Esta tese enfocou a validação de um sistema de recirculação para estudos de digestibilidade de camarões marinhos e a determinação dos coeficientes de digestibilidade de ingredientes protéicos em diferentes níveis de inclusão para a elaboração de dietas para camarões marinhos. O sistema de recirculação compreendeu o projeto de um tanque para estudos de digestibilidade com camarões e entre os diferentes sistemas avaliados, o Guelph-L foi o mais eficiente porque combinou uma alta eficiência de remoção de sólidos com um melhor perfil de velocidade da água e menor distância percorrida pelas partículas de fezes ou alimento não consumido. Os ensaios de digestibilidade com os seis ingredientes protéicos: farinha de peixe (FPX), concentrado protéico de soja (CPS), farinha de vísceras de frango (FVI), glúten de milho (GLM), farinha de carne e ossos (FCO) e farinha de penas hidrolisadas (PEN) incluídos na dieta referência nos níveis de 10, 20 e 30% mostraram que a digestibilidade aparente dos ingredientes foi significativamente influenciada pelo seu nível de inclusão nas dietas teste e esta influência foi mais intensa nos ingredientes glúten de milho e farinha de vísceras de frango, que apresentaram maiores desbalanços de aminoácidos. Os ingredientes que apresentaram os maiores coeficientes de digestibilidade aparente para a matéria-seca, proteína bruta, energia bruta e disponibilidade de aminoácidos foram a FPX e o CPS, enquanto que os menores custos para a proteína e energia digestível foram a FCO, CPS e PEN. O crescimento, sobrevivência e conversão dos camarões alimentar foram significativamente influenciados pelo tipo de ingrediente teste nas dietas, mas não pelo nível de inclusão e apresentaram a seguinte ordem de crescimento em g semana-1: FPX > CPS > PEN > FVI > FCO > GLM. Os coeficientes de digestibilidade aparente das dietas descreveram melhor o crescimento semanal do que os coeficientes de digestibilidade dos ingredientes, apesar da fraca correlação. / This thesis focused on the validation of an aquaculture recirculation system (RAS) for shrimp digestibility studies and the determination of the digestibility coefficients of protein sources at different inclusion levels for shrimp feeds. The recirculation system for digestibility studies proved to be adequate for its purpose and shrimp growth rates was equal to or higher than those experienced in the farms. The recirculated system comprised the Project of a tank for shrimp digestibility studies with marine shrimp which permitted the output of high quality faecal samples in quantity, reliability in the shorter time as possible. Among the systems evaluated the Guelph-L was the most efficient as it combined a high solids removal efficiency with an reasonable water velocity profile and the shortest distance for the feces and feed particles from the tank bottom to the collection tube. The digestibility trials were conducted with six protein sources: fish meal (FPX), soy protein concentrate (CPS), poultry by product meal (FVI), corn gluten meal (GLM), meat and bone meal (FCO) and hydrolyzed feather meal (PEN) at the inclusion rates of 10, 20 and 30% showed that the apparent digestibility of the protein sources was significantly affected by their inclusion levels in the test diets and this effect was more intense for the protein sources corn gluten meal and poultry by product meal, that displayed the greatest amino acids imbalance. The ingredients that presented the highest coefficients for the apparent dry matter, protein and energy digestibility and amino acids availability was fish meal and soy protein concentrate and the lowest cost for the digestible protein and energy was meat and bone meal, soy protein concentrate and hydrolyzed feather meal. The growth rates, survival and economical feed conversion ratio was significantly affected by the ingredient type, contrary to the inclusion level, and presented the following growth rate in g week-1 order: FPX > CPS > PEN > FVI > FCO > GLM. The diet apparent digestibility coefficients described weekly growth rate better than ingredient apparent digestibility coefficients, despite the weak correlation.

