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O potencial de aplicação do biofiltro aerado submerso (BF) para pós-tratamento de efluentes de um reator anaeróbio compartimentado foi avaliado através de um experimento em escala de laboratório (bancada), visando adequar o efluente tratado aos padrões estabelecidos pela legislação ambiental. Estudou-se a remoção de matéria orgânica e sólidos suspensos no BF, e também a possibilidade de nitrificação no reator. O reator foi construído em coluna de acrílico com 1,30 m de altura, 100 mm de diâmetro e com volume útil de 7,2 L, sendo operado com tempo de detenção hidráulica de 5 horas. Como suporte de imobilização celular, utilizou-se matrizes cúbicas de espuma de poliuretano. Neste trabalho, são apresentados os principais resultados obtidos na operação contínua do reator BF, durante 93 dias consecutivos, divididos em duas fases, devido à variação da carga orgânica volumétrica aplicada (Fase I: 0,99 - 1,87 kg DQO/m3. dia; Fase II: 0,26 - 0,88kg DQO/m3. dia). Durante a fase I de operação, o BF alcançou eficiências médias de remoção de DQO e DBO5 da amostra bruta de 82 e 86%, respectivamente, e de conversão do nitrogênio amoniacal de 81%, com concentração média efluente de 7,5 mg N-amoniacal/L. Na fase final de operação, para remoções médias de 70% de DQOB e 57% de DBO5, o efluente produzido pelo BF apresentava concentrações médias de 30 mg DQOB e 21 mg DBO5/L. Entretanto, o processo de nitrificação nessa fase foi instável, com concentração média de efluente de 25,3 mg N-amoniacal/L. O BF produziu efluente clarificado alcançando valores médios de 3,46 e 2,58 mg/L para SST e SSV, para segunda fase de operação. Este efluente atendeu ao padrão de lançamento do Estado de São Paulo em 100% dos resultados de DBO5, durante todo o período experimental, apresentando bom desempenho na remoção de matéria orgânica, tanto para altas como para baixas cargas orgânicas volumétricas aplicadas. A espuma de poliuretano mostrou-se um suporte adequado para imobilização da biomassa aeróbia e remoção de sólidos suspensos, devida a sua grande capacidade de absorção. Constatou-se, portanto, que o emprego do biofiltro aerado submerso apresenta-se como uma alternativa vantajosa como pós-tratamento de efluentes de reatores anaeróbios, produzindo efluente com excelente quantidade e parcialmente nitrificado. / The potential of application of the submerged aerated biofilter (BF) for post-treatment of effluents of an anaerobic baffed reactor was evaIuated through an experiment on Iaboratory scale to adapt the treated effluent to the established quality standards required by the environmental legislation. The removal of organic matter and suspended solids in BF, and aIso the possibility of nitrification in the reactor were studied. The reactor was a column of acrylic with 1,30 m of height, 100 mm diameter and with a useful volume of 7,2 L, being operated with hydraulic detention time of 5 hours. As a support for celluIar immobilization, cubic matrices of polyurethane foam. In this work, the main results were obtained in the continuous operation of the BF reactor, for 93 consecutive days, divided in two phases due to the variation of the applied organic volumetric loading rate (phase I: 0,99-1,87 kg COD/m3.day; Phase II: 0,26-0,88 kg COD/m3.day). During phase I of the operation, BF reached average removal efficiencies of COD and BOD5 of the raw samples of 82 and 86%, respectively, and of conversion of the ammonia nitrogen of 81%, with average effluent concentration of 7,5 mg N-ammonia/L. In the final phase of operation, for removals of 70% of COD and 57% of BOD5, the effluent produced by BF presented average concentrations of 30 mg COD/L and 21 mg BOD5/L. However, the nitrification process in that phase was unstable, with effluent concentrations of 25,3 mg N-ammonia/L. BF produced a very clarified effluent reaching average values of 3,46 and 2,58 mg/L for SST and SSV, for the second operation phase. This effluent satisfied the qualify standards for its discharge in a stream in the State of São Paulo in 100% of the results of BOD5, during the whole experimental period, presenting good performance in the removaI of organic matter, for high as well as for low organic volumetric loading applied. The polyurethane foam demonstrate to be an appropriate support for immobilization of the aerobic biomass and removaI of suspended solids, due to its great absorption capacity. It was found that the employment of the submerged aerated biofilter offers as an advantageous aIternative as anaerobic eftluent post-treatment, producing effluent with excellent quality and partially nitrified.

