RESUMO Esta pesquisa propôs o desenvolvimento de um sistema de biofiltros submersos (SBS), modificados com base na configuração de filtros de pedra, visando ao pós-tratamento do efluente de lagoas de estabilização, inicialmente para a remoção de algas. Foram implantados 2 conjuntos de biofiltros submersos para captar esgoto tratado de duas diferentes profundidades de uma lagoa de maturação - a 60 cm (em uma zona dessa lagoa chamada superficial - ZS) e a 180 cm (em outra zona dessa lagoa chamada intermediária - ZI). Foi utilizada, como recheio dos biofiltros submersos, pedra brita nº 3, nas seguintes alturas de leito filtrante: 50, 100, 150 e 200 cm, tendo por objetivo avaliar a influência desse fator sobre a eficiência de remoção de algas mediante análise de clorofila A e outras 16 variáveis de qualidade associadas neste estudo. Obtiveram-se eficiências para demanda química de oxigênio (DQO) no intervalo de 65 a 80% para ZS e, para ZI, os resultados dessa eficiência tiveram muita variação, sem estabilidade - de forma prática, portanto, o ponto de coleta na ZI mostrou-se não recomendado. Quando às eficiências para clorofila A, para ZS, o intervalo alcançado variou de 65 a 99% e, para ZI, esses resultados foram inferiores aos da ZS. Concluiu-se que a extração a partir da zona superficial da lagoa de maturação e uma profundidade de leito entre 150 e 200 cm foram os parâmetros operacionais que levaram a um melhor desempenho global dos biofiltros submersos modificados e, mais especificamente, quanto às seguintes variáveis: DQO, demanda bioquímica de oxigênio (DBO), clorofila A e sólidos totais.

ABSTRACT This research proposed the development of a submerged biofilters system, modified based on the configuration of rock filters, aiming at the effluent post-treatment of stabilization lagoons, initially for algae removal. Two sets of submerged biofilters were implemented to collect treated sewage from two different depths of a maturation lagoon - at 60 cm (in a zone of this lagoon called superficial-SZ) and at 180 cm (in a zone of this lagoon called intermediary-IZ). It was used, as filling of submerged biofilters, gravel No. 3, at filtering layers heights of: 50, 100, 150 and 200 cm, aiming to evaluate the influence of this factor over algae removal efficiency toward chlorophyll a, and other 16 quality variables associated in this study. For SZ, efficiencies were obtained for COD in the range of 65 to 80%, and for IZ the efficiency results had a lot of variation, without stability, in a practical way, so the collection point in ZI was not recommended. For SZ efficiencies were obtained for chlorophyll a in the range of 65 to 99%, and for IZ the efficiency results were lower than those of SZ. It was concluded that the collecting from superficial zone of the maturation lagoon, and a layer depth between 150 and 200 cm, were the operational parameters that led to a better overall performance of the modified submerged biofilters, and more particularly to: COD (Chemical Oxygen Demand), BOD (Biochemical Oxygen Demand), chlorophyll a, and total solids.

Abstract The microbiological characterization by molecular techniques (DGGE and quantitative PCR) of Archaea, Bacteria domain and sulfate-reducing bacteria (SRB) from a laboratory scale Up-flow Anaerobic Sludge Blanket (UASB) processing sugar cane vinasse was performed during the operational phase with increasing organic loads. The organic load removal efficiency was between 97% and 75% for volumetric organic loads (VOL) in the range of 0.6 to 15.4 kgCOD.m-3.d−1 and for higher VOL (until 27.0 kgCOD.m-3 .d−1) the removal efficiency decreased to 48%. Archaea represented the majority of the estimated population (107 copies of 16S RNA ribosomal gene. mL-1) followed by bacteria (106 copies of 16S RNA ribosomal gene. mL-1) and sulfate-reducing bacteria (SRB) (105 copies of dsrB gene. mL-1). There was a significant difference between the populations of Archaea and SRB with increasing VOL. DGGE profiles show differences among populations with increasing VOL, especially with respect to sulfate-reducing bacteria. The presence of SRB together with a high sulfate removal percentage (97%) of about 15 kgCOD.m-3d-1h, indicates the establishment of a sulfidogenic process.

