measurements. The maximum electric power estimated at 233 kW proved close to the WTP self-sufficiency and the new measures taken by the regulatory guidelines could allow power compensation in other WTPs system. Methane emissions can significantly reduce, about 7.476,7 t CO2eq, when the biogas was used for energy generation and may allow the sale of Avoided Carbon Emissions Certificates. So it is concluded that, with proper planning, it is possible to have interaction between environmental sanitation and power generation with benefits for both sectors.

A escolha do sistema de tratamento de esgoto sanitário a ser instalado em uma cidade pode tornar-se uma difícil decisão, uma vez que diversas variáveis interferem em seu custo e em sua qualidade ambiental. Este trabalho pretende mostrar a possibilidade de se usar técnicas da análise de decisão para a escolha do sistema de tratamento de esgoto sanitário de forma ecológica e econômica, como árvore de decisão e análise de sensibilidade. Para a avaliação dos sistemas, foi desenvolvido um modelo com oito alternativas, compostas de processos biológicos anaeróbios – Reator Anaeróbio de Manta de Lodo e Lagoa Anaeróbia – seguidos de aeróbios – Lodos Ativados, Lagoa Facultativa, Filtro Biológico Percolador e Lagoa Aerada com Lagoa de Decantação. O modelo elabora o dimensionamento das unidades de tratamento e, a partir desses dados, a estimativa de custo de cada sistema. O custo total de cada alternativa foi composto por itens de implantação, operação e manutenção. O modelo foi avaliado para quatro casos de populações distintas, apresentando variação nas alternativas mais indicadas para cada um. A análise de sensibilidade se mostrou eficaz em identificar as alternativas mais significativas no custo total dos sistemas. Os resultados encontrados indicam, de maneira promissora, que o modelo poderá auxiliar a escolha de sistemas de tratamento, bem como seu pré-dimensionamento, com base em características peculiares à sua localidade. / The selection of the wastewater treatment system to be installed in a city can be a difficult decision, once several variables interfere in its cost and in its environmental quality. This study intends to show the possibility of using techniques of decision analysis to select the wastewater treatment system in an ecological and economical way, as decision tree and sensitivity analysis. For the evaluation of systems, a model was developed with eight alternatives, composed of anaerobic biological process - Upflow Anaerobic Sludge Blanket and Anaerobic Pond - followed by aerobic process – Activated-Sludge, Facultative Pond, Trickling Filter and Aerated Lagoon with Sedimentation Basin. The model elaborates the treatment units dimensioning and cost estimation of each system, based on dimensioning data. The total cost of each alternative was composed by construction, operation and maintenance items. The model was evaluated using four cases of different populations, presenting variation in the most suitable alternatives for each one. The sensitivity analysis was shown effective in identifying the most significant alternatives in the total cost of the systems. The results indicate, in a promising way , that the model will be able to help the choice of treatment systems, as well as its pre-dimensioning, based in local peculiar characteristics.

O resíduo da primeira destilação do vinho, a vinhaça, destaca-se dentre os demais gerados na produção de etanol de cana-de-açúcar pelo seu grande volume e alta concentração de substâncias orgânicas. O tratamento anaeróbio desse efluente pode melhorar suas características físico-química (e.g. pH e DQO) além de produzir um combustível alternativo ao gás natural, o biogás. No entanto, apesar dos possíveis ganhos energéticos e ambientais, essa tecnologia apresenta dificuldades em se tornar viável no setor sucroenergético. Tendo em vista esse cenário, este trabalho propõe uma nova análise termodinâmica, baseada no método exergético, do potencial da vinhaça e do biogás provindo de seu tratamento. Para isso, modelou-se a digestão anaeróbia da vinhaça por meio do ADM1 (Anaerobic Digestion Model Nº1) e atualizou-se o cálculo da exergia química deste efluente. Assim, os resultados obtidos indicam que o tratamento anaeróbio pode recuperar uma significativa parcela da exergia descartada com a vinhaça (44-52% de 189-1529 kJ/l), dependendo da degradabilidade e concentração do material orgânico, bem como o regime de operação do reator anaeróbio. Nota-se também, que apesar de a digestão anaeróbia ser mais eficiente com maiores tempos de retenção hidráulica, é preferível maximizar o volume de vinhaça tratada em detrimento da qualidade de conversão. Além disso, o desempenho anual da geração de biogás também é afetado pelo seu processo de partida e pela sazonalidade da produção de etanol. Por outro lado, a planta de biogás promove maiores reduções de exergia destruída em comparação com a fertirrigação e a concentração de vinhaça. Possíveis integrações térmicas entre a planta de biogás e a unidade de concentração de vinhaça foram propostas e analisadas, atingindo melhores eficiências