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.

Submitted by (edna.saturno@ufrpe.br) on 2017-02-22T13:46:48Z No. of bitstreams: 1 Tereza Cristina Paiva dos Santos.pdf: 917048 bytes, checksum: 524bf85d8e8ff4c8c945badbe9d99945 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-22T13:46:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tereza Cristina Paiva dos Santos.pdf: 917048 bytes, checksum: 524bf85d8e8ff4c8c945badbe9d99945 (MD5) Previous issue date: 2009-08-03 / The efficiency of an integrated system, using processes of filtration for bivalves and absorption for macroseaweed, to improve the quality of the water of shrimp fisheries, was evaluated through the analysis of chemical, physical and biological variable. The effluent ones in question had been resultant of the mixture of heterotrophic culture of Litopenaeus vannamei, and Farfantepenaeus subtillis. . The native species Anomalocardia brasiliana (bivalve) and the macroseaweed Gracilaria sp. they had been selected had its potential it aquaculture to be found north-eastern of Brazil. This experiment was make in two phases of 48h with two treatments. In the first phase, the first treatment (control), only with aeration and as, added Anomalocardia brasiliana (5 ind//L) with aeration. Already for the second phase the control remained alone with aeration and in the other treatment the Anomalocardia brasiliana and substituted by the macroseaweed Gracilaria sp. was removed (1g/L). The experimental drawing for both phases contemplated six experimental units (tanks), belonging three to control and three to the treatment in the first phase with A. brasiliana and in the second phase with the macroseaweed Gracilaria sp. Water collect had been carried through in the initial schedule and after six in six hours. The concentrations of clorophyll-a, pheophytin, total phosphorus total phosphate, inorgânic phosphate total ammonium, nitrate, nitrite, alkalinity, temperature, dissolved oxygen, salinity turbidez and pH analyzed shown that the two organisms biological filters had significantly reduced the concentration of variables pollutants in the effluent. However it was observed that in the treatment it has controlled almost had a reduction to zero of nitrite concentration and a gradual increase of nitrate. And that, in the first phase in the treatment with shellfish, about 40% of A.brasiliana was removed deceased after the 48 hours of the experiment. Other studies must be facts, leading in account this reduction of the nitrite in the effluent one only with aeration in this space of time, and propitious a habitat more similar to the one of the nature to the A.brasiliana. / A eficiência de um sistema integrado, utilizando-se processos de filtração por bivalves e absorção por macroalgas, para melhorar a qualidade da água de viveiros de camarão, foi avaliada através da análise de variáveis químicas, físicas e biológicas . Os efluentes em questão foram resultantes da mistura de cultivos heterotróficos de Litopenaeus vannamei, e Farfantepenaeus subtillis. A Espécie nativa Anomalocardia brasiliana (bivalve) e a macroalga Gracilaria sp. foram selecionadas devido a seu potencial para a aqüicultura ser encontrado no Nordeste do Brasil. Este experimento se deu em duas fases de 48 h com dois tratamentos. Na primeira fase do experimento, o primeiro tratamento (controle), só com aeração e o segundo, adicionado Anomalocardia brasiliana (5 ind//L) com aeração. Já para a segunda fase o controle permaneceu só com aeração e no outro tratamento foi retirada a Anomalocardia brasiliana e substituída pela macroalga Gracilaria sp. (1g/L). O desenho experimental para ambas as fases contemplou seis unidades experimentais (tanques), pertencendo três ao controle e três ao tratamento na primeira fase com A. brasiliana e na segunda fase com a macroalga Gracilaria sp. Foram realizadas coletas de água no horário inicial e depois de seis em seis horas. As concentrações de clorofila-a, feofitina, fósforo total, fosfato total, fosfato inorgânico, amônia total, nitrato, nitrito, alcalinidade, temperatura, oxigênio dissolvido, salinidade turbidez e pH analisadas mostram que os dois organismos filtradores biológicos reduziram significativamente a concentração de variáveis poluentes no efluente. Entretanto foi observado que no tratamento controle houve uma redução a quase zero a concentração do nitrito e um aumento gradativo a nitrato. E que, na primeira fase no tratamento com marisco, cerca de 40% da A.brasiliana foi retirada morta após as 48 horas do experimento. Outros estudos devem ser feitos, levando em conta essa redução do nitrito no efluente só com aeração nesse espaço de tempo, e propiciar um habitat mais parecido com a da natureza à Anomalocardia brasiliana.

