I och med övergödningsproblematiken i Östersjön och Sveriges åtaganden i samband med Baltic Sea Action Plan kommer det i framtiden ställas högre krav på rening av kväve från de större avloppsreningsverken i Sverige. Anammox är processen där ammonium oxideras till kvävgas med nitrit som elektonacceptor. Anammox har under den senare tiden implementerats för rejektvattenbehandling i avloppsreningsverk runt om i världen.  När anammox används för att rena ammonium krävs att ca hälften av inkommande ammonium oxideras till nitrit genom nitritation. Detta steg utförs av ammoniakoxiderande bakterier (AOB) vilka kräver en aerob miljö. Den kombinerade processen med anammox och nitritation kallas deammonifikation. På Sjölunda avloppsreningsverk i Malmö har en pilotstudie, i sammarbete med VA-teknik på Lunds Tekniska Högskola, startats för att undersöka potentialen i att implementera deammonifikation i huvudströmmen på reningsverket. Detta examensarbete har syftat till att utarbeta metoder för aktivitetstest av anammox och AOB på bärarmaterial från pilotanläggningen. Med de utarbetade metoderna studerades sedan anammoxbakteriernas aktivitet vid förändrad temperatur. Eftersom anammox producerar kvävgas kunde en metod som baseras på tryckmätning utarbetas för att bestämma anammoxaktiviteten. Metoden visade sig vara tidseffektiv och enkel att utföra. I examensarbetet framkom resultat som visar på att anammox­aktiviteten är beroende av startkoncentrationen av nitrit vid startkoncentrationer under 75 milligram kväve per liter (mg N/l). Beroendet följer av diffusionsbegränsningar i biofilmen vid lägre koncentrationer. Vid startkoncentrationer i intervallet 75-150 mg N/l var aktiviteten oberoende av startkoncentrationen. Vid koncentrationer över 150 mg N/l konstaterades en aktivitetsminskning som troligtvis beror på nitritinhibering. Metoden som arbetades fram för aktivitetstest av AOB baserades på att mäta syrerespirationen innan och efter tillsats av ammonium i en alternerande syresatt reaktor. I metoden skulle en inhibitor för nitritoxiderande bakterier, NaClO3, tillsättas vid slutet av försöket för att säkerställa att dessa bakterier inte konsumerar syre och därmed påverkar resultatet. Vid tillsats av inhibitorn uppstod en orimligt stor aktivitetsförlust som tyder på att denna även inhiberar AOB.  Anammoxaktivitetens temperaturberoende analyserades genom aktivitetsmätning vid fyra temperaturer, i intervallet 11,1-24,9 °C. Försöken visade att förhållandet var exponentiellt och att vid en temperatursänkning från 24,9 °C till 11,1 °C förloras 93 % av aktiviteten. / Given the problem with eutrophication in the Baltic Sea and Sweden's obligations in the Baltic Sea Action Plan, a higher requirement on the removal of nitrogen from the major wastewater treatment plants is expected to be set in the future. Anammox is the process where ammonium is oxidized to nitrogen gas with nitrite as electron acceptor. Anammox has been implemented for treatment of the sludge liquor in wastewater treatment plants around the world. When anammox is used to reduce ammonium, the process requires about half the incoming ammonium to be oxidized into nitrite. This is conducted by ammonia oxidizing bacteria (AOB) that require an aerobic environment. The combined process with anammox and nitritation is called deammonification. A pilot study is taking place at Sjölunda Wastewater Treatment Plant in Malmö in collaboration with Water and Environmental Engineering, Department of Chemical Engineering, Lund University. The aim of the pilot study is to explore the potential of implementing deammonification in the main stream at the wastewater treatment plant. The aim of this Master Theisis is to develop methods for activity tests of Anammox and AOB on carrier material. The elaborated methods were then supposed to be used to study the change in activity with decreasing temperature.  Since anammox produces nitrogen gas a method based on pressure measurements was developed to determine the anammox activity. The results in this thesis showed that the anammox activity was dependent of the initial concentration of nitrite at concentrations below 75 mg N / L. This dependence is a result of the limitations of the diffusion in the biofilm at low concentrations. When the initial concentration of nitrite was within the range of 75 to 150 mg N / L the activity was independent of the initial concentration. At concentrations above 150 mg N / L there was a decrease in activity which probably occurred as a result of nitrite inhibition. To determine the activity of AOB a method based on the oxygen consumption rate was developed. The aeration switched between being turned on and off every five minutes and after some rounds of aereation, ammonium was added. The AOB activity was determined by calculating the difference between the oxygen consumption before and after the addition of ammonium. To ensure that nitrite-oxidizing bacteria (NOB) were not consuming any oxygen, NaClO3 was added at the end of the experiment. The resulting decrease in activity was too excessive to only represent the activity loss from only NOB which may suggest that NaClO3 also inhibits AOB. The temperature dependence of anammox activity was analyzed in activity tests at four temperatures in the range of 11.1 to 24.0°C. The experiments concluded that the relationship was exponential and by a drop in temperature from 24.9 ° C to 11.1 °C 93% of the activity was lost.

