O tratamento do lodo gerado em estações de tratamento de água para abastecimento (ETAs) é uma questão a ser equacionada em todo o território nacional. O tratamento desses lodos em estações de tratamento de esgoto (ETEs) é uma alternativa a ser estudada, pois pode levar a uma solução eficaz e de custos reduzidos se compararmos aos custos de implantação e operação de um sistema de tratamento de lodos nas próprias ETAs. O recebimento de lodo de ETAs em ETEs é feito em algumas ETEs dos Estados Unidos, porém no Brasil ainda são escassos estudos específicos para sanar as questões técnicas envolvidas tanto na etapa aeróbia quanto na anaeróbia. O sistema de tratamento de esgotos por lodos ativados utilizando mídia plástica como meio suporte ao crescimento microbiológico é outro atrativo ao recebimento de lodo de ETA em uma ETE, visto que estudos demonstram que este tipo de variante é capaz de tratar maior carga orgânica, sem sofrer qualquer inibição de processo. O presente estudo avaliou o recebimento de até 400 mg de SST de lodo de ETA por litro de esgoto em um sistema utilizando mídia plástica como meio suporte. O lodo de ETA utilizado foi proveniente de sistemas que utilizaram sais de Ferro e de Alumínio em seus processos. Não foi observada qualquer inibição no processo aeróbio quanto à remoção de matéria orgânica ou nitrogenada com o recebimento de lodo de ETA em qualquer concentração e operando um sistema com mídia plástica. A carga de DBO5,20 aplicada ao reator biológico ficou entre 1,7 a 15,3 gDBO5,20/m²/dia, e a concentração média da DBO 5,20 no efluente final esteve em todo o período do experimento em 34 mg/L. Com a utilização da mídia plástica o processo de nitrificação teve taxas de remoção passando de 0,9 gNKT/m²/dia para 1,7 gNKT/m²/dia, portanto aumento de 95%. A avaliação do lodo gerado no decantador primário da ETE Piloto demonstra que houve alteração em sua composição, principalmente na relação de SV/ST e o aumento na concentração de metais, principalmente o elemento Ferro. Estas características podem levar à inibição o processo anaeróbio. O teste de Atividade Metanogênica Especifica (AME) realizada com dosagens de 0,4 g e 0,8 g de ST de lodo de ETA demonstra que há inibição da metanogênese para concentrações acima de 0,4 g de ST. A concentração na qual não se observou efeito negativo corresponde a 10% da quantidade mássica que o digestor anaeróbio foi alimentado. Porém o teste de AME reproduz toxicidade aguda, não considerando a possível adaptação que pode ocorrer ou mesmo demonstrar que um esgoto que, em primeira análise é considerado biodegradável, tem na realidade toxicidade crônica. A operação do sistema utilizando mídia plástica levou a uma redução na produção de lodo na ordem de 57%. Antes da maturação do biofilme a produção era de 0,19 g SSV/g DQO removida e passou para 0,09 g SSV/g DQO removida. / An issue to be taken into account, regarding the continental size of the country is the sludge treatment generated in water treatment plants (WTPs). The treatment of the aforementioned sludge which is held in water treatment plant (WWTP) is a valid alternative considering its costs and efficacy as opposed to the budgetary considerations for the sludge treatment in the WTPs alone. The recipience of the sludge from WTP into WWTPs, is done by some North Americans WWTPs, in Brazil, nonetheless, such specific studies are of short supply to heal the technical questions regarding both the anaerobic and also the aerobic processes. The activated sludge operational swage system with plastic medium as means to aid the microbiologic development, also entices the reception of sludge from WTP into WWTPs, given the fact that some studies have demonstrated this variant type capable of treating a much bigger organic load not even suffering any inhibition over the process. This current study evaluated the reception of a sum up to 400 mg (milligrams) of sludge TSS by sewage liter in a plastic medium as means to aid such process. The sludge from WTP used in here came from systems which utilized Iron and aluminum salt in their processes. Any inhibition regarding the removal of organic or nitrogenated matter in the aerobic process operated with the plastic medium system with the reception of sludge from WTP was observed and/or noticed The BOD5,20 charge which was applied to the biological reactor ranked between 1,7 to 15,3 gDBO5,20/m²/day, and the BOD5,20 average concentration into the final effluent was all the time the experiment was going on in 34 mg/L. Regarding the usage of plastic medium over the nitrification process, removal which jumped from 0,9 gNKT/m²/day to 1,7 gNKT/m²/day, thus an increase of 95%. The evaluation of the sludge generated from the WWTPs primary settling tank demonstrates alteration in its composition, mainly related to VS/TS and the metal concentration augmentation, iron being the most present element in here. Such characteristics may lead to an inhibition regarding the anaerobic process. The specific methanogenic activity (SMA) taking into account the dosages: 0, 4 g and 0, 8 g of TS sludge from WTP shows methanogenesis inhibition for concentrations superior to 0, 4 g of TS. 10% of mass quantity is the amount which no negative effect was noticed when feeding the anaerobic digestor. The SMA test, however, reproduces acute toxicity, not taking into account the possible adaptation that may occur or even demonstrate that the sewage which at first instance could be considered biodegradable is in its real sense chronically toxic. The activated sludge operating with plastic medium has lead the sludge production to reduction of around 57%, before the biofilm maturation the production was 0,19 g VSS/g COD removed and it was upgraded to 0,09 g VSS/g COD removed.

