京都大学 / 0048 / 新制・課程博士 / 博士(地球環境学) / 甲第20039号 / 地環博第155号 / 新制||地環||31(附属図書館) / 33135 / 京都大学大学院地球環境学舎環境マネジメント専攻 / (主査)教授 藤井 滋穂, 准教授 田中 周平, 准教授 大下 和徹 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Global Environmental Studies / Kyoto University / DFAM

O estudo sobre a comunidade microbiana de um sistema de tratamento biológico de águas residuárias é de particular interesse, uma vez que o conhecimento da microbiologia do processo pode levar ao aperfeiçoamento de projetos e ao aumento da eficiência dos sistemas. Este trabalho avaliou a atividade microbiana, particularmente a metanogênica, na lagoa de estabilização anaeróbia da estação de tratamento de esgotos sanitários do município de Cajati - SP. Para isso adotou a taxonomia polifásica na caracterização dos microrganismos e de seus aspectos funcionais, buscando o conhecimento da diversidade dos microrganismos e suas relações nesse tipo de sistema anaeróbio. Objetivou também contribuir para o estabelecimento de um protocolo seguro na realização dos ensaios de atividade metanogênica específica (AME). Os estudos foram realizados com amostras dos sedimento da lagoa coletadas em três períodos diferentes, a saber: outubro/2003, outubro/2004 e dezembro/2004. Durante as amostragens foram determinadas variáveis abióticas como temperatura, condutividade, pH, potencial de óxido-redução e teor de oxigênio dissolvido. Medidas do conteúdo de sólidos totais e voláteis (SV) foram também realizadas. A avaliação da atividade microbiana foi feita por exames microscópicos de contraste de fase e fluorescência, AME, determinação do DNAtotal, FISH - hibridização in-situ com sondas fluorescentes e DGGE - eletroforese em gel com gradiente linear de agentes desnaturantes. Também procedeu-se a contagem de protozoários e análise da presença de algas e cianobactérias. Os resultados revelaram que ocorreu variação nas condições do processo biológico nos períodos amostrados, sendo que em outubro/2004, durante período de fortes chuvas e ventos, a eficiência na redução da DBO foi apenas 18,2%. Nesse período, constatou-se organismos como algas do gênero Chorella sp e cianobactérias do gênero Merismopedia sp. Nas demais coletas a remoção da matéria orgânica medida em DBO foi superior a 80%, com boa atividade anaeróbia. Os resultados mostraram que a relação So/Xo de 0,25 gDQO/g SV foi a mais adequada para determinar o valor de AME, e os ensaios com as amostras de outubro/2003 e dezembro/2004 revelaram valores de AME na faixa de 0,85 a 0,21 mg\'CH IND.4\'/gSV.d. Constatou-se a ocorrência de alterações na estrutura da comunidade microbiana inicial em relação à final do experimento de AME, por meio do DGGE. Verifcou-se também nesses ensaios, que o conteúdo de SV inicial variou entre amostras e substratos, conferindo alta variabilidade ao teste. Os perfís de DGGE das amostras coletadas revelaram variação na estrutura das comunidades microbianas no sedimento, e maior diversidade de bactérias e arquéias quando a lagoa anaeróbia apresentava boa eficiência na redução da DBO. A técnica FISH como adotada não foi eficaz para quantificar e identificar os microrganismos devido ao excesso de hibridizações inespecíficas. Mesmo com suas limitações, a técnica FISH revelou a presença de microrganismos dos Domínios Bacteria e Archaea. Nesse caso, a Família Methanobacteriaceae, a ordem Methanomicrobiales e o gênero Methanosaeta sp. foram confirmados. Nas diferentes coletas, foram identificados protozoários dos gêneros Paramecium sp. e Vorticella sp., e rotíferos dos gêneros Brachionus sp., Trichocerca sp., Synchaeta sp. e Keratella sp. / Microbial diversity studies have remarkable relevance since the knowledge about the microbiology of process can improve plants and system efficiency. This work assessed microbial activity, specially methanogenic, at anaerobic pond for domestic wastewater treatment in the city of Cajati, São Paulo State, Brazil. Poliphasic taxonomy was adopted in onder to contribute to the understanding of microbial community diversity and functionality. As well as to contribute for the establishment of a protocol to the specific methanogenic activity test (SMA). Three periods of sampling were done at the sediment of the anaerobic pond (october 2003, october 2004 and december 2004). Abiotic variables as temperature, conductivity, pH, dissolved oxygen and redox potential were measured at sampling time. TS and VS contents were