No presente trabalho foi estudada a utilização do ozônio como auxiliar no pós-tratamento de reatores anaeróbios por reatores de lodos ativados. Foi estudada a influência da ozonização no aumento da biodegradabilidade da matéria orgânica recalcitrante de efluente anaeróbio antes de ser submetido ao tratamento aeróbio. A pesquisa foi dividida em três etapas. Na primeira e segunda etapas foram utilizados quatro amostras, uma bruta e três ozonizadas com dosagens de 5, 10 e 15 mg O3/L. As amostras da primeira e segunda etapa tiveram tempos de ozonização de 30 e 50 minutos, respectivamente. Os reatores de lodos ativados tiveram tempo de retenção celular de 10 dias e tempo de detenção hidráulica de 24 horas. Na terceira etapa foram utilizadas três amostras, uma bruta e duas ozonizadas cuja dosagem de ozônio foi de 15 mg/L, valor que obteve melhores resultados nas etapas anteriores. Os tempos de ozonização de cada amostra foram de 30 e 50 minutos. Nesta fase, o reator de lodos ativados teve tempo de retenção celular de 10 dias e tempo de detenção hidráulica de 12 horas. Entretanto, amostras ozonizadas submetidas a pós-tratamento em reator de lodos ativados, apresentaram aumento da biodegradabilidade quando expostas a maiores tempos de ozonização. A alimentação do reator de lodos ativados com amostras ozonizadas trouxe benefícios ao seu desempenho. / On this research was studied the utilization of ozone as auxiliary on the post-treatment of anaerobics reactors by activated sludges reactors. It was studied the influence of ozonization of anaerobic effluent before being submitted to an aerobic treatment on the increase of the biodegradability of recalcitrant organic matter. The research was divided in three stages. In the first and second stage was used four samples, one brute and three ozonizades with doses of 5, 10 and 15 mg O3/L. The samples used on first and second stages had being ozonization times of 30 and 50 minutes, respectively. The activated sludges reactors had time of cellular retention of 10 days and hydraulic time of detention of 24 hours. On the third stage were used three samples, one brute and two ozonizades whose doses of ozone was of 15 mg/L, this value achieved the best results in the previous stages. The ozonizations times of each sample were of 30 and 50 minutes. On this stage the activated sludges reactors had time of cellular retention of 10 days and hydraulic time of detention of 12 hours. It was observed that ozonizades samples submitted to post-treatment in activated sludges reactors presented increase of the biodegradability when exposed at largest times of ozonization. The feeding of activated sludges reactors with ozonizades samples benefit its perfomance.

Submitted by Biblioteca de Pós-Graduação em Geoquímica BGQ (bgq@ndc.uff.br) on 2017-09-18T16:28:16Z No. of bitstreams: 1 Dissertação - Renato Ribeiro (Mestrado em Geoquímica Ambient.pdf: 1758942 bytes, checksum: 2ab97e8d9839edbd110b4bfbbc94fdc9 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-18T16:28:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação - Renato Ribeiro (Mestrado em Geoquímica Ambient.pdf: 1758942 bytes, checksum: 2ab97e8d9839edbd110b4bfbbc94fdc9 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / Universidade Federal Fluminense. Instituto de Química. Programa de Pós-Graduação em Geoquímica, Niterói, RJ / O óxido nitroso (N2O) é um dos principais gases do efeito estufa e a principal fonte de óxido nítrico na estratosfera, contribuindo de forma indireta para o consumo do ozônio estratosférico. O tratamento de esgotos é uma fonte antrópica de N2O, cuja contribuição é quantitativamente considerada de menor relevância, entretanto, pouco se sabe sobre a real contribuição dessas emissões em virtude da grande variabilidade reportada nos fatores de emissão (FEs), balizados na carga de nitrogênio total (NT) afluente, tanto oriundo de estudos realizados em escala real quanto laboratorial. As diretrizes de 2006 do Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas para inventários nacionais de gases do efeito estufa propõem como FE 3,2 (2-8) g N2O pessoa-1 ano-1 para o caso de Estações de Tratamento de Esgotos (ETEs) com processos de nitrificação e desnitrificação controlados. O objetivo do presente estudo foi avaliar a relação entre alguns parâmetros operacionais, tais como concentração de NT afluente à ETE (especialmente NH4+), demanda química de oxigênio (DQO) e concentração de oxigênio dissolvido (OD), com as emissões de N2O do tanque de aeração de uma ETE localizada na região metropolitana do Rio de Janeiro. O processo de tratamento de esgotos empregado é o sistema de lodos ativados convencional com aeração realizada de forma diferenciada por zonas. As emissões de N2O foram determinadas mensalmente, sempre na parte da manhã, no período de janeiro a junho de 2010 ao longo das seis zonas dos quatro tanques de aeração que a ETE possui em funcionamento. A média das emissões de N2O determinada durante o período de estudo foi 1,11 kg N dia-1, o que