Processos biológicos de tratamento de esgotos são largamente utilizados mundialmente e, apesar de serem eficientes na remoção de matéria orgânica, têm capacidades limitadas na remoção de poluentes orgânios emergentes, principalmente fármacos. Este trabalho avaliou a eficiência dos processos de tratamento de esgotos por lodos ativados com oxigênio puro, lagoas aeradas e reator anaeróbio de fluxo ascendente (RAFA) na remoção de seis fármacos selecionados - paracetamol, ibuprofeno, atenolol, sinvastatina, carbamazepina e clonazepam, com altos índices de utilização pela população. Para isto, foram analisadas amostras de esgoto bruto e de esgoto tratado oriundas de três estações de tratamento de esgotos em operação no Estado de São Paulo, sendo realizadas quatro campanhas de coleta, durante dois anos, em períodos hidrológicos de seca e chuva. A técnica analítica utilizada foi a cromatografia líquida de alta eficiência acoplada à espectrometria de massas (LC-MS/MS), através de método estabelecido e validado para a execução desta pesquisa. Ibuprofeno, sinvastatina e clonazepam não foram identificados em nenhuma das amostras analisadas. Atenolol, paracetamol e carbamazepina foram detectados em todas as estações estudadas, observando-se remoção e liberação deles durante todos os processos de tratamento. A estação que adota o processo por lagoas aeradas mostrou maior eficiência na remoção de paracetamol e atenolol, sendo que um elevado tempo de detenção hidráulica empregado nela parece ter influenciado positivamente na eficácia de remoção destas subtâncias. A estação que utiliza lodos ativados com oxigênio puro apresentou remoções inferiores e maiores taxas de liberação dos fármacos paracetamol e carbamazepina. Já a estação que adota RAFA apresentou discreta superioridade na remoção de carbamazepina, e eficiências intermediárias para paracetamol e atenolol. A carbamazepina mostrou resistência à degradaçào pelos processos avaliados, porém a desinfecção do efluente final, por cloração, aparentemente elevou a remoção deste composto. / Sewage biological treatment processes are the most used worldwide and, in general, they show organic matter removal high efficiency, however their pharmaceuticals removal capacity were quite limited. The aim of this study is verify the efficiency of sewage biological treatment processes per pure oxygen activated sludge, aerated basin and upflow anaerobic sludge blanket (UASB), in removal of six selected drugs acetaminophen, ibuprofen, atenolol, simvastatin, carbamazepine and clonazepam, most frequently used by population. For this purpose, it was analyzed raw sewage and treated sewage samples from three sewage treatment plants localized at Sao Paulo, Brazil, in four collection stages, during two years, at dry and wet periods. The analytical technique of choice was high performance liquid chromatography tandem mass spectrometry (LC-MS/MS), by developed and validated method for this study. Ibuprofen, simvastatin and clonazepam were not detected at any samples collected. Atenolol, acetaminophen and carbamazepine were identified at all plants investigated, with removal and production during all treatment processes here considered. Aerated basin plant was most efficient in acetaminophen and atenolol removal, and a high hydraulic detention time seem be better to remove these compounds. Pure oxygen activated sludge plant showed lower removal rates and higher production of acetaminophen and carbamazepine. Already the UASB plant revealed a little superiority in carbamazepine removal, and intermediary efficacy to acetaminophen and atenolol removal. Carbamazepine showed persistence in treatment processes evaluated, however final effluent disinfection, with chlorination, apparently raised this compound removal.

