A permeabilidade ao ar (Ka) pode ser utilizada para avaliar alterações que ocorrem na estrutura do solo em virtude de diferentes sistemas de manejo. Este estudo testou a hipótese de que o menor revolvimento do solo sob sistema plantio direto resulta na formação de poros contínuos e melhor condição de aeração no solo. O objetivo do estudo foi avaliar, por meio da Ka, porosidade de aeração (a) e índices de continuidade de poros (K1 e N), a aeração em um Latossolo Vermelho submetido ao preparo do solo convencional (PC) e plantio direto (PD). Amostras de solo indeformadas foram coletadas em cada sistema nas profundidades de 0-0,10 e 0,10-0,20 m em área experimental do Instituto Agronômico do Paraná IAPAR, no município de Ponta Grossa, Paraná. A Ka foi medida pelo método da carga decrescente em seis potenciais mátricos, -2, -6, -10, -30, -70 e -100 kPa. A macroporosidade e a Ka foi maior no PC nas duas camadas avaliadas. A continuidade de poros avaliada pela razão entre Ka e a (K1) foi similar entre os sistemas na camada superficial e foi maior para o PC em subsuperfície. O índice de continuidade N, referente ao coeficiente angular da relação log-log entre Ka e a foi diferente quando determinado para cada amostra individualmente (n=6) e quando obtido com todas as observações (n=120). Os dois métodos revelaram poros mais contínuos no PC em superfície. Na camada de 0,10-0,20 m o primeiro (n=6) não indicou diferença de continuidade de poros entre os sistemas, enquanto o segundo (n=120) resultou em uma maior continuidade de poros nesta profundidade no PD. / Air permeability (Ka) can be used for assessing soil structure changes due tillage systems. This study tested the hypothesis that the less soil disturbance under no-tillage result in continuous pores and better soil aeration conditions. The objective of this study was to evaluate a Rhodic Hapludox aeration dynamics, by measuring Ka, air-filled porosity (ea) and pore continuity indices (K1 and N), under conventional tillage (CT) and no-tillage (NT). Undisturbed soil cores were collected in each systems at depths of 0-0,10 and 0,10-0,20 m in Parana Agronomic Institute research farm - IAPAR, in Ponta Grossa, Paraná. Ka was determined using falling pressure method in six soil water potentials, -2, -6, -10, -30, -70 e -100 kPa. The soil macroporosity and Ka was higher in CT in both depths. The pore continuity assessment by ratio between Ka and ea (K1) was similar between the systems in the top layer and was higher at CT at depth of 0,10-0,20 m. The continuity index N, relative to the slope from the log-log relationship between Ka and ea was different when calculated for each core individually (n=6) or obtained including all data for each tillage (n=120). The two methods revealed a more continuous pores in CT in the top layer. At depth of 0,10-0,20 m the first (n=6) did not indicate pore continuity difference between the systems, while the second resulted in better pore continuity in NT at this depth.

Foi objetivo do presente estudo avaliar os efeitos do tempo de aeração ou do teor de carboidratos solúveis sobre as características nutricionais e fermentativas da silagem de cana-de-açúcar. Para tal foram realizados dois experimentos em delineamento inteiramente casualizado com 3 tratamentos e quatro repetições por tratamento, utilizando-se 12 silos experimentais, confeccionados a partir de baldes plásticos com 6 litros de capacidade. O primeiro ensaio contou com três tratamentos correspondentes aos diferentes tempos de aeração (0, 4 e 8h). No segundo ensaio a cana-de-açúcar passou por moagem, para a retirada do caldo. No primeiro tratamento, todo o caldo retirado foi retornado à cana (100%). No segundo tratamento, apenas 50% do caldo foi retornado à cana, com 50% de água. No terceiro, 100% de água foi adicionada, sem a adição do caldo. Os silos foram abertos após 85 dias de ensilagem, ocasião em