RESUMO No presente trabalho, teve-se por objetivo avaliar a influência da proporção geométrica e o tempo de operação na hidrodinâmica do sistema. Para isso, três sistemas alagados construídos de escoamento horizontal subsuperficial (SACs-EHSS) de diferentes razões comprimento:largura (L/B) foram caracterizados no que se refere ao comportamento hidrodinâmico, no início e após três meses de sua operação, durante o tratamento de esgoto sanitário. O comportamento hidrodinâmico foi avaliado por meio da técnica estímulo-resposta, com a injeção de traçador de cloreto de lítio (LiCl), na forma de pulso, e da construção da curva de distribuição dos tempos de residência (DTR), a partir da qual foram extraídos parâmetros que permitiram a análise hidrodinâmica dos sistemas. Verificou-se que todos os SACs-EHSS apresentaram comportamento hidrodinâmico do tipo disperso, embora tenha sido observada correlação inversa entre L/B e o número de dispersão (d) no sistema. O tempo de operação desses sistemas também proporcionou pequena redução no d, em todos os SACs-EHSS.

ABSTRACT The objective of the present work was to evaluate the geometric ratio and the operating time’s influence on the systems’ hydrodynamic conditions. For this purpose, three horizontal subsurface flow constructed wetlands (HSSF-CWs) in pilot scale, with same useful volume () but with different length:width (L/B) ratio, were characterized regarding the hydrodynamic behavior at the beginning and after 3 months of operation, in sewage treatment. To obtain the HSSF-CW conditions, the stimulus-response technique with the lithium chloride (LiCl) tracer injection on a pulse format was used. Thus, the residence time distribution curve was constructed, from which parameters were extracted and enabled the hydrodynamic analysis of the systems. It was found that all HSSF-CWs presented dispersed hydrodynamic behavior, although the results indicated an inverse correlation between L/B and the dispersion number. The operating time of these systems provided a reduction in the dispersion number in all HSSF-CWs, different from the results found in some works.

RESUMO O presente trabalho objetivou avaliar as condições de funcionamento de dois sistemas alagados construídos de escoamento horizontal subsuperficial (SACs-EHSS), um plantado (SACP) com taboa (Typha latifolia) e outro mantido sem plantas (SACNP), ao longo de oito anos de operação, no tratamento de esgoto sanitário. Mediu-se a extensão do escoamento superficial, como indicativo da colmatação do meio poroso ao longo do tempo, além de diversas variáveis que possibilitem inferências sobre as possíveis perdas de eficiência do sistema na remoção de poluentes dessa água residuária. As avaliações indicaram que o meio poroso dos dois SACs se encontra colmatado (mais de 80% do leito apresentando escoamento superficial), estando o SACNP, atualmente, em pior situação, tendo havido prejuízo do seu potencial de remoção de sólidos e nitrogênio em relação ao SACP. Apesar disso, o desempenho em ambos os sistemas permanece satisfatório, não existindo tendência de decréscimo acentuado nas suas capacidades de remoção de poluentes, contrariando a expectativa e corroborando resultados obtidos em trabalhos de monitoramento desses sistemas por longos períodos de tempo. A carga aplicada e o tipo de pré-tratamento a que o esgoto foi submetido parecem ter sido mais decisivos na eficiência dos sistemas em remover nutrientes/poluentes do que o próprio período de operação das unidades, sobretudo no que se refere ao SACP.

ABSTRACT The objective of this work was to evaluate the conditions of operation of two horizontal subsurface flow constructed wetlands (HSSF-CW), one planted (PCW) with cattail (Typha latifolia), and another, maintained without plants (NPCW), along eight years of operation in sewage treatment. The extent of the overland surface flow was measured as an indicative of the clogging of the pore medium over time, besides several variables that allow to infer possible losses of treatment efficiency in the pollutants removal from wastewater. Evaluations indicated that the porous medium of the two CWs is clogged (more than 80% of the bed with overland surface flow), and that the NPCW is currently in a worse condition, with a reduction of its solids and nitrogen removal potential in relation to the PCW. Despite this, the performance in both systems remains satisfactory, and there is no tendency of decrease in the capacity to remove pollutants, contrary to expectations, and corroborating the results obtained in works that monitored these systems for long periods of time. The load applied and the type of pretreatment to which the influent was submitted seem to have been more decisive in the systems’ efficiency in removing nutrients/pollutants than the operating period of the unit, especially for the PCW.