corresponde a 0,02% da carga de NT afluente. As emissões de N2O foram menores no período de verão do que no inverno e positivamente correlacionadas (r = 0,90; n = 6; P < 0,01) com as concentrações de NH4+ afluente à ETE. Em relação às concentrações de DQO e OD, as maiores emissões de N2O ocorreram em regiões de baixas concentrações de DQO e concentrações de OD superiores a 2,0 mg L-1, sendo a maior emissão média de N2O determinada em OD próximo a 3,0 mg L-1. A redução da carga orgânica ao longo das zonas e o aumento gradual da concentração de OD contribuem de forma direta para as maiores emissões de N2O, em razão da maior disponibilidade de OD para ambas as reações de oxidação da matéria orgânica e nitrificação e, consequentemente, maior produção e emissão de N2O. As eficiências de remoção de demanda bioquímica de oxigênio (DBO), DQO e NT foram 97%, 93% e 80%, respectivamente. O FE médio, balizado na população atendida, foi 2,5 vezes menor do que o proposto pelas diretrizes de 2006 do Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas para inventários de emissões de N2O em ETEs com processos de nitrificação e desnitrificação controlados. Portanto, os resultados sugerem que o processo de lodos ativados convencional empregado na ETE de estudo é bastante eficiente na remoção da carga orgânica e NT e, além disso, no que tange as menores emissões de N2O quando comparado a outros sistemas empregados nas ETEs estudadas no Brasil e em estudos desenvolvidos no exterior. Sugere-se que tal eficiência esteja relacionada à utilização de aeração suficiente e diferenciada por zonas, que proporciona condições favoráveis aos processos microbiológicos de oxidação da matéria orgânica e aos processos de nitrificação completos, mesmo nas condições de elevadas concentrações de DBO, DQO e de NT (especialmente NH4+), como observado no período de inverno. / Nitrous oxide (N2O) is a major greenhouse gas and the main source of nitric oxide in the stratosphere, contributing indirectly to consumption of the stratospheric ozone. Wastewater treatment is an anthropogenic source of N2O, whose contribution is considered to be quantitatively of minor importance. However, little is known about the actual contribution of these emissions due to the wide variability reported in the emission factors (EFs), based on amount of N2O emitted relative to the influent total nitrogen (TN) load, both from full-scale and laboratory-scale studies. The 2006 guidelines of the Intergovernmental Panel on Climate Change for national inventories of greenhouse gases as proposed EF 3.2 (2-8) g N2O person-1 yr-1 for the case of advanced centralized wastewater treatment plants (WWTPs) with controlled nitrification and denitrification steps. The aim of this study was to evaluate the relationship between some operational parameters, such as TN concentration (especially NH4+), chemical oxygen demand (COD) and dissolved oxygen (DO) concentrations, on N2O emissions from the aeration tank of a WWTP located in the metropolitan region of Rio de Janeiro, Southeast Brazil. The wastewater treatment employed is conventional activated sludge process with a differentiated aeration system. The entire aeration system consists of four adjacent aeration tanks with six zones each. N2O emissions were measured monthly in the period from January to June 2010, always in the morning, over the six zones of the four aeration tanks. The average N2O emission was 1.11 kg N day-1 corresponding to 0.02% of the influent TN load. N2O emissions were lower in summer than winter and were positively related (r = 0.90; n = 6; P < 0.01) with influent NH4+ concentrations. Regarding the COD and DO concentrations, the highest N2O emissions occurred in regions of low concentrations of COD and DO concentrations above 2.0 mg L-1, with the highest average emission of N2O in DO concentration close to 3.0 mg L-1. The reduction of the organic load along the zones and gradually increase the DO concentration, contributes directly to higher N2O emissions, due to the greater availability of DO for both the oxidation of organic matter and nitrification, and consequently higher production and emission of N2O. The removal efficiencies of biological oxygen demand (BOD), COD and TN were 97%, 93% and 80%, respectively. The average EF calculated from population served was 2.5 lower than that proposed by the IPCC for N2O emission inventories in WWTPs with controlled processes of nitrification and denitrification. Therefore, the results suggest that the process employed in the WWTP study is very efficient in removing the organic load and TN, and in addition, with smaller N2O emissions when compared to other systems studied in Brazil and those available in literature. It is suggested that this efficiency is related to the use of aeration sufficiently to promote conditions favorable for the microbial oxidation of organic matter and complete nitrification, even under conditions of high BOD, COD and TN concentrations (especially NH4+), as observed during winter.

