Este trabalho teve por objetivo estudar a desinfecção seqüencial cloro-radiação ultravioleta e ozônio-radiação ultravioleta a fim de avaliar a resistência de microrganismos indicadores de poluição fecal - E. coli, coliformes totais e Clostridium perfringens - e compará-la à dos protozoários patogênicos: Giardia spp. e Cryptosporidium spp.. Houve, primeiramente, monitoramento do reator anaeróbio UASB cujo efluente foi utilizado neste estudo. Foi, então, verificado o comportamento das espécies residuais de cloro no esgoto e conduzido um estudo de parâmetros indicadores (pH, potencial de oxi-redução e condutividade) para o breakpoint. Na desinfecção, foram empregados o cloro, ozônio e radiação ultravioleta; separados, e seqüencialmente. Os ensaios realizados com ozônio promoveram remoção de DQO, sólidos e dos valores de absorbância em 254 nm, diferentemente do cloro. A ordem crescente de resistência à desinfecção foi: E. coli < coliformes totais < C. perfringens < protozoários. Houve correlação em alguns ensaios entre a bactéria esporulada C. perfringens e Giardia spp.. O efeito sinérgico, promovido pela desinfecção seqüencial, foi evidenciado em alguns experimentos para C. perfringens e Giardia spp. / The present dissertation reports on the study of the sequential disinfection with chlorine-ultraviolet radiation and ozone-ultraviolet radiation to evaluate the resistance of microorganisms that indicate fecal pollution - E. coli, total coliforms and Clostridium perfringens - and compare it to the resistance of pathogenic protozoa: Giardia spp. and Cryptosporidium spp.. Firstly, the UASB reactor, whose effluent was utilized in this study, was monitored. Then the behavior of the residual species of chlorine in the sanitary sewage was verified and a study of the indicating parameters (pH, oxi-reduction potential and conductivity) for the breakpoint was conducted. Chlorine, ozone and ultraviolet radiation were used separately and sequentially in the disinfection. Tests performed with ozone promoted removal of COD, solids and absorbance values of 254 nm, differently from chlorine. The order of resistance to disinfection was: E. coli < total coliforms < Clostridium perfringens < protozoa. There was a correlation in some tests between spore-forming bacterium Clostridium perfringens and Giardia spp.. The synergic effect caused by the sequential disinfection was observed in some experiments for C. perfringens and Giardia spp.

A remoção de microrganismos patogênicos através da desinfecção é uma necessidade para diminuir a incidência de doenças na população humana relacionadas com poluição fecal. A desinfecção sequencial tem grande potencial na remoção de microrganismos, quando comparada com a desinfecção convencional (um desinfetante). Neste trabalho buscou-se comparar a resistência de microrganismos indicadores de bactérias - E. coli e coliformes totais - e bactérias esporuladas - Clostridium perfringens quanto à desinfecção sequencial empregando cloro seguido de radiação ultravioleta e ozônio seguido de radiação ultravioleta; e à desinfecção convencional utilizando-se os mesmos desinfetantes aplicados individualmente em esgoto sanitário tratado previamente em reator UASB. Os ensaios foram realizados em batelada. As dosagens de cloro aplicadas foram de 10, 20 e 30 mg\'CL IND.2\'/L; de ozônio foram de 5,6; 11 e 16,5 mg\'O IND.3\'/L, ambos para os tempos de contato 10, 20 e 30 minutos. Na desinfecção sequencial com cloro foram aplicadas as doses de 1, 5 e 10 Wh/\'M POT.3\' de radiação UV; com ozônio, as doses de radiação foram variadas de 0,5 a 10 Wh/\'M POT.3\'. Na desinfecção sequencial de cloro-UV, foram removidos 2,5 e 5,2 log de C. perfringens e coliformes totais, respectivamente contra 1,5 e 4,2 log na desinfecção convencional para os mesmos microrganismos. Na desinfecção com cloro, a ordem decrescente de resistência foi: C. perfringens > coliformes totais > E. coli. Para ozônio seguido de UV, C. perfringens apresentou maior resistência e, em alguns ensaios, E. coli apresentou-se mais resistente que coliformes totais. A ação do ozônio mostrou-se notável para a melhoria da qualidade do esgoto tratado avaliada pela diminuição das concentrações de sólidos suspensos totais, sólidos totais, absorbância em comprimento de onda de 254 nm e da DQO, diferentemente do esgoto clorado no qual ocorreu o aumento nos valores destas variáveis físico-químicas. A ação da radiação ultravioleta foi potencializada quando aplicada sequencialmente ao cloro e ao ozônio. / The removal of pathogenic microorganisms through disinfection is a necessity to decrease the incidence of diseases in the human population related to fecal pollution. Sequential disinfection has a great potential on the removal of microorganisms when compared to conventional disinfection (single disinfectant). This work compared the resistance of indicators microorganisms of bacteria - E. coli and total coliforms - and spore-forming bacteria - Clostridium perfringens concerning the sequential and conventional disinfections. The sequential