que foram determinados os teores dos ácidos orgânicos, estabilidade aeróbia e a composição químico-bromatológica das silagens. No primeiro ensaio observou-se desvio da linearidade (P<0,05) do tempo de aeração sobre os teores de matéria seca. Efeito linear (P<0,05) crescente foi observado sobre os teores de fibra detergente ácido, fibra detergente neutro e carboidratos solúveis, porém decrescente para a digestibilidade in vitro da matéria seca. Sobre os teores de ácidos orgânicos, observou-se desvio da linearidade sobre o ácido acético e comportamento linear (P<0,05) decrescente para o ácido lático e butírico, bem como para os valores de pH. Os valores de etanol observados foram em torno de 22% da MS, apesar de considerados elevados, independente do tempo de aeração, esses valores não foram significativos. A estabilidade aeróbia da silagem piorou com o aumento do tempo de aeração. No segundo ensaio observou-se efeito linear (P<0,05) decrescente do conteúdo de carboidratos sobre os teores de matéria seca, o mesmo ocorrendo para carboidratos solúveis e digestibilidade in vitro da matéria seca. Foi observado aumento linear (P<0,05) nos teores de fibra detergente ácido, fibra detergente neutro e lignina. Observou-se efeito linear (P<0,05) decrescente para o etanol, ácido lático, butírico e perdas de matéria seca. Efeito linear (P<0,05) crescente foi observado sobre as concentrações de ácido acético, valores de pH e nitrogênio amoniacal. Os dados de estabilidade aeróbia foram inconclusivos. A produção de etanol seria nula se a cana-de-açúcar contivesse apenas 12,4% de carboidratos solúveis com base na matéria seca. / This trial aimed at evaluating the effects of aeration time or contents of water-soluble carbohydrate on nutritive value and other fermentative characteristics of sugarcane silage.Two experiments was used in a completely randomized design with three treatments and four repetitions per treatment, the material was ensiled in 12 laboratory silos (6 liter-capacity plastic buckets). In experiment I fresh chopped sugarcane was exposed to aeration for 0, 4 or 8 hours, and ensiled soon after. In experiment II sugarcane was squeezed in order to remove juice. In the first treatment, juice was totally added back to sugarcane (100%). In the second treatment, only 50% of the juice were added back to sugarcane, along with 50% of water. In the third, 100% of water were added, with no addition of juice. Silos were opened 85 days after ensiling, when organic acids contents and chemical composition of silages were determined. In first experiment deviation of linearity (P<0.05) was observed for aeration time on dry matter content. Positive linear effect was observed (P<0.05) on ADF, NDF and soluble carbohydrates content, but negative for in vitro digestibility of dry matter. For organic acids content, deviation of linearity (P<0,05) was observed on acetic acid, with the lowest content (1.5% of DM) observed after 8 hours of aeration, and negative linear effect (P<0,05)was observed for lactic and butyric acids, as well as for pH values. There were no effects on ethanol concentration, which remained very high (22% of DM), independent on the aeration time. Aerobic stability of silage worsened with the increase of aeration time. In second experiment, withdrawal of sugarcane WSC resulted in negative linear effects (P<0,05) on dry matter, soluble carbohydrate contents and on in vitro digestibility of dry matter, but with linear increase for ADF, NDF and lignin contents. About fermentation data, there was linear decrease for dry matter losses, lactic and butyric acids and ethanol contents. Positive linear effects (P,0,05) were observed on pH values and ammoniacal nitrogen and acetic acid contents. Data from aerobic stability were inconclusive Ethanol production would be null if sugarcane had only 12.4% of water-soluble carbohydrates on dry matter basis.

