Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-02-05T20:59:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 328682.pdf: 1289481 bytes, checksum: d3c73b57b619fdfc6698fa38bc425b09 (MD5) Previous issue date: 2014 / Doenças cardiovasculares são uma das principais causas de mortalidade em muitas partes do mundo, com a aterosclerose figurando como principal causa de oclusão coronariana, acidente vascular cerebral e aneurisma da aorta. A veia safena é a prótese vascular mais comumente usada para enxertos vasculares de pequeno calibre (< 6 mm). No entanto, 10% -40% dos pacientes não têm uma veia safena adequada para substituição de prótese devido à incompatibilidade de tamanho ou doença venosa. Abordagens de engenharia de tecidos estão sendo usadas para desenvolver métodos paliativos para essas patologias, como a construção de vasos sanguíneos artificiais. Este trabalho teve como objetivo a biossíntese de vasos artificiais a partir de celulose bacteriana (CB) produzida por Gluconacetobacter hansenii. Os vasos obtidos exibiram propriedades mecânicas comparáveis às dos vasos nativos e sua análise morfológica mostrou a presença de fases ligadas entre si, uma superfície densa e outra porosa, imitando a túnica íntima e média dos vasos nativos, respectivamente. A cultura in vitro das células musculares lisas de aorta humana no interior dos vasos de CB demonstrou a sua capacidade de suportar a colonização celular, tendo as células permanecido viáveis após 14 dias de cultura e apresentando uma morfologia alongada. Os vasos colonizados por sete dias seguiram para um reator de fluxo pulsante, onde permaneceram por mais sete dias em condição dinâmica. O vaso de celulose tecidual muscular apresentou a formação de uma monocamada confluente e direcionada paralelamente à direção do fluxo contínuo. Em condições de cultura dinâmica as células apresentaram maior viabilidade e capacidade de proliferação do que no controle estático, indicando que o ambiente celular propiciado pelo reator de perfusão mimetizam aqueles encontrados no sistema vascular natural. Estes vasos de CB constituem uma plataforma para aplicações como biorreator tecidual, permitindo ensaios com células e outros agentes terapêuticos, através de interações com a monocamada de células confluentes que responde à estimulação dinâmica de fluxo pulsante.<br> / Abstract : Cardiovascular diseases are one of the main causes of mortality in many parts of the world, with atherosclerosis figuring as the principal cause of coronary occlusion, stroke and aortic aneurysm. Saphenous vein is the most commonly used vascular prosthesis for small-caliber (< 6 mm) vascular grafts, however, 10%?40% of patients do not have a saphenous vein suitable for prosthetic replacement due to size mismatch or venous disease. Tissue engineering approaches are being used to develop palliative methods for these pathologies such as the construction of artificial blood vessels. Here we describe the biosynthesis of artificial blood vessels using Gluconacetobacter hasenii?s bacterial cellulose (BC) as scaffolding. The vessels obtained exhibited morphological and mechanical properties similar to native vessels and their morphology showed the presence of a dense and a porous phase, connected as a basis to mimic the intimal and medial layers of a blood vessel, respectively. In vitro cultures of human aortic smooth cells HASMCs in the presence of cellulose tubular scaffolds demonstrated their ability to support cell colonization, with cells remaining viable after 14 days of culture and showing an elongated morphology. Vessels colonized for seven days were placed in a pulsed flow reactor, where they remained for another seven days in dynamic condition. The cellulose muscle tissue vessel showed the formation of a confluent monolayer oriented parallel to direction in the continuous flow. In the interior of the vessels, cells in dynamic culture condition showed greater proliferation and cell viability compared to the static control. These BC vessels have proved to be a promising platform for the development of an in vivo-like bioreactor, allowing cell and drug assays on the confluent cell monolayer which responds to the dynamic stimulation of pulsatile flow.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental / Made available in DSpace on 2013-07-15T22:55:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 210962.pdf: 10777644 bytes, checksum: 6ffc6e96c15f8ec0fa809ca184e60ba7 (MD5) / Neste trabalho foi investigado o desempenho de reatores híbridos de leito móvel agitado na remoção de nitrogênio e carbono de esgoto urbano, utilizando-se dois materiais suporte poliméricos com características diferentes: suporte P4 (plástico reciclado, muito rugoso, diâmetro médio de 2,31 mm densidade de 900 kg/m3, superfície específica potencial de 2596 m2/m3sup) e suporte P5 (polietileno, forma cilíndrica, profundidade de 6,2 mm, densidade 880 kg/m3, superfície específica potencial de 3075 m2/m3sup). A instalação piloto era formada por duas linhas de tratamento, com as mesmas condições operacionais, mas com diferentes porcentagens de preenchimento dos materiais suporte flotantes. Cada linha era constituída por uma coluna em PVC transparente, decantador, 3 bombas peristálticas (alimentação do