A viabilidade técnica de um sistema termofílico combinado de reatores anaeróbio-aeróbio foi avaliada para tratamento de efluente sintético da indústria de pasta de celulose não branqueada. Estas indústrias apresentam efluente com temperatura superior a 40ºC e o tratamento termofílico pode eliminar a necessidade do resfriamento, necessário para a faixa mesofílica de tratamento, reduzindo custos. Os reatores foram inoculados com lodo mesofílico com gradual adaptação para a condição termofílica. Na faixa mesofílica (37,5 a 42,5ºC) a eficiência do sistema foi de (69±3)%, com maior eficiência do reator anaeróbio (56±7)%. Depois que os reatores apresentaram equilíbrio dinâmico aparente, a temperatura foi gradualmente aumentada de 45,0 para 52ºC. As eficiências de remoção de DQO do sistema variaram de 57% a 88%. A porcentagem de metano no biogás foi decrescendo com o aumento de temperatura, de 77% para valores abaixo do limite de detecção do método cromatográfico utilizado. A eficiência do reator anaeróbio foi baixa e houve acúmulo de ácidos, principalmente acético. O reator aeróbio apresentou maior eficiência de remoção de DQO porém a concentração no licor misto foi baixa. Após a alteração no tempo de detenção hidráulica dos reatores UASB e de lodos ativados para 24 horas e 8 horas, respectivamente, os reatores operaram em faixa de temperatura de 52 a 57ºC por 85 dias. As eficiências de remoção de DQO do sistema variaram de 54% a 70%. A eficiência do reator UASB continuou baixa enquanto o reator aeróbio apresentou bom desempenho, com eficiências variando de 3% a 35% e de 43% a 75%, respectivamente. As concentrações de SSV no licor misto aumentaram, variando de 122 mg/L a 2940 mg/L. Em faixa de temperatura termofílica houve predomínio de Methanosaetas sp e bacilos no reator anaeróbio, não havendo diferenciação significativa de morfologias comparando com a fase mesofílica. No reator aeróbio houve diferenciação a partir da temperatura de 42,5ºC e predominaram bacilos, cocos e filamentos em temperatura termofílica. Os resultados demonstram a viabilidade do tratamento termofílico, mas outros experimentos são necessários antes da aplicação industrial do processo. / The technical feasibility of a combined thermophilic anaerobic-aerobic biological reactors configuration was evaluated in this work using a synthetic unbleached pulp mill effluent. These industries introduce effluent with temperature greater 40ºC and the treatment would eliminate the need of cooling that is required for the mesophilic range, reducing the costs. The reactors were inoculated with mesophilic sludge with gradual adaptation to the termophilic condition. In the mesophilic range (37.5 to 42.5ºC) the efficiency of the combined system was (69±3)%, with the higher efficiency in the anaerobic reactor (56±7)%. After the reactors reached apparent steady state regime the temperature was gradually increased from 42.5 to 52ºC. The system efficiency ranged from 57% to 88%. The percentage of methane in the biogas decreased with the increase in temperature, from 77% to values below the detection limit of the chromatographic measurement used in this work. The anaerobic efficiency was low and the reactor accumulated fatty acid, mostly acetic. The aerobic reactor presented higher efficiency removal of COD but the mixed liquor concentration was lower. After adjustment in the hydraulic retention time of both reactors, with the UASB operating with 24 hours HRT and the aerobic with 8 hours HRT, the reactors operated in the temperature range of 52 to 57ºC during 85 days. The overall removal efficiency ranged from 54% to 70%. The efficiency of the UASB reactor remained lower while the aerobic reactor presented good performance, with COD removal efficiency in the range of 3% to 35%, respectively. The mixed liquor VSS concentration increased with the increase in temperature from 122 mg/L to 2940 mg/L. In thermophilic temperature there was predominance of Methanosaetas sp and baccilus in the anaerobic reactor, without significant differentiation of morphology in comparison with the mesophilic temperature. In the aerobic reactor there was differentiation in temperature of 42.5ºC and baccilus, cocus and filamentous predominated in the thermophilic temperature. These results indicated the feasibility of the thermophilic treatment but other experiments are needed before industrial application of this process.

A ampliação dos sistemas de tratamento de esgoto sanitário implica diretamente no aumento da geração de lodos de esgoto, que precisam ser adequadamente dispostos. Devido aos benefícios agronômicos, a incorporação de lodo de esgoto em solo agrícola tem sido, em diversos países, a forma mais sustentável para aproveitamento deste resíduo. A Resolução Conama 375 de 2006 normatiza essa prática no Brasil, e os critérios para a tomada de decisão quanto a ocorrência de poluentes químicos no lodo de esgoto se restringe a determinação de onze compostos inorgânicos, o que gera preocupação em relação a outros compostos presentes na matriz e que podem proporcionar riscos ao ecossistema e à saúde humana. Para complementar a avaliação de matrizes complexas como lodo de esgoto, efluentes, sedimentos, solos contaminados, se tem preconizado o uso de testes de toxicidade, os quais fornecem evidências do perigo da mistura como um todo. O objetivo da tese foi desenvolver um índice para avaliar a periculosidade de lodo de esgoto, utilizando ensaios ecotoxicológicos de curta duração e baixo custo, com objetivo de subsidiar decisões mais rápidas quanto a sua aplicação em solo agrícola. O Índice de Perigo de Lodo de Esgoto (IPLE) integrou os resultados de teste de ecotoxicidade com Vibrio