Utilizou-se reator de leito estruturado e aeração intermitente (RLEAI) como pós-tratamento de efluentes de reator UASB tratando esgoto sanitário. O volume total e o tempo de detenção hidráulica (TDH) do reator UASB eram de 11,2 L e 9 horas, respectivamente. O RLEAI possuía volume total de 11,0 L e, devido às hastes cilíndricas verticais de espuma de poliuretano usadas como suporte para a biomassa, o volume útil foi de 9,6 L. Este reator foi operado com um TDH de 12 horas, razão de recirculação igual a 3 e foi alimentado continuamente com efluente do reator UASB. O objetivo deste trabalho foi avaliar a influência do tempo de aeração no desempenho do RLEAI na remoção de matéria orgânica e nitrogênio. O reator foi operado com aeração contínua, e tempos de aeração intermitentes (tempo aerado/não aerado) de 2h/1h, 1h/1h, 0,75h/1,25h, 1h/ h e 1h/3h. Em todas as fases a DQO efluente ao sistema ficou entre 26 e 42 mg.L-1. A fase de aeração contínua foi fundamental para o estabelecimento da comunidade nitrificante no sistema. A oxidação do nitrogênio total (como NTK) para nitrato aumentou de 62% (aeração contínua ) para 82% (aeração intermitente de 1h/2h) devido à alcalinidade gerada pela desnitrificação, estimulada pelo período não aerado. Na fase 1h/3h a oxidação do NTK foi prejudicada pela falta de oxigênio, e a eficiência nesta fase foi de 42%. A maior remoção estável de N-total foi obtida na fase 1h/2h com eficiência de 29%. Foi observado no ensaio em batelada que a velocidade de desnitrificação via nitrato aumentou de 0,90 mg N. g SSV-1.h-1 para 2,55 mg N. g SSV-1.h-1 após aclimatação da biomassa em condições de excesso de matéria orgânica. Concluiu-se que a remoção de N-total foi limitada pela baixa quantidade de matéria orgânica advinda do reator UASB, sendo a relação DQO/N do afluente ao RLEAI de 3,04. A elevada oxidação de NTK e de remoção de matéria orgânica, aliadas à baixa produção sólidos e ao alto tempo de retenção celular (139 dias), mostram que o RLEAI é uma alternativa interessante em comparação às tecnologias praticadas atualmente para pós tratamento de efluentes de reatores anaeróbios. / This study used a structured bed reactor under intermittent aeration for post-treatment of UASB rector treating domestic sewage. The UASB reactor had a total volume of 11.2 L and 9 hours of hydraulic retention time (HRT). The structured bed reactor had a total volume of 11.0 L and working volume of 9.6 L due to the vertical cylindrical rods with polyurethane foam used as a support for the biomass. This reactor was operated whit 12 hours of HRT, recirculation ratio equal to 3 and was continuously fed with effluent from the UASB reactor. The aim of this study was to evaluate the influence of aeration time on RLEAI performance in removal of organic matter and nitrogen. For this the reactor was operated with continuous aeration and intermittent aeration periods (time aerated/ non-aerated) of 2h/1h, 1h/1h, 0.75h/1.25h, 1h/2h e 1h/3h. During all operation time the COD effluent to the system it was between 26 and 42 26 e 42 mg.L-1. The continuous aeration operation was fundamental to the establishment of the nitrifying microorganism community in the system. The TKN oxidation to nitrate increase from 62% (continues aeration) to 82% (intermittent aeration 1h/2h) due to the alkalinity generated by denitrification, that was stimulated by non-aerated period. In the intermittent aeration period of 1h/3h the NTK oxidation was damaged by a lack of oxygen; the efficiency at this stage was 42%. The most stable total nitrogen removal was obtained in 1h/2h aeration period with 29% efficiency. It was observed in the batch test that nitrate denitrification rate increased from 0.90 mg N. g VSS-1.h-1 to 2.55 mg N. g VSS-1.h-1 after acclimation of biomass in conditions of excess organic matter. It was inferred that the removal of total nitrogen was limited by the low amount of organic matter load from the UASB reactor; the COD/N ratio of the influent was 3.04. The high NTK oxidation and high organic matter removal, combined with low solid production and high cell retention time (139 days), leads to the conclusion that the structured bed reactor under intermittent aeration is an interesting alternative compared to the technologies currently applied for post treatment of anaerobic reactors effluent.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Pig Slurry (PS) is used mainly as a fertilizer for crops in southern Brazil where the predominant soil management is in no-tillage. Thus, the application of manure on the soil surface can increase losses of nitrogen (N) for volatilization of ammonia (NH3), leading to reduction in the fertilizing potential of waste and increased environmental pollution. Moreover, as the PS are rich in ammonium N, nitrification can occur quickly and easily and the generated nitrate can also be lost by leaching and denitrification. Then, it is necessary to look for alternatives to mitigate these losses of N fertilizer and maximize the potential of the PS. One of the possibilities to enable greater efficiency and lower pig slurry pollution potential is to perform the application in the soil in