Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissMF.pdf: 1677378 bytes, checksum: 5f2c8e8509c97ea1775dbbda2508174b (MD5) Previous issue date: 2005-03-23 / Universidade Federal de Minas Gerais / This work studied the horizontal-flow anaerobic immobilized biomass (HAIB) for the treatment of wastewater, developed in the Department of Hydraulics and Sanitation of the School of Engineering of São Carlos - USP. For the simulation and modeling of RAHLF, data of two HAIB were used, and; when the regime is the dynamic, one in bench scale treating wastewater containing poisonous substances (BTEX) and when the regime is the stationary, other in pilot scale treating sewer sanitarium. The study was divided in two parts: stationary regime and transient regime. In the first case the models were analyzed: pseudo - homogeneous with and without axial dispersion and the heterogeneous with axial dispersion; in the second case, the models were analyzed: pseudo - homogeneous and heterogeneous. The models of the first case were resolved respectively for the numeric methods of Runge - Kutta, of the finite differences and of the orthogonal collocation. In those models, when if it despised the axial dispersion the kinetic constant of first order was adjusted. Already in the other two models acted in this same case, they were adjusted the kinetic constant of first order and the coefficient of axial dispersion simultaneously. All of the methods numeric employees in the first case described the tendency of variation of the concentration well along the reactor and inside the particle, making possible the convergence of the solutions. The models without axial dispersion foresaw concentration values in the exit closest of the experimental values than the models with dispersion, and this, for his/her time foresaw closer values to the experimental ones in the intermediate points. In the second case, the models were solved through two methods, the method of the finite differences and the method of the sequence. The methods got to solve the equations that describe the behavior of the reactor satisfactorily and they show that the answer of the exit in the reactor is appropriately made calculations. / Este trabalho estudou o reator anaeróbio horizontal de leito fixo (RAHLF) para o tratamento de águas residuárias, desenvolvido no Departamento de Hidráulica e Saneamento da Escola de Engenharia de São Carlos USP. Para a simulação e modelagem do RAHLF, foram utilizados dados de dois RAHLFs, sendo que; quando o regime é o dinâmico, um em escala de bancada tratando águas residuárias contendo substâncias tóxicas (BTEX) e quando o regime é o estacionário, outro em escala piloto tratando esgoto sanitário. O estudo foi dividido em duas partes: regime estacionário e regime transiente. No primeiro caso foram analisados os modelos: pseudo homogêneo com e sem dispersão axial e o heterogêneo com dispersão axial; no segundo caso, foram analisados os modelos: pseudo homogêneo e heterogêneo. Os modelos do primeiro caso foram resolvidos respectivamente pelos métodos numéricos de Runge Kutta, das diferenças finitas e da colocação ortogonal. Nesses modelos, quando se desprezava a dispersão axial a constante cinética de primeira ordem foi ajustada. Já nos outros dois modelos representados neste mesmo caso, foram ajustados simultaneamente a constante cinética de primeira ordem e o coeficiente de dispersão axial. Todos os métodos numéricos empregados no primeiro caso descreveram bem a tendência de variação da concentração ao longo do reator e no interior da partícula, possibilitando a convergência das soluções. Os modelos sem dispersão axial previram valores de concentração na saída mais próximo dos valores experimentais do que os modelos com dispersão, e este, por sua vez previram valores mais próximos aos experimentais nos pontos intermediários. No segundo caso, os modelos foram solucionados através de dois métodos, o método das diferenças finitas e o método da seqüência. Os métodos conseguiram resolver satisfatoriamente as equações que descrevem o comportamento do reator e mostram que a resposta da saída no reator é adequadamente calculada.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissDVRF.pdf: 670377 bytes, checksum: a7df05c407160cb1a845c224293f75b6 (MD5) Previous issue date: 2004-03-05 / Universidade Federal de Sao Carlos / This work studied the anaerobic horizontal reactor of fixed bed (RAHLF)for treatment of waste waters, developed in the Department of Hydraulics and Sanitation of the School of Engineering of São Carlos USP by investigating some mathematical models with two different RAHLFs conditions in different scales: the first in pilot scale by treating domestic and other in bench scale by treating synthetic substratum. The pseudo-homogeneous and heterogeneous models were investigated by considering or not the substratum dispersion in the axial direction. The models were resolved numerically by fourth order Runge-Kutta method, orthogonal collocation and finite differences. The values were compared to reactor experimental values. In the pseudo-homogeneous resolution model with dispersion by using the reactor data in pilot scale was adjusted the axial dispersion coefficient to 1,65.10-3 m2.s-1, after that was used in the solution of the heterogeneous model. The benches reactor values were used