No presente trabalho foram estudados a necessidade de suplementação nutricional do hidrolisado hemicelulósico de palha de arroz para bioconversão a etanol pela levedura Pichia stipitis, e os efeitos da agitação e da razão Vfrasco/Vmeio, em frascos agitados, sobre os parâmetros fermentativos deste processo. Os estudos da suplementação do hidrolisado para produção de etanol por bioconversão pela levedura Pichia stipitis avaliou a adição dos nutrientes: uréia ( 0 a 2,3 g/L) MgSO4.7H2O (0 a 1,0 g/L) e extrato de levedura (0 a 3,0 g/L). Este estudo mostrou que apenas a adição 3 g/L de extrato de levedura foi necessária para que o processo alcançasse bons resultados de conversão (YP/S = 0,29 g/g) e produtividade em etanol (QP = 0,24 g/L.h) não necessitando portanto da adição dos demais nutrientes. Comparado com o meio suplementado com todos os nutrientes, a suplementação com apenas 3 g/L de extrato de levedura, levou a um aumento de 14% na produtividade do processo. A avaliação da oxigenação em frascos agitados mostrou que a aeração foi um fator capaz de influenciar fortemente os parâmetros de fermentação (YP/S e QP). A condição de maior aeração favoreceu a produção de células e a condição de menor aeração favoreceu a conversão em etanol, porém com baixa produtividade, sendo a produtividade em etanol favorecida por condições intermediárias de aeração, correspondente a agitação de 200 rpm e a razão Vfrasco/Vmeio de 2,5, onde foram alcançadas conversão em produto (YP/S) e produtividade em etanol (QP) de 0,36 g/g e 0,39 g/L.h, respectivamente, o que representa um aumento de cerca de 63% a produtividade e 24% a conversão em etanol, quando comparado com as condições de aeração utilizadas anteriormente. A cinética de fermentação de Pichia stipitis no hidrolisado empregando as condições de suplementação nutricional e aeração otimizadas mostrou que a máxima concentração de etanol alcançada para o hidrolisado suplementado foi cerca de 23,6 g/L após 48 horas, consumindo neste tempo 86 % dos açúcares presentes no meio. Comportamento semelhante foi observado para o meio sintético, onde, no mesmo tempo, a máxima concentração de etanol foi de 24,4 g/L, porém com completo consumo dos açúcares. / The present work studied the necessity of nutritional supplementation of rice straw hemicellulosic hydrolysate for ethanol bioconversion by Pichia stipitis, and the aeration (effects of agitation and Vflask/Vmedium ratio) in agitated flasks, on the fermentative parameters of the process. The studies on the hydrolysate supplementation for ethanol production by Pichia stipitis yeast bioconversion evaluated the nutrients addition: urea (0 to 2.3 g/L), MgSO47H2O (0 to 10 g/L) and yeast extract (0 to 3.0 g/L). This study showed that only the addition of 3g/L yeast extract was enough to obtain good results for ethanol conversion (YP/S = 0.29 g/g) and productivity (QP = 0.24 g/L.h). By comparing to the medium supplemented with all the nutrients, the supplementation with only 3 g/L yeast extract increased 14% the process productivity. The evaluation of the oxygenation in agitated flasks showed that the aeration highly influenced the fermentative parameters (YP/S and QP). The condition of higher aeration favored the cells production and the condition of lower aeration favored the ethanol conversion, but with low productivity. The ethanol productivity was favored by intermediary conditions of aeration, correspondent to 200 rpm agitation and 2.5 Vflask/Vmedium ratio, thus obtaining 0.36 g/g product conversion (YP/S) and 0.39 g/L.h ethanol productivity (QP). This means an increase of approximately 63% productivity and 24% ethanol conversion, when compared to the aeration conditions previously used. The kinetics of Pichia stipitis fermentation in the hydrolysate using the optimized conditions of nutritional supplementation and aeration rate showed that the maximum ethanol concentration for the supplemented hydrolysate was about 23.6 g/L after 48h, consuming 86% sugars present in the medium. Similar behavior was observed for the synthetic medium where, with the same time, the maximum ethanol concentration was 24.4 g/L, but with the complete sugars consumption.

Um Reator com Aeração Intermitente e Leito Estruturado (RAILE) foi testado como pós- tratamento de UASB tratando efluente doméstico. O RAILE foi submetido a ciclos de uma hora de aeração e duas de anoxia, visando obtenção de Nitrificação e Desnitrificação Simultâneas (NDS) para remoção de nitrogênio. A recirculação aplicada foi de 3 vezes a vazão de entrada, para equalização da qualidade do efluente. O reator tem formato cilíndrico e seu meio suporte é espuma de poliuretano na forma de cilindros dispostos verticalmente, suportados por hastes de cloreto de polivinila (PVC) presas nas extremidades. O estudo foi dividido em duas fases em que o RAILE recebeu efluentes de UASB com diferentes relações de DQO/N-Total. Na primeira fase a relação foi 2,44 e na segunda fase a relação foi 4,01. As remoções de N-Total foram 23,7% e 65,3%, respectivamente para primeira e segunda fase. As remoçôes de DQO para todo o sistema foram 