Esta pesquisa teve o objetivo de avaliar o pós-tratamento de um Reator UASB com Filtro Biológico Aerado Submerso, no intuito de verificar sua eficácia na nitrificação, submetendo o mesmo a diferentes taxas de recirculação do lodo do decantador final para a entrada do FBAS. A necessidade do pós-tratamento, deve-se ao fato do efluente do reator UASB, mesmo tendo uma boa eficiência na remoção de matéria orgânica, seu efluente não atende a Legislação ambiental brasileira, logo, o pós-tratamento tem o principal papel de completar a remoção de matéria orgânica, e também efetuar a remoção de nitrogênio amoniacal, que de acordo com a Resolução CONAMA Nº 357, de 17 de março de 2005, o padrão de lançamento é de até 20 mgN/L. Esse estudo foi desenvolvido em unidade de escala piloto, em três regimes distintos de operação, situada no Centro Tecnológico de Hidráulica ? CTH, constituída por um FBAS com um volume útil de 605 L, seguido de decantador, tratando o efluente de um reator UASB de 25 m3. Os três regimes de operação tiveram tempo de duração de 75, 80 e 54 dias, respectivamente, com vazões de alimentação de 500 L/h nos dois primeiros regimes e 200 L/h no regime 3. As taxas de recirculação foram respectivamente 0,2, 0,4 e 0,8, para os regimes 1, 2 e 3. Esses três regimes de operação apresentaram as seguintes taxas de aplicação superficial, respectivamente: DQO (35, 40 e 16 g DQO/m2.dia); DBO (16, 14 e 7 g DBO/m2.dia) e NKT (8,8, 8,7 e 3,1 g NKT/m2.dia). Foram realizadas análises de DBO, DQO, sólidos em suspensão, nitrogênio amoniacal e Kjeldahl, nitrito, nitrato e alcalinidade, onde o regime de operação 3 apresentou os melhores resultados, produzindo um efluente final com as seguintes concentrações médias: 78 mg/L (DQO), 28 mg/L (DBO), 27 mg/L (SST), 12 mg/L (NKT), 10 mg/L (NH3/NH4 +) e 23,4 mg/L (NO3 -). As eficiências de remoção observadas foram: 68% (DQO), 76% (DBO), 79% (SST), 75% (NKT) e 75% (NH3/NH4 +). / This study aimed at to evaluate the post-treatment of UASB reactor with aerated submerged biological filter, with the objective of verifying your effectiveness in the nitrification process, submitting it to different sludge recirculation rates from the final settling tank to the entrance of FBAS. The necessity of the post-treatment is due to the fact of the UASB reactor effluent, although tends a good efficiency in the removal of organic matter, it doesn't to meet the standards of Brazilian environmental legislation, therefore, the post-treatment has the main paper of completing the organic matter removal, and also to ammonia nitrogen removal, that in agreement with the Resolution CONAMA N. 357, of march 17, 2005, the release pattern for this parameter is 20 mgN/L. This study was developed in a pilot plant with three different operational regimes, located in ?Centro Tecnológico de Hidráulica ? CTH?, constituted by a FBAS with an useful volume at 605 L, following by settling tank, treating the effluent from 25 m3 UASB reactor. The three operation regimes had time of duration of 75, 80 and 54 days, respectively, with feeding flows at 500 L/hour in the first two regimes and 200 L/hour in the regime 3. The sludge recirculation rate were 0,2, 0,4 and 0,8, for the regimes 1, 2 and 3, respectively. The three operation regimes introduced these superficial aplication rates, respectively: COD (35, 40 and 16 g COD/m2.day); BOD (16, 14 and 7 g BOD/m2.day) and NKT (8,8, 8,7 and 3,1 g NKT/m2.day). Analyses of parameters were accomplished as BOD, COD, solids in suspension, ammonia nitrogen and total Kjeldahl nitrogen, nitrite, nitrate and alkalinity, where the operation regime 3 presented the best results, producing a final effluent with these average concentrations: 78 mg/L (COD), 28 mg/L (BOD), 27 mg/L (TSS), 12 mg/L (NKT), 10 mg/L (NH3/NH4 +) and 23,4 mg/L (NO3 -). The observed efficiency removal were: 68% (COD), 76% (BOD), 79% (TSS), 75% (NKT) and 75% (NH3/NH4 +).

