Made available in DSpace on 2017-07-10T19:24:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 NatassiaJersakCosmann.pdf: 3297912 bytes, checksum: 048acfc2831615070bd43aebbc58396b (MD5) Previous issue date: 2015-02-19 / The effluent from poultry slaughterhouse has high concentration of organic matter, thus, it is essential to carry out a treatment before being disposed in the environment. A physico-chemical pretreatment is usually put forward mostly in order to remove fat. Recently, the addition of microbial metabolites, which act out to emulsify or break down fats, is studied as an alternative pre-treatment. The biosurfactants are metabolic products from several microorganisms and can solubilize and emulsify a solution composed of two immiscible liquids; thereby it promotes greater availability of components responsible for biodegradation. In this regard, this study aimed at evaluating the anaerobic treatment of effluent from poultry slaughterhouse when using surfactin produced in cassava. The obtained biosurfactant was characterized by High Performance Liquid Chromatography (HPLC) as surfactin in 30% crude extract concentration, with excellent emulsifying properties, emulsion stability of hydrocarbons and green oils, so that Critical Micelle Concentration (CMC) was 28 mg. L-1. It was also observed, according to the methodology of specific methanogenic activity (SMA), that surfactin did not inhibit microbial community present in sludge to be used as inoculum during the anaerobic biodigestion. It was also registered that methane production and reduction of Soluble Chemical Oxygen Demand (SCOD) was very similar among the applied treatments. Pretreatment of effluent from poultry slaughterhouse with the produced surfactin was carried out under the following conditions: 150 mL working volume, 150 rpm stirring and the incubation time of six hours. The effects of temperature variables (25, 30, 42.5, 55 and 60 ° C) and surfactin concentration (6, 13.27, 31, 48.73 and 56 mg.L-1) on SCOD increase were evaluated by the method of delineation Central Composite Rotational (DCCR). It was observed that the 4.5-hour time was enough to solubilize COD at its maximum concentration and at higher temperatures and concentrations of surfactin (above CMC), the greatest values of increase were reached in COD solubility. The anaerobic treatment of pretreated effluents under the aforementioned conditions was developed based on the following conditions: 34 °C without stirring, with eudiometers to check methane production and with destructive samples for temporal analysis of physico-chemical parameters. Microbiological analysis of anaerobic sludge was carried out for initial and final inoculum characterization among treatments according to the methodologies of Fluorescent In Situ Hybridization (FISH) and Gram stain. It was observed that effluent from poultry slaughterhouse can be submitted to anaerobic digestion, methane production in biogas. The cumulative volume of methane at the end of the trial for the control treatment, in which there was no surfactin addition in the pretreatment, was the lowest observed among the treatments. SCOD removal was the same among the studied treatments as well as the removal of oils and greases (GL), which may have been provided with the temperature effect on the effluent constituents rather than a direct action in phase of biosurfactant pretreatment. The assays monitoring through destructive samples allowed observing a temporal behavior of the control parameters directly involved in anaerobic digestion and note that the process developed properly. From the microbiological analyses, it was observed that the biosurfactant surfactin did not inhibit the emergence of bacterial genera commonly present in anaerobic wastewater treatment and presented in all treatments a great number of microbial species. In general, it can be inferred that the biosurfactant surfactin did not significantly change any of the poultry slaughterhouse effluent properties, which allow improvements in anaerobic biodegradation and consequent increased production of methane. / O efluente de agroindústrias abatedoras de aves apresenta elevada concentração de matéria orgânica, e, em razão disso, há a necessidade de realização de um tratamento antes de ser descartado no ambiente. Comumente promove-se um pré-tratamento físico-químico a fim de remover, principalmente, a gordura. Mais recentemente, a adição de metabólitos microbianos, que agem a fim de emulsionar ou quebrar as gorduras, é estudada como pré-tratamento alternativo. Os biossurfactantes são produtos do metabolismo de diversos microrganismos e possuem a capacidade de emulsionar e solubilizar uma solução composta por dois líquidos imiscíveis, e assim promover maior disponibilidade dos componentes presentes para a biodegradação. Neste sentido, o presente trabalho teve como objetivo geral avaliar o tratamento anaeróbio de efluente de abatedouro de aves ao utilizar surfactina produzida em manipueira. O biossurfactante obtido foi caracterizado por Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (CLAE) como a surfactina em concentração de 30% no extrato bruto, com excelentes propriedades emulsificantes, estabilidade de emulsões de hidrocarbonetos e óleos vegetais e Concentração Micelar Crítica (CMC) de 28 mg.L-1. Verificou-se também, de acordo com a metodologia de Atividade Metanogênica Específica (AME), que a surfactina não inibiu a comunidade microbiana presente no lodo a ser