Esta tese apresenta os resultados obtidos com a utilização de efluente produzido em digestor hidrolítico de lodo primário, para a remoção de nutrientes em reator em bateladas seqüenciais (RBS) tratando efluente de reator UASB. Assim, foram realizados dois estudos. O primeiro consistiu na verificação da melhor condição operacional para que se alcançasse a maior produção de ácidos graxos voláteis (AGV) em digestor hidrolítico de lodo (DHL), enquanto que, o segundo estudo, consistiu na avaliação do desempenho do RBS na remoção de nitrogênio e fósforo diante da aplicação dos AGV presentes no sobrenadante de lodo hidrolisado, do DHL. Os resultados do primeiro estudo permitiram a verificação de que a produção de AGV no DHL foi proporcional à taxa de aplicação. Foi verificado, também, que a maior produção destes ácidos se deu com a aplicação de tempos de detenção de lodo da ordem de 2 dias. Os resultados do segundo estudo permitiram a verificação de que a relação C/N igual, ou próxima a 3, se mostrou como a mais viável para o processo de desnitrificação, onde, neste caso foram observadas desnitrificações superiores a 70%. Nesta mesma condição, foram observadas remoções de fósforo da ordem de 25%. Entretanto, a utilização do sobrenadante de lodo hidrolisado, e os AGVs nele contido como fonte de carbono, ficou comprometida devido a alta concentração de nitrogênio (predominantemente sob a forma amoniacal) nele presente. O nitrogênio introduzido no RBS, pela adição de sobrenadante de lodo hidrolisado, se manteve inalterado fazendo com que o RBS acabasse por apresentar altas concentrações deste nutriente ao final do ciclo. Portanto, a aplicação deste tipo de fonte de carbono em escala plena para remoção de nutrientes, acabou ficando inviável da forma como se propôs, nesta pesquisa, que fosse realizada. / This thesis presents the results obtained with the use of effluent produced in primary sludge hydrolytic digester for nutrient removal in sequential batch reactor (SBR) treating effluents from an up-flow anaerobic sludge blanket (UASB) reactor. Two bench scale studies were developed. The first one consisted in verifying the best operational condition to produce volatile fatty acids (VFA) in the primary sludge hydrolytic reactor; the second one aimed to evaluate the sequential batch reactor (SBR) performances in the removal of nitrogen and phosphorus. In this operational condition, VFA from the liquid phase of the hydrolytic reactor was applied as external carbon source. The results from the first study permitted to verify that the VFA production in the HSR was proportional to the application rate (AR). The best VFA production was obtained for sludge retention time (SRT) of two days. In the second study, the best C/N ratio for the denitrification process was found to be close to 3, with denitrification efficiency higher than 70%. In this condition, phosphorus removal efficiency was approximately 25%. However, nitrogen removal was deeply affected by the high concentration of ammonium nitrogen in the liquid phase of the hydrolyzed sludge that remains unaltered in the SBR. Consequently, the use of such endogenous carbon source for denitrification needs further development in order to be applied in full-scale treatment systems.

Constata-se, principalmente em países em desenvolvimento, o uso crescente de reatores anaeróbios de manta de lodo (UASB) como primeira unidade de tratamento biológico de esgotos sanitários. Embora eficientes na remoção de fração considerável de matéria orgânica, os reatores anaeróbios produzem efluentes que requerem pós-tratamento, principalmente para a remoção de compostos nitrogenados reduzidos. No presente estudo, foi avaliado o desempenho de uma nova configuração de filtro biológico percolador (FB), constituído por dois compartimentos superpostos, um para a nitrificação e outro para a desnitrificação. Utilizou-se um novo material plástico como leito suporte para crescimento da biomassa e avaliou-se a viabilidade da utilização do biogás produzido no reator UASB como doador de elétrons para desnitrificação. Embora a nova configuração de FB tenha permitido a ocorrência dos processos de nitrificação e desnitrificação, são necessárias mudanças no projeto da interface entre os compartimentos para evitar o acúmulo de biomassa nesse local. O material suporte caracterizou-se pela durabilidade e elevado índice de vazios, além de ter oferecido condições favoráveis para a aderência e colonização de biomassa. A utilização de biogás para a desnitrificação mostrou-se viável e eficiente. Como foi constatada a presença de oxigenio dissolvido no compartimento desnitrificante, o metano foi o principal constituinte do biogás utilizado como doador de elétrons. Para a taxa de carregamento hidráulica média aplicada de 5,6 \'M POT.3\'/\'M POT.2\'.d e taxa de carregamento orgânica média aplicada de 0,26 kgDQO/\'M POT.3\'.d, a nitrificação ocorreu de forma eficiente, obtendo-se entre 60 e 74% de conversão de N-amon, sendo que o efluente final apresentou, em média, concentração abaixo de 10 mg/L. A desnitrificação ocorreu de forma bastante satisfatória mesmo na presença de OD. Obtiveram-se concentrações de nitrato menores que 10 mg/L. Contudo, acredita-se ser possível a obtenção de maiores eficiencias de remoção desde que as condições anóxicas no compartimento desnitrificante sejas mantidas. / UASB reactors have been increased used as first unit of biological domestic sewage treatment mainly in developing countries. Although efficient in the removal of considerable fraction of organic matter, effluents from anaerobic reactors, however, require being post-treated, especially for the removal of reduced nitrogen compounds. In the present study, the performance of a new configuration of trickling filter (TF) composed of a nitrification compartment at its upper part followed by a denitrification compartment was evaluated. A new plastic material was used as support media for biomass attached-growth and the biogas produced by the UASB reactor was used as electron donor for denitrification. Although the new TF configuration has allowed obtaining the nitrification and denitrification, the design in the interface among the compartments should be changed to avoid biomass accumulation. The support media was characterized by the durability and high percentage of void spaces, resides offering favorable conditions for the biomass attachment and colonization. The use of the biogas for denitrification was found to be viable and efficient. The presence of disolved oxygen (DO) was verified in the denitrification compartment, leading to the hypothesis that methane might have been the main component of the biogas used as electrons donor. Regarding the performance of TF for nitrogen removal, efficient nitrification was achieved for the applied hydraulic load around 5.6 \'M POT.3\'/\'M POT.2\'.d and applied organic load around 0.26 kgDQO/\'M POT.3\'.d. Under such conditions, about 74% of N-ammonia was removed and the final effluent presented average concentrations of N-ammonia below 10 mg/L. Despite the presence of OD, the denitrification was performed in a satisfactory way. Nitrate concentrations smaller than 10 mg/L were obtained. In addition, it is believed that maintaining anoxic conditions in the lower compartment would make it possible to obtain higher denitrification efficiencies.