O presente estudo teve por finalidade testar a hipótese de que o uso de uma taxa de recirculação variável do lixiviado de um reator tratando a fração orgânica dos resíduos sólidos urbanos domésticos, em um sistema em batelada híbrido, seria capaz de acelerar a degradação deste substrato em comparação com um sistema idêntico, porém que operasse com taxa de recirculação constante. Dois conjuntos de reatores foram operados, um com taxa de recirculação constante (sistema controle) e o outro com taxa de recirculação variável (sistema experimental). Os reatores foram mantidos em sala climatizada, com temperatura mantida em 35 ºC '+ OU -' 1 ºC. Cada conjunto era composto de um reator de sólidos, preenchido com o resíduo a ser digerido misturado a lixiviado de aterro sanitário, e um filtro anaeróbio, destinado a tratar o lixiviado que saía do primeiro. O substrato utilizado foi a fração orgânica dos resíduos sólidos urbanos domésticos padronizada (FORSUDp). Diversas variáveis foram medidas para o acompanhamento do processo: DQO de amostras filtradas e não filtradas, alcalinidade total, alcalinidade a ácidos voláteis, série de sólidos, nitrogênio total Kjeldahl e amoniacal, fósforo total, ácidos voláteis e composição do biogás por cromatografia gasosa. Também se acompanhou o desenvolvimento da microbiota anaeróbia por microscopia óptica de contraste de fase e fluorescência. A microscopia eletrônica de varredura indicou desenvolvimento de biofilme no meio suporte dos filtros anaeróbios. Concluiu-se que a taxa de recirculação variável consegue acelerar o processo, além de alterar de forma significativa o comportamento dos reatores e a forma de interação entre os mesmos / The objective of this study was to test the following hypothesis: varying the leachate recirculation rate in a hybrid batch reactor would make it possible to shorten the time required for the digestion of MSW, in comparison to a similar system operating with constant recirculation rate. Two sets of reactors were operated, one with constant recirculation rate (control system) and the other with varying rate (experimental system). The reactors were kept in a room which internal temperature was controlled. The temperature was kept at 35 ºC '+ OU -' 1ºC. Each set of reactors was composed of a solids reactor, filled with solid wastes and inoculated with landfill leachate, and an anaerobic filter, that should treat the leachate form the first one. The substract used was the standardized organic fraction of the municipal solid wastes (FORSUDp). Several parameters were measured for process monitoring: COD (in filtered and not filtered samples), total alkalinity, volatile acids alkalinity, solids, Kjeldahl nitrogen, ammonium nitrogen, total phosphorus, volatile acids by gas chromatography and biogas composition. The development of the anaerobic microorganisms was observed with phase-contrast and fluorescence microscopy. Scanning electron microscopy of the packed bed media showed biofilm development. It was concluded that the varying leachate recirculation rate proved to be able to enhance the degradation process. Besides, this operational strategy entirely changed the behaviour and interaction of the reactors

A digestão anaeróbia é uma potencial solução para a destinação dos grandes volumes de vinhaça gerada em biorrefinarias de cana-de-açúcar. A alta concentração de matéria orgânica presente na vinhaça é uma questão importante a ser considerada, uma vez que as populações microbianas anaeróbias, principalmente metanogênicas, são sensíveis a sobrecargas orgânicas. Uma série de configurações de reatores, bem como diferentes estratégias de partida e operação tem sido aplicadas ao tratamento de vinhaça, como a recirculação do efluente tratado, a qual é usualmente empregada para prevenir eventos de sobrecarga orgânica. O objetivo deste estudo foi determinar a influência da recirculação de efluentes em reatores anaeróbios compartimentados (RAC) tratando águas residuárias concentradas, uma vez que a literatura não é conclusiva sobre os efeitos da recirculação neste tipo de reator. Para atingir esse objetivo, foi utilizada uma abordagem dupla: experimental e modelagem matemática. Um RAC com 4 compartimentos em série em escala de bancada foi alimentado com vinhaça de cana-de-açúcar (DQO = 18,0 g/L) e monitorado durante 273 dias. Os parâmetros cinéticos e de transferência de massa do reator foram obtidos e utilizados para criar um modelo matemático para a conversão da matéria orgânica no software Matlab®. Tanto os dados operacionais como os parâmetros cinéticos mostraram que a elevada concentração de DQO fez com que o RAC não se comportasse como um sistema de duas fases, bem como a recirculação não resultasse em melhorias relevantes de desempenho. O modelo matemático concordou com os dados operacionais e mostrou que, em termos de capacidade de conversão, o uso