to obtain the dispersion coefficient as Zero. The parameter kinetic variation in the reactor was investigated by verifying that this variation is not responsible for the difference between the experimental data and those previewed by the model. / Este trabalho estudou o reator anaeróbio horizontal de leito fixo (RAHLF) para tratamento de águas residuárias, desenvolvido no Departamento de Hidráulica e Saneamento da Escola de Engenharia de São Carlos USP, investigando alguns modelos matemáticos com as condições de operação de dois RAHLFs em diferentes escalas: um em escala piloto tratando esgoto doméstico e outro em escala de bancada tratando substrato sintético. Foram investigados os modelos pseudo-homogêneos e heterogêneos, e estes por sua vez, considerando ou não a dispersão axial. Os modelos foram resolvidos numericamente utilizando os métodos de Runge-Kutta de quarta ordem, colocação ortogonal e diferenças finitas, comparando os valores obtidos pelos modelos com os valores experimentais dos reatores. Na resolução do modelo pseudo-homogêneo com dispersão utilizando os dados do reator em escala piloto foi ajustado o coeficiente de dispersão axial com valor de 1,65.10-3 m2.s-1, o qual foi posteriormente utilizado na solução do modelo heterogêneo. Utilizando os dados do reator em escala de bancada o ajuste forneceu um coeficiente de dispersão igual a zero. A variação do parâmetro cinético ao longo do reator foi investigada, verificando que esta variação não é responsável pelo desvio entre os dados experimentais e os previstos pelo modelo.

O objetivo principal deste trabalho foi avaliar o desempenho do biorreator anaeróbio horizontal de leito fixo (RAHLF) na degradação de aldicarbe em condições anaeróbias. Foram avaliados três níveis de oxidação: metanogênico, sulfetogênico e desnitrificante. Inicialmente foi desenvolvido o método de detecção de aldicarbe e metabólitos por meio de cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC) para amostras aquosas sem pré-tratamento. A validação por procedimentos estatísticos confirmou a viabilidade do mesmo. O efeito do aumento da concentração de aldicarbe no desempenho dos reatores foi avaliado pelo emprego das concentrações de 5, 10, 20, 30 e 40 mg/L de aldicarbe extraído do produto comercial. Os reatores foram submetidos ao tempo de detenção hidráulica de 24 horas. As melhores eficiências de remoção foram obtidas nas concentrações de 5 e 10 mg/L: 93,2 e 88,9% (metanogênico), 90,5 e 83,2% (sulfetogênico) e 88,0 e 94,3% (desnitrificante), respectivamente. De 20 a 40 mg/L, o aumento da concentração afluente de aldicarbe causou redução da eficiência de remoção em todos os níveis de oxidação avaliados. Os reatores metanogênico e sulfetogênico tiveram desempenho semelhante em todas as concentrações avaliadas, enquanto que o reator desnitrificante não foi adequado para concentrações superiores a 10 mg/L. Nos ensaios com reatores diferenciais na concentração de aldicarbe de 10 mg/L, verificou-se que, em condições metanogênicas, não houve influência significativa da resistência à transferência de massa externa e interna na velocidade global de conversão de aldicarbe. Nestas condições, os parâmetros cinéticos aparentes corresponderam aos parâmetros cinéticos intrínsecos. A constante cinética de 1ª ordem (k1), validada por meio do Teste F, foi de 1,46 \'+ OU -\' 0,09·\'10 POT.-5\'·L/mgSVT.h (r2=0,994 \'+ OU -\' 0,001). As análises de biologia molecular para o Domínio Bacteria constataram predominância de Chloroflexi e Epsilon proteobacterium. No Domínio Archaea houve predominância de Methanosaeta. / A bench-scale horizontal-flow anaerobic mmobilized biomass (HAIB) bioreactor was assayed aiming to verify its potential use for aldicarb degradation. Three levels of oxidation were evaluated: methanogenic, sulfidogenic and denitrifying conditions. An HPLC method for the determination of aldicarb, aldicarb sulfoxide and aldicarb sulfone in liquid samples without pretreatment was developed and validated. The effects of increasing aldicarb concentration were evaluated at 5, 10, 20, 30 and 40 mg/L, extracted from the commercial product. The bioreactors were operated at a constant hydraulic detention time of 24 hours and 30°C. The best-removal efficiencies were obtained at the concentrations of 5 and 10 mg/L: 93.2 and 88.9% (methanogenic), 90.5 and 83.2% (sulfidogenic) e 88.0 and 94.3% (denitrifying), respectively. From 20 to 40 mg/L, the increase at the concentration of aldicarb caused reduction in the efficiency of removal in all levels of oxidation evaluated. The methanogenic and sulfidogenic bioreactors had similar performance, while the denitrifying bioreactor was not appropriate for concentrations above 10 mg/L. In the assays with differential reactors at the aldicarb concentration of 10 mg/L, the external and internal mass transfer resistance did not affect the overall substrate utilization rates. Thus, in these conditions, the apparent kinetic parameters corresponded to the intrinsic kinetic parameters. The first order rate constant (k1), validated through F-test, was 1.46 \'+ OU -\' 0.09·\'10 POT.-5\'·L/mgSVT.h (r2=0.994 \'+ OU -\' 0.001). The analysis of molecular biology for the Bacteria Domain showed predominance of Chloroflexi and Epsilon proteobacterium. In the Archaea Domain the predominant microrganism was Methanosaeta.