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CHAUCANES null (paula_andrea_mon@hotmail.com) on 2017-11-24T16:47:39Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Paula (final1).pdf: 4074329 bytes, checksum: b4e87799b76f0a2635d5a1511a22d2f0 (MD5) / Submitted by PAULA ANDREA MONTENEGRO CHAUCANES null (paula_andrea_mon@hotmail.com) on 2017-11-24T17:31:21Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Paula (final1).pdf: 4074329 bytes, checksum: b4e87799b76f0a2635d5a1511a22d2f0 (MD5) / Submitted by PAULA ANDREA MONTENEGRO CHAUCANES null (paula_andrea_mon@hotmail.com) on 2017-11-27T11:40:49Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Paula (final1).pdf: 4074329 bytes, checksum: b4e87799b76f0a2635d5a1511a22d2f0 (MD5) / Submitted by PAULA ANDREA MONTENEGRO CHAUCANES null (paula_andrea_mon@hotmail.com) on 2017-11-27T12:31:50Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Paula (final1).pdf: 4074329 bytes, checksum: b4e87799b76f0a2635d5a1511a22d2f0 (MD5) / Submitted by PAULA ANDREA MONTENEGRO CHAUCANES null (paula_andrea_mon@hotmail.com) on 2017-11-27T13:03:16Z No. of bitstreams: 1 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/ Submitted by PAULA ANDREA MONTENEGRO CHAUCANES null (paula_andrea_mon@hotmail.com) on 2017-11-28T14:37:46Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Paula (final1).pdf: 4074329 bytes, checksum: b4e87799b76f0a2635d5a1511a22d2f0 (MD5) / Submitted by PAULA ANDREA MONTENEGRO CHAUCANES null (paula_andrea_mon@hotmail.com) on 2017-11-28T19:04:28Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Paula (final1).pdf: 4074329 bytes, checksum: b4e87799b76f0a2635d5a1511a22d2f0 (MD5) / Submitted by PAULA ANDREA MONTENEGRO CHAUCANES null (paula_andrea_mon@hotmail.com) on 2017-11-30T18:58:22Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Paula (final1).pdf: 4074329 bytes, checksum: b4e87799b76f0a2635d5a1511a22d2f0 (MD5) / Submitted by PAULA ANDREA MONTENEGRO CHAUCANES null (paula_andrea_mon@hotmail.com) on 2017-12-04T14:43:24Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Paula (final1).pdf: 4074329 bytes, checksum: b4e87799b76f0a2635d5a1511a22d2f0 (MD5) / Submitted by PAULA ANDREA MONTENEGRO CHAUCANES null (paula_andrea_mon@hotmail.com) on 2017-12-05T14:11:15Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Paula (final1).pdf: 4074329 bytes, checksum: b4e87799b76f0a2635d5a1511a22d2f0 (MD5) / Approved for entry into archive by Roberta Honorato Goria null (robertacgb@reitoria.unesp.br) on 2017-12-06T13:16:07Z (GMT) No. of bitstreams: 1 chaucanes_pam_me_ilha.pdf: 4074329 bytes, checksum: b4e87799b76f0a2635d5a1511a22d2f0 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-12-06T13:16:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 chaucanes_pam_me_ilha.pdf: 4074329 bytes, checksum: b4e87799b76f0a2635d5a1511a22d2f0 (MD5) Previous issue date: 2017-10-20 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Este estudo mostra o funcionamento dos processos de oxidação de matéria orgânica junto com os processos simultâneos de nitrificação e desnitrificação (SND) dentro do reator aeróbio de leito fluidizado de tubos concêntricos com uma terceira câmara para gerar condições anóxicas (necessárias para garantir o processo de desnitrificação). O reator foi operado por um período de 140 dias, durante o qual a remoção de demanda química de oxigênio (DQO) e de nitrogênio total (NT), atingiu 80% e 44% respectivamente, para um tempo de detenção hidráulica (TDH) de 3 horas. A configuração dos diâmetros dos tubos concêntricos resultou em diferentes relações de áreas e, portanto em diferentes vazões para cada câmara. Na operação do reator foram aplicadas duas relações de vazões alterando o nível de esgoto dentro do reator. Os efeitos destas relações de vazões, alterou a concentração de oxigênio dissolvido (OD) entre os compartimentos aeróbio e anóxico do reator e a relação C:N, as quais foram estudadas durante o funcionamento deste sistema. Os resultados indicaram que a relação de vazões 2(4,8: 3,8: 1 para as câmaras 1, 2 e 3, respectivamente) beneficiou as remoções de DQO e NT. A concentração de OD no compartimento aeróbio apresentou valores médios de 3,57 ± 1,24 mg.L -1 , e no topo da câmara 3, a concentração de OD foi de 1,41 ± 0,78 mg.L -1 . As relações C:N que apresentaram maiores eficiências de remoção de NT foram as superiores a 10, sendo a máxima remoção de T na relação C:N de 17. O tempo de retenção celular (TRC) alcançado no reator foi de 3,16 ± 3,07 dias. Neste trabalho de pesquisa foi concluído que a configuração de três câmaras concêntricas para o reator aeróbio de leito fluidizado beneficia a remoção de NT, tornando este reator uma alternativa para o tratamento de águas residuárias domésticas. / This study shows the operation of the organic matter oxidation processes together with the simultaneous processes of nitrification and denitrification (SND) inside the aerobic fluidized bed reactor of concentric tubes with a third chamber to generate anoxic conditions (necessary to guarantee the denitrification process). The reactor operated over a period of 140 days, during which chemical oxygen demand (COD) and total nitrogen (TN) removal reached 80% and 44% respectively, for a 3 hour hydraulic detention time (HDT). The configuration of the diameters of the concentric tubes resulted in different area ratios and therefore in different flow rates for each chamber. In the reactor operation were applied two flow ratios, altering the sewage level inside the reactor. The effects of these flow rates were changing the concentration of dissolved oxygen (DO) between the aerobic and anoxic compartments of the reactor and the C: N ratio, which was studied during the operation of this system. The results indicated that the ratio of flows 2 (4.8: 3.8: 1 for chambers 1, 2 e 3, respectively) benefited the COD and TN removal. The DO concentration in the aerobic compartment presented average values of 3.57 ± 1.24 mg.L-1 , and on top of chamber 3, the DO concentration was 1.41 ± 0.78 mg.L-1 . The C:N ratios that showed higher nitrogen removal efficiencies were higher than 10, with the maximum TN removal at the C:N ratio of 17. The cell retention time reached (CRT) in the reactor was 3.16 ± 3.07 days. In this research, was concluded that three concentric chambers configuration for the aerobic fluidized bed reactor benefits the TN removal, became this reactor an alternative in domestic wastewater treatment.