O potencial de aplicação do biofiltro aerado submerso (BF) para pós-tratamento de efluentes de um reator anaeróbio compartimentado foi avaliado através de um experimento em escala de laboratório (bancada), visando adequar o efluente tratado aos padrões estabelecidos pela legislação ambiental. Estudou-se a remoção de matéria orgânica e sólidos suspensos no BF, e também a possibilidade de nitrificação no reator. O reator foi construído em coluna de acrílico com 1,30 m de altura, 100 mm de diâmetro e com volume útil de 7,2 L, sendo operado com tempo de detenção hidráulica de 5 horas. Como suporte de imobilização celular, utilizou-se matrizes cúbicas de espuma de poliuretano. Neste trabalho, são apresentados os principais resultados obtidos na operação contínua do reator BF, durante 93 dias consecutivos, divididos em duas fases, devido à variação da carga orgânica volumétrica aplicada (Fase I: 0,99 - 1,87 kg DQO/m3. dia; Fase II: 0,26 - 0,88kg DQO/m3. dia). Durante a fase I de operação, o BF alcançou eficiências médias de remoção de DQO e DBO5 da amostra bruta de 82 e 86%, respectivamente, e de conversão do nitrogênio amoniacal de 81%, com concentração média efluente de 7,5 mg N-amoniacal/L. Na fase final de operação, para remoções médias de 70% de DQOB e 57% de DBO5, o efluente produzido pelo BF apresentava concentrações médias de 30 mg DQOB e 21 mg DBO5/L. Entretanto, o processo de nitrificação nessa fase foi instável, com concentração média de efluente de 25,3 mg N-amoniacal/L. O BF produziu efluente clarificado alcançando valores médios de 3,46 e 2,58 mg/L para SST e SSV, para segunda fase de operação. Este efluente atendeu ao padrão de lançamento do Estado de São Paulo em 100% dos resultados de DBO5, durante todo o período experimental, apresentando bom desempenho na remoção de matéria orgânica, tanto para altas como para baixas cargas orgânicas volumétricas aplicadas. A espuma de poliuretano mostrou-se um suporte adequado para imobilização da biomassa aeróbia e remoção de sólidos suspensos, devida a sua grande capacidade de absorção. Constatou-se, portanto, que o emprego do biofiltro aerado submerso apresenta-se como uma alternativa vantajosa como pós-tratamento de efluentes de reatores anaeróbios, produzindo efluente com excelente quantidade e parcialmente nitrificado. / The potential of application of the submerged aerated biofilter (BF) for post-treatment of effluents of an anaerobic baffed reactor was evaIuated through an experiment on Iaboratory scale to adapt the treated effluent to the established quality standards required by the environmental legislation. The removal of organic matter and suspended solids in BF, and aIso the possibility of nitrification in the reactor were studied. The reactor was a column of acrylic with 1,30 m of height, 100 mm diameter and with a useful volume of 7,2 L, being operated with hydraulic detention time of 5 hours. As a support for celluIar immobilization, cubic matrices of polyurethane foam. In this work, the main results were obtained in the continuous operation of the BF reactor, for 93 consecutive days, divided in two phases due to the variation of the applied organic volumetric loading rate (phase I: 0,99-1,87 kg COD/m3.day; Phase II: 0,26-0,88 kg COD/m3.day). During phase I of the operation, BF reached average removal efficiencies of COD and BOD5 of the raw samples of 82 and 86%, respectively, and of conversion of the ammonia nitrogen of 81%, with average effluent concentration of 7,5 mg N-ammonia/L. In the final phase of operation, for removals of 70% of COD and 57% of BOD5, the effluent produced by BF presented average concentrations of 30 mg COD/L and 21 mg BOD5/L. However, the nitrification process in that phase was unstable, with effluent concentrations of 25,3 mg N-ammonia/L. BF produced a very clarified effluent reaching average values of 3,46 and 2,58 mg/L for SST and SSV, for the second operation phase. This effluent satisfied the qualify standards for its discharge in a stream in the State of São Paulo in 100% of the results of BOD5, during the whole experimental period, presenting good performance in the removaI of organic matter, for high as well as for low organic volumetric loading applied. The polyurethane foam demonstrate to be an appropriate support for immobilization of the aerobic biomass and removaI of suspended solids, due to its great absorption capacity. It was found that the employment of the submerged aerated biofilter offers as an advantageous aIternative as anaerobic eftluent post-treatment, producing effluent with excellent quality and partially nitrified.