RESUMO Um sistema composto por um reator anaeróbio tipo upflow anaerobic sludge blanket (UASB), seguido de um sistema de alagados construídos (SAC) de escoamento horizontal subsuperficial compreendendo duas unidades em paralelo (50 habitantes cada), foi avaliado para o tratamento de águas residuárias geradas na cidade de Belo Horizonte, Minas Gerais, Brasil. Uma unidade foi plantada com Typha latifolia e a outra não foi vegetada. Amostras semanais do efluente do reator UASB e do efluente das unidades do SAC foram avaliadas por um período de quatro anos de operação do sistema. Nas taxas de aplicação praticadas (média de 0,11 m3.m-2.d-1), o efluente final apresentou excelente qualidade em termos de matéria orgânica e sólidos suspensos, mas baixa capacidade de remoção de nitrogênio. Os valores médios de concentração no efluente das unidades plantadas e não plantadas foram, respectivamente, demanda bioquímica de oxigênio: 25 e 23 mg.L-1; demanda química de oxigênio: 50 e 55 mg.L-1; sólidos suspensos totais: 10 e 8 mg.L-1; nitrogênio Kjeldahl total: 30 e 31 mg.L-1; e nitrogênio amoniacal: 27 e 28 mg.L-1. Não se observou diferença significativa entre as concentrações efluentes das unidades plantada e não plantada para a maioria dos constituintes investigados.

ABSTRACT A system composed of an upflow anaerobic sludge blanket (UASB) reactor followed by two horizontal subsurface flow wetlands (50 inhabitants each) constructed in parallel was evaluated for the treatment of municipal wastewater generated in the city of Belo Horizonte, Minas Gerais, Brazil. One unit was planted with Typha latifolia, and the other one was not planted. Weekly samples of the effluent from the UASB reactor and the effluent from both wetland units were evaluated for a period of four years of the system’s operation. With the applied loads (average of 0.11 m3.m-2.d-1), the final effluent showed excellent quality in terms of organic matter and suspended solids, but it showed low capacity for nitrogen removal. Mean concentration values in the effluent from the planted and unplanted units were, respectively, biochemical oxygen demand: 25 and 23 mg.L-1; chemical oxygen demand: 50 and 55 mg.L-1; total suspended solids: 10 and 8 mg.L-1; total Kjeldahl nitrogen: 30 and 31 mg.L-1; and N-ammonia: 27 and 28 mg.L-1. There was no significant difference between the effluent concentrations from the planted and unplanted units for most of the evaluated constituents.

ABSTRACT: The study consisted of the evaluation of the treatment of septic tank sludge in a vertical constructed wetland system (CW), built according to the first stage of the French system. The system operated also for sewage treatment and one of the beds (area of 29.1 m2, height of the support medium of 0.7 m and planted with Tifton 85 grass, Cynodon dactylon Pers), began to receive the application of sludge from clean-pit trucks once a week. The percolated liquid was directed to post-treatment in the other two beds of the French system. The application of the raw sludge had average hydraulic loading rate of 13.1 m3/m2.year and solids loading rate of 81 kgTS/m2.year. The system improved the quality of percolated liquid in terms of carbonaceous and nitrogenous matter (average COD removal efficiencies of 82% and TKN of 63%), but the percolate post-treatment strategy did not result in substantial improvements. The dewatering of the accumulated sludge on top of the bed occurred satisfactorily (55% of dry solids), the Tifton 85 grass was resistant to the operational conditions and the system proved to be a compact technology (sludge treatment capacity of an equivalent population between 1140 and 3799 inhabitants in the unit of 29.1 m2, corresponding to 39 to 131 inhabitants per m2 of surface area).

O coeficiente de reaeração, K2, é a variável de maior influência na autodepuração de corpos hídricos; portanto, estimativas confiáveis são de suma importância. As previsões de K2, por meio de equações, em condições de escoamento raso são, geralmente, superestimadas. Por isso, neste trabalho, os objetivos foram estudar a reoxigenação da água limpa em canal hidráulico de fundo deslizante, com pequenas profundidades de água e diferentes velocidades de escoamento, inferir sobre as principais variáveis hidrodinâmicas intervenientes no processo e, com base nelas, propor equação de estimativa de K2. Com a concentração de oxigênio na água ao longo do tempo, estimou-se K2. Inferiu-se, dos resultados, que as variáveis velocidade média (V) e velocidade de corte (u*), profundidade (H), números de Froude (Fr) e de Reynolds (R), declividade (S) e fator de forma (ff) afetaram K2, e a melhor equação foi a que incluiu as três últimas variáveis.

