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

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

Submitted by Emanuel Varela Cardoso (emanuel.varela@ufcg.edu.br) on 2018-08-07T20:04:03Z No. of bitstreams: 1 TUILLY DE FÁTIMA MACEDO FURTADO GUERRA – DISSERTAÇÃO (PPGECA) 2016.pdf: 2570702 bytes, checksum: dc3123f0ac79b6573767e39e1c19c4c4 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-07T20:04:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TUILLY DE FÁTIMA MACEDO FURTADO GUERRA – DISSERTAÇÃO (PPGECA) 2016.pdf: 2570702 bytes, checksum: dc3123f0ac79b6573767e39e1c19c4c4 (MD5) Previous issue date: 2017-03-17 / Capes / O processo Anammox essencialmente é a desnitrificação autotrófica na qual nitrogênio amoniacal é oxidado por nitrito para nitrogênio molecular. O nitrito pode ser produzido em águas residuárias pela oxidação da amônia pelas Nitrosomonas. Todavia, tem-se que evitar que as bactérias do gênero Nitrobacter se desenvolvam para evitar a oxidação do nitrito para nitrato. O processo Anammox se aplica particularmente em águas ricas em amônia e pobres em material orgânico, como por exemplo, efluentes de digestores anaeróbios. Na prática tem sido aplicado com sucesso para efluentes de digestores de lodo aquecidos a 37 °C, mas a aplicação à temperatura ambiente na Europa (5 a 15 °C) não tem sido eficiente, pela dificuldade de eliminação da etapa de nitratação. Na presente pesquisa, procurou-se estabelecer se a nitrificação parcial é factível para a faixa de temperatura de esgotos no Brasil, para uma possível aplicação do processo Anammox visando à remoção de nitrogênio dos efluentes de reatores UASB. Para tanto, foram determinadas as constantes cinéticas da nitritação e nitratação em um sistema de lodo ativado entre a faixa de temperaturas de 12,7°C a 31 °C e as constantes de meia saturação do oxigênio dissolvido. A respirometria foi a ferramenta utilizada para determinar as taxas de nitritação e de nitratação e estimar as outras constantes cinéticas relevantes, sendo mostrado pelos resultados que esta é uma ferramenta útil na determinação das constantes cinéticas. Os valores encontrados das constantes cinéticas de crescimento das nitritadoras e nitratadoras em função da temperatura mostraram uma tendência de prevalecimento da nitritação sobre a nitratação em toda a faixa avaliada. Através da determinação da idade lodo mínima para a nitritação e nitratação pode-se estimar que operando um sistema de lodo ativado a temperatura ambiente adotando uma idade de lodo de 4 dias é possível promover a nitrificação parcial. / The Anammox process is essentially autotrophic denitrification in which ammoniacal nitrogen is oxidized by nitrite to molecular nitrogen. Nitrite can be produced in wastewater by the oxidation of ammonia by Nitrosomonas. However, it has to be avoided that bacteria of the genus Nitrobacter develop to avoid the oxidation of nitrite to nitrate. The Anammox process is applied particularly in ammonium rich waters and poor in organic material, such as effluent from anaerobic digesters. In practice it has been successfully applied to effluent from sludge digesters heated to 37 ° C, but application at room temperature in Europe (5 to 15 ° C) has not been efficient due to the difficulty of eliminating the nitration step. In the present research, it was tried to establish if the partial nitrification is feasible for the range of sewage temperature in Brazil, for a possible application of the Anammox process aiming at the removal of nitrogen from UASB reactor effluents. For this, the kinetic constants of nitriding and nitration were determined in an activated sludge system between the temperature range of 12.7 ° C to 31 ° C and the half-saturation constants of the dissolved oxygen. The respirometry was the tool used to determine nitration and nitration rates and to estimate the other relevant kinetic constants, and it is shown by the results that this is a useful tool in the determination of kinetic constants. The values of the kinetic constants of the nitriding and nitrating agents as a function of temperature showed a tendency of nitriding over nitration over the entire range. By determining the age minimum sludge for nitriding and nitration it can be estimated that operating a sludge activated system at room temperature adopting a sludge age of 4 days can promote partial nitrification.