O uso de águas residuárias para irrigação vem sendo amplamente estudado e recomendado por diversos pesquisadores em todo o mundo como alternativa viável para atender as necessidades hídricas e, em grande parte, nutricionais das plantas e como forma de proteção ambiental. A presente pesquisa teve por objetivo principal avaliar o desempenho de dois tipos distintos de gotejadores, labirinto que é vastamente utilizado em projetos de irrigação e microtubo que possui um custo sensivelmente menor, mas não é tão largamente utilizado. Pretendeu-se ainda avaliar o desempenho de diferentes tratamentos de água residuária, convencionais e alternativos, principalmente quanto à prevenção de entupimento dos emissores: filtração rápida de areia e disco; filtração lenta da água com enriquecimento por injeção de dióxido de carbono e filtração lenta com posterior desinfecção por radiação ultravioleta. Uma quarta parcela de irrigação foi abastecida com água potável, a fim de se comparar o efeito da água residuária na produção da cultura irrigada (pimentão). Objetivou-se também avaliar parâmetros físicos, químicos e biológicos de qualidade dos diferentes tipos de água utilizados na irrigação do pimentão e sua produtividade. Foram realizados três experimentos distintos entre maio de 2005 a março de 2006, permitindo a condução de dois ciclos da referida cultura em ambiente protegido, além de ensaios hidráulicos em laboratório e em casa de vegetação. O delineamento experimental empregado foi num esquema fatorial (4 x 2). Foram considerados dois fatores de estudo: tipos de gotejadores (em dois níveis) e tipos de água (em quatro níveis). Após a realização dos 3 experimentos propostos pode-se concluir que: os gotejadores do tipo labirinto e microtubos apresentaram desempenho similares para um intervalo de pressão de serviço entre 90 e 110 kPa; os resultados das análises da água residuária utilizada no segundo experimento comprovaram a viabilidade técnica de seu uso em irrigação por gotejamento e a eficácia dos tratamentos empregados; a filtração lenta apresentou remoção média de sólidos suspensos de 90,2% e 81,8% de turbidez da água, destacando-se na segunda repetição experimental; os métodos de desinfecção da água por ultravioleta e enriquecimento da água com dióxido de carbono apresentaram resultados expressivos na remoção média de E. coli e DBO5 na segunda repetição experimental; o tratamento com radiação ultravioleta removeu 100% dos bactérias e reduziu 50,1% a matéria orgânica da água; para as duas repetições experimentais do segundo experimento, não foram observadas diferenças significativas entre os dois tipos de gotejadores, considerando-se os valores de uniformidade estatística (US) e uniformidade de emissão (EU) obtidos; em relação aos índices de produtividade do pimentão destacaram-se os tratamentos irrigados com água residuária; pelos resultados obtidos no terceiro experimento, ficou comprovada a maior sensibilidade ao entupimento dos microtubos em relação aos gotejadores do tipo labirinto utilizados nesta pesquisa. / The use of wastewater in irrigation systems is becoming widely studied and recommended by many researchers all over the world as a viable alternative to attend water and nutrients plants necessities and to act as an environmental protector. This study was conducted to investigate and evaluate the performance of two kinds of emitters, labyrinth-type that is widely used in irrigations projects and spaghetti tubing that has a lower cost, but is not so used. Also it pretended to evaluate the performance of some wastewater treatments, conventional and alternatives, mainly to prevent emitters clogging: rapid sand filtration plus disc filters; slow sand filtration with dioxide carbon injection on water and slow sand filtration plus ultraviolet radiation disinfection. A fourth subunit was irrigated with potable fresh water to compare the wastewater effect on peppers production. Another subject of the present research was the evaluation of physics, chemical and biological parameters of quality from different kinds of water used on peppers irrigation and its productivity. Three experiments were conducted within 2005 may and 2006 march, allowing the realization of two cycles of the culture inside a greenhouse and some hydraulic tests both in laboratory and in greenhouse. The experimental statistic design was a 4x2 factorial. Two factors were considered: kinds of emitters (in two levels) and different types of water (in four levels). The results of the present study suggested that: labyrinth-type and spaghetti-tubing emitters had similar performance in a pressure range of 90 – 110 kPa; the results of wastewater analyses assured technical viability of its use in drip irrigation systems and good uniformity efficiency of the experimental treatments; slow sand filtration presented 90,2% average removal of suspended solids and 81,8% of water turbidity, detaching on the second phase; both complementary water treatments (UV and CO2) presented expressive results of average removal of E. coli and DBO5 in the second phase; ultraviolet radiation reactor removed 100% of E. coli and 50,1% of organic matters on water; there were observed no significant difference between the emitters used in both phases of the second experiment and both Us and EU coefficients; betters levels of production were obtained with the use of wastewater. The third experiment assured the greater clogging sensibility of spaghetti-tubing when compared with labyrinth-type.

