O tratamento de resíduos sólidos orgânicos, como lodos de estação de tratamento de esgotos e a fração orgânica de resíduos sólidos urbanos, são desafios atuais da engenharia sanitária e ambiental. Os processos biológicos são os mais apropriados para o tratamento desses resíduos. Acordos recentes como o Protocolo de Kyoto e os mecanismos de desenvolvimento limpo (MDL) estão contribuindo para o crescimento da digestão anaeróbia de resíduos sólidos orgânicos em todo o mundo. Nesta pesquisa foi investigado o efeito da adição de lodo anaeróbio ao lixiviado de aterro sanitário empregado como inóculo de reator anaeróbio híbrido sólido-líquido tratando a fração orgânica de resíduos sólidos urbanos. Foi verificado que a adição de lodo melhorou a digestão anaeróbia, acelerando a degradação de ácidos graxos voláteis, antecipando a geração de biogás, aumentando a composição percentual de metano e promovendo maior variabilidade e presença de microrganismos. A adição de lodo também aumentou a eficiência de conversão de sólidos totais e sólidos totais voláteis e sólidos totais fixos / Treatment of organic solid wastes like wastewater treatment plant sludges and organic fraction of municipal solid wastes are current issues in environmental engineering. Biological processes are more appropriate to treat these wastes. Recent trends like Kyoto protocol and clean development mechanisms (CDM) are improving anaerobic digestion of organic solid wastes. It was investigated the effect of adding anaerobic sludge to bioreactor landfill leachate applied like seed in hybrid anaerobic solid-liquid bioreactor treating organic fraction of municipal solid wastes. It was verified that sludge addition improved anaerobic digestion, accelerating volatile fatty acids degradation, anticipating biogas generation, increasing methane percentile composition and promoting more variability and presence of microorganisms. Sludge addition also increased total solids, total volatile solids and total fixed solids conversion

O principal objeto desta pesquisa foi aprimorar a eficiência de remoção de DQO, DBO, SST e conversão de nitrogênio amoniacal de biofiltro aeróbio submerso (BF), aplicado no pós-tratamento do efluente de um reator anaeróbio compartimentado (RAC). O BF, em escala piloto, foi construído em tubos de PVC, com 0,40 m de diâmetro externo e volume útil de 190,6 L. Para a imobilização celular foram utilizadas, como material suporte, matrizes cúbicas de espuma de poliuretano, em um período total de operação de 180 dias e tempos de detenção hidráulica de 6, 4 e 12 horas, respectivamente. O trabalho de investigação foi dividido em duas fases: na fase I o BF operou por 55 dias com TDH de 6 horas, para a transferência de OD para o sistema foi utilizado uma câmara de saturação não pressurizada; na fase II, o BF operou por 28 dias com TDH de 6 horas; por 30 dias com TDH de 4 horas e no período restante por 67 dias com TDH de 12 horas. Nessa fase a câmara de saturação foi inicialmente removida por não atender à demanda de OD necessária para manter condições aeróbias no interior do BF; foi injetado ar comprimido diretamente no sistema. Foram alcançadas eficiências médias de remoção de DQOb, DBOb e SST; na fase I 32,4%, 39,2% e 62% com concentrações médias no efluente bruto de 143,7 mg DQOb/L, 101,2 mg DBOb/L e 25,1 mg SST/L, respectivamente. Nessa fase, não foi detectada eficiência de conversão de nitrogênio amoniacal. Na fase II, operando com TDH de 6 horas, o BF alcançou eficiências médias de remoção de DQOb, DBOb e SST de 74%, 85% e 85% com concentrações médias no efluente bruto de 63 mg DQOb/L, 15 mg DBOb/L e 13 mg SST/L, respectivamente. Nesse período também não foi detectado processo de nitrificação. Para TDH de 4 horas, as eficiências média de remoção de DQOb, DBOb e SST foram 77%, 70% e 71%, com concentrações médias no efluente bruto de 57 mg DQOb/L, 27 mg DBOb/L e 17 mg SST/L, respectivamente. Durante esse período também não ocorreu conversão de nitrogênio amoniacal. Na fase final, em que o BF operou com TDH de 12 horas, foram encontradas eficiências médias de remoção de DQOb, DBOb e SST de 83%, 73% e 86% com concentrações médias no efluente bruto de 42 mg DQOb/L, 36 mg DBOb/L e 9 mg SST/L, respectivamente. Nesse período a eficiência média de conversão de nitrogênio amoniacal foi de 57,8% com concentração média de 10 mg N-amoniacal/L no efluente bruto. A espuma de poliuretano foi adequada para imobilização da biomassa aeróbia, porém, a lavagem do leito foi dificultada pela mesma devido à sua alta capacidade de absorção. A injeção direta de ar no sistema resultou em considerável aumento da eficiência, produzindo efluente bastante clarificado. / The main object of this research was the removal efficiency improvement of COD, BOD, TSS and ammonia nitrogen conversion in a Submerged