Resíduos de formaldeído são descarregados de diversas formas no ambiente, resultantes de muitos processos industriais, e de seu uso como conservantes. A pesquisa por tecnologias adequadas para o tratamento de formaldeído aponta processos físico-químicos e biológicos, com atenção especial para os processos anaeróbios por constituírem sistemas compactos e de baixo consumo energético. No entanto, algumas lacunas presentes na pesquisa sobre tratamento anaeróbio de formaldeído e alguns pontos de discordância devem ser esclarecidos. Em muitos casos, esses resíduos são descartados de forma intermitente, motivando a opção por processos em batelada. Nesse contexto, o presente estudo avaliou a degradação de formaldeído em reator anaeróbio operado em bateladas seqüenciais, contendo biomassa imobilizada em espuma de poliuretano. O desempenho do reator foi monitorado para várias concentrações afluentes de formaldeído, variando de 31,6 a 1104,4 mg/L. Os resultados obtidos indicaram excelente estabilidade do reator e eficiência de remoção de formaldeído acima de 99%. Entretanto foi constatado acúmulo de matéria orgânica no efluente devido à presença de ácidos orgânicos, principalmente acético e propiônico. Essa constatação levanta um questionamento importante sobre a rota anaeróbia de degradação do formaldeído, que pode diferir substancialmente do que foi registrado na literatura. Os ácidos gerados não foram degradados pela biomassa exposta ao formaldeído, contudo poderiam ser facilmente removidos com a utilização de um reator em série com inoculo adaptado à remoção de ácidos orgânicos. / Formaldehyde residues are discharged into the environment in several different ways, as a result of several industrial processes, as well as its use as a preservative. Research for suitable technologies for treatment of formaldehyde points to physical-chemical and biological processes, with special attention to anaerobic processes, once they represent compact systems with low energy requirements. Nevertheless, some blank spaces still remaining in the research regarding anaerobic treatment of formaldehyde must be filled, and some points of disagreement must be clarified. In several cases, formaldehyde residues are discharged intermittently, favoring the choice of batch processes. In this context, the present study evaluated the degradation of formaldehyde in an anaerobic sequencing batch reactor, containing biomass immobilized in polyurethane foam matrices. Reactor performance was monitored for different influent formaldehyde concentrations, ranging from 31.6 to 1104.4 mg/L. Results obtained indicate excellent reactor stability and efficiency in formaldehyde removal above 99%. However, accumulation of organic matter was observed in the effluent, due to presence of non-degraded organic acids, especially acetic and propionic. This observation poses an important question regarding the anaerobic route of formaldehyde degradation, which might differ substantially from that reported in literature. The degradation of the generated products could occur in another reactor in serie containing biomass adapted to organic acids removal.

As águas residuárias provenientes da indústria do charque são conhecidas por apresentarem elevado teor de cloreto de sódio, aliado a grandes concentrações de matéria orgânica proveniente do sangue liberado ao longo do processo industrial. Esse tipo de água residuária apresenta potencial para degradação biológica, contudo, o cloreto de sódio, em concentração elevada, pode inibir a atividade dos microrganismos e, em alguns casos, levar sistemas biológicos à falência. No presente trabalho, foi avaliada a viabilidade de degradação anaeróbia de efluente sintético de Charqueada contendo elevado teor de cloreto de sódio, em reator anaeróbio tipo UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket), em escala de laboratório. Foram utilizados 4 reatores, alimentados com água residuária sintética com características similares à água residuária de Charqueada. O reator 1 foi utilizado como controle, o reator 2 recebeu NaCl e os demais (3 e 4) foram operados na presença de NaCl acrescidos de: betaína e potássio com cálcio, respectivamente. Os compostos citados são conhecidos como antagonizantes, por possuirem capacidade de minimizar o efeito inibitório do sódio sobre o processo de digestão anaeróbia. Os reatores foram inoculados com lodo de reator UASB e submetidos à concentração de 5000 mg/L de matéria orgânica, como DQO. A carga orgânica aplicada foi de 5 Kg/m3.d e os reatores não suportaram tal carga. Reiniciou-se a operação com aumento progressivo da DQO de 500 a 2000 mg/L resultando em cargas orgânicas de 0,5 a 2,0 Kg/m3.d, respectivamente. Após estabilização dos reatores, iniciou-se a fase de introdução de cloreto de sódio (1.500 a 13.500 mg/L) e antagonizantes com aumento progressivo a cada fase. Na presença ou ausência de antagonizantes, os reatores 2, 3 e 4 não tiveram o desempenho alterado até a concentração de NaCl de 6000 mg/L. Na presença de 9000 mg/L de NaCl, a betaína se mostrou pouco efetiva como soluto compatível no reator 3 e os antagonizantes do reator 4, potássio e cálcio, apresentaram efeitos estimulatórios. As morfologias encontradas ao longo do experimento foram cocos, víbrios, bacilos, sarcinas, além de morfologias semelhantes a Methanosarcina sp. e Methanosaeta sp. O aumento da concentração de cloreto de sódio