94,8%, para a primeira fase, e 93,4%, para a segunda fase. A alcalinidade se mostrou um parâmetro efetivo pra monitorar a ocorrência de NDS. Embora tenha se mostrado viável como pós-tratamento de UASB em sistemas tratando efluente doméstico, a relação DQO/N-Total precisa ser controlada para garantir o processo de NDS / A Structured Bed Intermittently Aerated reactor (SBIA) was tested as post-treatment for UASB treating domestic wastewater. The SBIA underwent cycles of one hour of aeration and two hour of anoxia to obtain Simultaneous Nitrification and Denitrification (SND) for the removal of nitrogen. The recirculation flow applied was 3 times the input flow to equalize the effluent quality. The reactor had a cylindrical shape and its support medium is polyurethane foam in the form of cylinders arranged vertically, supported by polyvinyl chloride (PVC) rods attached at the ends. The study was divided into two stages in which the SBIA received the UASB reactor effluent with different COD/Total-N ratios. The first COD/Total-N ratio was 2,44 and the second was 4,01. The removal of N-total were 23.7% and 65.3% respectively for the first and second stages. The removal of COD, in all the system, was 94.8% for the first stage and 93.4% for the second stage. The alkalinity proved to be an effective parameter to monitor the occurrence of SND. Although the SBIA proved to be feasible as post-treatment of UASB systems treating domestic wastewater the ratio COD/N-total must be controlled to ensure the process of SND

O reator em batelada seqüencial com biomassa em suspensão foi submetido a concentrações de N-amoniacal de 125, 250 e 500 mg N/L e em condições de oxigênio dissolvido (OD) no reator de 2 mg 'O IND.2'/L, em ciclos de 2h/2h de anóxico/aeróbio. Em todas as fases, o reator foi operado como batelada alimentada. Na condição de 125 mg N/L obteve-se eficiência de remoção de 87% de N, tendo o nitrato sido o principal produto da nitrificação. Na condição de 250 mg N/L, obteve-se eficiência de remoção de N de 84%, com predominância de nitrito como principal produto da nitrificação e com ocorrência de nitrificação e desnitrificação simultânea durante os dois primeiros ciclos aeróbios. Na condição de 500 mg N/L, as condições de concentração de OD de 2 mg 'O IND.2'/L e aeração intermitente a cada 2h não foram suficientes para promover a remoção total de nitrogênio amoniacal. Foram feitas alterações: ciclos de 2h anóxico e 9h aeróbios, com concentração média de 2,8 mg 'O IND.2'/L, que resultaram em eficiências de remoção de N de 94%, com predominância de nitrito. Foram isoladas cepas desnitrificantes com similaridade de 97% para Thauera mechernichensis e Thauera sp. 27 nas condições operacionais de 125 e 250 mg N/L e de 99% para Ochrobactrum anthropi e Ochrobactrum tritici, na condição operacional de 500 mg N/L. O longo tempo de operação resultou na diminuição da população de bactérias oxidantes de nitrito, podendo ter sido uma das causas que contribuiu para que se criassem condições que levariam à nitrificação via nitrito na concentração de 500 mg N/L. O sucesso na prevenção da inibição do processo por amônia livre foi atribuído à adoção das condições operacionais do reator, que foi operado sob aeração intermitente e batelada alimentada. / The sequential batch reactor with suspended bioma was subjected to ammonium concentrations of 125, 250 and 500 mg N/L, oxygen dissolved (OD) concentrations of 2 mg 'O IND.2'/L, 2h/2h of anoxic/aerobic steps. The reactor was operated under fed-batch feeding. At the operational condition of 125 mg N/L, the mean nitrogen removal efficiency of 87% was obtained and nitrate was the main nitrification product. At operational condition of 250 mg N/L, was gotten nitrogen removal efficiencies of 84% and nitrite was the predominant form of nitrogen and simultaneous nitrification and denitrification occurred during the two first aerobic steps of the cycle. At 500 mg N/L, the operating conditions imposed to the reactor (OD concentrations of 2 mg 'O IND.2'/L and intermittent aeration of 2h) did not lead to complete nitrification during the aerated steps, thus affecting nitrogen removal. The conditions were altered increasing the aerated steps to 9 hours, with OD concentration of 2,8 mg 'O IND.2'/L, and keeping the duration of the anoxic steps in 2 hours. Under such conditions, the mean nitrogen removal efficiency attained 94% and nitrite was the predominant oxidized nitrogen specie. It was isolated denitrifiers with similarity of 97% for Thauera mechernichensis and Thauera sp. 27 at the operational conditions of 125 and 250 mg N/L and of 99% for Ochrobactrum anthropi and Ochrobactrum tritici, at operational condition of 500 mg N/L. The long term operation resulted in the decrease of nitrite oxidizers populations and this was probably the main factor contributing for the creation of conditions for the partial nitrification via nitrite to prevail during the operation at ammonium concentration of 500 mg N/L. The success in preventing free ammonia inhibition was attributed to the adoption of intermittent aeration and fed batch operation.