Este estudo foi motivado pela necessidade de se tratar o excesso de vazão afluente às estações de tratamento de esgoto, que ocorre em dias de chuvas intensas. A hipótese central deste estudo é a de que a adoção de processo físico-químico para o tratamento de esgoto excedente diluído, pode ser vantajosa em relação ao aumento da capacidade com a ampliação dos sistemas exclusivamente biológicos. A pesquisa foi desenvolvida na ETE Martim de Sá da SABESP, localizada em Caraguatatuba/SP, onde o esgoto é tratado por lodos ativados em bateladas sequenciais. Estudou-se a variação da vazão de esgoto afluente na época de chuvas, bem como o funcionamento das bateladas. Além disso, foi avaliado o emprego da coagulação, floculação e sedimentação em decantador laminar para tratar o excesso de vazão com aplicação de sulfato de alumínio, cloreto férrico e polímero catiônico em uma estação piloto, após a realização de ensaios em escala de bancada em aparelho de Jar Test. O monitoramento da vazão afluente mostrou que em dias de chuvas e com ocorrência de desvios, a vazão máxima foi 220 L/s, ou seja, até 6 vezes maior que a vazão média de tempo seco. Para esta situação, o processo físico-químico pode tornar-se uma alternativa promissora, devido à sua capacidade de trabalho sob altas vazões em instalações de menor porte. Nos ensaios para se avaliar o tratamento físico-químico utilizou-se esgoto bruto pertencente a duas faixas de DBO: 50 e 100 mg/L e taxa de aplicação superficial no decantador de 76,82 m³ / m² / dia. A melhor dosagem de produto químico utilizada para tratar o esgoto bruto da faixa de DBO igual a 50 mg/L foi 40mg/L de cloreto férrico mais 0,5mg/L de polímero catiônico resultando em efluentes com DBO média de 26mg/L. Para o esgoto bruto da faixa de DBO igual a 100 mg/L a melhor dosagem foi a de 60mg/L de cloreto férrico, com DBO média dos efluentes igual a 44mg/L. Para esta faixa de trabalho é recomendável prever a aplicação de polímero. Por esta pesquisa concluiu-se que é possível atender aos limites legais de qualidade do esgoto tratado com o emprego do tratamento físico-químico, além disso produziu elementos importantes para subsidiar a avaliação econômica para a implantação desta tecnologia em paralelo ao sistema de lodo ativado nas situações de sobrecarga hidráulica. No entanto, a análise do fluxograma do funcionamento da estação com o processo de lodos ativado em bateladas, indicou que é possível efetuar o tratamento da vazão de 220 L/s pelo processo biológico. Assim, é recomendável a implantação do tratamento físico-químico somente se, após a realização do teste em escala real do funcionamento das bateladas com a vazão de 220 L/s, o tratamento biológico não atender aos padrões estabelecidos. / This study was motivated by the need to treat high wastewater influent exceeding in sewage treatment plants, which occurs on days of heavy rain. The central hypothesis of this study is that the physical-chemical process to treat dilute sewage overflow, it can be advantageous with respect to increased capacity and expansion of biological systems. The research was conducted in ETE Martim de Sá (SABESP), located in Caraguatatuba / SP, where the sewage is treated by sequencing batch reactor. It was studied the variation of the flow of wastewater during the rainy season, and the operation of the batch. Furthermore, it was evaluated the use of coagulation, flocculation and sedimentation in plate settler with application of aluminium sulfate, ferric chloride and cationic polymer in a pilot plant, after the testing of bench scale apparatus in Jar Test. Monitoring the inflow showed that on days of rainfall and bypass, the maximum flow was 220 L/s, up to 6 times the dry weather average flow. For this situation, the physico-chemical process may become a promising alternative, due to its ability to work under high flow rates in smaller facilities. In tests to evaluate the physical-chemical treatment was used two kinds of raw sewage: 50 and 100 mg/L BOD, overflow rate used in the plated settling tank was 76.82 m³/m² / day. The best dosage of chemical used to treat the raw sewage BOD of 50 mg/L was 40 mg/L ferric chloride plus 0.5 mg/L of cationic polymer, resulting in average effluent with BOD of 26 mg/L. For the raw sewage of the range BOD of 100 mg/L, 60 mg/L ferric chloride was the best dosage with an average BOD of effluent equal to 44 mg/L. For this range of work is recommended to provide for the application of polymer. This research concluded that it is possible to comply with the legal standard of treated sewage with physical-chemical treatment, also produced evidence that can help in the economic evaluation for the implementation of this technology in parallel with the activated sludge system in hydraulic overload situations. However, analysis of the flow diagram of operation of the station with the sequencing batch reactor, indicated that it is possible to make the treatment of flow of 220 L/s by the biological process. Therefore, is recommend the implementation of physical-chemical treatment only if after the test-scale operation of the batches with the flow rate of 220 L/s, the biological treatment doesn\'t meet the established standards.