provocou a redição da população de Arqueas. / Wastewaters from the charque industry (salted and dried meat) are known for their high levels of sodium chloride, allied to high organic concentrations originary from blood which is disposed along the industrial process. That kind of wastewater presents good potential for biological degradation (relationship DBO/DQO aproximately 0,5). However, the high concentration of sodium chloride can inhibit microorganisms activity and in some cases, take the biological systems to failure. The present work studied the viability of anaerobic degradation of synthetic charqueada wastewater, containing high salinity, in reactor UASB, at laboratory scale. Four reactors were used. Reactor 1 was used as control, reactor 2 received just NaCl and the two others (3 and 4) were operated in the presence of NaCl in increased with betaine and potassium with calcium, respectively. The mentioned compounds are known to be antagonists, for they possess capacity to minimize the inhibitory effect of sodium in the anaerobic digestion process. The reactors were inoculated with UASB sludge and the operation began with concentration from 5000 mg/L of organic matter, expressed as DQO. The organic load applied from 5,0 Kg/m3.d and the reactors did not support such load. The operation was restarted with progressive increase of 500 to 2000 mg/L of DQO, resulting in organic load from 0,5 to 2,0 Kg/m3.d, respectively. After reactors stabilization, the phase of introduction of NaCl (1500 to 13500 mg/L) and antagonists was started, with the progressive increase of sodium chloride and antagonists. In presence or absence of antagonists, reactors 2, 3 and 4 did not present performance alterations until the concentration of NaCl of 6000 mg/L was reached. When NaCl concentrations were from 9000 to 13500 mg/L, betaine was shown to have small effects in the reactor 3 and the antagonists of reactor 4, potassium and calcium, presented stimulant effects. The morphologies found along the experiment were: coconuts, víbrios, bacilli, sarcinas, besides morphologies similar to the Methanosarcina sp. and Methanosaeta sp. When concentrations of sodium chloride were increased the population of Arqueas were reduced.

PESSÔA, Sávia Gavazza dos Santos, também é conhecida em citações bibliográficas por: GAVAZZA, Sávia / Submitted by Pedro Barros (pedro.silvabarros@ufpe.br) on 2018-09-27T20:47:08Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) TESE Denise Mary Santana Marcelino .pdf: 3765084 bytes, checksum: aa15044eb1883a027b86671a3a7934ab (MD5) / Approved for entry into archive by Alice Araujo (alice.caraujo@ufpe.br) on 2018-11-20T18:59:23Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) TESE Denise Mary Santana Marcelino .pdf: 3765084 bytes, checksum: aa15044eb1883a027b86671a3a7934ab (MD5) / Made available in DSpace on 2018-11-20T18:59:23Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) TESE Denise Mary Santana Marcelino .pdf: 3765084 bytes, checksum: aa15044eb1883a027b86671a3a7934ab (MD5) Previous issue date: 2017-04-07 / O objetivo do estudo foi avaliar o efeito da zona microaerada em reator UASB no tratamento de corantes azo. O Experimento 1 foi composto por reatores UASB idênticos, um convencional (R1) e outro com zona microaerada (R2). O efluente sintético era composto por macro e micronutrientes, NaCl, NaHCO₃, Sulfato, DQO (amido/etanol) e corantes Direct Black 22 (tetra-azo) e Direct Blue 71 (triazo). Os reatores foram operados com TDH de 24 h em três fases: FI (amido e corante DB22), FII (etanol e corante DB22), e FIII-A e B (etanol e corantes DB22 e DB71). Ao término das fases foram realizados perfis espaciais. Em relação a cor, a zona microaerada não favoreceu a eficiência de remoção de DB22 na FI, com médias de 75 e 73%, porém favoreceu na FII, com médias de 66 e 71%, em R1 e R2, respectivamente. Em FIII-B, o desempenho de R1 (73% para DB22 e 88% para DB71) foi superior ao R2 (59% para DB22 e 81,5% para DB71), devido a autoxidação de aminas aromáticas que ocorreu em R2. As aminas aromáticas foram acumuladas em R1 e completamente (FI e FII) ou parcialmente (FIII) removidas em R2. Em relação a DQO, a zona microaerada em FI e FII não favoreceu a eficiência de remoção em R2, no entanto, na FIII favoreceu R2 (88% em FIII-A e 84% em FIII-B). A remoção de sulfato foi mais eficiente em R1 (71,5, 83, 73 e 85% em FI, FII, FIII-A e FIII-B, respectivamente), enquanto parte do sulfeto, formado anaerobiamente, foi oxidado a sulfato (ciclo fútil) e/ou enxofre elementar na zona microaerada de R2. A toxicidade (por Vibrio fischeri) foi removida em R2 na FII, porém na FIII-B a microaeração não foi suficiente para promover a degradação total das aminas aromáticas, em decorrência do alto teor de corantes aplicado. O Experimento 2 foi composto por reatores em batelada, R1b (convencional) e R2b (com microaeração), afim de determinar as constantes cinéticas da degradação de corantes azo, DQO e sulfato. Os maiores valores de kcorante foram observados no estágio anaeróbio (0 – 12 h) do reator microaerado (R2b), porém as maiores taxas de remoção foram obtidas no reator anaeróbio (R1b), ao término do ciclo (0 – 24 h), devido a autoxidação das aminas aromáticas em R2b. As eficiências de DB22 foram de 75, 70 e 70% em FI, FII e FIII-B, e 85% de DB71 em FIII-B, e DQO com eficiências de remoção de 85, 69 e 62%, respectivamente. Não houve