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This article investigates the performance behaviour of a small decentralized wastewater treatment plant with a capacity of up to 50 population equivalents powered by solar energy. The two-stage sequencing batch reactor (SBR) consists of a photovoltaic (PV) system to deliver energy, a battery storage for night operation and two reactor tanks. In the experimental period of 157 days, the wastewater inflow was increased from 3 to 4.5 and 6 m3.d−1, with sludge ages of 32 ± 2 d in the beginning and 21 ± 2 d in the end. The results corresponding to the different phases indicated high efficiency and stability of the system with domestic wastewater, reaching efficiencies of the test periods of 93 ± 2%, 86 ± 4% and 93 ± 6% for removal of chemical oxygen demand, nitrogen and phosphorus, respectively. In the last 51 days, aeration in the night was interrupted for three hours to save energy and study the behaviour of extended non-aerated phases. A shortening of the aeration phases can help to extend the lifetime of batteries and reduce operational costs, while limiting values in the outlet are still met. RESUMO Este artigo investiga o comportamento do desempenho de uma pequena estação de tratamento de águas residuais descentralizada, com capacidade de até 50 equivalentes de população alimentada por energia solar. O reator de bateladas sequenciais de dois estágios (SBR) consiste em um sistema fotovoltaico (PV) para fornecer energia, uma bateria de armazenamento para operação noturna e dois tanques de reação. No período experimental de 157 dias, a afluência de esgoto foi aumentada de 3 para 4,5 e 6 m3.d−1, com idades de lodo de 32 ± 2 d no início e 21 ± 2 d no fim. Os resultados correspondentes às diferentes fases indicaram alta eficiência e estabilidade do sistema com esgoto doméstico, que atingiu eficiências nos períodos de teste de 93 ± 2%, 86 ± 4% e 93 ± 6% para a remoção de demanda química de oxigênio (DQO), nitrogênio (N) e fósforo (P), respectivamente. Nos últimos 51 dias, a aeração noturna foi interrompida por três horas para economizar energia e estudar o comportamento das fases prolongadas sem aeração. A redução das fases de aeração pode ajudar a estender a vida útil das baterias e reduzir os custos operacionais, enquanto os valores limite na saída ainda são atendidos.

No presente trabalho comparam-se diferentes sistemas que são usados para tratar esgoto, visando ao reúso agrícola ou industrial ou ainda à descarga em água de superfície. O tipo de sistema de tratamento deve atender aos requisitos necessários ao uso que se prevê para o efluente. Distinguem-se assim quatro tipos de sistemas de tratamento: lodo ativado, reator UASB, lagoas de estabilização e a combinação UASB-Lagoa de polimento (LP). O reator UASB sozinho não produz uma qualidade de efluente que permita o reúso ou descarga em águas de superfície. Se o reúso agrícola é desejado, não há necessidade de remoção de nutrientes. Nesse caso, os sistemas de lagoas de estabilização e UASB-LP podem ser usados. Se o reúso industrial é previsto, a remoção de nutrientes é necessária e pode-se usar o sistema de lodo ativado ou UASB-LP. Na escolha racional do tipo de sistema de tratamento, os fatores mais importantes são: desempenho e a área necessária. Pelo desempenho do sistema, avalia-se a capacidade de produzir a qualidade do efluente desejado e a área necessária indica se é factível a implantação do sistema. Outros fatores, como custo, simplicidade e estabilidade operacional também são relevantes. Ao fazer a comparação foi observado que o sistema com a melhor qualidade do efluente é UASB-LP, mas a área necessária é relativamente grande. O lodo ativado produz um efluente com qualidade muito boa, contudo o custo é alto, a operação não é simples e instabilidades podem ocorrer. O sistema de lagoas de estabilização deve ser evitado, porque é inferior ao UASB-LP em vários aspectos. Palavras-chave: Sistemas de tratamento de esgoto. Reúso agrícola. Reúso industrial. Lodo ativado. UASB. Lagoa de estabilização. UASB + lagoas de polimento.

This study aimed at providing a set of optimal kinetic and stoichiometric parameters of ASM1 representative of wastewater from a subtropical climate region in Brazil. ASM1 was applied on the STOAT program, and the model parameters were evaluated and optimized with sensitivity analysis and Response Surface Methodology (RSM) to reach minimum prediction errors of effluent TSS, COD, and NH3. Six sensitive parameters were identified: YH, YA, μA, KNH, bA, and kOA. Predictions of RSM regression models were strongly correlated to the STOAT predictions. YH mainly affected TSS and COD, and the other parameters affected NH3. ASM1 calibration with estimated optimal values of sensitive parameters resulted in approximately null prediction errors for modeling state variables. NH3 presented similar results in the ASM1 validation; meanwhile, TSS and COD presented high errors related to the increase in YH due to the RSM optimization. The optimal parameters, mainly YA, μA, KNH, bA, and kOA, constitute references for other studies on ASM1 modeling using wastewater data from a subtropical climate region. YH optimal value should be evaluated as well as the effect of sludge wastage methods and the simulation periods.

Submitted by Concluintes Doutorado (concluinte.doutorado@setor.uepb.edu.br) on 2022-04-01T13:03:34Z No. of bitstreams: 2 Kely Dayane Silva do Ó.pdf: 2337561 bytes, checksum: 7668e5dfba17481aaa0ddab526950d3d (MD5) Termos BDTD - Kely Dayane Silva do Ó.pdf: 310179 bytes, checksum: 74c947a065d06eed08a2a52f61179683 (MD5) Approved for entry into archive by Rosalvo Andrade (rosalvo_andrade@servidor.uepb.edu.br) on 2022-04-01T23:45:46Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Kely Dayane Silva do Ó.pdf: 2337561 bytes, checksum: 7668e5dfba17481aaa0ddab526950d3d (MD5) Termos BDTD - Kely Dayane Silva do Ó.pdf: 310179 bytes, checksum: 74c947a065d06eed08a2a52f61179683 (MD5) Made available in DSpace on 2022-04-04T11:00:03Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Kely Dayane Silva do Ó.pdf: 2337561 bytes, checksum: 7668e5dfba17481aaa0ddab526950d3d (MD5) Termos BDTD - Kely Dayane Silva do Ó.pdf: 310179 bytes, checksum: 74c947a065d06eed08a2a52f61179683 (MD5) Previous issue date: 2021-10-28 Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES The treatment of sewage by activated sludge using sequential batch reactors (RBS) has been reported to be efficient in removing organic matter and nutrients (N and P). However, the metabolic processes involved in biodephosphate and heterotrophic denitrification occur when organic carbon is available in stoichiometric proportions and in conjunction with other factors, such as sludge age and the optimization of the duration of the aerobic, anaerobic and anoxic phases. In this context, the first stage of the work aimed to evaluate the efficiency of two RBS reactors in the biological removal of nutrients from sewage with different concentrations and different cell retention times (TRC) and cycle times. Thus, two experimental systems were operated in parallel, with system 1 concentrated sewage as an influent and system 2 as moderate sewage. In both systems, cycle times of 24 and 8 hours and TRC of 12 and 5 days were used, respectively for reactors R1 and R2. Biodephosphating was performed with better performance in reactor R2, with an average efficiency of 83% when the system was operated with concentrated sewage. On the other hand, the nitrification/denitrification processes were carried out with greater efficiency in the R1 reactor, with an average efficiency of 84% also when the system treated concentrated sewage. In the second stage of the work, the processes of alkaline and enzymatic solubilization of excess sludge from RBS were evaluated by treating concentrated sewage, in two different reaction times (8 and 48 hours). For that, a complete factorial experimental design 2(2-0) (DOE 2(2-0)) was used, applying three replications and having the pre-treatment (enzymatic: 10% lipase. (gST)-1, and alkaline: NaOH, pH=12) and reaction time (8 and 48 hours) as the independent variables, and filtered COD, carbohydrates, proteins, total phosphorus and orthophosphate as dependents. To analyze the statistical difference in the experimental data, analysis of variance (ANOVA) was performed, and the mean values of the parameters evaluated and the Pareto diagram were constructed with a confidence limit of 95%. The respirometry test was also a parameter used to assess the biodegradability of the sludge (control, without pre-treatment and after pre-treatments). It was observed that the sludge solubilization rate increased in both investigated technologies. However, the applied statistical analysis indicated the alkaline pretreatment as the most effective and the reaction time as significantly relevant in the process. For this technology, the metabolized organic matter was increased by 178 and 279 mgDQOf.L-1 for the reaction times of 8 and 48 hours, respectively. Despite the greater efficiency of the alkaline pre-treatment, the enzymatic process showed a higher fraction of COD consumed (COD), indicating a higher biodegradable fraction, possibly due to the organic properties of the enzyme itself. O tratamento de esgotos por lodos ativados utilizando reatores em bateladas sequencias (RBS) tem sido relatado como eficiente na remoção de matéria orgânica e nutrientes (N e P). No entanto, os processos metabólicos envolvidos na biodesfosfatação e desnitrificação heterotrófica ocorrem quando há carbono orgânico disponível em proporções estequiométricas e em conjunto com outros fatores, como a idade de lodo e a otimização da duração das fases aeróbia, anaeróbia e anóxica. Neste contexto, a primeira etapa do trabalho objetivou avaliar a eficiência de dois reatores RBS na remoção biológica de nutrientes de esgotos com diferentes concentrações e diferentes tempos de retenção celular (TRC) e tempos de ciclo. Assim, dois sistemas experimentais foram operados em paralelo, tendo o sistema 1 esgoto concentrado como afluente e o sistema 2, esgoto moderado. Em ambos os sistemas foram utilizados tempos de ciclo de 24 e 8 horas e TRC de 12 e 5 dias, respectivamente para os reatores R1 e R2. A biodesfosfatação foi realizada com melhor desempenho no reator R2, apresentando eficiência média de 83% quando o sistema foi operado com esgoto concentrado. Em contrapartida, os processos de nitrificação/desnitrificação foram realizados com maior eficiência no reator R1, apresentando eficiência média de 84% também quando o sistema tratou esgoto concentrado. Na segunda etapa do trabalho foram avaliados os processos de solubilização alcalina e enzimática do lodo de excesso do RBS tratando esgoto concentrado, em dois tempos de reação diferentes (8 e 48 horas). Para tanto, foi utilizado o delineamento experimental fatorial completo 2(2-0) (DOE 2(2-0)), aplicando-se três repetições e tendo o pré-tratamento (enzimático: 10% lipase. (gST)-1, e alcalino: NaOH, pH=12) e o tempo de reação (8 e 48 horas) como as variáveis independentes, e a DQO filtrada, carboidratos, proteínas, fósforo total e ortofosfato como dependentes. Para analisar a diferença estatística nos dados experimentais foi realizada análise de variância (ANOVA), sendo os valores médios dos parâmetros avaliados e o diagrama de Pareto construídos com um limite de confiança de 95%. O teste de respirometria também foi um parâmetro utilizado para avaliar a biodegradabilidade do lodo (controle, sem pré-tratamento e após os pré-tratamentos). Foi observado que a taxa de solubilização do lodo aumentou em ambas as tecnologias investigadas. No entanto, a análise estatística aplicada indicou o pré-tratamento alcalino como o mais eficaz e o tempo de reação como significativamente relevante no processo. Para esta tecnologia, a matéria orgânica metabolizada foi aumentada em 178 e 279 mgDQOf.L-1 para os tempos de reação de 8 e 48 horas, respectivamente. Apesar da maior eficiência do pré-tratamento alcalino, o processo enzimático apresentou uma maior fração de DQO consumida (DQOc), indicando uma maior fração biodegradável, possivelmente devido às propriedades orgânicas da própria enzima.

Submitted by Ana Carolina Pereira (eng.anapereira@hotmail.com) on 2022-06-10T17:15:33Z No. of bitstreams: 1 pereira_ac_me_arafcf_int.pdf: 1503885 bytes, checksum: 07a09495ba2184841216ea0323bb30db (MD5) Approved for entry into archive by Maria Irani Coito (irani@fcfar.unesp.br) on 2022-06-10T17:44:11Z (GMT) No. of bitstreams: 1 pereira_ac_me_arafcf_int.pdf: 1503885 bytes, checksum: 07a09495ba2184841216ea0323bb30db (MD5) Made available in DSpace on 2022-06-10T17:44:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 pereira_ac_me_arafcf_int.pdf: 1503885 bytes, checksum: 07a09495ba2184841216ea0323bb30db (MD5) Previous issue date: 2021-08-30 A cultura de citros está entre os mais populares em regiões tropicais e subtropicais de todo o mundo. Entre os mais variados tipos de frutas cítricas, a laranja doce (Citrus sinensis) representa cerca de 70 % da produção e consumo, sendo considerada o principal fruto desse grupo. Além da laranja doce, a tangerina (Citrus retivulata), grapefruit(Citrus vitis), lima (Citrus aurantifulia) e limão (Citrus limonum) são largamente cultivados e consumidas. No que diz respeito à produção, o Brasil destaca-se por ser o maior produtor mundial de laranja doce (área plantada de 800 mil hectares) produzindo na safra 2015/2016 aproximadamente de 12.266.520 toneladas das quais, cerca de 90% foram destinadas para produção de suco. Entretanto este consumo acentuado gera uma elevada carga poluidora em termos de sólidos e DBO, necessitando condicionar o efluente aos padrões de emissão via a combinação de tratamento preliminar (gradeamento), tratamento primário (equalização) e tratamento secundário (processo biológico). No caso do tratamento secundário, os lodos ativados vêm sendo utilizados com maior frequência devido a menor influência da variação de carga orgânica e alto índice de remoção de sólidos e DBO (96-99%). Já, as lagoas aeradas, uma variante desse processo, apresentam remoção um pouco inferior, porém com custos de tratamento menores que os de um sistema convencional de lodos ativados. Diante a problemática, objetivo deste estudo é utilizar uma série histórica da operação de um sistema de lodos ativados de pequeno porte para realizar um comparativo com os sistemas de grande porte relatados na literatura. Citrus cultivation is among the most popular in tropical and subtropical regions around the world. Among the most varied types of citrus fruits, sweet orange (Citrus sinensis) represents about 70% of production and consumption, being considered the main fruit of this group. In addition to sweet orange, tangerine (Citrus retivulata), grapefruit (Citrus vitis), lime (Citrus aurantifulia) and lemon (Citrus limonum) are widely cultivated and consumed. With regard to production, Brazil stands out for being the world's largest producer of sweet orange (planted area of 800 thousand hectares) producing approximately 12,266,520 tons in the 2015/2016 harvest, of which about 90% were destined for juice production. However, this accentuated consumption generates a high pollutant load in terms of solids and BOD, requiring conditioning the effluent to emission standards via a combination of preliminary treatment (grading), primary treatment (equalization) and secondary treatment (biological process). In the case of secondary treatment, activated sludge has been used more frequently due to the lower influence of organic load variation and high solids and BOD removal rate (96-99%). On the other hand, aerated lagoons, a variant of this process, have a slightly lower removal, but with lower treatment costs than a conventional activated sludge system. Faced with the problem, the objective of this study is to use a historical series of the operation of a small activated sludge system to make a comparison with the large systems reported in the literature.