Constata-se, principalmente em países em desenvolvimento, o uso crescente de reatores anaeróbios de manta de lodo (UASB) como primeira unidade de tratamento biológico de esgotos sanitários. Embora eficientes na remoção de fração considerável de matéria orgânica, os reatores anaeróbios produzem efluentes que requerem pós-tratamento, principalmente para a remoção de compostos nitrogenados reduzidos. No presente estudo, foi avaliado o desempenho de uma nova configuração de filtro biológico percolador (FB), constituído por dois compartimentos superpostos, um para a nitrificação e outro para a desnitrificação. Utilizou-se um novo material plástico como leito suporte para crescimento da biomassa e avaliou-se a viabilidade da utilização do biogás produzido no reator UASB como doador de elétrons para desnitrificação. Embora a nova configuração de FB tenha permitido a ocorrência dos processos de nitrificação e desnitrificação, são necessárias mudanças no projeto da interface entre os compartimentos para evitar o acúmulo de biomassa nesse local. O material suporte caracterizou-se pela durabilidade e elevado índice de vazios, além de ter oferecido condições favoráveis para a aderência e colonização de biomassa. A utilização de biogás para a desnitrificação mostrou-se viável e eficiente. Como foi constatada a presença de oxigenio dissolvido no compartimento desnitrificante, o metano foi o principal constituinte do biogás utilizado como doador de elétrons. Para a taxa de carregamento hidráulica média aplicada de 5,6 \'M POT.3\'/\'M POT.2\'.d e taxa de carregamento orgânica média aplicada de 0,26 kgDQO/\'M POT.3\'.d, a nitrificação ocorreu de forma eficiente, obtendo-se entre 60 e 74% de conversão de N-amon, sendo que o efluente final apresentou, em média, concentração abaixo de 10 mg/L. A desnitrificação ocorreu de forma bastante satisfatória mesmo na presença de OD. Obtiveram-se concentrações de nitrato menores que 10 mg/L. Contudo, acredita-se ser possível a obtenção de maiores eficiencias de remoção desde que as condições anóxicas no compartimento desnitrificante sejas mantidas. / UASB reactors have been increased used as first unit of biological domestic sewage treatment mainly in developing countries. Although efficient in the removal of considerable fraction of organic matter, effluents from anaerobic reactors, however, require being post-treated, especially for the removal of reduced nitrogen compounds. In the present study, the performance of a new configuration of trickling filter (TF) composed of a nitrification compartment at its upper part followed by a denitrification compartment was evaluated. A new plastic material was used as support media for biomass attached-growth and the biogas produced by the UASB reactor was used as electron donor for denitrification. Although the new TF configuration has allowed obtaining the nitrification and denitrification, the design in the interface among the compartments should be changed to avoid biomass accumulation. The support media was characterized by the durability and high percentage of void spaces, resides offering favorable conditions for the biomass attachment and colonization. The use of the biogas for denitrification was found to be viable and efficient. The presence of disolved oxygen (DO) was verified in the denitrification compartment, leading to the hypothesis that methane might have been the main component of the biogas used as electrons donor. Regarding the performance of TF for nitrogen removal, efficient nitrification was achieved for the applied hydraulic load around 5.6 \'M POT.3\'/\'M POT.2\'.d and applied organic load around 0.26 kgDQO/\'M POT.3\'.d. Under such conditions, about 74% of N-ammonia was removed and the final effluent presented average concentrations of N-ammonia below 10 mg/L. Despite the presence of OD, the denitrification was performed in a satisfactory way. Nitrate concentrations smaller than 10 mg/L were obtained. In addition, it is believed that maintaining anoxic conditions in the lower compartment would make it possible to obtain higher denitrification efficiencies.

Esta pesquisa teve o objetivo de avaliar o pós-tratamento de um Reator UASB com Filtro Biológico Aerado Submerso, no intuito de verificar sua eficácia na nitrificação, submetendo o mesmo a diferentes taxas de recirculação do lodo do decantador final para a entrada do FBAS. A necessidade do pós-tratamento, deve-se ao fato do efluente do reator UASB, mesmo tendo uma boa eficiência na remoção de matéria orgânica, seu efluente não atende a Legislação ambiental brasileira, logo, o pós-tratamento tem o principal papel de completar a remoção de matéria orgânica, e também efetuar a remoção de nitrogênio amoniacal, que de acordo com a Resolução CONAMA Nº 357, de 17 de março de 2005, o padrão de lançamento é de até 20 mgN/L. Esse estudo foi desenvolvido em unidade de escala piloto, em três regimes distintos de operação, situada no Centro Tecnológico de Hidráulica ? CTH, constituída por um FBAS com um volume útil de 605 L, seguido de decantador, tratando o efluente de um reator UASB de 25 m3. Os três regimes de operação tiveram tempo de duração de 75, 80 e 54 dias, respectivamente, com vazões de alimentação de 500 L/h nos dois primeiros regimes e 200 L/h no regime 3. As taxas de recirculação foram respectivamente 0,2, 0,4 e 0,8, para os regimes 1, 2 e 3. Esses três regimes de operação apresentaram as seguintes taxas de aplicação superficial, respectivamente: DQO (35, 40 e 16 g DQO/m2.dia); DBO (16, 14 e 7 g DBO/m2.dia) e NKT (8,8, 8,7 e 3,1 g NKT/m2.dia). Foram realizadas análises de DBO, DQO, sólidos em suspensão, nitrogênio amoniacal e Kjeldahl, nitrito, nitrato e alcalinidade, onde o regime de operação 3 apresentou os melhores resultados, produzindo um efluente final com as seguintes concentrações médias: 78 mg/L (DQO), 28 mg/L (DBO), 27 mg/L (SST), 12 mg/L (NKT), 10 mg/L (NH3/NH4 +) e 23,4 mg/L (NO3 -). As eficiências de remoção observadas foram: 68% (DQO), 76% (DBO), 79% (SST), 75% (NKT) e 75% (NH3/NH4 +). / This study aimed at to evaluate the post-treatment of UASB reactor with aerated submerged biological filter, with the objective of verifying your effectiveness in the nitrification process, submitting it to different sludge recirculation rates from the final settling tank to the entrance of FBAS. The necessity of the post-treatment is due to the fact of the UASB reactor effluent, although tends a good efficiency in the removal of organic matter, it doesn't to meet the standards of Brazilian environmental legislation, therefore, the post-treatment has the main paper of completing the organic matter removal, and also to ammonia nitrogen removal, that in agreement with the Resolution CONAMA N. 357, of march 17, 2005, the release pattern for this parameter is 20 mgN/L. This study was developed in a pilot plant with three different operational regimes, located in ?Centro Tecnológico de Hidráulica ? CTH?, constituted by a FBAS with an useful volume at 605 L, following by settling tank, treating the effluent from 25 m3 UASB reactor. The three operation regimes had time of duration of 75, 80 and 54 days, respectively, with feeding flows at 500 L/hour in the first two regimes and 200 L/hour in the regime 3. The sludge recirculation rate were 0,2, 0,4 and 0,8, for the regimes 1, 2 and 3, respectively. The three operation regimes introduced these superficial aplication rates, respectively: COD (35, 40 and 16 g COD/m2.day); BOD (16, 14 and 7 g BOD/m2.day) and NKT (8,8, 8,7 and 3,1 g NKT/m2.day). Analyses of parameters were accomplished as BOD, COD, solids in suspension, ammonia nitrogen and total Kjeldahl nitrogen, nitrite, nitrate and alkalinity, where the operation regime 3 presented the best results, producing a final effluent with these average concentrations: 78 mg/L (COD), 28 mg/L (BOD), 27 mg/L (TSS), 12 mg/L (NKT), 10 mg/L (NH3/NH4 +) and 23,4 mg/L (NO3 -). The observed efficiency removal were: 68% (COD), 76% (BOD), 79% (TSS), 75% (NKT) and 75% (NH3/NH4 +).