fischeri, Daphnia similis e teste de inibição do alongamento de raiz e da germinação de sementes. A fórmula do IPLE desenvolvido foi: log natural de um somado ao número de testes positivos, multiplicado pela ecotoxicidade média obtida nos testes, convertidos em unidade tóxica. O IPLE foi calculado utilizando os dados publicados pela CETESB de caracterização química e ecotoxicológica de 28 amostras de lodo de esgoto coletadas em 7 Estações de Tratamento de Esgoto (ETE) do Estado de São Paulo. O IPLE foi testado pela avaliação do percentual de amostras não conformes por faixa de índice, considerando para tanto os limites de substância química estabelecidos em diferentes normas de uso agrícola de lodo. As amostras com IPLE acima de 2 (n=15) apresentaram maior frequência de não conformidade quando comparado com as amostras com índice abaixo de 2 (n=13). O IPLE parece ser um bom indicador preliminar do perigo de amostras de lodo de esgoto, sugerindo reprovação e aprovação precoce de seu uso agrícola e como instrumento para acompanhamento e gestão da qualidade do lodo e comunicação de perigo / The expansion of urban wastewater treatment plants increases the generation of sewage sludge, that must be properly disposed. Due to the agronomic benefits, the incorporation of sewage sludge on agricultural land has been in several countries, the most sustainable use of this waste. CONAMA Resolution 375 of 2006 regulates the practice in Brazil, and the criteria for chemical pollutants in the sewage sludge are based on the concentration of eleven inorganic compounds, which raises concern in relation to other compounds present in matrix that could provide risk to the ecosystem and human health. Ecotoxicology evaluation of complex samples as sewage sludge, wastewater, sediments, contaminated soils, has been often recommended to provide evidence of the whole mixture. The aim of this thesis was to develop a Sewage Sludge Hazard Index (SSHI) based on short term and low cost bioassays, to be a complementary tool for the decisionmaking process of sewage sludge application to agricultural land. SSHI integrated results from Vibrio fischeri, Daphnia similis and seed elongation/germination test. Sewage Sludge Hazard Index (SSHI) was calculated as the natural logarithm of one plus the number of positive toxic responses multiplied by the average of the toxic units obtained in each bioassay. The index was calculated using data generated by CETESB from chemical and ecotoxicological characterization of 28 samples collected in 7 different wastewater treatment plants (WWTP) of Sao Paulo State. SSHI was tested by assessing the percentage of samples non-compliances for indexranks, considering chemical thresholds of pollutants in sewage sludge from differents norms for agricultural use of sludge. All samples with SSHI above 2 (n = 15) had higher incidence of non-compliance then samples below 2 (n = 13). SSHI seems to be a good primary indicator of the hazard of sewage sludge samples, suggesting early approval or disapproval to agricultural use, also as a tool for monitoring and managing the quality of sludge, and for hazard communication

O tratamento do lodo gerado em estações de tratamento de água para abastecimento (ETAs) é uma questão a ser equacionada em todo o território nacional. O tratamento desses lodos em estações de tratamento de esgoto (ETEs) é uma alternativa a ser estudada, pois pode levar a uma solução eficaz e de custos reduzidos se compararmos aos custos de implantação e operação de um sistema de tratamento de lodos nas próprias ETAs. O recebimento de lodo de ETAs em ETEs é feito em algumas ETEs dos Estados Unidos, porém no Brasil ainda são escassos estudos específicos para sanar as questões técnicas envolvidas tanto na etapa aeróbia quanto na anaeróbia. O sistema de tratamento de esgotos por lodos ativados utilizando mídia plástica como meio suporte ao crescimento microbiológico é outro atrativo ao recebimento de lodo de ETA em uma ETE, visto que estudos demonstram que este tipo de variante é capaz de tratar maior carga orgânica, sem sofrer qualquer inibição de processo. O presente estudo avaliou o recebimento de até 400 mg de SST de lodo de ETA por litro de esgoto em um sistema utilizando mídia plástica como meio suporte. O lodo de ETA utilizado foi proveniente de sistemas que utilizaram sais de Ferro e de Alumínio em seus processos. Não foi observada qualquer inibição no processo aeróbio quanto à remoção de matéria orgânica ou nitrogenada com o recebimento de lodo de ETA em qualquer concentração e operando um sistema com mídia plástica. A carga de DBO5,20 aplicada ao reator biológico ficou entre 1,7 a 15,3 gDBO5,20/m²/dia, e a concentração média da DBO 5,20 no efluente final esteve em todo o período do experimento em 34 mg/L. Com a utilização da mídia plástica o processo de nitrificação teve taxas de remoção passando de 0,9 gNKT/m²/dia para 1,7 gNKT/m²/dia, portanto aumento de 95%. A avaliação do lodo gerado no decantador primário da ETE Piloto demonstra que houve alteração em sua composição, principalmente na relação de SV/ST e o aumento na concentração de metais, principalmente o elemento Ferro. Estas características podem levar à inibição o processo anaeróbio. O teste de Atividade Metanogênica Especifica (AME) realizada com dosagens de 0,4 g e 0,8 g de ST de lodo de ETA demonstra que há inibição da metanogênese para concentrações acima de 0,4 g de ST. A concentração na qual não se observou efeito negativo corresponde a 10% da quantidade mássica que o digestor anaeróbio foi alimentado. Porém o teste de AME reproduz toxicidade aguda, não considerando a possível adaptação que pode ocorrer ou mesmo demonstrar que um esgoto que, em