sistema, recirculação de lodo e adição de fonte de carbono). A aeração (ar comprimido ascendente) era seqüencial, com corte do ar a cada 45 minutos, a fim de obter a alternância de fases aeróbias e anaeróbias. A temperatura foi mantida a 16°C. Os reatores piloto foram operados em duas fases (A e B), definidas em função da idade do lodo: fase A, com idade do lodo média de 10 dias e fase B, em média de 3 dias. As cargas volumétricas médias aplicadas, em termos de nitrogênio e de DQO foram de 0,16 kgNTK/m3 dia e 1,0 kgDQO/m3 dia (suporte P4); e 0,15 kgNTK/m3 e 0,9 kgDQO/m3 dia (suporte P5). Os resultados obtidos mostraram uma remoção média de nitrogênio de 95% para o suporte P4 e 73% para o suporte P5, e de 89% em relação à DQO solúvel e 73% para a DQO total (suporte P4) e 91% em termos de DQO solúvel e 79% para a DQO total (suporte P5). Estes resultados mostraram a influência do material suporte na eficiência de remoção de nitrogênio, enquanto a idade do lodo não causou influência na eficiência, pois a atividade autotrófica foi principalmente ligada à biomassa fixa.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental. / Made available in DSpace on 2013-07-15T23:41:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 213572.pdf: 1892651 bytes, checksum: dbb777f01ec0f1d43940a2c7059d2a94 (MD5) / O biorreator à membrana (BRM) permite a retenção da biomassa e microrganismos patógenos, promovendo maior eficiência no tratamento de efluente e segurança bacteriana no permeado. O efluente tratado apresenta boas condições de reúso. O trabalho desenvolvido nesta Tese utilizou o BRM submersa para o tratamento de um efluente sintético, avaliando-se seu desempenho hidrodinâmico e físico-químicos no controle da colmatação. Os estudos experimentais foram realizados no Laboratório de Génie des Procédés d#Élaboration des Bioproduits (GDPB), na Universidade Montpellier II, França. Os experimentos consistiram em acompanhar, durante 15 meses ininterruptos, o desempenho dos procedimentos sobre o plano de qualidade de tratamento de um efluente sintético e a evolução da colmatação da membrana. Os adjuvantes: cloreto férrico (FeCl3) e carvão ativo (CA) foram adicionados no tanque de alimentação, substrato, com o objetivo de aumentar o tamanho médio das partículas da suspensão biológica por floculação e adsorsão, para então verificar a minimização da colmatação das membranas. Os fluxos de permeação estudados foram: 5, 10 e 15 L/h.m2. Os estudos para a compreensão da colmatação nas membranas apresentaram resultados satisfatórios. A suspensão biológica sem adição de adjuvantes, chamada por

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2013-12-05T23:23:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 319992.pdf: 2206400 bytes, checksum: 8a3a74e03953aab6785d2768e84434f8 (MD5) Previous issue date: 2013 / A tendência é que nos grandes centros urbanos as estações de tratamento de efluentes apresentem arquitetura que privilegie plantas compactas, com operação estável, baixo impacto ambiental e visual, além de redução nos níveis de odores e ruídos. Neste cenário, as ETEs que empregam a tecnologia MBBR (reatores de leito móvel com biofilme) surgem como uma excelente alternativa, pois apresentam instalações compactas, com impactos relativamente baixos, além de serem altamente resistentes aos choques de carga orgânica, de temperatura e de toxicidade. Este processo utiliza elementos suportes para fixação do biofilme, mantidos em suspensão no reator através de sistemas de aeração ou agitadores mecânicos, empregando microrganismos em suspensão e aderidos aos meios suportes, aumentando a quantidade de biomassa contida no reator. Este trabalho investiga o desempenho de um MBBR quanto à remoção de carga orgânica e nitrificação, submetido a quatro diferentes condições experimentais, de acordo com o planejamento fatorial elaborado 22. Tendo como objetivo principal buscar a condição experimental que resulte em um melhor funcionamento do processo MBBR foram variadas a velocidade superficial do ar (UG) e o tempo de retenção hidráulica (TRH). O meio suporte utilizado, contendo 490 m2.m-3 de área superficial específica interna, foi introduzido no reator biológico de acordo com uma razão VS/VR (razão entre o volume de meio suporte e o volume do reator) de 25%. Após o reator biológico, alimentado com efluente sanitário, foi instalado um decantador para separação do efluente tratado do lodo excedente. O MBBR foi operado por um período total de 120 dias, sendo que cada condição experimental operou por 30 dias. As velocidades superficiais do ar empregadas foram de 1,78 e 3,57 m.h-1 e os tempos de retenção hidráulica de 8,33 e 12,00 h. A concentração de sólidos suspensos totais no meio reacional foi em média de 218 mg.L-1, característicos de sistemas MBBR. O biofilme apresentou boa atividade, medida através da taxa de consumo de oxigênio. As microscopias realizadas no período de testes mostraram o desenvolvimento de um biofilme fino e denso, recobrindo somente a superfície interna do meio suporte. Foi observada também à predominância de rotíferos, indicativos de alto tempo de retenção celular. As eficiências globais de remoção de DQO e o percentual de nitrificação, considerando os resultados obtidos nas quatro condições experimentais, foram