Aerated Biofilter (BF), used in the effluent post-treatment of an Anaerobic Baffed reactor (ABR). The BF, was built in pilot scale by PVC tubes with 0,40 m of external diameter and useful volume of 190,6 L. Cubic matrices of polyurethane foam with were used as support for cellular immobilization in an operation period of 180 days with HDT of 6, 4 and 12 hours, respectively. The investigations period was shared in two phases: BF in the phase I operated for 55 days with HDT of 6 hours and the oxygen transferring was done using a chamber not pressured; BF in the phase II operated for 28 days with HDT of 6 hours, 30 days with HDT of 4 hours and on the rest of the investigation period (67 days) with HDT of 12 hours. In this phase the chamber was initially removed due to not attending the DO demand necessary to keep aerobic condition into the BF and, compressed air was directly injected at the system. The removal averages efficiencies of CODr, BODr and SST in the phase I were 32,4%, 39,2% and 62% with average concentrations in the raw effluent of 146 mg CODr/L, 101,2 mg BODr/L and 25,1 mg TSS/L, respectively. Ammonia nitrogen conversion efficiency wasn\'t detected in this. In the phase II, operating with HDT of 6 hours, BF reached averages efficiencies of CODr, BODr and SST of 74%, 85% and 85% with averages concentrations in the raw effluent of 63 mg CODr/L, 15 mg BODr/L and 13 mg TSS/L, respectively. Nitrification process wasn\'t detected in this period too. For HDT of 4 hours, the removal averages efficiencies of CODr, BODr and SST were 77%, 70% and 71% with average concentrations in the raw effluent of 57 mg CODr/L, 27 mg BODr/L and 17 mg TSS/L, respectively. During this period ammonia nitrogen conversion also not occurred. In the ending phase, where BF operated with HDT of 12 hours, removal averages efficiencies found of CODr, BODr and TSS were 83%, 73% and 86% with averages concentrations in the raw effluent of 42 mg CODr/L, 36 mg BODr/L and 9 mg TSS/L, respectively. In this period the ammonia nitrogen conversion medium efficiency was 57,8% with medium concentration in the raw effluent of 10 mg N-ammonia/L. The polyurethane foam was appropriated for aerobic biomass immobilization however the bed washing was harmed by the same one due to its high absorption capacity. The direct air injection into the system resulted in a considerable efficiency increase producing a sufficiently clearly effluent.

O presente projeto avaliou uma célula combustível microbiana (CCM) composta de um reator combinado (anaeróbio e aeróbio), operada em fluxo contínuo com tempo de detenção hidráulico de 12 horas, alimentada com esgoto sintético (487 \'+ OU -\' 115 mg DQO/L) e esgoto sanitário (631 \'+ OU -\' 213 mg DQO/L). A estabilidade da CCM variou conforme as características do substrato aplicado. A eficiência de remoção de DQO ficou em 61 \'+ OU -\' 17; 67 \'+ OU -\' 26%, para esgoto sintético e sanitário respectivamente. Em média tensão obtida com o esgoto sintético foi de 76 mV com picos - 112,5 e 409 mV, enquanto que com o esgoto sanitário foi possível obter 52,1 mV na média e pico de geração em 325 mV. A potência variou de 10-150 mW/\'M POT.2\' com resistências entre 50-650 \'ômega\'. A geração de energia elétrica não apresentou relação linear com a DQO consumida em nenhum dos casos. A aplicação de barras de grafite como eletrodos se mostrou satisfatória na condução da corrente elétrica, o fator limitante foi a transferência de massa, principalmente a transferência de prótons do anodo para o catodo e a difusão de oxigênio para o anodo. Contudo os resultados obtidos demonstraram que é possível gerar eletricidade e, simultaneamente, tratar esgoto sanitário. / This project evaluated a microbial fuel cell (MFC) consisting of combined reactor (anaerobic and aerobic), operated in continuous flow with hydraulic detention time of 12 hours, fed with synthetic wastewater (487 \'+ OR -\' 115 mg COD/L) and wastewater (631 \'+ OR -\' 213 mg COD/L). The stability of the CCM varied according to the characteristics of the substrate applied. The efficiency of COD removal was at 61 \'+ OR -\' 17; 67 \'+ OR -\' 26 for synthetic wastewater and sawage respectively. On a average voltage obtained with synthetic wastewater was 76 mV with peaks - 112.5 and 409 mV, while the wastewater was obtained 52.1 mV on average peaks generation at 325 power was varied from 10-150 mW/\'M POT.2\' with resistances between 50-650 \'ômega\'. The power generation showed no liner relationship with the COD consumed in any case. The application of graphite rods as electrodes were satisfactory in the conduction of electrical of protons from the anode to the cathode and the diffusion of oxygen to the anode. However the results showed that it is possible to generate electricity while simultaneously treating sewage.