split doses, while other strategy is the use of nitrification inhibitors (NI). Thus, the amount of ammonium N applied to the soil surface would be divided into smaller fractions rather than a single application, minimizing the losses by NH3 volatilization and with the delay in the appearance of nitrate (NO3 -) the transfer of this anion to lower soil layers. To evaluate these aspects, experiments were conducted in an Ultisol in no-tillage handled in the agricultural year of 2010/2011, on the campus of Universidade Federal de Santa Maria (UFSM). The treatments were arranged in randomized blocks and evaluated in maize, summer of 2010/2011, and wheat, winter of 2011, consisting the application of PS in a single dose (pre-sowing) and split doses (1/3 in pre-sowing and 2/3 in coverage), with and without the use of nitrification inhibitor dicyandiamide (DCD), present in the product Agrotain® Plus (81 % of DCD) and applied at 7.0 kg ha-1. Besides, a treatment with recommended dose of urea N for both cultures and a control treatment without the use of fertilizer were evaluated. Volatilized NH3 was captured inside the semi-open static chambers containing sponge soaked with a mixture of phosphoric acid and glycerin. Soil samples were collected one day after experiments were set up, and on subsequent days to allow the detection of the changes of inorganic N in soil during the development of both cultures. These samples were analyzed for ammonium N and nitrate N according to Tedesco et al. (1995). The nitrification inhibitor (DCD) maintained N of manure applied to the soil in ammonium form without increasing the emission of NH3 to atmosphere, while the application of PS in parts or not did not differ in the amount of volatilized NH3 and in the percolation of nitrate in the soil. / Os dejetos líquidos de suínos (DLS) são utilizados, principalmente, como fertilizante de culturas comerciais na região Sul do Brasil, onde predomina o manejo do solo em sistema de plantio direto (SPD). Assim, a aplicação desses dejetos na superfície do solo pode potencializar as perdas de nitrogênio (N) por volatilização de amônia (NH3), levando a redução no potencial fertilizante dos dejetos e ao aumento da poluição ambiental. Além disso, como os DLS são ricos em N amoniacal fácil e rapidamente pode ocorrer nitrificação e o nitrato gerado vir a ser perdido também por lixiviação ou desnitrificação. Faz-se necessário então buscar alternativas para mitigar essas perdas de N e maximizar o potencial fertilizante dos DLS. Uma possibilidade de viabilizar maior eficiência fertilizante e menor potencial poluente dos dejetos de suínos é realizar a aplicação de forma parcelada no solo, enquanto outra estratégia é a inibição do processo de nitrificação, por meio do uso de um produto inibidor de nitrificação (IN). Dessa forma, a quantidade de N amoniacal aplicada na superfície do solo seria dividida em frações menores do que com aplicação única dos dejetos, minimizando as perdas por volatilização de NH3 e com o retardamento no aparecimento de nitrato (NO3 -) a transferência desse ânion para camadas inferiores do solo. Para avaliar esses aspectos, os experimentos foram conduzidos em um Argissolo manejado em SPD, no ano agrícola 2010/2011, no campus da Universidade Federal de Santa Maria (UFSM). Os tratamentos foram dispostos em blocos ao acaso e avaliados na cultura do milho, verão 2010/2011, e do trigo, inverno 2011, constando da aplicação de DLS em dose única (pré-semeadura) e parcelada (1/3 em pré-semeadura e 2/3 em cobertura), com e sem o uso do inibidor de nitrificação dicianodiamida (DCD), presente no produto Agrotain® Plus (81 % de DCD) e aplicado em 7,0 kg ha-1. Além destes, foram avaliados um tratamento com a dose recomendada de N ureia para as duas culturas e um tratamento testemunha, sem o uso de fertilizante. A NH3 volatilizada foi captada no interior de câmaras estáticas semiabertas, contendo esponja embebida com a mistura de ácido fosfórico e glicerina. Amostras de solo foram coletadas um dia após a instalação dos experimentos e em dias subsequentes para possibilitar a detecção das transformações de N inorgânico no solo durante o cultivo de ambas as culturas. Essas amostras foram analisadas para N amoniacal e nítrico, conforme Tedesco et al. (1995). O inibidor de nitrificação (DCD) preservou o N dos dejetos aplicados ao solo na forma amoniacal sem aumentar a emissão de NH3 para a atmosfera, enquanto o parcelamento ou não da dose de dejetos não diferiu na quantidade de NH3 volatilizada e na percolação de nitrato no solo.

