Abstract This study assessed the performance of two pilot units, a conventional activated sludge (CAS) and an Integrated Fixed-Film Activated Sludge (IAS), in the treatment of leachate from sanitary landfill combined with domestic sewage, with the aim of removing organic substances. In order to assess the possible impacts on treatment, three experimental phases were designed using influent leachate contributions of 5%, 10%, and 20% of the total BOD load. Overall, the results showed that no significant changes in the behavior of biological processes. The IAS unit presented average BOD removal efficiencies of above 88%, 87% and 80% for the three leachate load contributions of 5%, 10% and 20% studied. The CAS unit presented lower average efficiency with a 5% leachate contribution (64%), but displayed a similar performance to the IAS unit in the other phases (82% and 80%); similar quantitative aspects were observed for both treatment processes with regards to biomass composition analysis. The kinetic coefficients related to heterotrophic metabolism did not indicate negative effects on treatment efficiency as a result of the increase in leachate addition, with values of 2.8; 2.8 and 2.7 d-1 obtained respectively for each phase with the CAS unit, and 2.0; 1.5 and 1.6 d-1 with the IAS unit, representing similar values to those found in the literature (1.5 a 5.0 d-1). The results reinforced the conclusion that the leachate load introduced did not cause inhibition or significant alterations to heterotrophic metabolism, and, therefore, to the removal of organic matter.

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.

RESUMO Neste estudo, foi avaliado o desempenho de um reator em bateladas sequenciais com biofilme de leito móvel operado pelo processo anaeróbio-anóxico-óxico (A2O), aplicado à remoção simultânea de material orgânico, nitrogênio e fósforo de esgoto sanitário. Utilizaram-se dois reatores com volume útil de 36 L cada, sendo que um deles recebeu anéis plásticos móveis do tipo Kaldnes®, com área superficial específica estimada em 310 m2/m3 que ocuparam 50% do volume útil do reator (denominado aqui de MBSBBR). O estudo foi conduzido com tempo de retenção de sólidos (TRS) de 12 dias, tempo de retenção hidráulico (TRH) de 6 horas, taxa de alimento/microrganismo (A/M) de 0,4 a 0,5 gDQO/SSV.d, oxigênio dissolvido (OD) na faixa de 0,3-0,8 mgO2/L e taxas de aplicação de carga orgânica, nitrogênio e fósforo de 47,2 gDQO/L.d, 5,4 gNTK/L.d e 0,4 gP/L.d, respectivamente. Os resultados de eficiência de remoção de demanda química de oxigênio (DQO), N-NH3 e fósforo foram de 91,1, 90,5 e 85,4% para o reator MBSBBR e de 89,5, 91,6 e 84,4% para o reator RBS, respectivamente. Os resultados do teste estatístico de ANOVA foram aplicados às principais variáveis estudadas, e os valores convergiram para valores de f observado < f crítico . Dessa forma, considera-se que houve similaridade de desempenho nos reatores MBSBBR e RBS. Conclui-se que a introdução do meio suporte não trouxe benefícios ao tratamento em termos de remoção de nutrientes. No entanto, o estudo mostrou que é possível de se obter elevada remoção de nitrogênio, em baixas concentrações de OD, o que se torna vantajoso para o tratamento de esgoto com elevada concentração de nitrogênio.