A presente pesquisa avaliou diferentes razões de recirculação do meio líquido com a finalidade de identificar a melhor condição de mistura para uma produção elevada e contínua de hidrogênio em um reator anaeróbio de leito fixo com fluxo ascendente alimentado com um meio contendo sacarose como fonte de carbono e uréia como fonte de nitrogênio. Foi utilizado polietileno de baixa densidade como meio suporte para imobilização da biomassa. O experimento foi iniciado com ensaios hidrodinâmicos (pulso, utilizando dextran blue como traçador) que determinaram as seguintes razões de recirculação em relação à vazão de alimentação utilizadas: R = 0,25, 0,5, 1,0 e 2,0. O experimento foi realizado em duas etapas, nas quais foram operados dois reatores idênticos simultaneamente, testando-se duas razões de recirculação diferentes. A DQO da água residuária foi de 2000 mg/L. O tempo de detenção hidráulica teórico foi de 2 horas e a temperatura foi mantida em 25 graus Celsius. A remoção de sacarose apresentou valores médios de 67%, 79%, 71% e 70% para R = 0,25, 0,5, 1,0 e 2,0, respectivamente. Os valores médios de rendimento de hidrogênio foram 1,14 mol \'H IND.2\'/mol sac, 1,43 mol \'H IND.2\'/mol sac, 1,34 mol \'H IND.2\'/mol sac e 0,86 mol \'H IND.2\'/.mol sac e de produção volumétrica de hidrogênio foram 74,34 mL \'H IND.2\'/(h.L), 124,78 mL \'H IND.2\'/(h.L), 96,57 mL \'H IND.2\'/(h.L) e 73,49 mL \'H IND.2\'/(h.L) para as vazões de recirculação de 0,25, 0,5, 1,0 e 2,0, respectivamente. O biogás produzido foi composto de \'H IND.2\', e \'CO IND.2\', com valores percentuais médios para \'H IND.2\', de 50%, 56%, 56% e 46% para R = 0,25, 0,5, 1,0 e 2,0, respectivamente. Não houve presença de metano em nenhuma fase de operação. Os principais produtos intermediários produzidos durante a produção de \'H IND.2\', foram ácido acético, ácido butírico e etanol, de forma similar para todas as fases de recirculação. Analisando todos os parâmetros de operação, foi possível notar que a melhor vazão de recirculação obtida foi de R = 0,5. Ajustando os dados obtidos a uma função polinomial, porém, chegou-se a um ponto de ótimo em R = 0,6. Durante os experimentos observou-se uma queda na produção do biogás, provavelmente por atuação de microrganismos consumidores deste. / The present research evaluated different recirculation rates of the liquid medium for the purpose of identify the best mixture condition for a high and continuous hydrogen production in an anaerobic upflow fixed-bed reactor fed with a medium containing sucrose as carbon source and urea as nitrogen source. Low density polyethylene was used as medium for biomass immobilization. The experiment began with hydrodynamic tests (pulse, using dextran blue as tracer) which led to the following recirculation rates related with the feed flow rate used in this work: R = 0,25, 0,5, 1,0 and 2,0. The experiment was conducted in two stages, where two identical reactors were operated simultaneously, by testing two different recirculation rates. COD from wastewater was 2000 mg/L. The theoretical hydraulic retention time was 2 hours and the temperature was maintained at 25 Celsius degrees. The average values of sucrose consumption were 67%, 79%, 71% and 70% for R = 0,25, 0,5, 1,0 and 2,0, respectively. The average values of hydrogen yield were 1,14 mol \'H IND.2\'/mol sac, 1,43 mol \'H IND.2\'/mol sac, 1,34 mol \'H IND.2\'/mol sac and 0,86 mol \'H IND.2\'/mol sac and of hydrogen production rate were 74.34 mL \'H IND.2\'/(h.L), 124.78 mL \'H IND.2\'/(h.L), 96.57 mL \'H IND.2\'/(h.L) and 73.49 mL \'H IND.2\'/(h.L) for recirculation rates of 0.25, 0.5, 1.0 and 2.0, respectively. The biogas produced was composed by \'H IND.2\', and \'CO IND.2\', with average values for \'H IND.2\', of 50%, 56%, 56% and 46% for R = 0,25, 0,5, 1,0 and 2,0, respectively. Methane was not detected. The main intermediate products produced during the hydrogen production were acetic acid, butyric acid and ethanol, similar in all stages of recirculation. Analyzing all operating parameters, it was identified that the better recirculation rate obtained during the experiments was R = 0.5. Adjusting all data obtained with a polynomial function, it was found an optimal recirculation rate of R = 0.6. During the experiments there was a drop in biogas production, probably by the activity of microrganisms consumers of this biogas.