contribuição expressiva em FII e FIII-B do oxigênio na remoção de DQO, sendo observado um aumento do k0 após a microaeração em R2b apenas na FIII-B. Em relação ao sulfato, as maiores taxas de remoção foram atingidas na FI (80% em R1b e 62% em R2b). / This study aimed to evaluate the influence of a micro-aerated zone in an UASB reactor, during the treatment of azo dyes. Experiment 1 was composed of identical UASB reactors, one conventional (R1) and the other with micro-aerated zone (R2). The synthetic wastewater was composed by macro- and micro-nutrients, NaCl, NaHCO3, Sulfate, COD (starch/ethanol) and the dyes Direct Black 22 (tetra-azo) and Direct Blue 71 (triazo). The reactors were operated with 24 h TDH in three phases: PI (starch and dye DB22), PII (ethanol and dye DB22), and PIII-A and B (ethanol and dyes DB22 and DB71). At the end of the phases, spatial profiles were performed. In relation to color, the micro-aerated zone did not favor the efficiency of removal of DB22 in the PI, with means of 75 and 73%, but favored in the PII, with averages of 66 and 71% in R1 and R2, respectively. In PIII-B, the performance of R1 (73% for DB22 and 88% for DB71) was higher than R2 (59% for DB22 and 81.5% for DB71), due to the aromatic amines autoxidation detected in R2. Aromatic amines accumulated in R1, whereas they were completely (PI and PII) or partially (PIII) removed in R2. However, PIII favored R2 (88% in PIII-A and 84% in PIII-B) in relation to COD, the micro-aerated zone in PI and PII did not favor removal efficiency in R2. The sulfate removal was more efficient in R1 (71.5, 83, 73 e 85% in PI, PII, and PIII, respectively), while part of the sulfide, anaerobically formed, was oxidized to sulfate (futile cycle) and/or elemental sulfur in the micro-aerated zone of R2. The toxicity (by Vibrio fischeri) was removed in R2 in the PII, but in PIII-B the micro-aeration was not enough to promote the total degradation of aromatic amines due to the higher dye content applied in this phase. Experiment 2 was composed of batch reactors, R1b (conventional) and R2b (with micro-aeration), in order to determine the kinetic constants of azo, COD and sulfate dye degradation. The highest values of kdye were observed in the anaerobic stage (0 - 12 h) of the micro-aerated reactor (R2b), but the highest removal rates were obtained in the anaerobic reactor (R1b) at the end of the cycle (0 - 24 h), due to the aromatic amines autoxidation in R2b. The DB22 efficiencies of 75, 70 and 70% in PI, PII and PIII-B, and 85% of DB71 in PIII-B, and COD with removal efficiencies of 85, 69 and 62 %, respectively. There was no expressive contribution in PII and PIII-B of the oxygen in COD removal, with an increase of k₀ after micro-aeration in R2b only in PIII-B. Regarding sulfate, the highest removal rates were achieved in PI (80% in R1b and 62% in R2b).

PESSÔA, Sávia Gavazza dos Santos, também é conhecida em citações bibliográficas por: GAVAZZA, Sávia / Submitted by Pedro Barros (pedro.silvabarros@ufpe.br) on 2018-10-08T22:47:39Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) TESE Marcelo Guerra Pires de Carvalho.pdf: 2738156 bytes, checksum: 480959de599ffd945a5b7e772e518f3e (MD5) / Approved for entry into archive by Alice Araujo (alice.caraujo@ufpe.br) on 2018-11-21T20:25:53Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) TESE Marcelo Guerra Pires de Carvalho.pdf: 2738156 bytes, checksum: 480959de599ffd945a5b7e772e518f3e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-11-21T20:25:53Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) TESE Marcelo Guerra Pires de Carvalho.pdf: 2738156 bytes, checksum: 480959de599ffd945a5b7e772e518f3e (MD5) Previous issue date: 2016-12-12 / Dois sistemas em escala de bancada para tratamento biológico de efluente têxtil sintético foram operados, em escala de bancada, para avaliar a interferência do sulfato na eficiência de remoção da demanda química de oxigênio (DQO) e do corante azo Direct Black 22 (DB22), bem como, na formação e degradação de aminas aromáticas, que são subprodutos tóxicos da degradação de corantes azo. O primeiro sistema era composto por dois reatores UASB, alimentados com efluente têxtil sintético, sendo um deles com adição de sulfato (DQO/sulfato > 7). No segundo sistema, o tratamento era realizado em dois estágios (anaeróbio/microaerado) em reator compartimentado de leito fixo (RLF), para distintas relações DQO/sulfato afluente (4,8±0,2 e 0,8±0,1). Para o primeiro sistema, não se observou diferença entre as eficiências médias de remoção de DQO e DB22 entre os reatores UASB alimentados com (89±8% para DQO e 58±8% para DB22) e sem adição de sulfato (86±4% para DQO e 60±7% para DB22). Enquanto no RLF, quando a relação DQO/sulfato foi alterada de 4,8 para 0,8, a eficiência de remoção de DQO diminuiu de 78±9 para 71±10% no compartimento anaeróbio e de 83±6 para 78±6% no compartimento microaerado, e a eficiência de remoção de DB22 aumentou de 38±11 para 72±6% no compartimento anaeróbio e de 56±7 para 75±7% no compartimento microaerado). A configuração do RLF proporcionou acúmulo de sulfeto e queda do potencial de oxirredução (ORP) no compartimento microaerado prejudicando a degradação de aminas aromáticas, que só foram completamente degradadas para ORP maiores que -218 mV e concentração de sulfeto de até 30 mg HS-/L. O RLF também promoveu o tratamento de efluente têxtil com capacidade de remoção