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 trabalho avaliou o desempenho de um sistema que combina os processos anaeróbio e aeróbio, para tratamento de esgoto sanitário, operado de modo contínuo sem e com recirculação da fase líquida. A combinação dos processos anaeróbio e aeróbio tem como objetivo aproveitar as vantagens de cada um, minimizando seus aspectos negativos. Foi utilizado um reator, em escala de bancada, de leito fixo e fluxo contínuo de escoamento ascendente com argila expandida e espuma de poliuretano como suportes de imobilização da biomassa. O desempenho do sistema foi avaliado em três diferentes tempos de detenção hidráulica (TDH), 6, 8 e 10 horas, na fase anaeróbia, nos quais os melhores valores de remoção de matéria orgânica chegaram a 80%, com valores de DQO efluente abaixo de 150 mg/L. Com a inserção da fase aeróbia ao sistema (TDH de aproximadamente 11 horas, sendo 8 horas para a fase anaeróbia e 3 horas para a fase aeróbia), a eficiência subiu para mais de 90% com DQO efluente abaixo dos 50 mg/L. A nitrificação ocorreu perto do 15° dia operacional do sistema combinado e estava praticamente estável ao fim dessa etapa operacional. Após o 20º dia de operação as concentrações de nitrito mantiveram-se sempre baixas, o que indica equilíbrio da nitrificação. Foram obtidos ganhos quando feita recirculação do efluente tratado, principalmente em relação à remoção de matéria orgânica (95%) e remoção de nitrogênio total que foi de 75% para razão de recirculação de 1,5. O reator avaliado apresentou estabilidade operacional, alta remoção de matéria orgânica e nitrogênio sem a necessidade de adição de fonte exógena de carbono e de suplementação de alcalinidade. / This work evaluated the performance of a system that combines anaerobic and aerobic processes, for treatment of domestic sewage. The bench-scale fixed-film reactor was operated in a continuous way without and with recycle of the liquid phase. Expanded clay and polyurethane foam were used as supports for immobilization of the biomass. Initially, the system was operated under anaerobic condition and its performance was evaluated for three different hydraulic retention times (HRT), 6, 8 and 10 h. In this phase, COD removal efficiency of 80% was reached for HRT of 10 h, with effluent COD below 150 mgCOD/L. The combined anaerobic-aerobic operation (HRT of approximately 11 h, being 8 h for the anaerobic phase and 3 h for the aerobic phase) favored the organic matter removal that reached 90%, with effluent COD below 50 mgCOD/L. The operation with liquid recycle provided the best results with COD removal of 95% and total nitrogen removal of 75% under recycle ratio of 1.5. The anaerobic-aerobic fixed bed reactor, with recycle of the liquid phase, proved to be an excellent alternative for domestic sewage treatment, mainly when organic matter and nitrogen removals are required. The concomitant C and N removal without addition of exogenous source electron donor and with no additional alkalinity supplementation was the main advantage of this reactor over the conventional reactors applied for this purpose.

A presente pesquisa teve como objetivo principal a avaliação do desempenho de um reator de leito expandido (159,0 \'M POT.3\'), em escala plena, operado sob condições anaeróbia e anaeróbia-aeróbia sobrepostas, tratando esgoto sanitário. Como objetivos específicos, foi avaliado o uso de areias comerciais para complementação do leito de partículas, bem como a distribuição do material suporte ao longo da altura do reator. Além disso, houve a simulação da flotação do efluente do sistema a fim de otimizar a eficiência na remoção de sólidos, visto pela ineficiência do sistema na separação dos sólidos biológicos. Dentre os materiais selecionados para compor o leito de partículas, foi escolhida a areia com tamanho médio dos grãos igual a 0,69 mm e massa específica de 2690 kg.\'M POT.-3\'. Esta pesquisa foi dividida em duas etapas experimentais, sendo que a primeira o sistema foi operado somente sob a condição anaeróbia, enquanto na segunda, o sistema foi submetido à condição anaeróbia e aeróbia sobrepostas. Para a primeira etapa, o sistema obteve maior eficiência na remoção de matéria orgânica, com TDH de 14 horas, quando foi removido 0,84 kgDQObruta/\'M POT.3\'.dia, sendo que foi aplicado 1,26 kgDQObruta/\'M POT.3\'.dia. As eficiências médias de remoção de DQObruta, DQOfilt, DBObruta, DBOfilt, SST e SSV foram de 65%; 64%; 80%; 70%; 58% e 69%. O efluente apresentou, em média, 245 mgDQObruta/L, 117 mgDQOfilt/L, 104 mgDBObruta/L, 76 mgDBOfilt/L; 88 mgSST/L e 69 mgSSV/L. O grau