disinfection initially employed chlorine followed by ultraviolet radiation and ozone followed by ultraviolet radiation. The conventional disinfection utilized the same disinfectants individually applied in sanitary sewage previously treated in UASB reactor. The tests were made in batch. The chlorine dosages applied were 10, 20 and 30 mg\'CL IND.2\'/L; ozone were 5,6; 11 and 16,5 mg\'O IND.3\'/L, both for the contact times 10, 20 and 30 minutes. In the sequential disinfection with chlorine dosages of 1, 5 and 10 Wh/\'M POT.3\' of UV radiation were applied; with ozone, the dosages of radiation varied from 0,5 to 10 Wh/\'M POT.3\'. In the sequential disinfection with UV-chlorine were inactived 2,5 and 5,2 log of C. perfringens and total coliforms respectively, against 1,5 and 4,2 log in the conventional disinfection for the same microorganisms. In the chlorine disinfection, the decreasing resistance order was: C. perfringens > total coliforms > E. coli. In the ozone disinfection followed by UV, C. perfringens manifested more resistance and, in some assays, E. coli was more resistant than total coliforms. The action of ozone was outstanding for the improvement of treated sewage quality assessed by the decreasing of total suspended solids concentration, total solids absorbance at a wavelength of 254 nm and of DQO, differently from the chlorine sewage in which occurred an increase of the values of the physical-chemical variables. The ultraviolet radiation action was potentiated when sequentially applied to chlorine and to ozone.

Este trabalho apresenta as avaliações de desempenho, das demandas operacionais e dos fatores intervenientes no aumento da escala da unidade piloto do Reator anaeróbio Horizontal de Leito Fixo (RAHLF) no tratamento de esgoto sanitário após passagem por peneira com malha de 1 mm, durante dois anos de operação. O reator dispunha de volume total de 237,5 1, construídos com tubos comerciais de PVC de 14,5 cm de diâmetro (D), dispostos em cinco módulos horizontais em série de 2,88 m, perfazendo um comprimento total de (L) de 14,4 m e relação de total de L/D de 100. O suporte de imobilização de biomassa, espuma de poliuretano em matrizes cúbicas de 1 cm de aresta, mostrou-se adequado ao desenvolvimento do biofilme. Em partida, sem inoculação prévia, ocorreu a sua consolidação a partir de 70 dias, com predominância de morfologia semelhante a Methanosaeta sp. em relação a da Methanosarcina. Em torno de 90 dias com afluente de 350 mg/l de DQO, observe-se a melhor qualidade do efluente, com valor de 100 mg/l de DQO. Em longa operação ocorreu queda de rendimento e menor reprodutibilidade das previsões do projeto, atribuída aos constantes entupimentos e ineficácia das operações de limpeza, com o comprometimento de volume reacional verificados por estudos de hidrodinâmica. Da investigação das origens dos equipamentos observou-se tratar mais de um efeito local e qualitativamente relacionado à biomassa retida que propriamente quantitativo e extensivo ao longo de todo reator, com produção continuada de polímeros extracelulares, promovendo um efeito sinérgico com os predominantes organismos filamentosos e com os sólidos particulados retidos no leito. Diante das potencialidades desta configuração de reator apontam-se alternativas de mitigação dos entupimentos e o direcionamento dos estudos necessários para novo aumento de escala para o tratamento de esgoto sanitário. / This work evaluated the performance, the operational demands and the intervenient factors in the scale-up of the horizontal flow anaerobic immobilized biomass (HAIB) reactor pilot unit, treating domestic sewage previously screened. The operation was monitored for two years. The five- module (2.88 m length each) reactor volume was 237.5 liters and it was built with commercial PVC pipes of 14.5 cm of diameter (D), resulting in a total length (L) of 14.4 m and in a total ratio L/D of approximately 100. The immobilization support, cubic matrices of polyurethane foam (1 cm edge), showed to be suitable for the anaerobic biofilm development. During the start-up, without previous inoculation, the biofilm seemed to be consolidated after 70 days, and Methanosaeta sp. morphology predominated, in detriment of Methanosarcina. With an affluent of 350 mg COD/L, the best reactor performance was observed in about 90 days of operation (100 mg COD/L in the effluent). However, with the continuous operation, its performance decreased and the project predictions did not seem to fit anymore. These facts were probably due to the frequent cloggings ant the inefficiency of the backwashing procedures, leading to a decreasing of the operational volume. The origin of the clogging seemed to be related to the extracellular polymer production, linked to a synergic effect with the filamentous organisms and the particulate solids in the bed. Despite these operational problems, there were found alternatives to mitigate the clogging, and studies about a new scale-up methodology, in order to treat domestic sewage, were strongly recommended.