Os metais pesados representam o maior resíduo industrial contaminante de solos, plantas e animais no ecossistema, causando graves efeitos tóxicos ao homem principalmente devido a sua ampla distribuição no ambiente, que tem sido intensificado pela industrialização. Um dos metais pesados mais tóxicos é o cádmio, elemento bastante utilizado em processos industriais, o que o torna um importante contaminante ambiental. Pesquisadores preocupados com problemas associados à poluição ambiental por metais pesados iniciaram estudos com técnicas de biorremediação utilizando microrganismos explorando a capacidade desses na remoção de íons tóxicos do ambiente, dentre eles os fungos. Dentre os vários processos utilizados na remediação do cádmio dos efluentes industriais, um dos mais promissores é a biossorção. Essa técnica tem por base a propriedade dos metais se ligarem a vários materiais biológicos, tais como algas, leveduras, fungos, bactérias e plantas; para retenção, remoção ou recuperação de metais pesados de um ambiente líquido. Dentro desse contexto o fungo Aspergillus sp. foi estudado quanto à sua capacidade de biossorção de cádmio. As pesquisas com Aspergillus sp. demonstram que linhagens dessa espécie possuem grande resistência ao cádmio. No presente trabalho foram avaliados parâmetros para a biossorção de cádmio em soluções artificiais com a utilização de biomassa de duas linhagens do fungo Aspergillus sp. (MSE e CadG1). Dentre estes parâmetros, foram avaliados capacidade de biossorção do micélio em diferentes condições fisiológicas do fungo (biomassa viva ou morta), tempo de residência ideal (0, 4, 8 e 12 horas) para as concentrações de sal de cádmio de 20, 40, 60, 80 e 100 mg.L-1 e os valores de pH 4,0, 7,0 e 10,0 da solução de sal de cádmio. Futuramente, estas linhagens deverão passar por programas de melhoramento genético para uma otimização da eficiência da biossorção. A linhagem MSE mostrou-se superior à linhagem CadG1 em relação a biossorção de cádmio. As biomassas viva e morta não apresentaram diferença estatística significativa entre as médias de biossorção, mostrando que ambas podem ser utilizadas com a obtenção de resultados de biossorção semelhantes, no entanto, na interação entre todos os fatores, os estados fisiológicos diferiram estatisticamente, sendo que a maioria apresentou maiores índices de biossorção de cádmio com a biomassa morta. O tempo de residência que apresentou melhor eficiência foi o de 4 horas para a linhagem MSE e o de 12 horas para a linhagem CadG1. A biossorção é maior, em valores absolutos, quanto maior é a concentração de cádmio na solução e menor, em valores percentuais, quanto maior essa concentração. O pH ótimo para o processo de biossorção é o 7 nas condições avaliadas. / The heavy metals represent the major industrial residues contaminant of soils, plants and animals in the ecosystems, causing a toxic effect to humans, mainly due to the wide spread distribution in environment which is intensified by industrialization process. One of most toxics heavy metals is cadmium, commonly used in industrial process, what make it an important environmental contaminant. Researchers looking at to problems linked to environmental pollution by heavy metals have been studied bioremediation techniques using microorganism, among them, the fungi, exploring their ability in to remove toxic ions from environment. Form various remediation techniques used for cadmium in industrial effluents, the most promising is the biosorption. This methodology is based in the heavy metals linkage to biologic material, like algae, yeasts, fungi, bacteria or plant, to retention, removing or recovery of heavy metals from liquid environment. In this context, Apergillus sp. was studied for it ability to biosorption of cadmium. Previous studies with Aspergillus sp. have revealed that strains from this species have a great resistance to cadmium. In the present work were evaluated parameters for biosorption of cadmium in artificial solutions, using two strains of Aspergillus sp. Among evaluated parameters, there were ability to biosorption of mycelia in different physiological condition (viable or nonliving), ideal residence period (0, 4, 8 and 12 hours) in cadmium salt concentrations of 20, 40, 60, 80 e 100 mg.L-1 and the pH values of 4,0, 7,0 and 10,0. In the future such strains must be applied in genetic breeding programs, to optimize the efficiency in cadmium biosorption. The MSE strain revealed to be better than CadG1 strain for cadmium biosorption. Bioamass live and death do not presented statistical differences between values of biosorption, suggesting that both can be used with satisfactory results for cadmium biosorption. However, studying interactions among all factors, physiological state differ statistically, where the most of them presented bigger indices of cadmium biosorption for usage of death biomass. The best residence period was 4 hours in MSE e 12 hours in CadG1. The biosorption was bigger, in absolute values, as bigger is the cadmium concentration in solution and minor in percentual values, as bigger is this concentration. The best pH for biosorption process is 7,0.

