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 objetivo desse trabalho foi investigar a degradação de 17α-etinilestradiol em solução aquosa usando um reator fotocatalítico heterogêneo em batelada com radiação ultravioleta e TiO2 como catalisador. Com a finalidade de obter as condições ideais, um planejamento fatorial 23 foi realizado com concentração inicial de 15 e 30 mg L-1, concentração de TiO2 de 0.02 e 0.05%, variou-se o pH em 5.0 e 9.0 e tempo total de reação de 240 min. O perfil da degradação e parâmetros cinéticos foram determinados com concentração inicial de 15 e 30 mg L-1, 0.02% de TiO2e pH 7.0. Com concentração inicial de 15 mg L-1 de 17α-etinilestradiol a eficiência de degradação foi 100% após 120 min independente da concentração de TiO2 e pH. Contudo menos que 50% do substrato foi degradado quando a concentração inicial utilizada era de 30 mg L-1 (0.05% TiO2e pH 5.0). A concentração inicial do substrato foi um fator limitante para a fotocatálise heterogênea. A reação também foi fortemente influenciada pela concentração de TiO2. Todas as degradações seguiram cinética de primeira ordem. Para concentração de 17α-etinilestradiol de 15 mg L-1, o tempo de meia vida (t1/2) foi 64.16 min e a constante cinética foi 0.108 min-1, enquanto para a concentração de 30 mg L-1, a degradação do poluente aconteceu em dois estágios, com valor de t1/2 de 44.71 e 433.12 min.

We investigated the degradation of 17α-ethynylestradiol in an aqueous solution using a batch heterogeneous photocatalytic (HPC) reactor with ultraviolet (UV) light and TiO2catalyst. In order to determine appropriate operating conditions, a 23factorial experiment was conducted with initial an substrate concentration of 15 or 30 mg L-1, TiO2concentration of 0.02 or 0.05%, pH of 5.0 or 9.0 and total reaction time 240 min. Degradation profiles and kinetic parameters were determined with an initial substrate concentration of 15 or 30 mg L-1, 0.02% TiO2and pH 7.0.With17α-ethynylestradiol at 15 mg L-1, degradation efficiency was 100% after 120 min independent of TiO2 concentration and pH. However, less than 50% of the substrate was degraded when the initial concentration was 30 mg L-1 (0.05% TiO2and pH 5.0). Initial substrate concentration was a limiting factor for HPC, although the reaction was also strongly influenced by TiO2 concentration and the interaction between initial substrate concentration and TiO2concentration. All degradations followed first-order kinetics. With 17α-ethynylestradiol at 15 mg L-1, the half-life time (t1/2) was 64.16 min and the rate constant was 0.108 min-1, while at 30 mg L-1, substrate degradation proceeded in two stages, the t1/2 values of which were 44.71 and 433.12 min.

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.

Nos últimos anos, tem surgido a necessidade de se projetarem sistemas de tratamento de águas residuárias que, além de remover carga orgânica, sejam capazes de remover nutrientes, particularmente nitrogênio e fósforo. Este trabalho avaliou a remoção biológica de fósforo em sistemas de lodo ativado, tratando esgoto doméstico por meio de reatores em bateladas sequenciais (RBS), monitorado com diferentes tempos de retenção celular (TRC): 20, 5 e 3 dias. Esses experimentos foram avaliados em escala de bancada com o uso da respirometria, utilizando-se acetato como fonte de carbono orgânico. Os resultados mostraram satisfatória remoção de fósforo total nos três experimentos, com valores médios entre 79 a 82%, sendo que o sistema RBS que operou com TRC de cinco dias obteve resultados melhores.

In recent years, there has been an increasing need to design wastewater treatment systems that are capable of removing both organic material and nutrients, notably nitrogen and phosphorus. This study evaluated biological phosphorus removal by activated sludge systems fed with domestic sewage and operating as sequencing batch reactors (SBR) with different solids retention times (SRT) namely 20, 5 and 3 days. This was supported by respirometry experiments at bench scale using acetate as the source of organic carbon. The results showed satisfactory total phosphorus removal efficiencies mean values between 79-82% for the three regimes with the best removal efficiency occurring in the SBR operating with a five-day SRT.

O objetivo deste trabalho foi investigar a viabilidade de se tratar conjuntamente substâncias surfactantes, óleo mineral e lodo de esgoto sanitário. Para todos os tratamentos foram analisadas as concentrações de matéria orgânica (DQO) afluente e efluente. O sistema experimental foi monitorado durante 150 dias e diariamente eram realizadas quantificações do volume e da composição do biogás produzido. Foram constatadas remoções de DQO filtrada média de 82% aos 18 dias, e para DQO bruta em torno de 76% para os seis tratamentos aos 100 dias de operação. A produção de metano observada durante o período experimental demonstrou que as diferentes concentrações de surfactantes presentes no sistema não se mostraram tóxicas o suficiente para inibir as bactérias metanogênicas.