Constata-se, principalmente em países em desenvolvimento, o uso crescente de reatores anaeróbios de manta de lodo (UASB) como primeira unidade de tratamento biológico de esgotos sanitários. Embora eficientes na remoção de fração considerável de matéria orgânica, os reatores anaeróbios produzem efluentes que requerem pós-tratamento, principalmente para a remoção de compostos nitrogenados reduzidos. No presente estudo, foi avaliado o desempenho de uma nova configuração de filtro biológico percolador (FB), constituído por dois compartimentos superpostos, um para a nitrificação e outro para a desnitrificação. Utilizou-se um novo material plástico como leito suporte para crescimento da biomassa e avaliou-se a viabilidade da utilização do biogás produzido no reator UASB como doador de elétrons para desnitrificação. Embora a nova configuração de FB tenha permitido a ocorrência dos processos de nitrificação e desnitrificação, são necessárias mudanças no projeto da interface entre os compartimentos para evitar o acúmulo de biomassa nesse local. O material suporte caracterizou-se pela durabilidade e elevado índice de vazios, além de ter oferecido condições favoráveis para a aderência e colonização de biomassa. A utilização de biogás para a desnitrificação mostrou-se viável e eficiente. Como foi constatada a presença de oxigenio dissolvido no compartimento desnitrificante, o metano foi o principal constituinte do biogás utilizado como doador de elétrons. Para a taxa de carregamento hidráulica média aplicada de 5,6 \'M POT.3\'/\'M POT.2\'.d e taxa de carregamento orgânica média aplicada de 0,26 kgDQO/\'M POT.3\'.d, a nitrificação ocorreu de forma eficiente, obtendo-se entre 60 e 74% de conversão de N-amon, sendo que o efluente final apresentou, em média, concentração abaixo de 10 mg/L. A desnitrificação ocorreu de forma bastante satisfatória mesmo na presença de OD. Obtiveram-se concentrações de nitrato menores que 10 mg/L. Contudo, acredita-se ser possível a obtenção de maiores eficiencias de remoção desde que as condições anóxicas no compartimento desnitrificante sejas mantidas. / UASB reactors have been increased used as first unit of biological domestic sewage treatment mainly in developing countries. Although efficient in the removal of considerable fraction of organic matter, effluents from anaerobic reactors, however, require being post-treated, especially for the removal of reduced nitrogen compounds. In the present study, the performance of a new configuration of trickling filter (TF) composed of a nitrification compartment at its upper part followed by a denitrification compartment was evaluated. A new plastic material was used as support media for biomass attached-growth and the biogas produced by the UASB reactor was used as electron donor for denitrification. Although the new TF configuration has allowed obtaining the nitrification and denitrification, the design in the interface among the compartments should be changed to avoid biomass accumulation. The support media was characterized by the durability and high percentage of void spaces, resides offering favorable conditions for the biomass attachment and colonization. The use of the biogas for denitrification was found to be viable and efficient. The presence of disolved oxygen (DO) was verified in the denitrification compartment, leading to the hypothesis that methane might have been the main component of the biogas used as electrons donor. Regarding the performance of TF for nitrogen removal, efficient nitrification was achieved for the applied hydraulic load around 5.6 \'M POT.3\'/\'M POT.2\'.d and applied organic load around 0.26 kgDQO/\'M POT.3\'.d. Under such conditions, about 74% of N-ammonia was removed and the final effluent presented average concentrations of N-ammonia below 10 mg/L. Despite the presence of OD, the denitrification was performed in a satisfactory way. Nitrate concentrations smaller than 10 mg/L were obtained. In addition, it is believed that maintaining anoxic conditions in the lower compartment would make it possible to obtain higher denitrification efficiencies.