O objetivo principal deste trabalho foi avaliar o desempenho do biorreator anaeróbio horizontal de leito fixo (RAHLF) na degradação de aldicarbe em condições anaeróbias. Foram avaliados três níveis de oxidação: metanogênico, sulfetogênico e desnitrificante. Inicialmente foi desenvolvido o método de detecção de aldicarbe e metabólitos por meio de cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC) para amostras aquosas sem pré-tratamento. A validação por procedimentos estatísticos confirmou a viabilidade do mesmo. O efeito do aumento da concentração de aldicarbe no desempenho dos reatores foi avaliado pelo emprego das concentrações de 5, 10, 20, 30 e 40 mg/L de aldicarbe extraído do produto comercial. Os reatores foram submetidos ao tempo de detenção hidráulica de 24 horas. As melhores eficiências de remoção foram obtidas nas concentrações de 5 e 10 mg/L: 93,2 e 88,9% (metanogênico), 90,5 e 83,2% (sulfetogênico) e 88,0 e 94,3% (desnitrificante), respectivamente. De 20 a 40 mg/L, o aumento da concentração afluente de aldicarbe causou redução da eficiência de remoção em todos os níveis de oxidação avaliados. Os reatores metanogênico e sulfetogênico tiveram desempenho semelhante em todas as concentrações avaliadas, enquanto que o reator desnitrificante não foi adequado para concentrações superiores a 10 mg/L. Nos ensaios com reatores diferenciais na concentração de aldicarbe de 10 mg/L, verificou-se que, em condições metanogênicas, não houve influência significativa da resistência à transferência de massa externa e interna na velocidade global de conversão de aldicarbe. Nestas condições, os parâmetros cinéticos aparentes corresponderam aos parâmetros cinéticos intrínsecos. A constante cinética de 1ª ordem (k1), validada por meio do Teste F, foi de 1,46 \'+ OU -\' 0,09·\'10 POT.-5\'·L/mgSVT.h (r2=0,994 \'+ OU -\' 0,001). As análises de biologia molecular para o Domínio Bacteria constataram predominância de Chloroflexi e Epsilon proteobacterium. No Domínio Archaea houve predominância de Methanosaeta. / A bench-scale horizontal-flow anaerobic mmobilized biomass (HAIB) bioreactor was assayed aiming to verify its potential use for aldicarb degradation. Three levels of oxidation were evaluated: methanogenic, sulfidogenic and denitrifying conditions. An HPLC method for the determination of aldicarb, aldicarb sulfoxide and aldicarb sulfone in liquid samples without pretreatment was developed and validated. The effects of increasing aldicarb concentration were evaluated at 5, 10, 20, 30 and 40 mg/L, extracted from the commercial product. The bioreactors were operated at a constant hydraulic detention time of 24 hours and 30°C. The best-removal efficiencies were obtained at the concentrations of 5 and 10 mg/L: 93.2 and 88.9% (methanogenic), 90.5 and 83.2% (sulfidogenic) e 88.0 and 94.3% (denitrifying), respectively. From 20 to 40 mg/L, the increase at the concentration of aldicarb caused reduction in the efficiency of removal in all levels of oxidation evaluated. The methanogenic and sulfidogenic bioreactors had similar performance, while the denitrifying bioreactor was not appropriate for concentrations above 10 mg/L. In the assays with differential reactors at the aldicarb concentration of 10 mg/L, the external and internal mass transfer resistance did not affect the overall substrate utilization rates. Thus, in these conditions, the apparent kinetic parameters corresponded to the intrinsic kinetic parameters. The first order rate constant (k1), validated through F-test, was 1.46 \'+ OU -\' 0.09·\'10 POT.-5\'·L/mgSVT.h (r2=0.994 \'+ OU -\' 0.001). The analysis of molecular biology for the Bacteria Domain showed predominance of Chloroflexi and Epsilon proteobacterium. In the Archaea Domain the predominant microrganism was Methanosaeta.