ABSTRACT In this study, the performance of a reactor in sequential batch with mobile bed biofilm operated by the anaerobic-anoxic-oxic (A2O) process, applied to the simultaneous removal of organic material, nitrogen and phosphorus from sanitary sewage was evaluated. Two reactors with a useful volume of 36 liters each were used, one of them receiving Kaldnes® type mobile plastic rings, with a specific surface area estimated at 310 m2/m3, which occupied 50% of the reactor’s useful volume (MBSBBR). The study was conducted with 12-day solid retention time (SRT), 6 hour hydraulic retention time (HRT), food/microorganism (F/M) ratio of 0.4 to 0.5 gCOD/VSS.d, dissolved oxygen (DO) in the range of 0.3-0.8 mgO2/L and application rates of organic load, nitrogen and phosphorus of 47.2 gCOD/L.d, 5.4 gTNK/L.d and 0.4 gP/L.d, respectively. The efficiency of chemical oxygen demand (COD), N-NH3 and Phosphorus removal was of 91.1%, 90.5% and 85.4% for the MBSBBR reactor and 89.5%, 91.6% and 84.4% for the RBS reactor, respectively. The results of the statistical ANOVA test were applied to the main variables studied and the values converged to values of f observed < f critical . In this way, it is considered that there was a similarity of performance between the MBSBBR and RBS reactors. It is concluded that the introduction of the support medium did not bring benefits to the treatment in terms of nutrient removal. However, the study showed that it is possible to obtain high nitrogen removal at low concentrations of DO, which is advantageous for the sewage treatment with high nitrogen concentration.

RESUMO O tratamento dos esgotos sanitários gera resíduos, destacando-se o lodo, continuamente e em grande volume. Como a reciclagem da matéria orgânica do lodo apresenta restrições ambientais e sanitárias, a codisposição em aterros sanitários é alternativa interessante, principalmente pelo menor custo. A introdução de novo rejeito no aterro, com características físicas e geotécnicas distintas dos resíduos sólidos urbanos, necessita de prévia avaliação dos efeitos sobre a operação, a estabilidade e o uso futuro da área. O presente artigo enfocou a problemática da codisposição de lodos de estações de tratamento de esgotos sanitários em aterros sanitários sob o ponto de vista técnico e ambiental. Critérios de codisposição foram selecionados e submetidos à avaliação de especialistas brasileiros. O resultado foi hierarquizado por grau de importância, gerando um grupo de critérios mínimos de codisposição, representativos e de aplicação prática, constituído por: periculosidade; controle quantitativo; proporção rejeito/lodo; rotina de monitoramento; controle qualitativo; e monitoramento geoambiental, a ser considerado na decisão quanto à codisposição de lodo em aterros. Este grupo poderá contribuir para o aperfeiçoamento de critérios de projeto e operação de aterros sanitários com codisposição de lodo de estações de tratamento de esgotos, visando à disposição final segura e adequada, assim como embasar o planejamento e a execução de políticas públicas e ações mais apropriadas e sustentáveis para o setor.

ABSTRACT Sanitary sewage treatment generates residues, particularly sludge, whose production is continuous and voluminous. Since there are environmental and economic restrictions for recycling the organic matter present in sewage sludge, co-disposal in sanitary landfills is an interesting low-cost alternative. The effects of adding sewage sludge, on the operation, stability and post-closure use of the landfill, must be accounted for, since its geotechnical and physical properties are very different from those of municipal solid waste. This paper focused on the issues of co-disposal of sewage sludge in sanitary landfills from the technical and environmental standpoints. Co-disposal criteria were selected and then evaluated by experts. The results were ordered according to their level of importance, thus consolidating a group of essential criteria, representative and of practical application, to be considered in decision making about co-disposal: hazardousness, quantitative control, waste/sludge ratio, monitoring routine, qualitative control and geo-environmental monitoring. This set of criteria should also be considered in the design and operation of sanitary landfills with sludge co-disposal, as well as in the elaboration of sustainable public policies for the sector.

Resumo Neste estudo objetivou-se avaliar a redução da toxicidade aguda no efluente gerado pelo processo híbrido IFAS (Integrated Fixed-Film Activated Sludge) tratando lixiviado de aterro sanitário com esgoto doméstico, por meio de ensaios de toxicidade aguda sobre bactérias marinhas Allivibrio fischeri e microcrustáceo Daphnia similis. Com o intuito de avaliar a capacidade do tratamento no abrandamento da toxicidade do afluente, foram desenvolvidas três etapas experimentais com contribuições de lixiviado na composição do afluente de: 5%, 10% e 20% da carga total de DBO. De uma forma geral, os resultados demonstram que mesmo na maior contribuição de lixiviado não ocorreram alterações significativas no comportamento e eficiência do processo biológico; contudo, em relação ao grau de toxicidade aguda observado no afluente, foi possível se obter apenas alteração na sua classificação de Muito Tóxico para Tóxico nos efluentes nas três fases de operação, mesmo chegando a níveis de redução em torno de 70% como o obtido na última etapa do estudo; o que evidencia a necessidade de um maior controle e avaliação dessa variável. A metodologia empregando a técnica de Microtox(r) mostrou-se mais sensível aos compostos presente nas amostras quando comparada com a técnica utilizando os microcrustáceos D. similis.