exergéticas e reduzidas demandas térmicas. De forma geral, esse estudo demonstra a aplicação do método exergético na valorização de resíduos orgânicos por meio da produção de biogás. / The residue of the first distillation of wine, vinasse, stands outs in the sugarcane ethanol production due to its huge volume and high concentration of organic substances. The anaerobic treatment of this effluent can enhance its physical-chemical characteristics (e. g. pH and COD) in addition to produce an alternative fuel to natural gas, the biogas. However, although there are possible gains in the energy and environmental aspects, this technology presents difficulties to become viable in Brazilian market. Therefore, this work proposes a new thermodynamic analysis, based on the exergy method, of the potential of vinasse and biogas produced in its anaerobic treatment. In order to accomplish this, the anaerobic digestion of vinasse was modeled with ADM1 (Anaerobic Digestion Model Nº1) and the chemical exergy calculation of this effluent was updated. Thus, the results obtained indicate that the anaerobic treatment can recover a significant part of vinasse exergy (44-52% of 189- 1529 kJ/l), depending on the digestible material concentration, as well as the anaerobic reactor operation. It also can be notice that, although anaerobic digestion be more efficient at higher retention times, it is desirable to maximize treated vinasse volume to the detriment of conversion quality. Furthermore, the biogas production yearly performance is also affected by the reactor start-up process and the ethanol production seasonality. On the other hand, the biogas plant promotes higher reductions of exergy destruction in comparison with fertirrigation and vinasse concentration. Possible thermal integrations between the biogas plant and the vinasse concentration plant were proposed and analyzed, reaching better exergy efficiencies and reduced thermal demand. In general, this study demonstrates the exergy method application in organic residues upgrade by biogas production.

Os problemas ambientais relacionados à crescente atividade industrial têm gerado preocupações aos órgãos governamentais e entidades de proteção ambientais, sendo necessários estudos de base que busquem novas alternativas para a recuperação de áreas poluídas e a solução de problemas operacionais relacionados com as técnicas empregadas. Um dos compostos mais encontrados em diversos efluentes industriais, principalmente de indústrias bioquímico-farmacêuticas, é o fenol que provoca um impacto danoso no ambiente devido ao fato de ser um poluente tóxico. O presente trabalho propõe, portanto, avaliar a oxidação e destruição do fenol através da utilização da enzima tirosinase extraída de vegetais, cujos resultados podem ser úteis para o tratamento de outros compostos fenólicos como o hormônio 17β-estradiol ou os que se encontram nos efluentes procedentes da produção de azeite (\"águas de vegetação\") após a recuperação dos polifenóis importantes como antioxidantes. A tirosinase tem a capacidade de transformar fenóis em produtos menos solúveis em água e menos danosos, permitindo assim uma agressão menor ao ambiente. Outro método de remoção do fenol também foi avaliado utilizando queratina extraída de penas de galinha, quitina e quitosana como bioadsorventes. A atividade enzimática foi determinada espectrofotometricamente com soluções de fosfato de potássio e L-tirosina. Para determinar a concentração de fenol aps a oxidação foi utilizada a Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (HPLC). Para estudar a adsorção do fenol aplicou-se o método colorimétrico a partir das soluções de tampão borato, 4 aminoantipirina e ferricianeto de potássio e as absorbâncias foram lidas em espectrofotômetro UV-Vis a 546nm, enquanto a determinação de polifenis presentes na \"água de vegetação\" foi realizada pelo método Folin-Ciocalteu. A quantidade de tirosinase nas batatas das variedades Ágata e Galette di Bologna apresentou-se muito baixa a ponto de modificarmos a matéria prima para testes em maçã, kiwi, banana e cogumelo, mas apenas o último mostrou uma atividade bastante considerável. Assim, esta matéria-prima foi usada em ensaios a diferentes temperaturas para a estimativa dos parâmetros termodinâmicos durante da oxidação do fenol e da inativação térmica da enzima. As melhores condições da oxidação do fenol com a enzima contida no extrato de cogumelo foram: 30°C, pH 6,6, concentração de enzima 328U/mL e de fenol 100mg/L. A queratina revelou-se o melhor adsorvente para a degradação do fenol tendo mostrado remoção de 98% do mesmo em condições ótimas. / Environmental problems related to growing industrial activity have generated concerns among government entities and environmental protection, being necessary more baseline studies that seek new alternatives for the recovery of polluted areas and solution of problems related to the operational techniques employed. One of the compounds most commonly found in many industrial effluents, mainly from biochemical and pharmaceutical industries, is phenol, which causes a detrimental impact on the environment due