primeira análise é considerado biodegradável, tem na realidade toxicidade crônica. A operação do sistema utilizando mídia plástica levou a uma redução na produção de lodo na ordem de 57%. Antes da maturação do biofilme a produção era de 0,19 g SSV/g DQO removida e passou para 0,09 g SSV/g DQO removida. / An issue to be taken into account, regarding the continental size of the country is the sludge treatment generated in water treatment plants (WTPs). The treatment of the aforementioned sludge which is held in water treatment plant (WWTP) is a valid alternative considering its costs and efficacy as opposed to the budgetary considerations for the sludge treatment in the WTPs alone. The recipience of the sludge from WTP into WWTPs, is done by some North Americans WWTPs, in Brazil, nonetheless, such specific studies are of short supply to heal the technical questions regarding both the anaerobic and also the aerobic processes. The activated sludge operational swage system with plastic medium as means to aid the microbiologic development, also entices the reception of sludge from WTP into WWTPs, given the fact that some studies have demonstrated this variant type capable of treating a much bigger organic load not even suffering any inhibition over the process. This current study evaluated the reception of a sum up to 400 mg (milligrams) of sludge TSS by sewage liter in a plastic medium as means to aid such process. The sludge from WTP used in here came from systems which utilized Iron and aluminum salt in their processes. Any inhibition regarding the removal of organic or nitrogenated matter in the aerobic process operated with the plastic medium system with the reception of sludge from WTP was observed and/or noticed The BOD5,20 charge which was applied to the biological reactor ranked between 1,7 to 15,3 gDBO5,20/m²/day, and the BOD5,20 average concentration into the final effluent was all the time the experiment was going on in 34 mg/L. Regarding the usage of plastic medium over the nitrification process, removal which jumped from 0,9 gNKT/m²/day to 1,7 gNKT/m²/day, thus an increase of 95%. The evaluation of the sludge generated from the WWTPs primary settling tank demonstrates alteration in its composition, mainly related to VS/TS and the metal concentration augmentation, iron being the most present element in here. Such characteristics may lead to an inhibition regarding the anaerobic process. The specific methanogenic activity (SMA) taking into account the dosages: 0, 4 g and 0, 8 g of TS sludge from WTP shows methanogenesis inhibition for concentrations superior to 0, 4 g of TS. 10% of mass quantity is the amount which no negative effect was noticed when feeding the anaerobic digestor. The SMA test, however, reproduces acute toxicity, not taking into account the possible adaptation that may occur or even demonstrate that the sewage which at first instance could be considered biodegradable is in its real sense chronically toxic. The activated sludge operating with plastic medium has lead the sludge production to reduction of around 57%, before the biofilm maturation the production was 0,19 g VSS/g COD removed and it was upgraded to 0,09 g VSS/g COD removed.

A viabilidade técnica de um sistema termofílico combinado de reatores anaeróbio-aeróbio foi avaliada para tratamento de efluente sintético da indústria de pasta de celulose não branqueada. Estas indústrias apresentam efluente com temperatura superior a 40ºC e o tratamento termofílico pode eliminar a necessidade do resfriamento, necessário para a faixa mesofílica de tratamento, reduzindo custos. Os reatores foram inoculados com lodo mesofílico com gradual adaptação para a condição termofílica. Na faixa mesofílica (37,5 a 42,5ºC) a eficiência do sistema foi de (69±3)%, com maior eficiência do reator anaeróbio (56±7)%. Depois que os reatores apresentaram equilíbrio dinâmico aparente, a temperatura foi gradualmente aumentada de 45,0 para 52ºC. As eficiências de remoção de DQO do sistema variaram de 57% a 88%. A porcentagem de metano no biogás foi decrescendo com o aumento de temperatura, de 77% para valores abaixo do limite de detecção do método cromatográfico utilizado. A eficiência do reator anaeróbio foi baixa e houve acúmulo de ácidos, principalmente acético. O reator aeróbio apresentou maior eficiência de remoção de DQO porém a concentração no licor misto foi baixa. Após a alteração no tempo de detenção hidráulica dos reatores UASB e de lodos ativados para 24 horas e 8 horas, respectivamente, os reatores operaram em faixa de temperatura de 52 a 57ºC por 85 dias. As eficiências de remoção de DQO do sistema variaram de 54% a 70%. A eficiência do reator UASB continuou baixa enquanto o reator aeróbio apresentou bom desempenho, com eficiências variando de 3% a 35% e de 43% a 75%, respectivamente. As concentrações de SSV no licor misto aumentaram, variando de 122 mg/L a 2940 mg/L. Em faixa de temperatura termofílica houve predomínio de Methanosaetas sp e bacilos no reator anaeróbio, não havendo diferenciação significativa de morfologias comparando com a fase mesofílica. No reator aeróbio houve diferenciação a partir da temperatura de 42,5ºC e predominaram bacilos, cocos e filamentos em temperatura termofílica. Os resultados demonstram a viabilidade do tratamento termofílico, mas outros experimentos são necessários antes da aplicação industrial do processo. / The technical feasibility of a combined thermophilic anaerobic-aerobic biological reactors configuration was evaluated in this work using a synthetic unbleached pulp mill effluent. These industries introduce effluent with temperature greater 40ºC and the treatment would eliminate the need of cooling that