Orientador: Regina Maura Bueno Franco Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia Resumo: Entre muitas doenças de veiculação hídrica, a criptosporidiose e a giardiose são de particular interesse para a Saúde Pública, porque oocistos de Cryptosporidium spp e cistos de Giardia spp. podem persistir por longos períodos no ambiente, sendo que estes dois protozoários patogênicos têm sido implicados como a causa de muitos surtos epidêmicos de gastroenterites nos últimos 25 anos.Em muitos desses surtos, o esgoto doméstico foi incriminado como a fonte de contaminação do manancial; os variados métodos de tratamento de esgoto não removem totalmente agentes patogênicos, evidenciando a necessidade de desinfecçãodo esgoto tratado antes do seu lançamento no corpo hídrico. Uma forma de tratamento de esgoto amplamente utilizada é o processo por Iodos ativados, onde a degradação da matéria orgânica é realizada por bactérias aeróbicas.Em função da resistência de Cryptosporidium spp e Giardia spp. Ao processode desinfecção por cloração, a radiação por luz ultravioleta (UV) têm sidoavaliada como um processo alternativo. Para avaliar a eficiência de remoção de oocistose cistos pelo processo de Iodo ativado e de um reator de luz UV em inativaroocistos e cistos em uma Estação de Tratamento de Esgoto (ETE) da cidadede Campinas, 3 tipos de amostras foram selecionados para o estudo: I) afluente (n=53), iii) efluente desinfetado por luz UV (n=38) e, iii) efluente sem desinfecção por luz UV (n=53). As amostras de afluente foram concentradas por centrífugo-concentraçãoe as amostras de efluente (desinfetadas ou não por luz UV) foram processadas por filtração em membrana de éster de celulose) e, a visualizaçãodos protozoários, feita pela reação de imunofluorescência direta, com anticorposmonoclonais. A avaliação do processo de desinfecção por luz UV foi realizada com experimento de infectividade animal, inoculando-se 14/ cistos camundongos da linhagem BALB!c nude. Cistos de Giardia spp foram mais freqüentes e em maior densidade nos três tipos de amostras. Oocistos de Cryptosporidiumspp. foram observados somente em 2 amostras de afluente e em apenas uma amostra de efluente desinfetado por luz UV. O tratamento de esgoto pelo processo de Iodo ativado reduziu 98,9 % dos cistos e 99,7 % dos oocistos. A administração intragástrica de cistos de Giardia spp. desinfetados ou não por luz UV em camundongos, resultou na liberação de cistos de Giardia spp., nas fezes e trofozoítos foram observados nas lâminas confeccionadas por aposição do intestino. Estes resultados indicam que a desinfecção por luz UV não foi completamente eficiente na inativação dos cistos de Giardia spp, no caso da ETE estudada Abstract: Among many water-borne diseases the cryptosporidiosis and giardiosis are of particular public health interest, because Cryptosporidium spp. oocysts and Giardia spp. cysts can persist for long periods in the environment, and both pathogenic protozoa have been implicated as the cause of many outbreaks of gastroenteritisin the last 25 years. In many of those outbreaks, the domestic sewer was incriminated as to source of contamination of the spring; they varied treatment sewage approaches do not remove entirely agent's pathogens, showing up the need of disinfection of the treated effluent before of their launching in the water body.A form of address of sewer broadly utilized is the trial by activated sludge whichway the degradation of the organic matter is carried out by aerobic bacteria and, in function of the resistance of Cryptosporidium spp and Giardia spp. to the chlorinedisinfection, the ultraviolet light (UV) has been evaluated like an alternative trial of disinfection. In order to evaluate the efficiency of cysts and oocysts removal by the activated sludge process, and by a UV reactor in inactivating cysts and oocystsin one Wastewater Treatment Plant (Wl/VTP)in Campinas, three sampling points were selected for study: i) influent (n=53),iii) treated effluent with UV disinfection (n=38) and iii) treated effluent without UV disinfection (n=53). The influent samples were concentrated by centrifugation and effluent samples (disinfectedwith UV light or not) were processed by cellulose esters membrane filtration, and protozoan visualization was analyzed by fluorescent monoclonal antibodytests. The investigation of disinfection potential by UV light was made with infectivityassay. Each mice of linage BALB/c nude were intragastrically inoculated a mean dosage 14 cysts. Giardia spp cysts prevailed with higher density in the three different sample types. Cryptosporidium spp. oocysts were observed in only 2 samples of influent and in just one sample of treated sewage with UV disinfection.The treatment by the activated sludge process promoted a reduction of 98.9% of cysts and 99.7 % of oocysts. Gastric intubation of Giardia spp. Cysts disinfected ar not by UV light to mice resulted in cysts released in feces and trophozoiteswere also observed toa in intestinal scrapings. The findings of this study indicate that disinfection by UV light was not completely efficient regarding the inactivationof Giardia spp cysts in the case of the Doutorado Doutor em Parasitologia

Orientador: Alexandre Nunes Ponezi Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo Resumo: A biomassa de uma estação de tratamento de lodo ativado é capaz de se adaptar ao efluente recebido, mesmo quando esse contém contaminantes específicos no meio. Fármacos são considerados contaminantes emergentes e lançados no sistema de tratamento a partir de descargas de estações de tratamento de águas residuais pela indústria (pontual) e na aplicação no solo pelo esterco (difusa) gerado pelos animais, como uma mistura de metabolitos e formas ativas. Para a realização deste trabalho foram escolhidos os antibióticos: sulfadiazina e trimetropim, e o anti-helmíntico: levamisol; devido: produção em larga escala e efeito quimioterápico provável na biomassa de estações de tratamento de efluentes. Os ensaios realizados conforme OECD: 209/2010 inibição da respiração do lodo ativado e 303/2001 simulação de tratamento com lodos ativados, mostraram que a taxa de inibição do lodo (ensaio 209/2010) foi proporcional à concentração utilizada (0,005 mg L-1 a 20,0 mg L-1) para a sulfadiazina, levamisol e trimetropim respectivamente tanto para o lodo com origem de estação doméstica convencional como para o lodo de estação de efluentes da industria farmacêutica (industrial), sendo este último o que apresentou menor inibição. Os ensaios 303/2001 realizados nas concentrações de 1, 5 e 10 mg L-1 mostraram que o lodo industrial apresentou os melhores resultados de biodegradação sendo observada uma remoção abaixo do limite de detecção da cromatografia gasosa acoplada ao espectro de massas (CG-MS) para o levamisol e trimetropim. A sulfadiazina não foi biodegradada durante o processo. Ensaios de toxicidade do efluente gerado pelo ensaio 303/2001 utilizando Vibrio fisheri como organismo-teste mostraram que estes não apresentam toxicidade Abstract: The biomass of a wastewater treatment activated sludge is able to adapt to the effluent, even when it contains specific contaminants in the middle. Emerging Drugs are considered contaminants and discharged into the treatment discharges from sewage treatment plants w g were chosen drugs sulfadiazine, trimethoprim and levamisole due to: large-scale production and chemotherapeutic effect likely in biomass treatment plant effluents and domestic industry. Tests performed OECD 209/2010 respiration inhibition of activated sludge and 303/2001 simulating activated sludge treatment, showed that the rate of inhibition of the sludge test (209/2010) was proportional to the concentration used (0.005 mg to 20.0 mg L-1) for sulfadiazine, levamisole, and trimethoprim respectively both for domestic and industrial sludge, the latter being the one with less inhibition. The tests 303/2001 performed at concentrations of 1, 5 and 10 mg L-1 showed that the industrial sludge showed the best results being observed biodegradation removal below the limit of detection (GC-MS) for levamisole, and trimethoprim. Sulfadiazine was not biodegraded in the process. Toxicity tests of the effluent generated by the test 303/2001Vibrio fisheri using as test organisms showed that these did not exhibit toxicity Mestrado Saneamento e Ambiente Mestra em Engenharia Civil

Orientador: Ranulfo Monte Alegre Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos Resumo: Têm-se identificado deficiência de vitaminas em estações de tratamento biológico de efluentes, em especial do ácido fólico, que age como micronutriente para certas bactérias e estimulando seu crescimento. Este trabalho avaliou o efeito de diferentes concentrações de ácido fólico sobre o lodo em condições fisiológicas normais e em respiração endógena. O sistema foi conduzido em batelada a 25ºC±2ºC, vazão de ar de 0,5 L/min e utilizando água residuária sintética, sendo acompanhado a DQO, pH e Sólidos Totais, Sólidos Totais Fixos, Sólidos Totais Voláteis e visualização em microscópio ótico. Os resultados foram comparados ao controle. Os resultados demonstraram que concentrações de 4,0 e 8,0 mg/L de ácido fólico produzem melhora na microfauna do sistema de lodos ativados, sendo que a concentração de 8,0 mg/L ainda foi capaz de aumentar a velocidade de remoção de DQO nas condições fisiológicas normais do lodo e após a respiração endógena. A concentração de 4,0 mg/L apresentou, estatisticamente, resultado semelhante à concentração de 8,0 mg/L para a condição inicial do lodo em respiração endógena, melhorando a velocidade de remoção de DQO. Quanto ao pH e a remoção de DQO não houve alterações provocadas pela adição do ácido fólico, como era esperado Abstract: They are deficiency of vitamins in sludge of biological wastewater treatment, especially the folic acid, that acts as micronutrient for certain bacteria and stimulating its growth. This work evaluated the effect of different concentrations of folic acid on the sludge in normal physiologic conditions and in endogenous respiration. The system was carried out batch reactor at 25ºC±2ºC, air flow of 0,5 L/min and using synthetic wastewater, being accompanied COD, pH and Total Solids, Fixed Total Solids, Volatile Total Solids and visualization in optic microscope. The results were compared to the control. The results demonstrated that the concentrations of 4,0 and 8.0 mg/L of folic acid produce improvement in the microfauna of the system of activated sludge, and the concentration of 8,0 mg/L was still capable to increase the speed of removal of COD in the normal physiologic conditions of the sludge and in the endogenous respiration. The concentration of 4,0 mg/L presented similar statistical result to the concentration of 8,0 mg/L for the initial condition of the endogenous respiration sludge, improving the speed COD removal. The pH and the COD removal did not have alterations provoked by the addition of the folic acid Mestrado Mestre em Engenharia de Alimentos

The active sludge process is one of the most-used techniques for the biodegradation of organic compounds present in effluents from an assortment of wastewaters. This study investigated the bacterial community structure of a petroleum industry’s activated sludge and its physical and chemical parameters using high-throughput sequencing. Samples were collected over one year: autumn 2015 (C1), winter 2015 (C2), spring 2015 (C3), and summer 2016 (C4). Total DNA was extracted, and the primers targeting the V4 region of the 16S rRNA gene were used for amplicon sequencing. The majority of the detected microorganisms were considered rare microbiota, presenting a relative abundance below 1% of the total sequences. All of the sequences were classified at the phylum level, and up to 55% of the ASVs (Amplicon Sequence Variants) were associated with known bacterial genera. Proteobacteria was the most abundant phylum in three seasons, while the phylum Armatimonadota dominated in one season. The genus Hyphomicrobium was the most abundant in autumn, winter and summer, and an ASV belonging to the family Fimbriimonadaceae was the most abundant in the spring. Canonical Correspondence Analysis showed that physicochemical parameters of SS, SD and TSS are correlated, as well as ammoniacal nitrogen. Sample C3 presented the highest values of COD, AN and solids (SS, SD and TSS). The highest COD, AN, and solids values are correlated to the high frequency of the phylum Armatimonadota in C3. Resumo O processo de lodo ativo é uma das técnicas mais utilizadas para biodegradação de compostos orgânicos presentes nos efluentes de uma variedade de águas residuais. A estrutura da comunidade bacteriana do lodo ativado de uma indústria de petróleo e sua relação com parâmetros físicos e químicos foram investigadas por meio de sequenciamento de alto rendimento. As amostras foram coletadas durante um período de um ano: outono de 2015 (C1), inverno de 2015 (C2), primavera de 2015 (C3) e verão de 2016 (C4). O DNA total foi extraído e para amplificação foram utilizados primers específicos para região V4 do gene 16S rRNA. A maioria dos microrganismos detectados foi considerada microbiota rara, apresentando abundância relativa abaixo de 1% do total de sequências. Em geral, quase a totalidade das sequências (99,9%) foi classificada em nível de filo, mas apenas algumas ASVs (23,7%) foram associadas a gênero bacteriano conhecido. As proteobactérias foram o filo mais abundante em três das estações, enquanto o filo Armatimonadota dominou em uma estação. O gênero Hyphomicrobium foi o gênero mais abundante no outono, inverno e verão, e uma ASV pertencente à família Fimbriimonadaceae (filo Armatimonadetes) foi o microrganismo mais abundante na primavera. A Análise de Correspondência Canônica (CCA) indica uma diferença consistente da comunidade bacteriana da primavera quando comparada com amostras de outras estações. Os resultados mostram uma correlação entre o filo Armatimonadota e a alta concentração de DQO, NA e sólidos.

Orientador: Carlos Gomes da Nave Mendes Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo Resumo: No presente estudo foi avaliado o uso de mantas não tecidas em um sistema de tratamento de esgoto sanitário composto por quatro reatores de lodos ativados em bateladas sequenciais em escala piloto, com volume útil de 85L. O sistema foi constituído de dois reatores convencionais de fluxo intermitente e dois reatores com módulo de filtração proporcionado por manta geotêxtil e espaçadores. Cada reator foi operado durante 457 dias, divididos em oito etapas experimentais com a avaliação do desempenho dos módulos de filtração em espiral e da filtrabilidade do licor misto mediante a variação da idade do lodo (25 e 40 dias). Etapa I (290), Etapa II (56), Etapa III (49), Etapa IV (77), Etapa V (70), Etapa VI (77) Etapa VII (56) Etapa VIII (66). A Etapa I foi destinada a aclimatação da biomassa para inocular o reator, e para instalação e ajustes do sistema. O esgoto sanitário utilizado neste estudo foi originário da região sudeste do campus universitário da Universidade Estadual de Campinas e apresentou características típicas de origem doméstica. Os quatros reatores operaram com um ciclo de 24 horas. Os reatores convencionais (SB1 e SB2) foram utilizados como controle e operados nas mesmas condições que os reatores aos quais utilizaram a filtração em manta geotêxtil (SM1 e SM2). Foram confeccionados quatorze módulos de filtração com duas diferentes mantas sintéticas não tecidas (M1 e M2) combinada com três tipos de espaçadores: tela antiderrapante em poliéster com revestimento em PVC, geomanta tridimensional de filamentos de polipropileno termossoldados e manta acrílica. Ao longo das oitos etapas experimentais a concentração de OD manteve-se faixa de 3 mgO2L-1, a relação A/M, variou de 0,10 a 0,05 gDBO5.gSSV-1d-1 e a carga aplicada média variou de 0,415 a 0,666 kgDQO/m³.d.-1. As etapa IV, VI e VIII apresentaram os melhores resultados devido a utilização da manta acrílica como espaçador ao qual influenciou a formação da membrana dinâmica. A remoção da turbidez manteve-se na faixa de 97%, SST entre 94 e 99%, DBO5 entre 91% e 96%, N-NH4+ entre 82% e 93%, e de P total 78% Abstract: The present study evaluated the use of non - woven blankets in a sanitary sewage treatment system composed of four activated sludge reactors in sequential batch pilots with a useful volume of 85L. The system consisted of two conventional intermittent flow reactors and two reactors with filter module provided by geotextile blanket and spacers. Each reactor was operated for 457 days, divided into eight experimental stages with the evaluation of the performance of the spiral filtration modules and the filtrability of the mixed liquor by varying the age of the sludge (25 and 40 days). Step I (290), Step II (56), Step III (49), Step IV (77), Step V (70), Step VI (77). Stage I was used to acclimate the biomass to inoculate the reactor, and to install and adjust the system. The sanitary sewage used in this study originated in the southeast region of the university campus of the State University of Campinas and presented typical characteristics of domestic origin. The four reactors operated on a 24 hour cycle. The conventional reactors (SB1 and SB2) were used as control and operated under the same conditions as the reactors that used geotextile blanket filtration (SM1 and SM2). Fourteen filter modules with two different non-woven synthetic blankets (M1 and M2) were combined with three types of spacers: PVC-coated polyester non-slip screen, thermo-soldered polypropylene filaments and acrylic blanket. During the eight experimental steps the OD concentration remained in the range of 3 mgO2L-1, the A/M ratio ranged from 0.10 to 0.05 gDBO5.gSSV-1d-1 and the mean applied load ranged from 0.415 at 0.666 kg COD / m³.d-1 Stages IV, VI and VIII presented the best results due to the use of the acrylic mat as a spacer to which it influenced the formation of the dynamic membrane. Turbidity removal remained in the range of 97%, SST between 94 and 99%, BOD5 between 91% and 96%, N-NH4+ between 82% and 93%, and TP 78% Doutorado Saneamento e Ambiente Doutor em Engenharia Civil CAPES 01-P-04376-2015

