Esta pesquisa aborda o tratamento de efluentes sanitários, considerando a remoção dos nutrientes nitrogênio e fósforo, bem como a degradação da matéria orgânica em um biorreator a membranas (brm) associado a um reator em batelada sequencial (rbs), utilizando membranas planas de alta densidade. a busca pela otimização dos tratamentos, com aplicação de inovações, tem o intuito de minimizar, cada vez mais, a periculosidade da disposição inadequada de efluentes no meio ambiente. a associação do tratamento com membranas a um reator de lodos ativados busca a melhoria no desempenho do tratamento do efluente sanitário e traz a possibilidade da real adaptação da tecnologia em uma estação de tratamento em operação. desse modo, para este estudo, um brm com volume de 10 m³ operou durante 120 dias, sendo alimentado com o lodo ativado do rbs em escala real. o brm possuía um misturador e difusores de ar abaixo do módulo de membranas planas de ultrafiltração, e uma bomba helicoidal para retirada do efluente tratado, com fluxo adotado de 10 l/m².h de permeação. o estudo teve como objetivo avaliar a melhoria no desempenho do sistema, quanto à remoção da carga orgânica, de nutrientes e patógenos. além disso, pode-se avaliar a operação do biorreator e verificar as características do efluente tratado (permeado) para sua disposição final, observada a legislação, para reúso da água. o monitoramento foi realizado por meio de análises físico-químicas no meio líquido e de observações microscópicas do lodo ativado. as remoções médias de dqo e fósforo foram de 91,7% e 92,3%, respectivamente. em relação à remoção da amônia, a eficiência média foi de 93% e, para o nitrogênio total, 73%. a turbidez média do permeado foi de 0,24 ntu e, durante todo o período de operação, foi verificada ausência de coliformes fecais no permeado. não foi verificado aumento significativo da pressão transmembrana, com aumento da concentração de biomassa no sistema. com uso da microscopia óptica, foi verificada grande variedade de micro-organismos indicadores de estabilidade operacional. a expectativa desta dissertação é contribuir para o desenvolvimento de tecnologias, visando a aplicabilidade e o aperfeiçoamento operacional das diversas etes existentes no país, possibilitando, assim, reduzir os impactos causados por este tipo de efluente.