A presente pesquisa teve como objetivo a avaliação do uso da banda de rodagem de pneus inservíveis triturada (BPIT) como suporte ao desenvolvimento de biofilmes em um reator anaeróbio de leito expansível (RALEx), em escala plena, com volume de 32m3, empregado no tratamento de esgoto sanitário. A utilização desse material como suporte apresentou-se como proposta inovadora, com grande potencial de aplicação. Para partida do sistema foram utilizados 6,0m3 de lodo proveniente do reator UASB da Estação de Tratamento de Esgoto Jardim das Flores de Rio Claro – SP, tendo sido alcançado o equilíbrio dinâmico aparente após 80 dias de operação. A BPIT mostrou-se eficiente como recheio do RALEx, tendo em vista que promoveu remoção média de 70% de matéria orgânica, em termos de DBO (amostras não filtradas), quando operado com tempo de detenção hidráulico médio de 3,2h, velocidade ascensional média de 5,7m/h (sem recirculação do efluente), e carga orgânica volumétrica média de 5,4kgDQO/m3.dia. A remoção média de sólidos em suspensão no sistema foi de 65% (com teor residual no efluente de 95mg/L) e a porcentagem de metano no biogás manteve-se próxima a 65%. Assim como os demais reatores anaeróbios, verificou-se que a remoção de nitrogênio e fósforo no RALEx foi relativamente baixa, com valores inferiores a 10%. Avaliou-se também a perda de carga no leito de BPIT, obtendo-se valores extremamente baixos para todas as granulometrias testadas, em torno de 4cm/m de leito, e determinou-se a velocidade mínima de fluidificação em 39m/h. Nos ensaios preliminares, verificou-se que o diâmetro equivalente das partículas de BPIT foi de 4,3mm, com coeficiente de desuniformidade de 1,61 e massa específica de 1,14g/cm3. A BPIT mostrou-se competitiva também no aspecto econômico, tendo em vista que o custo de aquisição foi 12,8 vezes inferior ao do carvão ativado granular e 1,6 vezes superior ao da areia (materiais comumente utilizados como recheio de RALEx). / The present research had as objective the assessment of granulated tread of scrap tires (GTST) as support for the development of biofilms in an expanded bed anaerobic reactor (EBAR), in full scale, with a total volume of 32m3, employed for wastewater treatment. The use of this material as support was presented as an innovating proposal, with a high application potential. To start up the system 6.0m3 of sludge coming from the UASB reactor from Jardim das Flores Wastewater Treatment Plant, Rio Claro – SP, were used. The apparent dynamic equilibrium was reached 80 days after operating start up. GTST showed itself as efficient in the packing of the EBAR, where it removed an average of 70% of organic matter, in terms of BOD (non-filtered samples), when operated with hydraulic detention time of 3.2h, mean ascension velocity of 5.7m/h (without effluent re-circulation), and mean volumetric organic load of 5.4kgCOD/m3.day. The mean suspended solids removal in the system was of 65% (with 95mg/L of residual content in the effluent) and the percent of methane in biogas was close to 65%. Likewise in other anaerobic reactors, it was seen that nitrogen and phosphorous removal in the EBAR was relatively low, with values below 10%. Headloss was also assessed in the bed of the GTST, where extremely low values were obtained for all tested granulometry, around 4cm/m in the bed. In the preliminary essays, it was verified that the equivalent diameter of GTST particles was of 4.3mm, with disuniformity coefficient of 1.61 and specific mass of 1.14g/cm3. GTST was also competitive in the economical aspect, where the acquisition cost was 12.8 times lower than granular activated carbon and 1.6 times higher than sand (materials commonly used as EBAR packing material).