Orientadores: Valéria Maia Merzel, Cynthia Canedo da Silva Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia Resumo: Caracterização e monitoramento de populações de micro-organismos nitrificantes em lodo salino proveniente de terminal petrolífero". A indústria petroleira, em seus diferentes processos e unidades, é grande consumidora de água. No processo de separação água-óleo que ocorre nos terminais marítimos aquaviários, é gerada água de produção com altas concentrações de amônia. Lodos ativados são utilizados para remoção do nitrogênio amoniacal e outros poluentes, para que a água retorne para os corpos receptores dentro dos limites estabelecidos pela legislação. O efluente pode chegar aos tanques de tratamento com altas concentrações salinas, o que compromete a nitrificação, principalmente quando está em questão o tratamento da água de produção de campos hipersalinos de exploração. Assim, é de grande importância que os micro-organismos responsáveis pela remoção de nitrogênio amoniacal, sejam caracterizados e monitorados quando submetidos a diferentes concentrações salinas, a fim de que continuem realizando o seu papel transformador neste ambiente. Metodologia: A caracterização da diversidade de bactérias totais e metabolicamente ativas e arqueias totais presente no lodo de sistemas de tratamento de efluentes salinos foi realizada através da construção de biblioteca de DNA que codifica para o gene de RNA ribossomal 16S e também sequenciamento em larga escala via plataforma 454 FLX Roche. Foi realizado também o monitoramento de consórcios microbianos enriquecidos e aclimatados em diferentes concentrações salinas, para os quais observou-se eficiência de nitrificação. O monitoramento foi realizado através da técnica de fingerprint DGGE e também foram feitas bibliotecas de DNA que codifica para o gene de RNA ribossomal 16S a partir dos consórcios aclimatados mais eficientes. Resultados: Tanto nas bibliotecas de DNA que codifica para o gene de RNA ribossomal 16S quanto para sequenciamento em larga escala via plataforma 454, não foram observadas predominância de populações de micro-organismos nitrificantes, porém, dentre os micro-organismos nitrificantes encontrados, há o predominio de bactérias nitrificantes heterotróficas. A maior parte dos micro-organismos encontrados estão relacionados a bactérias não cultiváveis. O monitoramento dos consórcios salinos que apresentaram maior eficiência na nitrificação revelaram a presença de bactérias nitrificantes heterotróficas. Conclusão: O lodo ativado, objeto deste estudo, realiza nitrificação, haja vista os micro-organismos nitrificantes quimioautotróficos e, principalmente, heterotróficos encontrados, associados à presença, em menor quantidade, de Plantomycetes. Os consórcios nitrificantes aclimatados à altas salinidades são dominados por bactérias nitrificantes heterotróficas. Os resultados combinados sugerem que a remoção eficiente da amônia pode ser alcançada quando o lodo ativado é aclimatado com o gradual aumento da concentração salina, fator limitante para a nitrificação, e enriquecido de modo a favorecer a microbiota nitrificante Abstract: Characterization and monitoring of nitrifying microorganism populations in saline sludge from oil terminal". The oil industry, in its various processes and units, is a major consumer of water. The water-oil separation process that occurs in marine terminals generates produced water which contains high concentrations of ammonia. Activated sludge (a type of biological treatment) is used to remove ammonia and other pollutants, so that the water returns to nature within the limits set by law. The effluent can reach the treatment tanks with high salt concentrations, which undermines the process of nitrification, especially when it concerns the treatment of produced water from of hypersaline oil fields. Therefore, it is of great importance that the bacteria responsible for ammoniacal nitrogen removal are characterized and monitored when subjected to different salt concentrations in order to continue performing its transforming role in this environment. Methodology: The characterization of the diversity of total bacteria and metabolically active and characterization of the diversity of total archaea present in the sludge of saline wastewater treatment systems has been accomplished through the construction of DNA library encoding the 16S ribosomal RNA gene as well as through large-scale sequencing 454 FLX Roche platform. It was also conducted the monitoring of microbial consortia enriched and acclimated at different salt concentrations, for which the nitrification indices were observed. The monitoring was performed by fingerprint DGGE technique and DNA libraries encoding the 16S ribosomal RNA gene were also made from the acclimated consortia that showed the highest levels of nitrification. Results: In both the DNA library encoding the 16S ribosomal RNA gene and the large-scale sequencing through platform 454, there were no predominance of populations of nitrifying micro-organisms. Among the findings, there is a predominance of heterotrophic nitrifying bacteria. Most of the microorganisms that were found are related to uncultured bacteria. The monitoring of the saline consortia that presented the higher nitrification rates revealed the presence of heterotrophic nitrifying bacteria. Conclusion: The activated sludge, object of this study, presents nitrifying potential, given the nitrifying microorganisms found, chemoautotrophs and especially heterotrophic, associated with the presence, to a lesser extent, of Plantomycetes. The nitrifying consortia acclimated to high salinity are dominated by bacteria with potential heterotrophic nitrification. The combined results suggest that efficient removal of ammonia can be achieved when the activated sludge is acclimatized with the gradual increase of salt concentration, limiting factor for nitrification, and enriched in order to favor the nitrifying microbiota Mestrado Genética de Microorganismos Mestra em Genética e Biologia Molecular

Two calculation models of the Specific Denitrification Rate (SDNR) are analyzed to highlight the sensitivity of this parameter to the Food:Microorganisms ratio in the denitrification reactor (F:MDEN). One of these models is empirical while the second was elaborated on a deterministic basis. Both models reveal a linear dependence of SDNR20°C on F:MDEN and in a first approximation they are comparable only in a narrow range of concentration of dissolved oxygen (DO) in denitrification, specifically DO=0.25-0.35 mg L-1. These values frequently occur in well designed and well operated sewage treatment plants. Outside this range, the role of F:MDEN must necessarily be examined in combination with DO because of the relevant influence of the latter on the efficiency of the denitrification process. Resumo Dois modelos de cálculo do SDNR-Specific Denitrification Rate são analisados para destacar a sensibilidade deste parâmetro em relação à fração Alimento/Microrganismos no reator de desnitrificação (A: MDEN). Um desses modelos é empírico, enquanto o segundo foi elaborado em uma base determinística. Ambos os modelos revelam uma dependência linear de SDNR20°C em A:MDEN e, em primeira aproximação, eles são comparáveis apenas dentro de uma faixa estreita de concentração de oxigênio dissolvido (OD) na desnitrificação, especificamente OD=0,25-0,35 mg L-1. Esses valores ocorrem frequentemente em estações de tratamento de esgoto bem projetadas e operadas. Fora dessa faixa, o papel do A:MDEN precisa ser examinado em combinação com o OD devido à influência relevante deste último na eficiência do processo de desnitrificação.

The biodegradability of natural gelatin (GEL) and sodium caseinate (SCas) and synthetic poly(vinyl alcohol) (PVA) and poly(lactic acid) (PLA) biopolymers films, were studied in an aquatic system following OECD 301D guidelines. Biodegradation was determined measuring the dissolved oxygen (DO) over 28 days with closed respirometers. Elementary compositions and changes in physicochemical parameters were analyzed. The results demonstrated that carbon (46 to 60%) and oxygen (31 to 44%) were the most important elements in the composition of all films. Moreover, GEL and SCas films were completely biodegraded (100%) on day 1, showing a DO increased (GEL up to 42.5 mg O2/l and SCas up to 34.6 mg O2/l) as a consequence of the biodegradation time. This is in stark contrast to PVA and PLA films, who presented an inverse behavior (PLA up to 1.1 mg O2/l and PVA up to 0.5 mg O2/l), which in fact cannot be classified as “readily biodegradable” according to the results of in this study because they required more time to biodegrade than the rules defined for this aquatic system. PLA film showed a more opaque and whitish color, a clear increase in EM values (day 7 = 85.7 ± 2.0 MPa), Tg temperature (day 28 = 56.8 ± 0.0 °C) and crystallinity (Day 28 = 49.3 ± 0.6%) over the effects of biodegradation times. FTIR analysis showed changes in the intensity of the typical bands of the PLA samples, and the presence of Pseudomonas, was later observed on their surface by SEM studies.

O presente estudo teve como objetivo explorar o potencial de produção de biogás e metano das macrófitas flutuantes (Lemna minor, Wolffia columbiana, Spirodela polyrrhiza e Spirodela intermedia) num processo de co-digestão utilizando lodo anaeróbio de reator UASB como inóculo. O substrato (macrófitas) e o inóculo do processo anaeróbio de co-digestão foram obtidos do tratamento de água residual doméstica. Para alcançar os objetivos propostos foram realizados 5 ensaios exploratórios nos quais foram testadas diferentes condições operacionais para determinar a sua influência na produção de biogás e metano. Os ensaios foram realizados utilizando biodigestores de 50 litros de volume e operados em bateladas. Os experimentos foram conduzidos em triplicatas para branco (lodo anaeróbio) e as diferentes relações I/S (inóculo/substrato). No ensaio 1 foram avaliadas quatro relações I/S (0.5, 1.0, 1.5 e 2.0) e os biodigestores foram operados sob condições de temperatura de inverno (média de 18±2,4°C) durante 66 dias. No ensaio 2 o substrato foi submetido a trituração com o objetivo de avaliar o efeito do pré-tratamento mecânico das macrófitas sobre a produção de biogás. As relações I/S foram mantidas do experimento anterior e o ensaio foi conduzido durante 52 dias a temperatura de inverno (19±1,4°C). No ensaio 3 foi avaliado o efeito da temperatura sobre a produção de biogás e metano nos biodigestores. Neste experimento foram mantidas as relações I/S e não foi aplicado pré-tratamento mecânico no substrato. A aplicação do ensaio foi a temperatura de verão (26,6±1,1°C) e o tempo duração das bateladas foi de 37 dias. No ensaio 4 as macrófitas foram trituradas e as condições operacionais dos biodigestores foram similares as do ensaio 3. O tempo de duração do ensaio foi de 32 dias e a temperatura média do período quente foi de 25,8±1.0°C. No ensaio 5 foi avaliado o efeito do regime de mistura sobre a produção de biogás em biodigestores de monodigestão (lodo) e co-digestão anaeróbia (lodo e macrófitas). Os resultados obtidos em todas as condições operacionais testadas neste trabalho indicaram que a biomassa lignocelulósica contribuiu positivamente para aumento da produção de biogás e metano. Evidenciou-se que a produção de biogás e metano variaram em função do parâmetro operacional I/S que determina a quantidade de substrato alimentado nos biodigestores. Quando os biodigestores foram operados em temperaturas baixas (inverno) e com substrato sem pré-tratamento, a relação que apresentou maior produção de biogás e metano foi a I/S=1.5 e o maior YCH4 foi para a I/S=2.0 com 184 NmL CH4/g SV. Para a mesma condição de temperatura, mas com pré-tratamento aplicado no substrato o biodigestor que produziu maior volume de biogás e metano foi a I/S=0.5 e o YCH4 mais elevado foi atingido pela I/S=1.5 com 233,6 NmL CH4/g SV. Com o aumento da temperatura (verão) e com substrato sem pré-tratamento a relação I/S=0.5 apresentou as produções mais elevadas de todos os ensaios com 144.863 e 76.927 NmL de biogás e metano. O maior valor do YCH4 alcançado neste ensaio foi de 323,3 NmL CH4/g SV para a I/S=1.0. No ensaio 4 o pré-tratamento físico da biomassa e a temperatura de verão favoreceram o processo de digestão anaeróbia, sendo que as relações I/S=1.0, 1.5 e 2.0 apresentaram valores de YCH4 próximos de 300 NmL CH4/g SV. Observou-se que o regime de mistura aplicado nos biodigestores incrementou a produção de metano em 67% nos biodigestores com inóculo (monodigestão) e em 29% nos biodigestores com lodo anaeróbio e macrófitas (co-digestão). A mistura também favoreceu o YCH4, com incremento de 28% alcançado pelos biodigestores com mistura (1.0-CM), comparativamente aos biodigestores sem mistura (1.0-SM). This present study aimed to explore the potential for biogas and methane production of floating macrophytes (Lemna minor, Wolffia Columbiana, Spirodela polyrrhiza, and Spirodela intermedia) in a co-digestion process using anaerobic sludge from a UASB reactor as inoculum. The substrate and inoculum of the anaerobic process were obtained from the treatment of domestic wastewater. To achieve our purpose, five exploratory tests were carried out in which different operating conditions were tested to determine the incidence in biogas and methane production. The tests were performed using biodigesters of 50 liters of volume and operated in batches. The experiments were conducted in triplicate and four different ratios of inoculum to macrophytes I/S (0.5, 1.0, 1.5, and 2.0) were applied to test 1 to test 4. In test 1 the biodigesters were operated under winter temperature conditions (average of 18±2,4 °C) for 66 days. In test 2 the substrate was subjected to grinding to evaluate the effect of the mechanical pre-treatment of macrophytes aiming to improve the biogas production. The test was conducted for 52 days under winter temperature conditions (19±1,4 °C). In test 3 the effect of temperature on the production of biogas and methane in the biodigesters was evaluated. In this experiment no mechanical pre-treatment was applied to the substrate, the test application was the summer temperature (26,6±1,1 °C) and the duration of the batches was 37 days. In test 4 the macrophytes were crushed and the operating conditions of the biodigesters were the same as in test 3. The duration of the test was 32 days under summer temperature (25.8±1.0 °C). In test 5 the effect of the mixing on the production of biogas was evaluated. The results obtained in all operational conditions tested in this study indicated that the lignocellulosic biomass contributed positively to the increase of biogas and methane production. It was evidenced that the production of biogas and methane varied according to the operational parameter I/S that determines the amount of substrate fed in the digesters. When the biodigesters were operated at low temperatures (winter) and with the substrate without pre-treatment, the ratio that showed the highest production of biogas and methane was I/S=1.5 and the highest specific methane yield YCH4 was for I/S=2.0 with 184 NmL CH4/g SV. For the same temperature condition, but with pre-treatment applied to the substrate, the biodigester that produced the higher volume of biogas and methane was I/S=0.5 and the highest specific methane yield YCH4 was achieved by I/S=1.5 with 233.6 NmL CH4/g SV. With the increase in temperature (summer) and with the substrate without pre-treatment, the I/S=0.5 showed the highest production with 144.863 and 76.927 NmL of biogas and methane. The highest specific methane yield YCH4 achieved in this test was 323.3 NmL CH4/g SV for I/S=1.0. In test 4 the physical pre-treatment of biomass and the summer temperature favored the process of anaerobic digestion, and I/S ratios (1.0, 1.5, 2.0) showed specific methane yield YCH4 values close to 300 NmL CH4/g SV. It was observed that the mixing regime applied to biodigesters increased the production of methane by 29% in biodigesters with anaerobic sludge and macrophytes (co-digestion). The mixture also favored YCH4 of the co-digestion with a 28% increase (1.0-CM) over biodigesters without mixture (1.0-SM).