Hidrocarbonetos aromáticos conhecidos como BTEX (benzeno, tolueno, etilbenzeno e xilenos) estão entre os maiores problemas de poluição ambiental. Estes compostos são reconhecidos por sua recalcitrância em ambientes anóxicos, e a remoção destes hidrocarbonetos, de sítios anaeróbios contaminados é dependente da atividade de uma população de microrganismos adaptados capazes de promover a biodegradação destes compostos, nestas condições. Neste sentido, o presente trabalho buscou purificar, caracterizar e utilizar cultura desnitrificante, como inóculo para desenvolvimento de biofilme, em reator anaeróbio de leito fixo preenchido com espumas de poliuretano, além de avaliar o potencial deste biofilme em promover a biodegradação dos compostos de BTEX. Células da cultura apresentaram coloração Gram negativa, com morfologia de cocos (diplococos e cocobacilos). A cultura foi capaz de crescer, sob condições desnitrificantes, utilizando diferentes substratos. A cultura não apresentou capacidade de crescer sob condições sulfetogênicas. Velocidades de crescimento ('mü') de 0,046/h e 0,050/h e tempos de geração (Tg) de 15,1 horas e 13,9 horas foram obtidos para as células crescidas em benzeno e etilbenzeno, respectivamente. A cultura purificada foi utilizada para formar biofilme em RAHLF. Em todas as condições de alimentação as quais os reatores foram submetidos houve remoção da matéria orgânica, nitrato e dos hidrocarbonetos. A menor eficiência de remoção de hidrocarbonetos foi de 89,4%, obtida durante a alimentação dos reatores com benzeno. A matéria orgânica (DQO) foi removida com eficiência média de 87,1%. A eficiência média de remoção de nitrato foi de 94%. O sequenciamento das amostras revelou que o biofilme do RAHLF1 foi formado, principalmente, por espécies de Paracoccus, Pseudomonas e Bacteroides, enquanto que no RAHLF2, alimentado com etilbenzeno, observou-se espécies dos gêneros: Paracoccus, Pseudomonas, Xanthomonas e Variovorax / The monoaromatic hydrocarbons known as BTEX (benzene, toluene, ethylbenzene, and xylene) are among the greatest environmental pollution problems. These compounds are known by their recalcitrance in anoxic environments, and the removal of these toxics from anaerobic contaminated sites depends on the presence of an adapted microbial population capable of to promote the biodegradation of these compounds under such condition. Thus, in the current study a denitrifying culture was purified, characterized and used as inoculum to form a biofilm in a horizontal-flow anaerobic immobilized biomass reactor filled with polyurethane foam, and to assess the potential of this biofilm to promote BTEX compounds biodegradation. Culture cells were Gram negative, with coccus (diplococcus and cocobacilli) morphology. The culture was able to grow, under denitrifying conditions, using different substrates. No growth was seen in sulfate-reducing conditions. Growth velocity('mü') of 0.046/h and 0.050/h, and generation time of 15.1 and 13.9 hours were obtained for cultures isolated in the presence of benzene and ethylbenzene, respectively. The purified culture was used to form a biofilm inside RAHLF. At all feeding conditions the reactors were submitted the organic matter, nitrate and hydrocarbons were removed. The smallest hydrocarbons removal efficiency was 89.4%, obtained during benzene feeding. The organic matter (COD) was removed with mean efficiency of 87.1%. The mean efficiency of nitrate removal was 94.0%. Sequencing of samples showed that the RAHLF1 biofilm was composed specially for Paracoccus, Pseudomonas and Bacteroides species. Biofilm of RAHLF2 reactor, obtained from ethylbenzene feeding, was composed by Paracoccus, Pseudomonas, Xanthomonas and Variovorax species

O presente trabalho aborda a biodegradação de sulfametoxazol e ciprofloxacino em 2 reatores anaeróbios horizontais de leito fixo (RAHLF). Os reatores foram operados e mantidos em regime permanente com um tempo de detenção hidráulica de 16 a 17 horas com uma água residuária sintética que simula o esgoto sanitário na temperatura de 25°C. Foi avaliado o estado dos reatores como ponto de referência para os próximos passos. A contaminação com sulfametoxazol e ciprofloxacino iniciou-se, então, e o comportamento dos reatores foi avaliado. As concentrações dos antimicrobianos foram analisadas por extração em fase sólida acoplada com espectrometria de massa. Ambos antimicrobianos foram degradados pelos reatores até níveis abaixo do limite de quantificação dos métodos de análise. Utilizando os dados de DQO e as análises dos antimicrobianos, junto