is required for the mesophilic range, reducing the costs. The reactors were inoculated with mesophilic sludge with gradual adaptation to the termophilic condition. In the mesophilic range (37.5 to 42.5ºC) the efficiency of the combined system was (69±3)%, with the higher efficiency in the anaerobic reactor (56±7)%. After the reactors reached apparent steady state regime the temperature was gradually increased from 42.5 to 52ºC. The system efficiency ranged from 57% to 88%. The percentage of methane in the biogas decreased with the increase in temperature, from 77% to values below the detection limit of the chromatographic measurement used in this work. The anaerobic efficiency was low and the reactor accumulated fatty acid, mostly acetic. The aerobic reactor presented higher efficiency removal of COD but the mixed liquor concentration was lower. After adjustment in the hydraulic retention time of both reactors, with the UASB operating with 24 hours HRT and the aerobic with 8 hours HRT, the reactors operated in the temperature range of 52 to 57ºC during 85 days. The overall removal efficiency ranged from 54% to 70%. The efficiency of the UASB reactor remained lower while the aerobic reactor presented good performance, with COD removal efficiency in the range of 3% to 35%, respectively. The mixed liquor VSS concentration increased with the increase in temperature from 122 mg/L to 2940 mg/L. In thermophilic temperature there was predominance of Methanosaetas sp and baccilus in the anaerobic reactor, without significant differentiation of morphology in comparison with the mesophilic temperature. In the aerobic reactor there was differentiation in temperature of 42.5ºC and baccilus, cocus and filamentous predominated in the thermophilic temperature. These results indicated the feasibility of the thermophilic treatment but other experiments are needed before industrial application of this process.

Processos biológicos de tratamento de esgotos são largamente utilizados mundialmente e, apesar de serem eficientes na remoção de matéria orgânica, têm capacidades limitadas na remoção de poluentes orgânios emergentes, principalmente fármacos. Este trabalho avaliou a eficiência dos processos de tratamento de esgotos por lodos ativados com oxigênio puro, lagoas aeradas e reator anaeróbio de fluxo ascendente (RAFA) na remoção de seis fármacos selecionados - paracetamol, ibuprofeno, atenolol, sinvastatina, carbamazepina e clonazepam, com altos índices de utilização pela população. Para isto, foram analisadas amostras de esgoto bruto e de esgoto tratado oriundas de três estações de tratamento de esgotos em operação no Estado de São Paulo, sendo realizadas quatro campanhas de coleta, durante dois anos, em períodos hidrológicos de seca e chuva. A técnica analítica utilizada foi a cromatografia líquida de alta eficiência acoplada à espectrometria de massas (LC-MS/MS), através de método estabelecido e validado para a execução desta pesquisa. Ibuprofeno, sinvastatina e clonazepam não foram identificados em nenhuma das amostras analisadas. Atenolol, paracetamol e carbamazepina foram detectados em todas as estações estudadas, observando-se remoção e liberação deles durante todos os processos de tratamento. A estação que adota o processo por lagoas aeradas mostrou maior eficiência na remoção de paracetamol e atenolol, sendo que um elevado tempo de detenção hidráulica empregado nela parece ter influenciado positivamente na eficácia de remoção destas subtâncias. A estação que utiliza lodos ativados com oxigênio puro apresentou remoções inferiores e maiores taxas de liberação dos fármacos paracetamol e carbamazepina. Já a estação que adota RAFA apresentou discreta superioridade na remoção de carbamazepina, e eficiências intermediárias para paracetamol e atenolol. A carbamazepina mostrou resistência à degradaçào pelos processos avaliados, porém a desinfecção do efluente final, por cloração, aparentemente elevou a remoção deste composto. / Sewage biological treatment processes are the most used worldwide and, in general, they show organic matter removal high efficiency, however their pharmaceuticals removal capacity were quite limited. The aim of this study is verify the efficiency of sewage biological treatment processes per pure oxygen activated sludge, aerated basin and upflow anaerobic sludge blanket (UASB), in removal of six selected drugs acetaminophen, ibuprofen, atenolol, simvastatin, carbamazepine and clonazepam, most frequently used by population. For this purpose, it was analyzed raw sewage and treated sewage samples from three sewage treatment plants localized at Sao Paulo, Brazil, in four collection stages, during two years, at dry and wet periods. The analytical technique of choice was high performance liquid chromatography tandem mass spectrometry (LC-MS/MS), by developed and validated method for this study. Ibuprofen, simvastatin and clonazepam were not detected at any samples collected. Atenolol, acetaminophen and carbamazepine were identified at all plants investigated, with removal and production during all treatment processes here considered. Aerated basin plant was most efficient in acetaminophen and atenolol removal, and a high hydraulic detention time seem be better to remove these compounds. Pure oxygen activated sludge plant showed lower removal rates and higher production of acetaminophen and carbamazepine. Already the UASB plant revealed a little superiority in carbamazepine removal, and intermediary efficacy to acetaminophen and atenolol removal. Carbamazepine showed persistence in treatment processes evaluated, however final effluent disinfection, with chlorination, apparently raised this compound removal.

