O lixiviado de aterros sanitários é um efluente líquido poluente devido, principalmente, à sua elevada concentração de amônia. Seu tratamento faz-se necessário para que sejam atendidas as exigências das legislações ambiental e trabalhista, além de minimizados os impactos ambientais de seu lançamento nos corpos d\'água. Esta pesquisa propõe a remoção da amônia presente no lixiviado por meio do processo físico-químico \"air stripping\", que promove a transferência da amônia da fase líquida para gasosa. Para que não se contribua com a poluição atmosférica, o efluente gasoso do \"air stripping\" deve ser tratado em solução de ácido sulfúrico ou água. A neutralização da amônia com solução de ácido sulfúrico gera o sulfato de amônio, e com água, a aquamônia. Tais subprodutos podem ser usados como fertilizantes. Nesta pesquisa, para remoção da amônia do lixiviado foi utilizada uma torre de PVC, com 2,24 m de altura e 15 cm de diâmetro, recheada com anéis do tipo Rashing de polietileno corrugados, com diâmetro de 1,5 cm e 5 cm de comprimento. As vazões de ar utilizadas foram 1200, 1600 e 3600 L/h e as vazões de lixiviado foram 18 e 30 L/h. Para ajuste no pH do lixiviado, utilizou-se hidróxido de cálcio (padrão analítico) e cal comercial. Os fluxos de líquido e ar eram em contracorrente. Para o recolhimento da amônia foram usados dois frascos de 6 L, preenchidos com 4 L de solução de ácido sulfúrico 0,4 mol/L ou água. Os resultados obtidos indicaram remoção praticamente completa de toda a amônia contida no lixiviado. Nas diferentes condições operacionais avaliadas, a concentração de amônia remanescente no lixiviado foi igual ou inferior aos 20 mg/L determinados pela Resolução 397/08 do CONAMA. Quanto ao recolhimento da amônia, a eficiência média obtida nos frascos lavadores próxima a 80%, tanto ) quando utilizada a solução de ácido sulfúrico 0,4 mol/L quanto quando utilizada água. / Sanitary landfill leachate is a pollutant liquid effluent mainly due to its high ammonia concentration. Its treatment is necessary due to environmental and labour legislation requirements, besides prevention of environmental impacts of leachate release in water bodies. This research proposes ammonia removal from leachate by air stripping process, which transfers ammonia from liquid to gaseous phase. In order to prevent atmospheric pollution, air stripping gaseous effluent must be treated with sulphuric acid solution or water. Ammonia neutralization by sulfuric generates ammonium sulfate and by water, aquammonia is generated. Such by-products may be used as fertilizer. In this research, in order to remove leachate ammonia it was used a PVC tower of 2.24 m high and 15 cm diameter, packed with Rashing rings of corrugated polyethylene of 1.5 cm diameter and 5 cm length. Air flows were 1200, 1600 and 3600 L/h and leachete flows were 18 e 30 L/h. Calcium carbonate (standard grade) and commercial hydrated lime were used for pH adjustments. Air and liquid flows were countercurrent. In order to recover ammonia, two flasks of 6 L were used and filled with 4 L of 0.4 mol/L sulfuric acid solution or water. Results showed that ammonia was almost completely removed from leachate. In all operational conditions evaluated, remaining ammonia concentration in leachate was equal or less than 20 mg/L, value established by Resolution 397/08 of Brazilian Council of the Environment. Ammonia recovery with water or a 0.4 mol/L sulfuric acid solution was about 80%.