de elevadas taxas de recirculação não é necessário para um adequado desempenho do RAC, uma vez que a cinética bioquímica observada não foi expressivamente limitada pela concentração de substrato. / Anaerobic digestion is a potential approach to handle the large volume of vinasse generated in sugarcane biorefineries. The high concentration of organic matter present in vinasse is an important issue to be considered, since anaerobic microbial populations, mainly methanogens, are sensitive to organic overloads. A serie of reactors configurations, as well as different startup and operating strategies, have been applied to the treatment of vinasse, so that the recirculation of the treated effluent is usually used to prevent organic overloading events. The aim of this study was to determine the influence of effluent recirculation in anaerobic baffled reactors (ABR) treating high concentrated wastewater, since literature is not conclusive about its effects. To achieve this aim an experimental and mathematical modeling dual approach was employed. A bench-scale ABR with four serial baffleds was fed with sugarcane vinasse (COD = 18,0 g/L) and monitored for 273 days. Kinetic and mass transfer parameters were obtained and used to create a mathematical model for the organic matter conversion in Matlab®. Both the operating data and the kinetic parameters showed that at high COD concentrations the ABR does not behave as a two-stage system, as well as recirculation did not result in relevant performance improvements. The mathematical model agreed with the operational data and showed that, in terms of conversion capacity, the use of high recirculation ratios is not necessary for suitable ABR performance, since the observed biochemical kinetics were not high limited by the concentration of substrate.

Este trabalho avaliou o desempenho de um sistema que combina os processos anaeróbio e aeróbio, para tratamento de esgoto sanitário, operado de modo contínuo sem e com recirculação da fase líquida. A combinação dos processos anaeróbio e aeróbio tem como objetivo aproveitar as vantagens de cada um, minimizando seus aspectos negativos. Foi utilizado um reator, em escala de bancada, de leito fixo e fluxo contínuo de escoamento ascendente com argila expandida e espuma de poliuretano como suportes de imobilização da biomassa. O desempenho do sistema foi avaliado em três diferentes tempos de detenção hidráulica (TDH), 6, 8 e 10 horas, na fase anaeróbia, nos quais os melhores valores de remoção de matéria orgânica chegaram a 80%, com valores de DQO efluente abaixo de 150 mg/L. Com a inserção da fase aeróbia ao sistema (TDH de aproximadamente 11 horas, sendo 8 horas para a fase anaeróbia e 3 horas para a fase aeróbia), a eficiência subiu para mais de 90% com DQO efluente abaixo dos 50 mg/L. A nitrificação ocorreu perto do 15° dia operacional do sistema combinado e estava praticamente estável ao fim dessa etapa operacional. Após o 20º dia de operação as concentrações de nitrito mantiveram-se sempre baixas, o que indica equilíbrio da nitrificação. Foram obtidos ganhos quando feita recirculação do efluente tratado, principalmente em relação à remoção de matéria orgânica (95%) e remoção de nitrogênio total que foi de 75% para razão de recirculação de 1,5. O reator avaliado apresentou estabilidade operacional, alta remoção de matéria orgânica e nitrogênio sem a necessidade de adição de fonte exógena de carbono e de suplementação de alcalinidade. / This work evaluated the performance of a system that combines anaerobic and aerobic processes, for treatment of domestic sewage. The bench-scale fixed-film reactor was operated in a continuous way without and with recycle of the liquid phase. Expanded clay and polyurethane foam were used as supports for immobilization of the biomass. Initially, the system was operated under anaerobic condition and its performance was evaluated for three different hydraulic retention times (HRT), 6, 8 and 10 h. In this phase, COD removal efficiency of 80% was reached for HRT of 10 h, with effluent COD below 150 mgCOD/L. The combined anaerobic-aerobic operation (HRT of approximately 11 h, being 8 h for the anaerobic phase and 3 h for the aerobic phase) favored the organic matter removal that reached 90%, with effluent COD below 50 mgCOD/L. The operation with liquid recycle provided the best results with COD removal of 95% and total nitrogen removal of 75% under recycle ratio of 1.5. The anaerobic-aerobic fixed bed reactor, with recycle of the liquid phase, proved to be an excellent alternative for domestic sewage treatment, mainly when organic matter and nitrogen removals are required. The concomitant C and N removal without addition of exogenous source electron donor and with no additional alkalinity supplementation was the main advantage of this reactor over the conventional reactors applied for this purpose.