to its toxicity. Therefore, this work proposes the oxidation and destruction of phenol using the enzyme tyrosinase, extracted from plants, whose results could be useful in the future for the treatment of other phenolic compounds such as 17β-estradiol hormone or those found in the effluent coming from the production for olive oil (\"vegetation water\") after polyphenols recovery. Such an enzyme has the ability of transforming phenols into products less soluble in water and less dangerous, thereby allowing for a minor impact on the environment. Another method of phenol removal was also evaluated using keratin extracted from chicken feathers, chitin and chitosan as phenol biosorbents. Potassium phosphate buffer and L-tyrosine solutions were used for the determination of enzymatic activity, the high performance liquid chromatography (HPLC) for the determination of phenol concentration after oxidation, and a colorimetric method making use of solutions of borate buffer, 4-aminoantipyrine and potassium ferricyanide as well as reading of the absorbance at 546nm to investigate phenol biosorption, while the presence of polyphenols in \"vegetation water\" was determined by the Folin-Ciocalteu method. The presence of the tyrosinase in potato varieties Agata and Galette di Bologna was shown to be very low, thus suggesting to change the biosorbent material. So, additional tests were done on apples, kiwi, banana and mushroom, but only the last showed a considerable activity. Therefore, only such a raw material was used in tests at variable temperature to estimate the thermodynamic parameters of both phenol oxidation and thermsal inactivation of the enzyme. The optimum conditions for the phenol oxidation by tyrosinase were: 30°C, pH 6,6, enzyme concentration 328U/mL and of phenol 100mg/L. Keratin was shown to be the best adsorbent, exhibiting under optimum conditions no less than 98% phenol removal.

Inserção da metodologia de Produção Mais Limpa em Estações de Tratamento de Efluentes (ETE) de indústrias no geral. O conceito fornecido pela Produção Mais Limpa permite sua aplicação aos tratamentos de fim de tubo, não se restringindo somente ao processo produtivo. A aplicação desta ferramenta visa um incremento e a melhoria contínua do sistema de gestão ambiental englobando o tratamento de todo o tipo de poluição gerada, especificamente neste trabalho, os efluentes industriais. As ETE, com um gerenciamento e operação adequados, além de minimizarem os efeitos poluidores dos efluentes gerados nas indústrias a níveis exigidos pela legislação aplicável ou a padrões de qualidade requeridos internamente em seu processo, podem controlar todo o processo produtivo interno a fábrica. Há a possibilidade de através dos diversos parâmetros processuais de controle detectar grande parte dos desvios produtivos ocorridos no interior da fábrica. Com a aplicação da ferramenta de Produção Mais Limpa em Estações de Tratamento de Efluentes Industriais, demonstra-se através de suas diversas metodologias: - A melhoria contínua em todos os processos produtivos e de tratamento de efluentes envolvidos na indústria; - O aumento progressivo das eficiências processuais; - Que investimentos e meio ambiente estão fortemente atrelados para o desenvolvimento da indústria e seu fortalecimento tanto a nível comercial quanto na sociedade. Portanto, a abordagem dada para a Produção Mais Limpa neste trabalho é mais abrangente - enfocando os tratamentos fim de tubo - as Estações de Tratamento de Efluentes Industriais. / The insertion in industries of Cleaner Production Methodology in Wastewater Treatment Plants (WTP). The concept given from the Cleaner Production allows its application to the end of pipe treatment, not restraining it to the productive process. The application of that tool aims the development and the continuous improvement of the environmental management system gathering the treatment of any type of generated pollution, specifically in this dissertation, the industrial wastewater. The WTP, with a suitable supervision and operation, not only minimizes the polluting effects of the effluents generated by the industries to levels demanded by the applicable legislation or to patterns of quality required internally in its process, but also can control the whole factory intern productive process. There is the possibility of detecting great part of the productive deviation that occurred in the interior of the factory through many controlling processual parameters. With the application of the tool of Cleaner Production in the Treatment Stations of Industrial Effluents, it demonstrates through many of its methodologies: - The continuous improvement in all of the productive and treatment processes of effluents involved in the industry; - The progressive enlargement of the processual efficiency; - Which investments and environment are strongly related to the development of the industry and its strengthening both on commercial and social levels. Therefore, the approach given to the Cleaner Production in this dissertation is wider - focusing the end of pipe treatment - the Treatment Stations of Industrial Effluents.