Esta pesquisa objetivou enriquecer biomassa capaz de realizar a oxidação anaeróbia do amônio (anammox) utilizando inóculo proveniente de reator nitrificante-desnitrificante, com a finalidade de estabelecer biofilme nitrificante-anammox em reator de leito fixo. O enriquecimento foi realizado em reator operado em bateladas sequenciais (RBS), com volume útil de 5 L e tempo de ciclo, inicialmente, de 56 h, e depois, sem tempo predeterminado (estratégias I e II). Após 89 dias de operação, 27,2 mg de \'N\'-\'N0 IND.2\'POT.-\'/L e 32,1 mg de \'N\'-\'NH IND.4\'POT.+\'/L foram consumidos concomitantemente. A estratégia III consistiu de batelada alimentada com ciclos de sete dias com afluente contendo 210 mg de cada composto nitrogenado. Na última estratégia (IV) a operação foi com ciclos de 24 h. Nessa etapa, a carga nitrogenada aplicada (CNA) foi aumentada de 155 g de \'N\' (\'N\'-\'N0 IND.2\'POT.-\' \'N\'-\'NH IND.4\'POT.+\')/\'M POT.3\' dia para 1.405,7 g de \'N\'/\'M POT.3\' dia com eficiências de conversão de nitrogênio de 91,7% e 98,0%, respectivamente. Essa biomassa foi inoculada em reator de leito fixo ascendente (RLF) visando estabelecimento da biomassa anammox em meio suporte (PEBD). Sob tais condições foi obtido eficiência de conversão de nitrogênio de 97,6% e carga nitrogenada removida média de 598,5 \'+ OU -\' 22,5 g \'N\'/\'M POT.3\' dia. Após estabelecimento de biomassa anammox, foi adicionado lodo ativado da indústria Volkswagen (São Carlos-SP) para formação de biofilme nitrificante-anammox. Nessa fase, a remoção de nitrogênio foi de 19,2% para CNA de 112,2 g \'N\'/\'M POT.3\' dia. A atividade anammox específica máxima foi 33,5 mg \'N\'-\'NH IND.4\'POT.+\'/g SSV h com a biomassa submetida à 50 rpm. Paralelamente ao processo de enriquecimento, foi verificada a influência de micronutrientes em condições nitrificantes em três quimiostatos, nas seguintes condições: Q1 alimentado com meio contendo solução de micronutrientes completa, Q2 alimentado sem solução de micronutrientes e Q3 alimentado com solução de micronutrientes sem o elemento Boro (quimiostato experimental). Nas três condições a estabilidade foi atingida com 11 dias de operação com conversão média de nitrogênio amoniacal de 99 \'+ OU -\' 1,5%, 94,6\'+ OU -\' 6,3% e 93,3\'+ OU -\' 7,3%, para Q1, Q2 e Q3, respectivamente, para 79 mg \'N\'-\'NH IND.4\'POT.+\'/L afluente. Após 450 dias de operação do RBS foi constatado semelhança do clones com Brocadia anammoxidans, Planctomycetes, Proteobacteria, Chlorobi, Nitrospira, filo Chloroflexi e ao filo candidato OP 11. A composição microbiana encontrada no RLF com 139 dias de operação (final da fase anammox) foi de 48% dos clones relacionados à B. anammoxidans, 4% relacionados à Planctomycetes não cultivados, 12% relacionados à Proteobacteria, 8% relacionados à Chlorobi, 24% relacionados à Nitrospira, 4% relacionados ao filo Chloroflexi. Pode-se concluir que a biomassa aderida em PEBD selecionou positivamente microrganismos anammox e Nitrospira e negativamente aos filamentos relacionados ao filo Chloroflexi. / This research aimed to enhance biomass capable of performing anaerobic ammonia oxidation (anammox) using inoculum from nitrifying-denitrifying reactor, with the goal of establishing nitrifying-anammox biofilm in fixed bed reactor. The enrichment was performed in sequencing batch reactor (SBR), with a volume of 5 L and cycle time, initially, 56 h, and then, without pre-set time (strategies I and II). After 89 operation days, 27.2 mg \'N\'-\'N0 IND.2\'POT.-\'/L and 32.1 mg \'N\'-\'NH IND.4\'POT.+\'/L were consumed concomitantly. The strategy consisted of fed batch III with seven days cycles with influent containing 210 mg of each nitrogen compound. The last strategy (IV) was with 24 h/cycle. At this strategy, the nitrogen applied load (NAL) was increased from 155 \'N\' (\'N\'-\'N0 IND.2\'POT.-\' + \'N\'-\'NH IND.4\'POT.+\')/\'M POT.3\' to 1405.7 g \'N\'/\'M POT.3\' day with conversion efficiencies of 91.7% nitrogen and 98.0%, respectively. This biomass was inoculated into fixed bed reactor up (FBR) in order to establish the anammox biomass in support medium (LDPE). Under such conditions was obtained nitrogen conversion efficiency of 97.6% and nitrogen load removed an average of 598.5 \'+ OU -\' 22.5 g \'N\'/\'M POT.3\' day. After establishment of anammox biomass it was added activated sludge - Volkswagen industry (São Carlos-SP) - for nitrifying-anammox biofilm. At that stage the removaI of nitrogen was 19.2% to 112.2 g CNA \'N\'/\'M POT.3\' day. Simultaneously to enrichment process, was verified the influence of micronutrients in nitrifying conditions in three chemostats, as follows: Q1 fed with medium containing micronutrients solution complete feeds without Q2 and Q3 micronutrients solution fed micronutrients solution without the element Boron (chemostat experiment). In the three conditions stability was achieved with 11 days of operation with average conversion of ammonia nitrogen of 99 \'+ OU -\' 1.5%, 94.6 \'+ OU -\' 6.3% and 93.3 \'+ OU -\' 7.3% for Q1, Q2 and Q3 respectively for 79 mg \'N\'-\'NH IND.4\'POT.+\'/L. After 450 days of operation of the RBS was found similarity of clones with Brocadia anammoxidans, Planctomycetes, Proteobacteria, Chlorobi, Nitrospira, Chloroflexi phyla and candidate phylum OP 11. The microbial composition found in the FBR with 139 days of operation (end of anammox phase) was 48% of clones related to B. anammoxidans, 4% related to uncultured Planctomycetes, Proteobacteria related to 12%, 8% related to Chlorobi, 24% related to Nitrospira, 4% related to the phylum Chloroflexi. It can be concluded that biomass adhered to LDPE selected anammox microorganisms and Nitrospira positively, and negatively to the filaments related to the Chloroflexi phylum.