Na aquacultura de recirculação são utilizados filtros biológicos para o tratamento do efluente antes que este retorne aos tanques. Estas unidades de tratamento têm como finalidade a transformação de nitrogênio amoniacal em nitrato, pois a amônia e o nitrito são tóxicos para os peixes. O nitrogênio amoniacal tende a se acumular na água de cultivo, pois é um importante produto de excreção dos organismos aquáticos e degradação da ração não consumida. Nestes filtros biológicos, os microorganismos responsáveis pelo tratamento da água residuária se encontram aderidos no meio de preenchimento, formando um biofilme. O presente trabalho teve como objetivo caracterizar as comunidades microbianas presentes no biofilme associado ao filtro biológico de uma unidade experimental de tratamento de efluente de aquacultura. Durante o experimento, realizado em dois sistemas paralelos representando unidades de aquacultura com e sem recirculação de água, também foram monitorados parâmetros de qualidade da água. Os tanques experimentais foram povoados com juvenis de tilápias-do-Nilo (Oreochromis niloticus), que foram submetidos a pesagens a cada quinze dias para avaliar seu ganho de biomassa. As bactérias foram identificadas através da técnica de análise microbiológica da hibridização fluorescente in situ (FISH). A estrutura do biofilme foi avaliada através de microscopia eletrônica de varredura. Os resultados indicam que a nitrificação teve um papel mais importante no controle da qualidade da água no sistema com recirculação em relação ao tanque sem recirculação. A análise microbiológica do meio de preenchimento do filtro revelou uma presença marcante (com proporções de Cy3/DAPI variando entre 0,5% e 7,6%) de células ativas de organismos nitrificantes (oxidadores de amônia e de nitrito), pertencendo a gêneros distintos como Nitrobacter, Nitrococcus e Nitrosomonas, além de outros grupos de presença expressiva, como bactérias filamentosas (com proporções de 11,2% a 17,3% da contagem de células marcadas com DAPI). As imagens de Microscopia Eletrônica de Varredura revelaram a natureza do arranjo destas bactérias no meio filtrante, caracterizando um biofilme bem desenvolvido, composto por diversos morfotipos microbianos. O conhecimento das bactérias que compõe este biofilme pode tornar possível a geração de melhorias que podem ser implementadas para aumentar a eficiência do sistema. / In recirculating aquaculture, biological filters are used for treating the effluent before it returns to tanks. These treatment units are intended for transforming ammoniacal nitrogen into nitrate, since ammonia and nitrite are toxic to fish. Ammoniacal nitrogen tends to accumulate in culture water, because it is an important excretion product from aquatic organisms and also due to degradation of non consumed feed. In these biological filters, microorganisms responsible for the treatment of waste water adhere to the filler, forming a biofilm. The present work intended to characterize the microbial community present in the biofilm associated to the biological filter at an experimental aquaculture effluent treatment unit. During the experiment, conducted in two parallel systems representing aquaculture units with and without water recirculation, water quality parameters were also monitored. Experimental tanks were populated with juvenile Nile Tilapias (Oreochromis niloticus), which were subjected to weighing every 15 days in order to assess their biomass gain. Bacteria were identified through the microbiological analysis technique of Fluorescent In Situ Hybridization (FISH). The biofilm structure was assessed using scanning electron microscopy. The results indicate that nitrification had a more important role in the control of water quality in the system with recirculation compared with the tank without recirculation. The microbiological analysis of the filter media revealed a significant presence (with Cy3/DAPI range between 0.5% e 7.6%) of active cells from nitrifying organisms (ammonia and nitrite oxidizers), which belonged to different genera such as Nitrobacter, Nitrococcus and Nitrosomonas, in addition to groups that had an expressive presence, such as filamentous bacteria (representing 11.2% to 17.3% of the total DAPI stained cells). Scanning Electron Microscopy images revealed the nature of the arrangement of these bacteria in the filtering media, characterizing a well developed biofilm made up of diverse microbial morphotypes. The knowledge about the bacteria making up the biofilm may enable improvements that can be implemented to increase system effectiveness.

Na aquacultura de recirculação são utilizados filtros biológicos para o tratamento do efluente antes que este retorne aos tanques. Estas unidades de tratamento têm como finalidade a transformação de nitrogênio amoniacal em nitrato, pois a amônia e o nitrito são tóxicos para os peixes. O nitrogênio amoniacal tende a se acumular na água de cultivo, pois é um importante produto de excreção dos organismos aquáticos e degradação da ração não consumida. Nestes filtros biológicos, os microorganismos responsáveis pelo tratamento da água residuária se encontram aderidos no meio de preenchimento, formando um biofilme. O presente trabalho teve como objetivo caracterizar as comunidades microbianas presentes no biofilme associado ao filtro biológico de uma unidade experimental de tratamento de efluente de aquacultura. Durante o experimento, realizado em dois sistemas paralelos representando unidades de aquacultura com e sem recirculação de água, também foram monitorados parâmetros de qualidade da água. Os tanques experimentais foram povoados com juvenis de tilápias-do-Nilo (Oreochromis niloticus), que foram submetidos a pesagens a cada quinze dias para avaliar seu ganho de biomassa. As bactérias foram identificadas através da técnica de análise microbiológica da hibridização fluorescente in situ (FISH). A estrutura do biofilme foi avaliada através de microscopia eletrônica de varredura. Os resultados indicam que a nitrificação teve um papel mais importante no controle da qualidade da água no sistema com recirculação em relação ao tanque sem recirculação. A análise microbiológica do meio de preenchimento do filtro revelou uma presença marcante (com proporções de Cy3/DAPI variando entre 0,5% e 7,6%) de células ativas de organismos nitrificantes (oxidadores de amônia e de nitrito), pertencendo a gêneros distintos como Nitrobacter, Nitrococcus e Nitrosomonas, além de outros grupos de presença expressiva, como bactérias filamentosas (com proporções de 11,2% a 17,3% da contagem de células marcadas com DAPI). As imagens de Microscopia Eletrônica de Varredura revelaram a natureza do arranjo destas bactérias no meio filtrante, caracterizando um biofilme bem desenvolvido, composto por diversos morfotipos microbianos. O conhecimento das bactérias que compõe este biofilme pode tornar possível a geração de melhorias que podem ser implementadas para aumentar a eficiência do sistema. / In recirculating aquaculture, biological filters are used for treating the effluent before it returns to tanks. These treatment units are intended for transforming ammoniacal nitrogen into nitrate, since ammonia and nitrite are toxic to fish. Ammoniacal nitrogen tends to accumulate in culture water, because it is an important excretion product from aquatic organisms and also due to degradation of non consumed feed. In these biological filters, microorganisms responsible for the treatment of waste water adhere to the filler, forming a biofilm. The present work intended to characterize the microbial community present in the biofilm associated to the biological filter at an experimental aquaculture effluent treatment unit. During the experiment, conducted in two parallel systems representing aquaculture units with and without water recirculation, water quality parameters were also monitored. Experimental tanks were populated with juvenile Nile Tilapias (Oreochromis niloticus), which were subjected to weighing every 15 days in order to assess their biomass gain. Bacteria were identified through the microbiological analysis technique of Fluorescent In Situ Hybridization (FISH). The biofilm structure was assessed using scanning electron microscopy. The results indicate that nitrification had a more important role in the control of water quality in the system with recirculation compared with the tank without recirculation. The microbiological analysis of the filter media revealed a significant presence (with Cy3/DAPI range between 0.5% e 7.6%) of active cells from nitrifying organisms (ammonia and nitrite oxidizers), which belonged to different genera such as Nitrobacter, Nitrococcus and Nitrosomonas, in addition to groups that had an expressive presence, such as filamentous bacteria (representing 11.2% to 17.3% of the total DAPI stained cells). Scanning Electron Microscopy images revealed the nature of the arrangement of these bacteria in the filtering media, characterizing a well developed biofilm made up of diverse microbial morphotypes. The knowledge about the bacteria making up the biofilm may enable improvements that can be implemented to increase system effectiveness.