A universalização do tratamento de esgoto no Brasil ainda é um grande desafio. A modelagem matemática pode contribuir com o avanço científico e técnico do tratamento de esgotos com lodos ativados (LA), processo amplamente empregado em Estações de Tratamento de Efluentes (ETE) no país. Este estudo ofereceu uma configuração de parâmetros cinéticos e estequiométricos ótimos do modelo ASM1 para a modelagem utilizando dados de monitoramento padrão de ETE de grande porte situada no Brasil em região de clima subtropical. O processo de LA da ETE-SJNV foi modelado com ASM1, Version 3 e o simulador STOAT©. Dados médios de monitoramento (2018 e 2019) foram usados após o tratamento de registros ausentes e censurados e a avaliação de outliers. Adotaram-se relações teóricas no fracionamento da composição do afluente, padrão de simulação sinusoidal (amplitude=30%) e o descarte do LA com tempo de bombeamento variável. Os parâmetros cinéticos e estequiométricos do ASM1 foram avaliados e otimizados com análise de sensibilidade e Metodologia de Superfície de Resposta (MSR), visando erro mínimo de previsão para as variáveis alvo da modelagem: SST, DQO e NH3 efluentes. Na simulação inicial foram obtidos altos erros de previsão (SST: -57,47%; DQO: -45,52%; e NH3: -88,61%), que justificaram a calibração e validação do ASM1. Foram identificados seis parâmetros sensíveis para o ASM1: YH, YA, μA, KNH, bA e kOA. YH afetou principalmente SST e DQO e os outros parâmetros afetaram NH3. As previsões dos modelos de regressão (MSR) e das simulações apresentaram forte correlação (R²>97%). Os valores ótimos estimados foram: YH: 0,9903; YA: 0,2575; μA: 0,012; KNH: 1,4; bA: 0,0054; e kOA: 0,4536. O ASM1 foi calibrado gerando previsões precisas de SST, DQO e NH3 efluentes em condições específicas de modelagem. Na validação foram obtidos altos erros de previsão para SST e DQO, que estão relacionados com o aumento de YH pela otimização. Os parâmetros ótimos, principalmente os que afetaram as previsões de NH3, são base para explorar aplicações do ASM1 na modelagem utilizando dados de monitoramento padrão de ETE de grande porte situada no Brasil em região de clima subtropical. Recomenda-se avaliar o valor ótimo determinado para YH, a simulação dinâmica e diferentes amplitudes, métodos de descarte de LA e períodos de simulação. The universalization of wastewater treatment in Brazil is still a big challenge. Mathematical modeling may contribute to the scientific and technical advancement of wastewater treatment with activated sludge (AS), a process widely used in Wastewater Treatment Plants (WWTP) in the country. This study provided a set of optimal kinetic and stoichiometric parameters of ASM1 model for modelling using standard monitoring data of large-scale WWTP located in Brazil in subtropical climate region. WWTP-SJNV's AS process was modeled with ASM1, Version 3 and the STOAT© simulator. Average monitoring data (2018 and 2019) were used after treating missing and censored records and evaluating outliers. The study adopted theoretical ratios for the influent composition fractionation, sinusoidal simulation pattern (amplitude=30%) and variable pumping time for the Waste AS (WAS) wastage. The kinetic and stoichiometric parameters of the ASM1 were evaluated and optimized through sensitivity analysis and Response Surface Methodology (RSM), aiming at minimum prediction errors for the modeling target variables: effluent TSS, COD and NH3. The initial simulation resulted in high prediction errors (TSS: -57.47%; COD: -45.52%; and NH3: -88.61%), which justified ASM1 calibration and validation. Six sensitive parameters were identified for ASM1: YH, YA, μA, KNH, bA and kOA. YH mainly affected TSS and COD and the other parameters affected NH3. Predictions of the regression models (RSM) and the simulations presented strong correlation (R²>97%). The estimated optimal values were: YH: 0.9903; YA: 0.2575; μA: 0.012; KNH: 1.4; bA: 0.0054; and kOA: 0.4536. ASM1 was calibrated to provide accurate predictions of effluent TSS, COD and NH3 regarding specific modeling conditions. Validation resulted in high predictions errors for TSS and COD, which are related to YH increase due to the optimization. The optimal parameters, mainly the ones which affected NH3 predictions, are base for studies on ASM1 modelling using standard monitoring data of large-scale WWTP located in Brazil in subtropical climate region. It is recommended to evaluate the optimal value determined for YH, the dynamic simulation and different amplitudes, WAS wastage methods and simulation periods.

The sanitary effluent treatment process is a mechanism that depends on the analysis of technical and demographic variables to specify the treatment system most suited to the demand linked to the efficiency of removing the required organic load and the intended use of the treated effluent. Thus, the objective of the present case study is to evaluate the efficiency of a compact sanitary effluent treatment system, specified and implemented, to meet a gross demand with a contribution of 71% of the effluents generated on construction fronts by chemical toilets, taking into account as premises the implantation of equipment with aerobic treatment characteristic, with activated sludge system. The methodology used was based on a bibliographic reference survey, with the compilation of technical data of the executed engineering projects and associated standards, performing analysis of the system's treatability rates, through the results obtained by monitoring reports carried out during 2015. As a result, it was possible to observe the framework of the parameters pH, temperature, sedimentable materials, floating materials, oils and greases (minerals and vegetables) within the limits of CONAMA Resolution 430/11, in addition to certifying the average reduction rate of 75 % for BOD5, that is, higher than the value of 60% established as a reference in the aforementioned resolution, attesting the efficiency of the system for treating effluents with the expected characteristics. El proceso de tratamiento de efluentes sanitarios es un mecanismo que depende del análisis de variables técnicas y demográficas para precisar el sistema de tratamiento más adecuado a la demanda vinculada a la eficiencia de remoción de la carga orgánica requerida y el uso previsto del efluente tratado. Así, el objetivo del presente caso de estudio es evaluar la eficiencia de un sistema compacto de tratamiento de efluentes sanitarios, especificado e implementado, para atender una demanda bruta con un aporte del 71% de los efluentes generados en frentes de construcción por baños químicos, tomando en cuenta como premisa la implantación de equipos con característica de tratamiento aeróbico, con sistema de lodos activados. La metodología utilizada se basó en un levantamiento de referencia bibliográfica, con la recopilación de datos técnicos de los proyectos de ingeniería ejecutados y estándares asociados, realizando análisis de las tasas de tratabilidad del sistema, a través de los resultados obtenidos por los informes de seguimiento realizados durante 2015. Como resultado, fue posible observar el marco de los parámetros pH, temperatura, materiales sedimentables, materiales flotantes, aceites y grasas (minerales y vegetales) dentro de los límites de la Resolución CONAMA 430/11, además de certificar la tasa de reducción promedio de 75 % para DBO5, es decir, superior al valor del 60% establecido como referencia en la resolución mencionada, lo que acredita la eficiencia del sistema de tratamiento de efluentes con las características esperadas. O processo de tratamento de efluentes sanitários é um mecanismo que depende da análise de variáveis técnicas e demográficas para a especificação do sistema de tratamento mais adequado à demanda atrelada à eficiência de remoção de carga orgânica requerida e o uso que se pretende dar ao efluente tratado. Dessa forma o objetivo do presente estudo de caso, é avaliar a eficiência de um sistema compacto de tratamento de efluentes sanitários, especificado e implantado, para atender uma demanda bruta com contribuição de 71% dos efluentes gerados em frentes de obras por banheiros químicos, tendo como premissas a implantação de equipamento com característica de tratamento aeróbio, com sistema de lodo ativado. A metodologia utilizada baseou-se no levantamento bibliográfico de referência, com a compilação de dados técnicos dos projetos de engenharia executados e normas associadas, realizando análise das taxas de tratabilidade do sistema, através dos resultados obtidos por laudos de monitoramentos realizados durante o ano de 2015. Como resultados, conseguiu-se observar o enquadramento dos parâmetros pH, temperatura, materiais sedimentáveis, materiais flutuantes, óleos e graxas (minerais e vegetais) dentro dos limites da Resolução CONAMA 430/11, além de atestar a taxa média de redução de 75% para DBO5, ou seja, superior ao valor de 60% estabelecido como referência na supracitada resolução, atestando a eficiência do sistema para tratamento dos efluentes com as características previstas.O processo de tratamento de efluentes sanitários é um mecanismo que depende da análise de variáveis técnicas e demográficas para a especificação do sistema de tratamento mais adequado à demanda atrelada à eficiência de remoção de carga orgânica requerida e o uso que se pretende dar ao efluente tratado. Dessa forma o objetivo do presente estudo de caso, é avaliar a eficiência de um sistema compacto de tratamento de efluentes sanitários, especificado e implantado, para atender uma demanda bruta com contribuição de 71% dos efluentes gerados em frentes de obras por banheiros químicos, tendo como premissas a implantação de equipamento com característica de tratamento aeróbio, com sistema de lodo ativado. A metodologia utilizada baseou-se no levantamento bibliográfico de referência, com a compilação de dados técnicos dos projetos de engenharia executados e normas associadas, realizando análise das taxas de tratabilidade do sistema, através dos resultados obtidos por laudos de monitoramentos realizados durante o ano de 2015. Como resultados, conseguiu-se observar o enquadramento dos parâmetros pH, temperatura, materiais sedimentáveis, materiais flutuantes, óleos e graxas (minerais e vegetais) dentro dos limites da Resolução CONAMA 430/11, além de atestar a taxa média de redução de 75% para DBO5, ou seja, superior ao valor de 60% estabelecido como referência na supracitada resolução, atestando a eficiência do sistema para tratamento dos efluentes com as características previstas.

O processo de tratamento de efluentes sanitários é um mecanismo que depende da análise de variáveis técnicas e demográficas para a especificação do sistema de tratamento mais adequado à demanda atrelada à eficiência de remoção de carga orgânica requerida e o uso que se pretende dar ao efluente tratado. Dessa forma o objetivo do presente estudo de caso, é avaliar a eficiência de um sistema compacto de tratamento de efluentes sanitários, especificado e implantado, para atender uma demanda bruta com contribuição de 71% dos efluentes gerados em frentes de obras por banheiros químicos, tendo como premissas a implantação de equipamento com característica de tratamento aeróbio, com sistema de lodo ativado. A metodologia utilizada baseou-se no levantamento bibliográfico de referência, com a compilação de dados técnicos dos projetos de engenharia executados e normas associadas, realizando análise das taxas de tratabilidade do sistema, através dos resultados obtidos por laudos de monitoramentos realizados durante o ano de 2015. Como resultados, conseguiu-se observar o enquadramento dos parâmetros pH, temperatura, materiais sedimentáveis, materiais flutuantes, óleos e graxas (minerais e vegetais) dentro dos limites da Resolução CONAMA 430/11, além de atestar a taxa média de redução de 75% para DBO5, ou seja, superior ao valor de 60% estabelecido como referência na supracitada resolução, atestando a eficiência do sistema para tratamento dos efluentes com as características previstas.O processo de tratamento de efluentes sanitários é um mecanismo que depende da análise de variáveis técnicas e demográficas para a especificação do sistema de tratamento mais adequado à demanda atrelada à eficiência de remoção de carga orgânica requerida e o uso que se pretende dar ao efluente tratado. Dessa forma o objetivo do presente estudo de caso, é avaliar a eficiência de um sistema compacto de tratamento de efluentes sanitários, especificado e implantado, para atender uma demanda bruta com contribuição de 71% dos efluentes gerados em frentes de obras por banheiros químicos, tendo como premissas a implantação de equipamento com característica de tratamento aeróbio, com sistema de lodo ativado. A metodologia utilizada baseou-se no levantamento bibliográfico de referência, com a compilação de dados técnicos dos projetos de engenharia executados e normas associadas, realizando análise das taxas de tratabilidade do sistema, através dos resultados obtidos por laudos de monitoramentos realizados durante o ano de 2015. Como resultados, conseguiu-se observar o enquadramento dos parâmetros pH, temperatura, materiais sedimentáveis, materiais flutuantes, óleos e graxas (minerais e vegetais) dentro dos limites da Resolução CONAMA 430/11, além de atestar a taxa média de redução de 75% para DBO5, ou seja, superior ao valor de 60% estabelecido como referência na supracitada resolução, atestando a eficiência do sistema para tratamento dos efluentes com as características previstas.

Um sistema de lodo ativado do tipo reator de bateladas sequenciais (RBS) de dois estágios com aeração intermitente e alimentado por energia solar foi estudado, para avaliar seu desempenho na remoção de material orgânico (MO), nitrogênio e fósforo de esgotos domésticos em clima tropical. Na pesquisa, foi avaliada também a influência do tempo de aeração noturna na vida útil das baterias e na eficiência do sistema. O sistema foi submetido às vazões diárias afluentes de 3, 4,5 e 6 m³/dia, e posteriormente a uma redução do tempo de aeração diária de 360 para 300 minutos. Os resultados indicaram uma alta eficiência e estabilidade da ETE no tratamento de esgotos domésticos durante todo o experimento, atingindo eficiências médias de 93 ± 2%, 86 ± 4% e 93 ± 6%, na remoção de MO, nitrogênio e fósforo, respectivamente. A biomassa do sistema é robusta em relação à operação com longos períodos com baixa concentração de OD (sem aeração em 80% do tempo da batelada). No entanto, ficou evidenciada a existência de um limite na concentração de sólidos do sistema (4,3 gSST/L), acima do qual a sedimentação é prejudicada. A solar self-sufficient two-stage RBS-AS system submitted to long non-aerated periods (intermittent aeration) was studied to evaluate its performance in removing MO, nitrogen and phosphorus from domestic wastewater. The influence of aeration time on battery life was also evaluated. The system was subjected to daily inflows of 3, 4.5 and 6m³/day, and sludge ages of 32 ± 2 and 21 ± 2 days. The results indicated a high efficiency and stability of the system in the domestic wastewater treatment, reaching efficiencies of 93 ± 2%, 86 ± 4% and 93 ± 6%, in the removal of BOD, N and P, respectively. The biomass of the system is robust in relation to long-term operation with low DO concentration (without aeration for 80% of the batch time). However, the presence of a solids concentration limit (4.3 gSST / l), above which sedimentation is impaired, was evidenced. The durations of the aeration fases can be adjusted as a strategy to extend the life of the photovoltaic system's batteries.

RESUMO Sistemas anaeróbios modernos de tratamento de esgoto doméstico, embora bastante eficientes na remoção de matéria orgânica e sólidos em suspensão, não produzem um efluente com qualidade compatível com os padrões legais para descarga em corpos d’água. Por essa razão, esses sistemas têm de ser associados a unidades de pós-tratamento. Este trabalho trata de uma investigação experimental sobre a viabilidade de aplicação do sistema de lodo ativado como uma alternativa do pós-tratamento, especificamente para o caso em que se prevê o efluente final para fertirrigação. Na investigação experimental, utilizou-se um reator de bateladas sequenciais (RBS), em escala laboratorial, como unidade de pós-tratamento. Os resultados experimentais mostraram que o comportamento do sistema RBS pode ser descrito como o modelo geral de lodo ativado da Associação Internacional da Água (IWA, na sigla em inglês), que resulta na definição dos aspectos fundamentais: qualidade do efluente final, consumo de oxigênio e produção de lodo. Na otimização do reator RBS, desenvolveu-se um modelo que permite estabelecer o tempo de permanência mínimo para o pós-tratamento em função de dois parâmetros básicos: a constante de utilização de material orgânico biodegradável pelas bactérias heterotróficas do lodo gerado no sistema de pós tratamento e a sedimentabilidade desse lodo. A constante de utilização de material orgânico foi determinada por testes respirométricos. O lodo gerado no sistema de pós-tratamento surpreendentemente mostrou ter uma sedimentabilidade bem superior àquela normalmente encontrada em sistemas de lodo ativado tratando esgoto bruto, o que constitui um argumento sólido para a aplicação do sistema RBS na prática de pós-tratamento do efluente do reator upflow anaerobic slugde blanket (UASB). ABSTRACT Modern anaerobic systems for domestic sewage treatment, although very effective in removing organic matter and suspended solids, do not produce a quality effluent that complies with the legal standards for discharge into water bodies. Therefore, such systems have to be associated with post treatment units. This paper deals with an experimental investigation into the feasibility of applying the activated sludge system as an alternative post-treatment, specifically for the case where reuse of the final wastewater for fertigation is expected. In the experimental investigation, a pilot-scale sequencing batch reactor (SBR), in laboratory scale, was used as a post-treatment unit. The experimental results showed that the behavior of the RBS system can be described with the general IWA model for activated sludge, resulting in the definition of the fundamental aspects: quality of the final effluent, oxygen consumption, and sludge production. In the optimization of the RBS reactor, a model was developed to establish the minimum retention time for the post-treatment in terms of two basic parameters: the biodegradable organic material utilization constant by heterotrophic bacteria sludge of the post-treatment system and the sedimentability of this sludge. The organic material utilization constant was determined by respirometry testing. The sludge generated in the post-treatment system surprisingly been shown to have a much higher sedimentability than that normally found in activated sludge systems dealing with raw sewage, which is a sound argument for applying the RBS system in the practice of post-treatment reactor effluent UASB

Made available in DSpace on 2020-12-02T09:03:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 final9516.pdf: 117310 bytes, checksum: 571eb92713fe7a2700626762d2ec2f3d (MD5) Previous issue date: 2020

RESUMO Para projetos de sistemas de lodo ativado em países com temperaturas elevadas, como a do Brasil, sugere-se a introdução de um ou mais reatores anóxicos, visto que a nitrificação torna-se um fator quase inevitável. A desnitrificação é um processo capaz de reduzir custos com aeração em até 20%, recuperar a alcalinidade perdida com a nitrificação e ainda remover matéria orgânica e nitrogênio. Este estudo teve como objetivo avaliar a capacidade metabólica de bactérias heterotróficas desses sistemas em ambiente aeróbio e anóxico via nitrato e via nitrito. Para os testes foram comparadas duas configurações: Bardenpho e University of Cape Town (UCT). Os resultados mostraram significativa viabilidade da desnitrificação via nitrato, pois as taxas médias obtidas de consumo de oxigênio e oxigênio equivalente foram semelhantes para ambos os sistemas, indicando que, além da remoção do nitrogênio, a matéria orgânica é removida com a mesma eficiência de um reator aeróbio, possibilitando a redução de custos com aeração devido à possibilidade de limitá-lo apenas ao processo de nitrificação. Contudo, na desnitrificação pelo uso do nitrito, percebeu-se uma redução na capacidade de remoção de matéria orgânica em até 60%, que pode inferir em uma vantagem duvidosa na opção de um processo de nitrificação e desnitrificação simultâneo, mesmo que este apresente menor demanda de oxigênio dissolvido (OD). Entretanto, pode ser viável a sua utilização quando houver também a pretensão de remoção de fósforo via nitrito por organismos acumuladores de fósforo. ABSTRACT For projects of activated sludge systems in countries with high temperatures such as Brazil, the introduction of one or more anoxic reactors is suggested, since nitrification becomes an almost inevitable factor. Denitrification is a process able to reduce aeration costs by up to 20%, recover the alkalinity lost with nitrification and still remove organic matter and nitrogen. This study aimed to evaluate the metabolic capacity of heterotrophic bacteria of these systems in aerobic and anoxic environment via nitrate and nitrite. Two configurations were compared for the tests: Bardenpho and University of Cape Town (UCT). The results showed significant viability of denitrification via nitrate, as the average rates obtained from oxygen consumption and oxygen equivalents were similar for both systems, indicating that beyond the removal of nitrogen, organic matter is removed with the same efficiency as an aerobic reactor enabling cost reduction with aeration due to the possibility of limiting it only to the nitrification process. However, denitrification by the use of nitrite showed a reduction in the ability of removal of organic matter by 60%, which may lead to a doubtful advantage in the option of a simultaneous nitrification and denitrification process, even if it presents minor oxygen demand. However, it may present exceptions, such as when there is also the claim of phosphorus removal via nitrite by phosphorus-accumulating organisms that may overcome the weakness of this rate.