As células de recirculação interna dos giros subtropicais oceânicos são definidas por subdividilos em feições de circulação anticiclônicas adjacentes ao contorno oeste. A estrutura de recirculação interna do Giro Subtropical do Atlântico Sul (GSAS) difere daquelas originalmente propostas por Tsuchiya (1985), Reid (1989) e Stramma & Peterson (1991). Encontramos que, em termos médios, a recirculação interna é bi-partida na porção central da Bacia de Santos e confinada zonalmente no contorno oeste do GSAS. A célula de recirculação norte (CRN) se estende desde a Cadeia Vitória-Trindade (20º S) até 25-28º S, e é mais rasa e evidente na circulação do oceano superior. A célula de recirculação sul (CRS) se estende de 30º S até 40º S e é mais espessa verticalmente. Estas estruturas apresentam variações sazonais significativas e diferenças no regime de circulação, sendo a CRN mais baroclínica, e a CRS mais barotrópica. O exame de diferentes conjuntos de dados revelou que a recirculação interna do GSAS apresenta intensa atividade de mesoescala que se reflete na circulação oceânica na região do Pólo Pré-sal da Bacia de Santos. Esta atividade predomina, tanto nos domínios da Corrente do Brasil - Corrente de Contorno Intermediária (CB-CCI) quanto no do fluxo de retorno da CRN. Da análise de séries temporais, detectamos que o desvio padrão desses escoamentos é da mesma magnitude que a média, principalmente na região da CRN onde o seu sinal fica mascarado pela variabilidade. Adjacente ao contorno oeste, o desvio padrão da Topografia Dinâmica Absoluta (std-TDA) revela uma área de cisalhamento e, provavelmente, de instabilidade por conta da posição média do escoamento meandrante da CB para sul-sudoeste, com velocidades máximas superficiais de 0,8 m s-1 em jato cuja base se encontra a 600 m de profundidade; e paralelo a esse, um escoamento médio, também meandrante, para nordeste da borda externa da recirculação interna do GSAS, com velocidades máximas superficiais de 0,5 m s-1 em jato cuja base se encontra a 300 m de profundidade. Em 28º S, porção central da Bacia de Santos, a região de cisalhamento entre os jatos da CB e fluxo de retorno da CRN possui 2,5-3º (ou 277-330 km) de largura. Esta região nos mapas de std-TDA configura um \'Corredor de Vorticidade\', em que uma sucessão de pares vorticais ciclônicos e anti-ciclônicos, paralelos e confinados nesta faixa de maior variabilidade de mesoescala, modulam o comportamento horizontal tanto da CB quanto do relativamente menos intenso e mais raso fluxo de retorno da CRN na Bacia de Santos. Verticalmente, a variabilidade está confinada aos primeiros 400-600 m, sem direção predominante, e é essencialmente baroclínica em 1º modo. Por outro lado, as fracas componentes médias de velocidade (0,1-0,2 m s-1) no centro do corredor indicam que a estrutura vertical é majoritariamente de 2º modo baroclínico ao nível de 83 (64) % para o perfil médio zonal (meridional) de velocidades. Em síntese, a área de estudo, caracterizada por escoamentos médios relativamente fracos, é dominada por vórtices cujo ajustamento geostrófico é amplamente dominado pelo 1º modo baroclínico. Análises no domínio da freqüência mostram que as ondas que se propagam pelo Corredor de Vorticidade, vi possuem variabilidade vertical sem período dominante e energia dispersa, característica de espectro de \'ruído vermelho\'. Já a sua variabilidade horizontal superficial mostra periodicidades intra-sazonais, características de processos de larga e meso escalas. Das razões físicas que podem sustentar dinamicamente o processo de recirculação interna do GSAS, focamos no forçamento mecânico do vento, com base em um modelo analítico linear quase-geostrófico (QG) na configuração de 1½ camadas a partir do clássico modelo de Munk (1950). Conseguimos reproduzir as principais feições médias do GSAS com base em um vento idealizado. O exame de