O lodo de esgoto gerado em estações de tratamento de esgoto pode conter substancias tóxicas ainda não regulamentadas nas legislações nacionais e internacionais. Dentre elas as genotóxicas tem recebido especial atenção. Este trabalho teve como objetivos avaliar a genotoxicidade de amostras de lodo de esgoto tratado de diferentes Estações de Tratamento de Esgoto (ETE) do Estado de São Paulo com o teste de micronúcleo em Tradescantia e ampliar os conhecimentos sobre o potencial de utilização da Tradescantia pallida em substituição ao clone 4430. Todas as ETEs estudadas apresentaram pelo menos uma amostra positiva para o teste de micronúcleo em Tradescantia sendo necessários mais estudos para elucidar quais os compostos são responsáveis pelo efeito observado. Os resultados sugerem que a Tradescantia pallida pode substituir o clone 4430 no teste de micronúcleo, porém esse ensaio tem aplicabilidade limitada em programas de monitoramento. / The sludge produced in sewage treatment plants can contain toxic substances which are not yet regulated by national and international legislation. Among these, the genotoxic substances are of great concern. The present paper aimed at evaluating the genotoxicity of treated sludge samples collected in different Sewage Treatment Plants (STP) located in the State of São Paul, Brazil. The micronucleus assay in Tradescantia was the test chosen for this evaluation. Another objective of the study was to verify it Tradescantia pallida could replace the clone 4430 in the Trad-MN assay. All the STPs studied have presented at least one positive sample for the micronucleus assay in the Tradescantia. Further studies are required in order to determine which compounds are responsible for the observed effect. The results obtained suggest that T. pallida can replace clone 4430 in the micronucleus assay, however, this assay presents limited applicability in monitoring programs.

No presente trabalho foi estudada a utilização do ozônio como auxiliar no pós-tratamento de reatores anaeróbios por reatores de lodos ativados. Foi estudada a influência da ozonização no aumento da biodegradabilidade da matéria orgânica recalcitrante de efluente anaeróbio antes de ser submetido ao tratamento aeróbio. A pesquisa foi dividida em três etapas. Na primeira e segunda etapas foram utilizados quatro amostras, uma bruta e três ozonizadas com dosagens de 5, 10 e 15 mg O3/L. As amostras da primeira e segunda etapa tiveram tempos de ozonização de 30 e 50 minutos, respectivamente. Os reatores de lodos ativados tiveram tempo de retenção celular de 10 dias e tempo de detenção hidráulica de 24 horas. Na terceira etapa foram utilizadas três amostras, uma bruta e duas ozonizadas cuja dosagem de ozônio foi de 15 mg/L, valor que obteve melhores resultados nas etapas anteriores. Os tempos de ozonização de cada amostra foram de 30 e 50 minutos. Nesta fase, o reator de lodos ativados teve tempo de retenção celular de 10 dias e tempo de detenção hidráulica de 12 horas. Entretanto, amostras ozonizadas submetidas a pós-tratamento em reator de lodos ativados, apresentaram aumento da biodegradabilidade quando expostas a maiores tempos de ozonização. A alimentação do reator de lodos ativados com amostras ozonizadas trouxe benefícios ao seu desempenho. / On this research was studied the utilization of ozone as auxiliary on the post-treatment of anaerobics reactors by activated sludges reactors. It was studied the influence of ozonization of anaerobic effluent before being submitted to an aerobic treatment on the increase of the biodegradability of recalcitrant organic matter. The research was divided in three stages. In the first and second stage was used four samples, one brute and three ozonizades with doses of 5, 10 and 15 mg O3/L. The samples used on first and second stages had being ozonization times of 30 and 50 minutes, respectively. The activated sludges reactors had time of cellular retention of 10 days and hydraulic time of detention of 24 hours. On the third stage were used three samples, one brute and two ozonizades whose doses of ozone was of 15 mg/L, this value achieved the best results in the previous stages. The ozonizations times of each sample were of 30 and 50 minutes. On this stage the activated sludges reactors had time of cellular retention of 10 days and hydraulic time of detention of 12 hours. It was observed that ozonizades samples submitted to post-treatment in activated sludges reactors presented increase of the biodegradability when exposed at largest times of ozonization. The feeding of activated sludges reactors with ozonizades samples benefit its perfomance.