O uso de modelos matemáticos de lodos ativados combinados com softwares computacionais tem sido amplamente empregado nas últimas décadas. Essa é uma ferramenta que possibilita avaliar condições de operação do tratamento e identificar pontos críticos do sistema de lodos ativados, que podem ser otimizados. Existem numerosos softwares disponíveis para modelagem e simulação de plantas de lodos ativados, entretanto a aplicação prática dessas ferramentas é bastante limitada. Uma das principais razões para tal situação é a dificuldade do processo de calibração dos modelos, que requer dados não incluídos no plano de monitoramento padrão de Estações de Tratamento de Esgoto – ETE. Como exemplo, caracterização detalhada e dados de monitoramento afluente e efluente de cada etapa do tratamento, fracionamento das concentrações de Demanda Química de Oxigênio – DQO e Nitrogênio – N, além de caracterização de parâmetros cinéticos e estequiométricos. Nesse cenário, a finalidade deste trabalho consistiu em avaliar a aplicabilidade dos modelos matemáticos ASM1 e ASM3 calibrados com dados de monitoramento padrão de um sistema de lodos ativados. O software de simulação computacional Stoat 5.0 foi utilizado para estruturar um sistema de lodos ativados, que opera com capacidade para tratar 444 L/s, aos modelos matemáticos a ASM1 e ASM3. Os modelos foram estruturados utilizando informações do projeto hidráulico e operação da ETE. Com os modelos estruturados e calibrados, a qualidade do efluente tratado foi simulada em resposta a variação da razão de retorno do lodo, de descarte do lodo, e temperatura. Os resultados demonstram que o conjunto de dados de monitoramento padrão disponíveis da ETE foi suficiente para calibrar os modelos e simular o desempenho do sistema considerando condições de operação em estado estacionário. Sendo assim, pode ser útil para diferentes finalidades, incluindo: treinamento de operadores da ETE, observação da resposta da planta às mudanças nos parâmetros operacionais básicos como: fluxos de retorno e vazão de descarte do lodo, e resposta em função da variação de fatores externos, como a temperatura. Os modelos ASM1 e ASM3, após serem calibrados, responderam de forma similar nos cenários analisados. A calibração estática dos modelos matemáticos ASM1 e ASM3 aplicados em simuladores computacionais são ferramentas que podem ter elevado utilidade na gestão de sistemas de lodos ativados. The use of mathematical models of activated sludge process combined with computational softwares has been widely used in recent decades. This is a tool that allows you to evaluate the operating conditions of the treatment and identify the critical points of the activated sludge system, which can be optimized. There is numerous software available for modeling and simulation of activated sludge plants, however, the application of these tools is quite limited. One of the main reasons for this situation is the difficulty in the model calibration process, which requires data not included in the standard monitoring plan for Wastewater Treatment Plants - WWTPs. As an example, detailed characterization and data of the monitoring influents and effluents from each treatment unit process, Chemical Oxygen Demand - COD and Nitrogen – N fractions, in addition to characterization of kinetic and stoichiometric parameters. In this scenario, the purpose of this paper was to evaluate the applicability of the mathematical models ASM1 and ASM3 calibrated with standard monitoring data from an activated sludge system. The computer simulation software Stoat 5.0 was used to structure a system of activated sludge, which operates with the capacity to treat 444 L / s, using the mathematical models ASM1 and ASM3. The models were structured using information from the WWTP hydraulic project and operation. With the structured and calibrated models, the quality of the effluent was simulated in response to the variation of the sludge return rate, sludge wastage, and temperature. The results demonstrate that the standard monitoring data available from the WWTP was enough to calibrate the models and simulate the performance of the system considering operating conditions in steady state. Therefore, it can be useful for different purposes, including: training of WWTP operators, observation of the plant's response to changes in basic operating parameters such as: return flows and sludge wastage flow, and response depending on the variation of external factors , such as temperature. The ASM1 and ASM3 models, after being calibrated, responded similarly in the analyzed scenarios. Static calibration of the mathematical models ASM1 and ASM3 applied in computer simulators are tools that can be highly useful in the management of activated sludge systems.

RESUMO Este trabalho teve como objetivo a determinação dos parâmetros cinéticos que descrevem o crescimento das bactérias heterotróficas e autotróficas nitrificantes em três sistemas de lodos ativados com aeração prolongada, operados com baixa aeração, a fim de se obter a remoção de nitrogênio de esgoto sanitário pelo processo de nitrificação e desnitrificação simultâneas (NDS). Em relação às remoções de matéria orgânica e nitrogênio, aplicando-se idade do lodo na faixa de 12 a 20 dias e concentrações de oxigênio dissolvido (OD) nos reatores em torno de 0,5 mg O2.L-1, foi possível obter eficiências superiores a 90% e um esgoto tratado com concentrações de nitrato inferiores a 7,0 mg N.L-1. Os experimentos realizados comprovam que, nas condições operacionais adotadas durante os testes respirométricos, as bactérias heterotróficas e autotróficas presentes nos lodos ativados estavam ativos e, ainda que baixa, a concentração de OD não foi limitante para o desenvolvimento da cinética dos processos envolvidos na remoção de materiais orgânico e nitrogenado. ABSTRACT The objective of this work was to determine the kinetic parameters that describe the growth of heterotrophic and autotrophic nitrifying bacteria in three systems of activated sludge with prolonged aeration, operated with low aeration, with the objective of obtaining nitrogen removal of sanitary sewage by simultaneous nitrification and denitrification (SND). In relation to the removal of organic matter and nitrogen, by using sludge ages ranging from 12 to 20 days and OD concentrations in the reactors around 0.5 mgO2.L-1, it was possible to obtain efficiencies higher than 90% and a sewer treated with nitrate concentrations below 7.0 mgN.L-1. The experiments carried out prove that, under the operating conditions adopted during the respirometric tests, heterotrophic and autotrophic bacteria present in activated sludge were active and, although the low concentration of OD was not limiting for the development of the kinetics of the processes involved in the removal of organic and nitrogenous material.

Submitted by Jean Medeiros (jeanletras@uepb.edu.br) on 2021-09-28T13:17:21Z No. of bitstreams: 1 PDF - Tales Abreu Tavares de Sousa.pdf: 8958039 bytes, checksum: 95404137ccd85fc71b6a8679878de60d (MD5) Approved for entry into archive by Rosalvo Andrade (rosalvo_andrade@servidor.uepb.edu.br) on 2021-11-12T23:40:16Z (GMT) No. of bitstreams: 1 PDF - Tales Abreu Tavares de Sousa.pdf: 8958039 bytes, checksum: 95404137ccd85fc71b6a8679878de60d (MD5) Made available in DSpace on 2021-11-30T12:07:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PDF - Tales Abreu Tavares de Sousa.pdf: 8958039 bytes, checksum: 95404137ccd85fc71b6a8679878de60d (MD5) Previous issue date: 2019-02-22 Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES Chemical solubilization is a non-physical sludge treatment technology which combines several techniques that have in common the addition of an organic or inorganic species able to degrade the microbial aggregates, structured and protected by extracellular polymeric substances (EPS), through depolymerization. This action directly implies the polymeric structure disruption causing cell lysis. It reduces the inner floc mass and increases the fraction of microbial products solubilized. In this research three different strategies of chemical solubilization were investigated: 1) acid and alkaline, using NaOH and HCl the pH was adjusted to 2, 10, 11 and 12 units, and neutralized after the solubilization process; 2) enzymatic with hydrolytic enzymes such as protease and lipase; and 3) solubilization by Dowex® Marathon™ C cation exchange resin in sodium form (Na+), a technique aimed at de-structuring the polymeric substances by changing their electrical charges, it disturbs the attractiveness and repulsion of the flocs constituents. For the three strategies were investigated its effects on the sludge, influence of chemical species concentrations, pH, activity limitation, reaction time and total solids (TS) concentration. Each technique has very particular factors, such as increase in salinity, its purely biological properties, flocculation by protonation and/or deprotonation. Thus, the depolymerization process was confirmed using physico-chemical parameters such as dissolved organic carbon, COD, phosphorus, NTK, TS, proteins and carbohydrates. The microbial products release in the soluble fraction was also confirmed by biological tests with a significant increase of metabolized fraction. Among these parameters, the COD tests associated with respirometry, as well as the analyzes of proteins and carbohydrates, are the ones that best make possible a comparison between the methods. However, it is important to notice that the investigation of TS concentrations (5 mg.L^-1, 10 mg.L^-1, 15 mg.L^-1, 20 mg.L^-1, 25 mg.L^-1 e 30 mg.L^-1), relative to the chemical species dosages, enabled an unpublished conclusion, remotely discussed among the articles in the area, however it is important that the treatment plants are aware that they can increase the concentrations of solids while maintaining the same chemical dosages. The alkaline solubilization efficiency was 456% for filtered COD (DQOf) and 858% for COD used (DQOu), while the enzymatic was 174% DQOf and 874% DQOu, and using resin was 63% DQOf and 134% DQOu. The increase in the recalcitrant soluble fraction was registered for all, the organic chemical species presented superiority in the increase of the fraction metabolized in the biological tests. However, the increase in protein concentration in the soluble fraction gave an efficiency of 3991%, 75% and 236%, for alkaline, enzymatic and cationic solubilization, respectively. Regarding carbohydrates, the efficiency was 1716%, 90% and 283%, respectively for alkaline, enzymatic and cationic. Despite the remarkable alkaline superiority, the enzyme registered a smaller remaining recalcitrant fraction, but it needed to be combined with another treatment to improve its efficiency. The use of the resin was discrete, although the increase of its concentration allows superiority, but its high cost makes this technology unfeasible. A solubilização química é uma tecnologia de tratamento de lodo, sem ação física, que reúne variadas técnicas que tem em comum a adição de uma espécie, orgânica ou inorgânica, capaz de degradar os agregados microbianos, estruturados e protegidos pelas substâncias poliméricas extracelulares (SPE), através da despolimerização. Essa ação implica diretamente no rompimento da estrutura polimérica provocando a lise celular. O que reduz a massa intraflocular e aumenta a fração dos produtos microbianos solubilizados no meio. Nesta pesquisa foram investigadas três diferentes estratégias de solubilização química: 1) ácida e alcalina, utilizando NaOH e HCl no ajustar o pH para 2, 10, 11 e 12 unidades, e neutralizado após o processo de solubilização; 2) enzimática, que consistiu na utilização de enzimas hidrolíticas, tais como protease e lipase; e 3) solubilização através de resina de troca catiônica do tipo Dowex® Marathon™ C na forma sódica (Na+ ), uma técnica que visa desestruturar as substâncias poliméricas alterando suas cargas elétricas, o que perturba a capacidade de atração e repulsão dos constituintes do meio. Para as três estratégias foram investigados seus efeitos no lodo, influência das concentrações das espécies químicas, pH, limitação da atividade, tempo de reação e a concentração dos sólidos. Cada técnica possui fatores bem particulares, como aumento da salinidade, suas propriedades puramente biológicas, a ruptura flocular por protonação e/ou desprotonação. Assim, o processo de despolimerização foi confirmado utilizando parâmetros físico-químicos como COD, DQO, fósforo, NTK, sólidos totais (ST), proteínas e carboidratos. A liberação dos produtos microbianos na fração solúvel também foi confirmada pelos testes biológicos que também obtiveram aumento significativo. Entre todos esses parâmetros adotados, os ensaios de DQO associados à respirometria, bem como as análises de proteínas e carboidratos são os que melhor viabilizam uma comparação entre os métodos. Porém, é importante constar que a investigação quanto as concentrações de ST (5 mg.L^-1, 10 mg.L^-1, 15 mg.L^-1, 20 mg.L^-1, 25 mg.L^-1 e 30 mg.L^-1) relativas às dosagens das espécies químicas possibilitaram uma conclusão inédita, remotamente discutido dentre os artigos na área, no entanto é importante que as indústrias de tratamento tenham conhecimento que podem aumentar as concentrações de sólidos mantendo as mesmas dosagens químicas. A eficiência da solubilização alcalina foi 456% para DQO filtrada (DQOf) e 858% para DQO utilizada (DQOu), enquanto que a enzimática foi 174% DQOf e 874% DQOu, e utilizando resina foi 63% DQOf e 134% DQOu. O aumento da fração solúvel recalcitrante foi registrado para todos, a espécie química orgânica apresentou superioridade no aumento da fração metabolizada nos testes biológicos. No entanto, o aumento da concentração de proteínas na fração solúvel proporcionou uma eficiência de 3991%, 75% e 236%, para a solubilização alcalina, enzimática e catiônica, respectivamente. No que concerne a carboidratos, a eficiência foi de 1716%, 90% e 283%, respectivamente para alcalino, enzimático e catiônico. Apesar de notável superioridade alcalina, a enzimática registrou menor fração recalcitrante remanescente, porém necessitou de ser combinado com outro tratamento para melhorar sua eficiência. A utilização da resina foi discreta, muito embora o aumento de sua concentração possibilita superioridade, porém seu elevado custo inviabiliza essa tecnologia.