de amonificação obtido foi de 90%, evidenciando a potenciabilidade do sistema na conversão de matéria nitrogenado orgânico em amoniacal. Para a segunda etapa, a maior eficiência na remoção de matéria orgânica foi obtida com TDH de 16 horas, quando foi removido 0,29 kgDQObruta/\'M POT.3\'.dia, sendo que foi aplicado 0,84 kgDQObruta/\'M POT.3\'.dia. As eficiências médias de remoção de DQOfilt e DBOfiltr foram de 80% e 95%, respectivamente. O efluente apresentou, em média, 72 mgDQOfiltr/L, e 13 mgDBOfiltr/L. O grau de amonificação obtido foi de 85%, no entanto houve baixa eficiência na oxidação do \'N\'-amoniacal, no máximo 25%, sendo que as concentrações máximas no efluente foram de 4 mg\'N\'-\'NO IND.2\'POT.-\'/L e 2 mg\'NO IND.3\'POT.-\'/L, respectivamente. Em relação à distribuição do material suporte, foi verificada que a proporção de carvão ativado granular e carvão antracitoso foi superior em relação à areia, nos diferentes pontos de coleta, sendo que essa proporção tendeu a se reduzir ao longo das amostragens, além disso, foram verificadas que as características do fluxo não estão adequadas para proporcionar a fluidificação/expansão do leito de partículas. Os melhores resultados obtidos na simulação da flotação do efluente, quando foi aplicada recirculação com concentração de ar de 17,5 mgar/Lam, e velocidade ascensional de 10 cm/min. As eficiências de remoção de SST; SSF; SSV; DQO, cor e turbidez obtidas foram de 64; 82; 62; 62; 53 e 73%, respectivamente. O efluente flotado apresentou 63 mgSST/L; 5 mgSSF/L; 59 mgSSV/L; 127 mgDQObruta/L, 431 uC e 29 uT. / This present research had as main objective the evaluation of the performance of a full scale expanded bed reactor (159.0 \'M POT.3\'), operated under anaerobic and overlapping anaerobic-aerobic, treating sanitary wastewater. As specific objectives, it was evaluated using commercial sand to complement the bed of particles and distribution of material support along the height of reactor. Besides, it was simulated the flotation of the effluent system in order to optimize the efficient removal of solids, due to inefficiency of the system in the separation of biological solids. Among the materials selected to compose the bed of particles was chosen with the average size of sand grains equal to 0.69 mm and density of 2690 kg.\'M POT.-3\'. This research was divided into two experimental stages, the first being that the system was operated only under the anaerobic condition, while the second, the system was submited to anaerobic and aerobic conditions overlaped. For the first step, the system achieved greater efficiency in removing organic matter, with hydraulic detention time of 14 hours, when it was removed from 0.84 kgCODraw/\'M POT.3\'.day, which was applied 1.26 kgCOD/\'M POT.3\'.day. The mean removal efficiencies of DQOraw, DQOfiltered, BODraw, BODfiltered, TSS and VSS were 65%; 64%; 80%; 70%; 58% and 69%. The effluent had an average of 245 mgCODraw/L; 117 mgCODfiltered/L; 104 mgBODraw/L; 76 mgBODfiltered/L; 88 mgTSS/L and 69 mgVSS/L. The ammonification obtained was 90%, demonstrating the potencial of the system in the conversion of organic matter into ammonia nitrogen. For the second stage, the most efficient in the removal of organic matter was obtained with hydraulic detention time of 16 hours when it was removed from 0.29 kgCODraw/\'M POT.\'3.day, which was applied 0.84 kgCODraw/\'M POT.3\'.day. The mean removal efficiencies of CODfiltered and BODfiltered were 80% and 95%, respectively. The effluent had an average of 72 mgCODfiltered/L, and 13 mgBODfiltered/L. The ammonification obtained was 85%, however there was low efficiency in oxidation of ammonia-\'N\', at most 25%, and the maximum concentrations in the effluent were 4 mg\'N\'-\'NO IND.2\'POT.-\'/L and 2 mg\'N\'-\'NO IND.3\'POT.-\'/L, respectively. Regarding the distribution of material support, it was found that the proportion of activated granular carbon and anthracite carbon was higher on sand, in different points of collection, whereas this proportion tended to drop over the sample, moreover, was found that the characteristics of the flow are not adequate to provide fluidization/expansion of the bed of particles. The best results obtained in the simulation of the flotation of the effluent when it was applied with recirculation of air concentration of 17.5 mgair/Lsample, and ascension velocity of 10 cm/min. Removal efficiencies of TSS; FSS; VSS; COD, color and turbidity were obtained from 64; 82; 62; 62; 53 and 73%, respectively. The effluent had 63 mgTSS/L; 5 mgFSS/L; 59 mgVSS/L; 127 mgCODraw/L; 431 uC and 29 uT.