The reaeration coefficient, K2, is the most influential variable in the self-purification of water bodies, thus reliable estimates are of great importance. The predictions of K2 by means of equations in shallow depths are usually overestimated. Therefore, in this study, the objectives were to study the reoxygenation of clean water moving-bed channel with shallow water depths and different flow velocities; identify the main hydrodynamic variables involved in the process and, based on them, propose equation(s) for estimation of K2. Oxygen concentration in the water over time, was used to estimated K2. From the results it was inferred that average velocity (V) and shear velocity (u*), depth (H), Froude number (Fr) and Reynolds number (R), slope (S), channel shape factor (ff), influenced K2 and the best predictive equation was the one which included the last three variables.

Os indicadores de desempenho (ID) são amplamente utilizados como ferramenta de avaliação dos serviços de saneamento básico e o seu uso vem se tornando uma prática cada vez mais comum. Guiando-se por uma base norteadora de 699 indicadores de 11 entidades e organizações do Brasil e do mundo, a presente pesquisa propôs um sistema único de 46 ID específicos para o serviço de esgotamento sanitário. O sistema proposto foi baseado em uma metodologia criteriosa, fundamentada principalmente na avaliação comparativa dos ID hoje utilizados e na consulta aos especialistas do setor. Tendo como princípio metodológico a determinação de duas variáveis consideradas fundamentais aos indicadores de desempenho - a importância e a praticidade deles -, foi possível propor um sistema relevante para os quatro atores do saneamento: as prestadoras de serviço, as agências reguladoras, a administração pública e os usuários.

Performance indicators (PI) are widely used as a tool for assessing the quality of basic sanitation services and their use is becoming an increasingly common practice. From a base guiding of 699 indicators from 11 organizations in Brazil and worldwide, this research proposed a unique system of 46 specific PI of sanitation service. The proposed system was based on a rigorous methodology, based mainly on benchmarking of PI used today and in consultation with the water sector experts. As a methodological principle the determination of two variables considered fundamental do the performance indicators - the importance and the practicality of them -, it was possible to propose a relevant system to the four actors involved in sanitation services: the operators, the regulators, the government and the users

Bactérias anaeróbias oxidadoras de amônia (bactérias Anammox, do inglês anaerobic ammonium oxidizing bacteria) foram enriquecidas em reator em batelada sequencial (RBS), a partir de lodo proveniente de um sistema convencional de lodos ativados tratando esgoto doméstico de Belo Horizonte (MG). Após três meses de cultivo, atividade Anammox foi detectada no sistema pelo consumo de quantidades estequiométricas de NO2- e NH4+. Análises de hibridação in situ fluorescente (FISH, do inglês fluorescent in situ hybridization) confirmaram a presença de bactérias Anammox, provavelmente Candidatus Brocadia anammoxidans, e revelaram que estas representavam 53% do total de células (após 6 meses de cultivo). O desempenho do reator ao longo dos sete meses de operação demonstrou remoção quase que total de nitrito, baseada em concentração afluente de 61 a 95 mg N-NO2-/L. A eficiência máxima de remoção de amônia alcançada foi de 95%, a partir de concentração afluente de 55 a 82 mg N-NH4+/L.

Anaerobic ammonium-oxidizing (Anammox) bacteria were enriched from sludge collected at a conventional activated sludge system treating domestic wastewater of Belo Horizonte(MG), Brazil, employing a sequencing batch reactor (SBR). After three months of cultivation, Anammox activity was detected in the system by the consumption of stoichiometric amounts of NO2- and NH4+. Fluorescent in situ hybridization (FISH) results revealed the presence of Anammox bacteria (probably Candidatus Brocadia anammoxidans) and showed that they accounted for 53% of the total bacterial population (after 6 months of cultivation). The reactor performance during the seven months of operation showed a near perfect removal of nitrite, based on the influent NO2--N concentration of 61-95 mg/L. The maximum ammonia removal efficiency was 95% from the influent N-NH4+ concentration of 55-82 mg/L.

Indicadores tecnológicos representam uma importante forma de avaliar a quantidade e a qualidade dos serviços de saneamento prestados à população. Com essa perspectiva, o artigo apresenta metodologia quali-quantitativa, visando à comparação do desempenho tecnológico de serviços de água e esgotos. O modelo é constituído por indicadores de desempenho que, combinados por meio de análise multicritério (modelo TOPSIS), propiciam uma hierarquização da qualidade tecnológica dos serviços. Aplica-se a metodologia aos municípios de Itabirito, Ouro Preto, Nova Lima e Vespasiano (Minas Gerais). Buscando explorar as particularidades do desempenho de cada serviço, os resultados permitem identificar diferenças tecnológicas significativas entre eles, reveladas nos aspectos de cobertura por redes, controle de perdas, qualidade da água, estações de tratamento, tarifas, entre outros.