Este trabalho teve como finalidade a avaliação da viabilidade técnica e econômica da utilização do processo de ozonização seguido de biofiltro aerado submerso, para melhoria da qualidade de efluente de reator anaeróbio compartimentado, para atender a legislação ambiental no que se refere ao padrão de emissão e para o reúso. A pesquisa foi dividida em três etapas. Na primeira etapa avaliou-se a concentração de ozônio aplicada e o seu tempo de contato através de um planejamento experimental, composto por planejamento fatorial e metodologia de superfície de resposta. Na segunda etapa realizou-se ensaios de isotermas utilizados como critério de escolha para o tipo de carvão ativado granular utilizado como meio suporte do biofiltro aerado submerso. Na terceira etapa operou-se o sistema de pós-tratamento composto por ozônio - biofiltro aerado submerso para avaliação de sua eficiência e comparação com os padrões e critérios de reúso. Na primeira etapa foram encontradas duas condições de maior eficiência para dosagens de 10 mg O3/L em 30 minutos e 30 mg O3/L em 10 minutos. A segunda etapa ficou prejudicada em função do efluente ozonizado ter floculado, com isso interferindo no ensaio de isoterma. Na terceira etapa foram construídos dois biofiltros aerados submersos, um com meio suporte de carvão ativado granular e outro com cubos de espuma de poliuretano. Os dois BFs apresentaram efluente com excelente qualidade final. O BFs com meio suporte de CAG demonstrou ser o mais eficiente entre os dois, teve estabilização mais rápida e produziu efluente final com DQO da ordem de 14,3 mg/L e SST de 6,8 mg/L. O custo do pós-tratamento ficou em torno de R$ 0,25 por metro cúbico para população de 10.000 habitantes e de R$ 0,16 para população de 200.000 habitantes, demonstrando com isso que é um processo viável técnica e economicamente. O reúso agrícola torna-se interessante, visto que, o efluente final apresenta fósforo e nitrato que podem ser consumidos pelas plantas. / This work had as purpose the assessment of the technical and economical viability of ozonization process\' use followed by submerged aerated biofilter, for improvement of the quality of effluent of anaerobic baffed reactor, to attend the environmental legislation in what it refers to the emission pattern and reuse guidelines. The research was divided in three faces. In the first face it was evaluated the concentration of ozone applied and its time of contact through a factorial planning and response surface methodology. In the second face, tests of isotherms were made as choice criterion for the type of granulate activated carbon used as material support of the submerged aerated biofilter. In the third face the post-treatment system composed by ozone - submerged aerated biofilter was operated for assessment of your performance and a comparison with the patterns and reuse criteria. In the first face two conductions of greater performance were found: one with 10 mg O3/L and 30 min and other with 30 mg O3/L and 10 min. The second face was prejudiced in function of the effluent ozonizated to have floculated, with that interfering in the isotherm test. In the third faces two submerged aerated biofilters were built, one with granulate activated carbon and other with polyurethane foam as material supports. The BFs presented effluent with excellent final quality. The BFs with GAC demonstrated to be the most efficient among the two, it had faster stabilization and it produced final effluent with COD of the order of 14,3 mg/L and TSS of 6,8 mg/L. The cost of the post-treatment was around in R$ 0,25 for cubic meter for 10.000 persons and R$ 0,16 for 200.000 persons, demonstrating viable technique and economically of process. The agricultural reuse becomes interesting, because the final effluent presents phosphorus and nitrate that can be consumed by the plants.