Nesta pesquisa, estudou-se a aplicação do biofiltro aerado submerso (BF) para pós-tratamento de esgoto sanitário tratado em reator anaeróbio compartimentado (ABR), visando adequar o efluente aos padrões estabelecidos pela legislação ambiental. A pesquisa foi dividida em duas etapas experimentais diferenciadas, principalmente, pela escala do biofiltro. Na primeira etapa, foi utilizado um biofiltro aerado submerso (BF1), em escala de laboratório, com volume útil de 7,82 L, sendo operado com tempo de detenção hidráulica de 3 horas, durante 117 dias. Na segunda etapa, foi empregado um biofiltro aerado submerso (BF2), em escala piloto, com volume útil de 178 L, sendo operado com tempo de detenção hidráulica de 6 horas, durante 47 dias. Em ambas as etapas, foram utilizadas matrizes cúbicas de espumas de poliuretano como meio suporte para imobilização celular e câmara de saturação - semelhante às utilizadas em sistemas de flotação por ar dissolvido - como mecanismo de aeração. O biofiltro BF1 obteve eficiências médias de remoção de DQOB, DBO5 e SST de 78%, 81% e 84%, respectivamente. O efluente apresentou as seguintes características médias: 22 mg DBO5/L, 49 mg DQOB/L e concentrações de SST e SSV inferiores a 20 mg/L em 96% dos valores medidos. A ocorrência do processo de nitrificação foi considerada pequena, atingindo eficiência máxima de conversão igual a 49%. Com relação ao biofiltro BF2, o desempenho do mesmo foi prejudicado pelo arraste do lodo do inóculo durante a primeira retro-lavagem e pelas baixas cargas orgânicas volumétricas aplicadas que dificultaram o crescimento dos microrganismos, não sendo observado se o reator entrou em regime permanente. As eficiências médias de remoção de DQOB, DBO5 e SST foram de 49%, 64% e 51%, respectivamente. . O efluente do biofiltro BF2 apresentou as seguintes médias: 98 mg DQOB/L, 49 mg DBO5/L e 19 mg SST/L. Quanto à inativação de microrganismos patogênicos, os resultados obtidos indicaram a necessidade de uma unidade de desinfecção após o sistema de pós-tratamento. O efluente do biofiltro BF1 apresentou concentrações médias de coliformes totais e fecais de 7,1 x 104 e 1,1 x 105 NMP/100 mL, enquanto para o biofiltro BF2 as concentrações foram de 3 x 106 e 6,4 x 104 NMP/100mL. A espuma de poliuretano comportou-se de forma adequada para imobilização da biomassa aeróbia, bem como para remoção de sólidos suspensos, devida a sua porosidade (90%) e capacidade de absorção. A câmara de saturação mostrou-se eficiente quanto ao processo de saturação de oxigênio e, quando operada com tempos de detenção hidráulica significativos, contribuiu com o processo de tratamento do efluente anaeróbio. / In this research, the application of the submerged aerated biofilter (BF) for post-treatment of domestic wastewater treated in anaerobic baffed reactor (ABR) was studied, seeking to adapt the effluent to established patterns by the environmental legislation. The research was divided in two differentiated experimental stages, mainly, for the scale of the biofilter. In the first stage, a submerged aerated biofilter (BF1), on laboratory scale, with useful volume of 7,82 L, being operated with hydraulic detention time of 3 hours was used for 117 days. In the second stage, a submerged aerated biofilter (BF2), on pilot scale, with useful volume of 178 L, being operated with hydraulic detention time of 6 hours was used for 47 days. In both stages, cubic matrices of polyurethane foam were used as a supports for cellular immobilization and pressure chamber, similar those used then in flotation system for dissolved air, as aeration mechanism. The biofilter BF1 obtained medium efficiencies of removal of BOD5, CODB and TSS 81%, 79% e 84%, respectively. The effluent presented the following medium characteristics: 22 mg BOD5/L, 49 mg CODB/L and concentrations of TSS and VSS lower than 20 mg/L in 96% of the measured values. The occurrence of the nitrification process was considered small, reaching maximum efficiency of conversion of 49%. About the biofilter BF2, its performance was harmed for the lost of sludgeseeding in effluent during the first backwash and for the low applied organic volumetric loads that hindered the growth of the microorganisms, not being observed if the reactor entered in permanent regime. The medium efficiencies of removal of BOD5, CODB and TSS were 64%, 49% and 51%, respectively. The effluent of the biofilter BF2 presented the following medium concentrations: 98 mg CODB/L, 49 mg BOD5/L and 19 mg TSS/L. As a pathogens inactivation, the obtained results indicated the need of a unit of disinfectiafter the post-treatment system. The effluent of the biofilter BF1 presented medium concentrations of total and fecal coliforms of 7,1 x 104 and 1,1 x 105 NMP/100 mL, while for the biofiltro BF2 the concentrations were 3 x 106 and 6,4 x 104 NMP/100mL, respectively. The polyurethane foam behaved in an appropriate way for immobilization of the aerobic biomass, as well as for removal of suspended solids, due its porosity (90%) and absorption capacity. The pressure chamber was shown efficient regarding the process of oxygen saturation, and, when operated with significant hydraulic detention times, it contributed with the process of treatment of the anaerobic effluent.