Made available in DSpace on 2017-07-20T13:41:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Jose Geraldo Machado Filho.pdf: 1790649 bytes, checksum: 7797b84b3e71af503db5a84d51bfed6a (MD5) Previous issue date: 2015-03-13 / Bad smell originated from the sewage biological treatment results in disturbance to the communities situated around these stations and is harmful to the operators’ health. This study presents results obtained from the monitoring of a sewage station treatment aiming to reduce the organic load and total suspended solids from the final effluent as well as the bad smell caused mainly by the hydrogen sulfide. The system comprised a Upflow Anaerobic Sludge Blanked (UASB), a percolator biological filter and secondary decanter. The study was divided into five phases and operated for 271 days. Phase 1 was composed of anaerobic reactor, aeration tank, percolator biological filter and secondary decanter; phase 2 had anaerobic reactor, aeration tank, percolator biological filter, secondary decanter and sludge recirculation; phase 3 had anaerobic reactor, aeration tank, secondary decanter and mud recirculation; phase 4 was composed of anaerobic reactor, aeration tank, percolator biological filter, secondary decanter, mud recirculation and final effluent recirculation, and phase 5 comprised anaerobic reactor, aeration tank with polyurethane foam, percolator biological filter, secondary decanter, mud recirculation and final effluent recirculation. All phases presented efficacy to remove oxygen chemical demand and oxygen biochemical demand ranging from 81 to 94% and total suspended solids from 71 to 92%. The sulfide removal, in the form of hydrogen sulfide in aqueous medium in the aeration tank presented 44,7% efficacy, the aeration tank release of sulphydric gas presented 70% reduction and up to 95% reduction of hydrogen sulfide in the air measured in the station area. The innovation in this operational system of treatment was the development of an aeration system, situated between the anaerobic reactor and the percolator biological filter, comprising a compressor with 1,132.7 L.min-1 air flow maximum capacity and ten fine microbubble plate diffusers, with 152.0 mm diameter and 0.5 to 1.5 mm porosity, installed 1m deep, inside the aeration tank, with a 15.0 cm distance between them, 300 L.min-1 total air flow and keeping the average dissolved oxygen concentration in the tank from 0.5 to 5.3 mg.L-1. / O mal cheiro inerente ao processo de tratamento biológico de esgoto traz incômodo às comunidades situadas no entorno das estações e danos à saúde dos operadores. O presente trabalho apresenta os resultados do monitoramento de uma estação de tratamento de esgoto com o objetivo de redução da carga orgânica e sólidos suspensos totais do efluente final além da redução de maus odores causados principalmente pelo sulfeto de hidrogênio. O sistema é composto por reator anaeróbio de leito fluidizado, filtro biológico percolador e decantador secundário. O estudo foi dividido em cinco fases, foi operado durante 271 dias, onde a fase I foi composta por reator anaeróbio, filtro biológico percolador e decantador secundário, fase II reator anaeróbio, tanque de aeração, filtro biológico percolador, decantador secundário e recirculação do lodo, fase III reator anaeróbio, tanque de aeração, decantador secundário e recirculação do lodo, fase IV reator anaeróbio, tanque de aeração, filtro biológico percolador, decantador secundário, recirculação do lodo e recirculação do efluente final e fase V reator anaeróbio, tanque de aeração com espuma de poliuretano, filtro biológico percolador, decantador secundário, recirculação do lodo e recirculação do efluente final. Em todas as fases foram observadas eficiências na remoção da demanda química de oxigênio e demanda bioquímica de oxigênio de 81 a 94% e de sólidos suspensos totais de 71% a 92%. A remoção de sulfetos, na forma de sulfeto de hidrogênio no meio aquoso no tanque de aeração, apresentou uma eficiência de 44,7%, a liberação de gás sulfídrico do tanque de aeração teve uma redução de 70 % e diminuição de até 95% de sulfeto de hidrogênio no ar medido na área da estação. A inovação neste sistema operacional de tratamento foi o desenvolvimento de um sistema de aeração, situado entre o Reator anaeróbio e o filtro biológico percolador, constituído por um compressor com capacidade máxima de vazão de ar de 1.132,7 L.min-1 e dez difusores de microbolhas finas tipo prato, com diâmetro de 152,0 mm e porosidade de 0,5 a 1,5 mm, instalados a 1 m de profundidade, dentro do tanque de aeração, com espaçamento de 15,0 cm entre eles, com vazão total de ar de 300 L.min-1, mantendo a concentração de oxigênio dissolvido no tanque em média entre 0,5 a 5,3 mg.L-1.