campos de função de corrente (? ) gerados a partir do modelo analítico, forçado por 8 diferentes conjuntos de tensão de cisalhamento do vento (TCV) médio zonal, revelou que existe uma variação inter-sazonal entre 30-40º S, o que sugere que a recirculação desloca-se meridionalmente, segundo a variação sazonal desses campos de TCV. Sob condições realistas de contorno e ventos idealizados em experimentos teóricos, observamos a estrutura de larga escala da recirculação interna do GSAS, meridionalmente alongada e zonalmente confinada no contorno oeste, e também a sua partição em dois subgiros. Os resultados modelados indicam que o forçamento pelo vento, a viscosa camada limite oeste gerada pelo atrito lateral e a geometria realista da quebra de plataforma podem ser os mecanismos de primeira ordem que explicam a recirculação interna do GSAS, em termos médios, com uma dinâmica linear simples. Entretanto, reconhecemos que outros fatores/fenômenos não abordados quantitativamente neste trabalho podem colaborar para explicar a bi-partição da recirculação interna do GSAS. O cenário proposto para esta interrupção da recirculação em 25-28º S envolveria o processo de acoplamento entre gradientes de TSM e variações na magnitude da TCV, onde se propagam ondas baroclinicamente instáveis. Este acoplamento incrementaria a taxa de crescimento dos meandros mais instáveis, associados a uma corrente de contorno oeste relativamente fraca, a CB (Spall, 2006). Hipotetizamos que estes processos combinados, recorrentes no tempo, explicariam fisicamente a \'interrupção\' da feição média de recirculação interna do GSAS na Bacia de Santos entre 25-28º S. Adicionalmente, o processo de circulação oceânica na área estudada não seria apenas governado pelo vento médio zonal de larga escala, mas também por uma componente termohalina e pelo forçamento de segunda ordem por clivagens/amálgamas entre feições vorticais. A existência da camada limite lateral de Munk pode ser conseqüência da interação média vortical na região do Corredor de Vorticidade. Estes forçantes poderiam explicar o caráter de alta variabilidade da circulação oceânica observada no Pré-sal da Bacia de Santos. / The inner recirculation cells of the subtropical gyres are defined due to their subdivision into anti-cyclonic circulation features near the western boundary. The mean pattern of the inner recirculation structure of the South Atlantic Subtropical Gyre (SASG) differs from those originally proposed by Tsuchiya (1985), Reid (1989) and Stramma & Peterson (1991). We found the inner recirculation double-partitioned and zonally-confined in the SASG western boundary, in the central portion of the Santos Basin. The northern recirculation cell (NRC) spans from Vitória- Trindade Chain (20º S) to 25-28º S, being shallower and more evident in the upper ocean circulation. The southern recirculation cell (SRC) spans from 30º S to 40º S, being vertically thicker. These recirculation structures show important seasonal variations and slant differences on the circulation pattern: the NRC is more baroclinic while the SRC is more barotropic. The analysis based on different data sets revealed intense mesoescale activity in the SASG inner recirculation that influences the oceanic circulation in the Pre-salt Cluster of the Santos Basin. The mesoescale features prevail on the Brazil Current - Intermediate Western Boundary Current (BC-IWBC) domain as long as on the NRC\'s return flux. The standard-deviation and the mean of these flows have similar magnitudes, respectively. Indeed, the variability of the flow masks the recirculation signal in the NRC area. Maps of standard-deviation from Absolute Dynamic Topography (std-TDA) showed a region adjacent to the western boundary, attributed to the mean flows horizontally sheared and probably their flux instability. The southsouthwestern meandering BC flow has