Technological indicators are important tools for the assessment of quantity and quality of the environmental sanitation services provided for the population. From this perspective, this paper presents a quali-quantitative methodology intending to compare technological performance of water supply and sanitation services. The method consists of performance indicators that, combined trough a multicriterion model (TOPSIS), enable the hierarchization of the technological quality of services. The model is applied at the municipalities of Itabirito, Ouro Preto, Nova Lima and Vespasiano (Minas Gerais, Brazil). Exploring particularities of each service performance, the results suggest significant technological differences between the services, based on aspects of coverage, water loss control, water quality, treatment plants, tariffs, etc.

Este artigo apresenta uma análise da confiabilidade de 166 estações de tratamento de esgotos em operação no Brasil, considerando seis processos de tratamento mais usualmente adotados. Foi utilizada uma metodologia desenvolvida por Niku et al (1979) para determinação de coeficientes de confiabilidade (CDC), considerando o alcance a metas de lançamento para concentrações efluentes de DBO, DQO, SST, NT, PT e CF. A partir dos CDC obtidos, foram calculadas as concentrações de projeto necessárias para o cumprimento das metas de lançamento e os percentuais de atendimento esperados. Os resultados mostraram que poucas ETEs, nas condições de operação observadas, conseguiriam apresentar desempenhos confiáveis, em termos de cumprimento dos padrões. Para todos os constituintes e sistemas de tratamento, a variabilidade da qualidade do efluente foi muito grande.

This article presents a reliability analysis of 166 full-scale wastewater treatment plants operating in Brazil, comprising six different treatment processes usually adopted. A methodology developed by Niku et al (1979) is used for the determination of the coefficients of reliability (COR), in terms of the compliance of effluent BOD, COD, TSS, TN, TP and FC to discharge standards. The design concentrations necessary to meet the prevailing discharge standards and the expected compliance percentages have been calculated from the coefficients of reliability obtained. The results showed that few plants, under the observed operating conditions, would be able to present reliable performances in terms of compliance with the analyzed standards. For all constituents and systems, the variability of the effluent quality was very large.

A finalidade deste trabalho é apresentar uma avaliação da etapa de tratamento de lodos da Estação de Tratamento de Esgotos do Arrudas (Belo Horizonte), em especial os teores de sólidos ao longo do sistema, as principais variáveis de projeto e operação. O processo de tratamento é o de lodos ativados convencional com adensamento por gravidade, digestão anaeróbia e desidratação mecânica. Desde sua entrada em operação até o momento, a estação passou por três fases operacionais quanto ao adensamento dos lodos. A maior concentração média do lodo primário (4,8%) foi atingida no adensador por gravidade quando esse recebia apenas lodo primário. O lodo misto alcançou uma concentração média de 2,7% enquanto o valor esperado de projeto era 5,0%. O lodo secundário excedente, concentrado no adensador por gravidade não ultrapassou 1,8%. A maior concentração média da torta do lodo desidratado (28,3%) foi obtida quando o lodo digerido era proveniente do tratamento primário.

This paper aims to evaluate the sludge treatment stage at the Arrudas Wastewater Treatment Plant (Belo Horizonte, Brazil), especially the solids contents throughout the sludge treatment line, as well as the main design and operating variables. The conventional activated sludge plant has a typical solids-line flowsheet: gravity thickening, anaerobic digestion and mechanical dewatering. Three main operational phases have been identified, whose implications in the plant behaviour are analysed in the paper. The highest concentration of primary sludge (mean value of 4.8%) was reached in the gravitational thickening when it was fed with primary sludge only. The mixed sludge concentrated in the gravitational thickening reached only a mean concentration of 2.7%, whereas the expected result was 5.0%. The excess secondary sludge concentrated in the gravitational thickener did not reach 1.8%. The largest concentration of the dewatered sludge cake (means value of 28.3%) was obtained when the digested sludge came from the primary treatment.