de 73 e 89%, respectivamente. Sendo que a condição 3 (TRH = 8,33 h e UG = 3,57 m.h-1) apresentou os melhores resultados de eficiência. A análise dos efeitos das variáveis independentes (UG e TRH) sobre as variáveis de resposta (?DQO e ?N-NH4+) revelaram que para a eficiência de remoção de DQO, o tempo de retenção hidráulica foi o parâmetro que apresentou maior influência, enquanto que a eficiência de nitrificação foi mais afetada pela velocidade superficial do ar. As superfícies de resposta obtidas evidenciaram que para uma remoção de DQO e nitrogênio amoniacal de 76% e 90%, respectivamente, deve ser empregado TRH de 12,00 h e UG de 3,80 m.h-1. Com base nestes resultados, o investimento para implantação de uma planta MBBR é apenas 15% maior do que o investimento para um sistema de lodos ativados, possibilitando o uso desta tecnologia mesmo para ETEs de pequeno porte. <br> / Abstract : Tendency in the urban centers is that the wastewater treatment plants present an architecture that favors compact plants, with stable operation, low visual and environmental impact, beyond the noise and odors levels reduction. On this scenery, WTP´s based on MBBR technology (Moving Bed Biofilm Reactor) come up with an excellent choice, because they have compact set installation, relatively low impact, besides being highly resistant to the shocks of organic load, temperature and toxicity. That process makes use of carrier for the biofilm growth, held in suspension in the reactor through the aeration or mechanic stirring system, by using microorganism in suspension and adhered to carrier, increasing amount of biomass in the reactor. This job investigates the performance of a MBBR concerning the organic load removal and nitrification, under four different operating systems, according to the undertaken factorial design 22. As prior aim, looking forward to an operational condition that comes to better MBBR working process, there were different levels on the air superficial velocity (UG) and hydraulic retention time (HTR).The used carrier, with 490 m2. m-³ specific surface area inner, was put in the biological reactor according to VS/VR (carrier filling ratio) of 25%. After the biological reactor, fed up with sewage, it was installed a clarifier to set apart treated effluent and excess sludge. MBBR was operated for a period of 120 days, being each experimental condition operated for 30 days. Air superficial velocity applied ranked from 1.78 and 3.57 m.h-1 and hydraulic retention time, from 8.33 and 12.00 h. Overall concentration of total suspended solids in the reaction mean was in the average of 218 mg.L-1, characterizing MBBR system. Biofilm showed good activity, measured through oxygen uptake rates. Microscopy performed in that testing period showed the development of the thin and thick biofilm, covering only the inner surface of the carriers. It was also noticed the rotifers prevalence, pointing out cells retention long time. Overall efficiency of COD removal and nitrification percentage, considering given results in the four operation systems, were between 73 and 89% respectively. Therefore, the condition 3 (TRH = 8,33 h e UG = 3,57 m.h-1) showed the best efficiency results. Analysis of the independent variable effects (UG and HRT) over the answering variables (?COO e ?N-NH4+) revealed that for the efficiency of COD removal ,hydraulic retention time was the parameter setting that showed more influence, while nitrification efficiency was more influenced by the air superficial velocity. Obtained response surfaces revealed that COD and ammonium nitrogen removal of 76% and 90%, respectively, it must be applied HRT of 12.00 h and UG of 3.80 m.h-1. Based on these results, investment for the deployment of a MBBR is only 15% higher than the investment for the activated sludge, making possible the usage of this technology even for smaller WTP's.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2013-12-05T23:48:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 320738.pdf: 1452716 bytes, checksum: 75b42d9861b02a08f59fa83bddacd499 (MD5) Previous issue date: 2013 / Um dos problemas da carcinicultura intensiva é o acumulo de compostos nitrogenados, principalmente nitrogênio amoniacal e de nitrito, os quais se acumulam dentro do tanque de cultivo, sendo extremamente tóxicos para os organismos aquáticos. Isso acontece em função dos resíduos gerados pela ração administrada e pelo metabolismo dos camarões. Alguns sistemas de tratamento já existem removendo a amônia por meio da utilização de bactérias heterotróficas, as quais utilizam fontes extras de carbono orgânico para converter a amônia em biomassa bacteriana. O presente estudo tem como objetivo promover a retirada do nitrogênio por meio do processo de nitrificarão/desnitrificação, a fim de manter a qualidade de água necessária para o cultivo de camarão mirinho. Para isso foi desenvolvido um sistema de com recirculação da água em circuito fechado, promovendo a nitrificação dentro do próprio tanque de cultivo e um reator de desnitrificação externo. Os ensaios foram realizados no Laboratório de Camarão Marinho (LCM) da Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC). O ensaio envolveu o desnvolvimento de camarões desde a fase juvenil até a fase