Este estudo visou avaliar as implicações do uso da lise celular sobre a produção de lodos e acumulação de nutrientes no efluente do sistema combinado de tratamento (anaeróbio/aeróbio) de despejo sintético simulando esgoto sanitário. O sistema operado era constituído de reator UASB (V = 10,5 l), reator aeróbio (V = 4,4 l) e sedimentador (V = 2,7 l), operando com tempo de detenção hidráulica de 8,0 h, 3,5 h e 2,7 h respectivamente. Durante a fase de controle, acompanhou-se as características de funcionamento do processo sem o emprego da lise celular no lodo de excesso e posteriormente fez-se uso de equipamento de ultra-som para promover a lise do lodo, com retorno posterior do lodo lisado à entrada do reator UASB. Verificou-se que a eficiência média global de remoção de DQO do sistema foi de 90% em ambas as fases considerando DQO efluente filtrada. A conversão de nitrogênio amoniacal a nitrato foi pequena no tanque de aeração e a remoção de fósforo foi insignificante no processo de tratamento, no entanto não ocorreu alteração na qualidade do efluente do sistema em função do retorno do material lisado. Na escala estudada foi freqüente o aparecimento de bulking (controlado pela aplicação de hipoclorito de sódio no sedimentador), fato esse que dificultou a operação do sistema de tratamento e interferiu na manutenção do tempo de retenção celular. Os resultados obtidos da simulação realizada por meio do software GPS-X 4.0, para reator em escala real empregando a lise celular, mostraram acréscimo na concentração de fósforo total no efluente de 30% após 5 anos de operação / The aim of this research is to value the use of cell lyses over the sludge production and effluent nutrient accumulation from a combined treatment system (anaerobic/aerobic) from a synthetic sanitary wastewater. The parts of this system where one UASB reactor (V = 10,5 l), one aeration tank (V = 4,4 l) and one sedimentation tank (V = 2,7 l), hydraulic detention times of 8,0 h, 3,5 h e 2,7 h, respectively. During the control period, the characteristics of the system working without the use of cell lyses were recorded. After this phase, ultrasound equipment was used to cause the sludge lyses and then the sludge was returned to the entrance of the UASB reactor. From these tests we could not observe changes in mean global DQO removal efficiency for the both phases and it was 90% considering filtrated effluent COD. Few ammonia-nitrogen changes into nitrate inside the aeration tank were observed. Phosphorus removal in the treatment system was insignificant, but we could notice no damage to the treatment system caused by the lyses material returned. In the reduced scale of the system bulking events were frequent. This was controlled with sodium hypochlorite at the sedimentation tank, but these events caused operation difficulties and had interfered on the cellular detention time maintenance. Results from a real scale simulation, using cell lyses, done with the GPS-X 4.0 software, show an increase in effluent total phosphorus equal to 30% after 5 years

O excesso de nutrientes como nitrogênio e fósforo em efluentes de estação de tratamento de esgoto sanitário pode provocar a eutrofização nos corpos d\'aguas receptoras. Esse processo gera efeitos negativos para a engenharia sanitária, dependendo do grau de qualidade e do uso de água requeridos. Para o abastecimento público, são exigidos métodos e processos de tratamentos avançados, quando a fonte hídrica está eutrofizada. Neste sentido, sistemas aeróbios de lodos ativados passaram a se destacar também como removedores de nutrientes por processos biológicos, após sofrerem algumas modificações operacionais. Um meio para otimizar o processo de remoção biológica do fósforo em excesso (EBPR) é promover condições ideais para o crescimento dos organismos acumuladores de fósforo. Esse trabalho teve como objetivo avaliar uma estação piloto de lodos ativados modificados, para a remoção de fósforo em excesso, utilizados no tratamento de