To fill in this niche and to make the development of ecological biotechnologies more intense in Lithuania, a biofilter with the activated pine-bark charge has been designed at the Department of Environment Protection of Vilnius Gediminas Technical University; besides, complex research on biological air purification processes have been carried out with the help of this biofilter. Using biologically activated pine-bark charge in the developed filter, to carry out biological air purification research and to evaluate the efficiency of the theoretical and practical methods and its application. The fractionated charge of coniferous bark has been used in the special equipment with natural microflora cultivated for air purification from volatile organic compounds; and the potential of the employment of the developed equipment has been fully evaluated after theoretical and experimental researches and mathematical modelling. The experimental researches and their results prove that development and use of biofilters for air purification from volatile organic compounds at various production enterprises of Lithuania is promising. Its implementation is especially promoted by comparatively low capital and operation costs of air purification, high air purification efficiency and strict norms of pollutants emitted into the air set in the European Union.

To fill in this niche and to make the development of ecological biotechnologies more intense in Lithuania, a biofilter with the activated pine-bark charge has been designed at the Department of Environment Protection of Vilnius Gediminas Technical University; besides, complex research on biological air purification processes have been carried out with the help of this biofilter. Using biologically activated pine-bark charge in the developed filter, to carry out biological air purification research and to evaluate the efficiency of the theoretical and practical methods and its application. The fractionated charge of coniferous bark has been used in the special equipment with natural microflora cultivated for air purification from volatile organic compounds; and the potential of the employment of the developed equipment has been fully evaluated after theoretical and experimental researches and mathematical modelling. The experimental researches and their results prove that development and use of biofilters for air purification from volatile organic compounds at various production enterprises of Lithuania is promising. Its implementation is especially promoted by comparatively low capital and operation costs of air purification, high air purification efficiency and strict norms of pollutants emitted into the air set in the European Union.

Este trabalho fundamentou-se na concepção e operação de um sistema combinado anaeróbio-aeróbio, constituído de reator UASB e Biofiltro Aerado Submerso (BAS) Multiestágio (anaeróbio-aeróbio-anóxico). Os sistemas foram operados em escala piloto e aplicado ao tratamento de esgoto sanitário, sendo testados três meios-suporte, nomeadamente tampas e gargalos de garrafas PET (Asup=160m²/m³), pedra britada n.4 (40m²/m³) e anéis Pall 1,5’’ (130m²/m³), sendo denominados de BAS 1, 2 e 3. O trabalho foi dividido em duas fases, compondo ao todo 6 etapas experimentais: 1ª fase, onde se buscou avaliar a remoção de matéria orgânica e obtenção de nitrificação em três regimes hidráulicos (TDH total: 4h, 8h e 12h); 2ª fase, onde se buscou obter a pré-desnitrificação utilizando-se o carbono presente no efluente do reator UASB (4ª etapa) e através de carbono externo dosado no afluente dos BAS (5ª etapa); e a pós-desnitrificação através da dosagem de carbono externo na câmara anóxica (6ª etapa). Foram operados paralelamente dois sistemas de