A miniaturização de uma biocélula a combustível (BC) enzimática de glicose/O2 para aplicação em dispositivos bioeletrônicos implantáveis representa um grande desafio em eletroquímica moderna. Isso porque é preciso desenvolver bioeletrodos com alta atividade bioeletrocatalítica, com enzimas fortemente ligadas a superfície eletródica. Além disso, o próprio processo de micromanipulação é desafiador, uma vez que é desejável obter biocélulas miniaturizadas e com alta densidade de potência. Assim, propõe-se aqui o desenvolvimento de uma BC que atenda os requisitos supracitados. Para isso, desenvolveram-se bioânodos e biocátodos compostos por folhas de grafeno individuais modificadas com as enzimas glicose desidrogenase (GDh) e bilirrubina oxidase (BOx), respectivamente. Eletrodos de grafeno com área de 10-3 cm2 e espessura de 0,9 ± 0,2 nm foram utilizados em um microchip de Si/SiO2. Observou-se que o grafeno transferido para o microchip permanecia com contaminações de cobre, mesmo após a utilização dos métodos químicos tradicionais de remoção desse metal. A presença de cobre é decorrente do processo de fabricação do grafeno, neste caso, a deposição química em fase vapor (CVD). Para remover qualquer resíduo deste metal, submeteu-se o grafeno a um procedimento de remoção eletroquímica de cobre, denominada aqui como e-etching. Uma vez não observada qualquer corrente faradaica residual associada às impurezas, obtiveram-se os bioeletrodos com a GDh e a BOx. Para a imobilização enzimática, utilizou-se a ligação covalente via funcionalização com o ácido 4-aminobenzóico. As curvas de polarização de estado quase-estacionário obtidas com os bioeletrodos em tampão fosfato pH 7,0 revelaram correntes de onset para oxidação de glicose em -0,13 V e redução de oxigênio em 0,45 V. Por fim, os eletrodos foram utilizados em uma BC sem membrana, operando no microchip de Si/SiO2, em eletrólito tampão fosfato saturado com O2 e glicose 8,0 mmol L-1. A BC apresentou um potencial de circuito aberto em 0,55 V, com densidade de potência volumétrica igual a 1,7 W cm-3, o maior valor reportado até os dias de hoje para uma BC. / The miniaturization of a glucose/O2 enzymatic biofuel cell (BFC) for application in implantable bioelectronic devices is a challenge in electrochemistry. For this purpose, the necessity of bioelectrodes development with high biocatalytic activity such as enzymes strongly attached to electrode surfaces is a current trend. Moreover, the micromanipulation procedure itself is a challenge since the obtention of BFCs with high power density is desirable. Then, the present study shows the partial results obtained in the development of a glucose/O2 BFC with the characteristics exemplified. For the later, bioanodes and biocathodes were obtained with single graphene flakes modified with the enzymes glucose dehydrogenase (GDh) and bilirubin oxidase (BOx), respectively. Graphene flakes electrodes with area of about 10-3 cm2 and thickness of 0,9 ± 0,2 nm were used in a Si/SiO2 microchip. It was observed that transferred graphene to the microchip remained with copper/copper oxide contamination even after the use of conventional methodologies for the remotion of the metal from single graphene foils. The presence of the remaining copper is due to the fabrication process of graphene by chemical vapor deposition (CVD). For the remotion of remaining impurities from graphene, the electrochemical remotion of copper from graphene was carried out in acidic media by the so called e-etching procedure. Since no residual faradaic current was observed due to metal/metal oxide impurities in graphene electrodes, the bioelectrodes were obtained with the enzymes GDh and BOx. The covalent functionalisation of graphene with 4-aminobenzoic acid via diazonium coupling reaction was used for the enzymatic immobilization. The quasi-stationary polarization curves obtained with the bioelectrodes in phosphate buffer pH = 7,0 showed onset oxidation current for glucose at -0.13V and reduction of molecular oxygen starting at +0.45V. Finally, the bioelectrodes were used in a membraneless BFC operating in a Si/SiO2 microchip under saturated oxygen and glucose 8 mmol L-1 in the electrolyte media. The BFC showed an open circuit potential at 0.55V and volumetric power density of 1.7 W cm-3, the highest value reported for an enzymatic BFC so far.

No presente trabalho foi utilizado um sistema de tratamento seqüencial de esgoto sanitário constituído de um reator anaeróbio de leito expandido (Ralex), com vazão de 10 m3/h, seguido de unidade piloto de flotação por ar dissolvido de alta taxa (FADAT) contendo placas paralelas em seu interior, com vazão de 5,58 m3/h. Para tempo de floculação de 20 min, foram estudados, como coagulantes, dosagens de cloreto férrico de 50 mg/L e 70 mg/L, taxas de aplicação superficial de 21 m/h e 42 m/h, gradiente médio de velocidade de floculação de 60 s-1, 80 s-1 e 100 s-1 e frações de recirculação de 8%, 13% e 18%. Dentre o conjunto de condições operacionais da unidade piloto FADAT estudada, foi considerado o mais vantajoso: taxa de aplicação superficial no flotador de 21 m/h, dosagem de cloreto férrico de 70 mg/L, gradiente médio de velocidade de floculação de 80 s-1 e 8,1 g de ar/m3 de efluente. Nessas condições foram obtidas as seguintes remoções: 84% de turbidez (residual entre 6,3 e 62 uT), 73% de DQO (residual entre 20 e 156 mgO2/L), 75% de fósforo (residual entre 0,5 e 1,9 mgP/L) e 67% de SST (residual entre 8 e 80 mg/L de SST). Os resultados demonstraram que o emprego da unidade FADAT como pós-tratamento de efluente de reator anaeróbio proporciona economia de energia, tendo em vista requererem de 75 a 50% da quantidade de ar exigida pelos sistemas de flotação convencional. / In this wok a sewage sequential treatment consisting of an expanded bed anaerobic reactor (EBAR) with 10 m3/h flow was used, folowed by a high rate DAF containing parallel plates in its interior, with 58 m3/h. For a floculation time of 20 minutes, were studied chemical additives, ferric chlorode dosages of 50 mg/L and 70 mg/L, overflow rates of 21 m/h and 42 m/h, velocity gradients of 60 s-1, 80 s-1 e 100 s-1 and reciculation rate between 8%, 13% and 18%. Among the group of operational conditions of the pilot unit studied high rate DAF the most advantageous was considered: overflow rates of 21 m/h in the high rate DAF of 21 m/h, ferric chlorode dosages of 70 mg/L, velocity gradients of 60 s-1, and air requirements of 8,1 g of air/m3 of wastewater. In those conditions they were obtained the following removals: 84% of turbidez (residual between 6,3 and 62 UT), 73% of DQO (residual\' between 20 and 156 mgO2/L), 75% of phosphorus (residual between 0,5 and 1,9 mgP/L) and 67% of SST (residual between 8 and 80 mg/L of SST). The results demonstrated that the employment of the unit high rate DAF as post-treatment of the anaerobic eflluents provides economy of energy, tends in view they request of 75 to 50% of the amount of air demanded by the systems of conventional flotation.