adulta, realizado em duas etapas. A primeira etapa teve duração de 50 dias utilizando camarões de 1,48 ± 0,31g e a segunda foi realizada em 36 dias utilizando camarões de 7,1g ± 0,56g. A unidade experimental continha três partes principais: tanque contendo um reator de leito móvel para nitrificação; um reator de leito móvel para desnitrificação e um decantador. Esse trabalho destinou-se a aplicação desse processo no cultivo super-intensivo de camarão marinho (Litopenaeus vannamei) operado em ciclo fechado, com zero de renovação de água. E obteve como resultado após os 36 dias dias de cultivo utilizando uma densidade de 350 camarões/m3, 92,86 % de sobrevivência, peso final de 13,1 ± 1,44g , e crescimento semanal médio de 1,23 g/ semana. O sistema assim concebido mostrou-se viável e muito promissor para aplicação na carcinicultura, trazendo uma série de vantagens quando comparado com os sistemas atualmente utilizados, sendo os principais: menor produção de lodo; menor gasto com energia e melhores condições de cultivo.<br> / One of the problems associated to the intensive shrimp pond is ammonia and nitrite accumulation in the tank, being extremely toxic to aquatic organisms.This is due to the residues generated by the shrimp metabolism. Some existing treatment systems remove ammonia using heterotrophic bacteria, which use external organic carbon sources to convert ammonia to bacterial biomass. This study aims to promote the removal of nitrogen through the nitrification/denitrification process in order to maintain the water quality required for growing marine shrimp. In this work it was built a closed circuit water recirculation system, promoting the nitrification process inside the cultivation tank and one external denitrification reactor. The experiment was conducted at the Laboratory of Marine Shrimp (LCM) of the Federal University of Santa Catarina (UFSC). The experiment involed shrimp from larval to adult phases, carried out in two steps. The first stage lasted 50 days starting with 1.48 ± 0,31g shrimp and the second lasted 36 days starting with 7.1 ± 0,56 g. The experimental setup was composed of three main parts: tank containing a moving bed reactor for nitrification, a moving bed reactor for denitrification and a settler. This work aimed the implementation of this process, applied to grow marine shrimp (Litopenaeus vannamei) in a super-intensive mode, operated in water closed loop, with zero water renewal. The results after 36 days of cultivation, using a density of 350 shrimps/m3, it was obtained 92.86 % of survival, final weight of 13.1± 1,44g, and average growth rate of 1.23 g/ week. The designed system have shown to be viable to be implemented and and a promising process to be applied in the carciniculture, bringing many advantages when compared to other system used until now, being highlighted: smaller sludge production; less energy consume; and better cultivation conditions.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-03-28T04:13:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 344648.pdf: 1932503 bytes, checksum: 4e736ee099d342f7a16cd8dbb8bc3f8d (MD5) Previous issue date: 2016 / Esta pesquisa aborda o tratamento de efluentes sanitários, considerando a remoção dos nutrientes nitrogênio e fósforo, bem como a degradação da matéria orgânica em um Biorreator a Membranas (BRM) associado a um Reator em Batelada Sequencial (RBS), utilizando membranas planas de alta densidade. A busca pela otimização dos tratamentos, com aplicação de inovações, tem o intuito de minimizar, cada vez mais, a periculosidade da disposição inadequada de efluentes no meio ambiente. A associação do tratamento com membranas a um reator de lodos ativados busca a melhoria no desempenho do tratamento do efluente sanitário e traz a possibilidade da real adaptação da tecnologia em uma estação de tratamento em operação. Desse modo, para este estudo, um BRM com volume de 10 m³ operou durante 120 dias, sendo alimentado com o lodo ativado do RBS em escala real. O BRM possuía um misturador e difusores de ar abaixo do módulo de membranas planas de ultrafiltração, e uma bomba helicoidal para retirada do efluente tratado, com fluxo adotado de 10 L/m².h de permeação. O estudo teve como objetivo avaliar a melhoria no desempenho do sistema, quanto à remoção da carga orgânica, de nutrientes e patógenos. Além disso, pode-se avaliar a operação do biorreator e verificar as características do efluente tratado (permeado) para sua disposição final, observada a legislação, para reúso da água. O monitoramento foi realizado por meio de análises físico-químicas no meio líquido e de observações microscópicas do lodo ativado. As remoções médias de DQO e fósforo foram de 91,7% e 92,3%, respectivamente. Em relação à remoção da amônia, a eficiência média foi de 93% e, para o nitrogênio total, 73%. A turbidez média do permeado foi de 0,24 NTU e, durante todo o período de operação, foi verificada ausência de coliformes fecais no permeado. Não foi verificado aumento significativo da pressão transmembrana, com aumento da concentração de biomassa no sistema. Com uso da microscopia óptica, foi verificada grande variedade de micro-organismos indicadores de estabilidade operacional. A expectativa desta dissertação é contribuir para o desenvolvimento de tecnologias, visando a aplicabilidade e o aperfeiçoamento operacional das diversas ETEs existentes no país, possibilitando, assim, reduzir os impactos causados por este tipo de efluente.