Os problemas ambientais relacionados à crescente atividade industrial têm gerado preocupações aos órgãos governamentais e entidades de proteção ambientais, sendo necessários estudos de base que busquem novas alternativas para a recuperação de áreas poluídas e a solução de problemas operacionais relacionados com as técnicas empregadas. Um dos compostos mais encontrados em diversos efluentes industriais, principalmente de indústrias bioquímico-farmacêuticas, é o fenol que provoca um impacto danoso no ambiente devido ao fato de ser um poluente tóxico. O presente trabalho propõe, portanto, avaliar a oxidação e destruição do fenol através da utilização da enzima tirosinase extraída de vegetais, cujos resultados podem ser úteis para o tratamento de outros compostos fenólicos como o hormônio 17β-estradiol ou os que se encontram nos efluentes procedentes da produção de azeite (\"águas de vegetação\") após a recuperação dos polifenóis importantes como antioxidantes. A tirosinase tem a capacidade de transformar fenóis em produtos menos solúveis em água e menos danosos, permitindo assim uma agressão menor ao ambiente. Outro método de remoção do fenol também foi avaliado utilizando queratina extraída de penas de galinha, quitina e quitosana como bioadsorventes. A atividade enzimática foi determinada espectrofotometricamente com soluções de fosfato de potássio e L-tirosina. Para determinar a concentração de fenol aps a oxidação foi utilizada a Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (HPLC). Para estudar a adsorção do fenol aplicou-se o método colorimétrico a partir das soluções de tampão borato, 4 aminoantipirina e ferricianeto de potássio e as absorbâncias foram lidas em espectrofotômetro UV-Vis a 546nm, enquanto a determinação de polifenis presentes na \"água de vegetação\" foi realizada pelo método Folin-Ciocalteu. A quantidade de tirosinase nas batatas das variedades Ágata e Galette di Bologna apresentou-se muito baixa a ponto de modificarmos a matéria prima para testes em maçã, kiwi, banana e cogumelo, mas apenas o último mostrou uma atividade bastante considerável. Assim, esta matéria-prima foi usada em ensaios a diferentes temperaturas para a estimativa dos parâmetros termodinâmicos durante da oxidação do fenol e da inativação térmica da enzima. As melhores condições da oxidação do fenol com a enzima contida no extrato de cogumelo foram: 30°C, pH 6,6, concentração de enzima 328U/mL e de fenol 100mg/L. A queratina revelou-se o melhor adsorvente para a degradação do fenol tendo mostrado remoção de 98% do mesmo em condições ótimas. / Environmental problems related to growing industrial activity have generated concerns among government entities and environmental protection, being necessary more baseline studies that seek new alternatives for the recovery of polluted areas and solution of problems related to the operational techniques employed. One of the compounds most commonly found in many industrial effluents, mainly from biochemical and pharmaceutical industries, is phenol, which causes a detrimental impact on the environment due to its toxicity. Therefore, this work proposes the oxidation and destruction of phenol using the enzyme tyrosinase, extracted from plants, whose results could be useful in the future for the treatment of other phenolic compounds such as 17β-estradiol hormone or those found in the effluent coming from the production for olive oil (\"vegetation water\") after polyphenols recovery. Such an enzyme has the ability of transforming phenols into products less soluble in water and less dangerous, thereby allowing for a minor impact on the environment. Another method of phenol removal was also evaluated using keratin extracted from chicken feathers, chitin and chitosan as phenol biosorbents. Potassium phosphate buffer and L-tyrosine solutions were used for the determination of enzymatic activity, the high performance liquid chromatography (HPLC) for the determination of phenol concentration after oxidation, and a colorimetric method making use of solutions of borate buffer, 4-aminoantipyrine and potassium ferricyanide as well as reading of the absorbance at 546nm to investigate phenol biosorption, while the presence of polyphenols in \"vegetation water\" was determined by the Folin-Ciocalteu method. The presence of the tyrosinase in potato varieties Agata and Galette di Bologna was shown to be very low, thus suggesting to change the biosorbent material. So, additional tests were done on apples, kiwi, banana and mushroom, but only the last showed a considerable activity. Therefore, only such a raw material was used in tests at variable temperature to estimate the thermodynamic parameters of both phenol oxidation and thermsal inactivation of the enzyme. The optimum conditions for the phenol oxidation by tyrosinase were: 30°C, pH 6,6, enzyme concentration 328U/mL and of phenol 100mg/L. Keratin was shown to be the best adsorbent, exhibiting under optimum conditions no less than 98% phenol removal.