Este trabalho propõe a modelação matemática da perda de carga e da remoção de turbidez e de partículas na filtração direta ascendente baseada nos modelos que descrevem macroscopicamente o processo de filtração. Os modelos incluem o mecanismo de desprendimento de partículas do meio filtrante e a alteração da porosidade do material retido durante o processo de filtração. Foram propostos dois modelos: o monodisperso e o polidisperso. Tais modelos foram adaptados para a aplicação à filtração direta ascendente em material granular de areia grossa e pedregulho a partir de modelos para filtração descendente. Objetivou-se a identificação da influência do vetor gravitacional na parcela de eficiência por sedimentação gravitacional na proposição de modelos de eficiência inicial de remoção na filtração ascendente. Três concepções para quatro modelos de eficiência inicial de remoção foram propostas e aplicadas à filtração ascendente. Duas destas concepções foram adaptadas do original da filtração em aerossóis para escoamento ascendente e a outra a partir de modelos para escoamento descendente. Os resultados do modelo monodisperso apresentaram boa aderência aos dados experimentais obtidos da filtração ascendente em um sistema de dupla filtração mediante uma análise estatística com base nos valores dos coeficientes de correlação não linear. O modelo polidisperso também foi analisado, não tendo alcançado, entretanto, a mesma eficiência do modelo monodisperso. Os valores de eficiência inicial de remoção para a filtração direta ascendente calculados pela concepção proposta neste trabalho indicam razoável adequação aos modelos de filtração e apresentam-se coerentes e consistentes com os valores experimentais e com a teoria da trajetória. / This work proposes mathematical models to predict the head loss, the turbidity and particles removal in up flow direct filtration based on the models that describe macroscopic filtration process. The models include the mechanism of particles detachment from the granular medium and the porosity change of the retained material during the filtration process. Two models were proposed: the monodisperse one and the polidisperse one. These models were used for up flow direct filtration in granular material of coarse sand and gravel based on down flow filtration models. The identification of the influence of the gravitational vector was aimed in the efficiency portion by gravitational sedimentation in the proposition of models of initial efficiency collector in the up flow filtration. Three conceptions of four initial efficiency collector models were proposed and applied to up flow filtration. Two of those conceptions were adapted from up flow aerosols filtration and another one was based on down flow models. The results of the monodisperse model presented good adherence to the up flow experimental data from a double filtration system by means of a statistical analysis with based on coefficients of non lineal correlation values. The polidisperse model was also analyzed, however, it did not provide the same efficiency of the monodisperse model. The initial efficiency removal values for the up flow direct filtration calculated by the proposed models indicated reasonable suitability to the filtration models and they come coherent and consistent with the experimental values and with the theory of trajectory analysis.