O presente trabalho teve como objetivo principal avaliar a performance e a estabilidade operacional de uma nova configuração de um reator anaeróbio híbrido (RAH) que combina um filtro anaeróbio de fluxo descendente seguido de uma câmara de manta de lodo de fluxo ascendente comparativamente ao reator UASB nas mesmas condições operacionais aplicados ao tratamento de esgoto sanitário. A avaliação da eficiência de remoção de remoção da matéria orgânica e dos sólidos suspensos nos reatores piloto foi por meio de testes da DQO, DBO, sólidos em suspensão totais (SST) e dos sólidos em suspensão voláteis (SSV).Os reatores UASB e RAH foram operados por um período de 240 dias na fase 1 e 150 dias na fase 2 com vazão afluente de 1,6 m3/h e TDH de 11,8 h. O TDH médio na câmara de entrada do RAH foi de 2,7h e de 9,1h na câmara ascendente de manto de lodo. Os reatores piloto apresentaram capacidade de tratamento para suportar os choques de carga orgânica devido à variabilidade do esgoto bruto. A eficiência de remoção de matéria orgânica em termos de DQO foi de 66% e 59% para o UASB e RAH, a eficiência de remoção de SST atingiu valores de 65% e 63% respectivamente, aliás, o reator UASB apresentando valores superiores de desempenho operacional em quase todos os parâmetros de monitoramento dos processos de digestão anaeróbia os valores médios dos parâmetros DQO, DBO5, SST e SSV não tiveram diferenças estatisticamente significativas. O pH para os sistemas piloto esteve na faixa ideal para o desenvolvimento dos microorganismos anaeróbios (6,5 a 7,5) e a alcalinidade e os AGVs demonstraram estabilidade dos reatores, corroborados pela estabilidade do pH no interior de cada sistema. A velocidade ascensional na câmara de manta de lodo (0,45 m/h) não causou efeito adverso na qualidade do efluente em termos de SST, com valor médio de 39,8 mg/L, na mesma faixa observada no reator UASB (41,6 mg/L). Foi observada menor concentração de biomassa no reator RAH (distribuição vertical) comparativamente ao reator UASB segundo os perfis verticais de lodo, entretanto, este fato não comprometeu a sua eficiência de remoção de matéria orgânica e dos sólidos suspensos. A retirada do lodo de excesso dos sistemas piloto foi baseada na relação STV/ST para estimar a fração de biomassa, a freqüência do descarte foi de 1 vez por mês retirando o equivalente aos 10% do volume de lodo das tomadas que apresentaram uma fração de STV menor que 50%. É viável a implementação da turbidez como parâmetro de detenção de perdida de lodo no efluente dos reatores anaeróbios devido a que a turbidez e os SST apresentaram uma relação direta o que ajudaria a simplificar mecanismos de controle operacional para a toma de decisões nas estações de tratamento, sendo que a turbidez é um parâmetro de leitura rápida “in situ” e poderia advertir do excesso de lodo ao interior do reator. Foram empregados diferentes métodos titrimétricos para a determinação dos AGVs no efluente do RAH e UASB. Após análise dos resultados, recomenda-se o uso do método de KAPP e RIPLEY para a determinação dos AGVs pela simplicidade metodológica e pela rapidez na obtenção do resultado. / This study aimed to evaluate the performance and operational stability of a new configuration of a hybrid anaerobic reactor (RAH) combining an anaerobic filter downflow followed by a sludge blanket chamber upflow compared to UASB in same operating conditions applied to sewage treatment. The evaluation of organic matter removal and removal efficiency of suspended solids in the pilot reactor was by testing COD, BOD, total suspended solids (TSS) and volatile suspended solids (VSS). The RAH and UASB reactors were operated for a period of 240 days in the first phase and 150 days in phase 2 with the inlet flow of 1,6 m3/h and 11,8h TDH. The average TDH RAH in the inlet chamber was 2.7h and 9,1h in ascending chamber sludge blanket. Pilot reactors showed treatment capacity to support organic shock loads due to the variability of raw sewage. The organic matter removal efficiency in terms of COD was 66% and 59% for the UASB and RAH, the TSS removal efficiency reached values of 65% and 63% respectively, by the way, the UASB presenting performance values higher operational in almost all parameters of the monitoring anaerobic digestion processes mean values of the parameters COD, BOD5, TSS and VSS were not statistically significant differences. The pH for the pilot systems was in the ideal range for the development of anaerobic microorganisms (6,5 to 7,5) and alkalinity and Volatile Fatty Acids (VFA) demonstrated stability of reactors corroborated by the pH stability within each system. The upflow velocity in the sludge blanket