Orientador: Tsunao Matsumoto / Resumo: Este estudo mostra o funcionamento dos processos de oxidação de matéria orgânica junto com os processos simultâneos de nitrificação e desnitrificação (SND) dentro do reator aeróbio de leito fluidizado de tubos concêntricos com uma terceira câmara para gerar condições anóxicas (necessárias para garantir o processo de desnitrificação). O reator foi operado por um período de 140 dias, durante o qual a remoção de demanda química de oxigênio (DQO) e de nitrogênio total (NT), atingiu 80% e 44% respectivamente, para um tempo de detenção hidráulica (TDH) de 3 horas. A configuração dos diâmetros dos tubos concêntricos resultou em diferentes relações de áreas e, portanto em diferentes vazões para cada câmara. Na operação do reator foram aplicadas duas relações de vazões alterando o nível de esgoto dentro do reator. Os efeitos destas relações de vazões, alterou a concentração de oxigênio dissolvido (OD) entre os compartimentos aeróbio e anóxico do reator e a relação C:N, as quais foram estudadas durante o funcionamento deste sistema. Os resultados indicaram que a relação de vazões 2(4,8: 3,8: 1 para as câmaras 1, 2 e 3, respectivamente) beneficiou as remoções de DQO e NT. A concentração de OD no compartimento aeróbio apresentou valores médios de 3,57 ± 1,24 mg.L -1 , e no topo da câmara 3, a concentração de OD foi de 1,41 ± 0,78 mg.L -1 . As relações C:N que apresentaram maiores eficiências de remoção de NT foram as superiores a 10, sendo a máxima remoção de T na relação C:N de 17. O te... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This study shows the operation of the organic matter oxidation processes together with the simultaneous processes of nitrification and denitrification (SND) inside the aerobic fluidized bed reactor of concentric tubes with a third chamber to generate anoxic conditions (necessary to guarantee the denitrification process). The reactor operated over a period of 140 days, during which chemical oxygen demand (COD) and total nitrogen (TN) removal reached 80% and 44% respectively, for a 3 hour hydraulic detention time (HDT). The configuration of the diameters of the concentric tubes resulted in different area ratios and therefore in different flow rates for each chamber. In the reactor operation were applied two flow ratios, altering the sewage level inside the reactor. The effects of these flow rates were changing the concentration of dissolved oxygen (DO) between the aerobic and anoxic compartments of the reactor and the C: N ratio, which was studied during the operation of this system. The results indicated that the ratio of flows 2 (4.8: 3.8: 1 for chambers 1, 2 e 3, respectively) benefited the COD and TN removal. The DO concentration in the aerobic compartment presented average values of 3.57 ± 1.24 mg.L-1 , and on top of chamber 3, the DO concentration was 1.41 ± 0.78 mg.L-1 . The C:N ratios that showed higher nitrogen removal efficiencies were higher than 10, with the maximum TN removal at the C:N ratio of 17. The cell retention time reached (CRT) in the reactor was 3.16 ± 3.... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-02-05T20:21:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 328198.pdf: 2694487 bytes, checksum: 5e5fc310a1fc5ec399f41695119a8c00 (MD5) Previous issue date: 2014 / Os Sistemas de Produção de Animais Confinados (SPACs) têm sofrido fortes pressões, relacionadas aos impactos ambientais causados pelageração de grandes quantidades de efluentes e o consumo elevado deágua. Buscando alternativas para a diminuição desses impactos, o tratamento e o reúso dos efluentes tratados surgem como alternativas para viabilizar, ambientalmente, os SPACs. No entanto, os processos pararemoção de nitrogênio conhecidos, ainda geram efluentes com nitrato (NO3-) residual, e o reúso desses efluentes tratados, na limpeza das instalações suinícolas, causa o encontro do NO3- com o carbono orgânico presente nos dejetos, propiciando condições para que ocorra a redução do NO3- a N2 por micro-organismos desnitrificantes. Todavia, pouco se sabe sobre a bio disponibilidade do carbono orgânico para desnitrificação em dejetos frescos de suínos (DFS) e os reais ganhos e impactos que a prática do reúso desses efluentes pode causar. Com o exposto, buscou se com esse trabalho responder, principalmente, o efeito do aporte deNO3- em DFS e as emissões de gases de efeito estufa (GEE) provenientes dessa prática. Os experimentos foram conduzidos em duas etapas. Inicialmente, foi avaliada a disponibilização do carbono orgânico, através do acompanhamento da formação de Ácidos Carboxílicos de Cadeia Curta (ACCC) na estocagem dos DFS. Na segunda etapa, foram avaliadasas influências da temperatura e da relação C/N na velocidade de consumo de N-NOx e emissão de gases de efeito estufa durante a simulação do reúso em escala de laboratório. Os resultados obtidos apontampara a importância da disponibilização do carbono orgânico no DFS, principalmente, com a formação dos ACCC, ao se realizar a inserção deNO3- no DFS através do reúso dos efluentes. Observou-se também a forte influência da temperatura na formação dos ACCC no DFS, uma vez que imposta a mudança na temperatura de 10 para 18 °C a velocidadede formação dos ACCC aumentou 10 vezes. Além disso, os resultados apresentam um ganho ambiental com a diminuição da emissão de GEE ao promover a desnitrificação heterotrófica com o reúso de efluentes ricos em NO3- na higienização das instalações suinícolas. Observouse que na desnitrificação em DFS com relações COS/N-NOx acima de10 e temperaturas de 18 a 25 °C obteve-se reduções acima de 80% na emissão de GEE durante a estocagem dos mesmos.