Nessa pesquisa foi realizado um estudo experimental da potencialidade do emprego da ozonização após tratamento anaeróbio de efluentes, no que se refere a dosagem, tempo de contato, alcalinidade, aplicação conjunta com peróxido de hidrogênio, quantidade de ozônio consumida e oxidação de matéria orgânica. O estudo proposto foi executado por meio de: (a) estudos preliminares; (b) testes preliminares; (c) experimento I, empregando ozônio sem variação da alcalinidade afluente; (d) experimento II, empregando ozônio com variação da alcalinidade afluente; (e) experimento III, empregando ozônio combinado com peróxido de hidrogênio sem variação da alcalinidade afluente; (f) verificação da desinfecção; (g) análise crítica dos resultados. Fez-se comparação entre os parâmetros de análise, a dosagem de ozônio consumida e o tempo de contato e entre a qualidade do efluente ozonizado e os critérios de qualidade para reuso de efluentes, permitindo chegar as seguintes conclusões: (i) a maior parte do teor de ozônio consumido durante a ozonização é consumido nos primeiros 5 minutos; (ii) o consumo de ozônio pode ser melhor entendido analisando-se a variável dose instantânea aplicada de ozônio; (iii) o comportamento da transferência de ozônio é influenciado por três fatores: hidrodinâmica do reator, quantidade de ozônio, disponível para reagir e características do efluente; (iv) a variação no pH indica o grau de oxidação atingido no processo; (v) a presença de nitrato favorece a oxidação;(vi) a ozonização é um processo muito eficiente para desinfetar efluentes. A inativação de coliformes totais e fecais atingiu 7,51 e 6,98 Log, respectivamente; (vii) a massa de ozônio por tempo regula a taxa de remoção de DQO enquanto a dose média, a eficiência de remoção de DQO; (viii) Com o consumo de 32,46 +/- 8,19 mg/L de ozônio em 25 minutos de ozonização chegou-se a remoção média de DQO e Turbidez de 48,33 mais ou menos 2,90% e 89,22 +/- 0,35%, respectivamente; (ix) a adição de peróxido de hidrogênio melhorou significativamente a eficiência de remoção de DQO e de carbono. Sem adicionar o peróxido de hidrogênio, precisou-se de 25 minutos de ozonização para se atingir cerca de 25% de remoção de DQO; enquanto que, adicionando peróxido de hidrogênio na razão O3/H2O2 de aproximadamente 0,30, este tempo foi de apenas 10 minutos e a remoção de carbono total dobrou de valor; (x) o efluente ozonizado deve passar por tratamento adicional antes de ser lançado no corpo receptor ou ser reusado. / In this research an experimental study of the potentiality of employment of the ozonization was accomplished after anaerobic treatment, in what refers the dose, time of contact, alkalinity, application combined with hydrogen peroxide, amount of consumed ozone and oxidation of organic matter. The proposed study was executed by means of: (a) preliminary studies; (b) preliminary tests; (c) experiment I, using ozone without variation of the affluent alkalinity; (d) experiment II, using ozone with variation of the affluent alkalinity; (and) experiment III, using ozone combined with hydrogen peroxide without variation of the affluent alkalinity; (f) verification of the disinfection; (g) critical analysis of the results. The results were analyzed by means of graphs, it was make itself comparison among analysis parameters, transferred ozone dose and time of contact and among quality of ozonized effluent and quality criterion for effluent reuse. Permitting arrive the following conclusions: (i) the most of the content of consumed ozone during the ozonization is consumed in the first 5 minutes; (ii) the consumed ozone can be better understood analyzing itself the variable applied instant ozone dose; (iii) the behavior from the ozone transference is influenced by three factors: hydrodynamic of the reactor, quantity of ozone available to react and characteristics of the effluent; (iv) the change in pH shows the reached rank of oxidation in the process; (v) the presenceof nitrate favors to oxidation; (vi) the ozonization is a very efficient process to disinfect effluent. The inativation of total and fecal coliforms reached 7,51 and 6,98 Log, respectively; (vii) the mass of ozone controls the rate of COD removal while the medium dose controls the efficiency of COD removal; (viii) with the consumption of ozone of 32,46 +/- 8,19 mg/L in 25 minutes of ozonization, it arrived COD and turbidity medium removals of 48,33 +/- 2,90% and 89,22 +/- 0,35%, respectively; (ix) the addition of hydrogen peroxide improved significantly the efficiency of COD and carbon removal. Without adding hydrogen peroxide, it was needed 25 minutes of ozonization to reach about 25% of COD removal; while that, adding hydrogen peroxide in reason O3/H2O2of approximately 0,30, this time was only 10 minutes and total carbon removal double; (ix) the ozonized e to be submitted an additional treatment before of its discharge in the surface water or its reused.