A presente proposta de estudo refere-se à identificação de modelo linear empírico para processo de transferência de oxigênio das bolhas de ar para o meio líquido, simulação para testes de controle e implementação de uma estratégia de controle em escala laboratorial em tempo real. Os ensaios de controle foram na unidade experimental (canal aberto) existente no laboratório de hidráulica ambiental o qual foi adaptado para aeração com sensores, atuadores, microcomputador, interface AD/DA. Foi testado o algoritmo de controle do tipo convencional PID (Proportional Integral Derivative control). Com os resultados obtidos da perturbação degrau na variável de entrada (alimentação do ar) foi possível identificar o sistema como um modelo de primeira ordem, suficiente para os propósitos de controle. Baseado na identificação, foi ajustado um controlador PID para implementação experimental. A principal contribuição desta pesquisa consistiu no emprego de uma estratégia de controle adequada na prática, ao processo de aeração. / The current study refers to the identification of an empirical linear model for the oxygen transfer process from air bubbles to liquid, control tests simulation and implementation of a control strategy at real time in laboratory scale. The control tests were carried out at the experimental unit (open channel) located at the environmental hydraulic laboratory which was adapted to aeration process with sensors, actuators, microcomputer, AD/DA interface. The classic PID (Proportional Integral Derivative control) algorithm was tested. With results from step response of input variable (air feeding) it was possible to identify the system as a first order model, enough for the control purposes. Based on the identification, a PID controller was adjusted for the experimental implementation. The main contribution of this work consisted of the employment of an appropriate control strategy to the aeration process in practice.

Essa pesquisa teve como objetivo principal avaliar o desempenho de um reator de leito estruturado e fluxo contínuo, sob diferentes condições operacionais como aeração intermitente e recirculação do efluente, na remoção biológica de carbono e nitrogênio de uma água residuária sintética. Foi utilizado um reator vertical, construído em acrílico, com um volume total de 11,6 L e um volume útil de 6,1 L. O meio suporte utilizado para fixação dos microrganismos foi espuma de poliuretano na forma de cilindros dispostos verticalmente suportados por hastes, presos nas extremidades. A razão de recirculação utilizada durante todo o experimento foi igual a 5. Os períodos adotados de aeração e não aeração foram de 2 horas e 1 hora, respectivamente. Estabelecidos a vazão de recirculação e os períodos de aeração e não aeração, estudou-se o efeito da variação do TDH na eficiência de remoção de \'N\'-total e DQO. Como resultado, observou-se que a melhor condição operacional foi com TDH de 12 horas, que apresentou eficiência de remoção de \'N\'-total de 82% e remoção de DQO de 89%. O sistema mostrou-se estável ao ser operado nessas condições, apresentando pouca variação nos resultados. Por outro lado, quando o sistema foi operado com TDH de 8 horas e 10 horas, houve queda nas eficiências de remoção de \'N\'-total para valores de 49% e 45% respectivamente. Com relação à remoção de DQO, as eficiências com TDH de 8 horas e 10 horas foram de 85% e 88% respectivamente, indicando uma boa remoção de matéria orgânica mesmo com TDH menor. Não houve presença significativa de biomassa no efluente, indicando que a biomassa permaneceu fortemente aderida ao meio suporte. Foram realizados ensaios cinéticos para determinação das velocidades de nitrificação e desnitrificação da biomassa do reator operando em sua melhor condição operacional. Por meio e perfis temporais em reatores em batelada, obteve-se uma velocidade de nitrificação via \'N\'-amoniacal de 1,43 mg\'N\'/gSSV.h. As velocidades de nitrificação via \'N\'-nitrito foram 1,87 mg\'N\'/gSSV.h e 1,3 mg\'N\'/gSSV.h. Na desnitrificação de \'N\'-nitrato à \'N\'-nitrito, foram obtidas velocidades de 3,4 mg\'N\'/gSSV.h e 4,0 mg\'N\'/gSSV.h. Para a desnitrificação de \'N\'-nitrito a \'N IND.2\', as velocidades obtidas foram 2,3 mg\'N\'/gSSV.h e 2,9 mg\'N\'/gSSV.h. / This research aimed at evaluating the performance of a structured bed reactor continuously fed, operated with intermittent aeration and effluent recirculation, in the biological removal of carbon and nitrogen from a synthetic effluent. A vertical reactor was built in acrylic, with a total volume of 11.6 L and a working volume of 6.1 L. Polyurethane foam cylinders supported by