<br> / Abstract : The Concentrated Animal Feeding Operations (CAFOs) have been under pressure, due to their environmental impacts on water, soil and air, caused by the generation of large amounts of effluents and high water consumption in the farms. Treatment and reuse of treated effluents are an alternative to make feasible environmentally the CAFOs. The conventional effluents management is based on storage and use as biofertilizer. However, in areas where there are nutrients surplus is necessary treat them, aiming the removal of nutrients, e.g. nitrogen. The conventional nitrogen removal process also produces effluents with high concentrations of nitrate (NO3 -). However, by making the reuse of these treated effluents for swine facilities cleaning can provides carbon for heterotrophic denitrification. However, few studies were been conducted about the bioavailability effect of organic carbon on the denitrifying microorganisms in fresh swine manure (FSM). The main objective of this study was to verify the effect of FSM organic carbon degradation and bioavailability on NO3 - and greenhouse gases emissions (GHG) from this practice. The experiments were conducted in two stages, initially was evaluated, by kinetic assays, the organic carbon availability, by monitoring of short-chain fatty acids (SCFA) generation, on FSM storage time. In the second step, were evaluated the influences of temperature and C/N ratio on the NOx-N consumption rate and GHG emissions rate during reuse simulation in laboratory scale. The results pointed out the importance of the organic matter bioavailability in FSM on the NOx-N removal rate and nitrous oxide emissions (N2O) when performing the NO3 - insertion in FSM through the reuse of treated effluent. The results also show the strong temperature influence on the SCFA generation in FSM. When the temperature increased from 10 °C to 18 °C the SCFA generation rate increased 10 times. Furthermore, the results show a significant environmental benefit due to the decreasing of GHG emissions mixing effluents rich in NO3 with raw manure. The kinetic assays with C/N ratio higher than 10 and with the temperatures increasing from 18 °C to 25 °C GHC emission was reduced in 90% during storage.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2015 / Made available in DSpace on 2015-05-19T04:08:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 333581.pdf: 3265451 bytes, checksum: 41a1abb149f28a0d28e97c20db14cc9c (MD5) Previous issue date: 2015 / Este trabalho teve como objetivo estudar um reator em bateladas sequenciais com grânulos aeróbios (RBSG) em escala piloto utilizado para tratar esgoto sanitário. Estudos têm revelado os RBSG como uma tecnologia promissora para o tratamento de efluentes, com biomassa de ótima sedimentabilidade e ampla diversidade microbiana. O tratamento da matéria carbonácea e de nutrientes é efetuado em um único tanque, em ciclos operacionais, gerando um efluente final de alta qualidade. O óxido nitroso (N2O) é um dos principais gases contribuintes para o efeito estufa antrópico, com potencial de aquecimento global cerca de 296 vezes superior ao do CO2. Por isso, a quantificação da emissão de N2O por sistemas biológicos de tratamento de efluentes vem ganhando destaque em pesquisas recentes. Nesse contexto, foi feita uma avaliação do desempenho do reator quanto à eficiência do tratamento e quanto às conversões das diferentes formas de nitrogênio no tratamento de esgoto sanitário. O reator foi inoculado com lodo ativado convencional de uma Estação de Tratamento de Esgoto (ETE) e foram aplicadas condições seletivas (força de cisalhamento provocada pela aeração e reduzido tempo de sedimentação) para favorecer a formação dos grânulos aeróbios e o wash-out das partículas de menores dimensões. A biomassa granular aeróbia passou a predominar no reator a partir do 84° dia de operação, e as partículas atingiram diâmetro médio de 342 µm. A concentração média de biomassa no RBSG foi de 584 ± 147 mg SSV/L, e as eficiências médias de remoção de DBO, de DQO, de NH4+-N e de SST foram 78%, 63%, 72% e 58%, respectivamente. Observou-se a ocorrência de nitrificação incompleta, com acúmulo de nitrito. A produção de N2O ocorreu, principalmente, durante a etapa anóxica do ciclo do reator. O pico de emissão de N2O ocorreu no início da etapa de aeração, devido à agitação causada pelas bolhas de ar, que promovia o stripping do N2O acumulado nos interstícios do meio líquido. Do total de nitrogênio desnitrificado, 89 ± 5% correspondeu a N2, e 11 ± 5% correspondeu a N2O. A conversão de nitrogênio afluente em N2O apresentou o valor médio de 2,8 ± 1,2%, e o Fator de Emissão (FE) verificado foi de 95,6 g N2O-N/pessoa·ano.