maximum surface velocity of 0,8 m s-1 and 600 m deep base jet. Parallel to it, the north-northeastern meandering NRC return flux of the inner recirculation of the SASG has 0,5 m s-1 maximum surface velocity and 300 m deep base jet. This shearing region between the BC and the NRC return flux jets has 2,5-3º (or 277-330 km) width in the central portion of the Santos Basin at 28º S. Pairs of cyclonic and anti-cyclonic eddies succeed flowing paralleled and confined within it configuring a \'Vorticity Corridor\' likestructure. Therefore, this variability region modules the horizontal behavior of the BC and the relative weaker and shallower NRC return flows in the Santos Basin. Vertically, the variability is essentially of 1st baroclinic mode. Great part of it occupies the first 400-600 m water depth, with no predominant direction. We found seasonal stratification, which the geostrophic adjustment is mainly of 2nd baroclinic mode, with 83 (64) % adjust for the zonal (meridional) mean profile. Albeit of relative weaker mean flows (0,1-0,2 m s-1), the study area is eddy dominated wich are geostrophically adjusted to the 1st baroclinic mode. On the frequency domain, we found that the waves that propagate on the corridor have vertical variability with no dominant period and disperse energy (\'red noise\'), while horizontal surface variability showed intra-seasonal periods characteristic from large and mesoescale processes. Based on the physical reasons that could dynamically support the inner recirculation process, we focused on the mechanical forcing of the wind, by developing a linear quasi-geostrophic viii (QG) 1½ layer analytical model. We followed the classical Munk (1950) wind-driven model. We succeeded on reproducing the main features of the SASG based on an idealized wind. The stream-function (? ) output maps we computed from this model, based on 8 different zonal mean wind shear stress (WSS) climatology data sets, revealed us an inter-seasonal variation between 30-40º S. This suggests that the inner recirculation would dislocate meridionally according to seasonal variations of the WSS fields. Under realistic boundary conditions and by using three theoretical winds we found the inner large-scale recirculation feature of the SASG, meridionally-elongated and zonally-confined in the western boundary, as well as its doublepartition. The modeled results implies that the wind forcing, the western boundary viscous layer, and the realistic geometry of the continental shelf break are the mechanisms that explains in first order the inner recirculation of the SASG in mean terms, by a simple and linear dynamics. However, we recognize that other process not quantitatively evaluated would help to explain the partition of the inner recirculation of the SASG. The proposed scenario for this interruption of the recirculation at 25-28º S would involve the coupling process between sea surface temperature (SST) gradients and changes on the WSS magnitudes, in a baroclinically unstable wave propagation area. This coupling would enhance the most unstable meanders growth rate, which are associated to a weaker western boundary current, the BC (Spall, 2006). We hypothesized that these combined processes, recurring in a time frame, could physically explain the interruption of the inner recirculation of the SASG mean feature in the Santos Basin at 25-28º S. Additionally, the oceanic circulation process in the study area would not only be large scale wind-driven, but also driven by a thermohaline component and by a second order eddy-forcing due to cleavages/amalgams among eddy features. The existence of a Munk boundary layer can be consequence of the mean eddy interaction in the Vorticity Corridor region. These aspects could explain the high variability characteristic on the oceanic circulation we observed in the Pre-salt Cluster of the Santos Basin.