de sulfato de 30±15 e 49±26% para as relações DQO/sulfato 4,8 e 0,8, respectivamente, bem como, a degradação de aminas aromáticas para ambas relações DQO/sulfato. / Two bench-scale systems for biological treatment of synthetic textile effluent were used to evaluate the interference of sulphate on the removal efficiency of chemical oxygen demand (COD) and azo dye Direct Black 22 (DB22), as well as in the formation and degradation of aromatic amines, which are toxic by-products of the azo dyes degradation The first system was carried out with two UASB reactors, filled with synthetic textile effluent, one of them with sulphate supplementation (DQO/sulfato > 7). In the second system, the treatment was performed in a two-stages (anaerobic/micro aerated) using a compartmentalized fixed bed reactor, for different COD/sulphate influent ratios (4.8±0.2 and 0.80±0.1). For the first system, there was no difference between the average of COD and DB22 removal efficiencies between the UASB reactors fed with (89±8% for COD and 58±8% for DB22) and without addition of sulphate (86±4% for COD and 60±7% for DB22). In the compartmentalized fixed bed reactor, when the COD/sulphate ratio was altered from 4.8 to 0.8, COD removal efficiency decreased from 78±9 to 71±10% in the anaerobic compartment and from 83±6 to 78±6% in the micro aerated compartment, and the DB22 removal efficiency increased from 38 ± 11 to 72 ± 6% in the anaerobic compartment and from 56 ± 7 to 75 ± 7% in the micro aerated compartment. The bed fixed reactor configuration provided sulphide accumulation and decrease of the redox potential (ORP) in the micro aerated compartment, impairing the degradation of aromatic amines, which were only completely degraded when ORP higher than -218 mV and sulphide concentration up to 30 mg HS-/L were applied. The RLF also promoted the treatment of textile effluent with sulphate removal capacity of 30±15 and 49±26% for COD/sulphate ratios 4.8 and 0.8, respectively, as well as the degradation of aromatic amines for both CDO/sulphate ratios.

Os efluentes com elevadas concentrações de lipídios, apesar de demonstrarem elevado potencial para produção de metano podem causar inibição da atividade do consórcio anaeróbio, impossibilitando a produção de biogás. O presente trabalho teve como objetivo o estudo de um reator anaeróbio compartimentado (ABR) com cinco compartimentos tratando efluente simulado de laticínio. Para tanto, a biomassa, foi adaptada por 51 dias e em seguida submetida a tempos de detenção de hidráulica (TDH) de 72h, 24h e 12h, tendo o monitoramento se estendido por 340 dias. Enquanto operando com TDH de 24, o sistema foi submetido a choques hidráulicos e de carga orgânica através da diminuição do TDH para 12 h. O reator absorveu bem a carga, e em 36 horas recuperou os valores prévios de eficiência. Quando operou permanentemente com 12 horas, todavia, problemas de flotação de biomassa e obstruções foram constantes. As eficiências de remoção de matéria orgânica alcançadas para cada condição aplicada foram de 92 ± 3,0; 91 ± 1,8 e 90 ± 2,4% para os TDH de 72h, 24h e 12h, respectivamente. Esses valores foram estatisticamente semelhantes (Anova e L-Fisher). A percentagem de metano no biogás aumentou com a redução de TDH, tendo sido 41 ± 23, 53 ± 27 e 62 ± 12% quando os TDH foram 72, 24 e 12 horas, respectivamente. A produção média de alcalinidade foi de 320±25 mg.CaCO3.L-1, sendo esta observada desde o início da operação. A relação média entre alcalinidade intermediária e parcial foi de 0.1±0.06 em amostras coletadas na saída do sistema. Embora apresentando problemas de obstrução com o menor TDH, o ABR foi eficiente, robusto e confiável ao tratar efluente de laticínios, tendo produzido um efluente líquido de alta qualidade e biogás rico em metano. / Effluents with high concentrations of lipids, although demonstrating high potential for methane production represents potential inhibition of the anaerobic consortium activity, depleting the production of biogas. This project was carried out monitoring an anaerobic hybrid baffled reactor with five compartments (ABR) treating simulated dairy wastewater. The biomass, was adapted for 51 days and then subjected to hydraulic retention times (HDT) of 72h, 24h and 12h, resulting in a monitoring period of 340 days. While operating with 24h of HRT, the system was subjected to three organic and hydraulic shock loads, when its HDT was decreased to 12 h. The reactor absorbed the shock within 36 hours, achieving similar efficiencies to the previous condition. Nevertheless, although presenting high organic matter efficiencies, when permanently operating with HDT of 12 h, clogging problems due to biomass flotation were constant. The organic matter removal efficiencies for each operational condition were 92 ± 3%, 91 ± 1.8%, 90 ± 2,4%. Those values were statistically similar. The methane percentage in the biogas increased with the HDT reduction, being 41 ± 23, 53 ± 27, and 62 ± 12% when the HDT were 72, 24 and 12 hours. Alkalinity production was observed since the beginning of operation. The mean relation between intermediate and partial alkalinity was 0.1±0.006 in samples collected in the system output. Although presenting clogging problems with the smallest HDT, the ABR was efficient, robust and reliable when treating dairy effluents, producing a high quality liquid effluent and a methane rich biogas.