esgoto sanitário, localizada na ETE da cidade de Tóquio - Japão. Essa estação piloto constituía-se de três sistemas de reação (1, 2 e 3), sendo que cada sistema era compartimentado e submetido às condições anaeróbia, anóxica e aeróbia. A avaliação dos três sistemas de reação, consistiu na verificação do desempenho deles com relação a DBO e fósforo e monitoramento da estrutura da comunidade microbiana, pela técnica da eletroforese em gel de gradiente desnaturante (DGGE). O desempenho em relação a DBOs (mg/L) nos três sistemas de reação, sempre foi superior a 90% e a eficiência da remoção do fósforo (%) na forma de fosfato (P-PO4 - mg/L) foi superior, em geral, a 70%, considerando os valores de entrada das alimentações e saída no último compartimento dos três sistemas de reação. Verificou-se que a estrutura da comunidade microbiana apresentou uma grande diversidade, devido aos números de bandas padrões encontradas nas amostras analisadas. Observou-se também uma grande similaridade ) da estrutura da comunidade microbiana nos sistemas estudados, possivelmente, relacionada ao mesmo afluente (esgoto sanitário) e ao mesmo tipo de recirculação interna e do lodo. As mudanças das estruturas das comunidades microbianas foram pequenas, diante das mudanças temporais e operacionais. No entanto, observou-se que o sistema foi menos eficiente (parâmetros de desempenho), frente a essas mudanças, o que pode estar mais relacionado à redução das atividades dos microrganismos do que com as estruturas microbianas. / The excess of nutrients such as nitrogen and phosphate in effluents of treatment plants for sanitary sewage can cause eutrophication in the receiving body of water. Given that process generates negative effects for the sanitary engineering depending on the degree of the quality and of the requested use of water. For the public provisioning, methods and processes of advanced treatments are demanded, when the water body is eutrophic. In this sense, aerobic systems of activated sludge have been expanded also to the processes of biological removal of nutrients after some operational modifications. By means of the optimization process of enhanced biological phosphorus removal (EBPR) will promote ideal conditions for the growth of polyphosphate accumulating organisms. This work had as its objective to evaluate a pilot station modified activated sludge, used for the treatment of sanitary sewage, but specifically for the enhanced phosphorus removal, located in the ETE of the city of Tokyo - Japan. These pilot station was constituted of three reaction systems (1, 2 and 3), and each system were composed of compartments and were submitted to anaerobic, anoxic and aerobic conditions. The evaluation of the three reaction systems, consisted of the verification of the performance of the systems with regard to BOD and phosphate which were monitored through microbial community\'s structure, for the biological phosphorus removal technique (DGGE). The performance in relation to the BODS (mg/L) in the three reaction systems was always above 90% and the efficiency of the removal of phosphorus (%) in the form of phosphate (P-PO4 - mg/L) was in general better than 70%, considering the values of influent and effluent from the last compartment of the three reaction systems. It was verified that the microbial community structure presented a great diversity, due to the standard numbers of bands found in the analyzed samples. A great similarity of the microbial community structure was observed in the studied systems, possibly being related to the same influent (domestic sewage) and to the same type of intern recirculation and of the sludge. The changes of the microbial communities structures were small, before the temporary and operational changes. However, it was observed that the system was less effiecient (performance parametrs) front to those changes, what can be more related the reduction of the activities of the microorganisms than with the microbial structures.