Malls concentrate a large number of people in a relatively small area, and thus generate concentrated urban wastewater. This study evaluated the performance of a membrane bioreactor (MBR) as an alternative for the treatment of mall wastewater. Wastewater samples without any previous treatment were collected from a medium-size mall and showed a high chemical oxygen demand (COD) near 2,000 mg L-1. The MBR operated with a constant pressure of 40 kPa during 60 days with a sludge age of 30 days. Concentration of biomass was 3,738±930 mg L-1 and average permeate flux was 7.0 L h-1 m-2. The MBR was able to remove 91.2% and 97.2% of color and turbidity, respectively. Furthermore, COD removal was approximately 90% and biochemical oxygen demand (BOD) 88%. In addition, the MBR produced a phosphorus removal near 50%, and for nitrogen, 80%. The MBR system proved to be an efficient process for the removal of the pollutants, remaining stable even with the oscillation of the characteristics of the raw sewage, presenting great potential for application in the treatment of sewage from malls and effluents with high organic loads. Resumo Os shoppings têm um alto movimento de pessoas em locais compactos e, assim, geram águas residuais urbanas concentradas. Este estudo avaliou o desempenho do biorreator de membrana (MBR) como uma alternativa para o tratamento de águas residuais de shopping centers. Amostras de águas residuais sem tratamento prévio foram coletadas em um shopping de tamanho médio e apresentaram alta demanda química de oxigênio (DQO) próxima a 2.000 mg L-1. O MBR operou com pressão constante de 40 kPa durante 60 dias com idade do lodo de 30 dias. A concentração de biomassa foi de 3.738 ± 930 mg L-1 e o fluxo médio de permeado foi de 7,0 L h-1 m-2. A MBR conseguiu remover 91,2% e 97,2% da cor e turbidez, respectivamente. Além disso, a DQO foi removida em aproximadamente 90% e a demanda bioquímica de oxigênio (DBO) em 88%. Além disso, o MBR produziu uma remoção de fósforo perto de 50% e para o nitrogênio esse valor foi de 80%. O sistema MBR demonstrou ser um processo eficiente na remoção dos poluentes mantendo-se estável mesmo com a oscilação das características do esgoto bruto, apresentando grande potencial de aplicação no tratamento de esgoto de shopping centers e efluentes com altas cargas orgânicas.

A água produzida é um dos principais subprodutos da indústria do petróleo e se caracteriza como um efluente de composição complexa, formada por vários compostos orgânicos e inorgânicos. Chega a representar cerca de 70% do total das águas residuais geradas durante o tempo de vida do poço, do qual também dependem suas características e quantidades produzidas. Atualmente, no Brasil, milhões de metros cúbicos de efluentes hídricos são descartados no meio ambiente, assim como uma quantidade considerável de óleos e graxas. A presente tese objetivou investigar, através de um efluente sintetizado, potenciais aplicabilidades para a água produzida bruta e tratada e, assim, possibilitar o gerenciamento e reuso desse efluente. A água produzida sintética foi utilizada como fonte suplementar de carbono ao utilizar os resíduos de coco, caju, carnaúba e cana de açúcar, além de sementes de moringa, para sintetizar ramnolipídeos a partir da Pseudomonas aeruginosa na condição de 200 rpm, 38 °C e 72 h. A água produzida foi submetida a um tratamento físico-químico, cujo processo combinado foi formado por uma etapa de floculação (226 rpm e 3 minutos na etapa de mistura rápida e 90 rpm e 4 minutos na de mistura lenta) seguida da flotação por ar dissolvido - FAD (com injeção de 10% v/v de água saturada com ar a 6 bar e com tempo de flotação de 28 minutos), utilizando uma concentração de 64 mg/L de floculante natural. Um tratamento biológico também foi utilizado para avaliar a eficiência de remoção do teor de óleos e graxas da água produzida, operando a 6 h em sistema contínuo e aeróbico, com um tempo de retenção hidráulica de 2,27 dias. Os resultados obtidos demonstraram que a água produzida sem tratamento prévio se apresentou como uma fonte em potencial para suplementação da fonte de carbono de resíduos agroindustriais na produção de biossurfactante, promovendo um efeito positivo da estabilidade da emulsão ao se utilizar as cascas de coco verde como substrato e mantendo estável, sob temperaturas elevadas, a emulsão formada pelo caldo produzido por resíduos de caju. O tratamento fisicoquimico através da floculação/FAD demonstrou que os extratos das sementes de Moringa oleífera com e sem óleo, são floculantes naturais efetivos no seu tratamento, reduzindo o teor de óleos e graxas (TOG) em cerca de 82%, tendo a extração do óleo não afetado o efeito coagulante das sementes. O tratamento biológico através do lodo ativado se apresentou altamente eficiente na remoção do TOG da água produzida, com eficiências, em sua maioria, superiores a 90% e conseguindo atingir adequação às exigências ambientais quanto a esse parâmetro. Por conta do desempenho do processo de lodo ativado foi possível concluir que o efluente tratado por esse processo apresenta capacidade promissora em ser reutilizado na germinação e irrigação de culturas agrícolas de uso não alimentício. Tais resultados se apresentaram como promissores para o reuso da água produzida como recurso hídrico em demandas de maior valor agregado, minimizando o impacto desse efluente ao meio ambiente. The produced water is one of the main effluents of the petroleum industry and is characterized as an effluent of complex composition, formed by various organic and inorganic compounds. It accounts for about 70% of total wastewater generated during the life of the well and their characteristics and quantities produced are also dependent on their location and age of this one. Currently, in Brazil, millions of m³ of water effluents are disposed of in the environment, as well as a considerable amount of oils and greases. The present thesis aimed to investigate, through a synthesized effluent, potential applicabilities for untreated and treated produced water and, thus, enable the management and reuse of this effluent. Synthetic produced water was used as an additional carbon source when using coconut, cashew, carnauba and sugarcane residues, as well as moringa seeds, to synthesize rhamnolipids from Pseudomonas aeruginosa at 200 rpm, 38 ° C and 72 h. The produced water was submitted to a physicalchemical treatment, whose combined process was formed by a flocculation step, with 226 rpm and 3 minutes in the fast mixing stage and 90 rpm and 4 minutes in the slow mixing stage, followed by dissolved air flotation (DAF), carried out under the injection of 10% v/v of water saturated with air at 6 bar and with a flotation time of 28 minute, using a concentration of 64 mg/L of natural flocculant. A biological treatment was also used to evaluate the removal efficiency of the oil and grease content of the produced water, operating at 6 h in a continuous and aerobic system, with a hydraulic retention time of 2.27 days. The results showed that produced water without previous treatment was presented with a potential use for supplementation of carbon source to agroindustrial residues in the production of biosurfactant. promoting a positive emulsion stability effect when using the green coconut shells as the substrate and maintaining stable, under elevated temperatures, the emulsion formed by the broth produced by cashew residues. When undergoing a physical-chemical treatment through flocculation/DAF, demonstrated that extracts of Moringa oleifera seeds with and without oil are effective natural flocculants in their treatment, reducing the content of oils and greases (TOG) in about 82%, with the oil extraction unaffecting the coagulant effect of the seeds. The biological treatment through activated sludge was highly efficient in the removal of TOG from produced water, with efficiencies, in most cases, greater than 90% and achieving compliance with the environmental requirements for this parameter. Through the results obtained it was possible to conclude that the effluent treated by this biological process presents a promising ability to be reused in the germination and irrigation of non-food crops. These results demonstrated to be promising for the reuse of produced water as resources for higher value demands production, minimizing the impact of this effluent on the environment.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) A associação de reatores anaeróbios de alta taxa (UASB) a sistemas de lodo ativado tem sido muito empregada atualmente, especialmente em regiões de clima quente, por proporcionar a redução da carga orgânica afluente ao sistema de lodo ativado. Isso implica na diminuição da demanda de oxigênio e da massa de lodo produzida no sistema aeróbio. Nessas regiões tornase imprescindível a consideração, no projeto do reator aeróbio do sistema, do processo de nitrificação, para evitar a competição pelo oxigênio dissolvido (OD) entre microrganismos autotróficos e heterotróficos. Ademais, também surge a necessidade da inclusão de etapa anóxica para a remoção de nitrato, de modo a reduzir a concentração deste no decantador secundário. Isso porque a ocorrência de desnitrificação no decantador provoca problemas operacionais no sistema, como a perda de sólidos com o efluente final. Alguns estudos indicam que a contribuição do reator UASB na remoção de matéria orgânica do esgoto bruto interfere tanto no processos de nitrificação quanto no de desnitrificação. A menor carga orgânica afluente ao lodo ativado pode reduzir o desenvolvimento dos microrganismos heterotróficos, de modo a possibilitar a redução da concentração mínima de OD necessária no reator aeróbio. Ademais, o UASB reduz a disponibilidade de DQO para a desnitrificação, podendo inviabilizar o processo e trazer instabilidade ao sistema. Dessa forma, o objetivo deste trabalho é avaliar o desempenho de sistema de lodo ativado com pré-desnitrificação empregado como pós-tratamento de reator UASB em região de clima quente. Para isso, foi realizado um experimento em uma ETE em escala piloto, constituída por reator UASB seguido de sistema de lodo ativado com reatores anóxico e aeróbio e decantador secundário. Recirculações de lodo do decantador e do tanque de aeração (para disponibilizar nitrato para desnitrificação) para o reator anóxico foram promovidas, bem como o desvio de uma parcela de esgoto bruto diretamente para esse reator (para disponibilizar carbono para a desnitrificação). O estudo foi dividido em quatro etapas, nas quais foram variados os parâmetros: tempo de detenção hidráulica dos reatores, concentração de OD no tanque de aeração e vazão de by-pass de esgoto bruto. Análises físico-químicas semanais (DQO, P, NH4 + , NO3ˉ, NO2ˉ, SST) foram realizadas para monitoramento e avaliação do desempenho da ETE piloto. Foi observada, durante todo o experimento, a flotação de lodo no decantador em consequência da desnitrificação ineficiente no reator anóxico, a qual ocorria de forma descontrolada no decantador secundário. Ademais, a baixa carga orgânica afluente ao sistema de lodo ativado limitou o crescimento da biomassa heterotrófica, favorecendo as bactérias nitrificantes no tanque de aeração. Os resultados mostram que ainda existem limitações para a aplicação de lodo ativado como pós-tratamento de reator UASB com relação à remoção de nitrogênio, em regiões de clima quente. The association of high rate anaerobic reactors (UASB) to activated sludge systems has been widely employed nowadays, especially in hot climate regions, as it provides the reduction of the organic load affluent to the activated sludge system. This results in a decrease of the oxygen demand and the sludge mass produced in the aerobic system. In these regions it becomes essential to consider the nitrification process in the aerobic reactor design to avoid competition for dissolved oxygen (DO) between autotrophic and heterotrophic microorganisms. Moreover, the need to include an anoxic stage for nitrate removal arises, in order to reduce its concentration in the secondary settler. It must be considered because the occurrence of denitrification in the sedimentation tank causes operational problems in the system, such as solids loss with the final effluent. Some studies indicate that the contribution of the UASB reactor in organic matter removal from the raw sewage interferes in both nitrification and denitrification processes. The lower organic load affluent to the activated sludge can reduce the development of heterotrophic microorganisms, which can decrease the minimum required DO concentration in the aerobic reactor. In addition, the UASB reduces the COD availability for denitrification, which can make the process unfeasible and bring instability to the system. Thus, the objective of this work is to evaluate the performance of activated sludge system with pre-denitrification used as post-treatment of UASB reactor in hot climate region. Thereunto, an experiment was carried out in a pilot scale WWTP, composed by UASB reactor followed by activated sludge system with anoxic and aerobic reactors and secondary settler. Sludge recycle from the settler and the aeration tank (to provide nitrate for denitrification) to the anoxic reactor were promoted, as well as the deviation of a portion of raw sewage directly to the anoxic reactor (to provide carbon for denitrification). The study was conducted in four stages, in which the following parameters were varied: reactors hydraulic retention time, DO concentration in the aeration tank and bypass flow of raw sewage. Physical-chemical analyzes (COD, P, NH4 + , NO3ˉ, NO2ˉ, TSS) were weekly performed to monitor and evaluate the pilot WWTP performance. During the whole experiment, sludge flotation in the secondary settler was observed as a consequence of inefficient denitrification in the anoxic reactor, which occurred uncontrollably in the sedimentation tank. Furthermore, the low organic load affluent to the activated sludge system limited the heterotrophic biomass growth, favoring nitrifying bacteria in the aeration tank. The results show that there are still limitations to the application of activated sludge system as post-treatment of UASB reactor in relation to the removal of nitrogen, in hot climate regions

CAPES FACEPE A identificação dos micro-organismos presentes no lodo ativado tem sido uma ferramenta útil na identificação da qualidade do efluente tratado e para o controle operacional, através das espécies de protozoários e metazoários que ocorrem nesses ecossistemas. O presente estudo apresenta um monitoramento de estações de tratamento de efluentes (ETEs) domésticas e industriais, localizadas no estado de Pernambuco (Brasil), avaliando-se não apenas os parâmetros físico-químicos, como a microfauna e sua correlação com a eficiência da ETE. Foram estudadas 6 estações, das quais 2 de efluentes domésticos e 4 de efluentes industriais, com apenas 1 no interior do estado. As amostras de efluentes foram coletadas na entrada e na saída da estação para se verificar a eficiência das mesmas. Já as amostras de lodo ativado, coletadas no tanque de aeração, foram utilizadas para observar a população de protozoários e metazoários. A caracterização dos efluentes foi realizada de acordo com o Standard Methods. Apenas a coleta 1 do abatedouro de aves não apresentou o pH na faixa recomendada pela Resolução CONAMA 430/2011, os demais parâmetros estavam de acordo com a resolução. Posteriormente foi efetuado um estudo da Análise de Componente Principal (ACP) e de Análise de Correlação (AC) a partir destes parâmetros. Na análise ACP, para os efluentes de entrada, foi possível relacionar os parâmetros fisico-químicos com as coletas com os maiores valores para esses parâmetros. Já as coletas de saída encontraram-se agrupadas, longe da série dos sólidos e dos parâmetros representando a carga orgânica e em termos de nitrogênio, demonstrando a redução obtida na maior parte destes parâmetros. Verificou-se ainda que os parâmetros que apresentaram maiores fatores de correlação na AC, também estavam próximos em alguma das PC’s na ACP. O Índice Volumétrico do Lodo (IVL) foi maior para a indústria de processamento de amido, indiciando bulking filamentoso ou viscoso, e menor para a coleta 1 do abatedouro de aves, indiciando má formação da estrutura do floco e possível washout da biomassa. A identificação dos micro-organismos foi realizada através de árvore de decisões (DT) utilizando o Matlab, com validação visual. Os protozoários identificados em maior quantidade foram o Euplotes sp., Aspidisca cicada, Vorticella aquadulcis, Vorticella microstoma, Vorticella sp., Trachelophyllum sp., Arcella sp., Trithigmostoma sp., Opercularia sp., amebas nuas e metazoários. Com o lodo ativado do efluente fornecido por uma indústria de processamento de amido, foi utilizado um reator canal simulando uma ETE. Este reator foi monitorado durante 30 dias, alimentado por um efluente sintético com DQO de 761 mg O₂.L⁻¹ e obtida uma remoção média de DQO de 80%. A microfauna presente em maior número foi Monogononta e Paramecium sp.. Pôde-se concluir que as correlações entre micro-organismos e funcionamento da ETE existentes na literatura para Europa e América do Norte são válidas para as ETEs estudadas e que a maioria dos parâmetros das ETEs estudadas atendem à legislação para descarte de efluentes. A ferramenta de identificação das espécies presentes mostrou-se eficiente, fornecendo informações sobre problemas e eficiências nas ETEs. The identification of the microorganisms present in the activated sludge has been a useful tool to identify the quality of the treated effluent and to the operational control through the protozoan and metazoan species that occur in these ecosystems. The present study presents the monitoring of domestic and industrial effluent treatment plants (WWTPs) located in the state of Pernambuco (Brazil), evaluating not only the physical-chemical parameters, but also the microfauna and its correlation with the WWTP efficiency. Six plants were studied, including two with domestic effluents and four with industrial effluents. The effluent samples were collected in the entry and exit of the plant to verify their efficiency. The activated sludge samples, collected in the aeration tank, were used to observe the microorganisms population. The characterization of the effluents was performed according to Standard Methods. Only the first sample collection of the poultry slaughterhouse did not present the pH in the range recommended by the Brazilian regulatory resolution (CONAMA 430/2011), with the other parameters being in agreement with the resolution. Subsequently, a Principal Component Analysis (PCA) and Correlation Analysis (CA) study were carried out from these parameters. In the PCA analysis, it was possible to relate the physico-chemical parameters of the incoming effluents to the sample collections with the highest values for those parameters. On the other hand, the outgoing effluents sample collections were grouped far from the solids series and the parameters representing the organic and nitrogen loads, demonstrating the reduction obtained in most of these parameters. Furthermore, the parameters that presented higher correlation factors in the CA were also close in some of the PCs in the PCA. The Volumetric Sludge Index (SVI) was higher in the starch processing industry, indicating filamentous or viscous bulking, and lower for the poultry slaughterhouse first sample collection, indicating poor floc structure formation and possible biomass washout. The identification of the microorganisms was performed through a decision tree (TD) using Matlab, with visual validation. The protozoa identified in greater numbers were Euplotes sp., Aspidisca cicada, Vorticella aquadulcis, Vorticella microstoma, Vorticella sp., Trachelophyllum sp., Arcella sp., Trithigmostoma sp., Opercularia sp., naked amoebas and metazoa. With the activated sludge effluent provided by a starch processing industry, a channel reactor simulating a WWTP was operated. This reactor was monitored for 30 days and fed with a synthetic effluent with a COD of 761 mg O₂.L⁻¹. An average COD removal of 80% was obtained and the most present microorganisms were Monogononta and Paramecium sp. It was concluded that the correlations found in the literature between the microorganisms present in the WWTP aeration tanks for Europe and North America are valid for the studied WWTPs and that most of the parameters of the studied WWTPs comply with the legislation for effluent disposal. The identification tool of the present species proved to be efficient, providing information about problems and efficiencies in WWTPs.