com dados cinéticos obtidos, foi determinado que o RAHLF tem resistência a estes compostos e concentrações até uma ordem de magnitude acima das encontradas em condições reais. A degradação do sulfametoxazol foi muito eficiente e é previsto que um RAHLF típico em operação consegue degradar mais que 99% do sulfametoxazol. A degradação do ciprofloxacino foi menos eficiente, com remoção prevista para RAHLF típico de 80% a 90%. / The present project approaches sulfamethoxazole and ciprofloxacin biodegradation in two horizontal anaerobic immobilized sludge (HAIS) reactors. The reactors were operated and maintained at dynamic stability with a hydraulic retention time of 16 to 17 hours using synthetic wastewater, which simulates domestic wastewater, at 25°C. The dynamically stable state was evaluated as a control for the following steps. The reactors were then continuously fed with synthetic wastewater contaminated with sulfamethoxazole and ciprofloxacin, independently, and their behaviors were observed. The antibiotics\' concentrations were analyzed by solid phase extraction couples with mass spectrometry. Both antibiotics were degraded in the bioreactors to below quantification limits. Using COD and antibiotic data and derived kinetic constants, it was shown that a typical operating HAIS reactor with a hydraulic retention time of 6 to 8 hours should be capable of removing over 99% of sulfamethoxazole in its influent. Ciprofloxacin removal was less efficient, but was nevertheless promising, with a removal rate of 80% to 90% in typical conditions.

A contaminação ambiental por antibióticos e antimicrobianos quimioterápicos despertou o interesse da comunidade científica devido à possibilidade do desenvolvimento de resistência bacteriana e de efeitos ecotóxicos sobre organismos não-alvo. As águas residuárias contaminadas representam a principal fonte de dispersão desses fármacos para o meio ambiente. Enquanto as tecnologias anaeróbias têm sido crescentemente aplicadas para o tratamento de águas residuárias de origem agroindustrial, frequentemente contaminadas com antimicrobianos, pouco se sabe sobre as transformações que esses micropoluentes podem sofrer durante o tratamento. O objetivo do presente trabalho foi a investigação da degradação do antimicrobiano veterinário sulfametazina (SMZ) durante o tratamento anaeróbio de água residuária de suinocultura. Para tanto, foram conduzidas três fases experimentais. Na primeira fase, ensaios em batelada foram realizados com o intuito de avaliar a contribuição da biodegradação anaeróbia e de outros fenômenos na remoção de SMZ da fase líquida. A segunda fase envolveu a operação de três reatores anaeróbios contínuos em escala de bancada alimentados com água residuária sintética contaminada com SMZ, um reator anaeróbio horizontal de leito fixo (RAHLF), um reator anaeróbio de mistura e biomassa imobilizada (RAMBI) e um reator anaeróbio de fluxo ascendente e manta de lodo (UASB). Avaliou-se o efeito da variação da DQO total afluente e do TDH na eficiência de remoção de SMZ. Na terceira fase, o RAHLF foi alimentado com água residuária de suinocultura real présedimentada e acrescida de SMZ. Os resultados obtidos durante a primeira fase permitiram o desenvolvimento de um modelo matemático de dois compartimentos que apontou a fase aquosa como o compartimento biodisponível para a degradação de SMZ. Não foram observadas diferenças expressivas de desempenho dos reatores anaeróbios na remoção de SMZ para as condições experimentais ensaiadas na segunda fase. As condições operacionais que permitiram máxima remoção de SMZ foram TDH de 24 h e DQO total afluente de 3000 mg O2.L-1, que resultaram em eficiências médias de remoção de SMZ de 74%, 71% e 70% para os reatores RAHLF, RAMBI e UASB, respectivamente. Observou-se que a biodegradação anaeróbia de SMZ é favorecida pelo aumento da velocidade de degradação de matéria orgânica, como esperado para uma transformação cometabólica. Embora a degradação de SMZ tenha sido interrompida durante a alimentação do RAHLF com água residuária de suinocultura, os resultados obtidos mostraram que a biodegradação de SMZ pode acontecer em reatores anaeróbios e pode ser favorecida por meio do controle de parâmetros de operação adequados, demonstrando o potencial de aplicação dessa tecnologia no abatimento de emissões desse fármaco. / Environmental contamination by antibiotics and antimicrobial chemotherapeutics has drawn the attention of the scientific community because of the possibility of bacterial resistance development and toxic effects on