Submitted by Eunice Novais (enovais@uepg.br) on 2018-02-05T17:21:21Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Ana C Wendling.pdf: 1711610 bytes, checksum: 68dc677af063a5833bd222516d408814 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-02-05T17:21:21Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Ana C Wendling.pdf: 1711610 bytes, checksum: 68dc677af063a5833bd222516d408814 (MD5) Previous issue date: 2017-05-05 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O consumo do oxigênio dissolvido nos corpos hídricos é um dos principais problemas resultantes da poluição nas águas por matéria orgânica. Outro ponto importante é a eutrofização, que é o crescimento excessivo das plantas devido ao excesso de nutrientes presentes nesse meio. As estações de tratamento de esgoto brasileiras costumam utilizar processos biológicos para a remoção da matéria orgânica e do nitrogênio. Nesse sentido visando a remoção simultânea da Demanda Química de Oxigênio (DQO) e de Nitrogênio Total (NT) do esgoto sanitário, o presente estudo teve como objetivo avaliar a eficiência de um reator de leito estruturado com aeração intermitente, com períodos de aeração de 60 minutos seguidos de 120 minutos sem aeração, a cada ciclo de 180 minutos. O reator foi operado com Tempo de Detenção Hidráulica (TDH) de 8 horas, temperatura de 30 ± 1ºC, alimentação contínua e razão de recirculação igual a 2. Foram realizados 5 ensaios que se diferenciaram em a composição do afluente. Os afluentes foram compostos por uma combinação de parcelas de esgoto sanitário bruto da Estação de Tratamento de Esgoto (ETE) Verde e efluente de Reator Anaeróbio de Leito Fluidizado (RALF) da mesma ETE. As concentrações de cada parcela no afluente foram de 0%, 25%, 50%, 75% e 100%. Como meio suporte para a fixação dos microrganismos foram utilizados 13 cilindros de espuma de poliuretano dispostos verticalmente no reator. Para avaliação da eficiência do processo, foram realizadas as análises de pH, alcalinidade, Nitrogênio Total Kjeldahl (NTK), nitrogênio amoniacal (N-NH4+), nitrito (N-NO2-), nitrato (N-NO3-), Demanda Química de Oxigênio (DQO) e fósforo. A eficiência mínima de remoção de DQO obtida foi de 76% e a máxima de 95%, porém os resultados apontaram que não houve diferença estatística significativa entre os ensaios para esse parâmetro. A melhor eficiência de remoção de NT foi de 78%, com afluente composto apenas por efluente do RALF, que foi o ensaio 3. Nestas condições o efluente apresentou teores de DQO de 14 mg.L-1, de N-NH4+ de 3 mg.L-1, de N-NO3- de 2 mg.L-1 e de N-NO2- de 3 mg.L-1. Diante dos resultados foi possível concluir que o reator de leito estruturado e aeração intermitente é eficiente para a remoção simultânea da matéria orgânica carbonácea e nitrogenada com afluente contendo uma mistura do esgoto bruto e efluente de RALF nas mais diferentes proporções. / The consumption of dissolved oxygen in water bodies is one of the main problems resulting from water pollution by organic matter. Another important point is eutrophication, which is the excessive growth of plants due to the excess of nutrients present in this medium. Brazilian sewage treatment plants usually use biological processes for the removal of organic matter and nitrogen. In this sense, aiming at the simultaneous removal of Chemical Oxygen Demand (COD) and Total Nitrogen (TN) from sanitary sewage, the present study aimed to evaluate the efficiency of a structured bed reactor with intermittent aeration, with aeration periods of 60 Minutes followed by 120 minutes without aeration, with each cycle of 180 minutes. The reactor was operated with Hydraulic Detention Time (HDT) of 8 hours, temperature of 30 ± 1ºC, continuous feed and recirculation ratio equal to 2. Five trials were performed that differed in the composition of the influent. The influente were composed of a combination of raw sewage plots from the Green Sewage Treatment Station (ETE) and the Fluidized Bed Anaerobic Reactor (RALF) effluent from the same ETE. The concentrations of each plot in the affluent were 0%, 25%, 50%, 75% and 100%. As a support medium for Microorganisms were used 13 polyurethane foam cylinders arranged vertically in the reactor. In order to evaluate the efficiency of the process, pH, alkalinity, Total Kjeldahl Nitrogen (TKN), ammoniacal nitrogen (N-NH4+), nitrite (N-NO2-), nitrate (N-NO3-), Chemical Demand Oxygen (COD) and phosphorus. The minimum COD removal efficiency obtained was 76% and the maximum of 95%, but the results showed that there was no significant statistical difference between the tests for this parameter. The best effluent removal efficiency was 78%, with an effluent composed only of RALF effluent, which was test 3. Under these conditions, the effluent had COD contents of 14 mg.L-1, 3 mg N-NH4+.L-1, N-NO3- of 2 mg.L-1 and N NO2- of 3 mg.L-1. In view of the results it was possible to conclude that the structured bed reactor and intermittent aeration is efficient for the simultaneous removal of carbonaceous and nitrogenous organic matter with a influent containing a mixture of crude sewage and RALF effluent in the most different proportions.

