O lançamento de esgotos com tratamento inadequado ou muitas vezes sem tratamento tem conduzido a um cenário de constante degradação ambiental de ambientes aquáticos. além do aporte de matéria orgânica, destaca-se também nesse processo a elevada carga de nutrientes, especialmente nitrogênio e fósforo, que desembocam nos corpos hídricos e culminam na intensificação do fenômeno de eutrofização. a grande importância na preservação dos recursos hídricos remete à busca por tecnologias que sejam capazes de garantir um efluente tratado com baixo residual de poluentes, minimizando o impacto associado ao seu lançamento. neste contexto, esta pesquisa teve por objetivo avaliar a utilização de um biorreator à membrana (brm), operado em batelada sequencial, na remoção de matéria orgânica e nutrientes de esgoto sanitário. os estudos no brm foram desenvolvidos a partir de duas etapas. a etapa 1 envolveu a avaliação do desempenho do brm e da filtrabilidade do licor misto mediante a variação da idade do lodo (80, 40 e 20 dias). na etapa 2, avaliou-se a utilização de agentes químicos (quitosana, mpe – membrane performance enhancer e fecl3) como auxiliares na remoção de nutrientes e minimizadores do processo de colmatação das membranas. os resultados obtidos na etapa 1 mostraram que a redução da idade do lodo otimizou o rendimento do reator quanto à remoção de nitrogênio total. por outro lado, a remoção de fósforo não apresentou melhora significativa com a redução da idade do lodo. contudo, a partir da implementação da fase de pré-aeração no ciclo operacional do reator, melhores resultados foram observados quanto à remoção desse nutriente, de onde se conclui que tal fase é essencial para o bom rendimento na remoção de fósforo na configuração de reator utilizado nessa pesquisa. é importante destacar o efeito da sazonalidade sobre o desempenho do reator na remoção de fósforo, em que foram observadas menores eficiências de remoção desse nutriente no período de verão e maiores no período de inverno. os resultados mostraram também uma deterioração da filtrabilidade do licor misto durante a operação do reator com idade de lodo de 20 dias, apresentando nesse caso uma maior velocidade de colmatação das membranas. os resultados da etapa 2 mostraram que a utilização dos agentes químicos no brm teve maior efeito sobre a remoção de fósforo, em que a aplicação do fecl3 resultou na maior eficiência de remoção desse nutriente. a adição dos agentes químicos reduziu a concentração de dqo solúvel do licor misto do brm, condicionando uma melhor filtrabilidade, com destaque ao mpe, que alcançou uma redução de quatro vezes na velocidade de colmatação das membranas. por fim, conclui-se, a partir das etapas 1 e 2, que os melhores resultados formam obtidos a partir das seguintes condições operacionais: idade de lodo de 20 dias; temperatura de até 20 ºc; ciclo operacional com fase de pré-aeração e aplicação do agente químico mpe.