Foi estudada a degradação do pentaclorofenol (PCP) em reator aneróbio horizontal de leito fixo (RAHLF) de volume de 2000 mL. O reator foi inoculado com microrganismos oriundos de reatores aneróbios não previamente adaptados a PCP. Atividade microbiana foi monitorada através de técnicas clássicas na presença do organoclorado na faixa de 2,0 a 13 mg/L de PCP. O reator apresentou eficiência de 97% na remoção de DQO e completo desaparecimento do composto de PCP em todas as concentrações testadas. A fração orgânica foi consumida totalmente na primeira terça parte do reator de acordo com os valores determinados de ácidos voláteis, DQD e PCP. Não foi verificada inibição da atividade de culturas microbianas. Os exames microscópicos, fluorescência e varredura, permitiram verificar o predomínio de microrganismos pertencentes ao Domínio Archea. As técnicas moleculares PCR, ARDRA e hibridação slot-blot confirmaram o predomínio do Domínio Archaea e possibilitaram a verificação de alterações na diversidade das populações após adição de 2 mg PCP/L. Conclui-se que o reator sem prévia adaptação do inóculo foi eficiente para o tratamento do PCP, e os microrganismos relacionados às Archaea metanogênicas acetocláticas podem estar envolvidas na degradação deste composto. / The degradation of pentachlorophenol (PCP) was studied in a 2000 mL. Horizontal Anaerobic Immobilized System (HAIS). The reactor was inoculated with microorganisms obtained from an anaerobic reactor without previous adaptation to the PCP. The microbial activity was evaluated by using classic techniques in order to . monitor its behavior during the HAIS fed with a range of PCP between 2.0 to 13 mg/L. The reactor presented 97% of efficiency in the removal of COD and complete decrease of PCP in alI concentrations tested. The total consumption of organic fraction took place mainly in the first third part of the reactor according the values of volatile fatty acids, COD and PCP obtained. Microbial inhibition was not verified in during HAIS operation. Microscopic examinations allowed certifying the Archaea Domain predominance according the morphologies observed. The molecular techniques polimerase chain reaction (PCR), ARDRA and slot-blot hibridation confirmed the predominance of Archaea Domain and alIowed verifying some changes in the population\'s diversity under additions of 2mg PCP/L. The efficiency of PCP decreased in the anaerobic reactor was related to the presence of Archaea Domain, especially the acetoclastic methanogens, whose where probably involved with the organochlorine compound degradation.