Submitted by Angela Maria de Oliveira (amolivei@uepg.br) on 2018-05-23T17:33:13Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Jenzura, Nathanna Tessari.pdf: 1299612 bytes, checksum: 393334e0cc91397299fbbc9f1ed6cb45 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-23T17:33:13Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Jenzura, Nathanna Tessari.pdf: 1299612 bytes, checksum: 393334e0cc91397299fbbc9f1ed6cb45 (MD5) Previous issue date: 2017-03-23 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O fenômeno da eutrofização é caracterizado pelo crescimento excessivo de algas devido ao excesso de nitrogênio e fósforo em corpos d’água. Combinado a esse fator, temos o fato de que as ETEs (Estação de Tratamento de Efluentes) brasileiras foram projetadas para remover a DQO (Demanda Química de Oxigênio) e não os nutrientes, com isso é necessário o tratamento terciário para atendimento à legislação. Pesquisas mostram que há a possibilidade de remover DQO e nitrogênio em um único compartimento, o que geraria economia na implantação e operação de ETEs. O objetivo dessa pesquisa foi avaliar a eficiência deum reator de leito estruturado comaeração intermitente e fluxo contínuo na remoção de nitrogênio e DQO do esgoto sanitário bruto misturado com efluente de RALF (Reator Anaeróbio de Leito Fluidizado). O reator apresentava volume útil de 8,6 L.O leito estruturado era composto por 13 cilindros de espuma de poliuretano com diâmetro igual a 2,5 cm e comprimento de 63 cm, dispostos verticalmente no interior do reator. A alimentação era feita continuamente com 50% de esgoto sanitário bruto e 50% de efluente de RALF. O experimento foi feito seguindo-se planejamento fatorial 22, que resultou em sete ensaios com quatro pontos nos níveis extremos (+1 e -1) e a triplicata do ponto central. Os fatores e respectivos níveis estipulados foram TDH (Tempos de Detenção Hidráulica) de 8, 10 e 12 horas, e tempo de aeração de 60, 75 e 90 minutos, em ciclos de 180 minutos. A razão de recirculação foi igual a 2 vezes a vazão de entrada. Nestas condições foram encontrados como média de remoção de DQO de 76%e NT (nitrogênio total) de 83%. O melhor resultado de eficiência de DQO (92%) e NT (88%), foi encontrado quando o reator operou com tempo de aeração de 60 minutos e TDH de 8 horas, tendo como concentração final DQO igual a 18 mg.L-1 eNT de 4,3 mg.L-1. A superfície de resposta foi utilizada para se avaliar os efeitos dos fatores sobre as respostas encontradas, e para desenvolver um modelo matemático que possibilitasse prever a eficiência do reator em relação à nitrificação e remoção de NT. Os resultados obtidos indicaram que o reator de leito estruturado com aeração intermitente é uma alternativa viável para remoção simultânea de DQO e NT. O modelo matemático obtido mostrou ser preditivo com relação à eficiência de nitrificação e remoção de NT. Com TDH de 9 horas e aeração de 60 minutos a eficiência teórica de nitrificação e remoção de NT obtida com os modelos propostos foi de 94 e 85%, respectivamente, e os resultados experimentais obtidos foram de 89 e 81%, respectivamente, próximos aos teóricos. / The phenomenon of eutrophication is characterized by excessive growth of algae due to excess nitrogen and phosphorus in water bodies. Combined with this factor, we have the fact that the Brazilian Effluent Treatment Plants (ETP) were designed to remove COD (Chemical Oxygen Demand) and not nutrients, so it is necessary the tertiary treatment to comply with the legislation. Research shows that there is the possibility of removing COD and nitrogen in a single compartment, which would generate savings in the implementation and operation of ETP. The objective of this research was to evaluate the efficiency of a structured bed reactor with intermittent and continuous flow in the removal of nitrogen and COD from the raw sanitary sewage mixed with UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) effluent. The reactor had a useful volume of 8,6 L. The structured bed was composed of 13 cylinders of polyurethane foam with a diameter of 2,5 cm and a length of 63 cm, arranged vertically inside the reactor. The feed was continuously fed with 50% crude sanitary sewage and 50% RALF effluent. The experiment was done following a factorial design 22, which resulted in seven tests with four points at the extreme levels (+1 and -1) and the triplicate of the central point. The factors and respective stipulated levels were HRT (Hydraulic Retention Times) of 8, 10 and 12 hours, and aeration time of 60, 75 and 90 minutes in 180 minute cycles. The recirculation ratio was equal to 2 times the inlet flow rate. Under these conditions were found to be COD removal average of 76% and NT (Total Nitrogen) of 83%. The best COD (92%) and NT (88%) efficiency results were found when the reactor operated with 60 minute aeration time and 8 hour HRT, having a final COD concentration of 18 mg.L-1 and NT of 4.3 mg.L-1. The response surface was used to verify the effects of the factors on the responses and to design a mathematic model to predict NT removal and nitrification. The results obtained allow us to consider that the structured bed reactor with intermittent aeration is a viable alternative for the simultaneous removal of COD and nitrogen compounds.The mathematical model obtained was predictive, and with a HRT of 9 hours and aeration of 60 minutes, the experimental responses for TN removal and nitrification efficiency was 81% and 89%, respectively, very close to the predicted one, that was 85% and 94%.