<br> / Abstract: This work aimed to investigate a pilot scale aerobic granular sequencing batch reactor (GSBR) used to treat sanitary wastewater. Studies have revealed the GSBR as a promising technique to treat effluents, with a fast biomass sedimentation and a wide microbial diversity. The treatment of carbonaceous matter and nutrients is carried out in a single tank, in operational cycles, reaching a high effluent quality. Nitrous oxide (N2O) is a major contributor to anthropogenic greenhouse effect, with a global warming potential 296 times higher than CO2. Therefore, the quantification of N2O emissions by biological wastewater treatment systems has been gaining attention in recent researches. In this context, the performance of the GSBR was assessed in terms of efficiency of the treatment and in terms of the conversion of different forms of nitrogen during the wastewater treatment. Conventional activated sludge from a wastewater treatment plant (WWTP) was inoculated in the reactor, and selective conditions were applied (shear force caused by the aeration and reduced settling time) to favor the aerobic granules formation and the wash-out of smaller particles. The aerobic granular sludge started to prevail in the reactor from the 84th operation day, and the particles reached average diameter of 342 µm. The average biomass concentration in the GSBR was 584 ± 147 mg VSS/L, and the average removal efficiencies of BOD, COD, NH4+-N and TSS were 78%, 63%, 72% and 58%, respectively. It was observed the occurrence of incomplete nitrification, with nitrite accumulation. N2O production occurred mainly during the anoxic phase of the reactor cycle. The peak emission of N2O occurred early in the aeration phase, due to the agitation caused by the air bubbles, which released the accumulated N2O from the interstices of the liquid medium. Of the total denitrified nitrogen, 89 ± 5% corresponded to N2, and 11 ± 5% corresponded to N2O. The total influent nitrogen conversion to N2O presented a mean value of 2.8 ± 1.2%, and the Emission Factor (EF) found was 95.6 g N2O-N/person·year.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The application of pig slurry (PS) in agricultural areas, mostly grown under no-till, can cause a substantial increase in N losses by nitrous oxide emissions (N2O) into the atmosphere, both for the characteristics of the PS and for the straw kept on the ground at SPD. However, little is known about the influence of the biochemical composition of the straw used in no till on emissions of N2O, after the application of PS as well as on how the collecting system of this gas can affect the quantification of N2O emissions. Thus, two field studies were conducted. In the study I , was evaluated the influence of the sampling system on the measurements of N2O following the application of PS on black oat straw. In the Study II was evaluated the influence of stages of decomposition of black oat straw at full flowering (experiment 1) and harvest stages (experiment 2) on emissions of N2O, after application of 50 m3 ha-1 of PS. In study I , two experiments were conducted between January and February 2011, (experiment 1) in the experimental area of Irrigation and Drainage Department, in the Federal University of Santa Maria (UFSM), and between September and October 2012 (experiment 2) in the experimental area of Zootecnic Department (UFSM). The N2O sampling were performed after the application of PS and irrigations at 2 h intervals for every 24 h. In the study II , two experiments were conducted between September and December 2012, in the experimental area of Zootecnic Department (UFSM). All treatments used in both experiments of the study II were arranged in a random block design with three replicates, as follows: T1- Soil (control); T2- PS surface (Soil + PS); T3- straw at time 0 + DLS surface (T0 + PS); T4- straw at time 1 + DLS surface (T1 + PS); T5- straw at time 2 + DLS surface (T2 + PS); T6- straw- at time 3 + DLS surface (T3 + PS); and T7- straw at time 4 + DLS surface (T4 + PS). In study I , the sampling system was influenced for the quantification of N2O emissions, indicating that the sampling during times when emissions are high, for example, in the first 6 hours there would be an overestimation of emissions, suggesting that a sampling 8 hours after the rain stopped would be the best time to estimate the cumulative N2O emission. In study II , in both experiments was observed that the application of PS over the straw increased N2O emissions to the atmosphere. However, in the conditions which this study was conducted, it was not possible to statistically distinguish N2O emissions in relation to different stages of decomposition of the oat straw. / A aplicação de dejetos líquidos de suínos (DLS) em áreas agrícolas, cultivadas principalmente sob o sistema de plantio direto (SPD), pode provocar um aumento substancial das perdas de N pelas emissões de óxido nitroso (N2O) para a atmosfera, tanto pelas características dos DLS quanto da palhada mantida sobre o solo no SPD. No entanto, pouco se sabe sobre a influência da composição bioquímica da palhada utilizada em SPD sobre as emissões de N2O, após a aplicação de DLS, assim como sobre o quanto o regime de coletas desse gás pode afetar a quantificação das emissões de N2O. Dessa forma, foram conduzidos dois estudos a campo. O estudo I objetivou avaliar a influência do regime de coletas sobre as quantificações de N2O após a aplicação de DLS sobre palha de aveia preta. Já o estudo II, objetivou avaliar a influência dos estágios de decomposição de aveia preta em pleno florescimento (experimento 1) e na colheita (experimento 2) sobre as emissões de N2O, após a aplicação de 50 m3 ha-1 de DLS. No estudo I, foram conduzidos dois experimentos, entre janeiro e fevereiro de 2011 (experimento 1) na área experimental do setor de Irrigação e Drenagem da Universidade Federal de Santa Maria (UFSM), e entre setembro e outubro de 2012 (experimento 2) na área experimental do Departamento de Zootecnia da Universidade Federal de Santa Maria UFSM. As coletas de N2O foram realizadas logo após a aplicação dos DLS e das irrigações, em intervalos de 2 h, durante 24 h. No estudo II, foram conduzidos 2 experimentos entre setembro e dezembro de 2012, na área experimental do Departamento de Zootecnia da Universidade Federal de Santa Maria UFSM. Todos os tratamentos utilizados nos dois experimentos do estudo II foram dispostos em um delineamento de blocos ao acaso com três repetições, sendo eles: T1- Solo (testemunha); T2- DLS em superfície (Solo + DLS); T3- Palha no tempo 0 + DLS em superfície (T0 + DLS); T4- Palha no tempo 1 + DLS em superfície (T1 + DLS); T5- Palha no tempo 2 + DLS em superfície (T2 + DLS); T6- Palha no tempo 3 + DLS em superfície (T3 + DLS); e T7- Palha no tempo 4 + DLS em superfície (T4 + DLS). No estudo I, o regime de coletas influenciou a quantificação das emissões de N2O, indicando que a realização de coletas em momentos em que as emissões são altas, ou seja, nas primeiras seis horas ocorreria uma superestimação das emissões, sugerindo então que uma única coleta após 8 horas do fim das chuvas seria o melhor período para estimar a emissão acumulada de N2O. No estudo II, foi observado em ambos experimentos que a aplicação de DLS sobre a palhada aumentou as emissões de N2O para atmosfera. Entretanto, nas condições em que este estudo foi conduzido, não foi possível distinguir estatisticamente as emissões de N2O em relação ao diferentes estágios de decomposição das palhas de aveia preta.

Submitted by Jean Medeiros (jeanletras@uepb.edu.br) on 2017-08-11T13:35:45Z No. of bitstreams: 1 PDF - Rodrigo de Andrade Barbosa.pdf: 16832850 bytes, checksum: 003b948634b5b9d73fdf0e982252cd69 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-11T13:35:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PDF - Rodrigo de Andrade Barbosa.pdf: 16832850 bytes, checksum: 003b948634b5b9d73fdf0e982252cd69 (MD5) Previous issue date: 2017-04-24 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / In the treatment of sanitary sewage in UASB reactors anaerobic digestion occurs, among the several processes that comprise it, sulfide produces sulfide, which causes several problems, such as: odor emanation, corrosion, toxicity and decrease of methane concentration in the Biogas. This research aims to improve processes to produce elemental sulfur and reduce the concentration of sulfides in the effluent and biogas of UASB reactors with the addition of oxidants in the treatment of sanitary sewage. The experimental investigation was divided into three phases. In the first one, three reactors were used, two microaerobes and a UASB reactor with addition of nitrate to the tributary. In the second phase, a microaerobic reactor and a UASB reactor with nitrate addition were operated. In the third phase two reactors were operated, one microaerobic and one UASB reactor (control). When analyzing the results of the reactor monitoring, it was possible to identify that the first-stage microaerobic reactors with sulfide removal efficiencies higher than 90%. And an elemental sulfur production of approximately 28% in relation to the total affluent sulfur. In the second phase the reactors also removed more than 90% of the total dissolved sulfide, but with respect to the elemental sulfur, the production had less expressive results. The nitrate addition reactors showed 98% of the sulphide removal 2- -1 efficiencies, with a mean concentration of 0.2 ± 0.06 mg S-S . L . In the third phase the microaeration provided a sulfide removal of 84% in the effluent and 97% in the biogas, with an average of 8 ppm. Then there was a reduction in the emanation of odors and several other problems related to high concentrations of sulphide in the effluent and in the biogas of UASB reactors. / No tratamento de esgoto sanitário em reatores UASB ocorre a digestão anaeróbia, dentre os vários processos que a compõem, a sulfetogênese ocasiona a produção de sulfetos, que acarreta vários problemas, como: emanação de odores, corrosão, toxicidade e diminuição da concentração de metano no biogás. Esta pesquisa tem como objetivo aprimorar processos para produzir enxofre elementar e reduzir a concentração de sulfetos no efluente e no biogás de reatores UASB com adição de oxidantes, no tratamento de esgoto sanitário. A investigação experimental foi dividida em três fases. Na primeira foram utilizados 3 reatores, dois microaeróbios e um reator UASB com adição de nitrato ao afluente. Na segunda fase foram operados um reator microaeróbio e um reator UASB com adição de nitrato. Na terceira fase foram operados dois reatores, um microaeróbio e um reator UASB (controle). Ao se analisar os resultados do monitoramento dos reatores, foi possível identificar que os reatores microaeróbios operados na primeira fase com eficiências de remoção de sulfeto superiores a 90%. E uma produção de enxofre elementar de aproximadamente 28% em relação ao enxofre total afluente. Na segunda fase os reatores também removeram mais de 90% do sulfeto total dissolvido, porém referente ao enxofre elementar, a produção teve resultados menos expressivos. Os reatores com adição de nitrato foram observados 98% de eficiências na remoção de 2- -1 sulfetos, com concentração média de 0,2 ± 0,06 mg S-S . L . Na Terceira fase a microaeração proporcionou uma remoção de sulfetos de 84% no efluente e de 97% no biogás, com média de 8 ppm. Então houve uma redução na emanação de odores e diversos outros problemas relacionados a concentrações elevadas de sulfeto no efluente e no biogás de reatores UASB.