The present work had as objective investigate the viability of treating, through processes anaerobic substances surfactants, mineral oil and sewage sludge. For all the treatments the concentrations of organic matter were analyzed (COD) influent and effluent. The experimental system was monitored for 150 days. The volume and composition of the produced biogas were daily quantificated. Removals of filtered COD average were verified from 82% to the 18 days and for raw COD around 76% for the six treatments to the 100 dias.de operation. The methane production observed during the experimental period demonstrated that the different concentrations of present surfactants in the system were not shown toxicant enough to inhibit the methanogenic bacterias.

Tannery effluents are very dangerous for the environment since they contain large amounts of dangerous and biorecalcitrant contaminants (organic matter and Cr(VI)). This paper reports the efficiency of heterogeneous photocatalysis, based on the application of solar and artificial radiation, furnished by UV lamps, using TiO2 fixed on a flat plate, in the treatment of synthetic effluents. The results of COD and Cr(VI) demonstrate that the use of solar radiation is the most efficient way to perform the photocatalytic treatment of these effluents since a minimum removal of 62 and 61% was observed for Cr(VI) and organic matter, respectively.

O presente trabalho relata o desempenho de três sistemas de pós-tratamento de efluente anaeróbio: wetland, leito de brita não vegetado e lagoas de polimento, operados com o objetivo de produzir efluentes para reúso na agricultura do semi-árido do Nordeste do Brasil. Para tanto, foram investigados os parâmetros: DQO, pH, sólidos e suas frações, macronutrientes, ovos de helmintos e indicadores de contaminação fecal. Apenas a Lagoa de Polimento produziu um efluente compatível com as recomendações da OMS para irrigação irrestrita. Os efluentes dos sistemas wetland e leito de brita não vegetado, embora isentos de ovos de helmintos, apresentaram concentração de coliformes termotolerantes acima dessas recomendações. A quantidade de macro e micronutrientes contida nos três efluentes é suficiente para a maioria das culturas cultivadas na região semi-árida do Nordeste do Brasil.

The performance of three systems for the post treatment of digested sewage is discussed. The investigated systems were wetlands, rock beds and polishing ponds. The objective of the post treatment was to produce a final effluent for irrigation of cultures in semi-arid areas in North-East Brazil. From the obtained data COD, pH, solids, macronutrients, helminths eggs and thermo tolerant coliforms it was concluded that only polishing ponds were compatible with the WHO recommendation for unrestricted irrigation. Effluents from the wetland and rock bed systems, although free from helminths eggs, contained a higher thermo tolerant coliform concentration than that recommended by WHO. The macro and micronutrient concentrations in all three post treatment systems effluents were high enough for the demand of most cultures in the semi-arid region of North-East Brazil .

Este trabalho relata o desempenho de três sistemas wetland, operados com efluente proveniente de reator UASB, no que se refere à remoção de nutrientes, organismos patogênicos e material carbonáceo, durante três anos de monitoramento. A eficiência da remoção de material carbonáceo variou de 70 a 86%; o efluente produzido expresso em DQO manteve-se na média de 60mg.L-1. A remoção de nitrogênio e fósforo, durante o primeiro ano de operação, foi considerável, 66 e 86% respectivamente O wetland vegetado apresentou maior eficiência na redução de coliformes termotolerantes, quando comparado ao wetland não vegetado, ambos operados com a mesma carga hidráulica (23 mm. dia-1). No entanto a análise de variância confirma que não há diferença significativa em relação à redução de coliformes entre um e outro.

In this investigation the performance of three wetland systems, operated with UASB effluent was evaluated with respect to removal of nutrients, pathogens, as well as carbonaceous matter over a three years period. The efficiency of carbonaceous material removal varied from 70 to 86%; the produced effluent maintained an average value of 60mg.L-1. The removal of nitrogen and phosphorus during the first year of operation was considerable, 66 and 86% respectively. The wetland with vegetation produced effluent with a higher removal efficiency of thermo-tolerant Coliforms than units without vegetation, when both were operated with the same hydraulic load (23 mm d-1). However, variance analysis confirmed that there was no significant difference between the coliform removal efficiencies in the systems with and without vegetation.

O processo de digestão anaeróbia de resíduos sólidos orgânicos com baixa concentração de sólidos é realizado com substrato contendo em média cerca de 5% (percentagem em peso) de sólidos totais. Os problemas de ordem técnica associados a este tipo de tratamento, estão relacionados ao estudo das configurações de reatores que possam viabilizar uma boa eficiência de transformação do material carbonáceo em um período relativamente curto de tempo. Portanto, neste trabalho foi estudado o processo de digestão anaeróbia de resíduos sólidos orgânicos (RSO) com baixa concentração de sólidos em um reator anaeróbio compartimentado (RAC). O reator anaeróbio compartimentado tinha capacidade unitária de 2200 litros e foi operado com tempo de retenção de sólidos de 90 dias. A eficiência de transformação média de STV foi de 75% e o biogás produzido continha em média 60% de gás metano.