Este trabalho apresenta uma avaliação dos parâmetros cinéticos, hidrodinâmicos e de transferência de massa de um reator radial aeróbio-anóxico de leito fixo, em escala piloto, com biomassa imobilizada em espuma de poliuretano e alimentado com efluente de um reator anaeróbio horizontal de leito fixo que tratava esgoto sanitário. Os parâmetros estimados demonstraram que as resistências líquido-sólido e intraparticular afetam significativamente a velocidade global de consumo de oxigênio no sistema de leito fixo e que a agitação mecânica pode minimizar essas resistências. Os valores de (KLA), para velocidades superficiais de ar entre 0,14 e 0,95 cm.s-1, variaram na faixa de 20,8 e 58,8 h-1 para água do sistema de abastecimento público, e 16,8 a 53,0 h-1 para esgoto pré-tratado anaerobiamente. A velocidade intrínseca de consumo de oxigênio foi estimada em 19,9 mgO2.g SSV-1.h-1. A velocidade de remoção de DQO pôde ser representada pelo modelo cinético de primeira ordem com residual e a conversão de nitrogênio seguiu modelo de reações em série, de pseudo-primeira ordem, com valores das constantes cinéticas k1 e k2 iguais a 0,251 h-1 e 6,624 h-1, respectivamente. O comportamento hidrodinâmico pôde ser representado pelo modelo de 3 e 4 tanques de mistura completa em série. Foi possível promover a nitrificação e desnitrificação no reator radial aeróbio-anóxico mantido parcialmente aerado, com tempos de detenção hidráulica de 3,3 horas na zona aeróbia e 2,7 horas na zona anóxica, e com adição de etanol como fonte externa de carbono. O efluente apresentou valor médio da DQOf de 52 mg O2.l-1, e concentrações de 2 mg N.l-1, 1,24 mg N.l-1 e 3,46 mg N.l-1, respectivamente, para nitrogênio amoniacal, nitrito e nitrato. / The assessment of hydrodynamics, mass transfer and kinetic parameters of a pilot fixed bed reactor containing immobilized biomass in polyurethane matrices and fed with the effluent of a horizontal-flow fixed bed anaerobic reactor that treated domestic sewege is presented. For oxygen, the estimated parameters showed that the liquid-solid and intra-particles resistances significantly affected the global substrate consumption velocity. It was also found that mechanical agitation can minimize such resistances. The KLA values for superficial velocities between 0.14 and 0.95 cm.s-1 varied from 20.8 to 58.8 h-1 for tap water, and 16.8 to 53.0 h-1 for the anaerobic pre-treated effluent. The oxygen consumption intrinsic velocity was estimated in 19.9 mgO2.gSSV-1.h-1. The COD removal velocity could be represented by a first order kinetic model with residual, while nitrogen conversion followed an also a first order reactions in series model, with kinetic constants k1 and k2 of 0.25 h-1 and 6.62 h-1, respectively. The hydrodynamics behavior could be represented by the model of three to four completely mixed reactors in series. It was possible to promote nitrification and the denitrification in the radial reactor kept partially aerated and operated at hydraulics detention times of 3.3 hours and 2.7 hours in the aerobic and anoxic zones, respectively. The radial reactor effluent presented COD of 52 mg.l-1, based on filtered samples, and concentrations of 2 mg N.l-1, 1.24 mg N.l-1, and 3,46 mg N.l-1 for ammonia nitrogen, nitrite and nitrate, respectively.

O processo de nitrificação e desnitrificação simultâneas (NDS) permite alcançar a remoção combinada de matérias carbonácea e nitrogenada em uma única unidade. O reator de leito estruturado, com biomassa imobilizada e recirculação interna, apresenta características positivas para que estes processos envolvidos ocorram, tais como propiciar a formação de biofilme e evitar a colmatação do leito. Esta configuração tem sido estudada com êxito em reatores em escala de bancada para tratamento de esgoto. Nesta pesquisa foi utilizado um reator de leito estruturado em escala piloto com a finalidade de avaliar sua implantação, eficiência e estabilidade tratando esgoto doméstico em condições reais para futura aplicação em pequenas comunidades, condomínios residenciais entre outros como sistema descentralizado. O reator foi construído em fibra de vidro, de formato cilíndrico, com diâmetro interno de aproximadamente 0,80 m e 2,0 m de altura. O volume total foi de aproximadamente 0,905 m3 e o volume útil de 0,642 m3. A operação foi realizada sob condições de aeração contínua e intermitente e os tempos de detenção hidráulica (TDH) testados foram de 48, 36 e 24 horas. A remoção de DQO manteve-se acima de 90% com TDH de 48 e 36 horas. A melhor eficiência de remoção de nitrogênio total foi de 72,4 ± 6,4%, sob TDH de 48 horas e a aeração intermitente, com 2 horas de aeração e 1 hora não aerada. A concentração de oxigênio dissolvido (OD) média de 2,8 ± 0,5 mg.L-1 na fase aerada e temperatura média de 24,7 ± 1,0 °C. Nesse mesmo período, a eficiência média de remoção de DQO foi de 94 ± 4 %. Apesar das dificuldades apresentadas no controle da aeração, as eficiências das remoções obtidas indicaram que o reator de leito estruturado e aeração intermitente (LEAI) se apresenta como uma alternativa promissora em escala plena, requerendo ajustes para construção e incremento da estabilidade da NDS. / The simultaneous nitrification and denitrification (SND) process allow achieving a combined nitrogen and carbon removal in a single unit. The structured-bed reactor, with immobilized biomass and internal recirculation, presents positive characteristics for occurrence of these involved processes, such as providing biofilm formation and prevent clogging. This configuration have been study successfully in a bench scale for sewage treatment. In this research was used a structured-bed reactor in a pilot scale in order to evaluate its implantation, efficiency and stability treating sewage in real conditions to future application in small communities, residential condominium among others, as decentralized treatment. The reactor was constructed with cylindrical glass fiber modules, with internal diameter of 0.8 m and 2.0 m height. The total volume was about 0.905 m3 and 0.642 m3 working volume. It was worked under continuous and intermittent aeration conditions and the tested hydraulic retention times (HRT) were 48, 36 e 24 hours. The maximum total nitrogen removal was 72.4 ± 6.4% ; the HRT was 48 hours with intermittent aeration, in which 2 hours in aeration and 1-hour nonaeration. An average dissolved oxygen (DO) concentration of 2.8 ± 0.5 mg.L-1 in the aerated time and an average temperature of 24.7 ± 1.0°C. In the same period, the average COD removal was 94 ± 4%. Despite of the difficulties presented in aeration control, the obtained removals indicated the structured-bed reactor subjected to recirculation and intermittent aeration (SBRRIA) can be a promising alternative in full scale, demanding adjustments to improve the reactor construction and the SND stability.