<br> / Abstract : This study deals with the sewage treatment considering the nitrogen and phosphorus nutrients removal as well as the degradation of organic matter in a membrane bioreactor (MBR) associated with a sequencing batch reactor (SBR) using high density flat membranes. The search for treatments optimization with innovations aims to minimize the danger of the improper effluents disposal into the environment. The association of a membrane treatment with a Activated Sludge Reactor seeks to improve the performance of the wastewater treatment and brings the possibility of real adaptation of the technology in a treatment plant in operation. Therefore, a MBR with volume of 10 m³ operated for 120 days and was fed with activated sludge of a SBR real scale. The MBR had a mixer and air diffusers below the flat ultrafiltration membrane module, and a pump with a permeation flow of 10 L/ m².h. The study aimed to evaluate the system performance improvement, as the removal of organic matter, nutrients and pathogens. Also, evaluate the operation of the bioreactor and verify the characteristics of the treated effluent (permeate) to its final disposal against the law to reuse water. The monitoring was carried out through physical-chemical analysis of the treated effluent and microscopic observations of the activated sludge. The average COD and phosphorus removals were 91.7% and 92.3% respectively. Regarding the removal of ammonia, the average efficiency was 93% and the total nitrogen 73%. The average permeate turbidity was 0.24 NTU throughout the period of operation was checked in the absence of Fecal Coliform permeate. There was not observed a significant increase in transmembrane pressure with the biomass concentration increase in the system. With an optical microscope, it was found wide variety of microorganisms indicators of operational stability. The expectation of this dissertation is to contribute in the development of technologies for the applicability and operational improvement of all existing sewage plants, thus seeking to reduce the impact caused by this type of effluent.

Orientador: Roberto Feijo de Figueiredo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil / Made available in DSpace on 2018-07-21T13:13:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Nascimento_RosileneAparecida_M.pdf: 3066044 bytes, checksum: b01db73c88a40cbf52ea40e623266ecd (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: Devido às vantagens oferecidas pelo processo de digestão anaeróbia em tratamento de efluentes líquidos, sobretudo pelo baixo volume de Iodo gerado quando comparado ao tratamento aeróbio, vários autores dirigem seus estudos com o intuito de dominá-Ia. Porém, trata-se de um processo complexo de degradação e susceptível às variações das condições ambientais, como pH, temperatura, concentração de substratos e de produtos tóxicos pode comprometer a eficiência processo. O reator anaeróbio de um sistema de tratamento de efluentes de uma indústria alimentícia, com principal atividades a produção de biscoitos, foi utilizado como objeto de estudos. O processo anaeróbio foi monitorado durante três meses após a interrupção da alimentação do reator por dois meses, utilizando parâmetros como vazão, temperatura, pH, alcalinidade de bicarbonatos, relação entre alcalinidade intermediária e parcial, demanda química de oxigênio - DQO e carbono orgânico dissolvido - eOD. Além desses, são apresentados os dados operacionais obtidos pela indústria para o período de setembro de 1994 a novembro de 1995. Os parâmetros DQO e eOD afluentes ao reator foram comparados e apresentaram grau de correlação igual a 0,78. A carga orgânica volumétrica média aplicada durante o monitoramento foi de 0,8kgDQO m-3d-1e o reator respondeu com eficiência média de 87% em remoção de DQO... Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: Many research projects are being developed with the objective of understanding the anaerobic process to treat wastewater. This process has a great advantage of producing small sludge volumes, but, on the other hand, it is very complex, and environmental changes, measured as pH, temperature, substrate concentration and toxic products may affect the whole process efficiency. In this study an anaerobic reactor from a food industry treatment plant was utilized. Manufactured products from a food industry inciude cookies crackers and candies. Anaerobic process was monitored for three months, after a two-month no feed period. Major measured parameters were: flowrate, temperature, pH, bicarbonate alkalinity, chemical oxigen demand (COO), and dissolved organic carbon (OOC), as well as the relationship between intermediate and partial alkalinities. Also, operational data obtained by the industry for the period September 94 - November 95 are presented. Influent COO and OOC values were compared and results indicated an correlation of 0.78. The average volumetric organic load during experiment was O.8kgCOOm-3d-1,and COO removal was 87 percent... Note: The complete abstract is available with the full electronic digital thesis or dissertations / Mestrado / Recursos Hidricos e Saneamento / Mestre em Engenharia Civil