Tendo em vista a crescente problemática quanto à eutrofização de corpos dágua em países em desenvolvimento, devido ao lançamento de esgoto mesmo que tratado em nível secundário, o processo de lodo ativado vem sendo estudo e aprimorado para efetuar a remoção conjunta de matéria orgânica, nitrogênio e o fósforo, nutrientes limitantes para ocorrência da eutrofização. Neste contexto, o presente trabalho pretende contribuir com informações quanto à remoção biológica de nutrientes de esgoto sanitário através de estudo em escala piloto em um sistema cíclico de lodo ativado. Este sistema, operado em regime de bateladas sequenciais, difere da configuração habitual, pois possui três compartimentos internos, zonas 1, 2 e 3 que apresentam condições anaeróbias/anóxicas, anóxicas e aeróbias respectivamente, além do retorno de lodo da zona 3 para zona 1 durante o período de reação, sob vazão de 20% da vazão afluente a unidade. Cada batelada possui duração de 4 horas, distribuídas em 4 etapas de 1h cada, sendo elas o enchimento com aeração, reação, sedimentação e descarga. Com essas características o sistema cíclico de lodo ativado do presente estudo, demonstrou no tratamento de esgoto sanitário, elevada eficiência na remoção de matéria orgânica, sempre acima de 90%, além da boa eficiência de remoção nitrogênio através do processo de nitrificação e desnitrificação, cuja concentração média de amônia e nitrato no efluente final foram respectivamente de 2,8 e 11,4 mgN.L-1 para idade de lodo de 25 dias e quando operado com 12 dias de idade, o efluente apresentou concentração de 6,6 e 12,4 mgN.L-1. Também foram determinadas via respirometria as taxas máximas de crescimento (n,max) para bactérias nitrificantes e nitratantes, os valores obtidos foram respectivos, de 0,45 d-1 e 0,37 d-1 para idade de lodo de 12 dias, resultados próximos a literatura. A remoção biológica de fósforo foi obtida com melhor resultado na segunda etapa, superando 95% de eficiência, produzindo efluente final com teor de fósforo total inferior a 0,5 mgP.L-1. / Given the growing problem regarding the eutrophication of water bodies in developing countries, due to discharge of sewage treated even at the secondary level, the activated sludge process has been enhanced to study and perform the joint removal of organic matter, nitrogen and phosphorus, the limiting nutrient for the occurrence of eutrophication. In this context, this work aims to contribute information for biological nutrient removal from wastewater by pilot scale study in a cyclic activated sludge system. This system operated in sequential batch system differs from typical configuration because it has three internal compartments, zones 1, 2 and 3 show that anaerobic / anoxic, aerobic and anoxic respectively, beyond the conditions of return sludge from zone 3 to zone 1 during the reaction, flow rate under 20% of the influent flow unit. Each batch has a duration of 4 hours, distributed into 4 stages each 1H, they aeration and filling, reaction, settling and discharge. With these characteristics the cyclic activated sludge system of the present study showed for the treatment of sewage, high efficiency in the removal of organic matter, always above 90%, besides the good efficiency of nitrogen removal by nitrification and denitrification, which average concentration of ammonia and nitrate in the final effluent were respectively 2.8 and 11.4 mgN.L-1 for sludge age of 25 days, when operated at 12 days of age, the effluent showed a concentration of 6.6 to 12 4 mgN.L-1. Were also determined via respirometry maximum growth rates (n, max) for nitrifying bacteria and nitratantes, the respective value obtained were, 0.45 d-1 and 0.37 d-1 for sludge age of 12 days, results Nearby literature. Biological phosphorus removal was obtained with better results in the second stage, surpassing 95% efficiency, producing the final content of the effluent below 0.5 mgP.L-1 total phosphorus.

Grazing pasture is a major system of livestock production in many countries and it has been identified as an important source of N2O from urine deposition on soils. The aim of this study was to determinate the N2O emissions from soil after urine deposition and the emission factor, in addition, determine how temperature and water content of the soil influence these emissions. We also intended to study a potential of mitigation using nitrification inhibitors. Soil and gas samples were collected in traditional livestock areas in Brazil and UK to evaluate the N2O emission dynamics under field conditions. In addition, incubation experiments were conducted to evaluate how temperature and water content affect N2O emissions in the soil and to study the potential mitigation on N2O emission from the soil after urine application, using two distinct nitrification inhibitors. In the field experiment, the N2O emission factor for cattle urine was 0.20% of the applied urine N in Brazil and 0.66% for the UK conditions. The incubation experiments showed the N2O emissions after urine application are higher in soils with high moisture and high temperature. The nitrification inhibitor effectiveness was not statistically significant, however had shown some N2O emission absolute reductions among 6% to 33% comparing with urine only application on the soil. Various physical and biological factors can be influence the effectiveness of the products. It confirmed that urine deposition can contribute to N2O emission from the soil and the temperature and water content can markedly increase these emissions. The nitrification inhibitors have a potential mitigation effect since some decreased emissions of almost 40%. The results in this study are pioneers and can be used as a basis for more complex evaluations and to help with determining the carbon footprint of beef production worldwide / Considerado o maior sistema de produção animal em muitos países, as pastagens tem sido identificadas como uma importante fonte de emissão de N2O, devido à deposição de urina ao solo. O objetivo deste estudo foi determinar as emissões de N2O do solo após a deposição de urina e seu fator de emissão, além disso, determinar como temperatura e teor de água do solo influenciam as emissões. Pretendeu-se também estudar o potencial de mitigação das emissões de N2O usando inibidores de nitrificação. Amostras de solo e de gás foram coletadas em áreas tradicionais de pastagens do Brasil e do Reino Unido para avaliar a dinâmica das emissões de N2O. Experimentos de incubação também foram realizados para avaliar a influência de fatores como temperatura e teor de água no solo nas emissões, além de avaliar o potencial de redução das emissões de N2O do solo após a aplicação da urina, utilizando dois inibidores de nitrificação. Nos experimentos de campo realizados no Brasil e no Reino Unido, o fator de emissão do N2O para a urina foi de 0,20% e 0,66% do nitrogênio na forma de urina bovina aplicada, respectivamente. Nos experimentos de incubação, as emissões de N2O após a aplicação de urina foram maiores em solos com alta umidade e alta temperatura. A eficácia no uso dos inibidores de nitrificação não foi estatisticamente significativa, no entanto mostrou uma redução absoluta entre 6% a 33% nas emissões de N2O comparado com a aplicação de apenas urina ao solo. Vários fatores físicos e biológicos podem ter influenciado a eficácia dos produtos. Dessa forma, confirma-se que a deposição de urina pode contribuir para a emissão de N2O do solo e que a temperatura e o teor de água no solo podem aumentar consideravelmente essas emissões. Os inibidores de nitrificação podem ser usados como um potencial de mitigação, já que houve redução em termos absolutos de quase 40% nas emissões. Os resultados encontrados neste estudo são pioneiros e poderão ser utilizados como base para avaliações mais complexas e contribuir para a determinação da pegada de carbono na produção de carne mundial