Os sistemas combinados anaeróbio/aeróbio para tratamento de esgotos sanitários têm sido considerados alternativas viáveis do ponto de vista técnico-econômico em relação aos sistemas tradicionais. Este trabalho apresenta os resultados obtidos com uma nova configuração de reator, composto por uma unidade central - um reator anaeróbio de manta de lodo (UASB) modificado de 286 L, associado a um reator radial aerado de leito fixo (RRLF) de 215 L, disposto de maneira a circundar a zona de separação sólido/líquido/gás do reator UASB. A principal modificação no reator UASB foi, portanto, a incorporação, junto à sua parede externa, do RRLF. A alimentação do RRLF com o efluente do UASB dá-se através de aberturas laterais na parede do UASB, o que permitiu eliminar as calhas de coleta e sistemas de alimentação do segundo reator. Esse sistema foi alimentado com esgoto sanitário obtido da rede coletora de esgotos do campus da USP de São Carlos. Esperava-se obter remoção considerável de matéria orgânica solúvel e particulada, bem como a remoção parcial de nitrogênio. Foram obtidas eficiências médias de remoção de matéria orgânica (expressa como demanda química de oxigênio - DQO) e de sólidos suspensos voláteis (SSV), de 80% e 89%, respectivamente. Em condições de operação estável, os valores de DQO e SSV no efluente atingiram 110 mg/L e 16 mg/L, respectivamente. Observou-se, também, que o sistema apresentou grande estabilidade operacional, tendo a taxa de carregamento orgânico volumétrica atingido valores da ordem de 4,0 Kg DQO.m-3d-1. Nessas condições, o sistema atingiu eficiências de remoção de DQO e SSV da ordem de 90%. O sistema misto ensaiado mostrou ser uma configuração promissora, pois promoveu a remoção eficiente de matéria orgânica e de sólidos suspensos. Considera-se, no entanto, a necessidade de se introduzirem modificações no projeto RRLF que permitam o estabelecimento dos processos de nitrificação e desnitrificação nesse reator, uma vez que foi obtida baixa eficiência de nitrificação e, conseqüentemente, a remoção de nitrogênio foi prejudicada. / Integrated anaerobic/aerobic systems have been considered feasible alternatives concerning technical and economic aspects for treating domestic wastewaters. This paper presents the results obtained from the operation of this new reactor configuration, made up of a central unit - an upflow anaerobic sludge blanket reactor (UASB), with a working volume of 286 L, associated to a radial-flow aerobic immobilized-biomass (RAIB), with a working volume of 215 L. The RAIB reactor circles the solid/liquid/gas separation zone. The main modification in the UASB reactor concerns this association with the RAIB. The UASB effluent was distributed through openings along its side walls to the RAIB, allowing the elimination of collecting channels and feeding devices from the latter reactor. The objective of this work was to promote organic matter (raw and soluble) and nitrogen removal from domestic sewage. Organic matter (as COD) and volatile suspended solids removal achieved efficiencies of 80% and 89%, respectively. Under stable operational conditions, the system effluent presented COD and volatile suspended solids values of 110 mg/L and 16 mg/L, respectively. Efficiencies of 90% for COD and volatile suspended solids removal were achieved with a organic loading rate of 4,0 Kg COD.m-3.d-1. This integrated system has shown to be a valid configuration, efficiently removing organic matter and suspended solids from the domestic wastewater. However, contrarily to expectations based on the previous studies with RAIB, nitrification was poor. Therefore, modifications to the RAIB design must be considered for the establishment of nitrogen removing processes.

O Pantanal é a maior área úmida do planeta e considerada uma das maiores fontes naturais de gases de efeito estufa (GEE). A sub-região da Nhecolândia, um dos maiores ecossistemas do Pantanal, possui o sistema lêntico mais diverso, onde lagoas de água doce coexistem com salinas, apesar das condições climáticas regionais não explicarem totalmente esta alta salinidade. As salinas são permanentes e funcionam de maneira diversa, sendo assim, subdivididas em tipologias verde e preta. As salinas verdes e pretas diferem tanto pela composição e funcionamento biogeoquímico, quanto pela abundância de espécies extremófilas. Tal distinção pode afetar o balanço regional de GEE, e assim, reduzir a confiabilidade das estimativas regionais das emissões gasosas. As estimativas de emissões de GEE obtidas anteriormente no Pantanal representaram principalmente ecossistemas de água doce, desconsiderando, portanto, a transferência de massa a partir das lagoas salinas. As lagoas de água doce, porém, podem ser permanentes ou temporárias, dependo da intensidade das inundações anuais. Estas lagoas concentram grande quantidade de matéria orgânica e vegetação aquática que aumenta este aporte orgânico. Devido a diversidade química das águas superiores na Nhecolândia, buscou-se quantificar os fluxos de GEE em lagoas salinas dos tipos verde e preta, e lagoas de água doce. O monitoramento destes corpos d\'água ocorreram nas duas estações climáticas comuns do Pantanal, seca e úmida, quando as alterações climáticas e químicas das águas são marcantes. Deste modo, foi possível retratar o efeito das variáveis abióticas sobre o balanço de massa no sistema água-atmosfera da segunda maior sub-região pantaneira. Duas metodologias distintas foram utilizadas para indicar a variabilidade espacial entre lagoas análogas, como as salinas, e variações específicas em cada lagoa. Os resultados indicaram que houve grande variabilidade espaço-temporal na dinâmica dos GEE entre os ecossistemas estudados, de maneira que, uma mesma lagoa que atuou como fonte em uma estação, comportou-se como sumidouro em outro período. Houve intensa variabilidade espacial, ainda, entre salinas de mesma tipologia, quando no mesmo período, umas podem ser fonte e outras sumidouros para determinados gases. As maiores emissões de metano e gás carbônico ocorreram na lagoa de água doce, porém, salinas verdes apresentaram valores próximos na mesma estação. Isto aponta a necessidade de aumentar as amostragens diretas visando incorporar a variabilidade espacial e temporal aos modelos climáticos regionais. As