Os lixiviados de aterros de resíduos sólidos urbanos possuem um potencial poluidor que necessita de atenção por parte das autoridades no assunto Universidade, Estado, Iniciativa Privada. Atualmente têm sido pesquisadas tecnologias para esse tratamento que sejam capazes de assimilar as variações de volume e de carga orgânica dos mesmos. O tratamento biológico combinado de lixiviados em Estações de Tratamento de Esgoto mostrase uma alternativa viável. Neste trabalho foi avaliado o tratamento combinado de lixiviado e esgoto em uma Planta Piloto de lodos-ativados, instalada na ETE de Icaraí/Niterói (RJ). O estudo foi desenvolvido com percentuais de lixiviado nas proporções de 0,5 a 2,5% em relação ao esgoto (volume/volume). Em termos de carga de DQO, os percentuais foram de 1,9 a 8,7% de carga equivalente ao lixiviado adicionado. Na Planta Piloto os resultados indicaram redução média de DQO de 73% ao longo de todo o monitoramento, sendo alcançadas remoções acima de 90%. Valores médios de DQO remanescente no efluente da planta piloto variaram de 43 a 134mg/L. Quanto às remoções médias de nitrogênio amoniacal foram alcançados valores de 80 a 97%. A redução de matéria orgânica, em termos de COD foi de 73%. Também foram monitorados reatores aeróbios em bancada de modo a avaliar possíveis interferências no desenvolvimento do lodo biológico. Foram operados reatores em regime de batelada e em regime contínuo. Os reatores não indicaram prejuízos ao lodo biológico em função do acréscimo de lixiviado para os percentuais de mistura 0,5 a 2,5% de lixiviado. Foram observadas reduções de DQO acima de 80%. As remoções de nitrogênio amoniacal foram maiores no reator operado em regime de batelada (>80%). Os resultados obtidos demonstram a viabilidade técnica do tratamento combinado e não indicaram interferência negativa no tratamento, em se tratando de redução de DQO, com o aumento da percentagem de lixiviado. Problemas na sedimentabilidade do lodo biológico foram observados ao longo de todo o período de operação da planta piloto, não havendo indicação de perda de sua qualidade em função das diferentes concentrações de lixiviado na alimentação. / The leachate of municipal solid wastes landfills have a pollution potential that requires attention from public authorities, from universities, and private sector. Researches to leachate treatment considering its volume variation and organic charge has been developing in many places. Besides the efectiveness the researches have to conidered economic aspects. The combined biological treatment of leachate in sewage treatment plants seems to be a viable alternative. This work evaluated the combined treatment of leachate and sewage in a pilot scale plant of activated sludge, installed in the sewage treatment plant of Icaraí/Niterói (RJ). The study was developed with percentages of leachate from 0,5 to 2,5% in relation of sewage (volume/volume). In terms of COD load, the percentages were of 1,9 to 8,7% of load equivalent to added leachate. In the pilot scale the results showed an average COD reduction of 73%, with some results above 90%. Average values of remaining COD in the effluent of the pilot scalet varied from 43 to 134 mg/L. As regards the average removals of ammonia nitrogen, values from 80 to 97%. The reduction of organic matter in terms of DOC was 73%. Aerobic bench scale reactors were also run in order to evaluate possible interference in the development of biological sludge. Batch and continuous reactors were operated. The reactors did not indicate damage to biological sludge due to the adding of leachate in percentages of 0,5 to 2,5%. COD reductions above 80% were observed. The removals of ammonia nitrogen were higher in batch reactor (>80%). The obtained results demonstrate the technical feasibility of combined treatment and did not indicate negative interference for COD reduction, with the leachate rate utilized. Throughout the operation period of the pilot plant problems with sludge sedimentation were observed, but it seems interfere very few in the treatment performance.