utilizado como inóculo na biodigestão anaeróbia, ao verificar que a produção de metano e redução da Demanda Química de Oxigênio Solúvel (DQOs) foi muito semelhante entre os tratamentos aplicados. O pré-tratamento do efluente de abatedouro de aves com a surfactina produzida foi realizado nas seguintes condições: 150 mL de volume útil, agitação de 150 rpm e tempo de incubação de até seis horas. Os efeitos das variáveis temperatura (25, 30, 42,5, 55 e 60ºC), e da concentração de surfactina (6, 13,27, 31, 48,73 e 56 mg.L-1) sobre o aumento da DQOs foram avaliadas pela metodologia de Delineamento Composto Central Rotacional (DCCR). Observou-se que o tempo de 4,5 horas foi suficiente para solubilizar a DQO em sua máxima concentração, e que nas maiores temperaturas e concentrações de surfactina (acima da CMC) encontraram-se os maiores valores de aumento da solubilização da DQO. O tratamento anaeróbio dos efluentes pré-tratados nas condições já mencionadas foi desenvolvido com as seguintes condições: 34ºC, sem agitação, com eudiômetros para verificar a produção de metano e com amostras destrutivas para análise temporal dos parâmetros físico-químicos. A análise microbiológica do lodo anaeróbio foi realizada para caracterização inicial e final do inóculo entre os tratamentos a partir das metodologias de Fluorescent In Situ Hybridization (FISH) e coloração de Gram. Foi possível observar que o efluente de abatedouro de aves é passível de biodigestão anaeróbia, com produção de metano no biogás. O volume acumulado de metano ao final do experimento para o tratamento controle, em que não houve a adição de surfactina no pré-tratamento, foi o menor observado entre os tratamentos. A remoção da DQOs apresentou-se igual entre os tratamentos aplicados assim como a remoção de Óleos e Graxas (OG), os quais podem ter sido disponibilizados com o efeito da temperatura sobre os constituintes do efluente ao invés de uma ação direta do biossurfactante na etapa de pré-tratamento. O acompanhamento dos ensaios, por meio das amostras destrutivas, permitiu observar o comportamento temporal dos parâmetros de controle diretamente envolvidos na biodigestão anaeróbia e constatar que o processo se desenvolveu adequadamente. A partir das análises microbiológicas foi possível observar que o biossurfactante surfactina não inibiu o aparecimento dos gêneros bacterianos comumente presentes em tratamentos anaeróbios de efluentes e apresentou, em todos os tratamentos, grande riqueza de espécies microbianas. De maneira geral, pode-se inferir que o biossurfactante surfactina não alterou significativamente quaisquer das propriedades do efluente de abatedouro de aves que permitissem melhorias na biodegradação anaeróbia e consequente maior produção de metano.

Made available in DSpace on 2017-05-12T14:47:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 NatassiaJersakCosmann.pdf: 3297912 bytes, checksum: 048acfc2831615070bd43aebbc58396b (MD5) Previous issue date: 2015-02-19 / The effluent from poultry slaughterhouse has high concentration of organic matter, thus, it is essential to carry out a treatment before being disposed in the environment. A physico-chemical pretreatment is usually put forward mostly in order to remove fat. Recently, the addition of microbial metabolites, which act out to emulsify or break down fats, is studied as an alternative pre-treatment. The biosurfactants are metabolic products from several microorganisms and can solubilize and emulsify a solution composed of two immiscible liquids; thereby it promotes greater availability of components responsible for biodegradation. In this regard, this study aimed at evaluating the anaerobic treatment of effluent from poultry slaughterhouse when using surfactin produced in cassava. The obtained biosurfactant was characterized by High Performance Liquid Chromatography (HPLC) as surfactin in 30% crude extract concentration, with excellent emulsifying properties, emulsion stability of hydrocarbons and green oils, so that Critical Micelle Concentration (CMC) was 28 mg. L-1. It was also observed, according to the methodology of specific methanogenic activity (SMA), that surfactin did not inhibit microbial community present in sludge to be used as inoculum during the anaerobic biodigestion. It was also registered that methane production and reduction of Soluble Chemical Oxygen Demand (SCOD) was very similar among the applied treatments. Pretreatment of effluent from poultry slaughterhouse with the produced surfactin was carried out under the following conditions: 150 mL working volume, 150 rpm stirring and the incubation time of six hours. The effects of temperature variables (25, 30, 42.5, 55 and 60 ° C) and surfactin concentration (6, 13.27, 31, 48.73 and 56 mg.L-1) on SCOD increase were evaluated by the method of delineation Central Composite Rotational (DCCR). It was observed that the 4.5-hour time was enough to solubilize COD at its maximum concentration and at higher temperatures and concentrations of surfactin (above CMC), the greatest values of increase were reached in COD solubility. The anaerobic treatment of pretreated effluents under the aforementioned conditions was developed based on the following conditions: 34 °C without stirring, with eudiometers to check methane production and with destructive samples for temporal analysis of physico-chemical parameters. Microbiological analysis of anaerobic sludge was carried out for initial and final inoculum characterization among treatments