Abstract This study used acute toxicity tests on the marine bacteria Allivibrio fischeri and on microcrustaceans Daphnia similis to evaluate the reduction of acute toxicity in effluent generated by the IFAS (Integrated Fixed Film Activated Sludge) hybrid process, treating landfill leachate with domestic sewage. In order to evaluate the treatment's ability to lessen the toxicity of the effluent, three experimental stages were developed with leachate contributions of 5, 10 and 20% of the total load of BOD in the effluent composition. In general, the results show that, even with the greatest contribution of leachate, no significant alterations were observed in the behavior and efficiency of the biological process; however, with regard to the degree of acute toxicity observed in the affluent, the classification of the effluents changed from Very Toxic to Toxic in three phases of operation, even reaching the reduction levels around 70% in the last stage of the study, highlighting the need for greater control and evaluation of this variable. The methodology of using the Microtox(r) technique proved to be more sensitive to compounds present in the samples when compared to the technique using the microcrustaceans D. similis.

O objetivo deste estudo foi avaliar os efeitos da presença de suportes plásticos móveis (carriers) no processo de lodo ativado por meio da operação, sob diferentes tempos de retenção de sólidos para remoção de matéria carbonácea e nitrogênio, de dois sistemas aeróbios. Um deles, denominado LAC, foi constituído por reatores de lodo ativado com biomassa apenas em suspensão, e comparado com outro, LAI, com reatores integrados de lodo ativado com biofilme em leito móvel. Monitorou-se o crescimento das biomassas em suspensão e aderida e as condições ambientais nos reatores. Testes respirométricos determinaram os coeficientes cinéticos relativos à nitrificação. Foi possível a aplicação de carga de aproximadamente duas vezes a que foi suportada por um sistema de lodo ativado, a nitrificação se estendeu até reduzidas idades do lodo aeróbio e a desnitrificação ocorreu eficientemente. As velocidades específicas de crescimento das bactérias nitritantes e nitratantes foram determinadas para o processo com biofilme aderido, resultando similares às obtidas apenas com biomassa em suspensão

The aim of this study was to evaluate the effects of plastic media carriers presence in the activated sludge process through the operation under different solids retention times, for the removal of carbonaceous organic matter and ammonia nitrogen, of two aerobic systems. One of them, called LAC, was constituted by activated sludge reactors with suspended biomass only and compared with another, LAI, with integrated fixed-film activated sludge reactors. The growth of attached and suspended biomass and environmental conditions in the reactors have been monitored. Respirometric analyzes were used to determine kinetic coefficients related to nitrification. It was possible to apply approximately twice the load supported by an activated sludge system, nitrification was extended until low solids retention times related to the aerobic and suspended biomass, and denitrification has occurred efficiently. The specific growth rate of nitrifying bacteria in attached biomass has resulted similar to that observed in suspended biomass

A combinação de processos físico-químicos e biológicos no tratamento de esgotos sanitários tem se apresentado como uma alternativa na remoção de fósforo. No entanto, uma das limitações é a sua maior produção de lodo. Desse modo, este trabalho teve por objetivo avaliar a produção de lodo resultante da aplicação de sais de ferro para diferentes tipos de efluentes, bem como estudar o impacto de sua aplicação nas características físico-químicas dos efluentes estudados. Concluiu-se que os valores médios de produção de lodo resultante da formação do hidróxido férrico situaram-se em torno de 1,80; 1,95 e 1,34 mg lodo/mg Fe+3 para esgoto bruto, efluente aeróbio e anaeróbio tratado, respectivamente, indicando que as características da fase líquida não influenciaram os mecanismos de precipitação dos íons férricos.