Neste trabalho avaliou-se o desempenho técnico e a viabilidade econômica do biofiltro aerado submerso preenchido com carvão granular antracitoso, empregado no pós-tratamento de efluente proveniente de reator anaeróbio de fluxo ascendente com manta de lodo. Os biofiltros experimentais utilizados no trabalho, com volume reacional de 47 L, operaram por 200 dias, com tempos de detenção hidráulica de 5 e 7,5 h. Constatou-se a viabilidade técnica em relação à remoção de matéria orgânica e nitrogênio amoniacal. O BF1 (TDH = 5 h), apresentou eficiências médias na remoção de \'DQO IND.f\', \'DBO IND.5\' e nitrogênio amoniacal de 62%, 46% e 89%, respectivamente, com valores médios de efluente de 25 \'+ OU -\' 11 mg\'DQO IND.f\'/L, 36 \'+ OU -\' 29 mg\'DBO IND.5\'/L e 4 \'+ OU -\' 9 mg N-\'NH IND.3\'/L. Por outro lado, o BF2 (TDH = 7,5 h), com desempenho superior, apresentou eficiências médias na remoção de \'DQO IND.f\', \'DBO IND.5\' e nitrogênio amoniacal de 68%, 95% e 89%, respectivamente, com valores médios de efluente de 21 \'+ OU -\' 12 mg\'DQO IND.f\'/L, 3 \'+ OU -\' 3 mg\'DBO IND.5\'/L e 6 \'+ OU -\' 12 mg N-\'NH IND.3\'/L. Os sistemas combinados UASB+BF apresentaram eficiências globais médias acima de 87% para DQO filtrada. Na análise da viabilidade econômica, o custo do leito filtrante de carvão representou, em média, 23% do custo total de implantação. Para o horizonte de projeto de 20 anos e taxa de juros de 11% ao ano, as receitas mínimas estimadas para sistemas de pós-tratamento com biofiltro preenchido com carvão foram de R$ 0,19; R$ 0,20; R$ 0,22 e R$ 0,24 por metro cúbico tratado, para populações de 200.000, 100.000, 50.000 e 25.000 habitantes respectivamente, sem considerar o custo com o tratamento do lodo gerado neste tratamento. / This research refers to technical performance and economic viability of submerged aerated biofilter with bed granular anthracite coal, employed in the post-treatment of effluent from upflow anaerobic sludge bed reactor. The experimental biofilters used in this research, with 47 L reaction volume, were loaded for 200 days with hydraulic retention time of 5 and 7.5 h. Technical feasibility regarding the removal of organic matter and ammonia nitrogen was confirmed. BF1 (HRT = 5 h) removal efficiencies of filtered COD, BOD and ammonia nitrogen were 62%, 46% and 89%, respectively, with average effluent concentration of 25 \'+ OU -\' 11 mg \'COD IND.f\'/L, 36 \'+ OU -\' 29 mg \'BOD IND.5\'/L e 4 \'+ OU -\' 9 mg \'NH IND.3\'/L. Moreover, BF2 (HRT = 7.5 h), with higher performance, achieved removal efficiencies 68%, 95% and 89% of filtered COD, DBO and ammonia nitrogen respectively, with average effluent concentration of 21 \'+ OU -\' 12 mg \'COD IND.f\'/L, 3 \'+ OU -\' 3 mg \'BOD IND.5\'/L and 6 \'+ OU -\' 12 mg \'NH IND.3\'/L. Combined systems UASB+BF achieved average overall efficiencies above 87% to filtered COD. Concerning economic feasibility study, the coal bed represented, on average, 23% of the total deployment cost. Within a twenty-year-project horizon and 11% of annual interest rate, the estimated minimum revenues for post-treatment system with submerged aerated biofilter with bed coal were R$ 0,19; R$ 0,20; R$ 0,22 and R$ 0,24 - brazilian real - per cubic meter of wastewater treated for 200,000, 100,000, 50,000 and 25,000 inhabitants respectively, without evaluating treatment cost of sludge generated in this system.