chamber (0,45 m/h) caused no adverse effect on effluent quality in terms of TSS, with an average of 39,8 mg/L, in the same range observed in UASB (41,6 mg/L). It was observed lower concentration of biomass in the reactor RAH (vertical distribution) compared to UASB second vertical sludge profiles, however, this fact did not compromise its removal efficiency of organic matter and suspended solids. The withdrawal of the pilot systems excess sludge was based on TSV/TS ratio to estimate the biomass fraction, the frequency of disposal was 1 once a month by removing the equivalent of 10% of the outlets sludge volume that had a fraction of TSV less than 50%. The implementation of turbidity as sludge lost detention parameter is viable in the effluent of the anaerobic reactors due to turbidity and TSS showed a direct relationship which would help simplify operational control mechanisms for decision making in treatment plants, wherein the turbidity is a quick read parameter "in situ" and could warn of excess sludge inside the reactor. Different titrimetric methods were employed for the determination of VFA and the effluent from the UASB and RAH. After analyzing the results, we recommend the use of KAPP and RIPLEY method for the determination of VFA by methodological simplicity and speed in obtaining results.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:55:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 6345.pdf: 6459574 bytes, checksum: 0efe347b5498f9533e1f1366f1759ad1 (MD5) Previous issue date: 2014-10-03 / Financiadora de Estudos e Projetos / Anaerobic systems have been widely studied and used in treatment of wastewater from agriculture and others. Among the existing technologies, there are the EGSB (Expanded Granular Sludge Bed) reactors, which have emerged as improvement of UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) reactors. It was sought to evaluate the performance of an EGSB reactor using synthetic swine wastewater as substrate, increasing the volumetric organic load (2, 4, 8, 10 and 15 kgCOD.m-3.d-1) and the upflow velocity (6 and 10 m.h-1). Efficiencies higher than 83% were obtained in removal of COD, however there was a buildup of volatile acids and a possible microbial imbalance after the application of the load 10 kgDQO.m-3.d-1. The reactor showed homogeneity in microorganisms along the reactor, with the presence of bacilli of different sizes, coccus, and similar to the genera Methanosaeta and Methanosarcina. It was developed a mathematical model aiming to study in more detail the hydrodynamics of EGSB, generally regarded as continuous complete mix reactors (CSTR). For that, it was used a phenomenological model based on the mass balance of the reactor, and after the adjustment to the experimental data, it was observed that the EGSB reactor can be worked as a series of five continuous complete mix reactors (CSTR), three in the tube region and two in the separator region with kinetic intrinsic rate at approximately 7,5.10-5 L.mgSSV-1.h-1 and kinetic rate constant decreasing with increase in organic load. / Sistemas anaeróbios vêm sendo muito estudados e utilizados no tratamento de efluentes agroindústrias, entre outros. Dentre as tecnologias existentes, têm-se os reatores EGSB (Expanded Granular Sludge Bed), que surgiram como aperfeiçoamento dos reatores UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket). Buscou-se avaliar o desempenho de um reator EGSB utilizando água residuária sintética de suinocultura como substrato, aumentando a carga orgânica volumétrica (2, 4, 8, 10 e 15 kgDQO.m-3.d-1) e a velocidade ascensional (6 e 10 m.h-1). Foram obtidas eficiências superiores a 83% na remoção de DQO, porém ocorreu acúmulo de ácidos voláteis, e provável desequilíbrio microbiano após aplicação da carga de 10 kgDQO.m-3.d-1. O reator apresentou certa homogeneidade nos microrganismos presentes ao longo do reator, com presença de bacilos de diferentes dimensões, cocos, e microrganismos semelhantes aos gêneros Methanosaeta e Methanosarcina. Desenvolveu-se um modelo matemático buscando estudar de maneira mais detalhada a hidrodinâmica do EGSB, geralmente considerados como reatores contínuos de mistura completa (CSTR). Para isto, utilizou-se um modelo fenomenológico, baseado no balanço de massa do reator, e após ajuste aos dados experimentais, observou-se que o reator EGSB pode ser trabalhado como uma série de cinco reatores contínuos de mistura completa (CSTR), sendo três na região do tubo do EGSB e dois na região do separador, com constante cinética intrínseca de aproximadamente 7,5.10-5 L.mgSSV-1.h-1 e com constante cinética aparente diminuindo com o aumento da carga orgânica.