O aumento na produção de carne bovina aumentou a concentração e volume dos resíduos líquidos produzidos durante seu beneficiamento, conhecidos como água residuária de matadouros (ARMV). Isso vem estimulando o desenvolvimento de processos que operem em alta carga com alta eficiência para seu tratamento. Visto o exposto, objetivou-se avaliar um sistema de tratamento para a ARMV operando em condições anaeróbia/aeróbia/anóxica de forma conjugada visando a remoção de matéria orgânica, nutrientes e toxidade. As unidades que compunham o sistema estudado eram três reatores com biofilme denominados: Reator Anaeróbio Híbrido (RAH), Reator Aeróbio de Leito Móvel (MBBR) e Reator Anóxico com Biofilme (RAB). A ARMV in natura era coletada em um frigorífico e matadouro bovino do vale do Paraíba e caracterizada em termos físicos, químicos e toxicológicos a nível agudo e crônico. O experimento durou aproximadamente 370 dias, operando sob variações de carga orgânica. A coleta ao longo do sistema foi feita semanalmente e as amostras caracterizadas em termos físico-químicos e toxicológicos tanto a nível agudo quanto crônico. Nos reatores RAH, MBBR e RAB foram realizadas testes hidrodinâmicos em condições abiótico e biótico, respectivamente. Com os dados obtidos nas três fases estudadas foram levantados os parâmetros cinéticos de crescimento da biomassa dispersa, além da caracterização microbiológica da mesma e do biofilme. Os resultados obtidos com base na caracterização físico-química e toxicológica da ARMV, in natura, revelaram altas concentrações em toda série de sólidos, de ácidos voláteis totais, alcalinidades, macro e micronutrientes, matéria orgânica em termos de DBO520°C e DQO nas formas total, solúvel e particulada e também de COD. Apresentou-se como um efluente extremamente tóxico a nível agudo para os organismos, bactérias P. putida e E. coli e microcrustaceo D. similis, e extremamente tóxico a nível crônico para os organismos, microcrustaceios C. silvestri e C. dúbia, bactérias E. coli e P putida e alga P. subcaptata. Com base nos testes toxicológicos, concluiu-se que os microcrustaceos e algas foram mais sensíveis as toxinas da ARM testada que as bactérias. O reator RAH operando sob choques orgânicos demonstrou ótimo desempenho operacional. As cargas orgânicas (COV) aplicadas ao RAH foram 608,9; 3.030,4 e 9.581,5 mg L-1 d-1 em termos de DQO para as fases I, II e III, estatisticamente diferente entre si. Apresentando para as três fases eficiências estatisticamente iguais. O reator MBBR operando sob choques orgânicos demonstrou ótimo desempenho operacional. As cargas orgânicas (COV) aplicadas ao MBBR foram 286,5; 2085,2 e 3889,6 mg L-1 d-1 em termos de DQO para as fases I, II e III, estatisticamente diferente entre si. Apresentando para as fases I, II e III eficiências de 76,9%; 60% e 81%, respectivamente, e estatisticamente iguais. Conclui-se com a pesquisa realizada que os reatores RAH e MBBR foram capazes de absorver choques orgânicos e hidráulicos submetidos a biomassa mantendo-se em altos valores de eficiência. O reator MBBR também apresentou bom desempenho no processo de nitrificação com eficiências de 61,2%; 68,1%; 50,7% para as fases I, II e III, respectivamente. A concentração média de OD de 3 mg L-1 mantida no MBBR apresentou-se acima do suficiente. O reator RAB operando sob choques orgânicos demonstrou ótimo desempenho operacional. As cargas orgânicas (COV) aplicadas ao RAB foram 194,9; 1769,1 e 2230,6 mg L-1 d-1 em termos de DQO para as fases I, II e III, estatisticamente diferente entre si. As fases I, II e III apresentaram eficiências de 70,7%; 46,4% e 69,8%, respectivamente, e estatisticamente, iguais entre as fases I e III. Em termos de toxidade, os parâmetros estudados nas fases I e II, mostraram-se ideais para remoção de toxidade, sendo que no final de ambas a ARM tratada apresentou-se livre de toxidade a nível agudo e crônico. Os reatores RAH, MBBR e RAB demonstraram ótimo desempenho hidrodinâmico e cinético. Concluiu-se que o sistema anaeróbio/aeróbio/anóxico estudado foi eficiente no tratamento da ARMV, aliando condições de fácil monitoramento, rapidez no processo e ótimo desempenho. / Development in bovine meat production has increased volume and concentration of liquid residues produced during their improvement, known as slaughterhouses wastewaters (SW). This fact has been stimulating the develpment of processes operating in highly charge and efficience for their treatment. As seen, we focused to develop a treatment system for the SW operating in a anaerobic/aerobic/anoxic condition in a conjugated form, aiming the remotion of organic matter, nutrients and toxicity. The units evolving the studied system were three biofilms reators named: Anaerobic Hibrid Reactor (AHR), Moving Bed Biofilm Reactors (MBBR), and Anoxic Biofilm Reactor (AnBR). The SW in natura was collected in the slaughterhouse of the Paraíba Valley, and were characterized in physical, chemical and toxically in a highly sharp and cronically levels. The experiment has lasted for 370 days, operating under organic load rate (OLR). The withdraws along the system were done weekly and the samples were characterized in physical-chemical and toxicological terms and in both sharp and cronical ways. Hidrodinamic tests were realized in reactors AHR, MBBR and AnBR in abiotic and biotic condictions, repectivelly. With the data obtained in the three studied phases, knetics parameters were collected for the dispersal biomass, besides its biofilm and biomass characterization. The results, based on SW physico - chemical and toxicological characterization, showed high concentrations in all solids series, in total volatic acids, alcalinity, macro and micro nutrients, organic matter in terms of BOD520°C and COD in their solute and particulate forms and also in DOC. It was presented as highly toxix effluent in a sharp level for organisms, bacteria P. putida ans E. coli, and D. similis microcrustacean. And extremely toxic to organisms chronic C. silvestri and C. dúbia microceustacean and P. subcaptata algae. According with toxicological tests it was concluded that the microcrustaceos and a algae were more sensitive to the SSW toxines than bacteria. The AHR reator operating under organic shocks showed excelent operational development. The OLR applied to the AHR were 608.9; 3,030.4 and 9,581.5 mg L-1 d-1 in terms of COD for the phases I, II, III, statiscally different among it, showing for the three phases scores of 76,9%; 60% and 81%, respectivelly, and the same, statistically speaking. We may conclude with this research that the AHR and AMBR reators were capable to absorb hidraulic and organic shocks submitted to biomass keeping high levels of efficiency. The MBBR reator has shown also a good performance in nitrification process, scoring 61.2%; 68.1%; 50.7% in effectiveness for phases I, II and III, respectively. The average DO concentration of 3 mg L-1 maintained in MBBR showed over sufficience. The AnBR reator under organic shocks showed highly operational performance. The OLR applied to AnBR were 194.9; 1,769.1 e 2,230.6 mg L-1 d-1 in terms of COD for the phases I, II, III statistically different among them. The phases I, II, III presented efficiences of 70.7%; 46.4% and 69.8%, respectively, and statiscally the same between phases I and III. In terms of toxicity, the studied parameters in phases I and II showed to be ideal to remove the toxicity from both sharp and chronical levels. The reators AHR, MBBR and AnBR showed excelent hidraulic and kinetic performances. We may conclude that the studied anaerobic/aerobic/ anoxic system was efficient in the treatment of SW, joining, easy feasible conditions, velocity in processing and high performance.