Resumo O principal objetivo deste trabalho foi avaliar o uso da teoria dos jogos como uma ferramenta estratégica para a tomada de decisão no gerenciamento de bacias hidrográficas. Como estudo de caso foi utilizado um problema de engenharia em que três organizações comparam vários cenários ao escolher um local para instalar uma planta poluidora em uma bacia hidrográfica. Seis jogos foram modelados para fornecer uma variedade de condições que as empresas poderiam ser implementadas e foram simuladas usando um software para procurar Equilíbrios de Nash. Os resultados mostram que a teoria dos jogos pode fornecer informações importantes, como a consideração das estratégias dos outros agentes, e identificar possíveis armadilhas quando as empresas procuram apenas maximizar a sua própria rentabilidade.

Abstract The main objective of this work was to evaluate the use of game theory as a strategic tool for watershed management decision-making. An engineering problem case study was used in which three organizations compare various scenarios when deciding where to locate a polluting plant on a watershed. Six games were modeled to provide a variety of conditions that could feasibly be implemented and were simulated using software for finding Nash Equilibria solutions. The results show that game theory can provide key insights, such as the consideration of other players' strategies, and identify possible pitfalls that may occur when the companies seek only to maximize their individual profitability.

Este trabajo tuvo como objetivo investigar la aplicación de un proceso de oxidación avanzada basado en la combinación de peróxido de hidrógeno con la radiación ultravioleta (H2O2/UV) para eliminar compuestos recalcitrantes de presentes en los efluentes de blanqueamiento de pulpa celulosita. Con el fin de degradar la materia orgánica fácilmente hidrolizable, se utilizo como pretratamiento el reactor anaerobio horizontal de lecho fijo (RAHLF). El reactor RAHLF operó con un tiempo de detención hidráulica (TRH) de 19 horas, alcanzando eficiencias de remoción de DQO (61 ± 3%), COT (69 ± 9%), DBO5 (90 ± 5%) y AOX (55 ± 14%). Sin embargo, en el tratamiento anaerobio no se observo una reducción considerable de compuestos aromáticos medidos como UV254. Adicional a lo anterior, se presento un aumento de la lignina, medida como fenoles totales. La aplicación del proceso de oxidación avanzada como pos tratamiento del efluente anaerobio, mostró una amplia gama de eficiencias de remoción en función de la dosis aplicada de peróxido de hidrógeno y la radiación ultravioleta: la DQO varió de 0 a 11%, la UV254 del 16 al 35%, la lignina 0-29% y los AOX variaron del 23 al 54%. Todas las dosis de peróxido aplicado en este trabajo promovieron un aumento en la razón de biodegradabilidad aerobia (DBO5/DQO). Con este estudio se demuestra la viabilidad técnica del uso de H2O2/UV como post-tratamiento de efluentes previamente tratados por procesos anaerobios.

This study investigated the application of an advanced oxidation process combining hydrogen peroxide with ultraviolet radiation (H2O2/UV) to remove recalcitrant compounds from Kraft bleaching effluent. Anaerobic pre-treatment was performed to remove easily degraded organics using a horizontal-flow anaerobic immobilized biomass (HAIB) reactor. Bleaching plant effluent was treated in the HAIB reactor processed over 19 h of hydraulic retention time (HRT), reaching the expected removal efficiencies for COD (61 ± 3%), TOC (69 ± 9%), BOD5 (90 ± 5%) and AOX (55 ± 14%). However, the anaerobic treatment did not achieve acceptable removal of UV254 compounds. Furthermore, there was an increase of lignin, measured as total phenols. The H2O2/UV post-treatment provided a wide range of removal efficiencies depending on the dosage of hydrogen peroxide and UV irradiation: COD ranged from 0 to 11%, UV254 from16 to 35%, lignin from 0 to 29% and AOX from 23 to 54%. All peroxide dosages applied in this work promoted an increase in the BOD5/COD ratio of the wastewater. The experiments demonstrate the technical feasibility of using H2O2/UV for post-treatment of bleaching effluents submitted to anaerobic pre-treatment.