The combination of physical-chemical and biological processes in sanitary wastewater treatment has been employed as an alternative for phosphorus removal; however, one of its limitations is its large sludge production. This work aimed at evaluating the sludge production which resulted from iron salt application to different types of effluents, as well as studying the impacts of iron salt application on the physical-chemical characteristics of the studied effluents. It was concluded that the average sludge production values which resulted from ferric hydroxide formation were around 1.80, 1.95 and 1.34 mg sludge per mg of Fe+3 ion, with regard to raw wastewater, aerobic treated effluent and anaerobic treated effluent, respectively, thus indicating that the liquid phase characteristics did not influence the ferric ion precipitation mechanisms.

Tendo em vista a potencialidade do emprego de processos de coagulação química no tratamento de esgotos, este trabalho teve por objetivo estudar a remoção de fósforo em efluentes de sistemas anaeróbios e aeróbios de tratamento de esgotos. Observou-se que foi possível atingir valores de remoção de fósforo da ordem de 90%, sendo que as dosagens de coagulante se situaram em torno de 60 a 100 mg FeCl3/L. Concomitantemente com a remoção de fósforo, foi também observada uma remoção de carbono orgânico dissolvido (COD) para os efluentes investigados, sendo que as dosagens de coagulante que permitiram a otimização da remoção de fósforo também possibilitaram a otimização da remoção de COD. Justifica-se a remoção de fósforo na forma orgânica e de polifosfatos pelo fato destes estarem associados ao COD removido.

Since chemical coagulation processes are very promising for wastewater treatment, this work looked into phosphorus removal from aerobic and anaerobic systems treating domestic wastewater. It was possible to reach phosphorus removal efficiencies in the order of 90 % for coagulant dosages in the range 60 to 100 mg of ferric chloride per liter. Dissolved organic carbon (DOC) removal in parallel with phosphorus removal was observed for the previously mentioned treatment system effluents. The coagulant dosages for optimized phosphorus removal also led to optimum DOC removal. The removal of organic phosphorus fractions as polyphosphates was justified due its association with the DOC removal by chemical precipitation.

Esse trabalho teve como objetivo avaliar a viabilidade técnica e econômica da regeneração de coagulantes pela acidificação de lodos de ETA's e a posterior aplicação dos coagulantes regenerados no tratamento de esgotos. Foram realizados ensaios em escala de bancada visando o estudo das condições de regeneração, da qualidade do coagulante produzido e do lodo resultante. O coagulante regenerado teve desempenho satisfatório no tratamento de efluentes de reator UASB e foi observado que ocorreram reduções significativas de sólidos em suspensão nos lodos das ETA's. Com respeito à avaliação econômica, foi verificado que considerando as reduções de custos decorrentes da diminuição de lodo a ser tratado e disposto, o custo de produção do coagulante regenerado é muito próximo ao custo do coagulante comercial. Portanto, concluiu-se que hoje em dia essa tecnologia deve ser considerada como uma alternativa potencialmente viável dos pontos de vista técnico e econômico para o tratamento e reaproveitamento de lodo de ETA's.

The primary goal of this work was to evaluate the technical and economical feasibility of coagulant recovery from acidification of water treatment plant sludges, and the use of recovered coagulants in wastewater treatment. Acidification bench tests were conducted in order to study the regeneration conditions, the recovered coagulant quality and the remaining sludge. The recovered coagulant had a satisfactory behavior in the treatment of UASB reactor effluent and was observed significantly suspended solids reductions in the water treatment plant sludges. On the economical evaluation it was verified that considering the costs decrease due to the sludge reduction, the recovered coagulant production cost was very similar to commercial coagulants cost. Thus, it was concluded that nowadays this technology must be considered as a potential alternative for the treatment and reuse for water treatment plant sludges, regarding to technical and economical aspects.