medidas in situ podem, assim, caracterizar as contribuições individuais no sistema lêntico e aumentar a confiança nas estimativas de emissões gasosas atribuídas ao Pantanal. / The Pantanal is the largest wetland on the planet and considered one of the largest natural sources of greenhouse gases (GHG). The sub-region of Nhecolândia, one of the largest ecosystems in the Pantanal, has the most diverse lentic system, where freshwater lagoons coexist with saline, although regional climatic conditions do not fully explain this high salinity. The salinas are permanent and function in a different way, being thus subdivided into green and black typologies. The green and black salinas differ as much by the composition and biogeochemical functioning, as by the abundance of extremófilas species. Such a distinction may affect the regional GHG balance sheet, and thus reduce the reliability of regional estimates of gaseous emissions. Estimates of GHG emissions previously obtained in the Pantanal represented mainly freshwater ecosystems, thus disregarding the mass transfer from saline lagoons. Freshwater ponds, however, can be permanent or temporary depending on the intensity of annual floods. These ponds concentrate a great amount of organic matter and aquatic vegetation that increases this organic contribution. Due to the chemical diversity of the upper waters in Nhecolândia, it was sought to quantify GHG flows in saline lagoons of the green and black types, and freshwater lagoons. The monitoring of these bodies of water occurred in the two common wetland climate seasons, when the climatic and chemical changes of the waters are remarkable. In this way, it was possible to portray the effect of the abiotic variables on the mass balance in the water-atmosphere system of the second largest sub-region of the Pantanal. Two different methodologies were used to indicate the spatial variability between analogous lagoons, such as salinas, and specific variations in each lagoon. The results indicated that there was great space-time variability in the GHG dynamics among the studied ecosystems, so that the same lagoon that acted as a source in one season, behaved as a sink in another period. There was intense spatial variability, also, between salinas of the same typology, when in the same period, some can be source and other sinks for certain gases. The highest emissions of methane and carbon dioxide occurred in the freshwater lagoon, however, green salinas presented close values in the same season. This points to the need to increase direct sampling to incorporate spatial and temporal variability into regional climate models. In situ measurements can thus characterize individual contributions in the lentic system and increase confidence in the gaseous emissions estimates attributed to the Pantanal.

Submitted by Caroline Nishisaka (csayurii@hotmail.com) on 2018-06-04T15:38:30Z No. of bitstreams: 2 Dissertação_Caroline_Sayuri_Nishisaka_UFSCar.pdf: 10342020 bytes, checksum: 83fe90894363834291d0f68de806c3ab (MD5) Carta comprovante da versao final de teses e dissertações.pdf: 204209 bytes, checksum: 74667e4b6b3923d66bce39462bb4538f (MD5) / Approved for entry into archive by Milena Rubi ( ri.bso@ufscar.br) on 2018-06-06T17:30:18Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação_Caroline_Sayuri_Nishisaka_UFSCar.pdf: 10342020 bytes, checksum: 83fe90894363834291d0f68de806c3ab (MD5) Carta comprovante da versao final de teses e dissertações.pdf: 204209 bytes, checksum: 74667e4b6b3923d66bce39462bb4538f (MD5) / Approved for entry into archive by Milena Rubi ( ri.bso@ufscar.br) on 2018-06-06T17:30:45Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação_Caroline_Sayuri_Nishisaka_UFSCar.pdf: 10342020 bytes, checksum: 83fe90894363834291d0f68de806c3ab (MD5) Carta comprovante da versao final de teses e dissertações.pdf: 204209 bytes, checksum: 74667e4b6b3923d66bce39462bb4538f (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-06T17:31:01Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação_Caroline_Sayuri_Nishisaka_UFSCar.pdf: 10342020 bytes, checksum: 83fe90894363834291d0f68de806c3ab (MD5) Carta comprovante da versao final de teses e dissertações.pdf: 204209 bytes, checksum: 74667e4b6b3923d66bce39462bb4538f (MD5) Previous issue date: 2018-05-03 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Agriculture is responsible for 80% of nitrous oxide emissions on earth's atmosphere, the most potential greenhouse gas among the three main gases (CO2, CH4 and N2O). Citriculture and silviculture play an important role on Brazilian economics due to the high demand of orange and wood products for exportation. Thus, in order to get a better understand about the role of those cultures on N2O emission, this research aims to evaluate N2O emissions from Citrus sinensis and Eucalyptus spp. crops, adjacent forests of each agriculture field were used as control. Citrus and eucalyptus sites are located in Sorocaba and Salto de Pirapora municipality, both in the state of Sao Paulo, Brazil. In each agriculture field and adjacent forest, eight static chambers were randomly installed, and gas sample were collected during dry and wet region season. Soil samples were collected in each field of study from five random sampling points, for further physicochemical, molecular analysis and microcosm incubation. Gas samples were collected from microcosm after moisture adjustment in 70% of field capacity. All gas samples were analyzed by gas chromatography technique. The number of copies of genes related to denitrifying process (nirK, nirS e nosZ) was determined by quantitative real time PCR. Seasonality had significant (P<0.05) influence on N2O emission in field, and N2O fluxes in incubated soil. It was observed positive correlation among dissolved organic carbon (DOC) concentration on soil, soil and plant residue total carbon and nitrogen content and N2O emissions. High nirK, nirS and nosZ gene abundance was found on soil collected during wet season, comparing to those collected on dry season, in both field and microcosm, which was correlated with DOC content and soil moisture. However, there were not significant differences on genes abundance comparisons between cultivated soils and adjacent forests. In conclusion, the seasonality has influence