O presente trabalho teve como objetivo principal avaliar a performance e a estabilidade operacional de uma nova configuração de um reator anaeróbio híbrido (RAH) que combina um filtro anaeróbio de fluxo descendente seguido de uma câmara de manta de lodo de fluxo ascendente comparativamente ao reator UASB nas mesmas condições operacionais aplicados ao tratamento de esgoto sanitário. A avaliação da eficiência de remoção de remoção da matéria orgânica e dos sólidos suspensos nos reatores piloto foi por meio de testes da DQO, DBO, sólidos em suspensão totais (SST) e dos sólidos em suspensão voláteis (SSV).Os reatores UASB e RAH foram operados por um período de 240 dias na fase 1 e 150 dias na fase 2 com vazão afluente de 1,6 m3/h e TDH de 11,8 h. O TDH médio na câmara de entrada do RAH foi de 2,7h e de 9,1h na câmara ascendente de manto de lodo. Os reatores piloto apresentaram capacidade de tratamento para suportar os choques de carga orgânica devido à variabilidade do esgoto bruto. A eficiência de remoção de matéria orgânica em termos de DQO foi de 66% e 59% para o UASB e RAH, a eficiência de remoção de SST atingiu valores de 65% e 63% respectivamente, aliás, o reator UASB apresentando valores superiores de desempenho operacional em quase todos os parâmetros de monitoramento dos processos de digestão anaeróbia os valores médios dos parâmetros DQO, DBO5, SST e SSV não tiveram diferenças estatisticamente significativas. O pH para os sistemas piloto esteve na faixa ideal para o desenvolvimento dos microorganismos anaeróbios (6,5 a 7,5) e a alcalinidade e os AGVs demonstraram estabilidade dos reatores, corroborados pela estabilidade do pH no interior de cada sistema. A velocidade ascensional na câmara de manta de lodo (0,45 m/h) não causou efeito adverso na qualidade do efluente em termos de SST, com valor médio de 39,8 mg/L, na mesma faixa observada no reator UASB (41,6 mg/L). Foi observada menor concentração de biomassa no reator RAH (distribuição vertical) comparativamente ao reator UASB segundo os perfis verticais de lodo, entretanto, este fato não comprometeu a sua eficiência de remoção de matéria orgânica e dos sólidos suspensos. A retirada do lodo de excesso dos sistemas piloto foi baseada na relação STV/ST para estimar a fração de biomassa, a freqüência do descarte foi de 1 vez por mês retirando o equivalente aos 10% do volume de lodo das tomadas que apresentaram uma fração de STV menor que 50%. É viável a implementação da turbidez como parâmetro de detenção de perdida de lodo no efluente dos reatores anaeróbios devido a que a turbidez e os SST apresentaram uma relação direta o que ajudaria a simplificar mecanismos de controle operacional para a toma de decisões nas estações de tratamento, sendo que a turbidez é um parâmetro de leitura rápida “in situ” e poderia advertir do excesso de lodo ao interior do reator. Foram empregados diferentes métodos titrimétricos para a determinação dos AGVs no efluente do RAH e UASB. Após análise dos resultados, recomenda-se o uso do método de KAPP e RIPLEY para a determinação dos AGVs pela simplicidade metodológica e pela rapidez na obtenção do resultado. / This study aimed to evaluate the performance and operational stability of a new configuration of a hybrid anaerobic reactor (RAH) combining an anaerobic filter downflow followed by a sludge blanket chamber upflow compared to UASB in same operating conditions applied to sewage treatment. The evaluation of organic matter removal and removal efficiency of suspended solids in the pilot reactor was by testing COD, BOD, total suspended solids (TSS) and volatile suspended solids (VSS). The RAH and UASB reactors were operated for a period of 240 days in the first phase and 150 days in phase 2 with the inlet flow of 1,6 m3/h and 11,8h TDH. The average TDH RAH in the inlet chamber was 2.7h and 9,1h in ascending chamber sludge blanket. Pilot reactors showed treatment capacity to support organic shock loads due to the variability of raw sewage. The organic matter removal efficiency in terms of COD was 66% and 59% for the UASB and RAH, the TSS removal efficiency reached values of 65% and 63% respectively, by the way, the UASB presenting performance values higher operational in almost all parameters of the monitoring anaerobic digestion processes mean values of the parameters COD, BOD5, TSS and VSS were not statistically significant differences. The pH for the pilot systems was in the ideal range for the development of anaerobic microorganisms (6,5 to 7,5) and alkalinity and Volatile Fatty Acids (VFA) demonstrated stability of reactors corroborated by the pH stability within each system. The upflow velocity in the sludge blanket chamber (0,45 m/h) caused no adverse effect on effluent quality in terms of TSS, with an average of 39,8 mg/L, in the same range observed in UASB (41,6 mg/L). It was observed lower concentration of biomass in the reactor RAH (vertical distribution) compared to UASB second vertical sludge profiles, however, this fact did not compromise its removal efficiency of organic matter and suspended solids. The withdrawal of the pilot systems excess sludge was based on TSV/TS ratio to estimate the biomass fraction, the frequency of disposal was 1 once a month by removing the equivalent of 10% of the outlets sludge volume that had a fraction of TSV less than 50%. The implementation of turbidity as sludge lost detention parameter is viable in the effluent of the anaerobic reactors due to turbidity and TSS showed a direct relationship which would help simplify operational control mechanisms for decision making in treatment plants, wherein the turbidity is a quick read parameter "in situ" and could warn of excess sludge inside the reactor. Different titrimetric methods were employed for the determination of VFA and the effluent from the UASB and RAH. After analyzing the results, we recommend the use of KAPP and RIPLEY method for the determination of VFA by methodological simplicity and speed in obtaining results.