Emissões de N2 e N2O reduzem a eficiência da adubação e podem causar danos ambientais. O método do traçador isotópico (15N) é indicado para medições de N2 e N2O, masnão há relatos de sua utilização no Brasil na quantificação desses gases.O objetivo deste estudo foi adaptar o método do traçador 15N às condições brasileiras para quantificar N2 e N2O derivados do fertilizante aplicado à cana-de-açúcar. Para o ajuste do métodoforam conduzidos três experimentos: um em condições controladas e dois em condições de campo. Em ambiente controlado foram utilizados três solos com diferentes classes texturais. A influência da umidade (40, 60 e 80% da capacidade máxima de retenção de água - CMRA) e da adição ou não de dextrose (500 mgkg-1 de C), foram outros parâmetros avaliados. O K15NO3enriquecido em 23,24% em átomos de 15N foi a fonte de N (100 mg kg-1 de N) utilizada. Os trabalhos de campo foram realizados em Latossolo Vermelho da região de Piracicaba-SP, em área de canade- açúcar sem despalha a fogo. No segundo experimento, foram testadas: fontes de N (15ureia e 15NH4 15NO3, ambos com 31,9% em átomos de 15N); doses de N (55 e 110 kg ha-1); com e sem vinhaça (100 m3 ha-1). No terceiro foram testadas doses de N (70 e 140 kg ha-1)na forma de 15NH4 15NO3; doses de vinhaça (75 e 150 m3 ha-1); com e sem a cobertura de palha (11 Mg ha-1). Em cada experimento, buscou-se aprimorar o protocolo de coleta, preparo e análise dos gases. No primeiro experimento observou-se que somente tratamentos com dextrose emitiram N2O, sendo as emissões aumentadas com a elevação da CMRA de 40 para 60%.Perdas de N (N2 + N2O) do K15NO3variaram de 0,04 a 48,26%. No segundo experimento não foram observadas emissões nos tratamentos com 15ureia. Nos tratamentos com 15NH4 15NO3, somente N2O foi detectado.A vinhaça potencializou as emissões de N2O, mas os fatores de emissão ficaram abaixo de 0,4%. A não detecção do N2 levantou a hipótese que o enriquecimento isotópico dos fertilizantes foi insuficiente para marcar o N2 do interior das câmaras. Então, no último experimento, utilizou-se o 15NH4 15NO3enriquecido a 98 e a 10,43% para as determinações de N2 e N2O, respectivamente. Neste experimento a manutenção da palha intensificou as emissões de N2O proveniente do 15NH4 15NO3; a umidade, a temperatura, o Nmineral e o C-lábil do solo não apresentaram correlações significativas com emissões de N2O. Os fatores de emissão foram inferiores a 0,2%. No último experimento, também não foi detectado o N2, sugerindo que o N2O tenha sido o produto final da desnitrificação nos experimentos de campo. Os resultados mostraram que as adaptações realizadas no método do traçador 15N foram eficazes para a quantificação dos gases. Outras adaptações, entretanto, deverão surgir à medida que a adoção do método do traçador 15N se intensifique no Brasil / N2 and N2O emissions decrease the fertilization efficiency and can cause environmental damages. The 15N tracer method is used to measure N2 and N2O emissions, but there are no reports of its application in Brazil. The objective of the present study was to adapt the 15N tracer method to Brazilian conditions to quantify the N2 and N2O from fertilizers applied in sugarcane crop. Three experiments were conducted to adjusting the method: one in controlled conditions and the others in field. In controlled conditions, three soils with distinct textural class were evaluated. It was measured the moisture content (40, 60 and 80 % of water holding capacity - CMRA) and two levels of dextrose (0 and 500 mg C kg-1). K15NO3 (23.24 atom% 15N) was the N source used (100 mg kg-1). The field experiments were carried out on a RhodicDystrudox in Piracicaba region, Sao Paulo state. In the second experiment, two N sources (urea and NH4NO3, both with 31.9 atom% 15N), two N levels (55 and 110 kg ha-1) and two vinasse addition levels (0 and 100 m³ ha-1) were evaluated. In the third experiment, two N levels (70 and 140 kg ha-1) using 15NH4 15NO3 as N source, two vinasse levels (75 and 150 m³ ha-1) and the presence (11 Mg ha-1) or not of straw covering were evaluated. In each experiment, we try to improve our sampling protocol, gases preparing and analysis based on the limitations detected. In the first experiment, the N2O emissions occurred only in dextrose presence and were increased when the CMRA was raised to 60%. The N losses (N2+N2O) from K15NO3 varied from 0.04 to 48.26%. In the second experiment, it was not observed N2O emission with urea fertilization. In the treatments with NH4NO3 fertilization, it was only observed N2O emission. The vinasse application potentiated the N2O emissions, but the emissions factors were below 0.4 %. We believed that fertilizer isotopic enrichment was not sufficient to label the N2 inside chambers and because of this it was not possible measure N2 emission. So, in the last experiment, we used the 15NH4 15NO3 enriched with 98 and 10.43 atom% 15N to measure the N2 and N2O emission, respectively. In the same experiment, the straw maintenance on soil surface increased the N2O emissions from NH4NO3. The moisture, temperature, N-mineral and the C-labile were not significantly correlated with N2O emissions. The emissions factors were under of 0.2%. In the last experiment, likewise, it was not detected N2 emission, suggesting that the final product from denitrification was N2O in field experiments. Our results showed that adaptations realized in 15N tracer method were effective to quantify gases emissions. However, others adaptations can arise as result of intensification in adoption of 15N tracer method in Brazil