A estrutura das comunidades de arquéias e bactérias amônio oxidantes (AOA e AOB, respectivamente) e de bactéria fixadoras de nitrogênio de vida livre (BFNVL) foi avaliada em amostras de solo coletadas em três áreas de Mata Atlântica do Estado de São Paulo (Santa Virgínia, Picinguaba e Restinga) por meio de metodologias independentes de cultivo. Após a extração do DNA do solo, o perfil das comunidades de AOA, AOB e BFNVL foi acessado por PCR-DGGE e seus respectivos genes, amoA, 16S DNAr e nifH, quantificados por meio de qPCR. Além disso, foi realizado o pirosequenciamento do gene 16S DNAr da região V3 em arquéias e da região V4 de bactérias. Os dados foram submetidos às análises de redundância (RDA) e similaridade (ANOSIM) e ao teste de Mantel. Foram observadas diferenças significativas na estrutura das comunidades de AOA, AOB e BFNVL, sugerindo que a cobertura vegetal, assim como os atributos físico-químicos do solo, influencia a atividade destes micro-organismos nas três áreas. Santa Virgínia e Picinguaba apresentaram maior abundância de AOA e AOB, sendo AOA proporcionalmente mais abundante do que AOB em todas as áreas. Já as comunidades de BFNVL foram mais abundantes em Santa Virgínia e Restinga. A diversidade das comunidades de Crenarchaeota foi similar entre as áreas, porém, Picinguaba revelou maior diversidade de unidades taxonômicas operacionais (UTOs). Este trabalho possibilitou uma primeira exploração da diversidade e abundância das comunidades de AOA, AOB e BFNVL nos solos de Mata Atlântica do Estado de São Paulo, sendo que as informações obtidas poderão auxiliar futuros estudos sobre o entendimento do papel destas comunidades no ciclo global do nitrogênio na Terra. / The community structure of ammonia-oxidizing archaea and bacteria (AOA and AOB, respectively) and free-living nitrogen-fixing bacteria was evaluated in soil samples collected in three areas of Atlantic forest of São Paulo (Santa Virgínia, Picinguaba and Restinga) using culture-independent molecular techniques. After DNA extraction from the soil samples, AOA, AOB and BFNVL profiles were accessed by PCR-DGGE, and their respective genes (amoA, nifH and 16S rDNA) were quantified by qPCR. In addition, it was performed the pyrosequencing of the 16S rDNA variable V3 and V4 regions of archaea and bacteria, respectively. The data were subjected to redundancy analysis (RDA); analysis of similarity (ANOSIM); and the Mantel test. There were significant differences in the AOA, AOB and BFNVL community structure, suggesting that the vegetation cover and the physical and chemical attributes of soil influences the activity of these micro-organisms from the three areas. AOA and AOB were more abundant in Santa Virginia and Picinguaba, and AOA was more abundant than AOB in all areas. On the other hand, BFNVL communities were more abundant in Santa Virginia and Restinga. The diversity of Crenarchaeota communities was similar among the three areas, however, Picinguaba revealed greater diversity of operational taxonomic units (OTUs). This study allowed the first evaluation of the diversity and abundance of AOA, AOB and free-living nitrogen-fixing bacteria communities in the soils of the Atlantic Forest of the São Paulo State, Brazil. The information obtained here will support future studies focused on the role of these communities in the global nitrogen cycle on Earth.