Avaliou-se o desempenho do reator anaeróbio em batelada seqüencial com biomassa imobilizada (ASBBR) no tratamento de soro de queijo quanto submetido a diferentes estratégias de alimentação e cargas orgânicas volumétricas (COV). O reator operou com agitação mecânica através de impelidor do tipo hélice na rotação de 500 rpm. Um volume de 2 litros foi alimentado por ciclo com 1 litro de volume residual, totalizando 3 litros. O substrato utilizado foi soro de queijo desidratado reconstituído. Suplementou-se o sistema com NaHCO3 na razão de 50% NaHCO3/DQO. Foram testadas as seguintes COVs: 2, 4, 8 e 12 gDQO/l.d. Para ciclos de 8 horas e em cada COV, três estratégias de alimentação foram testadas: (a) operação em batelada com ciclo de 8 horas, (b) batelada alimentada de 2 horas (c) batelada alimentada de 4 horas. Na COV de 2 gDQO/l.d, a conversão de matéria orgânica como DQO em amostras filtradas foi de 92, 96 e 91% para as estratégias de alimentação (a), (b) e (c), respectivamente. Para a COV de 4 gDQO/l.d, o desempenho foi de 94, 97 e 93%, respectivamente. Para a COV de 8 gDQO/l.d houve redução nas eficiências de conversão a 83, 85 e 86%, respectivamente. O aumento da COV para 12 gDQO/l.d, resultou na redução em eficiências de 72, 73 e 81%, respectivamente. Os perfis durante os ciclos da concentração de ácidos voláteis totais mostraram que, apesar do aumento gradual com o tempo de enchimento aumentando, nenhuma diferença significativa foi detectada em termos dos seus valores máximos. Foi observada a redução de ácido propiônico como conseqüência do aumento do tempo de enchimento. Assim, para COV de 2 e 4 gDQO/l.d, a estratégia de alimentação (b) proporcionou maiores eficiências de conversão e estabilidade operacional, enquanto que este comportamento foi observado na estratégia de alimentação (c) para os valores de COV de 8 e 12 gDQO/l.d. / The performance of an anaerobic sequencing batch biofilm reactor (ASBBR) treating cheese whey was evaluated when subjected to different feeding strategies and volumetric organic loads (VOL). The reactor operated under mechanical stirring provided by helix impellers at rotor speed of 500 rpm. A volume of 2 l was fed per cycle with 1 l of residual volume, totalizing 3 l. Reconstituted dehydrated cheese whey was used as substrate. NaHCO3 was supplemented at a ratio of 50% NaHCO3/COD. The following VOLs were tested: 2, 4, 8 and 12 gCOD/l.d. For 8-h cycles and each value of VOL three feed strategies were tested: (a) batch operation with 8-h cycle; (b) 2-h fed-batch operation; and (c) 4-h fed-batch. In the VOL of 2 gCOD/l.d, organic matter conversions as COD were 92, 96 and 91%, for feeding strategies (a), (b) and (c), respectively. For the VOL of 4 gCOD/l.d, performance values were 94, 97 and 93%, respectively. For the VOL of 8 gCOD/l.d there was a reduction in conversion efficiency to 84, 85 and 86%, respectively. The increase of VOL to 12 gCOD/l.d resulted in the reduction in efficiency of 78, 73 and 81%, respectively. The profiles of total volatile acids concentration obtained during the cycles showed that despite its gradual increase with the increasingly filling time, no significant differences were detected in terms of maximum values. Reduction in proprionic acid concentration along the cycle were observed as consequence of the increase of the filling time. Thus, for VOL of 2 and 4 gCOD/l.d feeding strategy (b) provided higher conversion efficiency and operation stability. This behavior was similar to that observed for the feeding strategy (c) at the VOL of 8 and 12 gCOD/l.d.