Submitted by Boris Flegr (boris@uerj.br) on 2021-01-06T14:13:54Z No. of bitstreams: 1 Taina da Conceicao Pereira.pdf: 2076289 bytes, checksum: 63d411ddc2ce3fa3fd3c8101943da46b (MD5) Made available in DSpace on 2021-01-06T14:13:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Taina da Conceicao Pereira.pdf: 2076289 bytes, checksum: 63d411ddc2ce3fa3fd3c8101943da46b (MD5) Previous issue date: 2018-02-01 The landfill leachate may contain endocrine disrupting compounds (EDCs), which are present in the environment at concentrations in the order of μg.L-1 and ng.L-1. Bisphenol A (BPA) is one of the most recently studied EDCs. Its presence has been detected in several matrices, such as atmospheric air, surface waters, wastewater treatment plant effluents and landfill leachate. Wastewater treatment plants (WWTPs) usually use biological processes as the main technology. These effluent treatment systems are designed with the aim of reducing the organic pollutant load and eventually, nutrients and pathogenic microorganisms. It is not a specific goal of these systems the removal of BPA. Any removal of this compound during treatment is random and inherent in the treatment process used. Therefore, the present work had as objective to evaluate the removal of bisphenol A in the combined treatment of leachate and domestic sewage through the process of activated sludge operating in batch and continuous regime. For that, it was used bench scale reactors that were fed leachate/sewage mixtures of 0%, 2% and 5% (v / v). The physical-chemical parameters were evaluated in order to verify the efficiency of the treatment in relation to the removal of organic matter. The concentration of BPA was evaluated in the affluents, effluents, sludge and landfill leachate used, and SPE and HPLC/FLU were used to detection and quantification. Regarding the removal of organic matter, a decrease in the quality of the effluent treated with the leachate increment in the mixture was observed. The efficiencies found in the continuous regime were 89%, 82% and 63%, respectively for the 0%, 2% and 5% mixtures. In relation to the quantification of BPA in the different matrices, a concentration of BPA in the range of 2 to 20 μg.L-1 was found for the leachate, from 0.147 to 2.084 μg.L-1 in the affluents, from 0.081 to 6.938 μg. L-1 in the treated effluents and of 3.506 to 86.568 μg.g-1 of dry sludge in the sludge used. The activated sludge process operating on continuous basis proved to be better than the batch process, both for the removal of BPA and organic matter. The amount of BPA in the final effluent increased with the increase of BPA in the blends. No removal of BPA was observed in the batch regime and in the continuous regime the removal efficiencies were 24% and 42.5%, respectively for the sewage and for the 2% mixture. No removal was observed in the 5% mixture. The presence of BPA was detected in the sludge used. O lixiviado de aterro sanitário contém desreguladores endócrinos (DE), que estão presentes no meio ambiente em concentrações na ordem de μg.L-1 e ng.L-1. O bisfenol A é um dos DE mais estudados recentemente. Sua presença tem sido confirmada em diversas matrizes, tais como ar, águas superficiais, afluentes e efluentes de estação de tratamento de esgoto e lixiviado de aterro. As estações de tratamento de esgoto (ETE) normalmente utilizam processos biológicos como principal tecnologia. Esses sistemas de tratamento de efluentes são projetados com o objetivo de reduzir a carga de poluentes orgânicos e, eventualmente, nutrientes e microrganismos patogênicos. A remoção de BPA não é um objetivo específico desses sistemas e qualquer remoção desse composto durante o tratamento é inerente ao processo de tratamento utilizado. Assim, o presente trabalho teve como objetivo avaliar a remoção de bisfenol A no tratamento combinado de lixiviado e esgoto através do processo de lodo ativado operando em regime batelada e contínuo. Para isso, utilizaram-se reatores em escala de bancada que foram alimentados com misturas de lixiviado/esgoto de 0%, 2% e 5% (v/v). Os parâmetros físico-químicos foram avaliados de modo a verificar a eficiência do tratamento em relação à remoção da matéria orgânica. A concentração de BPA foi avaliada nos afluentes, efluentes, no lodo e no lixiviado utilizado, e para tal utilizou-se EFS e CLAE/FLU. Em relação à remoção de matéria orgânica observou-se diminuição na qualidade do efluente tratado com o incremento de lixiviado na mistura. As eficiências de remoção de matéria orgânica alcançadas no regime contínuo foram 89%, 82% e 63%, respectivamente para as misturas 0%, 2% e 5%. Em relação à quantificação de BPA nas diferentes matrizes, constatou-se uma concentração de BPA na faixa de 2 a 20 µg.L-1 para o lixiviado, de 0,147 a 2,084 µg.L-1 nos afluentes, de 0,081 a 6,938 µg.L-1 nos efluentes tratados e de 3,506 a 86,568 µg.g-1 de lodo seco no lodo utilizado. O processo de lodo ativado operando em regime contínuo apresentou melhor desempenho do que operando em regime de batelada, tanto para a remoção de BPA, quanto de matéria orgânica. A quantidade de BPA no efluente final aumentou com o aumento de BPA nas misturas. Não foi observada remoção de BPA no regime de batelada e no regime contínuo as eficiências de remoção foram de 24% e 42,5%, respectivamente para o esgoro puro e para a mistura de 2%. Na mistura de 5% não se observou remoção. A presença de BPA foi detectada no lodo utilizado.

O presente trabalho avaliou a possibilidade de receber e tratar resíduo de tanques sépticos num sistema dimensionado para tratar esgoto doméstico. Neste sentido, o objetivo deste estudo foi avaliar o co-tratamento deste resíduo numa estação de tratamento de esgoto composta por processo de lodos ativados. Para a realização desta avaliação utilizou-se o modelo matemático ASM1 e o software WRc Stoat 5.0. O modelo ASM1 descreve a remoção de matéria orgânica carbonácea, a nitrificação e a desnitrificação. Para atender ao objetivo proposto, foram realizadas simulações de quatro grupo de cenários, sendo que em cada grupo a ETE operava com uma vazão fixa e foi alterada a parcela de resíduo de tanque séptico a ser tratada no sistema. Para a realização das simulações, previamente realizou-se a estruturação do modelo matemático ao sistema de tratamento selecionado, ajustes dos coeficientes estequiométricos e parâmetros cinéticos e determinaram-se as concentrações de entrada e o fracionamento da DQO e do nitrogênio para o esgoto bruto e para o resíduo de tanque séptico. As simulações geraram como resultado a possibilidade de, num sistema dimensionado para uma vazão média de 180 m3/h e operado com uma vazão de 45 m3/h de esgoto doméstico receber 4,3 m3/h de resíduo de tanque séptico sem comprometer os padrões de lançamento. Já, no caso da mesma ETE operando com 90 m3/h, 135 m3/h e 162 m3/h, as parcelas possíveis de serem recebidas de resíduo de tanque séptico e concomitantemente atendendo aos padrões de lançamento definidos na legislação foram 3,6 m3/h, 3,3 m3/h e 2,9 m3/h. Os resultados obtidos permitem concluir que é viável co-tratar resíduo de tanque séptico com o esgoto doméstico e ao mesmo tempo atender aos padrões de lançamento definidos na legislação, desde que respeitados os fatores limitantes e as cargas máximas. O recebimento e o tratamento do resíduo de tanque séptico em sistemas projetados para esgoto doméstico mostram-se como práticas que podem ser implantados na gestão dos sistemas de esgotamento sanitário. Esta aplicação poderia contribuir para ampliar a correta destinação dos esgotos e consequentemente com a melhoria dos índices de atendimento do esgotamento sanitário. The present work evaluated the possibility of receiving and treating septic tank residue in a system designed to treat domestic sewage. Therefore, the objective of this study was to evaluate the co-treatment of this residue in a sewage treatment plant with an activated sludge process. The ASM1 model and software WRc Stoat 5.0 were used to perform this evaluation. The ASM1 model describes the removal of carbonaceous organic matter, nitrification and denitrification processes. To attend the proposed objective, simulations of four scenarios group were realized and in each group the system operated with a fixed flow and was changed the portion of septic tank residue. Before running the simulations, the mathematical model was structured to the selected treatment system, adjustments of the stoichiometric coefficients and kinetic parameters and were determined the inputs and fractionations concentration of the COD and nitrogen for the sewage and the septic tank residue. The simulation results show that is possible, in a system designed for an average flow of 180 m3/h and underloaded with a domestic sewage flow of 45 m3/h to receive 4.3 m3/h of septic tank residue without compromising the standards. For systems operating at 90 m3/h, 135 m3/h and 162 m3/h, the possible parcels to be received from septic tank residue without compromising standards defined in the legislation were, respectively, 3.6 m3/h, 3.3 m3/h and 2.9 m3/h. The results allow the conclusion that it is feasible to co-treat septic tank residue with domestic sewage and at the same time respect the standards defined in the legislation, once the limiting flowrates and maximum loads are respected. The acceptance and treatment of septic tank residue in systems designed for domestic sewage are practices that can be implemented in the management of sanitary sewage systems. That can be enplaned to improve the management of sewage systems, therefore, expanding the correct destination of wastewater and consequently contribute to the improvement of sanitary sewage index.

Submitted by Lucienne Costa (lucienneferreira@ufcg.edu.br) on 2018-09-13T17:38:25Z No. of bitstreams: 1 LAIO ARIEL LEITE DE PAIVA – DISSERTAÇÃO (PPGECA) 2016.pdf: 2279883 bytes, checksum: ddf555f3b9251dc01dc78d5b5fe5df71 (MD5) Made available in DSpace on 2018-09-13T17:38:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LAIO ARIEL LEITE DE PAIVA – DISSERTAÇÃO (PPGECA) 2016.pdf: 2279883 bytes, checksum: ddf555f3b9251dc01dc78d5b5fe5df71 (MD5) Previous issue date: 2016-02-29 Capes Sistemas anaeróbios modernos de tratamento de esgoto doméstico, embora bastante eficientes na remoção de matéria orgânica e sólidos em suspensão, não produzem um efluente com qualidade compatível com os padrões legais para descarga em corpos d’água receptores. Por essa razão esses sistemas têm que ser associados a unidades de pós-tratamento. Este trabalho trata de uma investigação experimental sobre a viabilidade de se aplicar o sistema de lodo ativado como uma alternativa do pós-tratamento, especificamente para o caso em que se prevê o efluente final para reúso. Na investigação experimental se usou um reator de bateladas sequenciais (RBS) em escala de bancada como unidade de pós-tratamento. Os resultados experimentais mostraram que a qualidade de efluente do sistema RBS de pós-tratamento em relação a matéria orgânica é muito boa. Na otimização do reator RBS se desenvolveu um modelo que permite estabelecer o tempo de permanência mínimo para o pós-tratamento em função de dois parâmetros básicos: a constante de utilização de material orgânico biodegradável pelas bactérias heterotróficas do lodo gerado no sistema de pós-tratamento e a sedimentabilidade deste lodo. A constante de utilização de material orgânico foi determinada por testes respirométrico. O lodo gerado no sistema de pós-tratamento surpreendentemente mostrou ter uma sedimentabilidade bem superior àquela normalmente encontrada em sistemas de lodo ativado tratando esgoto bruto, o que constitui um argumento sólido para a aplicação do sistema RBS na prática de pós tratamento do efluente do reator UASB. Modern anaerobic systems for domestic sewage treatment, although very effective in removing organic matter and solid suspended, do not produce an effluent quality compatible with the legal standards for discharge into water bodies’ receivers. Therefore, such systems have to be associated with post treatment units. This paper deals with an experimental investigation into the feasibility of applying the activated sludge system as an alternative post-treatment, specifically for the case where intended use of the treated wastewater is reuse. In the experimental investigation research, a sequencing batch reactor (RBS) at bench scale was use as post treatment. The experimental results showed that the effluent quality of the RBS post treatment system in relation to organic matter was very good. An algorithm to optimize the RBS reactor was developed and allowed establishing the minimum residence time for the post-treatment in terms of two basic parameters: the utilization constant of biodegradable organic material by heterotrophic bacteria in the post-treatment system and the sludge settleability. The organic material using respirometric constant was determined from the oxygen uptake rate during the post treatment. The sludge from the post-treatment system surprisingly showed a much better settleability than what normally found in activated sludge systems treating raw sewage, which provides a strong argument for the application of the RBS system in practice post-treatment of the UASB reactor effluent.

A granulação aeróbia surge como melhoria ao sistema de lodos ativados convencional, aumentando a retenção de biomassa no sistema e possibilitando a remoção simultânea de nutrientes e matéria orgânica. No entanto, são poucos os trabalhos que utilizam esgoto sanitário em escala piloto. O presente trabalho tem como objetivo investigar a influência de diferentes trocas volumétricas em reatores em bateladas sequenciais (RBS’s) como condição operacional para o desenvolvimento de grânulos aeróbios no tratamento de esgoto doméstico diluído. Considerando que o processo de granulação aeróbia ocorre sob condições operacionais específicas, foi utilizada como estratégia metodológica dois RBS’s com diferentes trocas volumétricas, RBS1 de 59% e RBS2 de 71%. Também utilizou-se velocidade de aeração entre 1,2 e 1,4 cm.s-1, relação altura diâmetro de 10, e tempo de sedimentação final entre 10 e 15 minutos, para ambos os reatores. Foram observadas oscilações no comportamento dos sólidos suspensos e redução da retenção celular associadas ao curto tempo de sedimentação. A observação de grânulos aeróbios foi possível após 71 dias de operação para o RBS1 e 91 dias de operação para o RBS2. Percebeu-se a estabilização da idade do lodo em aproximadamente 6,3 dias no RBS1 e, no RBS2, valores próximos a 1 dia, indicando a menor retenção de biomassa neste reator. Em termos de eficiência de remoção de DQOs, DQOt, NH4+ e NTK, a troca volumétrica de 59% (RBS1) apresentou resultado de 72 ± 10%, 65 ± 21%, 48 ± 29% e 50 ± 34%, respectivamente, enquanto a troca de 71% (RBS2) apresentou 65 ± 12%, 58 ± 21%, 28 ± 26% e 30 ± 24%, respectivamente. Devido a não maturação dos grânulos, e a consequente ausência de microzonas anaeróbias, não foi observada remoção de fósforo em ambos os reatores. Ao final deste trabalho, verificou-se a viabilidade do processo de granulação utilizando esgoto doméstico diluído como substrato sem a presença de inóculo. Também foi possível verificar que com a utilização de troca volumétrica menor este processo é qualitativamente melhor, apresentando granulação mais rápida, presença de lodo com melhor sedimentabilidade e maior remoção de NH4+ e NTK. Aerobic granulation could to improve the conventional activated sludge system increasing the biomass retention in the system and enabling the simultaneous removal of organic matter and nutrients. However, few research has been reported using domestic wastewater in pilot scale. This study aims to investigate the influence of different volumetric changes in sequencing batch reactors (SBR's) as operating condition for development of aerobic granules in treatment of diluted domestic wastewater. Whereas aerobic granulation process occurs under specific operating conditions, then as a methodological strategy were used two SBRs with different volumetric changes, SBR1 59% and SBR2 71%. Aeration rate of 1.2 to 1.4 cm.s-1, ratio of height: diameter of 10 and the final sedimentation time between 10 and 15 minutes for both reactors were used as parameters. During the experiment if was possible to observe fluctuations in the behavior of the suspended solids and reduction of cell retention associated to sedimentation short time. The observation of aerobic granules was possible after 71 days of operation for SBR1 and 91 days to SBR2. The sludge age stabilized at approximately 6.3 days in the SBR1 and 1 day to SBR2, indicating the lowest retaining biomass in this reactor. In terms of CODs, CODt, NH4+ and NTK removal efficiency, the volumetric exchange of 59% (SBR1) showed results of 72 ± 10%, 65 ± 21%, 48 ± 29% and 50 ± 34%, respectively, while the volumetric exchange of 71% (SBR2) showed results 65 ± 12%, 58 ± 21%, 28% ± 26 and 30 ± 24%, respectively. Due to the non-maturation of granules and the consequent lack of anaerobic micro-zones, phosphorus removal was not observed in both reactors. The end of this study found the viability of the granulation process using domestic wastewater diluted as a substrate without the presence of inoculum. This study also observed that using lower volumetric exchange this process is qualitatively better, with faster granulation, better sludge settleability and increase in nitrogen removal.