No presente trabalho prepararam-se semicarbazonas de aldeídos aromáticos heterocíclicos. Estas foram caracterizadas, tiveram sua formação estudada cineticamente e foram empregadas em ensaios de atividade antimicrobiana. As semicarbazonas foram preparadas a partir da reação entre os aldeídos heterocíclicos e cloridrato de semicarbazida e caracterizados através de seus pontos de fusão e espectros no infravermelho, ultravioleta e de ressonância magnética nuclear de 1H e de 13c. O estudo cinético foi acompanhado espectrofotometricamente a 310 nm observando-se a reação de formação das semicarbazonas em solução aquosa. No gráfico de perfil de velocidade de reação em função do pH, obtido a partir dos dados cinéticos, observou-se apenas uma inflexão em pH próximo a 5, inflexão esta que reflete mudança na etapa determinante da velocidade de reação, de maneira que, em pH< 5 a etapa determinante da velocidade de reação era a formação da carbinolamina e em pH>5 a desidratação desta. As constantes de velocidade da reação de formação da carbinolamina catalisada pelo íon hidrônio mostraram ser insensíveis ao tipo de heteroátomo presente no aldeído, enquanto que as constantes de velocidade de reação catalisada pelos ácidos carboxílicos apresentaram efeito significativo resultante da mudança do heteroátomo. Os valores de &#945; de Br&#216;nsted obtidos na catálise ácida geral são 0,080, 0,53 e 0,80, respectivamente, para 2-tiofenocarboxaldeído, N-metil-2-pirrolcarboxaldeído e 2-pirrolcarboxaldeído. A reação de formação da carbinolamina com catálise ácida geral deve proceder por um mecanismo \"concomitante\" que envolve a transferência de próton do íon hidrônio para o oxigênio carbonílico e a formação da ligação carbono-nitrogênio de maneira sumultânea. No estado de transição do mecanismo \"concomitante\" o efeito favorável do heteroátomo, captando elétrons, sobre a formação da ligação carbono-nitrogênio deve ser parcial ou completamente compensado pelo efeito desfavorável sobre a protonação do oxigênio carbonílico. Efetuaram-se cálculos de orbital molecular pela técnica ômega, obtendo-se os valores de densidade de carga em cada átomo e os valores de HOMO e LEMO das moléculas. Tentou-se correlacionar estes valores com a atividade antimicrobiana. O estudo da atividade antimicrobiana das semicarbazonas foi efetuado inicialmente através de dois métodos diferentes: Método da difusão em meio sólico e Método da diluição seriada em meio líquido. O segundo método mostrou ser o mais indicado por permitir maior contato das amostras com o microrganismos e uso de carga microbiana menor. Utilizaram-se Staphylococcus aureus, Escherichia Coli, Pseudomonas aeruginosa, Candida albicans e Aspergllus niger como microrganismos teste e dimetilsulfóxido a 10% e a 5% como diluente das amostras. Verificou-se que a atividade antimicrobiana das semicarbazonas estudadas foi muito baixa quando comparada com a semicarbazona do 5-nitro-2-furanocarboxaldeído. Pelo método da bioautografia verificou-se que, das nove semicarbazonas testadas, seis inibiram o crescimento do CLadosporium sphaerospermum. / In this work nine semicarbazones of heterocyclic aromatic aldehydes were prepared. The semicarbazones were identified through the melting points, I. R. spectra, U. V. spectra, 1H-NMR and 13C-NMR spectra, and elementary analysis. The formation of 2-thiophenecarboxaldehyde, N-methyl-2-pyrrolecarboxaldehyde, and 2-pyrrolecarboxaldehyde semicarbazones were studied spectrophotometricaly in aqueous solution, at 25,0 ºC and ionic strength 0,50. The pH-rate profiles show one break at pH=~ 5, reflecting a change in the rate-determining step. Below pH 5 the rate-determining step is the formation of the carbinolamine intermediate, and above pH is the dehydration of the carbinolamine. This behavior suggests that the reaction occurs by a concerted mechanism. The reactions are subject to general acid catalysis by carboxylic acids. The &#945; Br&#213;nsted exponent for the formation of the semicarbazone of 2-thiophenecarboxaldehyde, N-methyl-2-pyrrolecarboxaldehyde, and 2-pyrrolecarboxaldehyde are, respectively, 0,080, 0,53 and 0,80. The semicarbazones were evaluated semi-quantitatively against various microorganisms by two methods. Both methods show that the activity against Staphylococcus aureus, Escherichia coLi, Pseudomonas aeruginosa, Candida albicans, and Aspergillus niger is very low when compared with the activity of 5-nitro-2-furanocarboxaldehyde semicarbazone. In the other hand six from nine prepared semicarbazone inhibit the grow of Cladosporium Sphaerospermum.