Este trabalho buscou avaliar o desempenho de um reator de leito fixo e escoamento ascendente, operado de modo contínuo, com argila expandida e espuma de poliuretano como suportes para imobilização da biomassa, no tratamento de água residuária proveniente de abatedouro de aves. Na primeira fase do trabalho, o reator foi operado em condição anaeróbia e anaeróbia-aeróbia, no tratamento da água residuária bruta proveniente do abatedouro. No entanto, sua eficiência na redução de matéria orgânica pode ser atribuída a processos de adsorção e não biodegradação, o que resultou em períodos de operação curtos devido à obstrução do leito reacional. Na segunda fase, o reator foi alimentado com água residuária coletada após o pré-tratamento por sistema de flotação por ar dissolvido (FAD), realizado no próprio abatedouro, com intuito de minimizar a carga lipídica e a concentração de sólidos na entrada do reator. Assim, a vida útil do reator foi prolongada, com eficiências médias de remoção de DQO e nitrogênio total de 90 \'+ OU -\' 4% e 44 \'+ OU -\' 10%, respectivamente, e eficiência de desnitrificação de 89 \'+ OU -\' 6%, para o reator anaeróbio-aeróbio com razão de recirculação do efluente líquido igual a 1,5. Assim, o reator demonstrou bom desempenho na remoção simultânea de matéria orgânica e nutrientes, desde que seja precedido por sistema de pré-tratamento para remoção parcial de sólidos e óleos e graxas. / This work aimed to evaluate the performance of an up-flow fixed bed reactor, operated in a continuous way, using expanded clay and polyurethane foam as supports for immobilization of the biomass, for treatment of poultry slaughterhouse wastewater. Initially, the reactor was operated under anaerobic and anaerobic-aerobic conditions for the treatment of poultry slaughterhouse wastewater. However, the COD removal efficiency was related to adsorption and not to biodegradation processes. In this way, the operational periods were short due to solids retention in the system. In the second part of this work, trying to reduce the lipids and solids concentration in the reactor\'s affluent, the wastewater was collected after a pre-treatment installed at the poultry slaughterhouse. This pre-treatment was constituted of a dissolved air flotation (DAF) system. As a result, the operational longevity of the reactor was increased and the COD and total nitrogen removal efficiencies were 90 \'+ OU -\' 4% and 44 \'+ OU -\' 10% respectively, and the denitrification efficiency was 89 \'+ OU -\' 6% under an anaerobic-aerobic condition with a recycle ratio of the liquid phase of 1,5. Therefore, the reactor showed a good performance in reducing the organic matter and removing nutrients simultaneously, since it is preceded by a pre-treatment for the partial removal of solids, oils and grease.

Em razão da intensa atividade industrial e da ampla utilização de compostos derivados do petróleo pela indústria, compostos aromáticos, principalmente os BTEX (benzeno, tolueno, etilbenzeno e xilenos) são freqüentemente encontrados em aqüíferos contaminados, em especial em casos de contaminação por vazamento de tanques de armazenagem subterrânea de combustíveis. Nesse sentido, o presente trabalho foi proposto com o intuito de desenvolver um sistema capaz de remover tanto os BTEX quanto à matéria orgânica presente e efluentes e aqüíferos contaminados com gasolina. Foi constatada a viabilidade técnica da aplicação do RAHLF sob condições metanogênicas operando com TDH de 16 horas em que foi verificada a remoção de 99% da matéria orgânica e em torno de 95% dos BTX, apresentando as seguintes concentrações no efluente (benzeno - 0,62 +/- 0,41 mg/L; tolueno - 0,71 +/- 0,46 mg/L; meta-xileno - 0,28 +/- 0,19 mg/L). Os valores estimados para as constantes cinéticas pelo modelo cinético de primeira ordem com residual para a remoção dos BTX foram muito superiores, cerca de cem vezes maiores do que os encontrados na literatura. A caracterização microbiana do RAHLF metanogênico mostrou a estratificação ao longo do leito. Segundo as análises empregando a técnica de FISH, verificou-se o predomínio dos domínios Archaea no primeiro trecho do reator o que ocorreu, provavelmente, devido a presença de ácido acético proveniente da degradação do etanol, constituinte principal da gasolina vendida no Brasil. Já de acordo com os padrões de bandas de DGGE obtidos a partir dos primers universais para o domínio Bacteria e para o domínio Archaea, estes permitiram constatar certa diferença na diversidade genética entre o ponto zero e o resto do reator. Em relação ao RAHLF sob condições desnitrificantes a remoção quase total de nitrato e BTX ocorreu praticamente no primeiro trecho do reator levando a uma operação em um regime de metabolismo misto (metanogênico e desnitrificante). Em virtude do esgotamento do íon nitrato no primeiro trecho do reator e da ausência de biomassa adaptada ao processo de metanogênese acetoclástica, o RAHLF apresentou desbalanceamento do metabolismo anaeróbio levando ao acúmulo de ácido acético nos primeiros 140 dias de operação. O estudo cinético da degradação dos BTX em solução etanólica realizado no reator anaeróbio com biomassa imobilizada operado em bateladas seqüenciais levou a construção de modelo que descreveu com grande precisão os processos físicos e metabólicos principais envolvidos na degradação do etanol e remoção dos BTX. Tal modelo proporciona uma ferramenta adequada para o dimensionamento de reatores em escala piloto. / Due to the intense industrial activity and the wide range of applications for the petroleum-derived substances by the industry, several aromatic compounds, mainly the BTEX (benzene, toluene, ethylbenzene and xylenes), are often found in contaminated aquifers, specially in the cases of spilling of