Los efluentes de la Industria de Papel y Celulosa son usualmente tóxicos y mutagénicos. Esa característica se deriva principalmente por la presencia de compuestos xenobióticos formados durante el proceso. Los parámetros globales para el análisis de la calidad del agua como: demanda química de oxigeno, carbón orgánico total, entre otros, no permiten identificar si el potencial toxicológico es remediado después de los tratamientos. El objetivo de este trabajo fue evaluar el desempeño de un reactor anaerobio horizontal de biomasa inmovilizada (RAHBI) tratando un efluente real de blanqueamiento de celulosa Kraft, por medio de ensayos de toxicidad (Daphnia similis - Ceriodaphnia silvestrii), mutagenicidad y citotoxicidad (Allium cepa L.). Los resultados mostraron alta sensibilidad de todos los organismos estudiados y buena capacidad del reactor anaerobio para remover compuestos que ejercen efectos tóxicos y mutagénicos. Los bioensayos estudiados representan una alternativa interesante para el análisis de la calidad del agua y para la evaluación del desempeño de tratamientos.

Effluents from pulp mill are usually toxic and mutagenic. This characteristic is mainly a consequence of xenobiotic compounds that are formed during the process. Global parameters such as chemical oxidation demand, total organic carbon and others, do not permit identify whether the toxic potential was remedied by the treatments or not. The objective of this research was to evaluate the performance of an horizontal-flow anaerobic immobilized biomass reactor (HAIB) treating the bleaching effluent from a Kraft pulp mill using toxicological (Daphnia similis - Ceriodaphnia silvestrii) mutagenicity and citotoxicological assays (Allium cepa L). The results showed high sensibility of the test-organisms and capability of the anaerobic reactor to remove compounds that are exerting toxic and mutagenic effects. The bioassays represented an attractive alternative to water quality analyzes and the performance evaluation of treatments.

A escolha de uma alternativa tecnológica para tratamento de efluentes, assim como o local para implantação deve ser precedida de um estudo de sustentabilidade do ambiente. Foi proposto um método para avaliação da sustentabilidade de estações de tratamento de esgoto, baseado nas características ambientais, sociais e econômico-financeiras dessas unidades. O método foi aplicado em três ETE, constituídas por lagoas de estabilização, localizadas nos municípios de Cajati, Jacupiranga e Pariquera-Açu, todas pertencentes à bacia do Baixo Ribeira de Iguape (SP). A falta de dados para alguns parâmetros considerados na composição dos indicadores prejudicou a obtenção de valores mais realistas. O método proposto mostrou-se de fácil visualização da condição de sustentabilidade das ETE constituídas por lagoas de estabilização.

The choice of an alternative technology for effluent treatment as well as the location for deployment must be preceded by a study of environmental sustainability. A method for assessing the sustainability of wastewater treatment plants, based on environmental, social and economic-financial characteristics was proposed. The method was applied to three wastewater treatment plants using stabilization ponds, located in the municipalities of Cajati, Jacupiranga and Pariquera-Açu, all belonging to the Lower Ribeira de Iguape River basin, in the state of São Paulo, Brazil. The lack of values for some parameters considered in the formulation of indicators undermined the achievement of more realistic values. The proposed method proved to be easy to visualize the condition of sustainability of wastewater treatment stations using stabilization ponds.

Lagoas de estabilização localizadas em regiões com variações elevadas de temperatura ao longo do dia tendem a apresentar estratificação térmica, um fenômeno que altera o volume útil da lagoa. Neste trabalho, apresentam-se resultados experimentais obtidos em duas lagoas, facultativa e maturação, construídas na região central do estado de São Paulo. O acompanhamento do perfil de temperatura mostrou a ocorrência de estratificação térmica com ciclo nictimeral nas duas lagoas. Os ensaios hidrodinâmicos indicaram comportamento semelhante ao de reatores com mistura completa, com zonas mortas, volume útil de aproximadamente 60% na lagoa facultativa e 30% na lagoa de maturação. Os experimentos corroboraram os resultados teóricos obtidos com o modelo matemático para previsão da estratificação térmica.