according to the methodologies of Fluorescent In Situ Hybridization (FISH) and Gram stain. It was observed that effluent from poultry slaughterhouse can be submitted to anaerobic digestion, methane production in biogas. The cumulative volume of methane at the end of the trial for the control treatment, in which there was no surfactin addition in the pretreatment, was the lowest observed among the treatments. SCOD removal was the same among the studied treatments as well as the removal of oils and greases (GL), which may have been provided with the temperature effect on the effluent constituents rather than a direct action in phase of biosurfactant pretreatment. The assays monitoring through destructive samples allowed observing a temporal behavior of the control parameters directly involved in anaerobic digestion and note that the process developed properly. From the microbiological analyses, it was observed that the biosurfactant surfactin did not inhibit the emergence of bacterial genera commonly present in anaerobic wastewater treatment and presented in all treatments a great number of microbial species. In general, it can be inferred that the biosurfactant surfactin did not significantly change any of the poultry slaughterhouse effluent properties, which allow improvements in anaerobic biodegradation and consequent increased production of methane. / O efluente de agroindústrias abatedoras de aves apresenta elevada concentração de matéria orgânica, e, em razão disso, há a necessidade de realização de um tratamento antes de ser descartado no ambiente. Comumente promove-se um pré-tratamento físico-químico a fim de remover, principalmente, a gordura. Mais recentemente, a adição de metabólitos microbianos, que agem a fim de emulsionar ou quebrar as gorduras, é estudada como pré-tratamento alternativo. Os biossurfactantes são produtos do metabolismo de diversos microrganismos e possuem a capacidade de emulsionar e solubilizar uma solução composta por dois líquidos imiscíveis, e assim promover maior disponibilidade dos componentes presentes para a biodegradação. Neste sentido, o presente trabalho teve como objetivo geral avaliar o tratamento anaeróbio de efluente de abatedouro de aves ao utilizar surfactina produzida em manipueira. O biossurfactante obtido foi caracterizado por Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (CLAE) como a surfactina em concentração de 30% no extrato bruto, com excelentes propriedades emulsificantes, estabilidade de emulsões de hidrocarbonetos e óleos vegetais e Concentração Micelar Crítica (CMC) de 28 mg.L-1. Verificou-se também, de acordo com a metodologia de Atividade Metanogênica Específica (AME), que a surfactina não inibiu a comunidade microbiana presente no lodo a ser utilizado como inóculo na biodigestão anaeróbia, ao verificar que a produção de metano e redução da Demanda Química de Oxigênio Solúvel (DQOs) foi muito semelhante entre os tratamentos aplicados. O pré-tratamento do efluente de abatedouro de aves com a surfactina produzida foi realizado nas seguintes condições: 150 mL de volume útil, agitação de 150 rpm e tempo de incubação de até seis horas. Os efeitos das variáveis temperatura (25, 30, 42,5, 55 e 60ºC), e da concentração de surfactina (6, 13,27, 31, 48,73 e 56 mg.L-1) sobre o aumento da DQOs foram avaliadas pela metodologia de Delineamento Composto Central Rotacional (DCCR). Observou-se que o tempo de 4,5 horas foi suficiente para solubilizar a DQO em sua máxima concentração, e que nas maiores temperaturas e concentrações de surfactina (acima da CMC) encontraram-se os maiores valores de aumento da solubilização da DQO. O tratamento anaeróbio dos efluentes pré-tratados nas condições já mencionadas foi desenvolvido com as seguintes condições: 34ºC, sem agitação, com eudiômetros para verificar a produção de metano e com amostras destrutivas para análise temporal dos parâmetros físico-químicos. A análise microbiológica do lodo anaeróbio foi realizada para caracterização inicial e final do inóculo entre os tratamentos a partir das metodologias de Fluorescent In Situ Hybridization (FISH) e coloração de Gram. Foi possível observar que o efluente de abatedouro de aves é passível de biodigestão anaeróbia, com produção de metano no biogás. O volume acumulado de metano ao final do experimento para o tratamento controle, em que não houve a adição de surfactina no pré-tratamento, foi o menor observado entre os tratamentos. A remoção da DQOs apresentou-se igual entre os tratamentos aplicados assim como a remoção de Óleos e Graxas (OG), os quais podem ter sido disponibilizados com o efeito da temperatura sobre os constituintes do efluente ao invés de uma ação direta do biossurfactante na etapa de pré-tratamento. O acompanhamento dos ensaios, por meio das amostras destrutivas, permitiu observar o comportamento temporal dos parâmetros de controle diretamente envolvidos na biodigestão anaeróbia e constatar que o processo se desenvolveu adequadamente. A partir das análises microbiológicas foi possível observar que o biossurfactante surfactina não inibiu o aparecimento dos gêneros bacterianos comumente presentes em tratamentos anaeróbios de efluentes e apresentou, em todos os tratamentos, grande riqueza de espécies microbianas. De maneira geral, pode-se inferir que o biossurfactante surfactina não alterou significativamente quaisquer das propriedades do efluente de abatedouro de aves que permitissem melhorias na biodegradação anaeróbia e consequente maior produção de metano.