Este trabalho fundamentou-se na concepção, desenvolvimento tecnológico, ampliação de escala e avaliação do comportamento de sistema combinado anaeróbio-aeróbio de leito fixo e fluxo ascendente, com recirculação da fase líquida, para tratamento de esgoto sanitário. O reator, em escala piloto, foi construído em formato cilíndrico e confeccionado em fibra de vidro com volume total de aproximadamente 2,5 \'M POT.3\', com intuito de desenvolver um sistema capaz de operar como única unidade de tratamento para remoção de matéria orgânica e nitrogênio, reduzindo a geração de lodo e o consumo de energia pela combinação dos processos anaeróbio e aeróbio, possibilitando o aproveitamento das vantagens de cada um e minimizando seus aspectos negativos. Os melhores resultados operacionais foram encontrados para a etapa com tempo de detenção hidráulica total (TDH) de 12 horas e razão de recirculação (r) igual a 3,0, apresentando eficiências médias de remoção de DQO, \'N\'-NTK e SST de 92 ± 3%; 68 ± 11% e 75 ± 7%, respectivamente, com valores médios efluentes de 54 ± 22 mgDQO/L, 14 ± 10 mg \'N\'-NTK/L e 70 ± 42 mgSST/L. Os valores médios de carga orgânica volumétrica (COV) e carga volumétrica de nitrogênio (CVN) removidas foram de 1,08 ± 0,04 kgDQO/\'M POT.3\'.dia e 0,06 ± 0,02 kgNTK/\'M POT.3\'.dia para esta etapa. A estabilidade operacional durante a etapa com TDH de 12 h, a alta remoção de matéria orgânica e nitrogênio, sem a necessidade de adição de fonte exógena de carbono, para promover o processo de desnitrificação, e de suplementação de alcalinidade consumida durante a nitrificação, e a reduzida necessidade de manutenção devido à tecnologia de fabricação adotada, comprovam a viabilidade técnica de utilização do reator combinado de leito fixo como unidade compacta para pequenas comunidades ou vazões afluentes, para tratamento de esgoto sanitário. / This work was based on design, technology development, scale up and performance evaluation of an up-flow combined anaerobic-aerobic fixed bed system, with recycle of the liquid phase, for treatment of domestic sewage. The pilot scale reactor was built in a fiberglass cylindrical shape with a total volume of approximately 2.5 \'M POT.3\', aiming at the development of a system capable of operate as a single treatment unit for organic matter and nitrogen removal, with low sludge production and energy consumption by the advantages of combination of anaerobic and aerobic processes. The improved operating results were found for the condition with overall hydraulic retention time (HRT) of 12 hours and recycle ratio (r) equal to 3.0, with average removal efficiencies of COD, TKN and TSS of 92 ± 3%, 68 ± 11% and 75 ± 7%, respectively, with average effluent values of 54 ± 22 mgCOD/L, 14 ± 10 mgTKN/L and 70 ± 42 mgTSS/L. The average values of removed organic loading rate (OLR) and nitrogen volumetric loading (NVL) reached 1.06 ± 0.04 kgCOD/\'M POT.3.d and 0.06 ± 0.02 kgTKN/\'\'M POT.3\'.d for this phase. The operational stability during the stage with HRT of 12 h, the high organic matter and nitrogen removal, without addition of exogenous carbon source (electron donor) to promote the denitrification process, with no supplementation of alkalinity consumed during nitrification, and the reduced maintenance due to manufacturing technology adopted, proved the technical feasibility of the combined fixed-bed reactor as a compact unit for small communities or low inflow rates, for treatment of domestic sewage.

Esta tese enfocou a validação de um sistema de recirculação para estudos de digestibilidade de camarões marinhos e a determinação dos coeficientes de digestibilidade de ingredientes protéicos em diferentes níveis de inclusão para a elaboração de dietas para camarões marinhos. O sistema de recirculação compreendeu o projeto de um tanque para estudos de digestibilidade com camarões e entre os diferentes sistemas avaliados, o Guelph-L foi o mais eficiente porque combinou uma alta eficiência de remoção de sólidos com um melhor perfil de velocidade da água e menor distância percorrida pelas partículas de fezes ou alimento não consumido. Os ensaios de digestibilidade com os seis ingredientes protéicos: farinha de peixe (FPX), concentrado protéico de soja (CPS), farinha de vísceras de frango (FVI), glúten de milho (GLM), farinha de carne e ossos (FCO) e farinha de penas hidrolisadas (PEN) incluídos na dieta referência nos níveis de 10, 20 e 30% mostraram que a digestibilidade aparente dos ingredientes foi significativamente influenciada pelo seu nível de inclusão nas dietas teste e esta influência foi mais intensa nos ingredientes glúten de milho e farinha de vísceras de frango, que apresentaram maiores desbalanços de aminoácidos. Os ingredientes que apresentaram os maiores coeficientes