in both N2O emission and denitrifying bacteria abundance present in citrus- and eucalyptus-cultivated soils, mainly through the effects on soil and plant residue physicochemical characteristics, especially those related to COD and soil moisture. / A agricultura é responsável por 80 % do óxido nitroso (N2O) emitido para a atmosfera terrestre, o qual é considerado, dentre os principais gases causadores do efeito estufa, aquele com maior potencial de aquecimento global. A citricultura e a silvicultura são culturas agrícolas que apresentam importante papel na economia brasileira, devido a alta demanda de exportação de produtos derivados da laranja e da madeira. A fim de entender como essas culturas influenciam na emissão do N2O, esse trabalho teve como objetivo avaliar as emissões de N2O a partir de solos cultivados com Citrus sinensis e Eucalyptus spp. Solos florestais adjacentes às áreas agrícolas foram utilizados como controle. As áreas cultivadas com citros e eucalipto estão localizadas nos municípios de Sorocaba e Salto de Pirapora, respectivamente, ambos no estado de São Paulo, Brasil. Em cada área agrícola e florestal, oito câmaras estáticas foram aleatoriamente instaladas e amostras de gases foram coletadas durante o período seco e úmido. Amostras de solo foram coletadas em cada área de estudo a partir de cinco pontos amostrais, as quais foram submetidas a análises físico-químicas, moleculares e incubação em microcosmo. Amostras de gases também foram coletadas a partir dos ensaios de incubação do solo em microcosmos após ajuste da umidade em 70 % da capacidade de campo. Todas as amostras de gases foram analisadas pela técnica de cromatografia gasosa. O número de cópias de genes relacionados com o processo de desnitrificação (nirK, nirS e nosZ) foi determinado por PCR quantitativo em tempo real. A sazonalidade mostrou efeito significativo (P<0,05) nas emissões de N2O em campo, e nos fluxos de N2O determinados a partir do solo incubado. Foi mostrada correlação positiva entre a concentração de carbono orgânico dissolvido (COD) no solo, o teor de carbono e nitrogênio total em solos e resíduos vegetais e as emissões de N2O. Maior abundância dos genes nirK, nirS e nosZ foi encontrada nas amostras de solo coletadas no período úmido em comparação com aquelas coletadas no período seco, tanto em campo como em microcosmo, a qual foi correlacionada com a concentração de COD e a umidade do solo. Contudo, não houve diferença significativa na abundância de tais genes quando comparadas amostras de solos cultivados e florestais adjacentes. Tomados conjuntamente, os resultados permitiram concluir que a sazonalidade influencia tanto a emissão de N2O quanto a abundância de bactérias desnitrificantes presentes em solos cultivados com citros e eucalipto, mediante, principalmente, os efeitos nas características físicas e químicas do solo e dos resíduos vegetais, especialmente aqueles relacionados com o COD e umidade do solo. / FAPESP: 2016/15289-4 / FAPESP: 2017/17441-0

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The application of pig slurry into the soil can result in losses of nitrogen (N) through volatilization of ammonia (NH3) and the emission of nitrous oxide (N2O), which reduce the efficiency of pig slurry (PS) as source of N to crops, besides adversely affecting the environment, human and animal health. Among strategies under investigation in other countries to mitigate these problems includes the injection of PS in soil and the use of nitrification inhibitors. In Brazil, the research in this area is still in initial stages. Therefore, the aim of this study was to evaluate the efficiency of injecting PS into the soil and the application of nitrification inhibitor dicyandiamide (DCD) in reducing N losses through volatilization of NH3 and N2O emissions in no-till corn. The study was conducted from December 2011 to May 2012 at the Federal University of Santa Maria and the treatments were: T1-control; T2-urea-N + PK; T3-PS surface; T4- PS surface + DCD; T5-injected PS and T6- PS injected + DCD. The dose of DCD (10 kg ha-1) was mixed with PS (50 m3 ha-1) at the time of its application in the field. The application of PS increased emissions of N2O and NH3. Although the strategy of injecting the PS has been efficient in controlling of emissions of NH3, by reducing it to 97,5%, however, it increased N2O emissions by 49,4%, in comparison to the application of PS on soil surface. The application of DCD with PS reduced N2O emissions by 62,0% in surface application and by 69,3% when PS was injected while N loss through volatilization of NH3 was unaffected. The results of this study indicates that injection of pig slurry into the soil under no tillage, combined with the use of the nitrification inhibitor dicyandiamide, is an effective strategy to mitigate the potential pollution of the environment by PS, in addition to preserving the value of fertilizer as source of N to the plants. / A aplicação de dejetos líquidos de suínos no solo pode resultar em perdas de nitrogênio (N) através da volatilização de amônia (NH3) e da emissão de óxido nitroso (N2O), as quais reduzem a eficiência dos dejetos líquidos de suínos (DLS) como fonte de N às culturas, além de impactarem negativamente o ambiente e a saúde humana e animal. Entre as estratégias em estudo em outros países para atenuar esses problemas destacam-se a injeção dos DLS no solo e o uso de inibidores de nitrificação. No Brasil a pesquisa nessa área ainda é incipiente. O objetivo deste trabalho foi avaliar a eficiência da injeção de DLS no solo e do uso do inibidor de nitrificação dicianodiamida (DCD) em reduzir as perdas de N por volatilização de NH3 e as emissões de N2O em plantio direto de milho. O trabalho foi realizado de dezembro de 2011 a maio de 2012 na Universidade Federal de Santa Maria e os tratamentos avaliados foram os seguintes: T1- testemunha; T2- N uréia + PK; T3- DLS em superfície; T4- DLS em superfície + DCD; T5- DLS injetado e T6- DLS injetado + DCD. A dose de DCD (10 kg ha-1) foi misturada à dose de DLS (50 m3 ha-1) no momento da sua aplicação no campo. A aplicação de DLS aumentou as emissões de NH3 e de N2O. Embora a estratégia de injetar os DLS tenha sido eficiente no controle das emissões de NH3, reduzido-as em 97,5%, ela aumentou as emissões de N2O em 49,4%, em relação à aplicação dos DLS na superfície do solo. Contudo, o inibidor de nitrificação (DCD), aplicado junto com os dejetos, reduziu as emissões de N2O em 62,0% na aplicação em superfície e em 69,3% com a injeção no solo, sem afetar a perda de N por volatilização de NH3. Os resultados deste trabalho indicam que a injeção dos dejetos líquidos de suínos no solo em plantio direto, combinada ao uso do inibidor de nitrificação dicianodiamida (DCD), é uma estratégia eficiente para mitigar o potencial poluidor do ambiente pelos DLS, além de preservar o valor fertilizante dos mesmos como fonte de N às culturas.