O presente trabalho teve como objetivo avaliar a influência da velocidade ascensional de recirculação e da estratégia de alimentação na eficiência de um reator anaeróbio com biomassa imobilizada operado em bateladas seqüenciais tratando efluentes provenientes de um laticínio de pequeno porte. Avaliaram-se três condições operacionais com valores de velocidade de 0,2 m.h-1, 3,8 m.h-1 e 6,4 m.h-1, com tempo de ciclo de 48 horas. Finda esta etapa, avaliou-se a influência do volume tratado na eficiência do sistema. Nesta avaliação, o tempo de ciclo foi de 24 horas e estudaram-se duas condições experimentais, nas quais diariamente o reator era alimentado com 50% e 67% de seu volume. O reator, com volume total de 1000 L, foi instalado em área próxima ao laticínio. O suporte (\"biobob\") utilizado para imobilização da biomassa foi um enchimento plástico preenchido com espuma de poliuretano. A alimentação foi feita com efluentes oriundos do laticínio escola da Prefeitura do Campus USP Pirassununga - PUSP-P com carga orgânica variável, de acordo com suas atividades. O monitoramento do reator foi realizado através de análises de demanda química de oxigênio (DQO) em amostras filtradas em membrana de poro 1,2 µm e brutas, nitrogênio total Kjedahl e amoniacal, alcalinidade a bicarbonat o e ácidos voláteis totais. Verificada a estabilidade do sistema, realizaram-se amostragens temporais para medida de concentração de substratos e metabólitos intermediários. A biomassa oriunda do inóculo e do reator nas três primeiras condições experimentais foi analisada através de exames de microscopia de contraste de luz e fluorescência, análises de biologia molecular e atividade metanogênica específica. O período total de monitoramento no estudo da influência da velocidade ascensional de recirculação fo i de 570 dias. As eficiências médias de remoção de matéria orgânica em amostras brutas foram 82 ± 11 %; 84 ± 9%; 87 ± 9 %, quando as velocidades foram de 0,2 m.h-1, 3,8 m.h-1 e 6,4 m.h-1, respectivamente. As eficiências médias de remoção de matéria orgânica em amostras filtradas foram 82 ± 9%; 83 ± 13 %; 87 ± 9 %, quando as velocidades foram de 0,2 m.h-1, 3,8 m.h-1 e 6,4 m.h-1, respectivamente. Não foram verificadas diferenças significativas entre as eficiências de remoção de matéria orgânica à medida que a velocidade ascensional aumentou, todavia percebeu-se diminuição no desvio padrão de tal parâmetro, favorecimento no processo de geração e consumo de ácidos e aumento na velocidade de conversão da matéria orgânica. Os resultados das análises de biologia molecular demonstraram que a biomassa se modificou adaptando-se ao efluente, mas apresentando pouca variação entre as duas últimas condições operacionais. Quando o tempo de ciclo foi diminuído para 24 horas, e o sistema alimentado com 50% e 67% de seu volum e reacional, também não se verificou diferenças significativas em relação à eficiência de remoção de matéria orgânica, todavia a última condição operacional a que proporcionou maior volume de efluente tratado por dia. Conclui-se que o ASBBR foi eficiente, robusto e confiável para o tratamento de efluentes de laticínios nas condições de operações testadas. / The aim of the present study was to evaluate the influence of the recirculation rate and feed strategy on the efficiency of an Anaerobic Sequencing Batch Biofilm Reactor - ASBBR -treating effluents from a small dairy industry. Three operational conditions were studied in which the recirculation rate was 0.2 m.h-1, 3.8 m.h-1 e 6.4 m.h-1 and the cycle time was 48 h. When this assay was finished, the cycle time was decreased to 24 hours and two operational conditions were studied, in which the reactor was fed with 50% and 67% of its reaction volume, respectively. The reactor with total volume of 1000L was assembled in an area closed to the dairy. The biomass was immobilized in plastic supports containing polyurethane foam. The reactor was fed by effluents from the dairy school ( Prefeitura do Campus USP Pirassununga - PUSP-P) with organic loading rate variable according to the operations occurred in the plant. The system was monitored through chemical oxygen demand (COD) analyses, and measurements of nitrogen, alkalinity and volatile acids concentrations. When stability was verified, temporal profiles of substrate and metabolites concentrations were obtained. The biomass from the inoculum and from the reactor (operational conditions 1, 2 and 3) was analyzed through microscopic exams, molecular biology analyses and specific methanogenic activity assays. The monitoring period for the study of the influence of the recirculation rate lasted 570 days. The average efficiencies of organic matter removal were 82 ± 11 %; 84 ± 9%; 87 ± 9 %, when the velocities were 0.2 m.h-1, 3.8 m.h-1 e 6.4 m.h-1, respectively. The average efficiencies of organic matter removal in filtrated samples were 82 ± 9%; 83 ± 13 %; 87 ± 9 % when the velocities were 0.2 m.h-1, 3.8 m.h-1 e 6.4 m.h-1, respectively. Statistic differences were not verified; nevertheless it was possible to observe that the values of standard errors decreased, the production and consumption of the volatile acids improved and the rate of organic matter removal increased when the velocity was rose. The results from the molecular biology analyses showed that the biomass changed and adapted to the treatment conditions, presenting low variation along the last condition. When the cycle time was decreased to 24 hours, and the system was fed with 50% and 67%, statistic difference among the efficiencies were again not observed, nevertheless, the latter condition resulted in the highest daily treated volume. It was possible to conclude that the ASBBR was efficient, robust and reliable in treating dairy effluents at the practiced conditions.