non-target organisms. Contaminated wastewaters are the main sources of antimicrobial dispersion to the environment. While anaerobic technologies have been increasingly applied to the treatment of agricultural wastewaters, which are often contaminated with antimicrobials, little is known about the changes that these micropollutants can undergo during treatment. The objective of this study was to investigate the degradation of the veterinary antimicrobial sulfamethazine (SMZ) during the anaerobic treatment of swine wastewater. Three experimental phases were performed. In the first phase, batch tests were performed in order to evaluate the contribution of anaerobic biodegradation and other phenomena to the overall removal of SMZ from the liquid phase. The second phase involved the operation of three continuous, bench-scale anaerobic reactors fed with SMZ-contaminated synthetic wastewater: a horizontal-flow anaerobic immobilized biomass (HAIB) reactor, an anaerobic stirred reactor with immobilized biomass (ASRIB) and an upflow anaerobic sludge blanket (UASB) reactor. The effect of varying the total influent COD and the HRT on SMZ removal efficiency was evaluated. In the third phase, the HAIB was fed with real presedimented swine wastewater contaminated with SMZ. The results obtained during the first phase allowed the development of a two-compartment mathematical model which established the aqueous phase as the bioavailable compartment for SMZ degradation. No significant differences in SMZ removal performance between the three reactors were observed in the second phase. The maximum removal of SMZ was observed for a HRT of 24 h and total influent COD of 3000 mg O2.L-1, which resulted in average SMZ removal efficiencies of 74%, 71% and 70% for the HAIB, ASRIB and UASB reactors, respectively. It was observed that the anaerobic biodegradation SMZ is favored by increasing the organic matter degradation rate, as expected for cometabolic transformations. Although SMZ degradation ceased when the HAIB was fed with swine wastewater, the experimental results showed that the biodegradation of SMZ occurs in anaerobic reactors and can be enhanced by controlling appropriate operating parameters, demonstrating the potential of this technology for the abatement of SMZ emission.

A contaminação ambiental por antibióticos e antimicrobianos quimioterápicos despertou o interesse da comunidade científica devido à possibilidade do desenvolvimento de resistência bacteriana e de efeitos ecotóxicos sobre organismos não-alvo. As águas residuárias contaminadas representam a principal fonte de dispersão desses fármacos para o meio ambiente. Enquanto as tecnologias anaeróbias têm sido crescentemente aplicadas para o tratamento de águas residuárias de origem agroindustrial, frequentemente contaminadas com antimicrobianos, pouco se sabe sobre as transformações que esses micropoluentes podem sofrer durante o tratamento. O objetivo do presente trabalho foi a investigação da degradação do antimicrobiano veterinário sulfametazina (SMZ) durante o tratamento anaeróbio de água residuária de suinocultura. Para tanto, foram conduzidas três fases experimentais. Na primeira fase, ensaios em batelada foram realizados com o intuito de avaliar a contribuição da biodegradação anaeróbia e de outros fenômenos na remoção de SMZ da fase líquida. A segunda fase envolveu a operação de três reatores anaeróbios contínuos em escala de bancada alimentados com água residuária sintética contaminada com SMZ, um reator anaeróbio horizontal de leito fixo (RAHLF), um reator anaeróbio de mistura e biomassa imobilizada (RAMBI) e um reator anaeróbio de fluxo ascendente e manta de lodo (UASB). Avaliou-se o efeito da variação da DQO total afluente e do TDH na eficiência de remoção de SMZ. Na terceira fase, o RAHLF foi alimentado com água residuária de suinocultura real présedimentada e acrescida de SMZ. Os resultados obtidos durante a primeira fase permitiram o desenvolvimento de um modelo matemático de dois compartimentos que apontou a fase aquosa como o compartimento biodisponível para a degradação de SMZ. Não foram observadas diferenças expressivas de desempenho dos reatores anaeróbios na remoção de SMZ para as condições experimentais ensaiadas na segunda fase. As condições operacionais que permitiram máxima remoção de SMZ foram TDH de 24 h e DQO total afluente de 3000 mg O2.L-1, que resultaram em eficiências médias de remoção de SMZ de 74%, 71% e 70% para os reatores RAHLF, RAMBI e UASB, respectivamente. Observou-se que a biodegradação anaeróbia de SMZ é favorecida pelo