oil storage tanks. In this sense, the present work intended to develop a system useful for simultaneous BTEX and organic matter removal present in wastewaters and aquifers contaminated with gasoline. The technical viability of the HAIB (horizontal anaerobic immobilized biomass) reactor was evidenced when it was operated with a HDT of 16 hours, condition where removal percentages of about 99% of organic matter and 95% of BTX were reached. The kinetic constants were calculated employing the apparent first-order model with residual concentration, and the results showed that the constants estimated for the BTX were approximately 100 times higher than the ones found in the literature. According to the analysis employing the FISH technique, it was verified a predominance of Archaea in the first part of the reactor, probably due to the high concentrations of acetic acid produced by the degradation of ethanol. As for the DGGE-profile obtained from the universal primers for the Bacteria and Archaea, they showed some differences among the different sample points of the reactor. As for the denitrifying HAIB, there was almost total removal of nitrate and BTX in the first section of the reactor, fact that probably led it to operate in a mixed metabolism (methanogenic and denitrifying). Due to this depletion and to the absence of biomass adapted to the acetoclastic methanogenesis, the HAIB presented disequilibria in the anaerobic metabolism, fact that caused an accumulation of acetic acid in the first 140 days of operation. The kinetic study of BTX degradation in the ethanolic solution carried out in the anaerobic reactor with immobilized biomass operated in batch mode led to a mathematical model that described with great accuracy the main physical and metabolic processes involved in the ethanol degradation and removal of BTX. This model probably provides a suitable tool for the design of pilot scale reactors.

Este projeto estudou a influência do substrato na dinâmica do processo de formação do biofilme em espuma de poliuretano, em reatores anaeróbios horizontais de leito fixo diferenciais, alimentados com extrato de carne, glicose, amido, lipídeos e esgoto sanitário sintético. O estudo constitui em acompanhar a colonização das matrizes de espuma, ao longo do tempo, em relação a quantidade de biomassa aculumada, polímero extracelular produzido e características morfológicas das células presentes nos suportes retirados dos reatores diferenciais. O uso dessas técnicas permitiu o melhor entendimento do processo de aderência, além da verificação da composição morfológica e a estrutura do biofilme aderido ao suporte, possibilitando correlacionar a ocorrência de determinadas morfologias com cada etapa da colonização observada. A influência do substrato na dinâmica de aderência foi verificada devido aos diferentes padrões de colonização encontrados. Foi observada uma grande variabilidade morfológica em relação ao substrato utilizado. Todavia, uma grande ocorrência de organismos semelhantes a Methanosaeta sp foi verificada em todos os ciclos, principalmente em relação a Methanosarcina sp. O fenômeno de excreção de polímeros pareceu ser de fundamental importância no processo de colonização de matrizes de poliuretano, estando vinculado provavelmente à fixação das células aos suportes. A produção de polímeros, na etapa de aderência inicial, apresentou comportamento diferenciado para cada substrato utilizado. De acordo com os modelos propostos e as análises de microscopia eletrônica de varredura, verificou-se que os polímeros extracelulares podem estar ligados ao entupimento de reatores de leito fixo, permanecendo no interior dos suportes e nos interstícios do leito, causando problemas operacionais. As rápidas partidas observadas em trabalhos utilizando reatores de leito fixo e espuma de poliuretano como suporte podem estar vinculadas à rápida aderência dos organismos em todos os ciclos estudados. / This work focused on the influence of the type of substrate on the process of biofilm formation onto polyurethane foam matrices, in differential horizontal anaerobic immobilized sludge reactors, fed with meat extract (protein), glucose, starch, lipid and synthetic domestic wastewater. It consisted of accompanying the colonization of foam matrices with time, regarding to biomass amount, extracellular polymers produced and the morphological characteristics of the cells present on the supports packed in the differential reactors. These techniques permitted a better understanding of the adhesion process, besides a verification of the morphological composition and the structure of the biofilm attached to the support, making possible a correlation of the particular morphologies occurrences with each colonization step. The influence of the substrate was verified due to the different colonization patterns found. It was observed considerable morphological variety depending on the substrate utilized. However, the presence of Methanosaeta sp.- like organisms was often verified in all cycles, specially Methanosarcina sp. The excretion of polymers seemed to be crucial in the colonization process of the polyurethane matrices, being probably related to the cell fixation on the support. The polymeric production, in the inital adhesion step, showed a particular behavior for each substrate employed. According to the proposed models and the scanning electronic microscopy analysis, it was verified that the extracellular polymers can be related to the clogging of the fixed-bed reactors, as it keeps into the supports and the bed interstices, causing operational problems. The fast start-ups observed in works using fixed-bed reactors and polyurethane foam as support can be related to the fast cell adhesion during all cycles studied.