Made available in DSpace on 2017-07-20T13:41:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Elaine Carvalho da Paz.pdf: 5913998 bytes, checksum: 3abfb310351a148f2f4495951bcca8d2 (MD5) Previous issue date: 2016-05-25 / The present study evaluates the iron removal efficiency (Fe), manganese (Mn), apparent color and turbidity, using adsorptive filtration compared with conventional filtration, using a natural Zeolite as layer second material in a pilot unit with constructive and operational typology similar to the rapid downward filter, gravity and double layer. As adsorbent material was selected Zeolite WATERCELL-ZF-0410®, commercially available Clinoptilotite from Cuba, for having physical characteristics similar to the anthracite coal. Morphological characterization assays were performed (FEG-SEM) and elemental (EDS), physical characteristics (particle size, density, effective size and uniformity coefficient), lixiviation and filtration on a pilot scale. Morphological characterization analysis, it was found that the zeolite under consideration has a high adsorption capacity, prone to adsorption iron, manganese and sulfur in the upper range anthracite coal. The physical characterization analysis, it was verified that this Zeolite is a uniform material and graduated, has physical similarity to the coal and anthracite can be used as filtering material of the layer second. Leaching analysis showed that, possibly, there will be no release above the maximum value allowed in CONAMA Resolution n. ° 357/2005, metals detected in the leached extract for a backwashing of filter using this material as media filter, as well as probably not occur detachment of these metals in the final disposal of this waste system. The filtration analysis on a pilot scale concluded that designing a filter with downward filtration, with depth action and double layer using the Zeolite WATERCEL-ZF-0410 on the layer second, is viable. The conception of treatment proposed, in the conditions, parameters and settings studied, has average efficiency: 100.00% for the removal of manganese; 96.17% for the removal of iron; 99.90% for the removal of apparent color; and 98.96% for the removal of turbidity. / O presente trabalho avalia a eficiência de remoção de ferro (Fe), manganês (Mn), cor aparente e turbidez, utilizando a filtração adsortiva em relação à filtração convencional, com utilização uma Zeólita natural como material de segunda camada, em uma unidade piloto com tipologia construtiva e operacional semelhante de um filtro rápido descendente e a gravidade. Como material adsorvente foi selecionado a Zeólita WATERCELL-ZF-0410, comercialmente disponível, clinoptilotita proveniente de Cuba, por possuir características físicas semelhantes à do carvão antracito. Foram realizados ensaios de caracterização morfológica (MEV-FEG) e elementar (EDS), de caracterização física (granulometria, massa específica, tamanho efetivo e coeficiente de desuniformidade), de lixiviação e de filtração em escala piloto. Da análise de caracterização morfológica, verificou-se que a Zeólita em estudo tem alta capacidade de adsorção, com predisposição para adsorção de ferro, manganês e enxofre, em escala superior ao carvão antracito. Da análise de caracterização física, verificou-se que a Zeólita em estudo é um material uniforme, bem graduado, possui equivalência física com o carvão antracito e pode ser utilizada como material filtrante de segunda camada. Da análise de lixiviação, verificou-se que, possivelmente, não haverá desprendimento, acima do valor máximo permitido na Resolução Conama n.° 357/2005, dos metais detectados no extrato lixiviado para a água de lavagem de um filtro que utilize esse material como meio filtrante, bem como, possivelmente, não ocorrerá desprendimento destes metais no sistema de disposição final deste resíduo. Da análise da filtração em escala piloto, concluiu-se que é viável a concepção de um projeto de filtro a gravidade, com filtração descendente, ação de profundidade e dupla camada, utilizando a Zeólita WATERCEL-ZF-0410 como material de segunda camada e que, esta concepção de tratamento, nas condições, parâmetros e configurações estudadas, apresentou eficiência média de: 100,00% para remoção de manganês; 96,17% para remoção de ferro; 99,90% para remoção de cor aparente; e 98,96% para remoção de turbidez.

Este trabalho in vitro teve objetivo de avaliar a superfície dentinária remanescente após remoção de tecido dentinário cariado, com instrumento cortante rotatório em baixa rotação e dois métodos químico-mecânicos (Papacárie® e Carisolv®) através da fluorescência laser (DIAGNOdent), microdureza e microscopia eletrônica de varredura. Na primeira fase do estudo, trinta incisivos decíduos com lesão de cárie em uma das faces proximais provenientes do Banco de Dentes Humanos da FOUSP foram avaliados antes e após a remoção do tecido cariado, pela fluorescência laser, sendo posteriormente preparados avaliação da microdureza . O teste de microdureza foi realizado em diferentes distâncias abaixo da dentina tratada após remoção do tecido cariado (50, 100, 150, 200, 300, 400 e 500µm) e do lado hígido (100, 150, 200, 300, 400, 500, 1000 e 1500 µm). Posteriormente, mais 30 dentes decíduos cariados foram divididos em três grupos de acordo com os diferentes tipos de tratamento para análise em MEV, sendo 15 dentes para análise do substrato e 15 dentes para observação de réplicas. Para obtenção destas, os dentes foram restaurados com o adesivo Single Bond (3M) e resina Filtek Z100 (3M) para avaliação de tags (15). Concluiu-se que houve diferença estatisticamente significante nos valores de fluorescência laser