aumento da velocidade de degradação de matéria orgânica, como esperado para uma transformação cometabólica. Embora a degradação de SMZ tenha sido interrompida durante a alimentação do RAHLF com água residuária de suinocultura, os resultados obtidos mostraram que a biodegradação de SMZ pode acontecer em reatores anaeróbios e pode ser favorecida por meio do controle de parâmetros de operação adequados, demonstrando o potencial de aplicação dessa tecnologia no abatimento de emissões desse fármaco. / Environmental contamination by antibiotics and antimicrobial chemotherapeutics has drawn the attention of the scientific community because of the possibility of bacterial resistance development and toxic effects on non-target organisms. Contaminated wastewaters are the main sources of antimicrobial dispersion to the environment. While anaerobic technologies have been increasingly applied to the treatment of agricultural wastewaters, which are often contaminated with antimicrobials, little is known about the changes that these micropollutants can undergo during treatment. The objective of this study was to investigate the degradation of the veterinary antimicrobial sulfamethazine (SMZ) during the anaerobic treatment of swine wastewater. Three experimental phases were performed. In the first phase, batch tests were performed in order to evaluate the contribution of anaerobic biodegradation and other phenomena to the overall removal of SMZ from the liquid phase. The second phase involved the operation of three continuous, bench-scale anaerobic reactors fed with SMZ-contaminated synthetic wastewater: a horizontal-flow anaerobic immobilized biomass (HAIB) reactor, an anaerobic stirred reactor with immobilized biomass (ASRIB) and an upflow anaerobic sludge blanket (UASB) reactor. The effect of varying the total influent COD and the HRT on SMZ removal efficiency was evaluated. In the third phase, the HAIB was fed with real presedimented swine wastewater contaminated with SMZ. The results obtained during the first phase allowed the development of a two-compartment mathematical model which established the aqueous phase as the bioavailable compartment for SMZ degradation. No significant differences in SMZ removal performance between the three reactors were observed in the second phase. The maximum removal of SMZ was observed for a HRT of 24 h and total influent COD of 3000 mg O2.L-1, which resulted in average SMZ removal efficiencies of 74%, 71% and 70% for the HAIB, ASRIB and UASB reactors, respectively. It was observed that the anaerobic biodegradation SMZ is favored by increasing the organic matter degradation rate, as expected for cometabolic transformations. Although SMZ degradation ceased when the HAIB was fed with swine wastewater, the experimental results showed that the biodegradation of SMZ occurs in anaerobic reactors and can be enhanced by controlling appropriate operating parameters, demonstrating the potential of this technology for the abatement of SMZ emission.

Hidrocarbonetos aromáticos conhecidos como BTEX (benzeno, tolueno, etilbenzeno e xilenos) estão entre os maiores problemas de poluição ambiental. Estes compostos são reconhecidos por sua recalcitrância em ambientes anóxicos, e a remoção destes hidrocarbonetos, de sítios anaeróbios contaminados é dependente da atividade de uma população de microrganismos adaptados capazes de promover a biodegradação destes compostos, nestas condições. Neste sentido, o presente trabalho buscou purificar, caracterizar e utilizar cultura desnitrificante, como inóculo para desenvolvimento de biofilme, em reator anaeróbio de leito fixo preenchido com espumas de poliuretano, além de avaliar o potencial deste biofilme em promover a biodegradação dos compostos de BTEX. Células da cultura apresentaram coloração Gram negativa, com morfologia de cocos (diplococos e cocobacilos). A cultura foi capaz de crescer, sob condições desnitrificantes, utilizando diferentes substratos. A cultura não apresentou capacidade de crescer sob condições sulfetogênicas. Velocidades de crescimento ('mü') de 0,046/h e 0,050/h e tempos de geração (Tg) de 15,1 horas e 13,9 horas foram obtidos para as células crescidas em benzeno e etilbenzeno, respectivamente. A cultura purificada foi utilizada para formar biofilme em RAHLF. Em todas as condições de alimentação as quais os reatores foram submetidos houve remoção da matéria orgânica, nitrato e dos hidrocarbonetos. A menor eficiência de remoção de hidrocarbonetos foi de 89,4%, obtida durante a alimentação dos reatores com benzeno. A matéria orgânica (DQO) foi removida com eficiência média de 87,1%. A eficiência média de remoção de nitrato foi de 94%. O sequenciamento das amostras revelou que o biofilme do RAHLF1 foi formado, principalmente, por espécies de Paracoccus, Pseudomonas e Bacteroides, enquanto que no RAHLF2, alimentado com etilbenzeno, observou-se espécies dos gêneros: Paracoccus, Pseudomonas, Xanthomonas e Variovorax / The monoaromatic hydrocarbons known as BTEX (benzene, toluene, ethylbenzene, and xylene) are among the greatest environmental pollution problems. These compounds are known by their recalcitrance in anoxic environments, and the removal of these toxics from anaerobic contaminated sites depends on the presence of an adapted microbial population capable of to promote the biodegradation of these compounds under such condition. Thus, in the current study a denitrifying culture was purified, characterized and used as inoculum to form a biofilm in a horizontal-flow anaerobic immobilized biomass reactor filled with polyurethane foam, and to assess the potential of this biofilm to promote BTEX compounds biodegradation. Culture cells were Gram negative, with coccus (diplococcus and cocobacilli) morphology. The culture was able to grow, under denitrifying conditions, using different substrates. No growth was seen in sulfate-reducing conditions. Growth velocity('mü') of 0.046/h and 0.050/h, and generation time of 15.1 and 13.9 hours were obtained for cultures isolated in the presence of benzene and ethylbenzene, respectively. The purified culture was used to form a biofilm inside RAHLF. At all feeding conditions the reactors were submitted the organic matter, nitrate and hydrocarbons were removed. The smallest hydrocarbons removal efficiency was 89.4%, obtained during benzene feeding. The organic matter (COD) was removed with mean efficiency of 87.1%. The mean efficiency of nitrate removal was 94.0%. Sequencing of samples showed that the RAHLF1 biofilm was composed specially for Paracoccus, Pseudomonas and Bacteroides species. Biofilm of RAHLF2 reactor, obtained from ethylbenzene feeding, was composed by Paracoccus, Pseudomonas, Xanthomonas and Variovorax species

O presente trabalho aborda a biodegradação de sulfametoxazol e ciprofloxacino em 2 reatores anaeróbios horizontais de leito fixo (RAHLF). Os reatores foram operados e mantidos em regime permanente com um tempo de detenção hidráulica de 16 a 17 horas com uma água residuária sintética que simula o esgoto sanitário na temperatura de 25°C. Foi avaliado o estado dos reatores como ponto de referência para os próximos passos. A contaminação com sulfametoxazol e ciprofloxacino iniciou-se, então, e o comportamento dos reatores foi avaliado. As concentrações dos antimicrobianos foram analisadas por extração em fase sólida acoplada com espectrometria de massa. Ambos antimicrobianos foram degradados pelos reatores até níveis abaixo do limite de quantificação dos métodos de análise. Utilizando os dados de DQO e as análises dos antimicrobianos, junto com dados cinéticos obtidos, foi determinado que o RAHLF tem resistência a estes compostos e concentrações até uma ordem de magnitude acima das encontradas em condições reais. A degradação do sulfametoxazol foi muito eficiente e é previsto que um RAHLF típico em operação consegue degradar mais que 99% do sulfametoxazol. A degradação do ciprofloxacino foi menos eficiente, com remoção prevista para RAHLF típico de 80% a 90%. / The present project approaches sulfamethoxazole and ciprofloxacin biodegradation in two horizontal anaerobic immobilized sludge (HAIS) reactors. The reactors were operated and maintained at dynamic stability with a hydraulic retention time of 16 to 17 hours using synthetic wastewater, which simulates domestic wastewater, at 25°C. The dynamically stable state was evaluated as a control for the following steps. The reactors were then continuously fed with synthetic wastewater contaminated with sulfamethoxazole and ciprofloxacin, independently, and their behaviors were observed. The antibiotics\' concentrations were analyzed by solid phase extraction couples with mass spectrometry. Both antibiotics were degraded in the bioreactors to below quantification limits. Using COD and antibiotic data and derived kinetic constants, it was shown that a typical operating HAIS reactor with a hydraulic retention time of 6 to 8 hours should be capable of removing over 99% of sulfamethoxazole in its influent. Ciprofloxacin removal was less efficient, but was nevertheless promising, with a removal rate of 80% to 90% in typical conditions.