A presente pesquisa teve como objetivo a construção de microssensores amperométricos e potenciométricos para mensuração de oxigênio dissolvido (OD), gás sulfídrico (\'H IND.2\'S\'), íons amônio (\'NH IND.4\'POT.+\'), nitrato (\'NO IND.3\'POT.-\'), nitrito (\'NO IND.2\'POT.-\') e hidrogeniônicos (\'H POT.+\') em biofilmes aplicados a nitrificação de água residuária. Os biofilmes analisados por meio do uso dos microssensores construídos foram desenvolvidos sobre superfícies suportes de reatores de bancada do tipo célula de fluxo, as quais foram operadas sob diferentes condições operacionais em cinco experimentos distintos. Substrato sintético com concentrações de nitrogênio total Kjeldahl (NTK) de 40 ± 10 mg/L e demanda química de oxigênio (DQO) de 95 ± 5 mg/L foi utilizado para alimentação das células de fluxo no decorrer de todos os experimentos. Lodo aeróbio proveniente de reator de lodos ativados da Estação de Tratamento de Esgoto das Flores localizada em Rio Claro-SP foi usado como inóculo das células de fluxo. Análises físico-químicas de pH, alcalinidade, DQO, NTK, \'NO IND.3\'POT.-\', \'NO IND.2\'POT.-\' do afluente e do efluente das células de fluxo operadas foram realizadas para o monitoramento das condições de operação das mesmas. Concomitantemente às últimas, a obtenção de perfis de concentrações de oxigênio dissolvido, pH, íons nitrato e amônio foi realizada nos biofilmes formados sobre as superfícies inertes nas células. Os microssensores de OD se mostraram eficientes na mensuração de oxigênio dissolvido no interior de filmes biológicos que continham zonas aeróbias, anóxicas e anaeróbias. Os microeletrodos de pH e de íons amônio permitiram a verificação das variações de pH e das concentrações de \'NH IND.4\'POT.+\' (sentido meio líquido-biofilme) que se deram nas células de fluxo operadas. Os microssensores de íons nitrato construídos não apresentaram seletividade aos seus analitos (\'NO IND.3\'POT.-\') e foi constatado que os mesmos detectavam concentrações de íons nitrato e nitrito no meio, portanto esses passaram a ser denominados de microssensores para detecção de íons \'NO IND.X\'POT.-\'. A construção dos microeletrodos destinados a mensuração de íons nitrito não foi passível de realização visto que a membrana íon seletiva que seria aplicada nos mesmos não se encontrou disponível no mercado. Os microeletrodos de \'H IND.2\'S\' foram calibrados e, mediante as suas curvas de calibração verificou-se que os mesmos foram eficientes na medição da concentração do gás dissolvido em água, entretanto esses microssensores não foram empregados em biofilmes. / The goal of the current research was the construction of amperometric and potentiometric microsensors to measure dissolved oxygen (DO), hydrogen sulfide (\'H IND.2\'S\'), nitrite, nitrate, ammonium and pH in biofilms applied at wastewater treatment. The biofilms that were analyzed with the constructed microsensors were grown at the surface of flat-plate reactors, which were operated in five distinct experiments under different operational conditions. The growth media that had total Kjeldahl nitrogen (TNK) of 40 ± 10 mg/L and carbon oxygen demand (COD) of 90 ± 5 mg/L was used as feed of the flatplate reactors during the experiments. The reactors were inoculated with sludge originating from activated sludge reactor located in Rio Claro (SP). Alkalinity, pH, COD, \'NO IND.3\'POT.-\', \'NO IND.2\'POT.-\' analyses of the affluent and effluent of the reactors were carried out for the accompaniment of the operational conditions of the flat-plate reactors. Concomitantly to the last ones, microprofiles of DO, pH, nitrate and ammonium were obtained in the biofilms. The DO microsensors constructed showed a good performance when they were applied to measure oxygen concentrations in the microenvironments in biofilms. Ammonium and pH microelectrodes allowed the verification of the variations of pH and ammonium concentrations in the direction from the bulk liquid to the biofilm that occurred at the flatplate reactors. The nitrate microsensor has not presented selectivity for its primary ions (\'NO IND.3\'POT.-\') and it was evidenced that the same one detected the concentration of nitrate and nitrite (\'NO IND.X\'POT.-\'). The nitrite microsensor could not be constructed since the membrane that would be used was not available in the market. The \'H IND.2\'S\' microelectrodes had shown efficiency in measuring aqueous solutions with different concentrations of dissolved \'H IND.2\'S\'; however these devices were not applied in biofilms.