Os efluentes com elevadas concentrações de lipídios, apesar de demonstrarem elevado potencial para produção de metano podem causar inibição da atividade do consórcio anaeróbio, impossibilitando a produção de biogás. O presente trabalho teve como objetivo o estudo de um reator anaeróbio compartimentado (ABR) com cinco compartimentos tratando efluente simulado de laticínio. Para tanto, a biomassa, foi adaptada por 51 dias e em seguida submetida a tempos de detenção de hidráulica (TDH) de 72h, 24h e 12h, tendo o monitoramento se estendido por 340 dias. Enquanto operando com TDH de 24, o sistema foi submetido a choques hidráulicos e de carga orgânica através da diminuição do TDH para 12 h. O reator absorveu bem a carga, e em 36 horas recuperou os valores prévios de eficiência. Quando operou permanentemente com 12 horas, todavia, problemas de flotação de biomassa e obstruções foram constantes. As eficiências de remoção de matéria orgânica alcançadas para cada condição aplicada foram de 92 ± 3,0; 91 ± 1,8 e 90 ± 2,4% para os TDH de 72h, 24h e 12h, respectivamente. Esses valores foram estatisticamente semelhantes (Anova e L-Fisher). A percentagem de metano no biogás aumentou com a redução de TDH, tendo sido 41 ± 23, 53 ± 27 e 62 ± 12% quando os TDH foram 72, 24 e 12 horas, respectivamente. A produção média de alcalinidade foi de 320±25 mg.CaCO3.L-1, sendo esta observada desde o início da operação. A relação média entre alcalinidade intermediária e parcial foi de 0.1±0.06 em amostras coletadas na saída do sistema. Embora apresentando problemas de obstrução com o menor TDH, o ABR foi eficiente, robusto e confiável ao tratar efluente de laticínios, tendo produzido um efluente líquido de alta qualidade e biogás rico em metano. / Effluents with high concentrations of lipids, although demonstrating high potential for methane production represents potential inhibition of the anaerobic consortium activity, depleting the production of biogas. This project was carried out monitoring an anaerobic hybrid baffled reactor with five compartments (ABR) treating simulated dairy wastewater. The biomass, was adapted for 51 days and then subjected to hydraulic retention times (HDT) of 72h, 24h and 12h, resulting in a monitoring period of 340 days. While operating with 24h of HRT, the system was subjected to three organic and hydraulic shock loads, when its HDT was decreased to 12 h. The reactor absorbed the shock within 36 hours, achieving similar efficiencies to the previous condition. Nevertheless, although presenting high organic matter efficiencies, when permanently operating with HDT of 12 h, clogging problems due to biomass flotation were constant. The organic matter removal efficiencies for each operational condition were 92 ± 3%, 91 ± 1.8%, 90 ± 2,4%. Those values were statistically similar. The methane percentage in the biogas increased with the HDT reduction, being 41 ± 23, 53 ± 27, and 62 ± 12% when the HDT were 72, 24 and 12 hours. Alkalinity production was observed since the beginning of operation. The mean relation between intermediate and partial alkalinity was 0.1±0.006 in samples collected in the system output. Although presenting clogging problems with the smallest HDT, the ABR was efficient, robust and reliable when treating dairy effluents, producing a high quality liquid effluent and a methane rich biogas.

Para minimizar os impactos ambientais causados pelo lançamento de formaldeído na natureza, é importante o desenvolvimento de tecnologias adequadas para o seu tratamento. Sistemas aeróbios têm sido utilizados, porém, as opções por tratamento anaeróbio estão tendo cada vez mais aceitação, principalmente pelo baixo consumo de energia e baixa produção de lodo. Por outro lado, substâncias tóxicas podem provocar distúrbios em reatores anaeróbios. Algumas pesquisas já foram desenvolvidas quanto ao tratamento biológico anaeróbio de formaldeído, no entanto, ainda não se chegou a um consenso sobre o seu comportamento ou qual o sistema mais eficaz. Nesse trabalho, avaliou-se a degradação e a toxicidade dessa substância em reator anaeróbio horizontal de leito fixo, a fim de trazer subsídios para essa questão. As concentrações de estudo variaram de, aproximadamente, 30 a 1500 mg/L de formaldeído, atingindo-se as eficiências de remoção de até 99,7 % de formaldeído e 92 % de DQO. A presença de ácidos graxos com até cinco carbonos durante a degradação do formaldeído pode indicar uma rota de degradação diferente da sugerida na literatura, onde os produtos intermediários seriam o metanol e o ácido fórmico. O modelo cinético de Monod foi o que melhor representou os dados experimentais, com \'R IND.max\' POT.app\' = 2,79 x \'10 POT.-3\' HCHO/mg SSV.h e \'K IND.S\' POT. app\' = 242,8 mg HCHO/L. / In order to minimize the environmental impacts caused by formaldehyde discharge in the nature, the development of appropriate technologies for its treatment is important. Aerobic systems have been used, however, anaerobic treatment options have been widely studied, mainly due to low energy consumption and sludge production. On the other hand, toxic substances can lead to disturbances in anaerobic reactors. Some formaldehyde anaerobic biological treatment researches have already been developed, although, there is no consensus about its behavior or which is the most efficient system. Degradation and toxicity of this substance were evaluated in horizontal-flow anaerobic immobilized sludge reactor, with the purpose of producing subsidies for this issue. Formaldehyde concentrations ranging from, approximately, 30 to 1500 mg/L were applied in the reactor and formaldehyde and COD removal efficiencies of 99,7% e 92% were achieved, respectively. Volatile fatty acids with up to 5 carbons, found during the formaldehyde degradation, can indicate that degradation followed different routes than those suggested in the literature, that reports the formation of intermediates such as methanol and formic acid. Monod kinetic model fitted well the experimental data, with apparent kinetic parameters estimated as \'R IND.max\' POT. app\' = 2,79 x \'10 POT.-3\' mg HCHO/mg SSV.h and \'K IND.S\' POT. app\' = 242,8 mg HCHO/L.