sticks vertically disposed were used for biomass attachment. The recirculation flow rate was 5. Aerated and non-aerated periods ware 2 hours and 1 hour, respectively. Once established the recirculation flow and the length of aerated and non-aerated period, the study of effect of the hydraulic retention time (HRT) on the removal efficiencies of Total-\'N\' and COD was started. The best operating condition was achieved with HDT of 12 hours, with removal efficiency of Total-\'N\' and COD removal of 82% of 89% respectively. Under such condition, the system exhibited high stability with little variation of the monitoring parameters. On the other hand, when the system was operated with HDT of 8 hours and 10 hours, there was a decrease in removal efficiencies of Total-\'N\', to 49% and 45% respectively. Regarding COD removal, the efficiencies at HDT of 8 hours and 10 hours were 85% and 88% respectively, indicating that organic matter removal efficiency is not limited in such range of HDT. The low concentration of suspended solids in the effluent indicates the biomass was firmly attached to the bed. Kinetic assays were performed to determine the rates of nitrification and denitrification in the reactor operating at its best operational condition. Temporal profiles obtained from batch reactors allowed for obtaining an ammonia oxidation rate of 1.43 mg\'N\'/gVSS.h. The nitrite oxidation rates were 1.87 mg\'N\'/gVSS.h and 1.3 mg\'N\'/gVSS.h. The reduction rates of nitrate to nitrite were 3.4 mg\'N\'/gVSS.h and 4.0 mg\'N\'/gSSV.h. The denitrification rate of nitrite to \'N IND.2\' were 2.3 mg\'N\'/gSSV.h and 2.9 mg\'N\'/gSSV.h.

O desenvolvimento das culturas pode ser afetado por combinações de estresses físicos, químicos e biológicos. Na ausência de outras limitações, os fatores físicos do solo que afetam diretamente o crescimento radicular são a resistência mecânica, a aeração e a disponibilidade hídrica. O objetivo deste trabalho foi incluir os fatores físicos do solo na modelagem do crescimento radicular de soja e de milho. As condições físicas dos solos foram modeladas com o fluxo de água em 1D e o crescimento radicular em 3D por meio da inclusão de um parâmetro de redução do estresse para o alongamento radicular. Soja e milho foram cultivados em quatro níveis de compactação em um Latossolo Vermelho. O modelo foi validado com dados de campo de conteúdo volumétrico de água, resistência do solo à penetração e densidade de comprimento radicular de soja e de milho cultivadas em diferentes níveis de compactação e condições hídricas. A taxa de alongamento radicular foi reduzida exponencialmente em função do aumento da resistência do solo à penetração, e linearmente em relação ao decrescimento da aeração ou da disponibilidade hídrica. A produtividade de grãos de soja e milho foi reduzida em função da escarificação do solo ou tráfego intenso de colhedora no Latossolo Vermelho. As densidades de comprimento radicular simulados concordaram com os valores medidos no campo. As condições físicas de resistência mecânica, hipoxia e estresse hídrico foram eficientemente incorporadas por meio do parâmetro de redução do estresse ao alongamento radicular, e podem ser usadas para avanços nos estudos de interações solo-raiz. / Crop development is affected due soil physical, chemical, and biological conditions. In the absence of others limitations, the soil physical factors that affect directly root growth are mechanical impedance, aeration and water stress. The aim of this work was to include soil physical limitations into the root growth model of soybean and maize crops. Soil physical conditions was modelling with water flux in one-dimensional and root growth in three-dimensional by stress reduction function for root elongation. Soybean and maize crops was cultivate in four soil compaction levels in a Rhodic Eutrudox. The model was validate with field data of soil water content, soil penetration resistance, and root length density of soybean and maize cropping in four soil compaction levels and two weather conditions. Root elongation rate was reduced exponentially as a function of soil penetration resistance, and linearly in relation to soil aeration or water stress. Soybean and maize grain yield was reduced due to soil chiselling and intense harvester traffic in a Rhodic Eutrudox. Soybean and maize root length density modelling agreed to field measurement. Soil physical conditions of mechanical impedance, hypoxia and water stress was successful incorporated into the root growth model by stress reduction function to root elongation, and its can be used for advances in soil-root interaction research.