determined in the samples. Microbial studies were done by observation on optical and fluorescent microscopy, analyse of SMA, totalDNA quantitation, counting of protozoa, analyze of algal and cyanobacteria presence, as well as application of two molecular techniques: Fluorescent in-situ Hybridization (FISH) and Denaturing Gradient Gel Electrophoresis (DGGE). Results showed that general conditions of the anaerobic pond changed among samplings. On October 2004, when the rain and wind were very strong, the organic matter removal efficiency (BOD basis) in the anaerobic pond was low (18.2%) and predominant microorganisms were of aerobic algae, as Chorella sp, and the blue-green algae Merismopedia sp. On the other hand, the removal of organics at other two samplings was more than 80% and the anaerobic microbial activity was verified in the sample. SMA tests showed the food/microorganism rate (F/M) of 0.25 gDQO/g VS was the most suitable to the samples. The results showed SMA values between 0.85 and 0.21 mg\'CH IND.4\'/gVS.d for samples of October 2003 and October 2004. SMA test induced modifications in the structure of the microbial community according to DGGE-profile. In addition, VS content, which was used in the SMA tests as biomass measurement, displayed variable behavior making test results difficult to interpret in some situations. DGGE-profile showed variation in the sediment community structure. Higher bacterial and archaeal diversity was observed when anaerobic pond showed 80%, or more, of DBO removal. FISH technique was not a suitable method to secure quantification and identification of the microorganisms from in excess. In spite of the technique limitations, it was possible to identify microorganisms of Bacteria Domain, Archaea Domain, Methanobacteriaceae Family, Methanomicrobiales Order, and microorganisms belonging to Methanosaeta genus. Paramecium and Vorticella were the protozoans identified in all samplings. Rotifers belonging to genders Brachionus, Trichocerca, Synchaeta and Keratella were also observed.

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 presente trabalho estudou o aumento de capacidade de tratamento de um reator UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) por meio da adição de material suporte para adesão celular (Biobob®), avaliando-se as eficiências de remoção de matéria orgânica (expressa como DQO demanda química de oxigênio) e sólidos em suspensão (expressos como SST sólidos em suspensão totais). O reator híbrido, no qual a biomassa está presente em suspensão e imobilizada no material suporte, foi submetido a baixos tempos de detenção hidráulica (TDH) e altas velocidades ascensionais (vs). A operação do reator anaeróbio, de volume útil igual a 12,5 m³, foi conduzida em duas etapas. Na primeira o sistema foi operado como um reator de manta de lodo e escoamento ascendente (UASB), com TDH de 8,8 h e velocidade ascensional de 0,63 m.h-1. Na segunda etapa, introduziu-se 5,0 m³ de material suporte Biobob® no leito reacional do reator, transformando-o em reator anaeróbio híbrido (HAnR). Nessa condição, variou-se a vazão de alimentação, tendo o TDH variado entre 7,4 h (vs de 0,66 m.h-1) a 3,9 h (vs de 1,25 m.h-1). Para ambas as etapas o sistema foi alimentado com esgoto sanitário à temperatura ambiente, após tratamento preliminar (gradeamento e caixa de areia). Para condições de operação similares, o reator anaeróbio híbrido (HAnR) apresentou melhor desempenho na remoção de DQO e SST que o reator UASB, acrescendo em até 18% e 30% a eficiência de remoção, respectivamente. Para a velocidade ascensional de 1,25±0,02 m.h-1 e TDH de 3,9±0,1 h, o HAnR apresentou concentrações médias no efluente tratado de 205±46 mg DQOt.L-1 e 73±30 mg SST.L-1 e eficiências de remoção de 55±9% DQOt e 63±14% SST. / The increase of the treatability capacity of a UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) reactor by introducing an innovative packing material (Biobob®) in its reaction zone was evaluated. The hybrid anaerobic reactor (HAnR) containing suspended and immobilized biomass was evaluated regarding its efficiency of removing organic matter (expressed as COD chemical oxygen demand) and suspended solids (expressed as TSS total suspended solids) under lower hydraulic detention time (HDT) and higher upflow velocities (v s). The anaerobic reactor operation, with 12.5 m³ of working volume, was conducted in two phases. In