O presente trabalho teve como objetivo avaliar a influência da intensidade de agitação e tipo de impelidor, bem como a estratégia de alimentação, em reator anaeróbio operado em batelada seqüencial, escala piloto (\'da ordem de\' 1 \'M POT.3\'), com agitação mecânica e em duas configurações: uma com biomassa granulada (ASBR) e outra com biomassa imobilizada em suporte inerte de espuma de poliuretano (ASBBR), aplicadas ao tratamento de esgoto doméstico. No estudo da intensidade de agitação e tipo de impelidor, para cada reator foram avaliadas três tipos de impelidores (turbina de pás planas, turbina de pás inclinadas 45º e hélice) associados a duas intensidades de agitação (40 e 80 rpm), obtendo uma combinação de 6 (seis) condições experimentais. A combinação da intensidade de agitação e tipo de impelidor que apresentou melhor desempenho no processo foi utilizado no estudo da estratégia de alimentação, na qual foi avaliada as seguintes condições: batelada alimentada durante 25%, 50%, 75% e 100% do ciclo. Os resultados obtidos permitiram concluir que: no ASBBR o aumento da intensidade de agitação de 40 rpm para 80 rpm permitiu uma melhoria nos fluxos de transferência de massa e, portanto, aumentou a velocidade de consumo de substrato; no ASBR o aumento da intensidade de agitação de 40 rpm para 80 rpm proporcinou uma desestabilização do sistema, provavelmente por causa da ruptura dos grânulos provocada pela maior agitação; os sistemas operados com impelidor do tipo hélice apresentaram vantagens, tais como: melhor eficiência de remoção de sólidos, maior valor da constante cinética de primeira ordem (melhor fluxo de transferência de massa e conseqüentemente maior consumo de substrato) e maior produção de alcalinidade, ou seja, maior estabilidade para o sistema; tanto o sistema ASBR como o ASBBR quando operados nas condições de batelada típica, batelada alimentada durante 50% e 75% do ciclo apresentaram melhores desempenhos no processo de tratamento, mostrando a flexibilidade operacional dos reatores anaeróbios operados em bateladas seqüenciais; e comparando os sistemas ASBBR e ASBR verificou-se que estes apresentaram comportamentos similares em todas as condições de operação de batelada alimentada avaliadas, não sendo possível, estatisticamente apontar um sistema com melhor desempenho. / The objective of this work was to assess the effect of the stirring speed, the type of impeller and the feed strategy in a mechanically stirred pilot-scale (\'da ordem de\' 1 \'M POT.3\') anaerobic sequencing batch reactor to two configurations: a containing granulated biomass (ASBR) and the other containing immobilized biomass (AnSBBR). Domestic wastewater was treated in 8-h cycles. Three impeller types (turbine with six-flat blades, turbine with six 45º-inclined blades and helix with three blades) were assessed at two different stirring speeds (40 and 80 rpm), totaling six experimental conditions. The stirring speed and the impeller that resulted in the best combination was used in work of the feed strategy . The reactors were operated at room temperature at four different feed strategies (fed batch during 25%, 50% and 75% of the cycle, and conventional fed-batch). The results allowed conclude that: in the AnSBBR increasing the stirring speed from 40 rpm to 80 rpm showed to improve mass transfer, with consequent increase in substrate consumption; in the ASBR increasing the stirring speed from 40 rpm to 80 rpm showed desestabilization in system, because of the disruption caused in the granules witth greater agitation; operation with the helix impeller showed some advantages over the turbine impellers, such as: improved efficiency in solids removal, higher value of the first order kinetic constant and higher alkalinity production; both for the ASBR as for the ASBBR the best performance in wastewater treatment was obtained when the reactors were operated at conventional batch, fed-batch during 50% and 75% of the cycle; no significant difference in performance was observed among these three conditions. Despite poor performance of the conventional fed-batch and fed-batch during 25% of the cycle compared to the other conditions, both these conditions presented operational stability. Hence, the anaerobic sequencing batch reactors presented operational flexibility as far as feed strategy is concerned.