Submitted by Biblioteca de Pós-Graduação em Geoquímica BGQ (bgq@ndc.uff.br) on 2017-09-04T17:31:07Z No. of bitstreams: 1 TESE_Viviane Figueiredo Souza versão final.pdf: 1973892 bytes, checksum: 8b1ac31fbe25c8a6584e68f8e3b8ff71 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-04T17:31:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TESE_Viviane Figueiredo Souza versão final.pdf: 1973892 bytes, checksum: 8b1ac31fbe25c8a6584e68f8e3b8ff71 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Universidade Federal Fluminense. Instituto de Química. Programa de Pós-Graduação em Geoquímica, Niterói, RJ / O nitrogênio (N) é um elemento imprescindível para todos os organismos do nosso planeta, entretanto o composto nitrogenado mais abundante, o gás dinitrogênio (N2), é assimilável apenas por poucos micro-organismos. Isso torna o N limitante, refletindo na sua disponibilização via mineralização de matéria orgânica (MO) e a nitrificação, que produzem amônio (NH4+) e nitrato (NO3-), respectivamente. Em solos, esses processos são regulados por fatores como conteúdo de MO e água no solo, pH e temperatura. Em ecossistemas florestais, tropicais e boreais, esses processos são muito relevantes e ainda pouco estudados, principalmente em áreas de floresta secundária sob influência de manejo. A mudança de uso do solo causa alterações na ciclagem e disponibilidade do N, nos fatores reguladores, e na emissão de óxido nitroso (N2O), um gás de efeito estufa. Padrões de recuperação florestal são bastante distintos entre diferentes florestas tropicais, como visto para floresta de Mata Atlântica e Amazônica, com taxas de mineralização em florestas jovens (10 anos) muito elevadas na Amazônia (20,9 μg N g-1 SWD d-1) e mais baixas na Mata Atlântica (3,2 μg N g-1 SWD d-1). Já a nitrificação teve um padrão semelhante, com baixas taxas em ambas as florestas jovens (0,6 6,8 μg N g-1 SWD d-1 na Mata Atlântica e Amazônia, respectivamente), o que indica uma ciclagem de N conservativa, evitando perdas via emissão de gás e lixiviação de NO3-. Entretanto, a emissão de N2O em área de restauração na Mata Atlântica foi maior do que na pristina (22 e 2,5 μg N2O-N g-1 SWD h-1, respectivamente) devido à maior temperatura do solo que estimula os processos microbianos produtores de N2O. Em termos de floresta pristina, a taxa de nitrificação foi bastante distinta entre a floresta de Mata Atlântica e Amazônica (0,08 e 15,9 μg N2O-N g-1 SWD h-1, respectivamente). Isso evidencia os diferentes fatores reguladores de cada região tropical, como regime de chuvas, composição vegetal, tipos de solo, etc. Em florestas boreais, foi visto que o conteúdo de MO e água do solo e o pH do solo são os principais reguladores, limitando a disponibilidade de N em florestas bem drenadas dominadas por coníferas, em comparação com florestas pouco drenadas dominadas por turfa. Dessa forma, verificamos que a mineralização e, principalmente, a nitrificação, são processos muito relevantes no controle de N, e mesmo em ecossistemas diferentes, os fatores reguladores muitas vezes são os mesmos. Isso evidencia a necessidade de mais estudos acerca da dinâmica do N nesses ambientes, principalmente em florestas em restauração / Nitrogen (N) is an essential element for all organisms; however, the most abundant nitrogen compound, dinitrogen (N2), is assimilable only by a few microorganisms. This makes N limiting, which reflects in its availability via organic matter (OM) mineralization and nitrification, which produce ammonium (NH4+) and nitrate (NO3-), respectively. In soils, these processes are regulated by factors such as OM and soil water content, pH and temperature. In forest ecosystems, tropical and boreal, these processes are very relevant and still poorly understood, especially in secondary forest previously deforested. The land use change causes alterations in cycling and availability of N, regulating factors, and emission of nitrous oxide (N2O), a greenhouse gas. Forest recovery patterns are quite distinct among different rainforests, as seen for Atlantic and Amazon rainforest, with very high levels of mineralization in young forests (10 years) in Amazonia (20.9 μg N2O-N g-1 SWD h-1) and low in the Atlantic Forest (3.2 μg N2O-N g-1 SWD h-1). Nitrification had a similar pattern between them, with low rates in both young forests (0.6 and 6.8 μg N2O-N g-1 SWD h-1 in the Atlantic and Amazon forest, respectively), indicating a conservative N cycling, avoiding losses through gas emission and NO3- leaching. However, the N2O emission in restoration area in the Atlantic Forest was higher than in pristine (22 and 2.5 μg N2O-N g-1 SWD h-1, respectively) due to the higher soil temperature, which stimulates microbial production of N2O. In terms of pristine forest, the nitrification rate was very different between the Atlantic forest and Amazonian forest (0.08 and 15.9 μg N2O-N g-1 SWD h-1, respectively), showing the different regulatory factors of each tropical region, such as rainfall regime, vegetal composition, soil types, etc. In boreal forests, OM, soil water content and soil pH were the main regulators, limiting the availability of N in conifer-dominated well-drained forests compared to peat-dominated poorly drained forests. In this way, we verified that mineralization and, mainly, nitrification are very relevant processes in the control of N, and even in extremely different ecosystems, the regulating factors are often the same. This evidences the need for more studies about N dynamics in these environments, especially in restoration forests

Tendo em vista a crescente problemática quanto à eutrofização de corpos dágua em países em desenvolvimento, devido ao lançamento de esgoto mesmo que tratado em nível secundário, o processo de lodo ativado vem sendo estudo e aprimorado para efetuar a remoção conjunta de matéria orgânica, nitrogênio e o fósforo, nutrientes limitantes para ocorrência da eutrofização. Neste contexto, o presente trabalho pretende contribuir com informações quanto à remoção biológica de nutrientes de esgoto sanitário através de estudo em escala piloto em um sistema cíclico de lodo ativado. Este sistema, operado em regime de bateladas sequenciais, difere da configuração habitual, pois possui três compartimentos internos, zonas 1, 2 e 3 que apresentam condições anaeróbias/anóxicas, anóxicas e aeróbias respectivamente, além do retorno de lodo da zona 3 para zona 1 durante o período de reação, sob vazão de 20% da vazão afluente a unidade. Cada batelada possui duração de 4 horas, distribuídas em 4 etapas de 1h cada, sendo elas o enchimento com aeração, reação, sedimentação e descarga. Com essas características o sistema cíclico de lodo ativado do presente estudo, demonstrou no tratamento de esgoto sanitário, elevada eficiência na remoção de matéria orgânica, sempre acima de 90%, além da boa eficiência de remoção nitrogênio através do processo de nitrificação e desnitrificação, cuja