Une méthode miniaturisée de fractionnement de la Demande Chimique en Oxygène (DCO) dans les eaux usées a été développée pour vérifier une possible variabilité à court terme de ce fractionnement et son influence sur le comportement des installations d’épuration par boues activées. Des tests de biodégradabilité, en réacteur fermé, ont été effectués avec des échantillons moyens horaires de temps sec (24h) provenant de deux stations d’épuration urbaines. Les analyses réalisées ont concerné la DCO totale et soluble, la Demande Biologique en Oxygène, les matières sèches et en suspension, l’ammonium et ont été complétées par des analyses spectrales (UV-visible et fluorescence). Globalement, en accord avec les données de la littérature, les fractions biodégradables sont les plus importantes en terme de concentration. Une variabilité journalière du fractionnement a été observée, sans qu’il soit possible de dégager des tendances particulières indiquant la prééminence de telle ou telle fraction. L’effet de la variabilité du fractionnement a été testé en boucle ouverte en utilisant un schéma classique d’épuration du carbone et de l’azote dans un simulateur de référence, le Benchmark Simulation Model 1. Les simulations ont permis de vérifier l’importance de la variabilité du fractionnement de la DCO sur une station d’épuration. Les concentrations en DCO dans l’effluent sont affectées par le rapport entre la fraction biodégradable et inerte, mais restent dans une limite acceptable par rapport aux normes de rejet. La situation est différente et plus délicate pour les rejets en matières azotées car ils sont proches des limites fixées par la réglementation / A miniaturized method has been developed for the fractionation of Chemical Oxygen Demand (COD) in wastewater in order to assess its variability and its effects on the behaviour of wastewater treatment plants by activated sludge. Biodegradability tests have been performed in batch reactor on daily composite samples grabbed by dry weather with a 1h sampling interval. The method has been applied on samples from two urban wastewater treatment plants. The samples were analysed for total and soluble COD, Biological Oxygen Demand, turbidity, total suspended solids and N-NH3. UV-visible and fluorescence spectra have also been collected. It has been observed, as in literature, that the biodegradable fractions are the most significant ones in terms of concentration. A variability of the fractionation during the day has been observed, although it was not possible to determine definite tendencies for particular fractions. In order to evaluate the effect of the variability of the fractionation, the Benchmark Simulation Model n°1 has been used. The sensibility analysis has been performed in open loop. The simulations allowed verifying the impact of the variability of the fractionation on a treatment plant based on a classical setup for the treatment of carbon and nitrogen. The COD concentrations of the plant effluent are affected by the ratio between the biodegradable fraction and the non-biodegradable one, although staying in an acceptable limit according to the discharge limits. The same is not true for the nitrogen, which are close to these limits

Submitted by MARIÂNGELA BRITO FREIBERGER null (maia_bf@yahoo.com.br) on 2016-04-01T13:08:09Z No. of bitstreams: 1 TESE-MARIÂNGELA BRITO FREIBERGER.pdf: 1663017 bytes, checksum: 79b257695de46e620dc8065c2ad772ce (MD5) / Approved for entry into archive by Felipe Augusto Arakaki (arakaki@reitoria.unesp.br) on 2016-04-05T14:11:18Z (GMT) No. of bitstreams: 1 freiberger_mb_dr_bot.pdf: 1663017 bytes, checksum: 79b257695de46e620dc8065c2ad772ce (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-05T14:11:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 freiberger_mb_dr_bot.pdf: 1663017 bytes, checksum: 79b257695de46e620dc8065c2ad772ce (MD5) Previous issue date: 2016-02-22 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / O estudo teve por principal objetivo avaliar o estoque de carbono (C), as alterações na quantidade de C microbiano, a qualidade da matéria orgânica (MO) e a emissão de CO2 em decorrência de aplicações de lodos de