Na aquacultura de recirculação são utilizados filtros biológicos para o tratamento do efluente antes que este retorne aos tanques. Estas unidades de tratamento têm como finalidade a transformação de nitrogênio amoniacal em nitrato, pois a amônia e o nitrito são tóxicos para os peixes. O nitrogênio amoniacal tende a se acumular na água de cultivo, pois é um importante produto de excreção dos organismos aquáticos e degradação da ração não consumida. Nestes filtros biológicos, os microorganismos responsáveis pelo tratamento da água residuária se encontram aderidos no meio de preenchimento, formando um biofilme. O presente trabalho teve como objetivo caracterizar as comunidades microbianas presentes no biofilme associado ao filtro biológico de uma unidade experimental de tratamento de efluente de aquacultura. Durante o experimento, realizado em dois sistemas paralelos representando unidades de aquacultura com e sem recirculação de água, também foram monitorados parâmetros de qualidade da água. Os tanques experimentais foram povoados com juvenis de tilápias-do-Nilo (Oreochromis niloticus), que foram submetidos a pesagens a cada quinze dias para avaliar seu ganho de biomassa. As bactérias foram identificadas através da técnica de análise microbiológica da hibridização fluorescente in situ (FISH). A estrutura do biofilme foi avaliada através de microscopia eletrônica de varredura. Os resultados indicam que a nitrificação teve um papel mais importante no controle da qualidade da água no sistema com recirculação em relação ao tanque sem recirculação. A análise microbiológica do meio de preenchimento do filtro revelou uma presença marcante (com proporções de Cy3/DAPI variando entre 0,5% e 7,6%) de células ativas de organismos nitrificantes (oxidadores de amônia e de nitrito), pertencendo a gêneros distintos como Nitrobacter, Nitrococcus e Nitrosomonas, além de outros grupos de presença expressiva, como bactérias filamentosas (com proporções de 11,2% a 17,3% da contagem de células marcadas com DAPI). As imagens de Microscopia Eletrônica de Varredura revelaram a natureza do arranjo destas bactérias no meio filtrante, caracterizando um biofilme bem desenvolvido, composto por diversos morfotipos microbianos. O conhecimento das bactérias que compõe este biofilme pode tornar possível a geração de melhorias que podem ser implementadas para aumentar a eficiência do sistema. / In recirculating aquaculture, biological filters are used for treating the effluent before it returns to tanks. These treatment units are intended for transforming ammoniacal nitrogen into nitrate, since ammonia and nitrite are toxic to fish. Ammoniacal nitrogen tends to accumulate in culture water, because it is an important excretion product from aquatic organisms and also due to degradation of non consumed feed. In these biological filters, microorganisms responsible for the treatment of waste water adhere to the filler, forming a biofilm. The present work intended to characterize the microbial community present in the biofilm associated to the biological filter at an experimental aquaculture effluent treatment unit. During the experiment, conducted in two parallel systems representing aquaculture units with and without water recirculation, water quality parameters were also monitored. Experimental tanks were populated with juvenile Nile Tilapias (Oreochromis niloticus), which were subjected to weighing every 15 days in order to assess their biomass gain. Bacteria were identified through the microbiological analysis technique of Fluorescent In Situ Hybridization (FISH). The biofilm structure was assessed using scanning electron microscopy. The results indicate that nitrification had a more important role in the control of water quality in the system with recirculation compared with the tank without recirculation. The microbiological analysis of the filter media revealed a significant presence (with Cy3/DAPI range between 0.5% e 7.6%) of active cells from nitrifying organisms (ammonia and nitrite oxidizers), which belonged to different genera such as Nitrobacter, Nitrococcus and Nitrosomonas, in addition to groups that had an expressive presence, such as filamentous bacteria (representing 11.2% to 17.3% of the total DAPI stained cells). Scanning Electron Microscopy images revealed the nature of the arrangement of these bacteria in the filtering media, characterizing a well developed biofilm made up of diverse microbial morphotypes. The knowledge about the bacteria making up the biofilm may enable improvements that can be implemented to increase system effectiveness.