O tratamento de efluentes pode ser realizado por processos físico-químicos e ou biológicos, que podem ser aeróbios e ou anaeróbios. A utilização de qualquer processo de tratamento de efluentes, geralmente objetiva a remoção da carga orgânica e, dependendo dos dispositivos utilizados, apresenta rendimentos diferentes. O objetivo deste trabalho foi de avaliar um sistema de tratamento de efluentes de origem doméstica que apresenta tratamento primário, secundário e auxiliar. O primário é realizado por um dispositivo que impede a entrada de material grosseiro e pelo desarenador, que retém o material inerte. O secundário, destinado a degradação dos compostos orgânicos, é realizado pelo reator anaeróbio de manta de lodo. O processo auxiliar, é uma lagoa de polimento. A avaliação foi feita, através da determinação do pH, Oxigênio Consumido (OC/DQO), Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO), relação DQO/DBO, Alcalinidade, Ácidos Graxos Voláteis (AGV), Nitrogênio amoniacal, nitrato, Fósforo Total, Turbidez e Sólidos Sedimentáveis (SS). Os resultados mostraram, que o processo biológico utilizado é adequado, já que a relação DQO/DBO é menor que 2,5, que o sistema foi capaz de remover matéria orgânica em termos de OC e DBO na ordem de 43,1 % e 44,8 % respectivamente e, que o teor de fósforo total na lagoa de polimento está elevado, o que pode ocasionar eutrofização.Abstract The treatment of the wastewater can be processedby either physical-chemical and or biological methods.Biological methods in turn can be divided into aerobic andanaerobic. The utilization anything process usually have forobjective to remove the organ matter and, the performance isvariable depending on the device utilized. The purpose of thepresent work is to evaluate the treatment wastewater system withprimary, secondary and auxiliary treatments. The primarytreatment consists of a dispositive that blockade bulky materialsand the sand excluder for removing the inert materials. Thesecondary, responsible for the organic charge elimination isrealized by up flow of an anaerobic sludge mantle filter. Theauxiliary treatment is a polishing pond. The evaluation was madethrough the determination of pH, Consumed Oxygen (CO/COD),Biochemical Oxygen Demand (BOD), COD/BOD relation, alkalinity, volatile fatty acids (VFA), total nitrogen, ammonium, nitrate, total phosphorus, turbidity and settable solids determination. The results showed that the biological process used is appropriate given that the ratio COD / BOD is less than 2.5, the system was capable of removing organic matter in terms of OC and BOD at the rates of 43.1 % and 44.8 % respectively when the concentration of total phosphorus in polishing pond is high, which can cause eutrophication.

Submitted by Jean Medeiros (jeanletras@uepb.edu.br) on 2016-03-03T12:40:27Z No. of bitstreams: 2 PDF - Lincoln Soares Mota.pdf: 2256154 bytes, checksum: fefc535e26fd0e60e8d3a07ab15ace28 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Made available in DSpace on 2016-03-03T12:40:27Z (GMT). No. of bitstreams: 2 PDF - Lincoln Soares Mota.pdf: 2256154 bytes, checksum: fefc535e26fd0e60e8d3a07ab15ace28 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Previous issue date: 2015-06-26 Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES Biological treatment has proven, over the years, a viable alternative for treating wastewater. In the period of over a century that apply biological systems they have developed several processes that made it possible to diversify the goal of treatment, as well as greater efficiency and lower cost. The system displays versatility is probably the activated sludge system. This dissertation addresses the construction and activated sludge systems operation, sequencing batch system (RBS), to obtain the best operating conditions favoring the removal of organic matter and nitrogen from municipal wastewater. The essence of this work is a comparison between two types of systems, with simultaneous nitrification and denitrification and another with distinct zones for nitrification and denitrification. It was also emphasized the influence of automation in these reactors for the operation of treatment systems with minimal human intervention. As conclusion the system with simultaneous nitrification and denitrification is effective for nitrogen removal when operated with a concentration of dissolved oxygen between 0.2 mg / L and 0.3 mg / L. The spreadsheet models developed for systems proved to be an important tool for designing RBS reactors for nitrogen removal. Control of mixed liquor recirculation flow in the system with separate zones is of paramount importance to maintain stable operation of the system and with the proper treatment capacity. Comparing the two configurations studied reactors it is noted that both have the potential to favorably nitrogen removal, but the system with simultaneous nitrification and denitrification had better removal capacity. O tratamento biológico vem se mostrando, ao longo dos anos, uma alternativa viável para o tratamento de águas residuárias. No período de mais de um século que se aplicam sistemas biológicos, se desenvolveram vários processos que possibilitaram uma diversificação do objetivo do tratamento, além de maior eficiência e menor custo. O sistema que exibe maior versatilidade é, provavelmente, o sistema de lodos ativados. O presente trabalho de dissertação aborda a construção e operação de sistemas de lodo ativado, em regime de bateladas sequenciais (RBS), para obtenção das melhores condições operacionais que favoreçam a remoção de material orgânico e nitrogênio de águas residuárias municipais. A essência do trabalho é uma comparação entre dois tipos de sistemas, um com nitrificação e desnitrificação simultâneas e outro com zonas distintas para nitrificação e desnitrificação. Também foi dada ênfase à influência da automatização nestes reatores para operação dos sistemas de tratamento com a mínima intervenção humana. Como conclusão tem-se que o sistema com nitrificação e desnitrificação simultâneas é eficiente para remoção de nitrogênio quando operado com concentração de oxigênio dissolvido entre 0,2 mg/L e 0,3 mg/L. As planilhas modelos desenvolvidas para os sistemas mostraram ser uma ferramenta importante para projetar reatores RBS para remoção de nitrogênio. O controle da vazão de recirculação de licor misto no sistema com zonas separadas é de fundamental importância para manter a operação do sistema de forma estável e com a capacidade de tratamento adequada. Comparando as duas configurações de reatores estudadas verifica-se que ambos possuem potencial de tratamento favorável para remoção de nitrogênio, mas o sistema com nitrificação e desnitrificação simultâneas apresentou melhor capacidade de remoção.

Nesta pesquisa investigou-se a influência de diferentes substratos na determinação da taxa específica de consumo de oxigênio de biomassa com cultura mista heterotrófica e autotrófica nitrificante, visando à caracterização do substrato mais adequado no desenvolvimento de ensaios respirométricos aeróbios. Foram utilizadas diferentes biomassas derivadas de quatro variantes de sistemas de lodo ativado. Os grupos heterotróficos e autotróficos nitrificantes foram avaliados em relação à sua velocidade de consumo dos substratos testados, sendo utilizada a técnica da respirometria aeróbia aberta semi-contínua de distintos pulsos, descrita em Van Haandel e Catunda (1982). Um respirometro automático acoplado a um computador foi utilizado em todos os testes respirométricos. Para identificar a taxa de consumo dos organismos heterotróficos, os substratos de fonte de carbono selecionados foram acetato de sódio (C2H3NaO2), acetato de etila (C4H8O2), etanol (C2H6O), glicose (C6H12O6) e fenol (C6H6O). Para o grupo autotrófico nitrificante foram utilizados bicarbonato de amônio (NH4HCO3), cloreto de amônio (NH4Cl) e nitrito de sódio (NaNO2). Os resultados referentes ao grupo heterotrófico indicaram significativa diferença da taxa metabólica desses organismos na utilização dos substratos avaliados, exercendo maiores taxas de consumo de oxigênio para o acetato de sódio, enquanto para o grupo nitrificante o bicarbonato de amônio mostrou-se mais adequado. Comparando todos os sistemas estudados, observa-se a mesma tendência de maior biodegradabilidade ou afinidade aos substratos acetato de sódio e bicarbonato de amônio. The influence of different substrates on the oxygen uptake rate (OUR) of sludge composed of heterotrophic and autotrophic bacteria was determined, in order to characterize the most suitable substrate for aerobic respirometric tests was the object of this research. Four different sludges were used, generated in variants of activated sludge systems. The OUR of the heterotrophic and autotrophic (nitrifying) bacteria was determined after additions of the different tested substrates by the technique of open semi-continuous aerobic respirometry, described in Van Haandel and Catunda (1982). An automated respirometer coupled to a computer was used in all respirometric tests. The OUR of the heterotrophic organisms, substrates was determined after adding separately sodium acetate (C2H3NaO2), ethyl acetate (C4H8O2), ethanol (C2H6O), glucose (C6H12O6) and phenol (C6H6O). For the autotrophic nitrifying group ammonium bicarbonate (NH4HCO3), ammonium chloride (NH4Cl) and sodium nitrite (NaNO2) were used as substrates. The results of the tests with the heterotrophic group of bacteria showed that significant differences in the OUR and hence in the metabolic rate by these organisms when the selected substrates were used, with sodium acetate exerting the highest OUR. For the group of nitrifying bacteria ammonium bicarbonate was the most appropriate substrate. The tendency of highest biodegradability and substrate affinity for sodium acetate and ammonium bicarbonate was observed for all four sludges from the different systems that were used in the investigation.

A microfauna presente em uma ETE por lodos ativados foi caracterizada, correlacionada com parâmetros físico-químicos e utilizada em modelos existentes de avaliação de sistemas. Durante 351 dias o lodo ativado manteve-se estável com flocos compactos, pequenos e com poucos filamentos. Os protozoários predominantes no lodo foram as tecamebas e os ciliados predadores de flocos, indicando estabilidade do sistema. Os métodos propostos em literatura, baseados no IBL, na densidade total da microfauna e na relação entre ciliados predadores de flocos e ciliados fixos, mostraram-se eficientes para o diagnóstico das condições depurativas do sistema. A análise qualitativa do lodo, englobando o tamanho, quantidade de filamentos, compactação e a identificação das espécies dominantes, foi suficiente para uma caracterização imediata das condições depurativas do sistema de tratamento.Microfauna found in an activated sludge WTP was characterized, correlated to the physical-chemical parameters and used in existing assessment models. During 351 days, the activated sludge remained stable with compacted and small poorly filamentous flocs. It was composed mainly by testate amoebas and crawling ciliates that indicated the stability of the system. The application of the existent system evaluation models to microfauna (SBI, crawling ciliate/attached ciliate relation and total density) was found to be efficient for the assessment of the system depurative conditions. The sludge qualitative analysis, which included the flocs size, amount of filaments, compacting and the identification of the dominant microfauna species, was enough to an immediate diagnosis of the treatment system depurative conditions.

Made available in DSpace on 2015-09-25T12:22:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PDF - Marilia Guimaraes Couto.pdf: 2626367 bytes, checksum: afc3e94081d8927536881dca819ee34b (MD5) Previous issue date: 2014-03-14 Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Biological processes of wastewater treatment systems can suffer operational instability caused by the presence of toxic pollutants in concentrations that inhibit the activity of organisms present. Heavy metals have received most attention, since, even in minute concentrations, some are extremely toxic to a wide variety of organisms. From this assumption, the present study aimed to evaluate the toxicity of hexavalent chromium [Cr(VI)] for microbial biomass of activated sludge systems using respirometry as evaluation tool. for assessment of acute and chronic Cr(VI) toxicity at six concentrations (5, 10, 20, 40, 80 and 160mg/L) were studied. An experimental investigation was carried out with two pilot scale activated sludge systems (RBS1 and RBS2) operated simultaneously under sequencing batch regime. The first RBS1 received sewage, while the second , RBS2 , a part from sewage also received the potassium dichromate. The excess sludge RBS2 was compared with that of RBS1 for analysis of chronic toxicity of chromium. Sudden additions of chromium sludge RBS1 allowed evaluation of acute toxicity. Through respirometric tests it was possible top determine the maximum specific growth rate (µ ) of heterotrophic and autotrophic bacteria, used in this work as the main criterion for assessing the kinetics of processes using organic material and nitrification respectively. COD, TKN and total volatile and fixed suspended solids were also analyzed. Using RBS1-control reactor as a reference for maximum growth of microorganisms, the results showed that in the acute toxicity tests heterotrophic bacteria react at all concentrations Cr(VI), reducing (µ ) in more than 50 % when exposed to 20mgCr(VI)/L autotrophic obtained half (µ m ) of 5mgCr(VI)/L, showing complete inhibition with 160mgCr(VI)/L. In chronic toxicity tests heterotrophic bacteria showed maximum growth range of 85% to 40mgCr(VI)/L, whereas the daily addition of Cr(VI) to microorganisms favored acclimation, whereas autotrophic reacted only in the early days of addition of Cr(VI). Os processos biológicos de sistemas de tratamento de águas residuárias podem sofrer instabilidade operacional ocasionada pela presença de poluentes tóxicos em concentrações que inibem a atividade dos organismos presentes. Os metais pesados têm recebido maior atenção, uma vez que, mesmo em quantidades mínimas, alguns são extremamente tóxicos, para uma grande variedade de organismos. A partir desse pressuposto, o presente estudo teve como objetivo principal avaliar a toxicidade de cromo hexavalente [Cr(VI)] para a biomassa microbiana de sistemas de lodo ativado, usando a respirometria como técnica de avaliação. Para avaliação da toxicidade aguda e crônica de Cr(VI) em sistema de lodo ativado foram estudadas seis concentrações (5mg/L; 10mg/L; 20mg/L; 40mg/L; 80mg/L; 160mg/L). Na investigação experimental foram operados dois reatores RBS1 e RBS2 simultaneamente, em regime de bateladas sequenciais. O primeiro RBS1 recebia esgoto, enquanto o segundo, RBS2, recebia além do esgoto, também dicromato de potássio. O lodo de excesso do RBS2 era comparado com o de RBS1 para análise da toxicidade crônica do cromo. Adições repentinas de cromo ao lodo de excesso do RBS1 permita a avaliação da toxicidade aguda. Por meio dos testes respirométricos foi possível determinar a taxa de crescimento específico máxima (µ ) das bactérias heterotróficas e autotróficas, adotada neste trabalho como o principal parâmetro de avaliação da cinética dos processos de utilização de material orgânico e de nitrificação respectivamente. Também foram analisados DQO, NTK e sólidos suspensos totais, voláteis e fixos. Utilizando o RBS1-reator controle, como referência de crescimento máximo dos microrganismos, os resultados demonstraram que nos testes de toxicidade aguda as bactérias heterotróficas reagiram em todas as concentrações de Cr(VI), reduzindo o (µ m ) em mais de 50% quando expostas a 20mgCr(VI)/L, as autotróficas obtiveram metade do (µ m ) em 5mgCr(VI)/L, apresentando inibição total com 160mgCr(VI)/L. Nos testes de toxicidade crônica as bactérias heterotróficas apresentaram faixa ótima de crescimento de 85% com 40mgCr(VI)/L, visto que à adição diária de Cr(VI) aos microrganismos favoreceram a aclimatação, enquanto que as autotróficas só reagiram nos primeiros dias de adição de Cr(VI).