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The inclusion of summer cover crops (SCC) in the no-till system is an interesting alternative to promote the addition of elevated quantities of plant biomass and nitrogen (N) to the soil. The C and N dynamics during the SCC residue decomposition can control the nitrous oxide (N2O) fluxes to the atmosphere. This study was carried out to quantify the SCC residue (shoot and root) decomposition, N release and N2O production after the SCC management, in order to select species that combine high biomass and N addition to the soil with low N2O emissions. The study was conducted in 2010 and 2011 from April to September, on a Typic Hapludalf, in the central region of the Rio Grande do Sul state. The SCC used in the experiment were: velvet bean (Mucuna aterrima); pearl millet (Pennisetum americanum); pigeon pea (Cajanus cajan); sunn hemp (Crotalaria juncea); crotalaria (Crotalaria spectabilis) and jack bean (Canavalia ensiformis). In addition, there were two fallow treatments. After the SCC management white oat (Avena sativa) and black oat (Avena strigosa) were sowed in 2010 and 2011, respectively. Each year the N fertilizer was applied only in one of the two fallow treatments. In both years the SCC residue decomposition and N release was evaluated through the mesh-bag technique and the N2O fluxes were evaluated through the static chamber technique. The C and N release dynamics followed same pattern for both the SCC shoots and roots. The highest C and N release was observed from shoot residues during first 30 days after SCC management. After 140 days, lowest C and N release from both shoot and root residues was observed from jack bean while highest was recorded for pearl millet. During this period, roots showed higher values for the remaining C and N, indicating that they can contribute relatively more significantly for the C and N accumulation in the soil. The highest N2O fluxes occurred during first 40 days after SCC management, followed by rainfall events. The C availability seems to control the N2O fluxes to the atmosphere, working directly as the energy source for the denitrifier bacteria or indirectly on the reduction of the O2 availability. The highest N2O cumulative emissions were observed during the decomposition of the crotalaria residue. The N losses as N2O were not proportional to the N addition, reaching 0.8 % of the N added by the SCC. Among SCC, the sunn hemp showed lowest values in terms of N2O emission with relation to added biomass (90 and 176 g of N-N2O Mg-1). Therefore, it can be concluded that among SCC, sunn hemp can be used to combining C and N addition to soil with low N2O emissions. / A inclusão de plantas de cobertura de verão (PCVs) em sistema plantio direto é uma alternativa interessante para promover a adição de elevadas quantidades de fitomassa e nitrogênio (N) ao solo. A dinâmica do C e do N durante a decomposição dos resíduos culturais das PCVs após o manejo pode controlar os fluxos de óxido nitroso (N2O) para a atmosfera. O presente estudo teve como objetivo quantificar a decomposição e liberação de N dos resíduos culturais (parte aérea e raízes) e a produção de N2O após o manejo das PCVs, de modo a selecionar espécies que combinem alto aporte de fitomassa e N ao solo com baixas emissões de N2O. O estudo foi realizado no período de abril a setembro de 2010 e 2011, em um Argissolo Vermelho Distrófico arênico, na região Central do Rio Grande do Sul. As PCVs avaliadas foram: mucuna-preta (Mucuna aterrima); milheto (Pennisetum americanum); guandu-anão (Cajanus cajan); crotalária juncea (Crotalaria juncea); crotalária spectabilis (Crotalaria spectabilis) e feijão-de-porco (Canavalia ensiformis). Além desses, foram avaliados dois tratamentos que permaneceram em pousio. A cultura de inverno semeada em sucessão às PCVs e aos pousis em 2010 foi a aveia branca (Avena sativa) e em 2011a aveia preta (Avena strigosa). Apenas a aveia semeada em um dos tratamentos em pousio recebeu adubação nitrogenada. Nos dois anos a decomposição e a liberação de N dos resíduos culturais das PCVs foram avaliadas usando a metodologia dos sacos de decomposição e os fluxos de N2O através do método da câmara estática. A dinâmica de liberação do C e do N seguiu um mesmo padrão tanto para a parte aérea quanto para as raízes das PCVs, sendo observada a maior liberação desses elementos nos primeiros 30 dias após o manejo das espécies e nos resíduos culturais da parte aérea. Aos 140 dias, após o manejo, os menores valores de C e N remanescente nos resíduos culturais (parte aérea e raízes) foram observados no feijão-de-porco, enquanto que os maiores valores verificados no milheto. No mesmo período, as raízes apresentaram maiores valores de C e N remanescente, indicando que estas podem contribuir relativamente mais significativamente para acúmulo de C e N no solo. Os maiores fluxos de N2O ocorreram nos primeiros 40 dias após o manejo, seguidos da ocorrência de precipitações pluviométricas. A disponibilidade de C parece controlar os fluxos de N2O para a atmosfera, servindo diretamente como fonte de energia para bactérias desnitrificadoras ou indiretamente na redução do O2 disponível. As maiores emissões cumulativas foram observadas durante a decomposição dos resíduos culturais da crotalária spectabilis. A perda de nitrogênio na forma de N2O não foi proporcional a adição de N, atingindo 0,80% do N adicionado pelas PCVs. Entre as leguminosas, a crotalária juncea apresentou os menores valores (90 e 176) para a relação g N-N2O Mg-1 de fitomassa adicionada e foi a espécie que melhor combina adição de C e N ao solo com baixas emissões de N2O.