A presente pesquisa teve como objetivo primordial a verificação da viabilidade técnica de empregar sistema do tipo célula a biocombustível para tratamento de esgoto sanitário com geração de energia elétrica. A célula a biocombustível, em escala de bancada, adotada foi constituída por reator anaeróbio seguido de reator aeróbio, visando à remoção de matéria orgânica carbonácea e à nitrificação Cada reator apresentou área de 0,6275 m2 e volume útil de 24,0 L. A célula a biocombustível foi alimentada com esgoto sanitário com tempo de detenção hidráulica médio de 8 horas (nos dois módulos). Em cada reator instalou-se um eletrodo imerso, de modo que os dois eletrodos foram unidos por fio condutor externo. Foi verificada a potencialidade do sistema em gerar energia elétrica a partir das reações químicas e bioquímicas que se deram junto aos eletrodos e nos biofilmes aderidos aos mesmos. A operação da célula a biocombustível foi dividida em cinco Fases, denominadas de I, II, III, IV e V, sendo que o fator principal que distinguiu essas Fases consistiu no material eletródico. Manta de fibra de carbono e placa de grafite foram adotadas como ânodo da célula (reator anaeróbio). Chapa de aço inoxidável (AISI 316) e malhas de aço inoxidável (AISI 316) foram usadas como cátodo do sistema (reator aeróbio). Para monitoramento do sistema foram realizadas análises físico-químicas do afluente, do efluente do reator anaeróbio e do efluente do reator aeróbio e para o acompanhamento da produção de energia elétrica utilizou-se potenciômetro acoplado a software específico. Microssensores de OD, pH e potencial redox foram empregados como ferramentas auxiliares para o acompanhamento do crescimento e desenvolvimento dos biofilmes aderidos aos eletrodos da célula a biocombustível. Como resultados concernentes ao tratamento do esgoto sanitário foram obtidas eficiências médias de remoção de DQO de (74,4±17,1)% e de nitrificação de (65,8±21,0)%, no decorrer das cinco Fases. O valor da maior densidade de potência média verificada foi de 107,0 mW.m-2, ocorrida quando o ânodo da célula a biocombustível consistiu em placa de grafite e o cátodo em malha de aço inoxidável (AISI 316) do tipo 20, na Fase V. A dosagem de cloreto férrico e a colocação de meio suporte de material plástico no sistema para limpeza automática do cátodo, realizadas na Fase em que se observou a maior densidade de potência média foram consideradas como positivas no aprimoramento da obtenção de energia elétrica. Por meio da combinação dos resultados relacionados à geração de energia elétrica e da aplicação dos microssensores constatou-se que o desenvolvimento de biofilmes espessos sobre os eletrodos da célula a biocombustível consiste em fator negativo da sua eficiência energética. Concluiu-se que a célula a biocombustível é tecnicamente viável para o tratamento de esgoto com geração de energia elétrica, contudo diante do conhecimento que se tem sobre essa tecnologia, a sua adoção em escala real ainda é economicamente inviável. / This research aimed mainly to verify the technical feasibility of employing a system called biofuel cell for treating wastewater and generating electricity at the same time. The biofuel cell, in lab scale, adopted consisted of an anaerobic followed by an aerobic reactor, aiming the removal of carbonaceous organic matter and nitrification. Each reactor had an area of 0.6275 m2 and useful volume of 24.0 L. The biofuel cell was fed with sanitary wastewater with hydraulic retention time of eight hours (in both modules). In each reactor was installed an electrode immersed, and the two electrodes were connected by a wire conductor. The capability of the system to generate electricity from the chemical and biochemical reactions that occurred along the electrodes and in biofilms attached to them was verified. The biofuel cell operation was divided into five Phases, named I, II, III, IV and V, and the main factor that distinguished these Phases consisted of the electrode material. Carbon fiber felt and graphite plate were adopted as the anode of the cell (on anaerobic reactor). Stainless steel plates (AISI 316) and stainless steel meshes (AISI 316) were used as the cathode (on aerobic reactor). Monitoring system were carried out with physicochemical analyzes of the influent, anaerobic effluent and aerobic effluent and for monitoring the electricity production it was used a potentiometer coupled with a specific software. DO, pH and redox potential microsensors were employed as auxiliary tools for monitoring the growth and development of biofilms attached to the electrodes of the biofuel cell. The