No presente trabalho prepararam-se semicarbazonas de aldeídos aromáticos heterocíclicos. Estas foram caracterizadas, tiveram sua formação estudada cineticamente e foram empregadas em ensaios de atividade antimicrobiana. As semicarbazonas foram preparadas a partir da reação entre os aldeídos heterocíclicos e cloridrato de semicarbazida e caracterizados através de seus pontos de fusão e espectros no infravermelho, ultravioleta e de ressonância magnética nuclear de 1H e de 13c. O estudo cinético foi acompanhado espectrofotometricamente a 310 nm observando-se a reação de formação das semicarbazonas em solução aquosa. No gráfico de perfil de velocidade de reação em função do pH, obtido a partir dos dados cinéticos, observou-se apenas uma inflexão em pH próximo a 5, inflexão esta que reflete mudança na etapa determinante da velocidade de reação, de maneira que, em pH< 5 a etapa determinante da velocidade de reação era a formação da carbinolamina e em pH>5 a desidratação desta. As constantes de velocidade da reação de formação da carbinolamina catalisada pelo íon hidrônio mostraram ser insensíveis ao tipo de heteroátomo presente no aldeído, enquanto que as constantes de velocidade de reação catalisada pelos ácidos carboxílicos apresentaram efeito significativo resultante da mudança do heteroátomo. Os valores de &#945; de Br&#216;nsted obtidos na catálise ácida geral são 0,080, 0,53 e 0,80, respectivamente, para 2-tiofenocarboxaldeído, N-metil-2-pirrolcarboxaldeído e 2-pirrolcarboxaldeído. A reação de formação da carbinolamina com catálise ácida geral deve proceder por um mecanismo \"concomitante\" que envolve a transferência de próton do íon hidrônio para o oxigênio carbonílico e a formação da ligação carbono-nitrogênio de maneira sumultânea. No estado de transição do mecanismo \"concomitante\" o efeito favorável do heteroátomo, captando elétrons, sobre a formação da ligação carbono-nitrogênio deve ser parcial ou completamente compensado pelo efeito desfavorável sobre a protonação do oxigênio carbonílico. Efetuaram-se cálculos de orbital molecular pela técnica ômega, obtendo-se os valores de densidade de carga em cada átomo e os valores de HOMO e LEMO das moléculas. Tentou-se correlacionar estes valores com a atividade antimicrobiana. O estudo da atividade antimicrobiana das semicarbazonas foi efetuado inicialmente através de dois métodos diferentes: Método da difusão em meio sólico e Método da diluição seriada em meio líquido. O segundo método mostrou ser o mais indicado por permitir maior contato das amostras com o microrganismos e uso de carga microbiana menor. Utilizaram-se Staphylococcus aureus, Escherichia Coli, Pseudomonas aeruginosa, Candida albicans e Aspergllus niger como microrganismos teste e dimetilsulfóxido a 10% e a 5% como diluente das amostras. Verificou-se que a atividade antimicrobiana das semicarbazonas estudadas foi muito baixa quando comparada com a semicarbazona do 5-nitro-2-furanocarboxaldeído. Pelo método da bioautografia verificou-se que, das nove semicarbazonas testadas, seis inibiram o crescimento do CLadosporium sphaerospermum. / In this work nine semicarbazones of heterocyclic aromatic aldehydes were prepared. The semicarbazones were identified through the melting points, I. R. spectra, U. V. spectra, 1H-NMR and 13C-NMR spectra, and elementary analysis. The formation of 2-thiophenecarboxaldehyde, N-methyl-2-pyrrolecarboxaldehyde, and 2-pyrrolecarboxaldehyde semicarbazones were studied spectrophotometricaly in aqueous solution, at 25,0 ºC and ionic strength 0,50. The pH-rate profiles show one break at pH=~ 5, reflecting a change in the rate-determining step. Below pH 5 the rate-determining step is the formation of the carbinolamine intermediate, and above pH is the dehydration of the carbinolamine. This behavior suggests that the reaction occurs by a concerted mechanism. The reactions are subject to general acid catalysis by carboxylic acids. The &#945; Br&#213;nsted exponent for the formation of the semicarbazone of 2-thiophenecarboxaldehyde, N-methyl-2-pyrrolecarboxaldehyde, and 2-pyrrolecarboxaldehyde are, respectively, 0,080, 0,53 and 0,80. The semicarbazones were evaluated semi-quantitatively against various microorganisms by two methods. Both methods show that the activity against Staphylococcus aureus, Escherichia coLi, Pseudomonas aeruginosa, Candida albicans, and Aspergillus niger is very low when compared with the activity of 5-nitro-2-furanocarboxaldehyde semicarbazone. In the other hand six from nine prepared semicarbazone inhibit the grow of Cladosporium Sphaerospermum.