Os efluentes gasosos industriais têm sido tradicionalmente tratados por processos físico-químicos, como lavadores, adsorção, condensação e oxidação. Embora essas técnicas tenham altas eficiências, a necessidade de adição de produtos químicos e a substituição do adsorvente resulta em custo de operação relativamente alto quando comparados com técnicas de tratamento biológico. O objetivo deste trabalho foi: aprimorar uma unidade experimental de biofiltração para depuração de uma corrente gasosa contendo \'H IND.2\'S\' utilizando como material suporte a espuma de poliuretano, analisar a fluidodinâmica do leito através de ensaios de perda de carga em função da vazão de ar e da umidade do leito e analisar o desempenho do biofiltro na depuração do \'H IND.2\'S\' com o aumento progressivo da concentração de entrada. O biofiltro foi construído com uma coluna de acrílico, dividida em 3 módulos, 2 com 13 cm de altura e um central com 50 cm, totalizando uma altura do leito de 76 cm e o diâmetro interno era de 5,2 cm. Nas extremidades superiores e inferiores do biofiltro foram acoplados módulos para a distribuição e captação da corrente gasosa e também para a recirculação da fase líquida. O inóculo utilizado foi lodo de uma unidade de lodos ativados, que trabalha como pós-tratamento de um reator UASB tratando esgotos domésticos. A adaptação do inóculo foi realizada por 7 dias com tiossulfato e 7 dias com o \'H IND.2\'S\'. As concentrações médias de sulfeto estudadas foram subdivididas em sete fases com concentrações médias de 141, 271, 514, 532, 581, 878 e 1303 ppm. A vazão utilizada foi de 100 L/h resultando em um tempo de detenção de aproximadamente 58 segundos. As perdas de carga obtidas no sistema foram inferiores a 0,8.\'10 POT.-2\' mca. A espuma de poliuretano se apresentou um bom meio suporte para a fixação dos microrganismos. O lodo ativado se apresentou um bom inóculo para o tratamento de \'H IND.2\'S\' por necessitar de um curto período de tempo para sua adaptação. A eficiência média do biofiltro se manteve acima dos 96%. A umidade do leito se manteve acima de 92%, atingindo uma capacidade de eliminação máxima (ECmáx) de aproximadamente 155 g/\'M POT.3\'.h e uma capacidade de eliminação ótima (ECótimo) de aproximadamente 139 g/\'M POT.3\'.h. O principal produto da degradação do \'H IND.2\'S\' encontrado foi o enxofre elementar. / Traditionally the industrial waste gases have been treated by physical-chemical processes, such as scrubbers, absorption, condensation and oxidation. Although these techniques presented great efficiency, the need to add chemical products and the replacement of adsorbent results in relatively high operational costs compared to biological treatment techniques. The objective of this study is to improve an experimental biofiltration unit to remove air steam containing \'H IND.2\'S\', using polyurethane foam as filter bed, to analyze the bed dynamic flow through pressure drop and the bed moisture, and to analyze the biofilter behavior during the \'H IND.2\'S\' depuration with the progressive increase of input concentration. The bio-filter has an acrylic column, divided into 3 parts, from which two are 13 cm high and the central one is 50 cm high, adding up to a 76 cm high column with an inner diameter of 5.2 cm. Modules were attached on the top and bottom biofilter extremities to distribute and collect the air stream and also to recirculate the liquid phase. The inoculum used was a sludge from a activated sludge unit, which works as post-treatment for domestic sewer treated by a UASB reactor. The inoculum acclimatizing was done for 7 days with thiosulphate and 7 days with \'H IND.2\'S\'. The studied measured hydrogen sulphide concentrations were divided into seven average concentration levels, which are 141, 271, 514, 532, 581, 878 e 1303 ppm. The used ratio was 100 L/h resulting in hydraulic retention time of approximately 58 seconds. The head losses obtained in the system were below 0.8 \'10 POT.-2\' mca. The polyurethane foam presented to be a good support manner to the microorganisms attach. The activated sludge presented to be a good inoculum for the treatment of \'H IND.2\'S\' because it required a short time to adapt. The average efficiency of the biofilter kept above 96% and the bed humidity above 92%, reaching the maximum elimination capacity (ECmáx) of approximately 155 g/\'M POT.3\'.h and a optimum elimination capacity of approximately 139 g/\'M POT.3\'.h. The main \'H IND.2\'S\' degradation product found was the elemental sulfur.

O intenso desenvolvimento da aquacultura tem sido acompanhado de um aumento nos impactos ambientais causados por esta atividade. As descargas de efluentes da aquacultura em ecossistemas aquáticos são uma fonte de deterioração da qualidade ambiental e podem causar eutrofização. O presente trabalho investigou e avaliou o desempenho de um sistema de tratamento e recirculação de efluentes de aquacultura em relação à sua eficiência em manter e restaurar os parâmetros de qualidade da água em níveis adequados ao ciclo produtivo, considerando as implicações desta técnica na conservação dos recursos hídricos. O experimento foi conduzido em dois sistemas funcionando paralelamente, simulando situações com e sem tratamento e recirculação de efluentes. Os sistemas aquícolas, em escala experimental, foram compostos pelos tanques e pelas unidades de tratamento e recirculação. Os tanques de cultivo foram povoados com juvenis de tilápia-do-Nilo (Oreochromis niloticus). Os sistemas sem recirculação e com recirculação receberam, respectivamente, 65 indivíduos (biomassa total inicial = 477g) e 64 indivíduos (biomassa total inicial = 491g). O sistema de tratamento e recirculação de efluentes foi composto por um filtro biológico de leito flutuante granular (floating beads biofilter) e duas colunas de aeração, com diferentes meios de preenchimento. Ao longo dos seis meses de experimento foram medidos os principais parâmetros de qualidade da água para a aquacultura e para a estimativa do funcionamento e desempenho do sistema de tratamento e recirculação de efluentes. O desempenho zootécnico obtido nos tanques foi também avaliado e comparado. Análise de variância (ANOVA) foi utilizada para comparar os dados. Na comparação entre a água de cultivo dos tanques, os seguintes parâmetros apresentaram um valor mais