results concerning the treatment of wastewater were COD efficiencies removal of (74.4 ± 17.1)% and nitrification of (65.8 ± 21.0)%, throughout the five Phases. The amount of the higher power density observed was 107.0 mW.m-2 occurred when the anode of the biofuel cell consisted of graphite plate and cathode of stainless steel mesh (AISI 316) type 20, on Phase V . The dosage of ferric chloride and the placement of plastic midia on the aerobic module of the system for automatic cleaning of the cathode, conducted on Phase V, were considered positive for the improvement in obtaining electricity. By combining the results related to power generation and application of microsensors it was concluded that the development of thick biofilms on the electrodes of a biofuel cell is a negative factor in their energy efficiency. It was also concluded that the biofuel cell is technically feasible to treat sanitary wastewater and to generate electricity, but actually, based on the knowledge we have about this technology, its adoption in large scale is still not economically feasible.

As estações de tratamento de água de abastecimento (ETAs) têm a finalidade de fornecer água potável. Neste processo de tratamento de água são gerados resíduos, os quais historicamente têm sido lançados em cursos de água, aumentando o nível de degradação destes. O presente trabalho teve por objetivo avaliar o impacto do lançamento desses resíduos numa estação de tratamento de esgoto (ETE) com reator anaeróbio de fluxo ascendente e manto de lodo (UASB), buscando estudar uma alternativa para a disposição adequada desses resíduos. Para o estudo da influência do lançamento do lodo da ETA em um reator de fluxo ascendente e manto de lodo (UASB) foram utilizados dois reatores em escala piloto. O esgoto utilizado para alimentar o sistema de tratamento foi proveniente do Conjunto Residencial da Universidade de São Paulo, já o lodo utilizado foi obtido na ETA da cidade de Juquitiba. A presente pesquisa foi dividida em três fases: a primeira etapa (Fase 1) constituiu-se na partida dos reatores UASB 1 e UASB 2; na segunda etapa (Fase 2) estudou-se o desempenho dos sistemas sob regime estabilizado; e na terceira e última etapa (Fase 3) o reator UASB 2 recebeu adição de duas dosagens de lodo de ETA, sendo a primeira de 50 mg/L (Fase 3a) e a segunda de 75 mg/L (Fase 3b), em termos de sólidos em suspensão totais. As condições operacionais adotadas foram: vazão de 50 L/h e tempo de detenção hidráulico (TDH) de 8 horas. Os resultados apresentados no texto indicaram que, com o acréscimo de lodo da ETA, o reator UASB 2 não teve seu desempenho afetado negativamente, e a remoção de matéria orgânica em termos de DQO, DBO e fósforo foi muito próxima entre os reatores UASB 1 e UASB 2. Conclui-se que com a disposição de lodo em um reator UASB, não haverá interferência prejudicial no desempenho operacional do mesmo. / Water treatment stations have the purpose of providing potable water. In this process of water treatment, a variety of residuals are produced; these, historically have been discharged into water streams, increasing the water pollution. The objective of this work was to evaluate the impact of discharging residuals in a treatment station with an Upflow Anaerobic Sludge Blank Reactor (UASB), and try to find an alternative for the appropriate treatment of these. For the study of the influence of discharging WTA sludge into a UASB reactor, two reactors in pilot scale were used. The disposals used to feed the treatment system came from the apartment building where Sao Paulo University students live, while the sludge used was obtained in the water treatment station from Juquitiba city. This research has been divided into three stages: The first one (Stage 1) consisted of the setting of the reactors UASB1 and UASB2. In the second stage (Stage 2) it was studied the performance of the systems in the balance regime. In the third one (Stage 3), the reactor UASB2 received the supply of two portions of WTA sludge, the first one of 50 mg/L (Stage 3a) and the second one of 75 mg/L (Stage 3b). These amounts are determined in terms of the TSS. The operational conditions adopted were flow of 50 L/h and TDH of eight hours. The results obtained indicated that with the addition of WTA sludge the reactor UASB2 did not show inferior performance. At the same time the organic material removal, in terms of DQO, DBO and phosphorous content, was similar between the reactors UASB1 and UASB2, concluding that with the supply of WTP sludge in the reactor UASB, there won\'t he detrimental effects in the reactor performance.