The process of anaerobic digestion of organic solid wastes with low concentration of solids is accomplished with substratum containing on average about 5% (percentage in weight) of total solids. The problems of technical order associated to this kind of treatment, are related to the study of the reactors configurations that can make possible a good transformation efficiency of the organic matter in a relatively short period of time. Therefore, in this work it was studied the process of anaerobic digestion of organic solid wastes with low concentration of solids in a compartmented anaerobic reactor (CAR). The compartmented anaerobic reactor had unitary capacity of 2200 liters. The reactor was fed daily with fresh organic solid wastes and with 90 days of solid retention time. The average efficiency of transformation of VTS was of 75% and the biogas produced contained on average 60% of methane gas.

O presente trabalho avalia o desempenho de sistemas "wetlands" utilizados no pós-tratamento de efluente de um reator anaeróbio de manta de lodo (UASB), com relação à remoção de matéria orgânica e formas de nitrogênio e fósforo. O reator UASB tratava esgotos sanitários brutos provenientes da cidade de Campina Grande, PB, e o efluente produzido era bombeado para os quatro sistemas "wetlands", em escala piloto, sendo três cultivados com macrófitas emergentes (Juncus sp) e um sem cultivo, para o controle da pesquisa. Todos os sistemas foram operados com diferentes cargas hidráulicas: 4,5; 3,3 e 2,3 cm dia-1. Os resultados obtidos durante as vinte e seis semanas de operação foram promissores e se observaram eficiências médias de remoção de matéria orgânica (DQO) entre 76 e 84%, para cargas aplicadas variando de 6,58 a 14,2 g DQO m-2 dia-1. Na remoção de nutrientes, verificou-se a produção de efluentes com concentrações médias de 6,1 mg N-NH+4 L-1 e com relação ao nitrogênio total: 7,6 NTK mg L-1 com remoção respectivamente de 86 e 87%; já para fósforo total, o sistema "wetlands", operando com carga hidráulica de 2,3 cm dia-1, produziu efluente sem presença de fósforo (100% de remoção).

In this paper an evaluation is made of the performance of "wetlands" systems used for post treatment of the effluent from a UASB reactor. The removal of organic material, forms of nitrogen and phosphorus were evaluated. The UASB reactor treats municipal sewage in the City of Campina Grande-Brazil. The produced effluent was pumped to four pilot scale "wetlands" units. Three of these were cultivated with emerging macrophytes (Juncus sp) whereas the fourth was operated without vegetation as a control unit. The three units with vegetation were operated with different hydraulic loads: 4.5, 3.3 and 2.3 cm d-1. The results obtained during the operation period of twenty six weeks were promising. The observed removal efficiencies of organic matter (measured as COD) ranged from 76 to 84% for application load varying from 6.58 to 14.2 g COD m² d-1. With respect to nutrient removal, it is shown that it was possible to produce an effluent with 6.1 mg L-1 N-NH+4 L-1 and 7.6 mg L-1 of TKN with about 86 and 87% removal, respectively, whereas the removal of phosphorus was observed to be 100% in the "wetlands" system operating with a hydraulic load of 2.3 cm d-1.

RESUMO O processo de desnitrificação reduz, de forma geral, nitrato a nitrogênio molecular; essa redução acontece associada ao ganho de elétrons. Na desnitrificação, as bactérias heterotróficas utilizam carbono orgânico como fonte doadora de elétrons. No caso de esgotos sanitários já tratados (tratamento secundário) e como estes não dispõem de carbono orgânico suficiente exigem, portanto, uma fonte externa de carbono orgânico. Assim sendo, o objetivo desta pesquisa foi avaliar o potencial de desnitrificação de uma coluna preenchida com lodo anaeróbio sem o uso de outra fonte externa de carbono; esta coluna foi carregada pelo topo superior com lodo e, por meio de bomba peristáltica, o afluente nitrificado alimentava a coluna em fluxo ascendente. Durante 30 semanas de operação, a eficiência de remoção na coluna de desnitrificação permaneceu em torno de 72%, o lodo anaróbio se comportou como fonte externa de carbono adequada para o processo e a maior eficiência de remoção de nitrato ocorreu quando a coluna foi operada com maior concentração de sólidos suspenso voláteis (SSV); portanto, a eficiência de remoção de nitrato é função da concentração de SSV e, consequentemente, da masssa de lodo na coluna.

ABSTRACT In the denitrification process nitrate is reduced to nitrogen gas. This reduction develops associated to an electron gain. In the denitrification process heterotrophic bacteria use organic carbon as an electron donor. Since organic carbon is not avaliable in treated waste water (secundary treatment) therefore an external source is required. The objective of the present investigation is to evaluate the denitrification potencial of a column filled with anaerobic sludge without the use of an external carbon source. The column was filled at the top with anaerobic sludge while nitrified influent was fed in upflow stramby. During 30 weeks of operation the removal efficiency of the denitrification column remained about 72%. The anaerobic sludge behaved as a suitable external carbon source for the process. The highest efficiency of nitrate removal occured when the column was operated with the highest volatile suspended solids (VSS) concentration, thus the nitrate removal efficiency is a function of the VSS concentration and hence of the sludge mass in the column.