Orientador: Ranulfo Monte Alegre / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-07-23T09:27:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Parente_AnaCatarinaGomes_M.pdf: 3129195 bytes, checksum: 4ec831904e09767661681a08cf4e8f4b (MD5) Previous issue date: 1998 / Resumo: O processo de tratamento de águas residuárias por lodo ativado em reator batelada seqüencial (RBS) apresenta várias vantagens: grande flexibilidade de operação; é apropriado para tratar efluentes com variação de carga hidráulica e orgânica e apresentam excelente razão custo/benefício, razões pelas qual o interesse por sua utilização tem aumentado nos últimos anos. No presente trabalho estudou-se o tratamento de águas residuárias sintéticas por lodo ativado em reator RBS, com longo tempo de aeração, após completado o volume final do reator. Observou-se que houve aumento da concentração de sólidos suspensos na fase de alimentação do reator e diminuição na fase aerada sem alimentação (25 a 45 horas). Em vários experimentos a concentração final de sólidos foi menor que a inicial; porém, como o volume final foi o dobro do inicial, a massa final de sólidos sempre foi maior que a inicial. Em dois pares de experimentos foi necessário descartar sólidos antes de iniciar novo experimento. Houve casos em que a concentração da Demanda Química de Oxigênio (DQO) aumentou no final da etapa aerada sem alimentação, provavelmente como conseqüência de ter ocorrido respiração endógena e autólise celular. Foram utilizadas três concentrações de alimentação de DQO (2464,67; 3365,379 e 5245,456 mg/l) e a concentração final de sólidos suspensos, concentração final de DQO, pH e índice volumétrico de lodo (IVL) variaram de 808,70 a 3478,72; 117,31 a 833,33 mg/l; 6,2 a 7,8 e 15,63 a 70,27 g/ml respectivamente. A taxa específica de crescimento celular na fase de alimentação apresentou valores altos e uma grande variação (0,095 a 0,392 h-1), devido ao fato de que nesta fase a fração mais biodegradável do substrato foi consumida rapidamente. A constante de velocidade de redução de DQO também apresentou valores altos na fase de alimentação (0,17 a 4,94 h-1), como conseqüência da alta velocidade de consumo de substrato e o modelo proposto de primeira ordem não ter apresentado bom ajuste. Na fase aerada sem alimentação, a constante de velocidade de redução de DQO variou de 0,003 a 0,146 h-1 e o coeficiente de morte celular de 0,003 a 0,062 h-1, sendo a maior eficiência de redução de DQO obtida de 93,52 % com vazão de alimentação de 264 ml/h, concentração de alimentação de DQO de 3365,379 mg/l em 50 horas de tratamento / Abstract: The use of activated sludge in sequential batch reactors (SBR's) for wastewater treatment has been a subject of growing interest in the last few years due to the advantages it shows over other currently employed processes. It is only suitable for treating streams with variations in both the flow rate and organic load, and also presents a high operation flexibility as well as an excellent cost/efficiency ratio. In the present work activated sludge in SBR's was employed to study synthetic wastewater treatment with long aeration time, typically 25 to 45 hours, after reactor feeding. It was observed an increase in the suspended solids concentration at the end of the aerated feed stage, accompanied by its decrease during the aeration stage without feed. In many experiments the final concentration of suspended solids was lower than that measured at the beginning but, as the final volume was twice the initial one, the final mass of suspended solids was always higher. Moreover, in four experiments, it was necessary to discharge the excess of activated sludge before starting a new set of experiments. Also, in some cases, there was an increase in the chemical oxygen demand (COD) levels at the end of the aeration stage, probably due to endogenous respiration and cellular autolysis. For three different COD levels of feeding (2,464.67; 3,365.379 and 5,245.456 mg/l), the final concentration of suspended solids, final COD level, pH and sludge volume index (SVI) varied between 808.70 and 3,478.72 mg/l, 117.31 and 833.33 mg/l, 6.2 and 7.8, and 15.63 and 70.27 g/ml, respectively. The specific growth rate in the feed stage showed high values as well as a large variation (0.095 to 0.392 h-1) due to the fact that, in this stage, the most biodegradable substrate fractions were quickly consumed. Similarly, high values for the COD reduction rate constant in the feed step (0.17 to 4.94 h-1) were observed, as a consequence of rapid substrate consumption and the fact that the first order mathematical model, chosen previously to describe the process, did not prove to be suitable. In the aeration stage without feed, the COD reduction rate constant varied between 0.003 and 0.062 h-1, while the cellular decay constant was in the range of 0.003 to 0.062 h-1. The highest efficiency value for the COD reduction (93.52%) was observed for a flow rate of 400ml/h and a COD of 3,365.739 mg/l after 50 hours of treatment / Mestrado / Mestre em Engenharia de Alimentos