Este estudo procurou investigar a utilização de polímeros para condicionamento de lodo de ETE para desidratação em filtro prensa de placa e verificar as eventuais vantagens em relação ao condicionamento com cal e cloreto férrico. Para isso foram realizadas pesquisa bibliográfica, consulta a fornecedores de polímeros e de equipamentos e trabalhos experimentais em laboratório e em escala piloto com lodo gerado nos digestores anaeróbios da ETE Barueri da SABESP que mostrava interesse em fazer o condicionamento do lodo com polímeros. Atualmente, na ETE Barueri o condicionamento de lodo é feito com cal e cloreto férrico, com dosagens em torno de 25% e 10% respectivamente e a desidratação em filtro prensa de placas, com tempo de ciclo de 4 horas, produz tortas com 40% de teor de sólidos e densidade de 1,20 kg/L. Nos experimentos foram utilizados polímeros catiônicos de alto peso molecular. O equipamento piloto utilizado foi um filtro prensa de placa do tipo membrana diafragma com dez placas de 800 x 800 mm. Nos ensaios do filtro prensa piloto, com a utilização de polímero em pó para o condicionamento de lodo, indicou-se uma redução nos custos de produtos químicos consumidos em relação ao condicionamento com cal e cloreto férrico. O condicionamento com polímero em pó e cloreto férrico, com dosagens respectivamente de 4,83 kg/ton e 6,3%, resultou numa torta com teor de sólidos de 31% e densidade de 1,13 kg/L. Já o condicionamento feito somente com polímero em pó, com dosagem de 5,38 kg/ton, resultou numa torta com teor de sólidos de 30% e densidade de 1,08 kg/L, porém apresentou problemas na soltura das tortas. A utilização de polímeros permitiu trabalhar em taxas iniciais de filtração mais altas, resultando num tempo de filtração em torno de 120 minutos, implicando em tempos de ciclo mais curtos. / This study investigated the utilization of polymers for the conditioning of the sludge generated at Wastewater Treatment Plants (WTP) for dewatering at filter presses, verifying the eventual advantages in comparison with the conditioning with lime and ferric chloride. Specific bibliography was researched, polymer and equipment suppliers were consulted and experimental studies were carried out at the laboratory and in a pilot scale. The sludge was generated at the anaerobic digesters of Barueri WTP operated by SABESP which has shown interest in this method. Currently, at Barueri WTP the sludge conditioning is performed with lime and ferric chloride at dosages around 25% and 10%, respectively. The dewatering is processed by filter presses during a cycle period of 4 hours, producing cakes with 40% of solids and a density of 1,20 kg/L. The experimental studies were carried out with high molecular weight cationic polymers. The pilot equipment consisted of a filter press with a diaphragm membrane with 10 plates measuring 800 x 800 mm each. During the tests at the pilot filter press, when dry polymers for sludge conditioning were utilized, it was verified that the cost of chemical products consumed was reduced in comparison with the conditioning with lime and ferric chloride. The sludge conditioning with dry polymers and ferric chloride at respective dosages of 4,83 kg/ton and 6,3% resulted in cakes with 31% of solids and density of 1,38 kg/L. On the other hand, the sludge conditioned only with dry polymers at a dosage of 5,38 kg/ton resulted in cakes with 30% of solids and density of 1,08 kg/L, but the cake release from the plates was difficult. The utilization of polymers allowed higher initial filtration rates resulting in a 120 minute filtration period with a consequent reduction of the cycle time.