Este trabalho aborda a influência da hidrodinâmica da Lagoa dos Patos (RS) no comportamento de variáveis indicadoras da qualidade da água, como o material em suspensão, o oxigênio dissolvido, os nutrientes inorgânicos dissolvidos e a clorofila-a. Adicionalmente, o trabalho apresenta uma avaliação do efeito do lançamento de efluentes na magnitude das concentrações destas variáveis e nas suas inter-relações. Para o desenvolvimento deste estudo aplicou-se o modelo numérico MOHID 2D, utilizado com êxito na gestão ambiental de regiões costeiras. Os resultados indicam que a Lagoa dos Patos é um corpo lagunar heterogêneo no qual sua hidrodinâmica é regida principalmente pela atuação dos ventos e da vazão fluvial. Esses fatores influenciam diretamente o comportamento das variáveis estudadas. A presença de efluentes altera significativamente a magnitude das concentrações dos nutrientes e da clorofila-a no ambiente, principalmente nas regiões próximas aos locais de lançamento. A modelagem numérica é uma importante ferramenta para a gestão ambiental de sistemas dinâmicos e que variáveis ecológicas são condicionadas pelas suas inter-relações e pela circulação do sistema. / This work assesses the influence of Patos Lagoon- RS hydrodynamics in the behavior of water quality indicator variables as like suspended material, dissolved oxygen, dissolved inorganic nutrients and chlorophyll-a. Also gives an assessment of the effect of effluent discharge in the magnitude of the concentrations of these variables and in their interrelationships. To develop this study we applied the numerical model MOHID 2D, successfully applied in environmental management of coastal areas. The results indicate that Patos Lagoon is a heterogeneous system in which its hydrodynamic is governed mainly by the action of wind and river flow, which directly influence the behavior of water quality variables. Furthermore, the presence of effluent significantly changes the magnitude of the nutrients and chlorophyll-a concentration, particularly in areas close to the sewage launch sites. We concluded that the numerical modeling is an important tool for the dynamics systems management and that ecological variables are not only conditioned by their interrelations, but also by system circulation.

As indústrias químicas são consideradas como o segmento industrial que gera os efluentes mais perigosos ao meio ambiente. Em virtude das concentrações expressivas de poluentes, tanto orgânicos quanto inorgânicos, os efluentes dessas indústrias podem interferir na atividade da biomassa de estações de tratamento de efluentes (E.T.E.), diminuindo sua eficiência e gerando efluentes tratados, porém em desacordo com a legislação pertinente. Para prevenir tais efeitos, o recebimento de efluentes industriais em E.T.E.s pode ser precedido por pré-tratamento, dentre os quais, o biológico, otimizado pela adição de microrganismos com capacidade de degradar poluentes. Foram isolados microrganismos com capacidade de degradar os compostos identificados como responsáveis pela toxicidade do efluente final da E.T.E.: benzeno, clorofórmio, 1,2-dicloroetano, pentaclorofenol, tricloroeteno, tolueno e p-xileno. Foram realizados testes de bioaumentação para pré tratar o efluente industrial, que foram avaliados através de ensaios físico-químicos e de toxicidade aguda para Vibrio fischeri e Daphnia similis. Os resultados obtidos demonstraram que o pré tratamento reduziu a toxicidade do efluente final da estação de tratamento. / Chemical industries are considered the industrial sector that generates the most dangerous effluents to the environment. Due to the high pollutant concentration, either organics or inorganics, the chemical industries effluents may interferer in the biomass activity in wastewater treatment plants (WWTP), what may reduce its efficiency and generate treated effluents in disagreement to the concerned law. In order to prevent such effects, the industrial effluents disposal in WWTPs can be preceded by biological pretreatment, which can be optimized by adding microorganisms capable of pollutants degradation. Microorganism strains that are able to degrade the compounds identified as the responsible for toxicity levels in the WWTP final effluent: benzene, chloroform, 1,2-dichloroethane, pentachlorophenol, trichloroethene, tolune and p-xylene were isolated. Bioaugmentation tests aiming the chemical effluent pretreatment were performed and they were evaluated through physical-chemical analysis and acute toxicity tests for Vibrio fischeri and Daphnia similis. The results showed that the industrial effluent pretreatment reduced the toxicity levels in the WWTP final effluent.