CBR, preenchidos com os meiossuporte “tampas e gargalos de garrafas PET” (CBR 1) e anéis Pall 1’’ (CBR 2), nos TDH de 1,75; 3,5 e 5,25h, equivalentes aos TDH das câmaras aeróbias dos BAS. As cargas orgânicas aplicadas variaram de 0,27 a 1,19 kgDQOt/m³.d para os BAS e de 0,63 – 2,72 kgDQOt/m³.d para os CBR. As eficiências totais (UASB+BAS ou CBR) em termos de DQO total superaram 90% para os BAS 1 e 3 e para os CBR 1 e 2 (considerando-se a DQO decantada). A conformação empregada de BAS, quando utilizados materiais com elevados índices de vazios (tampas e gargalos de garrafas PET e anéis Pall), possibilitou elevadas remoções de SS (Cefl 30mgSS/L), tornando desnecessário uso o decantador secundário. O desenvolvimento da nitrificação e remoção carbonácea em conjunto limitaram as taxas de nitrificação e exigiram elevados TDH para os BAS. A nitrificação nos CBR foi superior a 90% para TDH de 3,5h, enquanto que os BAS requereram 5,25h na câmara aeróbia (TDH total: 12h) e a aplicação de recirculação para a obtenção de resultados similares. A influência da recirculação sobre a nitrificação nos BAS foi positiva, possibilitando as melhores taxas de nitrificação superficiais para os BAS (0,61; 1,29 e 0,70gN/m².d para os BAS 1, 2 e 3 respectivamente). Não foram verificadas interferências significativas de elevadas relações C/N ( 5,0) sobre a nitrificação dos BAS e CBR. Valores de pH abaixo do neutro não influenciaram de maneira adversa a nitrificação, observando-se, no entanto, provável limitação por deficiência de alcalinidade total. Observaram-se também inibições para valores de OD inferiores a 3,5mgO2/L na câmara aeróbia dos BAS. A oxidação do nitrogênio amoniacal a nitrato de mostrou ser a etapa crítica do processo biológico e remoção de nitrogênio total. Foram obtidas eficiências de pósdesnitrificação superiores a 90% (Nefl 4,5mgNT/L), com auxílio de carbono externo, a uma relação C/N de 1,46(mol/mol). / This work was based on the conception and operation of a combined anaerobic-aerobic system, consisting of an UASB reactor and a Multi-stage Biological Aerated Filter (BAF) (anaerobic-aerobic-anoxic) in pilot-scale and applied to the treatment of sanitary wastewater. Three different biofilter’s media were tested, namely “lids and bottlenecks of PET bottles” (160m²/m³), gravel no4 (40m²/m³) and Pall rings (130m²/m³), called BAF 1, 2 and 3, respectively. The experimental work was divided in two phases, comprising 6 experimental stages: The 1st phase was carried out to evaluate the effect of Hydraulic Retention Time (4, 8 and 12h) upon the removal of organic carbon and the attainment of nitrification. The 2nd phase evaluated different strategies to promote denitrification by using internal carbon source present in the UASB’s effluent (4th stage); by dosing external carbon source (Sodium Acetate) on the influent to the BAS aiming pre-denitrification (5th stage); and dosing external carbon (Sodium Acetate) at the inlet of the anoxic chamber aiming the post-denitrification (6th stage). Two RBC systems, filled with “lids and bottlenecks of PET bottles” (RBC 1) and Pall rings with 1'' diameter (RBC 2) were operated in parallel with the BAFs, adjusting the influent flow to obtain Hydraulic Retention Time (HRT) of 1,75; 3,5 and 5,25h. These values corresponded to the HRT of the aerobic chambers of the BAFs. The applied organic loading rates varied between 0,27 and 1,19 kgCODt/m³.d for the BAS and between 0,63 – 2,72 kgCODt/m³.d for the RBC. The systems efficiencies (UASB+BAF and UASB+RBC) had surpassed 90% in terms of total COD for BAF 1 and 3 and for RBC 1 and 2 (considering decanted COD for RBC systems). The employed conformation of BAF, when using high void index media (lids and bottlenecks, Pall rings), allowed high