Submeteu-se um Reator Anaeróbio Horizontal de Leito Fixo (RAHLF) de bancada, ao aumento progressivo da concentração de matéria orgânica afluente, e a cargas de choque orgânicas, com o objetivo de verificar-se seu desempenho e estabilidade operacional. O RAHLF foi construído com um tubo de boro-silicato de 100 cm de comprimento, 5,0 cm de diâmetro e 1995 ml de volume total e preenchido com lodo anaeróbio imobilizado em matrizes de espuma de poliuretano. O reator foi alimentado, inicialmente, com substrato composto principalmente de carboidratos em concentrações, expressas como Demanda Química de Oxigênio (DQO) de, aproximadamente, 200, 1000 e 2000 mg/l. Posteriormente, os carboidratos foram substituídos por metanol e ácidos voláteis, em concentrações totais, aproximadas, de 2000, 3000, 4000 e 5000 mg DQO/l. Atingido o estado estacionário para cada condição operacional, foram aplicadas cargas de choque, aumentando-se em três vezes o valor da DQO afluente, durante período equivalente ao tempo de detenção hidráulica (sete horas). O sistema apresentou problemas operacionais durante os experimentos com carboidratos, quando submetido a 2000 mg DQO/l, correspondente à taxa volumétrica de carregamento orgânico de 8,77 KgDQO/m3.d. Não foi verificado qualquer problema operacional durante os experimentos com substrato contendo metanol e ácidos voláteis, e o reator apresentou eficiência de remoção de DQO superior a 90%. Para o experimento com DQO afluente igual a 2000 mg/l, os parâmetros cinéticos foram estimados a partir de modelo cinético de 1ª ordem, obtendo-se valor de k1 igual a 0,049 h-1, nos demais experimentos ajustou-se modelo cinético de 2ª ordem com valor médio de k2 equivalente a 2,0 x 10-4 l/mg.h Foram aplicadas cargas de choque orgânicas equivalentes a, aproximadamente, 17; 27; 40 e 47 kgDQO/m3.d. Os efeitos das sobrecargas orgânicas no reator foram transientes em todos os casos, tendo o reator voltado à condição inicial em, no máximo, 15 horas após o início das sobrecargas. / A Horizontal flow Anaerobic lmmobilized Sludge Reactor (HAIS) was subjected to progressively increasing concentrations of organic effluent material and to organic shock loads with the purpose of investigating its operational performance and stability. The HAIS, consisting of a 100 cm long, 5 cm diameter borosilicate tube with a total volume capacity of 1995 mL, was filled with anaerobic sludge immobilized in foam and polyurethane matrixes. The reactor was initially fed with a substrate composed mainly of carbohydrates in concentrations, expressed as Chemical Oxygen Demand (COD), of approximately 200, 1000 and 2000 mg/L. These carbohydrates were later replaced by methanol and volatile acids in total concentrations of 2000, 3000, 4000 and 5000 mg COD/L. Shock loads were applied after each operational condition became stationary, with the effluent COD tripled for a period equivalent to the hydraulic detention time (seven hours). The system presented operational problems during the experiments with carbohydrates when subjected to 2000 mg DQO/l, which corresponded to a volumetric organic load index of 8,77 Kg COD/m3.d. No operational problems were detected during the experiments with substrates containing methanol and volatile acids, and the reactor presented a COD removal efficiency of over 90%. The kinetic parameters for the COD effluent with 2000 mg/L were estimated based on a first arder kinetic model, which resulted in a k1 value of 0,049 h-1, while a kinetic model of the second order was used for the remaining experiments, with a mean value of k2 equivalent to 2,0 x 10-4 L/mg.h. Organic shock loads of approximately 17; 27; 40 and 47 kg COD/m3.d were applied. The effects of the organic overloads on the reactor were transient in every case, with the reactor returning to its initial condition at the most 15 hours after the beginning of the overloads.

O presente trabalho constou da concepção de um reator anaeróbio em regime de batelada com circulação da fase aquosa contendo biomassa imobilizada em espuma de poliuretano. O reator foi operado em ciclos de 8 h e mantido a 30 ± 1ºC tratando água residuária sintética elaborada à base de glicose, com concentração de aproximadamente 500 mgDQO/L. O estudo hidrodinâmico realizado com velocidade superficial de recirculação entre 0,16 e 0,80 cm/s indicou que o tempo de mistura obtido em todas as condições pode ser considerado desprezível quando comparado ao tempo total do ciclo, e também permitiu considerar o comportamento do escoamento no leito como o de um reator pistonado. O desempenho do reator no tratamento da água residuária foi avaliado para a condição sem circulação e também para velocidades superficiais de recirculação entre 0,03 e 0,30 cm/s. Os resultados obtidos indicaram que o reator apresentou desempenho satisfatório e boa estabilidade, apresentando eficiências de até 96% de remoção da matéria orgânica. O aumento da velocidade superficial de recirculação diminuiu a resistência a transferência de massa na fase líquida, ocasionando um aumento de 115% na velocidade global de reação, estimada através do ajuste dos valores experimentais da concentração de substrato ao modelo de primeira ordem. / A new configuration of an anaerobic bioreactor with external circulation of the liquid phase wherein the biomass was immobilized on a polyurethane foam matrix is proposed. 8-hours cycles were cartied out at a temperature of 30 ± 1°C treating glucose synthetic wastewater at a concentration around 500 mg/L. A hydrodynamic study performed at 0.16 to 0.80 cm/s showed that the obtained mixture time is insignificant compared to the total cycles time, and the flow through the polyurethane foam bed can be represented by a plug flow. The reactor\'s performance assessed without circulation and with circulating liquid superficial velocity between 0.03 and 0.30 cm/s. The reactor attained operating stability and a COD removal efficiency of 96% was achieved. The increase in the liquid superficial velocity decreases the liquid resistance mass transfer, resulting in an increase of 115% in the global reaction velocity, estimated through the fit of a first model equation on the substrate concentration experimental values.