L'environnement et la santé des populations sont devenus des préoccupations majeures aussi bien au niveau national qu'au niveau européen. REACH (Registration, Evaluation and Authorization of CHemicals) est un système adopté par l'Union Européenne qui regroupe plus de quarante directives afin d'éliminer et de remplacer les substances chimiques les plus toxiques. Dans ce contexte, la mise en place d'un tel système requiert des méthodes d'analyse robuste, fiables et reproductibles dans le but d'évaluer et de détecter à l'état d'ultra-traces les molécules prioritaires persistantes dans les eaux et les sols.<br />Après avoir ciblé plusieurs substances listées sur l'annexe XVII de REACH, nous avons complété cette sélection par des polluants prioritaires de l'environnement Rhône Alpin tels les pesticides. Ainsi, la méthode d'analyse proposée permet de détecter et de quantifier par CPG-SM et CPL-SM/SM 33 substances (10 alkylphénols, 5 fongicides triazole, 1 fongicide morpholine, <br />1 acaricide pyridazinone, 2 phtalates, bisphénol A, 2 insecticides carbamates, un résidu des pesticides dithiocarbamates, 2 pesticides organophosphorés et 8 organochlorés) dans des matrices environnementales aussi complexes que des effluents et des boues de station épuration. <br />L'extraction des analytes est menée par Extraction sur Phase Solide (SPE) pour les échantillons aqueux et par Extraction par Solvant Accélérée (ASE) qui a été entièrement optimisée par étude statistique des paramètres. Les extraits sont ensuite purifiés de la même manière par SPE. La préparation à la validation de ma méthode nous a permis de confirmer des limites de détection basses comprises entre 7,2 ppt et 1,27 ppb dans les eaux et entre 5 ppb et 1,7 ppm dans les boues/sols

La prise de conscience de l'importance de la gestion des déchets et de la préservation des ressources a conduit de plus en plus d'acteurs du monde agricole à s'intéresser au compostage comme mode de traitement d'effluents d'élevage ou de boues de stations d'épuration. Les filières d'utilisation de ces substrats, épandage, compostage ou autre, doivent donc être comparées. On sait en effet que l'agriculture est responsable d'une part importante des émissions d'ammoniac (NH3) et de protoxyde d'azote (N2O) et ainsi, indirectement ou directement, de l'augmentation de la concentration de N2O dans l'atmosphère. Trois séries d'expérimentations ont été menées respectivement sur des mélanges d'écorces de peuplier et de fientes de poules pondeuses, sur du fumier de poulet sans ou avec additifs et sur un mélange de paille et de boues de station d'épuration rurale, en parallèle avec un nouveau mélange d'écorces et de fientes. La première a permis de mesurer les émissions de gaz azotés d'un andain (25 m3) en cours de compostage. Elles étaient de 50% environ de l'azote initial sous forme N- NH3 et de moins de 1% sous forme N-N2O. La production de N2O était associée à des activités de nitrification/dénitrification et avait principalement lieu en phase de maturation. La seconde a révélé, pour du compostage de courte durée (1,5 mois) et en taille expérimentale (2 m3), les conditions dans lesquelles les émissions de NH3 et de N2O étaient les plus fortes ou les plus faibles et lesquelles favorisaient l'activité de dénitrification des micro-organismes. L'augmentation du rapport carbone/azote et l'addition de composés ou microorganismes adéquats font passer les pertes en NNH3 de 55 à 7% de l'azote initial. Leur effet sur la libération de N2O (0,2-0,9%) dépend de nombreux facteurs. La troisième a montré que les andains de compostage (10 et 25 m3) devaient être considérés comme des écosystèmes à part entière composés de différents compartiments (grossièrement entrée, fond, sortie et croûte) où les populations microbiennes s'organisent différemment, l'entrée étant productrice de N2O, le fond et la sortie, producteurs, en équilibre ou consommateurs suivant les moments. La taille de l'andain en expérimentation est donc une donnée capitale pour considérer les résultats comme représentatifs de la réalité.

