A tecnologia de lodo granular aeróbio (lga) demonstra grande potencial em escala real no tratamento de efluentes diversos. no entanto, ainda existem questões desafiadoras e limitações relevantes à sua aplicação mais ampla, destacando-se a instabilidade dos grânulos e perda da atividade biológica, levando à consequente desintegração. deve-se levar em conta nos projetos, que o clima (temperatura e regime de chuvas) e a composição do esgoto local se diferenciam, afetando diretamente o desempenho do sistema. neste contexto, esta tese de doutorado, realizada na universidade federal de santa catarina (ufsc) em cooperação com a faculdade de engenharia da universidade do porto (feup), teve como objetivo principal avaliar o processo de granulação e a estabilidade da biomassa granular, para diferentes condições operacionais, com foco na variação de carga orgânica (cov), relação carbono e nitrogênio (c:n) e fontes de substrato orgânico. no se-i (reator piloto-alimentado com esgoto sanitário), foram aplicadas duas razões de troca volumétrica (rtv: 50 e 75%). na rtv mais elevada, a biomassa apresentou uma fração de grânulos > 80% após 4 meses de operação, com morfologia heterogênea e estruturas espalhadas (finger type), no entanto boa sedimentabildade (índice volumétrico de lodo-ivl30 < 70 ml gsst l-1) foi observada. o aumento da rtv de 50 a 75% provou ser uma estratégia importante para a estabilidade do lga, especialmente durante períodos chuvosos, quando a carga carbonácea é diluída (cov <0,4 kgdqos m-3 d-1). as proteínas (pn) foram a componente predominante das substâncias poliméricas extracelulares (eps), com o dobro de concentração comparadas aos polissacarídeos (ps). na rtv de 75% houve maior conteúdo de eps, suportado pela maior abundância relativa das famílias saprospiraceae e flavobacteriaceae. o aumento da troca volumétrica não afetou o desempenho do reator, produzindo efluente de acordo com a legislação nacional. a dqo foi removida principalmente na fase anaeróbia do ciclo, em ambas as estratégias (> 90% para rtv=75%). a nitrificação na rtv=50% foi efetuada principalmente por nitrospira ssp., e na rtv=75% por nitrosomonas ssp. e nitrospira ssp. (em duas etapas). na segunda etapa da pesquisa, utilizou-se o sistema se-ii, com 2 reatores em paralelo alimentados com efluente sintético (c:n=5 e 10, e fontes de carbono simples e complexa). a granulação foi favorecida na relação c:n=5, na qual 40% dos grânulos apresentaram diâmetro (d) acima de 500 ¿m. na c:n=10, os grânulos foram menores (200 ¿m <d < 500 ¿m), mas com morfologia uniforme e ótima sedimentabilidade (ivl30 e ivl5 <30 ml gsst l-1). a razão pn/ps foi influenciada pela composição do carbono no afluente, devido ao aumento da produção de ps sob relação c:n=5, e o consumo na relação c:n=10. em ambas as relações c:n e para os diferentes substratos orgânicos foram alcançadas elevadas remoções de carbono (~90%) e nitrificação completa (n-no2- <2 mg l-1 no efluente). a oxidação do nitrogênio amoniacal alcançou 90% para c:n=10. nesta condição, a ocorrência de organismos como zooglea e flavobacterium, corroborou para a formação de grânulos maduros e estáveis. em conclusão, a granulação e a manutenção da estabilidade do sistema lga foram favorecidos com uma maior razão de troca volumétrica (75%). a complexidade do substrato orgânico impactou negativamente às atividades dos microrganismos, devido os produtos intermediários das vias metabólicas da glicose e aminoácidos. organismos associados à estabilidade da biomassa granular foram favorecidos na c:n=10. no geral, é possível desenvolver biomassa granular com esgoto sanitário, no entanto, o uso de estratégias operacionais para selecionar microrganismos é necessária, para que as principais rotas metabólicas de interesse sejam favorecidas, a fim de manter a operação estável do sistema de tratamento biológico.