Este trabalho apresenta as avaliações de desempenho, das demandas operacionais e dos fatores intervenientes no aumento da escala da unidade piloto do Reator anaeróbio Horizontal de Leito Fixo (RAHLF) no tratamento de esgoto sanitário após passagem por peneira com malha de 1 mm, durante dois anos de operação. O reator dispunha de volume total de 237,5 1, construídos com tubos comerciais de PVC de 14,5 cm de diâmetro (D), dispostos em cinco módulos horizontais em série de 2,88 m, perfazendo um comprimento total de (L) de 14,4 m e relação de total de L/D de 100. O suporte de imobilização de biomassa, espuma de poliuretano em matrizes cúbicas de 1 cm de aresta, mostrou-se adequado ao desenvolvimento do biofilme. Em partida, sem inoculação prévia, ocorreu a sua consolidação a partir de 70 dias, com predominância de morfologia semelhante a Methanosaeta sp. em relação a da Methanosarcina. Em torno de 90 dias com afluente de 350 mg/l de DQO, observe-se a melhor qualidade do efluente, com valor de 100 mg/l de DQO. Em longa operação ocorreu queda de rendimento e menor reprodutibilidade das previsões do projeto, atribuída aos constantes entupimentos e ineficácia das operações de limpeza, com o comprometimento de volume reacional verificados por estudos de hidrodinâmica. Da investigação das origens dos equipamentos observou-se tratar mais de um efeito local e qualitativamente relacionado à biomassa retida que propriamente quantitativo e extensivo ao longo de todo reator, com produção continuada de polímeros extracelulares, promovendo um efeito sinérgico com os predominantes organismos filamentosos e com os sólidos particulados retidos no leito. Diante das potencialidades desta configuração de reator apontam-se alternativas de mitigação dos entupimentos e o direcionamento dos estudos necessários para novo aumento de escala para o tratamento de esgoto sanitário. / This work evaluated the performance, the operational demands and the intervenient factors in the scale-up of the horizontal flow anaerobic immobilized biomass (HAIB) reactor pilot unit, treating domestic sewage previously screened. The operation was monitored for two years. The five- module (2.88 m length each) reactor volume was 237.5 liters and it was built with commercial PVC pipes of 14.5 cm of diameter (D), resulting in a total length (L) of 14.4 m and in a total ratio L/D of approximately 100. The immobilization support, cubic matrices of polyurethane foam (1 cm edge), showed to be suitable for the anaerobic biofilm development. During the start-up, without previous inoculation, the biofilm seemed to be consolidated after 70 days, and Methanosaeta sp. morphology predominated, in detriment of Methanosarcina. With an affluent of 350 mg COD/L, the best reactor performance was observed in about 90 days of operation (100 mg COD/L in the effluent). However, with the continuous operation, its performance decreased and the project predictions did not seem to fit anymore. These facts were probably due to the frequent cloggings ant the inefficiency of the backwashing procedures, leading to a decreasing of the operational volume. The origin of the clogging seemed to be related to the extracellular polymer production, linked to a synergic effect with the filamentous organisms and the particulate solids in the bed. Despite these operational problems, there were found alternatives to mitigate the clogging, and studies about a new scale-up methodology, in order to treat domestic sewage, were strongly recommended.

O reator anaeróbio em batelada seqüencial é constituído por um frasco de vidro cilíndrico de volume total de cinco litros, envolvido por uma camisa de vidro, por onde escoa a água aquecida, permitindo a operação em temperatura controlada. A biomassa encontra-se imobilizada em partículas cúbicas de espuma de poliuretano (densidade aparente de 23 kg/\'M POT.3\', as quais estão colocadas em um cesto adaptado dentro do frasco cilíndrico. A mistura é promovida por três impelidores de 3,0 cm de diâmetro, distanciados 4,0 cm um do outro, situados ao longo do eixo vertical no centro do reator. O desempenho dessa nova configuração de reator anaeróbio foi avaliado sob diferentes condições os efeitos de transferência de massa nas fases sólida e líquida. Todos os ensaios foram efetuados à temperatura de 30 ± 1 grau Celsius. Cada batelada compreende três etapas: alimentação, reação e descarga. Para avaliar os efeitos da transferência de massa na fase sólida foram feitos quatro ensaios utilizando-se partículas cúbicas de espumas de poliuretano com tamanhos de 0,5 cm; 1,0 cm; 2,0 cm e 3,0 cm de lado, com impelidor tipo hélice e intensidade de agitação de 500 rpm, determinada através de um ensaio preliminar. Para avaliar os efeitos da transferência de massa nas fases sólida e líquida foram feitos experimentos com quatro tipos de impelidores: hélice, turbina plana, turbina inclinada e turbina curva, com intensidades de agitação na faixa de 100 rpm a 1100 rpm. Também foram realizados ensaios hidrodinâmicos para verificar o tempo de mistura e ensaio para verificar a condição de anaerobiose no sistema. A água residuária utilizada em todos os ensaios foi sintética com concentração de 530 ± 37 mg DQO/L. Em todas as condições estudadas o reator apresentou boa eficiência de remoção da matéria orgânica, em torno de 87%. A concentração efluente de ácidos voláteis totais manteve-se em 13 ± 9 mg HAc/L, alcalinidade a bicarbonato de 223 ± 14 mg Ca\'CO IND.3\'/L e pH entre 6,7 e 7,2. A transferência de massa na fase sólida não foi a etapa limitante na conversão da matéria orgânica, quando partículas de 0,5 cm a 2,0 cm de aresta foram usadas no reator anaeróbio em batelada seqüencial. A resistência à transferência de massa na fase sólida somente influenciou a taxa global de reação, quando foram usados tamanhos de partículas cúbicas de 3,0 cm de aresta. A resistência à transferência de massa na fase líquida não foi somente afetada pela intensidade de agitação, mas também pela eficiência da mistura obtida por cada tipo de impelidor. A mistura do líquido dentro do reator obtida pelo impelidor turbina plana foi a mais eficiente. O uso deste tipo de impelidor resultou em menores consumos de energia e ótimo desempenho do reator com baixas taxas de agitação. Os resultados deste estudo permitiram concluir que esta nova configuração não permite a manutenção de condição de anaerobiose estrita no meio, principalmente quando altas intensidades de agitação foram aplicadas e as limitações da eficiência do processo, neste sistema, estão relacionadas principalmente as resistências à transferência