da dentina cariada e da dentina após a remoção do tecido cariado, não havendo influência dos tipos de tratamento utilizados. A análise estatística da microdureza mostrou que a dureza da dentina remanescente após remoção do tecido cariado foi menor que aquela obtida do lado hígido, não havendo diferença entre os grupos tratados: Instrumento cortante rotatório, Papacárie® e Carisolv®. Na análise em MEV pode-se observar com uso do Papacárie® e Carisolv® presença de uma camada amorfa semelhante a smear layer e poucas áreas com túbulos dentinários expostos; e no grupo do instrumento rotatório constatou-se superfície uniforme e lisa com smear layer característica e exposição de túbulos dentinários. Todos os grupos apresentaram acentuada formação de tags / The purpose of this in vitro study was to analyze the residual dentinal surfaces following caries removal using rotatory instruments and two chemomechanical methods (Papacárie® and Carisolv®), by laser fluorescence (DIAGNOdent), microhardness test and scanning electron microscopy (SEM). Thirty primary incisives, from the Human Bank Teeth of FOUSP, with carious cavities on one of the proximal surfaces were evaluated, before and after caries removal, by laser fluorescence, and then, prepared for the microhardness test. Microhardness was measured in different distances bellow the carious cavity side (50, 100, 150, 200, 300, 400 e 500µm) and on sound dentine of the other proximal side (100, 150, 200, 300, 400, 500, 1000 e 1500 µm). Next, other 30 primary incisives were divided in three groups, according to the caries removal method used, and their residual dentine was examined under SEM (15). After caries removal, 15 of these teeth were restored with Single Bond (3M) adhesive system and Z100 Filtek composite resin (3M). The tags of the replicas were observed under SEM. In conclusion, the laser fluorescence measurements observed before and after caries removal showed statistically significant difference in all groups; however, there was no difference among the caries removal methods used. The microhardness values of the residual dentinal surfaces were significantly lower than the ones found on sound dentine. No difference was found among the three caries removal methods regarding the microhardness values of residual dentine. Under SEM, the chemomechanical caries removal methods (Papacárie® and Carisolv®) formed an amorphous layer, similar to the smear layer and few exposed dentinal tubules; the conventional caries removal method produced a smooth and regular dentinal surface, with typical smear layer and exposed dentinal tubules. All groups showed abundant tag formation

O fenômeno conhecido como Nitrificação e Desnitrificação Simultânea (SND) significa que em um mesmo reator ocorre simultaneamente a nitrificação e a desnitrificação, sob condições de operações idênticas, podendo ser justificada principalmente pela teoria de microambiente no floco ou biofilme. Assim, em um único reator, sob condições controladas de oxigênio dissolvido (OD) e elevados tempos de residênciacelular épossível que ocorra a nitrificação e a criação de zonas anóxicas no interior dos flocos ou biofilme para a ocorrência da desnitrificação. Neste sentido, a tecnologia MBBR/IFAStem como característicaelevado tempo de residência celular do biofilme formado nos meios suporte presentes no reator. Deste modo, neste estudo avaliou-se a remoção de nitrogênio via SND em um sistema IFAS quando submetido a diferentes concentrações de OD e Tempo de DetençãoHidraulica de 5,5 e 11 horas, tratando efluente sanitário e efluente sintético. Os resultados experimentais demonstraram que pode ser possível desenvolver efetiva SND com concentrações de OD média de 1,0 mg.L-1 e 1,5 mg.L-1. Sendo que, foram obtidas eficiência média de remoção de NTde cerca de 68% e concentrações médias efluente de N-NH4 de aproximadamente 5,0 mg L-1, de N-NO3 inferiores a 4,5 mg L-1 e de N-NO2 em torno de 0,1 mg L-1, e com eficiência média de remoção DQO solúvel acima de 90%, quando empregado efluente sintético. Ademais, por meio da avaliação da emissão de Óxido Nitroso (N2O), foi possível comprovar que a desnitrificação ocorreu de forma efetiva. / The phenomenon known as Simultaneous Nitrification and Denitrification (SND) means that in the same reactor simultaneously occurring nitrification and denitrification under identical operations conditions, and can be mainly explained by the microenvironment theory inside the floc or biofilm. Therefore, in a single reactor under controlled conditions of dissolved oxygen (DO) and high Solids Retention Time (SRT) it is possible that the nitrification happens and the creation of anoxic zones within the flocsor biofilm to the occurrence of the denitrification. In this sense, the MBBR/IFAS technology is characterized by high SRT of the biofilm formed on the carriers present in the reactor. Thereby,this work evaluated the nitrogen removal through SND in a IFAS system when submitted to different DOconcentrations and Hydraulic Retention Time of 5.5 hours and 11.0 hours, treating domestic and synthetic effluents. The experimental results showed that it may be possible to develop effective SND withaverage concentrations of DO of 1.0 mg L-1 and 1.5 mg L-1. It was obtained a TN average removal efficiency about 68%, and an average effluent concentration of NH4-N of approximately 5.0 mg L-1, of NO3-N less than 4.5 mg L-1 and ofNO2-N around 0.1 mg L-1, and an average CODsoluble removal efficiency above 90%, employing synthetic effluent. Furthermore, by evaluating the Nitrous Oxide(N2O) emission, it was possible to prove that the denitrification occurred effectively.