Foi estudada a degradação do pentaclorofenol (PCP) em reator aneróbio horizontal de leito fixo (RAHLF) de volume de 2000 mL. O reator foi inoculado com microrganismos oriundos de reatores aneróbios não previamente adaptados a PCP. Atividade microbiana foi monitorada através de técnicas clássicas na presença do organoclorado na faixa de 2,0 a 13 mg/L de PCP. O reator apresentou eficiência de 97% na remoção de DQO e completo desaparecimento do composto de PCP em todas as concentrações testadas. A fração orgânica foi consumida totalmente na primeira terça parte do reator de acordo com os valores determinados de ácidos voláteis, DQD e PCP. Não foi verificada inibição da atividade de culturas microbianas. Os exames microscópicos, fluorescência e varredura, permitiram verificar o predomínio de microrganismos pertencentes ao Domínio Archea. As técnicas moleculares PCR, ARDRA e hibridação slot-blot confirmaram o predomínio do Domínio Archaea e possibilitaram a verificação de alterações na diversidade das populações após adição de 2 mg PCP/L. Conclui-se que o reator sem prévia adaptação do inóculo foi eficiente para o tratamento do PCP, e os microrganismos relacionados às Archaea metanogênicas acetocláticas podem estar envolvidas na degradação deste composto. / The degradation of pentachlorophenol (PCP) was studied in a 2000 mL. Horizontal Anaerobic Immobilized System (HAIS). The reactor was inoculated with microorganisms obtained from an anaerobic reactor without previous adaptation to the PCP. The microbial activity was evaluated by using classic techniques in order to . monitor its behavior during the HAIS fed with a range of PCP between 2.0 to 13 mg/L. The reactor presented 97% of efficiency in the removal of COD and complete decrease of PCP in alI concentrations tested. The total consumption of organic fraction took place mainly in the first third part of the reactor according the values of volatile fatty acids, COD and PCP obtained. Microbial inhibition was not verified in during HAIS operation. Microscopic examinations allowed certifying the Archaea Domain predominance according the morphologies observed. The molecular techniques polimerase chain reaction (PCR), ARDRA and slot-blot hibridation confirmed the predominance of Archaea Domain and alIowed verifying some changes in the population\'s diversity under additions of 2mg PCP/L. The efficiency of PCP decreased in the anaerobic reactor was related to the presence of Archaea Domain, especially the acetoclastic methanogens, whose where probably involved with the organochlorine compound degradation.

Made available in DSpace on 2017-05-12T14:47:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Carla Limberger _Lopes (Tese revisada) 2016.pdf: 2793834 bytes, checksum: bd8e57da9e9986df4f212107c57ca249 (MD5) Previous issue date: 2016-02-17 / The aim of this study was to evaluate a combined anaerobic-aerobic upflow fixed-bed reactor with recirculation of the liquid phase for the removal of nitrogen and organic matter from poultry slaughterhouse wastewater. The reactor was made of an acrylic tube of internal diameter of 93 mm and the length of 1000 mm with a useful volume of 5.6 L being 3.5 L corresponding to the anaerobic compartments and 2.1 L to the aerobic one. The bed for immobilization of the biomass was formed by expanded clay and polyurethane foam. For discussing the results, this study was divided into three articles. In the first article, was evaluated the reactor performance with respect to the elimination of nitrogen (≈65 mg.NT.L-1) and organic matter (≈600 mg.DQO.L-1) due to the recirculation rate (R = 0.5, 1 and 2) and the hydraulic retention time (HRT) of 11 h (6.8 h in anaerobic condition and 4.2 h in aerobic condition) over the time. The best operating condition was obtained at the recirculating rate of 2. In this condition, the total nitrogen removal was 65% with the effluent concentration of 6 mg.NH4+.L-1 e 12 mg.NO3-.L-1. For all condition, the organic matter removal was greater than to 95% with the effluent concentration of approximately 20 mg.COD.L-1. Thus, the increasing of the recirculation rate influenced positively in the reactor performance. In the second article, the hydraulic detention time was evaluated (HDT) at 14 h, 11 h and 8 h with the recirculation rate (R) of 0.5 (Step I), R = 1 (Step II) and R 2 = (Step III). The affluent average concentrations were 65 mg.NT.L-1, 580 mg.COD.L-1, 77 mg L-1 of total alkalinity and pH of 6.4. The samples were collected inlet and output of each compartment along the reactor height. In the Step I, the nitrification efficiencies were 76%, 70% and 41% respectively for 14 h, 8 h and 11 h, showing the effect of HRT. In all steps, the alkalinity has been regarded as the limiting factor of the process and its deficit was 10 to 30%. It was attributed to this factor the low efficiency of total nitrogen removal of about 45%. Throughout the experiment the removal efficiency of organic matter in terms of chemical oxygen demand (COD) was over 90% and made to fit the first order kinetic model for degradation of the substrate. In the third article, was evaluated the hydrodynamic behavior of this system, through stimulus response tests using eosin Y dye as tracer. It has been evaluated the hydraulic retention time of 8 h with three recirculation rates, of .0.5, 1 and 2 times. Under these conditions, the removal of organic matter was greater than 90% and nitrogen conversion was favored by applying lower loads of (0.18 Kg.N.m-3.d-1). It was found that the hydrodynamic evaluation showed the continuous-stirred reactors behavior with 2 to 2.5 reactors in series (N-CSTR). / O objetivo desse trabalho foi avaliar um reator combinado anaeróbio-aeróbio de leito fixo e fluxo ascendente com recirculação da fase líquida, para a remoção de nitrogênio e matéria orgânica proveniente de água residuária de abatedouro de aves. O reator foi confeccionado em um tubo de acrílico de diâmetro interno de 93 mm e comprimento de 1000 mm, com