concentração média de amônia e nitrato no efluente final foram respectivamente de 2,8 e 11,4 mgN.L-1 para idade de lodo de 25 dias e quando operado com 12 dias de idade, o efluente apresentou concentração de 6,6 e 12,4 mgN.L-1. Também foram determinadas via respirometria as taxas máximas de crescimento (n,max) para bactérias nitrificantes e nitratantes, os valores obtidos foram respectivos, de 0,45 d-1 e 0,37 d-1 para idade de lodo de 12 dias, resultados próximos a literatura. A remoção biológica de fósforo foi obtida com melhor resultado na segunda etapa, superando 95% de eficiência, produzindo efluente final com teor de fósforo total inferior a 0,5 mgP.L-1. / Given the growing problem regarding the eutrophication of water bodies in developing countries, due to discharge of sewage treated even at the secondary level, the activated sludge process has been enhanced to study and perform the joint removal of organic matter, nitrogen and phosphorus, the limiting nutrient for the occurrence of eutrophication. In this context, this work aims to contribute information for biological nutrient removal from wastewater by pilot scale study in a cyclic activated sludge system. This system operated in sequential batch system differs from typical configuration because it has three internal compartments, zones 1, 2 and 3 show that anaerobic / anoxic, aerobic and anoxic respectively, beyond the conditions of return sludge from zone 3 to zone 1 during the reaction, flow rate under 20% of the influent flow unit. Each batch has a duration of 4 hours, distributed into 4 stages each 1H, they aeration and filling, reaction, settling and discharge. With these characteristics the cyclic activated sludge system of the present study showed for the treatment of sewage, high efficiency in the removal of organic matter, always above 90%, besides the good efficiency of nitrogen removal by nitrification and denitrification, which average concentration of ammonia and nitrate in the final effluent were respectively 2.8 and 11.4 mgN.L-1 for sludge age of 25 days, when operated at 12 days of age, the effluent showed a concentration of 6.6 to 12 4 mgN.L-1. Were also determined via respirometry maximum growth rates (n, max) for nitrifying bacteria and nitratantes, the respective value obtained were, 0.45 d-1 and 0.37 d-1 for sludge age of 12 days, results Nearby literature. Biological phosphorus removal was obtained with better results in the second stage, surpassing 95% efficiency, producing the final content of the effluent below 0.5 mgP.L-1 total phosphorus.

Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-03-07T15:37:09Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_ProjetoControladorFuzzy.pdf: 1593015 bytes, checksum: 724013024cfa0539e49ad1f252cc7559 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva (arosa@ufpa.br) on 2014-05-13T17:01:18Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_ProjetoControladorFuzzy.pdf: 1593015 bytes, checksum: 724013024cfa0539e49ad1f252cc7559 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-05-13T17:01:18Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_ProjetoControladorFuzzy.pdf: 1593015 bytes, checksum: 724013024cfa0539e49ad1f252cc7559 (MD5) Previous issue date: 2013 / Este trabalho propõe o projeto de um controlador Fuzzy do tipo Takagi-Sugeno em uma estação de tratamento de esgoto por lodos ativados. Este tipo de tratamento ocorre na presença de oxigênio, pois microorganismos aeróbios presentes no licor misto irão proporcionar a remoção tanto da matéria carbonácea quanto nutrientes formados por compostos à base de nitrogênio. O controlador atua via mecanismo de aeração e foi projetado para interpolar os ganhos proporcionais e integrativos de três controladores fixos locais que, por sua vez, foram projetados a partir da linearização de um modelo contínuo de balanço de massa de oxigênio. O controlador auxiliará manter a concentração de oxigênio dissolvido desejável na faixa de operação do processo para que ocorra a nitrificação, reação química de oxiredução que transforma amônio em nitrito, que é fundamental para o sucesso do processo, e poderá também economizar energia elétrica utilizada pelo mecanismo de aeração. Os ensaios foram realizados via simulação computacional em quatro cenários idealizados comparando o desempenho do controlador fuzzy e o desempenho de um controlador fixo projetado em um ponto de operação diferente do qual se utilizou como valor de referência na planta. Ao aplicar um degrau no valor de referência estabelecido no cenário de análise, observou-se o tempo de subida, o tempo de acomodação e o erro em regime. Após os ensaios, observou-se que o desempenho do controlador fuzzy nos quesitos tempo de subida e tempo de acomodação em relação ao controlador fixo foi melhor, enquanto nos quesitos sobressinal e erro em regime foi semelhante. Após as análises, concluiu-se que a estratégia de controle escolhida neste trabalho é viável, pois de acordo com o valor auferido de oxigênio dissolvido na entrada da planta, o controlador fuzzy irá interpolar os ganhos proporcionais e integrativos de um controlador fixo projetado na vizinhança deste valor e assim, atuar de forma bastante satisfatória. / The mean goal of this work is the design of a Takagi-Sugeno fuzzy controller on an activated sludge wastewater treatment plant. This kind of process requires oxygen and aerobic microorganisms in the mixed liquor that are necessary to remove the carbonaceous matter and the nutrients based on nitrogen compounds. The controller acts on the aeration valve engine and has been designed to interpolate the proportional and integrative gain of three fixes controllers designed from the linearization of a continuous model of oxygen mass balance. The controller assists to keep the desirable dissolved oxygen concentration necessary to the nitrification, an oxi-reduction chemical reaction that transforms ammonia into nitrite and it is also possible to save electric energy used by the aeration engine. It is imperative the nitrification occurs for the success of the whole process. The Assays were performed by computerized simulation in four idealized scenarios analyzing the performances of the fuzzy controller and the fix controller designed to a different operation point of the set point defined in the plant. Applying a degree in the set point established in the scenario it was analyzed the rise time, settling time, overshoot and steady-state error. After the assays, the fuzzy controller performed better than the fix one at rise time and settling time criteria and equivalent performance at overshoot and steady-state error. After analysis, it was conclude that the control strategy chosen in the work is viable, according the dissolved oxygen measure at the plant entrance, the fuzzy controller interpolate the proportional and integrative gains of a fix controller designed near this value and thus act quite satisfactory.