O objetivo deste trabalho foi o de avaliar o desempenho de um reator de leito estruturado submetido à aeração intermitente (LEAI) na remoção de matéria orgânica e nitrogênio de esgoto sanitário. O reator apresentava um volume total de 11,6 L, com uma porosidade do leito de 52%. O leito estruturado era composto de 13 estruturas cilíndricas (diâmetro igual a 3 cm) de espuma de poliuretano, dispostas verticalmente no interior do reator. A alimentação do reator era feita continuamente com esgoto sanitário, sendo este proveniente de um interceptor de esgoto que passava próximo ao laboratório onde o sistema foi montado. O reator era provido de sistema de recirculação interna, com razão de recirculação igual a 3, valor este adotado após a realização de ensaios hidrodinâmicos. Foram testadas 4 condições operacionais diferentes, variando-se o tempo de detenção hidráulica (TDH) e os períodos de aeração e não aeração. Para cada condição operacional, foram feitos os seguintes estudos: avaliação da eficiência de remoção de matéria orgânica e nitrogênio, determinação da atividade nitrificante e desnitrificante, determinação do número mais provável (NMP) da comunidade nitrificante e desnitrificante, perfis temporais e análise da comunidade microbiana. O sistema apresentou elevada remoção de N-total, com valores médios de 80% para valores de TDH de 12 e 10 horas, sob 2 horas de aeração e 1 hora sem aeração. Com a diminuição do TDH para 8 horas, houve queda na eficiência do sistema para 70% (mantendo-se os períodos de aeração de 2 horas e não aeração de 1 hora). Alterando-se o período de aeração para 3 horas, mantendo-se em 1 hora o período sem aeração, o reator apresentou eficiência média de remoção de N-total de 79% com o TDH de 8 horas. A remoção de DQO foi elevada em todas as fases, com valores médios em torno de 90%. Os resultados da atividade nitrificante e desnitrificante foram condizentes com valores encontrados na literatura para sistemas que operam com remoção simultânea de matéria orgânica e nitrogênio. Os perfis temporais mostraram que não houve variação nas formas de nitrogênio (N-NH4+, N-NO2- e N-NO3-) no efluente, apesar da operação sob a aeração intermitente devido ao grau de mistura imposto pela recirculação interna. A concentração de sólidos no efluente foi relativamente baixa quando comparada à concentração de efluentes de reatores de biomassa suspensa, com valor máximo de SSV igual a 108mgSSV.L-1. A presença do Metazoário Aelosomas sp no efluente do reator indica um possível consumo do lodo excedente no reator por esses microrganismos. As análises microbiológicas mostraram uma elevada abundância relativa de gêneros aeróbios facultativos, capazes de utilizar N-NO3- e N-NO2- como receptor de elétrons na ausência de oxigênio. Também se verificou a presença do gênero Comamonas sp em elevada abundância relativa. Esse gênero apresenta microrganismos capazes de realizar a nitrificação heterotrófica e a desnitrificação aeróbia. No entanto, os ensaios realizados não permitem inferir sobre a ocorrência desses processos. Desse modo, os processos convencionais de nitrificação e desnitrificação, tanto pela estratificação do biofilme devido à formação de gradiente de concentração de oxigênio dissolvido, quanto devido à aeração intermitente, certamente tiveram papel preponderante na remoção de nitrogênio. Os resultados obtidos permitem considerar o reator LEAI como uma alternativa tecnicamente viável para a remoção simultânea de matéria orgânica e nitrogênio de esgotos sanitários. / This study aimed at evaluating the organic matter and nitrogen removal from sewage in a structured bed reactor subjected to intermittent aeration. The reactor had a total volume of 11.6 L and bed porosity of 52%. Thirteen polyurethane foam cylinders of 3 cm diameter and 60 cm height were fixed vertically inside the reactor using PVC rods. The reactor was continuously fed with sewage collected from a sanitary sewer passing near the laboratory where the system was assembled. The reactor was provided with internal recirculation system with a recirculation ratio at 3, a value adopted after conducting hydrodynamic tests. Four different operating conditions were tested, varying the hydraulic retention time (HRT) and aeration and non-aeration periods. Nitrogen and organic matter removal efficiencies, nitrifying and denitrifying activities, and the most probable number (MPN) of nitrifying and denitrifying communities were evaluated for each operational condition. The reactor presented a Total-N removal efficiency of 80%, at HRT of 12 hours and 10 hours and aerated and non-aerated periods of 2 hours and 1 hour, respectively. With decreasing the HRT to 8 hours, the Total-N removal efficiency decreased to 70% for the same aeration and non-aeration periods. After increasing the aerated period to 3 hours and keeping the non-aerated periods of 1 hour and HRT of 8 hours, the system attained the Total-N removal efficiency of 79%. COD removal efficiencies were about 90% in all operational condition. Nitrifying and denitrifying activities were similar to those found in the literature for systems presenting simultaneous nitrification and denitrification, and carbon removal. No variation in nitrogen forms (NO3--N, NO2--N and NH4+-N) was observed during a cycle of intermittent aeration. The solids concentration in effluent was relatively low compared to the concentration of suspended-growth biomass reactors, with a maximum value of VSS of 108 mgVSS.L-1. The presence of the metazoan Aelosomas sp in the effluent in all operational conditions indicated a possible use of the excess sludge in the reactor by these microorganisms. Microbiological analysis showed a high relative abundance of aerobic/facultative microorganisms, capable to use NO3--N and NO2--N as electron acceptor in the absence of oxygen. It was also verified the presence of the genus Comamonas sp with high relative abundance. This genus presents microorganisms able to perform heterotrophic nitrification and aerobic denitrification. However, the assays do not allow us to infer the occurrence of these processes. Thus, the conventional processes of nitrification and denitrification certainly played a preponderant role in nitrogen removal both by the stratification of the biofilm due to the formation of a concentration gradient of dissolved oxygen, as due to the intermittent aeration. The results allow considering the reactor as a viable technological alternative for the simultaneous removal of organic matter and nitrogen of sewage.