volume útil de 5,6 L, sendo 3,5 L correspondentes aos compartimentos anaeróbios e 2,1 L correspondentes ao compartimento aeróbio. O leito para a imobilização da biomassa foi formado por argila expandida e espuma de poliuretano. A apresentação desse trabalho foi dividida em três artigos. No primeiro artigo, avaliou-se o desempenho do reator em relação à remoção de nitrogênio (≈65 mg.N.L-1) e de matéria orgânica (≈600 mg.DQO.L-1) em função da taxa de recirculação (R=0,5; 1 e 2) e do tempo de detenção hidráulica (TDH) de 11 horas (6,8 horas na condição anaeróbia e 4,2 horas na condição aeróbia), ao longo do tempo. A melhor condição operacional foi obtida com taxa de recirculação de 2. Nessa condição, a eficiência de remoção de nitrogênio total foi de 65% com concentrações efluentes de 6 mg.NH4+.L-1 e 12 mg.NO3-.L-1. Para todas as condições testadas, a eficiência de remoção de matéria orgânica apresentou-se superior a 95%, com concentração efluente de aproximadamente 20 mg.DQO.L-1. Assim, o aumento da taxa de recirculação influenciou positivamente no desempenho do reator. No segundo artigo, avaliaram-se os tempos de detenção hidráulica (TDH) de 14 horas, 11 horas e 8 horas com taxa de recirculação (R) de 0,5 (Ensaio I), R=1 (Ensaio II) e R=2 (Ensaio III). As concentrações médias afluentes foram 65 mg.NT.L-1, 580 mg.DQO.L-1, 77 mg.L-1 de alcalinidade total e pH de 6,4. As amostras foram coletadas na entrada e saída de cada compartimento, ao longo da altura do reator. Na Etapa I, e as eficiências de nitrificação foram de 76%, 70% e 41%, respectivamente para 14 horas, 11 horas e 8 horas, evidenciando o efeito do TDH. Em todas as etapas, a alcalinidade foi considerada o fator limitante do processo e o seu déficit variou de 10% a 30%. Atribuiu-se a esse fator a baixa eficiência na eliminação de nitrogênio total de aproximadamente 45%. Durante todo o experimento, a eficiência de remoção de matéria orgânica em termos de demanda química de oxigênio (DQO) foi superior a 90% e apresentou ajuste ao modelo cinético de primeira ordem para a degradação do substrato. No terceiro artigo, avaliou-se o comportamento hidrodinâmico desse sistema, a partir de ensaios de estímulo resposta utilizando o traçador Eosina Y. Avaliou-se o tempo de detenção hidráulica de 8 horas com as três taxas de recirculação, de 0,5, 1 e 2 vezes. Nessas condições, a remoção de matéria orgânica foi superior a 90% e a conversão de nitrogênio foi beneficiada com a aplicação de cargas menores (0,18 Kg.N.m-3.d-1). Na avaliação hidrodinâmica verificou-se que o reator apresentou comportamento de reator de mistura completa com 2 a 2,5 reatores em série (N-CSTR).

Os efluentes com elevadas concentrações de lipídios, apesar de demonstrarem elevado potencial para produção de metano podem causar inibição da atividade do consórcio anaeróbio, impossibilitando a produção de biogás. O presente trabalho teve como objetivo o estudo de um reator anaeróbio compartimentado (ABR) com cinco compartimentos tratando efluente simulado de laticínio. Para tanto, a biomassa, foi adaptada por 51 dias e em seguida submetida a tempos de detenção de hidráulica (TDH) de 72h, 24h e 12h, tendo o monitoramento se estendido por 340 dias. Enquanto operando com TDH de 24, o sistema foi submetido a choques hidráulicos e de carga orgânica através da diminuição do TDH para 12 h. O reator absorveu bem a carga, e em 36 horas recuperou os valores prévios de eficiência. Quando operou permanentemente com 12 horas, todavia, problemas de flotação de biomassa e obstruções foram constantes. As eficiências de remoção de matéria orgânica alcançadas para cada condição aplicada foram de 92 ± 3,0; 91 ± 1,8 e 90 ± 2,4% para os TDH de 72h, 24h e 12h, respectivamente. Esses valores foram estatisticamente semelhantes (Anova e L-Fisher). A percentagem de metano no biogás aumentou com a redução de TDH, tendo sido 41 ± 23, 53 ± 27 e 62 ± 12% quando os TDH foram 72, 24 e 12 horas, respectivamente. A produção média de alcalinidade foi de 320±25 mg.CaCO3.L-1, sendo esta observada desde o início da operação. A relação média entre alcalinidade intermediária e parcial foi de 0.1±0.06 em amostras coletadas na saída do sistema. Embora apresentando problemas de obstrução com o menor TDH, o ABR foi eficiente, robusto e confiável ao tratar efluente de laticínios, tendo produzido um efluente líquido de alta qualidade e biogás rico em metano. / Effluents with high concentrations of lipids, although demonstrating high potential for methane production represents potential inhibition of the anaerobic consortium activity, depleting the production of biogas. This project was carried out monitoring an anaerobic hybrid baffled reactor with five compartments (ABR) treating simulated dairy wastewater. The biomass, was adapted for 51 days and then subjected to hydraulic retention times (HDT) of 72h, 24h and 12h, resulting in a monitoring period of 340 days. While operating with 24h of HRT, the system was subjected to three organic and hydraulic shock loads, when its HDT was decreased to 12 h. The reactor absorbed the shock within 36 hours, achieving similar efficiencies to the previous condition. Nevertheless, although presenting high organic matter efficiencies, when permanently operating with HDT of 12 h, clogging problems due to biomass flotation were constant. The organic matter removal efficiencies for each operational condition were 92 ± 3%, 91 ± 1.8%, 90 ± 2,4%. Those values were statistically similar. The methane percentage in the biogas increased with the HDT reduction, being 41 ± 23, 53 ± 27, and 62 ± 12% when the HDT were 72, 24 and 12 hours. Alkalinity production was observed since the beginning of operation. The mean relation between intermediate and partial alkalinity was 0.1±0.006 in samples collected in the system output. Although presenting clogging problems with the smallest HDT, the ABR was efficient, robust and reliable when treating dairy effluents, producing a high quality liquid effluent and a methane rich biogas.