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:27:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1030710 bytes, checksum: 9b0e0ff537803c01debc58646c785003 (MD5) Previous issue date: 2011-02-25 / The composition and adsorptive capacity of extracellular polymeric substances (EPS) in a eucalyptus bleached kraft pulp mill activated sludge plant were investigated. Samples of primary and secondary effluents and activated sludge were collected over five months. Effluents were characterized by quantifying dissolved organic carbon (DOC), chemical (COD) and biological (BOD) oxygen demands, adsorbable organic halogen (AOX), acid soluble lignin (ASL), and specific absorbance (SUVA254). EPS extracted from sludge were characterized in terms of protein, carbohydrates and DOC. The samples were analyzed by GC-MS to identify the main compounds present in effluents and in EPS extracts. In addition, a laboratory study was conducted to assess the relative importance of degradation and adsorption as removal mechanisms of organic matter in aerobic biological effluent treatment. The characterization results showed the profile of organic matter removal in the treatment system, with removal efficiencies of 85, 78 and 40% for BOD5, DOC and COD, respectively. High removal (40%) was also achieved for the compounds measured as AOX. The SUVA254 relationship increased slightly from 1.13 to 1.43 (L / mg.m). The characterization of EPS from the treatment plant sludge showed that proteins (19.9 mg / g VSS) represented 3.5 times more mass than carbohydrates (6.1 mg / g VSS), the DOC content was 6.0 mg / g VSS. Octadeca-9,12-dienoic and hexadecanoic acids were identified in EPS extracts, indicating the importance of participation of exopolymers in the adsorption of pollutants, since these lipophilic wood extractives were not degraded during the biological treatment and were identified with the same structures in the secondary effluent. In the organic matter adsorption study, the values of DOC, phenols and ASL were significantly lower after treatment with active biomass (AE) than after treatment with inactive biomass (IE) and without biomass (SE). COD and extractives showed no significant difference between AE, IE and SE treatments, although there was a tendency towards lower values of these parameters after AE treatment. EPS protein/carbohydrate ratios were 5.65, 6.95 and 6.05 for AE, IE and the control treatment, respectively. Average parameter values found in the laboratorystudy were higher than those found in the characterization of the EPS fromthe treatment plant sludge. The adsorptive capcity of EPS was verified from the results obtained in this study. / A composição e capacidade de adsorção das substâncias poliméricas extracelulares (EPS) do lodo ativado do sistema de lodos ativados de uma fábrica de polpa kraft branqueada de eucalipto foram investigadas. Amostras de efluente primário e secundário e do lodo biológico foram coletadas mensalmente ao longo de cinco meses. Os efluentes foram caracterizados quantos aos valores das demandas química (DQO) e bioquímica (DBO5) de oxigênio, carbono orgânico dissolvido (COD), halógenos orgânicos adsorvíveis (AOX), lignina solúvel em ácido (LSA), fenóis e absorbância ultravioleta específica (SUVA254). Extratos das EPS do lodo biológico foram preparados e caracterizados quanto aos teores de proteínas, carboidratos e COD. A identificação dos principais compostos presentes nos efluentes e nos extratos de EPS foi realizada por cromatografia gasosa- espectrometria de massa (CGEM). Um estudo laboratorial também foi realizado para avaliar a importânica relativa da degradação e adsorção para a remoção das diferentes classes de compostos orgânicos no tratamento biológico aeróbio. Os resultados da caracterização mostraram o perfil de remoção da matéria orgânica no sistema de tratamento. Houve remoção de 85, 78 e 40% para DBO5, DQOs e COD, respectivamente. Elevada remoção (40%) também foi conseguida para o AOX. A relação SUVA254 apresentou um ligeiro aumento de 1,13 para 1,43 (L/mg.m). A caracterização das EPS do lodo do sistema de tratamento da fábrica mostrou que as proteínas (19,9 mg/g SSV) representaram 3,5 vezes mais massa das EPS do que os carboidratos (6,1 mg/g SSV), o contéudo de COD total foi 6,0 mg/g SSV. Os ácidos octadeca-9,12-dienóico e hexadecanóico foram identificados em extratos de EPS, evidenciando importância da participação dos exopolímeros na adsorção dos poluentes, já que estes extrativos lipofílicos da madeira não foram degradados durante o tratamento biológico, pois puderam ser identificados com as mesmas estruturas no efluente secundário. vii Nos estudos de adsorção da matéria orgânica, os valores de COD, LSA e fenóis totais foram significativamente menores após o tratamento com biomassa ativa (AE) do que após os tratamentos com biomassa inativa (IE) e sem biomassa (SE). Para a DQO e os extrativos, não foi observada diferença significativa entre os tratamentos AE, IE e SE, embora houvesse uma tendência de menores valores desses parâmetros após o tratamento AE. A relação proteína/carboidratos foi de 5,65, 6,95 e 6,05, para AE, IE e o controle, respectivamente. Os valores médios dos parâmetros encontrados no estudo laboratorial foram superiores aos resultados obtidos na caracterização das EPS do lodo sistema de tratamento da fábrica. Através dos experimentos foi possivel verificar a propriedade adsortiva das EPS.

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