SS removals (Cefl 30mgSS/L), making unnecessary the use of a secondary clarifier. The development of combined nitrification and organic carbon removal limited the nitrification rates and had demanded high HRT for the BAFs. The nitrification in the RBC systems was above 90% for HRT=3,5h, whereas the BAF had required TDH=5,25h in aerobic chamber (total HRT=12h) and the use of internal recirculation for the attainment of similar results. Internal recirculation in the BAF improved nitrification, making possible the best superficial nitrification rates for the BAF, reaching 0,61; 1,29 and 0,70gN/m².d for BAF 1, 2 and 3 respectively. High relations C/N ( 5,0) had no detrimental effect upon the nitrification on the BAF and the RBC. Values of pH below 7,0 had not adversely influenced the nitrification of both BAF and RBC. However, the low values of effluent alkalinity may have limited the rate of nitrification on the biological reactors. Values of Dissolved Oxygen (DO) below 3,5 mgO2/L in the aerobic chamber of the BAF clearly inhibited the nitrification rate. The ammonia nitrogen oxidation to nitrate was the critical step of the overall biological process and, as a consequence, to total nitrogen removal. Average efficiencies of post-denitrification was above 90% (Nefl 4,5 mg TN/L), when dosing external carbon source (C/N=1,46 mol/mol) to BAF 1.

Este trabalho fundamentou-se na concepção e operação de um sistema combinado anaeróbio-aeróbio, constituído de reator UASB e Biofiltro Aerado Submerso (BAS) Multiestágio (anaeróbio-aeróbio-anóxico). Os sistemas foram operados em escala piloto e aplicado ao tratamento de esgoto sanitário, sendo testados três meios-suporte, nomeadamente tampas e gargalos de garrafas PET (Asup=160m²/m³), pedra britada n.4 (40m²/m³) e anéis Pall 1,5’’ (130m²/m³), sendo denominados de BAS 1, 2 e 3. O trabalho foi dividido em duas fases, compondo ao todo 6 etapas experimentais: 1ª fase, onde se buscou avaliar a remoção de matéria orgânica e obtenção de nitrificação em três regimes hidráulicos (TDH total: 4h, 8h e 12h); 2ª fase, onde se buscou obter a pré-desnitrificação utilizando-se o carbono presente no efluente do reator UASB (4ª etapa) e através de carbono externo dosado no afluente dos BAS (5ª etapa); e a pós-desnitrificação através da dosagem de carbono externo na câmara anóxica (6ª etapa). Foram operados paralelamente dois sistemas de CBR, preenchidos com os meiossuporte “tampas e gargalos de garrafas PET” (CBR 1) e anéis Pall 1’’ (CBR 2), nos TDH de 1,75; 3,5 e 5,25h, equivalentes aos TDH das câmaras aeróbias dos BAS. As cargas orgânicas aplicadas variaram de 0,27 a 1,19 kgDQOt/m³.d para os BAS e de 0,63 – 2,72 kgDQOt/m³.d para os CBR. As eficiências totais (UASB+BAS ou CBR) em termos de DQO total superaram 90% para os BAS 1 e 3 e para os CBR 1 e 2 (considerando-se a DQO decantada). A conformação empregada de BAS, quando utilizados materiais com elevados índices de vazios (tampas e gargalos de garrafas PET e anéis Pall), possibilitou elevadas remoções de SS (Cefl 30mgSS/L), tornando desnecessário uso o decantador secundário. O desenvolvimento da nitrificação e remoção carbonácea em conjunto limitaram as taxas de nitrificação e exigiram elevados TDH para os BAS. A nitrificação nos CBR foi superior a 90% para TDH de 3,5h, enquanto que os BAS requereram 5,25h na câmara aeróbia (TDH total: 12h) e a aplicação de recirculação para a obtenção de resultados similares. A influência da recirculação sobre a nitrificação nos BAS foi positiva, possibilitando as melhores taxas de nitrificação superficiais para os BAS (0,61; 1,29 e 0,70gN/m².d para os BAS 1, 2 e 3 respectivamente). Não foram verificadas interferências significativas de elevadas relações C/N ( 5,0) sobre a nitrificação dos