elevado (p<0,05) para o sistema com recirculação: nitrato, carbono orgânico total, fosfato, cloreto, sulfato e condutividade. A água de cultivo do tanque sem recirculação apresentou maiores valores de nitrogênio amoniacal, sólidos suspensos e turbidez (p<0,05). As duas colunas de aeração usadas no experimento não apresentaram diferenças significativa entre si (p>0,05), apresentando uma eficiência de aeração de 67%. O sistema com recirculação foi caracterizado por um uso semanal de água significativamente menor (p<0,05), utilizando apenas 36% do volume de água que foi necessário para o tanque sem recirculação. Indícios de nitrificação foram identificados em ambos os sistemas, porém este processo apresentou uma importância maior sobre a qualidade da água no sistema com recirculação e filtro biológico. O sistema com recirculação produziu efluentes (através da retrolavagem do filtro) mais concentrados (p<0,05) em relação a nitrato, alcalinidade, carbono orgânico total, fosfato, sólidos suspensos e dissolvidos, cloreto, sulfato, condutividade. Em relação à carga de resíduos lançada ao ambiente, o sistema sem recirculação obteve valores maiores (p<0,05) de nitrogênio amoniacal, nitrato, carbono orgânico total, fosfato, sólidos suspensos, sólidos dissolvidos, fluoreto, cloreto e sulfato. Para os demais parâmetros, não houve diferenças significativas quanto à carga de resíduo do efluente produzido (p>0,05). Não houve diferenças significativas entre os dois sistemas comparados (p>0,05) quanto ao ganho de peso das tilápias durante o período de avaliação do desempenho zootécnico. A partir da biomassa total de peixes produzida nos dois tanques durante todo o período experimental calculou-se que o sistema sem recirculação fez uso de 4053 litros de água para cada kg (L/kg) de peixe produzido e o sistema com recirculação usou 1129 L/kg. O sistema de aquacultura com recirculação estudado, construído a partir de materiais nacionais e de baixo custo, obteve êxito como forma de criação de peixes, oferecendo uma significativa redução no volume de água usado e na carga de alguns resíduos em seus efluentes, quando comparado a técnicas convencionais de aquacultura. Apesar de haver significativas necessidades de aprimoramento do protótipo usado e de estudos complementares em relação ao assunto tendo em vista a realidade brasileira, principalmente contemplando a sua viabilidade econômica em diferentes cenários, o experimento conduzido oferece subsídios para o desenvolvimento da tecnologia de aquacultura com recirculação em âmbito nacional. / The active aquaculture growth that has been observed over the last few decades has been accompanied by important environmental impacts. One main concern is the discharge of aquaculture effluents in aquatic systems. Since these effluents contain nutrients, their discharge can contribute to the eutrophication of the receiving water bodies. The present work describes an investigation in which the aquaculture effluent was treated and recycled back to the system. The treatment process was evaluated with respect to its capability to remove contaminants and restore water quality to levels that were adequate to the fishing productive cycle. Such a system can contribute to the conservation of water resources by saving water and discarding fewer pollutants. The experiment was conducted in two pilot systems working in parallel, simulating fish culture processes with and without effluent treatment and recycling. The culture tanks were populated with Nile tilapia (Oreochromis niloticus). The systems with and without recirculation were populated with 65 (initial total biomass = 477g) and 64 (initial total biomass = 491g) individuals, respectively. The effluent treatment and recirculation system were composed by a floating bead biofilter and two natural aeration columns, each filled with different media. The experiment was conducted along six months, during which the systems were monitored for water quality parameters and zootechnical performance. Analysis of variance (ANOVA) was used to compare data collected in the culture tanks. The following parameters presented a higher value (p<0.05) in the recirculation system: nitrate, total organic carbon, phosphate, chloride, sulfate and conductivity. Culture water without recirculation presented higher values for total ammonia nitrogen, suspended solids and turbidity (p<0.05). The two aeration columns used in the experiment had about 67% aeration efficiency. Water use in the recirculation system was significantly lower (p<0.05) than the system without recycling, using just 36% of the water needed by the latter. Nitrification occurred in both systems, but had greater importance in the process with recycling and biological filtration. Filter backwashing from the recirculating system produced effluent that was more concentrated (p<0.05) than the system without recycling with respect to nitrate, alkalinity, total organic carbon, phosphate, suspended and dissolved solids, chloride, sulfate and conductivity. On the contrary, the residue loads discharged from the system without recirculation were higher (p<0.05) for total ammonia nitrogen, nitrate, total organic carbon, phosphate, suspended and dissolved solids, fluoride, chloride and sulfate. For the remaining parameters, no significant difference in the residue loads of the two systems was observed (p>0.05). One important observation was that no significant difference occurred between the two systems (p>0.05) regarding tilapia weight gains in the experimental period. Based on the fish biomass growth and water use measured on both systems, it was calculated that the system without recirculation used 4053 liters of water per each kg of produced fish. On the other hand, the system with recirculation used 1129 liters per kg. Considering the outlined results, it was concluded that the recirculating aquaculture system, built with simple and low cost national material, was successful with respect to fish cultivation, water use reduction, and effluent residue load discharges when compared with the conventional aquaculture technique. Despite the required refinements of the tested prototype, especially regarding scale and economic viability in different scenarios, it offers subsidies to the advance of the recirculating aquaculture technology at the national level.