de massa do que restrições cinéticas bioquímicas. / The bench-scale anaerobic sequencing batch reactor consisted of a cylindrical glass flask with a total capacity of 5 liters. The reactor was surrounded by a water jacket that allowed the operation to proceed at a constant temperature throughout the experiment. The biomass was immobilized in 5-mm cubic particles of polyurethane foam (apparent density of 23 kg/\'M POT.3\') placed in a basket inside the cylindrical flask. The mixing was provided by three mechanical impellers with diameters of 3 cm, placed 4 cm apart along a vertical axis, at the center of the reactor. All experiments were conducted at the temperature of 30 Celsius degrees. Each batch consisted of three steps: feed, react and liquid withdrawal. The performance of this new reactor configuration was evaluated under different conditions of solid and liquid-phase mass transfer. In order to evaluate the effects of the solid-phase mass transfer, four experiments were carried out with cubical polyurethane foam particles of 0.5 cm, 1.0 cm, 2.0, cm and 3.0 cm side, and with propeller impellers rotating at 500 rpm, achieved by preliminary experiment. The effects of the liquid-phase mass transfer were evaluated through four experiments with four types of impellers: propeller, flat-blade, pitched-blade and curved-blade turbines, at agitation rates from 100 rpm and 1100 rpm. A hydrodynamic test was also carried out in order to verify the mixing time, energy consumption and occurrence of strict anaerobic activity in system. A low-strength synthetic substrate was used in all the experiments with a mean chemical oxygen demand (COD) of 530 ± 37 mg DQO/L. The influence of the solid and liquid-phase mass transfer on the reactor\'s performance was assessed by measuring COD temporal profiles along batch cycles. In all conditions studied the reactor achieved good efficiency, with mean removal of organic matter (COD) of 87%. The effluent mean TVA concentration was 13 ± 9 mg HAc/L, bicarbonate alkalinity was 223 ± 14 mg Ca\'CO IND.3\'/L and the pH values ranged from 6,7 e 7,2. The solid-phase mass transfer was not the limiting step in the organic matter conversion when 0.5 to 2.0-cm side bioparticles were used in the anaerobic sequencing batch reactor. Solid-phase mass transfer resistance only influenced the overall reaction rate when 3.0-cm cubic bioparticles were used. The liquid-phase mass transfer resistance was affected both by agitation and by efficiency of mixture provided by each type of impeller. Among the impellers assayed, the flat-blade one was the most efficient in providing the required mixing conditions. The use of this type impeller resulted in small energy consumption and excellent performance of the reactor with low agitation rate (N = 300 rpm). The results of this study also indicated that this new configuration did not provide conditions for the establishment of strict anaerobic conditions, mainly when high agitation rates were used. Anaerobic process efficiency limitations in this system were mainly related to mass transfer resistances rather than biochemical kinetic restrictions.

Uma solução para a preservação das águas é o investimento em saneamento e no tratamento do esgoto sanitário, que é realizado por meio de estações de tratamento de esgoto. Todavia, a escolha do sistema de tratamento a ser implantado em um município deve atender aos requisitos técnicos, ambientais, sociais e econômicos do mesmo. O objetivo principal desta pesquisa foi validar e avaliar a aplicabilidade de um modelo de tomada de decisão para escolha de sistema de tratamento de esgoto sanitário de menor custo econômico desenvolvido por Oliveira (2004). Este modelo elabora o dimensionamento de oito sistemas de tratamento e, a partir desses dados, faz a estimativa do custo de implantação, manutenção e operação de cada sistema. Para esta avaliação, foram realizadas entrevistas em órgãos relacionados a saneamento no Brasil, bem como com tomadores de decisão e especialistas em saneamento, a fim de coletar os dados necessários para aplicação de testes com o modelo. No total, foram coletados dados de 61 projetos de estações de tratamento de esgoto, os quais foram utilizados nos testes realizados. Durante a avaliação do modelo, foram utilizadas técnicas como simulação, análise hierárquica de processos e equilíbrio de Nash, além de serem realizados ajustes nos custos do modelo, nas variáveis utilizadas, nos sistemas de tratamento, dentre outras, totalizando 12 novas versões até a final, denominada ETEX-FEARP. Com base nas análises realizadas neste trabalho, considera-se o modelo adequado para proporcionar uma visão global no planejamento dos investimentos, bem como para estudos de concepções de estações de tratamento, auxiliando o tomador de decisão na escolha do sistema, com base em critérios econômicos, ambientais e técnicos. / A solution for the preservation of the water is the investment in sanitation and in the treatment of sanitary sewer, which is accomplished through sewer treatment stations. However, the choice of the treatment system to be implanted in a municipal district should meet its technical, environmental, social and economical requirements. The main objective of this research was to validate and to evaluate the applicability of a decision making model to choose the system of sanitary sewer treatment with the lowest economical cost developed by Oliveira (2004). This model elaborates the sizing of eight treatment systems, and then it estimates the implantation cost, maintenance and operation of each system. For this evaluation, interviews were performed in institutions related to sanitation in Brazil, as well as with decision makers and specialists in sanitation, in order to collect the necessary data for application of tests with the model. In the total, data from 61 projects of sewer treatment stations were collected, which were used in the accomplished tests. During the evaluation of the model, techniques such as simulation, hierarchical analysis of processes and Nash equilibrium were used. In addition, changes have been made in the costs of the model, in the used variables, in the treatment systems, among others, totaling 12 new versions, and the final version, was denominated \"ETEX-FEARP\". Based on the analysis done in this research, the model is considered appropriate to provide a global vision in the planning of the investments, as well as for studies of conceptions of treatment stations, helping the decision maker choose the system, based on economical, environmental and technical criteria.