Stabilization ponds located in places that present high temperature variations along the day have a tendency to present thermal stratification, a phenomenon that changes the useful volume of the pond. This paper presents experimental results from two stabilization ponds, facultative and maturation, built in the central area of the state of São Paulo, Brazil. The observation of the temperature profile showed the occurrence of thermal stratification with the nictimeral cycle in both ponds. Hydrodynamic tests showed a pattern that resembles the behavior of complete mixing reactors with dead zones, resulting in useful volumes close to 60% for the facultative pond and 30% for the maturation pond. The experiments confirm the theoretical results obtained based on a mathematical model to predict thermal stratification.

Neste trabalho foi utilizado um reator anaeróbio de leito fluidificado (RALF), tratando água residuária sintética contendo pentaclorofenol (PCP), submetido a condições operacionais menos idealizadas. Utilizou-se um reator com volume de 16 litros, com partículas de carvão ativado granular como meio suporte. O desempenho do reator foi verificado pelas análises usuais de monitoramento (pH, alcalinidade, DQO, ácidos voláteis) e também por análises de microscopia e concentração de PCP. A presença de PCP no sistema, nas concentrações utilizadas, não alterou de maneira significativa a qualidade da biomassa presente, e nem os parâmetros de monitoramento. Em concentrações afluentes de PCP variando de 1 a 6 mg/L, foram observadas eficiências médias de remoção de 92% e 70%, respectivamente.

In the present work, an anaerobic fluidized bed reactor (AFBR) was used for the treatment of a synthetic wastewater containing pentachlorophenol (PCP) subjected to less idealized operating conditions. The reactor was a 16 litres tank with granular activated carbon particles as support media. Evaluation of AFBR performance was done by the analysis of usual monitoring parameters (pH, alkalinity, COD, volatile acids) together with microscopy and PCP concentration analysis. The presence of PCP under the concentrations used did not significantly alter the amount of biomass and the performance monitoring parameters. Removal average efficiencies of the order of 92% and 70% were obtained for PCP inflow concentrations in the range of 1 to 6mg/l.

Um reator UASB em escala piloto (160 l) foi usado com o objetivo de estudar seu comportamento hidrodinâmico quando submetido a variações cíclicas senoidais da vazão afluente. Os ensaios foram realizados com traçador eosina Y para as condições operacionais: vazão média afluente constante e igual a 16 l.h-1 e tempo de detenção hidráulica de 10 h (ensaios 1 e 2), e para vazão afluente submetida à variação senoidal de 40% (ensaios 3 e 4) e de 60% (ensaio 5). A variação da concentração do traçador no efluente foi ajustada pelos modelos teóricos de dispersão de fluxo e de reatores em série. O reator UASB apresentou comportamento similar ao de reator de mistura completa para vazão média afluente constante e similar ao reator de fluxo pistonado com a aplicação das variações senoidais cíclicas, sendo que o modelo de pequena dispersão apresentou melhor ajuste matemático.

A bench scale UASB reactor (160 l) was used in stimulus-response assays in order to evaluate its behaviour when submitted to cyclical sinusoidal variations of the influent flow rate. Assays were carried out with eosin Y as the tracer in different operational conditions: constant mean influent flow rate of 16 l.h-1 and hydraulic residence time of 10 h (assays 1 and 2), and influent flow rate submitted to sinusoidal variation of 40% (assays 3 and 4) and 60% (assay 5). The variation of tracer concentration in the effluent was adjusted by the theoretical models of dispersion (low and high) and N-continuous stirred tank reactors in series. Complete mixture behaviour was noted to the application of the constant influent flow rate and a plug flow one to the application of the cyclical sinusoidal variations of the influent flow rate. The low dispersion model demonstrated the best mathematical adjustment in the RTD.