Um reator de leito fixo, preenchido com biomassa imobilizada em espuma de poliuretano, foi operado em bateladas seqüenciais, alimentado com substrato sintético com concentração de nitrogênio amoniacal de 125, 250, 500 e 40 mg/L. O principal objetivo da pesquisa foi verificar a possibilidade de se promover a nitrificação curta no reator submetido à aeração intermitente, com a formação de nitrito como principal composto intermediário, seguida da desnitrificação. Para concentração de nitrogênio amoniacal de 125 e 250 mg/L o perfil temporal das concentrações de nitrogênio monitoradas evidenciou que tempo de ciclo de 24 horas foi excessivo. Durante a operação do reator submetido à concentração de nitrogênio amoniacal de 500 mg/L e de 40 mg/L, ficou evidente a influência do modo de operação, quanto à concentração de oxigênio e extensão dos períodos aeróbios e anóxicos, no tempo de ciclo necessário. Para todas as concentrações de nitrogênio amoniacal estudadas a duração do período de aeração foi suficiente para nitrificar uma fração do N-amoniacal afluente, de modo que as concentrações de nitrito e ácido nitroso não atingissem níveis tóxicos ao processo de oxidação de N-amoniacal. Ao longo do período de operação, o nitrogênio na forma de nitrito tornou-se a forma oxidada predominante e foi possível manter este acúmulo de nitrito em todas as etapas de operação do reator, mesmo alterando a concentração de oxigênio dissolvido, prolongando o período de aeração e, reduzindo a concentração de amônia livre. Constatou-se, portanto, ser possível obter-se processo estável de remoção de nitrogênio em reator operado em bateladas seqüenciais, submetido a etapas de aeração e não aeração em um mesmo ciclo. Esse modo de operação permitiu o estabelecimento do processo de nitrificação parcial a nitrito nas etapas aeradas e desnitrificação nas etapas anóxicas / A bench-scale sequencing batch reactor filled with polyurethane foam matrices was fed with synthetic substrate containing different influent ammonium nitrogen concentrations (120, 250, 500 and 40 mg/L) and subjected to different operating conditions. The main objective was to verify the possibility off promoting short nitrification in the reactor operated under intermittent aeration to obtain nitrite as the main intermediate compound to be denitrified during the anoxic periods. The profiles of the monitored nitrogen species along the cycles allowed verifying that the time cycle of 24 hours was excessive for ammonium nitrogen concentrations of 125 and 250 mg/L. The influence of the operating parameters relative to the dissolved oxygen concentration and extension of aerobic and anoxic periods on the cycle time was evident during the operation at ammonium nitrogen concentrations of 500 and 40 mg/L. The duration of the aeration periods was long enough to allow a fraction of the influent ammonium to be nitrified for all the ammonium nitrogen concentrations studied. The concentrations of nitrite and nitrous acid have never reached the toxic levels to affect ammonia oxidation. Nitrite was the predominant form of oxidized nitrogen along all the operating periods. Nitrite accumulation occurred during all the stages of reactor operation, even when the reactor was subjected to different dissolved oxygen concentrations, length of aeration period and free ammonia concentration. Therefore, stable process of nitrogen removal was achieved in the sequencing batch reactor containing immobilized biomass subjected to a wide range of ammonium nitrogen concentrations. The operation way consisting of intermittent aeration followed by non aeration periods in the same cycle allowed the establishment of the process of partial nitrification to nitrite in the aerated steps followed by denitrification in the anoxic steps

A poluição de corpos d´água por metais pesados é um problema mundial, mas particularmente importante em países que apresentam atividades intensas de mineração, como o Brasil. Os contaminantes, de maneira especial aqueles conhecidos como metais pesados, podem apresentar toxicidade altíssima, como é o caso do cádmio, chumbo e outros. Por esse motivo, os efluentes industriais, quando não devidamente tratados, ainda são uma grande fonte de contaminação do ecossistema que vivemos. Diante dessa atual situação, esforços para o aprimoramento de técnicas de remoção de cátions de metais pesados da água são necessárias e podem ter impacto positivo na Saúde Pública e em outras áreas. Portanto, como solução viável e alternativa para o que já se é feito, o presente projeto propõe a produção e estudo do uso de materiais poliméricos com propriedades distintas para captação de