O trabalho apresenta uma análise de desempenho de 166 estações de tratamento de esgotos urbanos em operação nos estados de Minas Gerais e de São Paulo. Foram investigadas seis modalidades de tratamento diferentes, compreendendo os processos: (a) fossa séptica seguida de filtro anaeróbio, (b) lagoas facultativas, (c) lagoas anaeróbias seguidas por lagoas facultativas, (d) lodos ativados, (e) reatores UASB operando isoladamente e (f) reatores UASB seguidos por pós-tratamento. A avaliação considerou as concentrações efluentes e as eficiências de remoção dos constituintes DBO, DQO, SST, NTK, PT e coliformes (organismos termotolerantes), que foram comparadas com valores típicos reportados na literatura técnica. Em geral, o desempenho na remoção de matéria orgânica esteve dentro do esperado. As eficiências de remoção de SST estiveram abaixo, enquanto a remoção de coliformes foi maior que a descrita na literatura. A remoção de nutrientes foi baixa, já que nenhuma das modalidades analisadas foi projetada com este objetivo.

The paper analyses the performance of 166 wastewater treatment plants operating in Brazil. Six different treatment technologies have been investigated, comprising the following processes: septic tank + anaerobic filter, facultative pond, anaerobic pond + facultative pond, activated sludge, UASB reactors alone, UASB reactors followed by post-treatment. The objective of the research was to evaluate the effluent quality and the removal efficiencies of the parameters BOD, COD, TSS, coliforms, TKN and phosphorus. The paper compares the effluent quality and the removal efficiencies with typical values reported by the technical literature. In general, the performance in the removal of organic matter was as expected. TSS removal efficiencies were lower than reported, but coliform removal was higher than described in the literature. Nutrient removal was low, but none of the treatment processes have been designed with this objective.

O estudo avalia a influência de fatores de projeto e de operação no desempenho de estações de tratamento de esgotos, considerando a concentração efluente e eficiência de remoção de DBO. Apenas quatro das seis tecnologias de tratamento estudadas na Parte 1 forneceram dados suficientes para análise: lagoas facultativas, lagoas anaeróbias seguidas por lagoas facultativas, lodos ativados e reatores UASB operando isoladamente. O objetivo da pesquisa foi verificar a influência das condições de carga (sobrecarga, carga adequada e subcarga), do porte da estação e do envolvimento operacional (tendo como indicador a freqüência de monitoramento) no desempenho das estações de tratamento. Os resultados mostraram que não existe uma relação consistente entre a eficiência de remoção e as variáveis operacionais. A contribuição e a influência de cada variável difere de ETE para ETE, e pode ser resultado de projeto, operação ou ambos.

The paper analyses the performance of the wastewater treatment plants considering the influence of the design and operational parameters. Four different treatment technologies have been investigated, comprising the following processes: facultative pond, anaerobic pond + facultative pond, activated sludge, UASB reactors without post treatment. The objective of the research was to verify the influence of the loading conditions, plant's size and the operational quality (indicated by monitoring frequency) on the effluent quality. The results showed that a consistent relationship between performance and design and operational parameters does not exist. The contribution and influence of any variable differs for each plant. This situation may be a result of design, operation or both.

Resumo Reatores anaeróbios de fluxo ascendente e manta de lodo (UASB) seguidos por lagoas de polimento constituem-se em sistemas simplificados e econômicos de tratamento de esgotos, capazes de alcançar elevadíssimas eficiências de remoção de organismos patogênicos, possibilitando a utilização do efluente para irrigação irrestrita; no entanto, para outros tipos de uso do efluente (urbano e industrial), as lagoas sofrem a limitação de gerar efluentes com elevados teores de sólidos em suspensão (algas). O presente trabalho investiga um sistema com filtros de pedra para o polimento do efluente das lagoas. Avalia-se a eficiência do sistema, como um todo, e a adequabilidade do efluente para distintos tipos de uso. Os excelentes resultados obtidos (concentrações efluentes médias: DBO: 27 mg L-1, DQO: 97 mg L-1, SS: 26 mg L-1, E. coli: 450 NMP por 100mL) indicam a possibilidade do uso agrícola irrestrito e usos urbano e industrial restritos, segundo a OMS e EPA.

Abstract UASB reactors followed by polishing ponds comprise simple and economic wastewater treatment systems, capable of reaching a very high removal efficiency of pathogenic organisms, leading to the potential use of the effluent for unrestricted irrigation. However, for other types of reuse (urban and industrial), ponds are limited in the sense of producing effluents with high suspended solids (algae) concentrations. The work investigates a system with coarse rock filters for polishing the pond effluent. The overall performance of the system is analysed, together with the potential for different types of reuse. The excellent results obtained (mean efluente concentrations: BOD: 27 mg L-1, COD: 97 mg L-1, SS: 26 mg L-1, E. coli: 450 MPN per 100mL) indicate the possibility of unrestricted use of the effluent for agriculture and restricted urban and industrial uses, according to WHO and EPA.