O avanço da tecnologia anaeróbia para tratamento de esgotos deve ser creditado em grande parte ao desenvolvimento dos modernos reatores de alta taxa de aplicação orgânica, com os maiores méritos ao filtro anaeróbio ascendente e principalmente, à configuração do UASB. A evolução dos reatores levou à busca para maximizar a aplicação prática para aproveitar todas as potencialidades dos processos anaeróbios. Todas as modernas configurações têm em comum a preocupação em atender requisitos essenciais em um reator: formação e retenção de grande quantidade de biomassa e melhoria do contato biomassa/matéria orgânica. Esta pesquisa tem como principal objetivo avaliar dois reatores anaeróbios, operados em batelada seqüencial e periodicamente aerados, como unidade de tratamento das águas residuárias geradas no campus da Universidade de São Paulo em São Carlos. Um dos reatores contém biomassa imobilizada em espuma de poliuretano e o outro é operado com biomassa suspensa ou auto-imobilizada, sem utilização de suporte inerte. Os sistemas, na primeira etapa operacional, anaeróbia, apresentaram remoção de matéria orgânica, com eficiências médias para espuma de 61% (ASBBR) e grânulos de 56% (ASBR) e eficiências na remoção de sólidos iguais a 62% de SST e 65% de SSV no ASBBR e 56 % de SST e 61% de SSV no ASBR. Na segunda etapa operacional, anaeróbia e aeróbia, os reatores ASBR e ASBBR, mostrou que a estratégia de operação com etapa anaeróbia seguida por período com aeração não foi adequada para remoções de matéria orgânica e nitrogênio. Os reatores operaram com grande instabilidade e baixas eficiências de remoção de matéria orgânica, abaixo das observadas em reator operado de forma anaeróbia. / The advance of anaerobic technology for wastewater treatment should be credited in great part to the development of the modern reactors with high rates of organic application, with merit to the ascendant anaerobic filter and mainly to the UASB configuration. The evolution of reactors led to the search to maximize the practical aplication to make the best use of all the potentialities of the anaerobic processes. All the modern configurations have in common the preoccupation to deal with essential requisites in a reactor: formation and retention of a large quantity of biomass and improvement in the biomass/organic matter contact. This research prime objective is to evaluate two anaerobic reactors, operated in sequential batch and periodically aerated, as unity of treatment of wastewaters generated at the campus of the University of São Paulo in São Carlos. One of the reactors contains biomass immobilized on polyurethane foam and the other is operated with suspended or autoimmobilized biomass, without the use of inert support. The systems, in the first operational step, anaerobic, presented organic matter removal, with medium efficiencies for foam of 61% (ASBBR) and granule of 56% (ASBR) and efficiencies in the removal of solids equal to 62% of TSS and to 65% of VSS in the ASBBR and to 56% of TSS and to 61% of VSS in the ASBR. In the second operational step, anaerobic and aerobic, the ASBBR and ASBR reactors showed that the strategy of operation with anaerobic step followed by a period with aeration was not adequate for the removal of organic matter and nitrogen. The reactors operated with great instability and low efficiency of organic matter removal, with results below of the ones observed in a reactor operated in the anaerobic way.

O projeto consistiu na concepção e avaliação do desempenho de um sistema anaeróbio-aeróbio para tratamento de esgoto sanitário. O leito do reator foi dividido em quatro compartimentos de igual volume. Foi usada espuma de poliuretano para imobilização da biomassa e, para facilitar a partida do reator, esse material suporte foi previamente inoculado. O projeto teve três fases distintas: na primeira etapa, foi observada a importância da concentração de biomassa anaeróbia no desempenho de reator anaeróbio a princípio operado com metade do leito reacional com espuma e, a seguir, com o leito todo preenchido com espuma. Na segunda etapa, foram testados diferentes tempos de detenção hidráulica no reator que operou apenas em condições anaeróbias. Na última etapa foi operado o reator combinado anaeróbio-aeróbio. Ficou constatada a importância da concentração de microrganismos no desempenho do reator anaeróbio, pois com o aumento da quantidade de espuma, o reator atingiu resultados melhores e maior estabilidade operacional. Foi comprovada a influência do tempo de detenção hidráulica (TDH) no desempenho do reator. Tempos de detenção muito altos acarretam problemas de transferência de massa líquido-sólido, e baixos TDH dificultam adequada ação dos microrganismos. O melhor resultado para o reator em operação exclusivamente anaeróbia foi para o TDH de 10 horas, no qual se conseguiu reduzir a DQO de amostra bruta de 389 +/- 70 mg/L para 137 +/- 16 mg/L, em média. Para o reator operado anaeróbio-aeróbio a DQO de amostra bruta decresceu de 259 +/- 69 mg/L para 93 +/- 31 mg/L, em média. A comparação de todos os resultados obtidos, evidenciou a importância do pós-tratamento aeróbio na remoção de parcela de matéria orgânica não removida em tratamento unicamente anaeróbio. / The project consisted in the design and performance evaluation of an anaerobic-aerobic system for wastewater treatment. Polyurethane foam was used for biomass immobilization and, to smooth the reactor start-up, this supporting material was previously inoculated. The project was divided in three distinct phases. In the first one, the importance of the anaerobic biomass concentration