BAS e CBR. Valores de pH abaixo do neutro não influenciaram de maneira adversa a nitrificação, observando-se, no entanto, provável limitação por deficiência de alcalinidade total. Observaram-se também inibições para valores de OD inferiores a 3,5mgO2/L na câmara aeróbia dos BAS. A oxidação do nitrogênio amoniacal a nitrato de mostrou ser a etapa crítica do processo biológico e remoção de nitrogênio total. Foram obtidas eficiências de pósdesnitrificação superiores a 90% (Nefl 4,5mgNT/L), com auxílio de carbono externo, a uma relação C/N de 1,46(mol/mol). / This work was based on the conception and operation of a combined anaerobic-aerobic system, consisting of an UASB reactor and a Multi-stage Biological Aerated Filter (BAF) (anaerobic-aerobic-anoxic) in pilot-scale and applied to the treatment of sanitary wastewater. Three different biofilter’s media were tested, namely “lids and bottlenecks of PET bottles” (160m²/m³), gravel no4 (40m²/m³) and Pall rings (130m²/m³), called BAF 1, 2 and 3, respectively. The experimental work was divided in two phases, comprising 6 experimental stages: The 1st phase was carried out to evaluate the effect of Hydraulic Retention Time (4, 8 and 12h) upon the removal of organic carbon and the attainment of nitrification. The 2nd phase evaluated different strategies to promote denitrification by using internal carbon source present in the UASB’s effluent (4th stage); by dosing external carbon source (Sodium Acetate) on the influent to the BAS aiming pre-denitrification (5th stage); and dosing external carbon (Sodium Acetate) at the inlet of the anoxic chamber aiming the post-denitrification (6th stage). Two RBC systems, filled with “lids and bottlenecks of PET bottles” (RBC 1) and Pall rings with 1'' diameter (RBC 2) were operated in parallel with the BAFs, adjusting the influent flow to obtain Hydraulic Retention Time (HRT) of 1,75; 3,5 and 5,25h. These values corresponded to the HRT of the aerobic chambers of the BAFs. The applied organic loading rates varied between 0,27 and 1,19 kgCODt/m³.d for the BAS and between 0,63 – 2,72 kgCODt/m³.d for the RBC. The systems efficiencies (UASB+BAF and UASB+RBC) had surpassed 90% in terms of total COD for BAF 1 and 3 and for RBC 1 and 2 (considering decanted COD for RBC systems). The employed conformation of BAF, when using high void index media (lids and bottlenecks, Pall rings), allowed high SS removals (Cefl 30mgSS/L), making unnecessary the use of a secondary clarifier. The development of combined nitrification and organic carbon removal limited the nitrification rates and had demanded high HRT for the BAFs. The nitrification in the RBC systems was above 90% for HRT=3,5h, whereas the BAF had required TDH=5,25h in aerobic chamber (total HRT=12h) and the use of internal recirculation for the attainment of similar results. Internal recirculation in the BAF improved nitrification, making possible the best superficial nitrification rates for the BAF, reaching 0,61; 1,29 and 0,70gN/m².d for BAF 1, 2 and 3 respectively. High relations C/N ( 5,0) had no detrimental effect upon the nitrification on the BAF and the RBC. Values of pH below 7,0 had not adversely influenced the nitrification of both BAF and RBC. However, the low values of effluent alkalinity may have limited the rate of nitrification on the biological reactors. Values of Dissolved Oxygen (DO) below 3,5 mgO2/L in the aerobic chamber of the BAF clearly inhibited the nitrification rate. The ammonia nitrogen oxidation to nitrate was the critical step of the overall biological process and, as a consequence, to total nitrogen removal. Average efficiencies of post-denitrification was above 90% (Nefl 4,5 mg TN/L), when dosing external carbon source (C/N=1,46 mol/mol) to BAF 1.