O intenso desenvolvimento da aquacultura tem sido acompanhado de um aumento nos impactos ambientais causados por esta atividade. As descargas de efluentes da aquacultura em ecossistemas aquáticos são uma fonte de deterioração da qualidade ambiental e podem causar eutrofização. O presente trabalho investigou e avaliou o desempenho de um sistema de tratamento e recirculação de efluentes de aquacultura em relação à sua eficiência em manter e restaurar os parâmetros de qualidade da água em níveis adequados ao ciclo produtivo, considerando as implicações desta técnica na conservação dos recursos hídricos. O experimento foi conduzido em dois sistemas funcionando paralelamente, simulando situações com e sem tratamento e recirculação de efluentes. Os sistemas aquícolas, em escala experimental, foram compostos pelos tanques e pelas unidades de tratamento e recirculação. Os tanques de cultivo foram povoados com juvenis de tilápia-do-Nilo (Oreochromis niloticus). Os sistemas sem recirculação e com recirculação receberam, respectivamente, 65 indivíduos (biomassa total inicial = 477g) e 64 indivíduos (biomassa total inicial = 491g). O sistema de tratamento e recirculação de efluentes foi composto por um filtro biológico de leito flutuante granular (floating beads biofilter) e duas colunas de aeração, com diferentes meios de preenchimento. Ao longo dos seis meses de experimento foram medidos os principais parâmetros de qualidade da água para a aquacultura e para a estimativa do funcionamento e desempenho do sistema de tratamento e recirculação de efluentes. O desempenho zootécnico obtido nos tanques foi também avaliado e comparado. Análise de variância (ANOVA) foi utilizada para comparar os dados. Na comparação entre a água de cultivo dos tanques, os seguintes parâmetros apresentaram um valor mais elevado (p<0,05) para o sistema com recirculação: nitrato, carbono orgânico total, fosfato, cloreto, sulfato e condutividade. A água de cultivo do tanque sem recirculação apresentou maiores valores de nitrogênio amoniacal, sólidos suspensos e turbidez (p<0,05). As duas colunas de aeração usadas no experimento não apresentaram diferenças significativa entre si (p>0,05), apresentando uma eficiência de aeração de 67%. O sistema com recirculação foi caracterizado por um uso semanal de água significativamente menor (p<0,05), utilizando apenas 36% do volume de água que foi necessário para o tanque sem recirculação. Indícios de nitrificação foram identificados em ambos os sistemas, porém este processo apresentou uma importância maior sobre a qualidade da água no sistema com recirculação e filtro biológico. O sistema com recirculação produziu efluentes (através da retrolavagem do filtro) mais concentrados (p<0,05) em relação a nitrato, alcalinidade, carbono orgânico total, fosfato, sólidos suspensos e dissolvidos, cloreto, sulfato, condutividade. Em relação à carga de resíduos lançada ao ambiente, o sistema sem recirculação obteve valores maiores (p<0,05) de nitrogênio amoniacal, nitrato, carbono orgânico total, fosfato, sólidos suspensos, sólidos dissolvidos, fluoreto, cloreto e sulfato. Para os demais parâmetros, não houve diferenças significativas quanto à carga de resíduo do efluente produzido (p>0,05). Não houve diferenças significativas entre os dois sistemas comparados (p>0,05) quanto ao ganho de peso das tilápias durante o período de avaliação do desempenho zootécnico. A partir da biomassa total de peixes produzida nos dois tanques durante todo o período experimental calculou-se que o sistema sem recirculação fez uso de 4053 litros de água para cada kg (L/kg) de peixe produzido e o sistema com recirculação usou 1129 L/kg. O sistema de aquacultura com recirculação estudado, construído a partir de materiais nacionais e de baixo custo, obteve êxito como forma de criação de peixes, oferecendo uma significativa redução no volume de água usado e na carga de alguns resíduos em seus efluentes, quando comparado a técnicas convencionais de aquacultura. Apesar de haver significativas necessidades de aprimoramento do protótipo usado e de estudos complementares em relação ao assunto tendo em vista a realidade brasileira, principalmente contemplando a sua viabilidade econômica em diferentes cenários, o experimento conduzido oferece subsídios para o desenvolvimento da tecnologia de aquacultura com recirculação em âmbito nacional. / The active aquaculture growth that has been observed over the last few decades has been accompanied by important environmental impacts. One main concern is the discharge of aquaculture effluents in aquatic systems. Since these effluents contain nutrients, their discharge can contribute to the eutrophication of the receiving water bodies. The present work describes an investigation in which the aquaculture effluent was treated and recycled back to the system. The treatment process was evaluated with respect to its capability to remove contaminants and restore water quality to levels that were adequate to the fishing productive cycle. Such a system can contribute to the conservation of water resources by saving water and discarding fewer pollutants. The experiment was conducted in two pilot systems working in parallel, simulating fish culture processes with and without effluent treatment and recycling. The culture tanks were populated with Nile tilapia (Oreochromis niloticus). The systems with and without recirculation were populated with 65 (initial total biomass = 477g) and 64 (initial total biomass = 491g) individuals, respectively. The effluent treatment and recirculation system were composed by a floating bead biofilter and two natural aeration columns, each filled with different media. The experiment was conducted along six months, during which the systems were monitored for water quality parameters and zootechnical performance. Analysis of variance (ANOVA) was used to compare data collected in the culture tanks. The following parameters presented a higher value (p<0.05) in the recirculation system: nitrate, total organic carbon, phosphate, chloride, sulfate and conductivity. Culture water without recirculation presented higher values for total ammonia nitrogen, suspended solids and turbidity (p<0.05). The two aeration columns used in the experiment had about 67% aeration efficiency. Water use in the recirculation system was significantly lower (p<0.05) than the system without recycling, using just 36% of the water needed by the latter. Nitrification occurred in both systems, but had greater importance in the process with recycling and biological filtration. Filter backwashing from the recirculating system produced effluent that was more concentrated (p<0.05) than the system without recycling with respect to nitrate, alkalinity, total organic carbon, phosphate, suspended and dissolved solids, chloride, sulfate and conductivity. On the contrary, the residue loads discharged from the system without recirculation were higher (p<0.05) for total ammonia nitrogen, nitrate, total organic carbon, phosphate, suspended and dissolved solids, fluoride, chloride and sulfate. For the remaining parameters, no significant difference in the residue loads of the two systems was observed (p>0.05). One important observation was that no significant difference occurred between the two systems (p>0.05) regarding tilapia weight gains in the experimental period. Based on the fish biomass growth and water use measured on both systems, it was calculated that the system without recirculation used 4053 liters of water per each kg of produced fish. On the other hand, the system with recirculation used 1129 liters per kg. Considering the outlined results, it was concluded that the recirculating aquaculture system, built with simple and low cost national material, was successful with respect to fish cultivation, water use reduction, and effluent residue load discharges when compared with the conventional aquaculture technique. Despite the required refinements of the tested prototype, especially regarding scale and economic viability in different scenarios, it offers subsidies to the advance of the recirculating aquaculture technology at the national level.