the first phase, the system was operated as a conventional UASB reactor with HRT of 8.8 h and vs of 0.63 m.h -1 . In the second phase, 5.0 m³ of packing material Biobob® was introduced inside the reaction bed, changing the reactor configuration from suspended growth to hybrid growth. In this condition, the hybrid anaerobic reactor (HAnR) was subjected to decreasing flowrates with HDT ranging from 7.4 h (vs of 0.66 m.h-1) to 3.9 h (vs of 1.25 m.h-1). For both phases, the feed was domestic wastewater (after screens and grit chambers) at ambient temperature. Under similar operation conditions, the HAnR performed better than the UASB reactor increasing at 18% and 30% the COD and TSS removal efficiencies, respectively. For vs of 1.25±0.02 m.h-1 and HDT of 3.9±1.0 h, the HAnR produced a very high quality effluent, with average COD and TSS concentration of 205±46 mg DQOt.L-1 and 73±30 mg SST.L-1 and removal efficiencies of 55±9% and 63±14% for CODt and SST, respectively.

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 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.

The soil pile system (SPS) is a wastewater infiltration system used for secondary and tertiary treatment of wastewater. The purpose of this study is to perform a feasibility study to assess the applicability of SPS for treatment and safe disposal of domestic wastewaters, using a simplistic steady-state flow analytical modeling and a numerical transient unsaturated flow and transport modeling approaches. It is also aimed to develop guidelines for the design and operation of field scale SPS using the results of modeling studies. The analytical modeling approach (AMA) was used to assess total coliform and chlorine attenuation efficiency in a SPS with clay loam soil. Analytical modeling results showed that SPS can treat wastewater in terms of total coliform and chlorine. Thus, in the light of findings of analytical modeling study, a pilot scale field study was conducted for the identifying the design and operational characteristics of a field scale system. Numerical modeling approach was used to evaluate the impact on contaminant removal of transient nature of wastewater infiltration and redistribution through clay loam soil pile. The results of numerical and analytical models were compared to assess the effect of flow regime on contaminant removal efficiencies. Results show that there is no significant difference between removal efficiencies achieved by numerical and analytical models. Whereupon, analytical model was used to assess behavior of SPS with different soil types, namely silt loam, loam, and sandy loam soils. Model results indicated that SPS can be effective reducing chlorine and total coliform concentrations of wastewater below discharge standards. Results also indicated that SPS is highly sensitive to soil thickness, infiltration rate, soil bulk density and most importantly decay rate coefficients and the performance of SPS is dependent on the design, construction, operation characteristics and soil-environmental conditions of the system.

This thesis offers a decision support framework to establish the economic feasibility associated with considering the installation of a greywater system. Because of the potential dangers and lack of widespread knowledge of greywater systems, the study begins by providing an explanation of current greywater technology to include the history of the technology, an explanation of greywater as opposed to reclaimed water, the potential risks of greywater use, and the necessary components of a greywater system. This decision support framework can be used with any scale of greywater system to be installed within any scale of facility. The example of an typical Atlanta, Georgia, USA multifamily rental development is used within the study to explain the framework by showing a working model. The need for water conservation in Georgia is shown and how greywater use dovetails with the need to lower overall usage. The legality of greywater use in Georgia along with the specific legal uses is also shown. The findings are then made State of Georgia and use specific to a multifamily development. The decision support framework provided is a viable tool. The sample framework in chapter 5 shows that the implementation of a greywater unit in the sampled facility would save 5,060,739.6 gallons of potable water per year with a 10.49 year payback cycle.