Os exopolissacarídeos (EPS) insolúveis produzidos em processos de tratamento anaeróbios de certos tipos de água residuárias são indesejáveis devido a problemas operacionais que podem vir causar, inviabilizando, muitas vezes, o processo. O reator anaeróbio operado em bateladas seqüenciais contendo biomassa imobilizada (ASBBR) é uma nova configuração de reator que vem sendo estudada no tratamento de águas residuárias cujos resultados são positivos, no entanto em algumas condições observou-se a produção de EPS que inviabilizou o processo. Para evitar estes problemas operacionais em escala real é importante saber os fatores que favorecem a produção de EPS nestes sistemas. Portanto, os objetivos deste trabalho foram verificar a influência de diferentes fontes de carbono e a relação carbono/nitrogênio (C/N), na produção e composição de polímeros extracelulares (EPS) e no desempenho do ASBBR contendo biomassa imobilizada em espuma de poliuretano. As fontes de carbono utilizadas foram glicose, extrato de carne, óleo de soja, as três fontes de carbono juntas, e os ácidos acético, butírico e propiônico juntos. Nos experimentos variando-se a relação C/N utilizou-se glicose como fonte de carbono e uréia como fonte de nitrogênio. As relações C/N foram 13,6 (C/N1), 6,8 (C/N2) e 3,4 (C/N3) gC/gN. Para verificar a influência das condições de microaerofilia na produção do EPS, foi feito também um experimento borbulhando gás nitrogênio, mantendo sob anaerobiose estrita e utilizando glicose como fonte de carbono. Em todos os experimentos o reator foi alimentado com 1000 mgDQO/L. O reator atingiu eficiências médias de remoção da matéria orgânica de 82% em todas as condições, exceto quando o reator foi alimentado com óleo de soja, pois constatou-se o fenômeno de adsorção no material suporte. A produção de EPS por grama de fonte de carbono fornecida foi de 23,6 mg, 13,3 mg, 9,0 mg, 5,9 mg, 5,7 mg, 2,6 mg e 1,4 mg quando o reator foi alimentado com glicose na relação C/N1, óleo de soja, ácidos voláteis, glicose na relação C/N2, glicose/extrato de carne/óleo de soja, glicose na relação C/N3 e extrato de carne, respectivamente. Em condições de anaerobiose estrita não foi observada a produção de EPS. Os resultados sugerem que, a fonte de carbono, condição de microaerofilia e alta relação C/N favorecem a produção de EPS. Por meio de ensaios enzimáticos, com celulase combinada, verificou-se que o principal exopolissacarídeo presente no material polimérico foi celulose. Comparando os espectros de infravermelho das amostras de EPS constatou-se que as diferentes condições nutricionais não influenciaram na composição do polímero. A celulose bacteriana produzida, nesses casos, apresenta organizações alomórficas diferentes quando há glicose no substrato, constatada pelas análises de raios-X. / The insoluble exopolysaccharides (EPS) produced in anaerobic treatment processes from some kinds of wastewater are unwelcome due to operational problems that it may cause, making the process unfeasible most of times. The anaerobic sequential batch biofilm reactor (ASBBR), containing immobilized biomass, is a new configuration of reactor that has been studied for wastewater treatment with positive results. Nevertheless, it was verified the production of EPS in some conditions, which made the process impracticable. To avoid these operational problems in full scale it is important to know the factors that enhance EPS production on those systems. Thus, the objectives of this work were investigating the influence of different carbon sources and the relation carbon/nitrogen (C/N), on the production and composition of extracellular polymers (EPS) and on the performance of the ASBBR with immobilized biomass in polyurethane foam. The carbon sources used were glucose, meat extract, soybean oil, the three carbon sources combined and acetic, butyric and propionic acids combined. On the experiments with variation of C/N relation, glucose was used as carbon source and urea as nitrogen source. The C/N relations were: 13.6 (C/N1), 6.8 (C/N2) and 3.4 (C/N3) gC/gN. Another experiment was accomplished to verify the influence of microerophilic conditions on EPS production, bubbling nitrogen gas, keeping under strict anaerobic conditions and using glucose as carbon source. The reactor was fed with 1000 mgDQO/L in all experiments, achieving 82% of organic substance removal average efficiency, except when fed with soybean oil. At this condition it was verified the adsorption phenomenon in the material support. The yield of EPS was 23.60 mg/g carbon, 13.3 mg/g carbon , 9.0 mg/g carbon, 5.9 mg/g carbon, 5.70 mg/g carbon, 2.6 mg/g carbon and 1.4 mg/g carbon when the reactor was fed with glucose in the relation C/N2, glucose/meat extract/soybean oil, glucose in the relation C/N3 and meat extract, respectively. The production of EPS was not observed at strict anaerobic conditions. Results suggest that the carbon source, microerophilic condition and high C/N relation favor EPS production. Through enzymatic tests with combined cellulase, it was verified that cellulose was the main exopolysaccharide present at the polymeric material. Furthermore, polymers composition is not influenced by different nutritional conditions, comparing infrared spectra of EPS samples. In these cases, the produced bacterial cellulose presents different allomorphic organizations as showed by X-rays analysis.