La production animale augmente continuellement à l'échelle mondiale depuis quelques décennies, dans les pays développés d'abord et maintenant dans les pays en développement. Des systèmes industriels ont donc été développés pour améliorer la productivité des élevages, pour augmenter rapidement la production animale et pour fournir la nourriture consommée par les villes. Ils sont efficaces en termes de biosécurité et d'efficacité de conversion des aliments du bétail mais ils ont des incidences sur l'environnement telles que les émissions d'odeur, les émissions d'ammoniac ou de gaz à effet de serre, ou la pollution de l'eau. La durabilité de ces systèmes dépend de leur capacité à limiter leurs impacts sur la raréfaction des ressources naturelles et à limiter leurs fuites de sorte que l'environnement naturel et la biodiversité puissent être préservés près des élevages. Des systèmes de traitement onéreux ne pouvant pas être employés pour des raisons économiques, l'ingénierie écologique fournit les concepts qui peuvent aider à trouver des solutions plus efficientes économiquement et écologiquement. Notre travail a commencé avec la mise en route d'un système associant un bâtiment d'élevage de porcs, une séparation de phase liquide/solide de l'effluent du bâtiment, un lombrifiltre et un ensemble de zones humides artificielles. Destiné à augmenter l'efficacité de recyclage de l'eau et à produire des biomasses utilisables pour la nutrition animale, la fertilisation, la production d'énergie, etc., ce système combine donc la dilution élevée des effluents, permettant la diminution des émissions, à la réutilisation de l'eau et des nutriments. L'eau utilisée pour l'évacuation fréquente des déjections est ainsi recyclée. Les nutriments sont réutilisés sur l'exploitation agricole ou exportés. L'emprise au sol du système est environ 50 fois inférieure à celle requise pour l'épandage des effluents. L'objectif fondamental de la thèse était d'améliorer la compréhension du système pour en préciser les avantages et les limites. L'objectif finalisé était d'étudier si les connaissances produites permettaient d'améliorer la conception et la gestion du système. Des méthodes spécifiques ont été développées pour étudier, sous l'angle des processus et sous l'angle systémique, un dispositif dont les dimensions ne permettaient pas une reproduction dans un laboratoire. Elles ont été appliquées aux émissions gazeuses du lombrifiltre et à l'efficacité de traitement des zones humides artificielles. Nos résultats permettent de définir une " quantité optimale " d'effluent qui maximise la population de vers de terre (preferendum). Au-dessus de ce seuil, les vers de terre meurent en raison de conditions anoxiques. Quand la population de vers de terre est maximale, les émissions d'ammoniac et de gaz à effet de serre sont limitées en regard du flux d'intrant. Par conséquent, l'abondance de vers de terre peut être employée comme bioindicateur de faibles émissions dans les systèmes de transformation d'effluent. L'effet des lombriciens sur les émissions gazeuses est surtout indirect, par leur influence sur la structure de la couche organique, sa porosité, les transferts de matière et sa population microbienne. La " quantité optimale " transférée entre deux niveaux successifs peut être définie pour la production de végétation des zones humides artificielles. Par rapport à un système ouvert, le recyclage de l'eau induit un changement de la stoechiométrie des nutriments, en raison d'efficacités de traitement différentes de ces nutriments : par exemple, le taux de réduction du potassium est inférieur à celui de l'azote ; cette différence induit une augmentation de concentration en potassium dans l'eau par rapport à l'azote. La concentration en potassium se stabilise lorsque la rétention par tous les compartiments correspond à une diminution de masse équivalente au flux de potassium excrété par les animaux. Cela montre que la stoechiométrie des nutriments devrait changer dans les milieux agricoles et probablement dans les productions où l'efficacité du recyclage est augmentée. L'estimation du bilan de matière du système, montre que les émissions d'ammoniac et de gaz à effet de serre sont réduites par rapport aux flux d'azote, et que les produits organiques (lombricomposts et boues des lagunes) contribuent majoritairement à l'abattement des nutriments. Des recommandations pour la conception et la gestion des systèmes qui améliorent le recyclage des effluents sont proposées à partir de ces connaissances. Nos résultats ont été et pourront être mobilisés pour des buts socio-économiques.