metais pesados de soluções aquosas. Para a síntese dos polímeros foram usadas técnicas de polimerização via radical livre, e posterior hidrólise para geração de copolímeros, com o intuito de aperfeiçoar a capacidade de remoção. Os polímeros tiveram como base a metacrilamida que tem a presença do grupo funcional amida e, após hidrólise, a geração de unidade de ácido metacrílico com presença do grupo funcional de ácido carboxílico, ambos os grupos quando combinados possuem uma elevada capacidade de adsorção de cátions. Paralelamente foi aperfeiçoado um sistema de remoção de cátions de solução aquosa usando polímeros confinados em membranas de diálise. A influência da massa molar média, do grau de hidrólise e da presença do grupo funcional de ácido carboxílico foi estudada. Por fim, foi realizado um estudo da capacidade máxima de remoção de Cu(II), em que os parâmetros temperatura, pH da solução, velocidade e tempo de agitação foram fixados. A capacidade máxima de remoção dos íons de Cu(II) variou entre 1,55-1,71 mmol/g para os copolímeros sintetizados e hidrolisados em laboratório, para o copolímero comercial obteve-se um valor de 2,17 mmol/g, e para o copolímero sintetizado diretamente por PRL a partir dos monômeros metacrilamida e ácido metacrílico a capacidade de máxima de captação foi de 3,87 mmol/g , a partir dos resultados foi possível observar uma relação positiva entre a massa molar média das cadeias e a capacidade de ligação aos cátions metálicos. Foi comprovado também que a presença do ácido metacrílico na cadeia polimérica é fundamental para o aumento da capacidade de ligação do cobre. A partir desses estudos foi possível concluir que os polímeros sintetizados e imobilizados em sacos de diálise são eficientes na remoção de íons de Cu(II), Cd(II) e Pb(II) de soluções aquosas, sendo que o estudo da capacidade de remoção dos outros dois cátions Cd (II) e Pb (II) são perspectivas futuras para estudo. No trabalho, destaca-se, além da eficiência, a praticidade do uso do método desenvolvido. / The water pollution by heavy metals is a worldwide problem, but particularly important in countries with intensive mining activities, such as Brazil. Contaminants, especially those known as heavy metals, such as cadmium, lead and others, may have very high toxicity. For this reason, industrial effluents, when not properly treated, are still a big source of contamination of the ecosystem we live in. In order to deal with this current situation, it is necessary to improve metallic cation removal techniques from water what may have a positive impact on Public Health and other areas. Therefore, as a feasible and alternative solution to current metal removal techniques, the present project proposes the production and study of polymeric materials based on partially hidrolised polymethacrylamide with different characteristic for the capture of heavy metals in aqueous solutions. Free radical polymerization techniques were used to synthesize the polymers followed by hydrolysis for the copolymers generation, in order to improve the removal capacity. The amide functional group and, after hydrolysis, the carboxylic group when combined have a high cation adsorption capacity. At the same time, a cation removal system that uses polymers entrapped in a dialysis membrane was improved. The influence of the average molar mass, degree of hydrolysis and the presence of the carboxylic acid functional group was studied. Finally, a study of the maximum Cu (II) removal capacity was carried out, in which the parameters of temperature, solution pH, speed and agitation time were fixed. The maximum removal capacity of Cu (II) ions ranged from 1.55-1.71 mmol/g for the copolymers synthesized and hydrolyzed in the laboratory, the commercial copolymer yielded a value of 2.17 mmol/g, and for the copolymer directly synthesized by PRL from the methacrylamide and methacrylic acid monomers the maximum capacity was 3.87 mmol/g. From the results it was possible to observe a positive relation between the average molar mass of the chains and the ability to connect to the metal cations. It has also been proven that the presence of methacrylic acid in the polymer chain is fundamental for increasing the copper bonding capacity. From these studies it was possible to conclude that both polymers synthesized and immobilized in dialysis bags are efficient in the removal of Cu (II), Cd (II) and Pb (II) ions from aqueous solutions, and the study of the ability to remove the other two cations Cd (II) and Pb (II) are perspectives to future studies. In the work, it is highlighted, besides the efficiency, the convenience of the developed method.