esgoto em área sob semeadura direta. A área experimental, que apresenta Latossolo Vermelho de textura argilosa e está localizada em Botucatu, SP, tem sido conduzida com os mesmos tratamentos desde 2002. Os resultados constantes no presente estudo, entretanto, foram obtidos no período de outubro de 2012 a outubro de 2014. O delineamento experimental utilizado foi o de blocos ao acaso em esquema fatorial 2 x 4, com quatro repetições. Os tratamentos correspondem à aplicação bienal de dois resíduos (lodo biodigerido – LB e lodo centrifugado – LC) em quatro doses: 0, 2, 4 e 8 Mg ha-1 (base seca) e o sistema de produção utilizado nesse período foi a sucessão soja / aveia-preta. Em cada um dos cultivos avaliou-se características nutricionais e de produtividade das culturas e a emissão de CO2 a partir do solo. Ao final do estudo foram coletadas amostras de solo para análise química básica, fracionamento da MO, C microbiano e estoque de C. A aplicação continuada de LC promoveu aumento do pH do solo e do teor de macronutrientes, principalmente Ca, bem como maior produção de matéria seca e acúmulo de nutrientes na parte aérea da aveia-preta. O LC também promoveu maior acúmulo de C nas plantas e maior atividade dos microrganismos do solo, o que acarretou em maior teor de C da biomassa microbiana (até 390 mg kg-1 na camada superficial), maior decomposição de MO leve e, consequente maior fluxo de CO2 para atmosfera (de 4,8 a 6,2 µmol m-2 s-1). Aplicações de longa data de lodo de esgoto (LB ou LC) resultam no aumento do teor de micronutrientes no solo, a ponto de Cu, Fe, Mn e Zn se apresentarem em níveis que podem ser prejudiciais às plantas. A produtividade da soja foi maior (até 3.232 kg ha-1) quando do uso de doses de lodos equivalentes a 4,5 a 5,3 Mg ha-1. A aplicação de lodos de esgoto resulta em aumento dos teores de C orgânico total (até 19,8 g kg-1), C da fração particulada (até 0,88 g kg-1) e C associado a minerais (até 19,0 g kg-1) somente na camada superficial do solo. Dentre as substâncias húmicas, a fração humina foi a que mais contribuiu com o estoque de C no solo (até 13,8 g kg-1). Após seis aplicações de lodo de esgoto, independentemente da dose e tipo de lodo, o estoque de C no solo aumentou apenas na camada superficial, e correspondeu a 106,2 Mg ha-1. / The study had as main objective to evaluate carbon (C) stock, changes in the amount of microbial C, quality of the soil organic matter (SOM) and CO2 emission as affected by sewage sludge applications in area under no-till. The experimental area, which shows a clayey Rhodic Ferralsol and is located in Botucatu, SP, has been conducted with the same treatments since 2002. The results of the present study, however, were obtained in the period from October 2012 to October 2014. A complete randomized blocks design arranged in a 2x4 factorial scheme and with four replicates was used. The treatments are represented by biennial application of two sewage sludge types (biodigested sludge - BS and centrifuged sludge - CS) in four rates: 0, 2, 4 and 8 Mg ha-1 (dry basis). The cropping system used in the study was a soybean/black oat succession. Yield and nutritional aspects of crops and CO2 emissions from soil were evaluated in each one of the cultivations. At the end of the study, soil samples were collected for analysis of soil fertility, OM fractionation, microbial C and C stock. The continued application of CS increased the pH and macronutrient levels in the soil, mainly Ca, as well as increased dry matter production and nutrient accumulation in aerial part of black oat. CS application also promoted greater accumulation of C in plants and greater activity of soil microorganisms, which led to a greater level of microbial biomass C (up to 390 mg kg-1 in the superficial layer), greater decomposition of light OM and consequently greater CO2 fluxes to the atmosphere (from 4.8 to 6.2 µmol m-2 s-1). Long time applications of sewage sludge (either BS or CS) resulted in increase of micronutrients levels in the soil, up to the point of Cu, Fe, Mn and Zn reach levels that may be harmful to plants. The soybean yield was higher (up to 3,232 kg ha-1) when sludge rates equivalent to 4.5 to 5.3 Mg ha-1 were used. The long-term application of sewage sludge increases the levels of total organic C (up 19.8 g kg-1), particulate fraction of C (up to 0.88 g kg-1) and C associated with minerals (up 19.0 g kg-1) only in the superficial layers of soil. Among the humic substances, the fraction that most contributed to the soil organic C (up 13.8 g kg-1) was humin. After six sewage sludge applications, regardless of the rate and type of sludge, the soil C stock increased only in the surface layer, and in total corresponded to 106.2 Mg ha-1. / FAPESP: 2011/21276-9 / CNPq: 152725/2012-1