No presente trabalho foram estudados a necessidade de suplementação nutricional do hidrolisado hemicelulósico de palha de arroz para bioconversão a etanol pela levedura Pichia stipitis, e os efeitos da agitação e da razão Vfrasco/Vmeio, em frascos agitados, sobre os parâmetros fermentativos deste processo. Os estudos da suplementação do hidrolisado para produção de etanol por bioconversão pela levedura Pichia stipitis avaliou a adição dos nutrientes: uréia ( 0 a 2,3 g/L) MgSO4.7H2O (0 a 1,0 g/L) e extrato de levedura (0 a 3,0 g/L). Este estudo mostrou que apenas a adição 3 g/L de extrato de levedura foi necessária para que o processo alcançasse bons resultados de conversão (YP/S = 0,29 g/g) e produtividade em etanol (QP = 0,24 g/L.h) não necessitando portanto da adição dos demais nutrientes. Comparado com o meio suplementado com todos os nutrientes, a suplementação com apenas 3 g/L de extrato de levedura, levou a um aumento de 14% na produtividade do processo. A avaliação da oxigenação em frascos agitados mostrou que a aeração foi um fator capaz de influenciar fortemente os parâmetros de fermentação (YP/S e QP). A condição de maior aeração favoreceu a produção de células e a condição de menor aeração favoreceu a conversão em etanol, porém com baixa produtividade, sendo a produtividade em etanol favorecida por condições intermediárias de aeração, correspondente a agitação de 200 rpm e a razão Vfrasco/Vmeio de 2,5, onde foram alcançadas conversão em produto (YP/S) e produtividade em etanol (QP) de 0,36 g/g e 0,39 g/L.h, respectivamente, o que representa um aumento de cerca de 63% a produtividade e 24% a conversão em etanol, quando comparado com as condições de aeração utilizadas anteriormente. A cinética de fermentação de Pichia stipitis no hidrolisado empregando as condições de suplementação nutricional e aeração otimizadas mostrou que a máxima concentração de etanol alcançada para o hidrolisado suplementado foi cerca de 23,6 g/L após 48 horas, consumindo neste tempo 86 % dos açúcares presentes no meio. Comportamento semelhante foi observado para o meio sintético, onde, no mesmo tempo, a máxima concentração de etanol foi de 24,4 g/L, porém com completo consumo dos açúcares. / The present work studied the necessity of nutritional supplementation of rice straw hemicellulosic hydrolysate for ethanol bioconversion by Pichia stipitis, and the aeration (effects of agitation and Vflask/Vmedium ratio) in agitated flasks, on the fermentative parameters of the process. The studies on the hydrolysate supplementation for ethanol production by Pichia stipitis yeast bioconversion evaluated the nutrients addition: urea (0 to 2.3 g/L), MgSO47H2O (0 to 10 g/L) and yeast extract (0 to 3.0 g/L). This study showed that only the addition of 3g/L yeast extract was enough to obtain good results for ethanol conversion (YP/S = 0.29 g/g) and productivity (QP = 0.24 g/L.h). By comparing to the medium supplemented with all the nutrients, the supplementation with only 3 g/L yeast extract increased 14% the process productivity. The evaluation of the oxygenation in agitated flasks showed that the aeration highly influenced the fermentative parameters (YP/S and QP). The condition of higher aeration favored the cells production and the condition of lower aeration favored the ethanol conversion, but with low productivity. The ethanol productivity was favored by intermediary conditions of aeration, correspondent to 200 rpm agitation and 2.5 Vflask/Vmedium ratio, thus obtaining 0.36 g/g product conversion (YP/S) and 0.39 g/L.h ethanol productivity (QP). This means an increase of approximately 63% productivity and 24% ethanol conversion, when compared to the aeration conditions previously used. The kinetics of Pichia stipitis fermentation in the hydrolysate using the optimized conditions of nutritional supplementation and aeration rate showed that the maximum ethanol concentration for the supplemented hydrolysate was about 23.6 g/L after 48h, consuming 86% sugars present in the medium. Similar behavior was observed for the synthetic medium where, with the same time, the maximum ethanol concentration was 24.4 g/L, but with the complete sugars consumption.