No presente trabalho foram realizados estudos para verificar as interferências do lançamento de resíduos de Estações de Tratamento de Água nas Estações de Tratamento de Esgoto com decantação primária. A ETA estudada utilizava cloreto férrico como coagulante primário e possuía decantadores com descarga de fundo diária. As interferências nos decantadores primários da ETE foram simuladas por meio de testes de sedimentação e nos digestores de lodo, por meio de testes de tratabilidade anaeróbia. Testes e análises complementares também foram realizados para verificar eventuais interferências no tratamento biológico da fase líquida do esgoto e no tratamento físico da fase sólida do esgoto. Os resultados indicaram aumento na eficiência de sedimentação em conseqüência do aumento da quantidade e concentração do resíduo de ETA introduzido no esgoto. Obteve-se, por exemplo, um incremento de até 50% na remoção de sólidos suspensos e turbidez, 40% na de DQO e fosfatos e 30% na de nitrogênio. No entanto, obteve-se um maior volume de lodo primário, embora de menos concentrado. De acordo com os resultados dos testes de tratabilidade anaeróbia, os resíduos da ETA não foram tóxicos ao processo. Com relação ao tratamento biológico da fase líquida do esgoto e ao tratamento físico do lodo, não foram verificadas interferências significativas no desempenho dos mesmos, embora recomenda-se o desenvolvimento de pesquisas mais específicas, especialmente sobre o processo de adensamento. Pode-se concluir que resíduos similares aos gerados na ETA estudada poderão ser dispostos em ETEs com decantação primária, sem interferências prejudiciais no seu desempenho. / In the present work simulations studies were conducted to verify the impact of Water Treatment Plants (WTP) residuals on the performance of Wastewater Treatment Plants (WWTP). The WTP under investigation used ferric chloride as primary coagulant, was type Complete Cicle with sedimentation tanks with daily bottom discharge. The interferences in the primary sedimentation tanks were simulated using sedimentation tests, while the sludge digesters were simulated using anaerobic treatability tests. Complementary tests and analysis also were realized to verify eventual interferences in the wastewater biological treatment and in the physical treatment of the sludge. The results indicated an increment in the sedimentation eficiency caused by increasing the WTP residuals dose added into the wastewater. As WTP residuals was added at up to 225 mg dry weight solids per liter of wasterwater, the removal of solids, COD, phosphate and nitrogen, for example, increased in 50%. However, the primary tanks settled sludge volume increased considerably. According to the anaerobic treatability tests results, the WWP residuals had not toxical effects on the process, interfering positively on the methane production. Concerning the wastewater biological treatment and sludge physical treatment, no significant impacts on their performance were observed. Therefore, it can be concluded that conventional WWTP can receive similar WTP residuals as those of the WTP here studied without any negative impacts on their performance.

No description available.

Pharmaceuticals have been detected in natural waters for more than forty years, but with improvements in sample preparation procedures and analytical instrumentation, the number of scientific publications on the issue has increased significantly. Even though the concentration of pharmaceutical residues in surface and drinking water is not critical for human health according to the present level of knowledge, the consequences for the environment are not clear. Wastewater treatment plants (WWTPs) have been identified as the primary route of pharmaceuticals to the environment, with households as the major source point for most of the over-the-counter and prescription drugs. In this thesis, the first aim was to study the occurrence, fate and removal of 43 pharmaceuticals during conventional wastewater treatment. The target compounds were selected on the basis of their high consumption in Spain or/and frequently reported detection in wastewaters and the possibility to be analyzed under the same experimental conditions. They belong to different therapeutic classes, i.e. nonsteroidal anti-inflammatory agents and analgesics, lipid modifying agents, psycholeptic and antiepileptic drugs, beta-blocking agents, beta-2-adrenoreceptor agonists, H2-receptor antagonists, antibiotics, angiotensin converting enzyme agents, diuretics and antidiabetic drugs. A wide variation in removal efficiencies was observed even for individual compounds, and across therapeutic classes and treatment processes, without clear conclusion on the removal of any particular compound. According to mass balance calculations and estimated partition coefficients, the loss of the selected pharmaceuticals during biological wastewater treatment can be fully attributed to biodegradation/biotransformation. None of the studied compounds was entirely biodegraded and/or transformed during biological wastewater treatment, but the measured concentrations were below the levels of concern according to available toxicity data. Conventional WWTPs cannot be expected to be the only mechanism for controlling the entry of pharmaceuticals into the environment because they were neither designed nor can provide their complete removal. Therefore, the challenge is to look for solutions that would be the most economical and effective means of preventing further pollution of natural waters by pharmaceuticals. More appropriate management of sewage waters before they enter treatment