Submitted by Katiane Souza (katyane.souza@gmail.com) on 2016-03-18T14:28:21Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 1675528 bytes, checksum: 5e143d476010233aba62144feb3256f7 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-18T14:28:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 1675528 bytes, checksum: 5e143d476010233aba62144feb3256f7 (MD5) Previous issue date: 2012-05-17 / The difficulty of implementing no tillage in the Northeast region of Brazil occurs due to low rainfall, which limits the plant growth and high rates of decomposition. In the Brejo Paraibano microregion, beyond this aspect, another problem is related to changes in the use of soil, without considering their potentialities and limitations, which provided serious damage to conservation. In order to select cover crops for no tillage and understand the soil degradation due to changes in use, was implanted two experiments completely randomized. The experiment of cultural residues was conducted in the Chã of Jardim farm, of Center of Agrarian Sciences of UFPB, and the treatments consisted of three residues of grass species (Brachiaria decumbens), corn (Zea mays) and sorghum (Sorghum bicolor) and three legumes species: pigeon pea (Canavalia ensiformis), guandu (Cajanus cajan) and leucena (Leucaena leucocephala). The residues were placed in litter bags and placed in the experimental field under the litter, in the presence and absence of nitrogen. The experiment about use of soil was conduced in three systems: native secondary forest, cultivation of sabiá (Mimosa caesalpiniaefolia) and pasture (Brachiaria decumbens). In each area, soil samples were collected at four depths for physical and chemical analisys, fractionation of organic matter and root density. The physical analisys consisted of the separation of aggregates size, grain size, density and total porosity of soil. The chemical ones consisted of determining the pH and concentration of calcium, magnesium, phosphorus, potassium, sodium, aluminum and C. The organic matter was fractionated into fulvic acid fraction (FAF), humic acid fraction (HAF) and humin (HUM). They were quantified deposition and accumulation of litter and its rate of decomposition in areas of woodland and thrush. In the pasture, one evaluated the production of forage. In the case of crop residues, it was observed that the rate of decomposition of the grass is slower than that of legumes, however, this rate is equivalent in the last months of the evaluated year. The grasses showed no differences, but the guandu showed slower rate of decomposition amongst the legumes. Nitrogen fertilization did not affect the waste decomposition rate. In the case of the changes in the use of the soil, the amount of clay, DMPAs, DMPAu and the relationship DMPAu / DMPAs and porosity showed higher values in the area under forest. The soil density was lower in the area under forest. The development of roots was higher in areas under forest and pasture. The waste disposal was greater in the area under sabiá and the N, P and K were higher in these residues, which shows the sabiá capacity in nutrient cycling. The accumulation of litter in the soil was higher in the area under forest. The decomposition rate of the waste was 48% in area under sabiá and 40% in that one under forest. The percentage of C, H + Al, Al, and CTC potential and aluminum saturation (m) are higher in the soil in the area under forest. The soil pH, the base saturation (V) and the concentrations of Na and K are similar in areas under pasture and under sabiá and