Submitted by Jean Medeiros (jeanletras@uepb.edu.br) on 2018-05-18T13:18:03Z No. of bitstreams: 1 PDF - Luciana Leôncio Bertino Cabral.pdf: 26933991 bytes, checksum: 16582e8219a683ebcba28f0ec330a8cd (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-18T13:18:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PDF - Luciana Leôncio Bertino Cabral.pdf: 26933991 bytes, checksum: 16582e8219a683ebcba28f0ec330a8cd (MD5) Previous issue date: 2018-02-27 / The present study had, as main objective, to evaluate the oxidation of sulfides usin g nitrified effluent as an electron acceptor in anaerobic reactors treating sanitary sewage. This process was possible because the interactions between the carbon, nitrogen and sulfur cycle that allow the practical use of the fundamentals already known about the process of denitrification and oxidation of sulfides at simultaneous moments. The experiments were perform in a Hybrid Anaerobic Reactor (HAR) with a useful volume of 60 liters and TDH of 24 hours. The HAR consists of a UASB reactor in the lower part and in the middle part an Anaerobic Filter, with polyurethane foam used as a support form. An equilibrium tank, designed at the top of the HAR, sent the effluent into an Intermittent Flux of Sand’s Filter - FaFint, allowing the formation of the nitrified effluent, with the purpose of recirculating this material to the anaerobic phase of the system. The research was developed in four phases. In the first phase, the HAR nourished with 100% of sewer from the Campina Grande – PB city, with the purpose of comparing its results with the other phases, in which different flows in each phase of the operation recirculated from the effluent produced in the FaFint. During phase 2, the HAR received a flow of 83% of sewer and 17% of nitrified effluent, in phase 3 the flow changed to 64% of raw sewer and 33% of the effluent recirculated from FaFint. While in phase 4, the ratio applied was 50% crude sewer and 50% nitrified effluent. Concentrations of sulfate, sulfide, elemental sulfur, nitrate, nitrite, organic nitrogen and ammoniacal nitrogen were monitored, as well as other parameters of interest. The results showed that the operational conditions imposed during phase 4 allowed the accumulation of 41% of the oxidized forms of sulfur in the anaerobic phase, 31% in the form of sulfate and 10% in the form of elemental sulfur. The addition of a higher amount of nitrified effluent in the HAR also favored the denitrification process, showing 38% of the nitrogen forms removed during the anaerobic stage and a 46% removal of nitrogen in the final effluent. Thus, it was concluded that the use of nitrate and nitrite can effectively treat the stinks generated by the treatment of anaerobic wastewater systems. / A presente pesquisa teve por principal objetivo, avaliar a oxidação de sulfetos utilizando efluente nitrificado como aceptor de elétrons em reatores anaeróbios tratando esgoto sanitário. Esse processo foi possível devido as interações entre o ciclo do carbono, nitrogênio e enxofre que permitem a utilização prática dos fundamentos já conhecidos sobre o processo de desnitrificação e oxidação de sulfetos em momentos simultâneos. Os experimentos foram realizados em um Reator Anaeróbio Híbrido – RAH – com volume útil de 60 litros e TDH de 24 horas. O RAH é constituído por um reator UASB na parte inferior e na parte intermediária um Filtro Anaeróbio, com espuma de poliuretano utilizado como meio suporte. Um tanque de equilíbrio, projetado na parte superior do RAH, lançava o efluente em um Filtro de Areia de Fluxo intermitente – FaFint, permitindo a formação do efluente nitrificado, com o propósito de realizar a recirculação desse material para a fase anaeróbia do sistema. A pesquisa foi desenvolvida em quatro fases. Na primeira fase o RAH foi alimentado com 100% de esgotos da cidade de Campina Grande – PB, teve a finalidade de comparar seus resultados com as demais fases, na qual, fora recirculado vazões, distintas em cada fase de operação, do efluente produzido no FaFint. Durante a fase 2, o RAH recebeu uma vazão de 83% de esgoto e 17% de efluente nitrificado, na fase 3 a vazão foi alterada para 64% de esgoto bruto e 33% de efluente recirculado do FaFint. Enquanto que na fase 4, a razão aplicada foi de 50% de esgoto bruto e 50% efluente nitrificado. Foram monitoradas as concentrações de sulfato, sulfeto, enxofre elementar, nitrato, nitrito, nitrogênio orgânico e nitrogênio amoniacal, além de outros parâmetros de interesse. Os resultados obtidos mostraram que, as condições operacionais impostas no decorrer da fase 4, possibilitaram o acúmulo de 41% das formas oxidadas de enxofre na fase anaeróbia, sendo 31% na forma de sulfato e 10% na forma de enxofre elementar. A adição de uma maior quantidade de efluente nitrificado no RAH, também favoreceu o processo de desnitrificação, apresentando remoção de 38% das formas de nitrogênio durante a etapa anaeróbia e 46% na eficiência de remoção de nitrogênio no efluente final. Dessa forma, foi concluído que o uso de nitrato e nitrito, podem tratar de forma eficaz os problemas de mal odor gerado pelo tratamento de sistemas anaeróbios de águas residuárias.