A presente pesquisa teve por objetivos principais: (1) estudar a bioacumulação do metal cromo (40-50 \'mü\'g/L) na Clorophyceae Pseudokirchneriella subcapitata (Korshikov) Hindak 1990 e dos metais cobre (2-10 \'mü\'g/L) e cromo (1-6 mg/L) na macrófita Pistia stratiotes L.; (2) avaliar os mecanismos de detoxificação, as estratégias de defesa e tolerância de Pistia stratiotes L., visando recomendar seu uso na fitorremediação; ambos através do uso do Delineamento Composto Central (DCC) e Metodologia de Superficie de Resposta (MSR), e (3) estudar a dinâmica de remoção de nutrientes em wetlands construídos, plantados e não plantados com as macrófitas Typha sp. e Phragmites sp., submetidos a diferentes regimes de fluxo e condições hidráulicas de operação. A bioacumulação de cromo em P. subcapitata e sua relação com o biovolume demonstraram uma possível estratégia de detoxificação. P. stratiotes desenvolve uma bioacumulação mais intensa nas raízes, resultados que são confirmados pela peroxidação de lipídios e a indução do estresse oxidativo causado pelo cromo. As enzimas catalase e glutationa redutase, induzidas pelo cobre em P. stratiotes, também apresentaram atividade mais intensa nas raízes. O teor de clorofila, em geral apresentou aumento nos tempos iniciais e decresceu no decorrer do tempo, em concentrações mais elevadas de cromo e cobre. Na análise da emissão de fluorescência da clorofila, o rendimento fotossintético e o índice de vitalidade foram os parâmetros mais sensíveis ao estresse causado por cromo em P. stratiotes. Os resultados obtidos na pesquisa com o DCC e a MSR permitem recomendar seu uso na ecotoxicologia aquática, pois podem gerar modelos preditivos de toxicidade; ampliar a compreensão dos mecanismos de detoxicaçao; reduzir o número de experimentos sem perder a confiabilidade dos dados e reduzir a geração de resíduos. Nos estudos realizados com os wetlands construídos, os parâmetros físico-químicos avaliados revelaram variação sazonal durante o período experimental (verão/2007, invemo/2008 e verão/2008). Typha sp. e Phragmites sp. estão entre as plantas mais comumente utilizadas nos wetlands construídos e sua presença amplia as condições de filtração do sistema, mas a eficiência da espécie na remoção dos nutrientes (amônia e fosfato) depende do regime de fluxo e das condições hidráulicas aplicadas. Os sistemas com fluxo subsuperficial com a superfície livre de água foram os wetlands que desempenharam melhor capacidade na remoção de nutrientes. Uma vez que a poluição dos corpos d\'água tem sido um problema constante na atualidade, estudos como estes oferecem subsídios para propostas futuras de preservação e recuperação ambiental, além de ampliar os conhecimentos sobre as macrófitas e sua aplicação na descontaminação ambiental em corpos d\'água e em sistemas de depuração de águas residuárias. / This research had as main objectives: (1) study the bioaccumulation of chromium metal (40- 50 \'mü\'g/L) in Clorophyceae Pseudokirchneriella subcapitata (Korshikov) Hindak 1990 and of copper (2-10 \'mü\'g/L) and chromium (1-6 mg/L) in the macrophyte Pistia stratiotes L. (2) study the mechanisms of detoxification, defense strategies and tolerance of Pistia stratiotes L. in order to recommend their use in phytoremediation, both through the use of Central Composite Design (DCC) and Response Surface Methodology (RSM), and (3) study the dynamics of nutrient removal in constructed wetlands, planted and unplanted with macrophytes: Typha sp. and Phragmites sp. subjected to different flow regimes and hydraulic conditions of operation. The bioaccumulation of chromium in P. subcapitata and its relation to biovolume shows a possible strategy for detoxification. P. stratiotes develops a more intense bioaccumulation in roots and these results are confirmed by lipid peroxidation and induction of oxidative stress caused by chromium. The enzymes catalase and glutathione reductase induced by copper in P. stratiotes, also showed the strongest activity in the roots. The chlorophyll content in general showed an increase in early and decreased over time, in higher concentrations of chromium and copper. In analyzing the fluorescence emission of chlorophyll, the photosynthetic yield and the index of vitality were the parameters most sensitive to stress caused by chromium in P. stratiotes. The results obtained in research with the DCC and MSR allowed to recommend their use in aquatic ecotoxicology, because they allow: to generate predictive models of toxicity, the simulation of such models expanding the understanding of the mechanisms of detoxification; reduce the number of experiments without losing the reliability of data and reducing waste generation. In studies with constructed wetlands, the physicochemical parameters evaluated showed seasonal variation observed during the experimental period (summer/2007, winter/2008, summer/2008). Typha sp. and Phragmites sp. are among the most commonly used plants in constructed wetlands, and its presence extends the conditions of filtration system, but the efficiency of the species in the removal of nutrients (ammonia and phosphate) depends on the flow regime and hydraulic conditions applied in the system. The systems with subsurface flow with free surface water wetlands that have been played better capacity in removing nutrients. Pollution of water bodies has been a constant problem at the moment, and studies like these provi de input for future proposals for the preservation and environmental restoration, in addition to expanding our knowledge on the macrophytes, and its application in environmental remediation in water bodies and systems purification of wastewater.