Submitted by Haroudo Xavier Filho (haroudo.xavierfo@ufpe.br) on 2016-01-08T17:59:09Z No. of bitstreams: 1 Tese doutorado - Juliana Morais 8 jan 16.pdf: 3582789 bytes, checksum: 7e2f32c8ce5f016b636e0075bfc783bd (MD5) / Made available in DSpace on 2016-01-08T17:59:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese doutorado - Juliana Morais 8 jan 16.pdf: 3582789 bytes, checksum: 7e2f32c8ce5f016b636e0075bfc783bd (MD5) Previous issue date: 2015-08-28 / CNPq / Avaliou-se a remoção de matéria orgânica e a conversão da matéria nitrogenada em esgoto doméstico através de um sistema de tratamento composto por dois reatores verticais compartimentados, visando o uso em sistemas descentralizados. Os reatores foram construídos em tubo PVC tipo comercial fofo com diâmetro de 0,40 m, altura útil de 3,10 m e volume total de 390 litros, cada. Cada reator tinha dois compartimentos, o primeiro, anaeróbio/anóxico, foi utilizado para remoção de matéria orgânica e desnitrificação; o segundo, aeróbio, foi preenchido com biomédia comercial no intuito de promover a nitrificação. O efluente nitrificado foi recirculado para o compartimento anaeróbio a fim de promover a desnitrificação, utilizando o próprio esgoto bruto como doador de elétrons. Os reatores compartimentados operaram com tempo de detenção hidráulico de 12, 10 e 8h, sendo aplicado uma taxa de recirculação de 1,5 para o reator compartimentado 1 e de 3,0 para o reator compartimentado 2. O desempenho operacional mais satisfatório foi encontrado na fase operada com tempo de detenção hidráulico de 12 h e taxa de recirculação de 1,5 e 3,0 para o reator 1 e 2, respectivamente. A eficiência média de remoção e matéria orgânica do reator compartimentado 1 foi de 52 ± 15 e 81 ± 7 %, para demanda química de oxigênio (DQO) total e DQO filtrada do efluente, respectivamente e de 60 % para N-NTK; os valores médios para os efluentes foram de 119 ± 47 mg DQO/L, 50 ± 23 mg DQO/L e 15 ± 5 mg N-NTK/L, respectivamente. No reator compartimentado 2, a eficiência média alcançada foi 51 ± 15 e 83 ± 6 % para a DQO total e DQO filtrada do efluente, respectivamente e de 57% para N-NTK; os valores médios efluentes de 132 ± 58 mg DQO/L, 46 ± 24 mg DQO/L e 16 ± 3 mg N-NTK/L, respectivamente. Portanto, não houve grande diferença na remoção simultânea de DQO e nitrogênio entre ambos os reatores com diferentes taxas de recirculação. A análise de confiabilidade indicou níveis de confiabilidade satisfatórios de DQO, sólidos suspensos totais, N-amoniacal e eficiência de remoção de matéria orgânica. A dinâmica da população microbiana revelada por PCR-DGGE (Polymerase Chain Reaction - Denaturing Gradient Gel Electrophoresis), sugere um biofilme estratificado, onde nas camadas mais externas existe a presença de micro-organismos aeróbios heterotróficos responsáveis pela degradação da matéria orgânica, e uma camada mais interna com micro-organismos responsáveis pela nitrificação. O estudo de viabilidade econômica do sistema de tratamento proposto apresentou um custo anual de R$ 70,68/habitante e de R$ 6,70/m³ de esgoto tratado. / It was evaluated the removal of organic matter and the conversion of the nitrogenated matter into domestic sewage through a treatment system consisted of two vertical compartmented reactors, aiming the use in decentralized systems. The reactors were built in Polyvinyl chloride with a diameter, height and total volume of 0.40 m, 3.10 m and 390 liters, each. Each reactor had two compartments, the first, anaerobic/anoxic, aimed the removal of organic matter and denitrification; the second, aerobic, was filled with commercial biomedia in order to promote the nitrification. The nitrified effluent was recirculated to the anaerobic compartment in order to promote the denitrification, without the addiction of electron donor. The compartmented reactors operated with hydraulic retention time of 12, 10 and 8 hours, with a recycle ratio of 1.5 to reactor 1 and 3.0 to reactor 2. The most satisfactory operating results were found for hydraulic retention time HRT of 12 h and recycle ratio of 1.5 to the reactor 1 and 3.0 to the reactor 2. The average efficiencies of organic matter for the reactor 1 were 52 ± 15, 81 ± 7 %, for chemical oxygen demand (COD) total and COD filtered effluent, respectively and 60 % for N-TKN; the average effluent was 119 ± 47 mgCOD/L, 50 ± 23 mgCOD/L and 15 ± 5 mgN-TKN/L, respectively. In reactor 2, the average efficiency was 51 ± 15, 83 ± 6 % for COD total and COF filtered effluent, respectively and 57% for N-TKN; the average effluent was 132 ± 58 mgCOD/L, 46 ± 24 mgCOD/L and 16 ± 3 mgN-TKN/L, respectively. Therefore, there was no great difference in the removal of COD and nitrogen between both reactors with different recycle ratios. The reliability analysis indicated satisfactory reliability levels of COD, TSS, N-ammonia and organic matter removal efficiency. The microbial population dynamics revealed by PCR-DGGE (Polymerase Chain Reaction - Denaturing Gradient Gel Electrophoresis) suggests a stratified biofilm. On the outer layers, it is noticed the presence of aerobic heterotrophic microorganisms responsible for the degradation of organic matter, whilst on the inner layer, the microorganisms responsible for nitrification reside. The economic feasibility study of the proposed treatment system presented an annual cost of R$70,68/inhabitant and R$ 6,70/m³ of treated sewage.