was observed in the performance of the anaerobic reactor in a way to operate the reactor primarily with half of the reaction bed filled with foam and subsequently operate it with the bed completely filled with foam. In the second phase, different times of hydraulic retention were tested with the reactor operating exclusively in anerobic conditions. In the third and last phase, an anaerobic-aerobic combined reactor was operated. It was possible to confirm the importance of microorganism concentration in the performance of the anaerobic reactor, since the increase in the amount of foam allowed the reactor to reach better results and greater operational stability. The influence of the hydraulic retention time in the reactor performance was also proved. Very high retention times cause problems in the liquid-solid mass transference, while low retention times do not allow an adequate action of microorganisms. The best result for the reactor with an exclusive anaerobic operation was the 10 hour retention time, when it was possible to reduce the COD of a 389 +/- 70 mg/L gross sample to a 137 +/- 16 mg/L in average. On the other hand, for the anaerobic-aerobic operating reactor, the COD of a gross sample dropped from 259 +/- 69 mg/ L to 93 +/- 31 mg/L in average. Finally, comparing all the obtained results, it was possible to verify the importance of the anaerobic post treatment in the removal of a part of the organic matter not removed in an exclusively anaerobic treatment.

Os reatores UASB (upflow anaerobic sludge blanket reactors) foram um marco histórico no tratamento de efluentes ao propiciar alta retenção de sólidos e boa mistura entre biomassa e afluente. Apesar de os reatores com a concepção original dos UASB serem usados com sucesso em muitas estações de tratamento de esgoto, algumas questões relacionadas a sua operação, construção e manutenção ainda prevalecem. Sendo assim, novas configurações baseadas na concepção tradicional de reatores de manta de lodo podem simbolizar novas tentativas para sanar essas questões. Neste contexto, uma configuração que emprega manta de lodo, objetivando principalmente a eliminação dos separadores trifásicos e adoção mistura com jatos, é aqui proposta, almejando simplificar a distribuição/mistura do esgoto afluente. A pesquisa foi, assim, realizada primeiramente em escala de bancada para determinar do gradiente de velocidade médio necessário para suspensão de sólidos, resultando em valores favoráveis de até 20 s-1. Na segunda fase, uma instalação piloto de 2,69 m3, construída em acrílico, foi utilizada para o estudo das características do jato e dos bocais, e do regime de mistura proporcionado pelo mesmo. Com auxílio das informações obtidas na primeira e segunda fases, a terceira fase do experimento abrangeu a reforma de um reator UASB tradicional, em escala piloto de 20,8 m3, para a implantação desse novo sistema de tratamento: removeram-se os sistemas para coleta de gases e de distribuição de fundo e implantou-se alimentação intermitente por meio de jatos, além de unidade de decantador de alta taxa. Em essência, o novo sistema foi dividido em duas zonas distintas: uma para as reações e outra provida de decantação laminar para a remoção de sólidos suspensos. Na primeira zona, a entrada de esgoto sanitário deu-se por meio de bocal que proporcionou jato para mistura da manta de lodo através da carga manométrica fornecida por reservatório elevado. A velocidade de entrada no reator e o alcance do jato puderam ser determinados, constatando-se que o número de pontos de entrada no reator pode ser reduzido (em relação ao número de pontos recomendados tradicionalmente: 2 a 4 m2, por ponto). O gradiente de velocidade aplicado durante cada jato (com 30 segundos de duração) foi de 16,6 s-1. Para o reator da terceira fase, na fase estável da operação, obteve-se eficiência de remoção de 52,79%, 70,90 % e 47,00% para DQO, DBO e SST, respectivamente. Adicionalmente, avaliou-se o uso de filtro rápido de camada única de areia para o pós-tratamento do efluente do reator anaeróbio, cujas remoções de DQO, SST e Turbidez (para taxa de aplicação de 100 m3.m-2.dia-1) foram de 54,94%, 84,44% e 81,71% respectivamente. Concluiu-se, desta forma, a viabilidade da operação do reator de manta de lodo com alimentação intermitente e sem necessidade de instalação do sistema separador trifásico. / In spite of reactors with the original design of UASB are successfully used in many wastewater treatment plants, some issues regarding the operation, construction and maintenance of these reactors still prevail. Thus, new configurations based on the traditional conception of sludge blanket reactors may signify new tries to solve these issues. In this context, this research proposes a new configuration, using sludge blanket, mainly aiming at the elimination of the three-phase separators and adoption of a mixture through jets in order to simplify distribution / mixing of the influent. Therefore firstly a bench scale study was conducted to determine the required average velocity gradient for suspension of solids, resulting in favorable values up to 20 s-1. In the second phase, a 2.69 m3 pilot plant was built in acrylic to study the characteristics of the jet and the nozzles, and the resulting mixing state. After this stage, and with the contribution of information obtained in the earlier stages, a traditional pilotscale UASB reactor of 20.8 m3 was adapted for the implementation of this new treatment system: the systems for gas collection and distribution of background were removed, and a high-rate sedimentation unit and intermittently