Submitted by Valquíria Barbieri (kikibarbi@hotmail.com) on 2018-04-06T21:41:13Z No. of bitstreams: 1 DISS_2014_Thayana Alves Mattos.pdf: 4395808 bytes, checksum: 9adef294170640a916aa86281dff3a47 (MD5) / Approved for entry into archive by Jordan (jordanbiblio@gmail.com) on 2018-04-23T18:36:20Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DISS_2014_Thayana Alves Mattos.pdf: 4395808 bytes, checksum: 9adef294170640a916aa86281dff3a47 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-23T18:36:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DISS_2014_Thayana Alves Mattos.pdf: 4395808 bytes, checksum: 9adef294170640a916aa86281dff3a47 (MD5) Previous issue date: 2014-12-04 / Sérios problemas ambientais são advindos de alguns tipos de uso e ocupação inadequada do solo. Exemplo disso são as estações de tratamento de efluentes que tem a finalidade de reduzir a carga contaminante ou poluente de esgotos, a um nível compatível com o corpo receptor, ou seja, de modo que o efluente final tratado possa ser despejado sem provocar a degradação da água e sem gerar riscos à saúde do homem. Entretanto, em muitos casos, esta função não é atendida. Assim, o objetivo deste trabalho foi realizar o diagnóstico ambiental da Microbacia Hidrográfica do córrego Embauval, afluente do rio Cuiabá, dando ênfase aos possíveis impactos que podem ser ocasionados nela em virtude do lançamento do efluente doméstico do condomínio Residencial Terra Nova no manancial superficial. O estudo é relativo aos meses de maio, agosto, setembro, outubro e dezembro de 2013 e janeiro 2014. Para o desenvolvimento do referido diagnóstico, a Microbacia foi caracterizada através de análises laboratoriais de amostras de água do corpo d’ água além da utilização do Sistema de Informações Geográficas - SIG. Foram coletadas amostras de efluente bruto e tratado da estação de tratamento de esgoto - ETE, amostras do córrego Embauval próximo a sua nascente, montante e a jusante do lançamento do efluente tratado. As variáveis analisadas foram: pH, demanda bioquímica de oxigênio (DBO5), demanda química de oxigênio (DQO), sólidos totais, sólidos totais fixos, sólidos totais voláteis, sólidos sedimentáveis, nitrato, nitrito, nitrogênio amoniacal, nitrogênio total kjeldahl, fósforo total, coliformes totais e coliformes termotolerantes. Os resultados analíticos da água do córrego Embauval mostraram que o Índice de Qualidade da Água – IQA nos três pontos é Ruim, apresentado resultados que não atendem a qualidade especificada para corpos d’ água de água doce de classe 2. Na Microbacia as áreas de preservação permanente foram ocupadas por residências, grande parte das habitações que estão locadas a beira do córrego lançam seus esgotos sem tratamento no meio ambiente, há disposição de resíduos sólidos em terrenos baldios e nos mananciais superficiais. A ETE estudada apresentou problemas operacionais necessitando adequação, mas esta alcançou eficiência no tratamento de DBO5 e DQO de 85%. / Serious environmental problems are arising from some types of use and inappropriate land use. Examples are wastewater treatment plants which aims to reduce the contaminant or pollutant load of wastewater to a level compatible with the receiving body, or so that the final treated effluent can be discharged without causing the degradation of water and without any risk to human health. However in many cases, this function is not answered. The objective of this study was the environmental assessment of Watershed River stream Embauval, tributary of the Rio Cuiabá, emphasizing the potential impacts that may be caused in it by virtue of the release of wastewater from Newfoundland Residential condominium in surface source. The study is for the months of May, August, September, October and December 2013 and January 2014. For the development of this diagnosis, Watershed was characterized by laboratory analysis of water samples from the body of water than the use of Geographic Information System - GIS. Raw wastewater samples were collected and treated in the sewage treatment plant - ETE, Embauval stream samples near its source, upstream and downstream of the release of treated effluent. The variables analyzed were: pH, biochemical oxygen demand (BOD5), chemical oxygen demand (COD), total solids, fixed total solids, total volatile solids, sediments, nitrate, nitrite, ammonia, nitrogen full kjeldahl, total phosphorus , total coliforms and fecal coliforms. The analytical results of Embauval stream water showed that the Water Quality Index - IQA the three points Bad, presented results that do not meet the specified quality for bodies of freshwater water class 2. Watershed in the permanent preservation areas were occupied by residences, most of the units that are leased to stream edge release their untreated sewage into the environment, there is disposal of solid waste in vacant lots and surface waters. TEE studied had operational problems requiring adequacy, but this achieved efficiency in the treatment of BOD5 and COD of 85%.