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-07-02T14:15:49Z No. of bitstreams: 1 LEDA VERONICA BENEVIDES DANTAS SILVA - DISSERTAÇÃO PPGEA 2010..pdf: 8993633 bytes, checksum: 842487b79f8bc587c42403b8b5aa2ec0 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-02T14:15:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LEDA VERONICA BENEVIDES DANTAS SILVA - DISSERTAÇÃO PPGEA 2010..pdf: 8993633 bytes, checksum: 842487b79f8bc587c42403b8b5aa2ec0 (MD5) Previous issue date: 2010-02 / CNPq / A utilização de subprodutos na agricultura tem se tornado uma alternativa bastante promissora, uma vez que, ao conceder destinação a resíduos de alta carga orgânica, produzidos em diversas atividades humanas, permite amparar tanto ao aspecto ambiental quanto ao económico, proporcionando um elevado aporte de nutrientes às plantas, o que possibilita a redução dos custos com fertilização química. Este trabalho teve como objetivo avaliar o efeito residual da adubação orgânica com torta de mamona e os impactos da disposição de efluentes de esgoto tratado sobre as características químicas do solo e o desenvolvimento e produção do algodoeiro herbáceo, cultivado em sucessão a um ciclo de gergelim. Para isto, plantas de algodoeiro herbáceo foram cultivadas em vasos provenientes de cultivo anterior com plantas de gergelim submetidas a tratamentos que resultaram da combinação fatorial de cinco doses de torta de mamona no substrato (0, 2, 3, 4 e 5 ton ha"1), duas qualidades de água de irrigação (água de abastecimento e efluente doméstico tratado) além de dois tratamentos adicionais com adubação química (NPK + água de abastecimento e NPK + água residuária). O efeito residual das doses e fontes de fertilizantes aplicadas em primeiro ciclo e os impactos inerentes à aplicação das duas diferentes fontes de água de irrigação na cultura do algodoeiro e no sistema solo-planta foram avaliados por meio da determinação das variáveis de crescimento e produção da cultura, da caracterização química do solo ao final do experimento e da avaliação do estado nutricional das plantas de algodoeiro ao final do ciclo. Foi possível concluir que a irrigação com água residuária contribuiu para a redução da acidez do solo e elevação dos teores de fósforo e potássio no solo e na planta. Além disso, o efluente doméstico foi capaz de suprir parcialmente o teor de nitrogénio e completamente os teores de boro e ferro requeridos pelas plantas, contribuindo para o crescimento e produção do algodoeiro. Todavia, os teores de sódio na planta e no solo se elevaram devido à irrigação com água residuária. A torta de mamona aplicada em primeiro ciclo acarretou em efeito residual, tendo as crescentes doses do biofertilizante incrementado os teores de matéria orgânica, fósforo e ferro no solo, além de aumentarem a área foliar, altura, matéria seca da parte aérea e produção do algodoeiro herbáceo cultivado em segundo ciclo. / The use of byproducts in agriculture has become quite a promising alternative by providing a destination for the highly-organic waste materiais produced by a variety of human activities, it serves to bolster both environmental and economic factor, providing elevated leveis of nutrients to the plants which, in turn, brings about a reduction in the costs of chemical fertilization. The objective of this study was to evaluate the residual effects of organic fertilization using castor cake as well as the impact of the disposal of treated sewage effluents on the chemical properties of the soil and the development and production of cotton cultivated in succession to a crop of sesame plants. Cotton plants were cultivated in pots which had been previously used for the cultivation of sesame that had been submitted to treatments resulted from the factorial design of five leveis of castor cake in the substrate (0, 2, 3, 4 and 5 ton ha"1), two qualities of irrigation water (potable water and treated domestic effluent) in addition to two additional treatments with chemical fertilization (NPK + potable water and NPK + wastewater). The residual effect of the castor cake and fertilizer sources applied in the first cycle and the inherent impact of the application of the two different sources of irrigation water on the cotton crop and the plant- soil system were evaluated through the determination of growth and cotton production, soil chemical properties and nutritional state of cotton plants at the end of the cycle. It was possible to conclude that the irrigation with wastewater contributed to reduce the soil acidity and elevate phosphorous and potassium contents in the soil and plant. Additionally, the domestic effluent was capable of partially supplying the nitrogen content and completely supplying the leveis of boron and iron required by the plants, contributing to the growth and production of cotton. However, the sodium leveis were elevated plant and soil as a result of irrigation with potable water. The castor cake applied during the first cycle resulted in a residual effect, with the increasing leveis of biofertilizer increasing the organic material content, phosphorous and iron in the soil, in addition to increasing the leaf area, height, dry matter of the aerial part and cotton production during the second cycle.