plants as well as a stricter control of effluent discharges, along with an in-depth investigation on the development of new designs and strategies for the improvement of existing wastewater treatments should be considered. In light of this, as the second objective of this thesis, alternative approaches for the removal of the antiepileptic carbamazepine (CBZ) were studied in aqueous media in two laboratory scale experiments: a) biodegradation using white rot fungus T. versicolor in an air-pulsed fluidized bioreactor operated in batch and continuous modes, and b) advanced oxidation using TiO2-heterogeneous photocatalysis under simulated solar and UV-A irradiation, and under the combined use of ultrasound and UV-A irradiation (sonophotocatalysis). We selected CBZ as a representative example of compounds that are found to be refractory to biological treatment and ubiquitous in various environmental matrices. Both, the fungal and UVA-driven TiO2-photocatalytic treatments, very different in their nature, have been shown to be very effective in degrading carbamazepine in aqueous media. The fungal treatment resulted in average removals of 54 and 96% in batch and continuous reactor, respectively. Acute toxicity test using the bioluminescent marine bacterium Vibrio fischeri showed a decrease in toxicity during the treatment in both types of bioreactor. In the other study, initial CBZ concentrations were reduced for 95% during 120 min of the UV-driven photocatalytic experiment and sonophotocatalysis, while only 10 % of CBZ was photodegraded during under solar irradiation. A slight increase in toxicity in Daphnia magna acute toxicity testing was observed over the time-course of the photocatalytic experiments, which can be associated with the formation of transformation products of CBZ. Ultraperformance liquid chromatography coupled to a quadrupole-time-of-flight mass spectrometry was used for a tentative identification of the transformation products of CBZ formed during the performed experiments. Most of the tentatively identified intermediates exhibited only slight modifications of the CBZ molecular structure. The fungal as well as the photocatalytic processes yielded oxygenated transformation products. In the biological treatment using T. versicolor, transformation products were formed by enzymatic epoxidation and hydroxylation of seven-membered heterocyclic ring of the carbamazepine molecule. During the photocatalytic experiments, CBZ-related transformation products emerged from hydroxylation and further oxidation of different parts of the molecule of carbamazepine. The generated transformation products appeared to be more persistent than their parent compound, as they were present, although at low concentration, until the end of the experiments. The results of the thesis contribute to a better understanding of a) the magnitude of the selected pharmaceuticals that reach the environment through the wastewater and sludge discharge, b) the efficiency of typical conventional wastewater treatment plants regarding the removal of these compounds from raw wastewater, and c) possible developments of alternative technologies for their enhanced elimination. / Desde hace más de cuarenta años se ha detectado la presencia de fármacos en el ciclo de aguas, sobre todo debido a los avances en la química analítica que han permitido el desarrollo de nuevas metodologías analíticas para la determinación de estos compuestos de modo fiable y a bajas concentraciones. Las estaciones depuradoras de aguas residuales (EDARs) han sido identificadas como la ruta principal de entrada de fármacos de origen humano en el medioambiente. Por tanto, el principal objetivo de esta tesis ha sido el estudio de la presencia, destino y eliminación de 43 fármacos seleccionados, durante el tratamiento convencional realizado en las EDARs. Los compuestos estudiados fueron seleccionados en base a los índices de consumo en España, a la frecuencia de detección en aguas residuales y además en base a la posibilidad de ser analizados bajo las mismas condiciones experimentales. Estos compuestos pertenecen a diferentes clases terapéuticas, i.e. antiinflamatorios no esteroideos , los agentes que reducen los lípidos séricos, ansiolíticos y antiepilépticos, los agentes bloqueadores beta-adrenérgicos, agonistas β2 adrenérgico, antagonistas H2 , antibióticos, inhibidores de la enzima convertidora de angiotensina, diuréticos y antidiabéticos. Para el análisis cuantitativo se utilizó la cromatografía de líquidos acoplada a espectrometría de masas en tándem (LC-MS/MS), empleando un sistema híbrido triple quadrupolo/trampa de iones lineal. Como segundo objetivo hemos considerado evaluar tratamientos avanzados alternativos al tratamiento convencional para la eliminación de un fármaco antiepiléptico, la carbamazepina, uno de los compuestos más recalcitrantes al tratamiento biológico convencional. Se procedió a estudiar su degradación en medio acuoso mediante dos procedimientos a escala laboratorio: a) biodegradación utilizando el hongo ligninolitico Trametes Versicolor en un reactor fluidizado por pulsos de aire operando en modo batch y continuo, y b) oxidación avanzada mediante un tratamiento fotocatalitico en presencia de TiO2 bajo irradiación UV-A y solar, y aplicando la radiación UV en combinación con ultrasonidos (sonofotocatálisis). Para la evaluación de los tratamientos alternativos, se identificaron los productos de transformación de la carbamazepina, y se evaluó la toxicidad de las muestras tratadas. Se utilizó la LC-MS/MS con analizador de tipo cuadrupolo-tiempo de vuelo. También se evaluó la toxicidad de las muestras tratadas.