larger than that under forest. The percentages of Ca, Mg and available P and SB and effective CTC did not differ among the studied areas. The C of the soil is best preserved in the area under forest in function of higher levels in HAF and HUM fractions and the lowest ratio EA / HUM. In turn, the replacement from the grass for sabiá begins to recover the levels of C lost in the area under pasture, with intermediate fraction values of HAF and HUM, demonstrating the sabiá ability to recover soil quality. / A dificuldade de implantar a semeadura direta na região Nordeste do Brasil ocorre devido às baixas precipitações pluviais, que limita o crescimento vegetal e as elevadas taxas de decomposição de resíduos. Na microrregião do Brejo Paraibano, além desse aspecto, outra preocupação é a mudança no uso do solo, sem considerar as suas potencialidades e limitações, o que tem proporcionado graves prejuízos à sua conservação. Com objetivo de selecionar plantas de cobertura para a semeadura direta e entender a degradação do solo devido às mudanças de uso, foram implantados dois experimentos em delineamento inteiramente casualizado. O experimento de resíduos culturais foi conduzido na Fazenda experimental Chã do Jardim, do Centro de Ciências Agrárias da UFPB, e os tratamentos constaram de três resíduos de gramíneas: braquiária (Brachiaria decumbens), milho (Zea mays) e sorgo (Sorghum bicolor) e três de leguminosas: feijão de porco (Canavalia ensiformis), guandu (Cajanus cajan) e leucena (Leucaena leucocephala). Os resíduos foram colocados em sacolas náilon e dispostas no campo sob a serrapilheira, na presença e ausência de adubação nitrogenada. O experimento sobre uso do solo foi conduzido em três sistemas: mata nativa secundária, cultivo de sabiá (Mimosa caesalpiniaefolia) e pastagem de braquiária (Brachiaria decumbens). Em cada área foram coletadas amostras de solo, em quatro profundidades para análises físicas, químicas, fracionamento da matéria orgânica e densidade de raízes. As análises físicas constaram de separação de tamanhos de agregados, granulometria, densidade e porosidade total do solo. As químicas constaram da determinação do pH e dos teores de cálcio, magnésio, fósforo, potássio, sódio, alumínio e C. A matéria orgânica foi fracionada nas frações ácido fúlvico (FAF), ácido húmico (FAH) e humina (HUM). Nas áreas de mata e sabiá foram quantificados a deposição e acúmulo de serrapilheira, bem como sua taxa de decomposição. Na pastagem, avaliou-se a produção de forragem. Quanto aos resíduos de culturas, observou-se que a taxa de decomposição das gramíneas é mais lenta que a das leguminosas, porém essa taxa se equivale nos últimos meses de avaliação. As gramíneas não apresentaram diferenças entre si, mas o guandu apresentou taxa de decomposição mais lenta entre as leguminosas. A adubação nitrogenada não afetou a taxa de decomposição dos resíduos. Quanto às mudanças no uso do solo, a quantidade de argila, o DMPAs, DMPAu e a relação DMPAu/DMPAs e a porosidade apresentaram maiores valores na área sob mata. A densidade do solo foi menor na área sob mata. O desenvolvimento de raízes foi maior nas áreas sob mata e pasto. A deposição de resíduos foi maior na área sob sabiá e os teores de N, P e K nesses resíduos foram maiores, o que mostra a capacidade do sabiá em ciclar nutrientes. O acúmulo de serrapilheira no solo foi maior na área sob mata. A taxa de decomposição dos resíduos foi de 48% na área sob sabiá e 40% na sob mata. Os teores de C, H+Al, Al, e a CTC potencial e a saturação por alumínio (m) no solo são maiores na área sob mata. O pH do solo, a saturação de bases (V) e os teores de Na e K foram semelhantes nas áreas sob sabiá e sob pasto e maiores que na sob mata. Os teores de Ca, Mg e P disponível e a SB e a CTC efetiva não diferem entre as áreas estudadas. O C do solo está mais preservado na área sob mata em função dos maiores teores nas frações FAH e HUM e da menor relação EA/HUM. Por sua vez, a substituição do pasto por sabiá começa a recuperar os teores de C perdidos na área sob pasto, com valores intermediários das frações FAH e HUM, demonstrando a capacidade do sabiá em recuperar a qualidade do solo.