Orientador: Rubens Maciel Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-28T11:58:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Florido_Camile_M.pdf: 5813413 bytes, checksum: 855765ae1c9917bf3b30c36df4e3373c (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: Este trabalho tem como enfoque a modelagem e o desenvolvimento de uma estratégia de controle para um reator de síntese de dextrana. A dextrana é um biopolímero, com grande potencial de utilização em indústria cosmética e área médica; a cada faixa de peso molecular se associa uma utilidade à dextrana. Ela pode ser obtida por via enzimática, com a reação ocorrendo "in vivo" ou "in vitro". Esta é normalmente mais empregada porque é mais fácil de controlar, se comparada com a técnica "in vivo". O reator de síntese de dextrana é constituído de dois estágios, dois recipientes preenchidos com uma mistura bifásica. A reação enzimática e a dessorção da enzima ocorrem no primeiro estágio, enquanto a adsorção da enzima acontece no segundo. A enzima dextrana-sacarase e o substrato não consumido - sacarose - são reciclados continuamente. Diante destas considerações foi desenvolvido um modelo dinâmico para o processo, cujas características principais foram tomadas para tomar a representação tão real quanto possível. O modelo matemático se baseou em balanços de massa envolvendo as distribuições de enzima e de substrato entre as fases sólida e líquida; não se utilizou balanços de energia porque os efeitos térmicos foram desprezados. Os resultados obtidos através da simulação do modelo matemático, na qual se empregou o algoritmo LSODAR para a integração numérica, revelam o comportamento dinâmico natural ou "pseudo-estacionário" do sistema. Como as variáveis não atingem um valor estacionário, foi necessário desenvolver controladores capazes de manter a variável de interesse em um nível satisfatório. Tal variável - a concentração de substrato no segundo estágio - é usada para calcular a produtividade e o rendimento do processo. Foram desenvolvidos e comparados dois tipos de algoritmos de controle: um PID convencional e o algoritmo DMC para a malha SISO, utilizando o fluxo de alimentação no primeiro reator como variável manipulada. Os resultados mostram que o algoritmo DMC apresenta melhor robustez se comparado ao PID, para a maior parte dos resultados. Conclui-se, portanto, que o algoritmo de DMC convencional pode ser usado com sucesso em controle de processos com um comportamento dinâmico natural contanto que os parâmetros sejam cuidadosamente escolhidos / Abstract: This work is focused on modeling and development of a control strategy for a dextran reactor. Dextran is a biopolymer, with great potential of utilization in cosmetic industry and medica1 area. For each specific purpose, it must have suitable molecular weight. Dextran can be obtained by enzymatic path, with the reaction occurring "in vivo" or "in vitro". The latter has been chosen because it is easier to control, if compared with "in vivo" technique. The dextran reactor is constituted by two stages, two vessels filled with a two-phase mixture. Enzymatic reaction - desorption of the enzyme carries out the first stage; meanwhile, the adsorption of the enzyme takes place in the second stage. Enzyme dextran-sucrase and non-consumed substrate - sucrose - are continuously recycled. From these considerations, it was developed a dynamic model for the process, whose main characteristics were considered to make the representation as real as possible. Mathematical models were based on mass balances involving enzyme and substrate distributions between solid and liquid phases; eoergy balances were not considered because the thermal effects are oegligible. The results obtained ftom the simulation of mathematical model, using LSODAR algorithm for numerica1 iotegration, revealed the natural dynamic behavior - also called pseudo stationary behavior - of the system. The variables did not reach a stationary value, so it was necessary to develop controllers which were capable to maintain the variable of interest in a suitable leveI. This variable was the substract concentratioo on the second stage, which is used to ca1culate the productivity and the yield of the processo Two types of control algorithms were performed and compared: a conventional feedback PID and the DMC-SISO, utilizing the feed flow 00 the fIrst reactor as manipulated variable. The results showed that DMC algorithm presents a better robustness if compared to the PID, for the most part of results. It was concluded that the conventional DMC algorithm can be used successfully in control of processes with a natural dynamic behavior as long as the parameters are chosen carefully / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos

O Streptococcus pneumoniae, também conhecido como pneumococo, é um importante agente etiológico causador de pneumonia, bacteremia, meningite e otite aguda do ouvido médio, acometendo especialmente crianças e idosos. A cápsula polissacarídica (PS) é o fator de virulência mais importante e localiza-se na superfície do microrganismo e tem ação anti-fagocítica in vivo. O pneumococo expressa pelo menos 91 cápsulas diferentes, que são química e sorologicamente distintas. Usualmente, a cápsula é o antígeno das vacinas anti-pneumocócicas, tanto como polissacarídeo livre ou conjugado a proteínas. O sorotipo 6B acomete principalmente crianças e é o segundo mais prevalente no Brasil, e a otimização das condições de cultivo buscando maior produtividade em PS é o alvo desta tese. Simultaneamente, também foi investigada a influência do inóculo e da glicose residual no instante do pulso ou do início da alimentação em cultivos descontínuos alimentados. Nos cultivos descontínuos alimentados foi observado que quanto menor a densidade óptica da cultura do inóculo, maior a concentração de PS obtida. A concentração da glicose residual no momento do pulso provavelmente influenciou a produção de PS: a produção foi maior quando o pulso foi dado ainda em altas concentrações de substrato. Por isso, obteve-se uma produção de PS ~390 mg/L em cultivo descontínuo alimentado com pulso, quando DO 600 nm da cultura do inóculo ~1,6 e o pulso de glicose e acetato de amônio ~15 g/L. Observou-se também que, mesmo com DO do inóculo ~1,65, a produção de PS foi somente 248 mg/L, devido à aplicação do pulso quando a concentração de glicose residual era ~4,5 g/L. A menor produção de PS foi obtida quando a DO da cultura do inóculo foi ~2,6 e a concentração de glicose residual ~3,4 g/L, gerando somente 194 mg/L de PS. Assim, cultivos descontínuos alimentados com pulso renderam melhores resultados que os cultivos descontínuos alimentados. A alimentação constante rendeu maior quantidade de PS quando comparada à alimentação exponencial. E tanto os ensaios descontínuos com ou sem pulso e os descontínuos alimentados foram melhores do que os cultivos contínuos, principalmente se considerarmos a facilidade de operação. O efeito da concentração residual da glicose no instante da alimentação na produção de PS é provavelmente influenciado pela presença de outros componentes do meio, devido aos requerimentos nutricionais do pneumococo. O estado fisiológico do inóculo determinou uma importante correlação entre a produção de PS nos cultivos descontínuos alimentados do sorotipo 6B: cultura do inóculo no meio da fase exponencial rendeu maior produção de PS. Esta correlação poderia ser conseqüência do perfil de crescimento do microrganismo in vitro e da ação de enzimas líticas após a fase exponencial. Foi observado, portanto, um efeito sinérgico entre a DO da cultura do inóculo, a concentração de glicose residual no momento de alimentação e produção de PS nos cultivos descontínuos alimentados. / Streptococcus pneumoniae is a major pathogen commonly responsible for pneumonia, bacteraemia, meningitis and otitis media, especially among young children and older adults. The most prominent pneumococcal virulence factor is the capsular polysaccharide (PS), which coats the surface of the bacterium and acts as an antiphagocytic factor in vivo. S. pneumoniae express at least 91 distinct capsules which are chemically and serologically distinct. The capsule is currently used as antigen in pneumococcal vaccines, either as free polysaccharide or conjugated to proteins. Pneumococcal serotype 6B is the second most prevalent in Brazil and the optimization of cultivation conditions is part of this study. Simultaneously we investigated the influence of the growth phase of the inoculum and the residual glucose concentration at the instant of the pulse or the start of feeding on PS production in batch and fed-batch cultivation. Streptococcus pneumoniae serotype 6B strain ST 433/03 was used. Bench scale experiments were carried out using a variant of the Hoeprich medium, containing glucose, acid-hydrolyzed casein, dialyzed yeast extract, L-glutamine and asparagine as nitrogen sources, choline as a growth factor and salts. The experiments were conducted in bioreactors monitored by the LabView 7.1program. It was observed in fed-batch cultivation, that the lower was the OD of the starter culture, the higher was the PS concentration obtained. The residual glucose concentration at the moment of the pulse also influenced the PS production: the PS production was higher when the pulse was given at higher residual glucose concentration. Hence, in fed-batch culture the highest PS production (387 mg/L) was obtained using an OD=1.6 of the starter culture and giving the pulse when the residual glucose was ~15 g/L. Using a similar inoculum (OD=1.65), the PS concentration reached 248 mg/L after giving the pulse when the residual glucose was 4.5 g/L. The lowest PS production was obtained when a culture with an OD=2.6 was inoculated into the reactor and the pulse was given when the residual glucose was 3.4 g/L (PS=194 mg/L). The effect of the residual glucose concentration at the instant of the start of feeding on PS production was probably influenced by the presence of other components in the concentrated feeding medium, which could better fit the nutritional requirements of the microorganism. The physiological state of the inoculum showed an important correlation to the PS production in batch and fed-batch cultivation of S. pneumoniae serotype 6B: mid-log phase inocula yielded high PS production. This correlation is consequence of the in vitro growth profile, the action of lytic enzymes after the log phase. In fed-batch cultivation, it was also observed a synergic effect of the inoculum OD and the residual glucose concentration in the moment of the pulse on PS production.