feed through jets were introduced. In essence, the new system has been divided into two distinct zones: one for reactions and other provided of laminar decantation to remove suspended solids. In the reaction zone the entry of sewage was given through jet for mixing the sludge blanket. The mixing energy was provided by jet stemmed on an elevated tank, where the sewer was accumulated. The jet range and entry velocity into the reactor could be determined, noting that the number of entry points in the reactor can be reduced (relative to the number of points traditionally recommended: 2 to 4 m2 per point). The velocity gradient applied during each jet (with a 30 seconds duration) was 16.6 s-1. The pilot-scale reactor (third phase), in stable-phase operation, got a removal efficiency of 52.79%, 70.90% and 47.00% for COD, BOD and TSS, respectively. Additionally, were evaluated the use of unique coating rapid sand filter to the post-treatment of the effluent in the anaerobic reactor. The removals obtained for COD, TSS and Turbidity (for application rate of 100 m3.m-2.dia-1) were 54.94%, 84.44% and 81.71% respectively. It was concluded, therefore, the viability of the sludge blanket reactor operation with intermittent feed and without threephase separator system installation.

Utilizou-se reator de leito estruturado e aeração intermitente (RLEAI) como pós-tratamento de efluentes de reator UASB tratando esgoto sanitário. O volume total e o tempo de detenção hidráulica (TDH) do reator UASB eram de 11,2 L e 9 horas, respectivamente. O RLEAI possuía volume total de 11,0 L e, devido às hastes cilíndricas verticais de espuma de poliuretano usadas como suporte para a biomassa, o volume útil foi de 9,6 L. Este reator foi operado com um TDH de 12 horas, razão de recirculação igual a 3 e foi alimentado continuamente com efluente do reator UASB. O objetivo deste trabalho foi avaliar a influência do tempo de aeração no desempenho do RLEAI na remoção de matéria orgânica e nitrogênio. O reator foi operado com aeração contínua, e tempos de aeração intermitentes (tempo aerado/não aerado) de 2h/1h, 1h/1h, 0,75h/1,25h, 1h/ h e 1h/3h. Em todas as fases a DQO efluente ao sistema ficou entre 26 e 42 mg.L-1. A fase de aeração contínua foi fundamental para o estabelecimento da comunidade nitrificante no sistema. A oxidação do nitrogênio total (como NTK) para nitrato aumentou de 62% (aeração contínua ) para 82% (aeração intermitente de 1h/2h) devido à alcalinidade gerada pela desnitrificação, estimulada pelo período não aerado. Na fase 1h/3h a oxidação do NTK foi prejudicada pela falta de oxigênio, e a eficiência nesta fase foi de 42%. A maior remoção estável de N-total foi obtida na fase 1h/2h com eficiência de 29%. Foi observado no ensaio em batelada que a velocidade de desnitrificação via nitrato aumentou de 0,90 mg N. g SSV-1.h-1 para 2,55 mg N. g SSV-1.h-1 após aclimatação da biomassa em condições de excesso de matéria orgânica. Concluiu-se que a remoção de N-total foi limitada pela baixa quantidade de matéria orgânica advinda do reator UASB, sendo a relação DQO/N do afluente ao RLEAI de 3,04. A elevada oxidação de NTK e de remoção de matéria orgânica, aliadas à baixa produção sólidos e ao alto tempo de retenção celular (139 dias), mostram que o RLEAI é uma alternativa interessante em comparação às tecnologias praticadas atualmente para pós tratamento de efluentes de reatores anaeróbios. / This study used a structured bed reactor under intermittent aeration for post-treatment of UASB rector treating domestic sewage. The UASB reactor had a total volume of 11.2 L and 9 hours of hydraulic retention time (HRT). The structured bed reactor had a total volume of 11.0 L and working volume of 9.6 L due to the vertical cylindrical rods with polyurethane foam used as a support for the biomass. This reactor was operated whit 12 hours of HRT, recirculation ratio equal to 3 and was continuously fed with effluent from the UASB reactor. The aim of this study was to evaluate the influence of aeration time on RLEAI performance in removal of organic matter and nitrogen. For this the reactor was operated with continuous aeration and intermittent aeration periods (time aerated/ non-aerated) of 2h/1h, 1h/1h, 0.75h/1.25h, 1h/2h e 1h/3h. During all operation time the COD effluent to the system it was between 26 and 42 26 e 42 mg.L-1. The continuous aeration operation was fundamental to the establishment of the nitrifying microorganism community in the system. The TKN oxidation to nitrate increase from 62% (continues aeration) to 82% (intermittent aeration 1h/2h) due to the alkalinity generated by denitrification, that was stimulated by non-aerated period. In the intermittent aeration period of 1h/3h the NTK oxidation was damaged by a lack of oxygen; the efficiency at this stage was 42%. The most stable total nitrogen removal was obtained in 1h/2h aeration period with 29% efficiency. It was observed in the batch test that nitrate denitrification rate increased from 0.90 mg N. g VSS-1.h-1 to 2.55 mg N. g VSS-1.h-1 after acclimation of biomass in conditions of excess organic matter. It was inferred that the removal of total nitrogen was limited by the low amount of organic matter load from the UASB reactor; the COD/N ratio of the influent was 3.04. The high NTK oxidation and high organic matter removal, combined with low solid production and high cell retention time (139 days), leads to the conclusion that the structured bed reactor under intermittent aeration is an interesting alternative compared to the technologies currently applied for post treatment of anaerobic reactors effluent.