L'objectif de cette étude est d'évaluer dans quelle mesure l'intégration de l'électrodialyse en amont du traitement biologique peut améliorer la gestion des effluents salins. En s'appuyant sur une analyse des phénomènes mis en jeu en électrodialyse, nous avons dans un premier temps, proposé des relations entre des grandeurs caractéristiques du transfert, les conditions opératoires et la composition de l'effluent à traiter. Par ailleurs, nous avons mis en évidence l'influence de l'hydratation des espèces minérales sur le coefficient de transfert de la matière organique. On démontre ainsi le caractère générique de ces effets de solvatation, qui semblent communs à des systèmes mettant en oeuvre des espèces, des membranes et des forces agissantes de nature différente. Dans un deuxième temps, nous avons étudié l'influence de la composition ionique sur l'activité biologique, caractérisée par le taux de croissance des micro-organismes. Les résultats ont montré l'existence d'une concentration limite au delà de laquelle le taux de croissance diminue. Cette concentration, dont la valeur dépend de la nature des sels, correspond dans tous les cas considérés à une unique valeur en terme de pression osmotique. Il s'agit donc pour l'électrodialyse d'atteindre un taux de déminéralisation correspondant à cette valeur, afin de garantir une dégradation biologique optimale. Dans une dernière partie, la méthodologie ainsi proposée à partir d'effluents synthétiques, a été validée avec un effluent industriel. Mots clés : effluents salins, électrodialyse, dégradation biologique, transfert de matière, physicochimie

<p>Målet med den här studien är att förhindra effektivitetssänkningar i moderna biologiska reningsanläggningar för skogsindustriella avloppsvatten. Biologiska processer är vanligtvis effektiva när det gäller att reducera lättnedbrytbart organiskt material. Eftersom den utgörs av levande mikroorganismer (MO) är tekniken känslig. Toxiska ämnen kan döda en kultur av MO. Innan de har ökat i antal igen kommer reduktionseffektiviteten att vara påverkad för en ansenlig tid framöver. I ett pappers- och massabruk finns många typer av vätskor som oavsiktligt kan hamna i reningsanläggningen. I den här studien har svartluts inverkan på reduktionsgraden studerats.</p><p>Biologiska reningsverk har använts under en lång tid. De har utvecklats från att vara generella reningsverk till att bli konceptanläggningar i flera steg, där varje steg har designats för sitt eget syfte med specifika MO. I det här arbetet har ett MultiBio-koncept vid Gruvön Bruk studerats. En anläggning i laboratorieskala har byggts för svartlutsförsöken. Resultatet har jämförts mot simulerade värden och värden från bruket.</p><p>När ett spill av svartlut passerar genom en MultiBio späds det ut mellan varje steg. Halten av svartlut är hög i de första stegen vilka påverkas kraftigt. I de första stegen lever snabbväxande organismer som återhämtar sig på ett par dagar. De mer känsliga aktivslamstegen finns längre bak i reningsverket och är skyddade från toxiska koncentrationer av svartlut. Endast vid försök med 24-timmarstillsatser blev koncentrationen av svartlut så hög att den påverkade MO negativt.</p><p>Den biologiska processen i ett reningsverk kan störas om MO förnekas något essentiellt behov. En biologisk process har ett flertal behov, bland annat behöver aeroba MO löst syre. Eftersom syresättning av vattnet är energikrävande och kostsamt är det inte problemfritt att skapa en omgivning som ger hög effektivitet samtidigt som man strävar efter att sänka energiförbrukningen. I avhandlingen beskrivs ett tillvägagångssätt för att studera energieffektiv syresättning.</p> / <p>The aim of this study is to prevent efficiency reduction in modern wastewater treatment plants for forest industry effluents. Biological processes are usually efficient in reducing biodegradable organic material. Since the technique depends on living microorganisms (MO) it is sensitive. Toxic substances can kill the population. It takes considerable time for the MOs to grow in number and the treatment efficiency will be affected accordingly. In a pulp and paper mill, a number of liquors are handled that can reach the treatment plant by accident. In this study the impact of black liquor spills on treatment efficiency has been studied.</p><p>Biological treatment methods have been used for a long time. They have developed from general treatment plants to multiple stage concepts, where each stage is designed for its own purpose with specific MO cultures. In this thesis, a plant with the MultiBio concept, located at Gruvön Mill in Sweden has been studied. A laboratory scale MultiBio plant has been constructed for the trials in which efficiency during black liquor exposure has been measured. The measured laboratory results were evaluated by comparing them with simulated values and a mill case.</p><p>When a shock of toxic black liquor passing through a MultiBio concept, the black liquor is diluted between the compartments. The first compartments that are exposed to high concentrations of black liquor are affected negatively. The MOs in the first compartment are fast growing and recover in a few days. The more sensitive activated sludge compartments are located further on in the plant. A toxic concentration is found in the activated sludge compartments only when the duration of the spill is 24 hours or more.</p><p>Denying the MOs their needs can disturb biological treatments. Among many things, a biological process needs dissolved oxygen. Since aeration is energy consuming and expensive, there is a conflict between gaining high efficiency and, at the same time, decreasing the energy consumption. In this study, an approach to saving energy for aeration is initiated.</p>