O presente trabalho teve como principal objetivo avaliar o desempenho de um reator anaeróbio híbrido (RAnH) em escala piloto no tratamento da fração líquida de estrume bovino, visando à remoção de matéria orgânica e à produção de biogás. O RAnH estudado apresentava volume total 6,2 m3 e foi composto por manta de lodo, na qual a biomassa encontrava-se suspensa, e leito fixo, no qual utilizou-se Biobob® como material suporte para imobilização da biomassa. Para dar suporte a partida do RAnH, a água residuária em estudo foi submetida a teste de biodegradabilidade visando avaliar a influencia da inoculação do reator no potencial de biodegradabilidade e de produção de metano. No teste, a inoculação mostrou-se adequada, apresentando biodegradabilidade de 57 ± 4% e produção de metano de 344 ± 26 mL CH4. g SV-1. A operação do RAnH foi realizada por 260 dias e foi dividida em duas etapas: etapa inicial, na qual se procedeu a adequação da operação do reator, e etapa experimental, na qual se avaliou o desempenho do reator perante o aumento progressivo da carga orgânica aplicada. Durante a operação do reator foi alcançada a aplicação de COV bruta total de 25,50 ± 2,53 kg DQO.m-3.d-1 e a COV solúvel total de 7,69 ± 0,02 kg DQO.m-3.d-1, sendo atingido o TDH de 1,27 ± 0,004 d. O RAnH apresentou eficiência de remoção média de 65 ± 4 % durante a etapa experimental. A produção média de metano foi de 0,310 ± 0,095 m3 CH4. m-3.d-1 e 0,098 ± 0,018 m3 CH4. kg SVad, com 89 ± 3% de metano na composição do biogás. O potencial de produção de energia elétrica estimada com base no reaproveitamento metano produzido no RAnH foi de 0,89 kWh.m-3. O aproveitamento desta energia em sistema com vazão de 3.500 m3.d-1 geraria energia suficiente para abastecer 615 residências e uma economia mensal de R$ 11.835,09. / The main objective of this work was to evaluate the performance of a pilot-scale anaerobic hybrid reactor (RAnH) in the treatment of the liquid fraction of dairy manure, in order to remove organic matter and produce biogas. The applied RAnH had a total volume of 6.2 m3 and was composed of sludge blanket, in which the biomass was suspended, and fixed bed, in which Biobob® was applied as a support material for biomass immobilization. In order to support RAnH startup, the wastewater under study was submitted to a biodegradability test to evaluate the influence of reactor inoculation on the biodegradability potential and methane production potential. In the test the inoculated condition presented appropriate biodegradability (57 ± 4%) and higher methane production potential (344 ± 26 mL CH4.gVS-1). The RAnH operation was performed for 260 days and was divided into two stages: initial stage, in which the reactor operation was adjusted, and the experimental stage, in which the reactor performance was evaluated with the progressive increase of the applied organic load. During the reactor operation was reachead total raw VOC application of 25.50 ± 2.53 kg COD m-3.d-1 and total soluble VOC of 7.69 ± 0.02 kg COD m-3.d-1, with the HRT of 1.27 ± 0.004 d. The RAnH presented average removal efficiency of 65 ± 4% during the experimental stage. The average methane production was 0.310 ± 0.095 m3 CH4.m-3.d-1 and 0.098 ± 0.018 m3 CH4. kg VSad, with 89 ± 3% of methane in the biogas composition. The potential of electric energy production estimated based on the reuse of the methane produced in the RAnH was 0,89 kWh.m-3. The use of this energy in a system with a flow of 3,500 m3.d-1 would generate sufficient energy to supply 615 homes and a monthly saving of R$ 11,835.09.