Este trabalho fundamentou-se na concepção, desenvolvimento tecnológico, ampliação de escala e avaliação do comportamento de sistema combinado anaeróbio-aeróbio de leito fixo e fluxo ascendente, com recirculação da fase líquida, para tratamento de esgoto sanitário. O reator, em escala piloto, foi construído em formato cilíndrico e confeccionado em fibra de vidro com volume total de aproximadamente 2,5 \'M POT.3\', com intuito de desenvolver um sistema capaz de operar como única unidade de tratamento para remoção de matéria orgânica e nitrogênio, reduzindo a geração de lodo e o consumo de energia pela combinação dos processos anaeróbio e aeróbio, possibilitando o aproveitamento das vantagens de cada um e minimizando seus aspectos negativos. Os melhores resultados operacionais foram encontrados para a etapa com tempo de detenção hidráulica total (TDH) de 12 horas e razão de recirculação (r) igual a 3,0, apresentando eficiências médias de remoção de DQO, \'N\'-NTK e SST de 92 ± 3%; 68 ± 11% e 75 ± 7%, respectivamente, com valores médios efluentes de 54 ± 22 mgDQO/L, 14 ± 10 mg \'N\'-NTK/L e 70 ± 42 mgSST/L. Os valores médios de carga orgânica volumétrica (COV) e carga volumétrica de nitrogênio (CVN) removidas foram de 1,08 ± 0,04 kgDQO/\'M POT.3\'.dia e 0,06 ± 0,02 kgNTK/\'M POT.3\'.dia para esta etapa. A estabilidade operacional durante a etapa com TDH de 12 h, a alta remoção de matéria orgânica e nitrogênio, sem a necessidade de adição de fonte exógena de carbono, para promover o processo de desnitrificação, e de suplementação de alcalinidade consumida durante a nitrificação, e a reduzida necessidade de manutenção devido à tecnologia de fabricação adotada, comprovam a viabilidade técnica de utilização do reator combinado de leito fixo como unidade compacta para pequenas comunidades ou vazões afluentes, para tratamento de esgoto sanitário. / This work was based on design, technology development, scale up and performance evaluation of an up-flow combined anaerobic-aerobic fixed bed system, with recycle of the liquid phase, for treatment of domestic sewage. The pilot scale reactor was built in a fiberglass cylindrical shape with a total volume of approximately 2.5 \'M POT.3\', aiming at the development of a system capable of operate as a single treatment unit for organic matter and nitrogen removal, with low sludge production and energy consumption by the advantages of combination of anaerobic and aerobic processes. The improved operating results were found for the condition with overall hydraulic retention time (HRT) of 12 hours and recycle ratio (r) equal to 3.0, with average removal efficiencies of COD, TKN and TSS of 92 ± 3%, 68 ± 11% and 75 ± 7%, respectively, with average effluent values of 54 ± 22 mgCOD/L, 14 ± 10 mgTKN/L and 70 ± 42 mgTSS/L. The average values of removed organic loading rate (OLR) and nitrogen volumetric loading (NVL) reached 1.06 ± 0.04 kgCOD/\'M POT.3.d and 0.06 ± 0.02 kgTKN/\'\'M POT.3\'.d for this phase. The operational stability during the stage with HRT of 12 h, the high organic matter and nitrogen removal, without addition of exogenous carbon source (electron donor) to promote the denitrification process, with no supplementation of alkalinity consumed during nitrification, and the reduced maintenance due to manufacturing technology adopted, proved the technical feasibility of the combined fixed-bed reactor as a compact unit for small communities or low inflow rates, for treatment of domestic sewage.