Nesse trabalho foi estudado a degradação anaeróbia do alquilbenzeno linear sulfonado (LAS), um surfactante amplamente utilizado na fabricação de detergentes e presente em esgoto doméstico e águas residuárias industriais. Para isso foi utilizado reator anaeróbio de leito fluidificado em escala de bancada (1,2 L) preenchido com material suporte para imobilização da biomassa. Quatro diferentes suportes foram testados previamente em reatores de leito fluidificado em menor escala (350 ml): carvão ativado (R1), argila expandida (R2), pérolas de vidro (R3) e areia (R4). Todos os reatores foram inoculados com lodo proveniente de reator UASB utilizado no tratamento de dejetos de suinocultura e alimentados com substrato sintético acrescido de LAS. Os reatores foram mantidos a 30°C e operados com tempo de detenção hidráulica (TDH) de 18 horas. Foi possível constatar que os quatro reatores foram aptos na remoção de matéria orgânica (acima de 84%) e LAS (acima de 81%), respectivamente para concentração inicial média de 550 mg/L e 16,5 mg/L. No entanto, carvão ativado e argila expandida sofreram processo de fragmentação durante a operação do reator. Assim, areia foi o material escolhido para preencher o reator em escala de bancada devido aos bons resultados de remoção do LAS (99%), menor custo e facilidade de aquisição, quando comparada a pérola de vidro. Após 270 dias de operação, com concentrações crescentes de LAS e média de 32,3 mg/L, constatou-se que o reator em escala de bancada removeu 93% de LAS. Todos os suportes adsorveram pouco LAS (máximo de 0,43 mgLAS/gargila) não interferindo significativamente no processo de remoção biológica. Exames microscópicos realizados durante a operação dos reatores mostraram que estiveram presentes microrganismos com morfologias semelhantes a espiroquetas, bacilos, bactérias filamentosas e cocos, entre outros. A biomassa presente no final da operação do reator em escala de bancada e nos reatores menores preenchidos com pérolas de vidro (R3) e areia (R4) foi submetida à técnica de clonagem e sequenciamento do gene 16S RNAr para o Domínio Bacteria. Observou-se que os reatores apresentaram clones relacionados a diversos Filos como Bacteroidetes, Proteobacteria, Verrucomicrobia e Firmicutes, entre outros. / This work presents the anaerobic degradation of linear alkylbenzene sulphonate (LAS), a surfactant widely used in the production of detergents and present in domestic and industrial wastewaters. It was used an anaerobic fluidized bed reactor in bench scale (1,2L) filled with support material for biomass immobilization. Four different supports were previously tested in small scale fluidized bed reactors (350 ml): activated charcoal (R1), expanded clay (R2), glass beads (R3) and sand (R4). All reactors were inoculated with sludge from a UASB reactor treating swine wastewater and were fed with a synthetic substrate supplemented with LAS. The reactors were kept at 30ºC and operated with a hydraulic retention time (HRT) of 18 h. It was possible to note that the four tested reactors were able to remove organic matter (higher than 84%) and LAS (higher than 81%), respectively, to initial mean value of 550 mg/L and 16.5 mg/L. However, activated charcoal and expanded clay both produced shearing during reactor operation. Thus, sand was the chosen material to fill the bench scale reacto because of good results of LAS removal (99%) and smaller cost and affordability compared to glass beads. After 270 days of operation, with crescent LAS concentrations and average of 32,3 mg/L, it was found that the bench scale reactor was able to remove LAS in 93%. All supports adsorb a few LAS (maximun of 0.43 mgLAS/gclay). This value does not interfere in biologic removal process. Microscopic tests done during the reactor´s operation presented microorganisms with morphologies similar to spirochetes, bacillus, filamentous, cocci and others. 16S rRNA gene sequencing and phylogenetic analysis of samples from the bench scale reactor and smaller reactor filled with glass beads (R3) and sand (R4) revealed that these reactors gave rise to broad microbial diversity, with microorganisms belonging to the phyla Bacteroidetes, Proteobacteria, Verrucomicrobia and Firmicutes, and others.