de digestibilidade aparente para a matéria-seca, proteína bruta, energia bruta e disponibilidade de aminoácidos foram a FPX e o CPS, enquanto que os menores custos para a proteína e energia digestível foram a FCO, CPS e PEN. O crescimento, sobrevivência e conversão dos camarões alimentar foram significativamente influenciados pelo tipo de ingrediente teste nas dietas, mas não pelo nível de inclusão e apresentaram a seguinte ordem de crescimento em g semana-1: FPX > CPS > PEN > FVI > FCO > GLM. Os coeficientes de digestibilidade aparente das dietas descreveram melhor o crescimento semanal do que os coeficientes de digestibilidade dos ingredientes, apesar da fraca correlação. / This thesis focused on the validation of an aquaculture recirculation system (RAS) for shrimp digestibility studies and the determination of the digestibility coefficients of protein sources at different inclusion levels for shrimp feeds. The recirculation system for digestibility studies proved to be adequate for its purpose and shrimp growth rates was equal to or higher than those experienced in the farms. The recirculated system comprised the Project of a tank for shrimp digestibility studies with marine shrimp which permitted the output of high quality faecal samples in quantity, reliability in the shorter time as possible. Among the systems evaluated the Guelph-L was the most efficient as it combined a high solids removal efficiency with an reasonable water velocity profile and the shortest distance for the feces and feed particles from the tank bottom to the collection tube. The digestibility trials were conducted with six protein sources: fish meal (FPX), soy protein concentrate (CPS), poultry by product meal (FVI), corn gluten meal (GLM), meat and bone meal (FCO) and hydrolyzed feather meal (PEN) at the inclusion rates of 10, 20 and 30% showed that the apparent digestibility of the protein sources was significantly affected by their inclusion levels in the test diets and this effect was more intense for the protein sources corn gluten meal and poultry by product meal, that displayed the greatest amino acids imbalance. The ingredients that presented the highest coefficients for the apparent dry matter, protein and energy digestibility and amino acids availability was fish meal and soy protein concentrate and the lowest cost for the digestible protein and energy was meat and bone meal, soy protein concentrate and hydrolyzed feather meal. The growth rates, survival and economical feed conversion ratio was significantly affected by the ingredient type, contrary to the inclusion level, and presented the following growth rate in g week-1 order: FPX > CPS > PEN > FVI > FCO > GLM. The diet apparent digestibility coefficients described weekly growth rate better than ingredient apparent digestibility coefficients, despite the weak correlation.

A aqüicultura desenvolveu-se rapidamente nos últimos anos, sendo a carcinicultura um dos segmentos mais lucrativos e crescentes, onde a ração representa o custo mais elevado da produção e a maior fonte de poluição das fazendas de camarão. Nesse contexto, verifica-se a busca por rações de qualidade e novos ingredientes. Assim, o presente trabalho objetivou aperfeiçoar o método in vivo de análise da digestibilidade de rações, desenvolvendo sistemas de cultivo (aquários: 14,3L e tanques: 160L), com recirculação de água marinha e filtro biológico, empregando rações comerciais (fase de crescimento) e dietas experimentais com diferentes produtos da soja (farelo de soja, farelo de soja texturIzado e farelo de soja micronizado) e marcador de óxido crômico (teste de digestibilidade) em camarões da espécie Litopenaeus vannamei. Os sistemas e a manutenção aplicada foram eficientes na conservação da estabilidade dos parâmetros abióticos monitorados (compostos nitrogenados, temperatura, salinidade e pH). Os camarões apresentaram maior ganho de peso (P<0,05) com menores coeficientes de variação nos tanques. Não houve diferenças (P>0,05) entre as dietas testadas (aquários), mas a digestibilidade acompanhou o maior processamento da soja (tanques). Os resultados sugerem a maior adequabilidade dos tanques para testes nutricionais. / Aquaculture have developed quickly in the last years, being the shrimp culture the more profitable and increasing sector. Feed comprise the highest variable costs of production and a major pollution source from shrimp farms. Hence is the search for quality feeds and new ingredients. Thus, the present work aimed to improve the in vivo method of feed protein digestibility, developing culture systems (aquariums: 14,3L and tanks: 160L) with seawater recirculation and biological filters. Commercial feeds (growth phase) and experimental diets with different soy products (soybean meal, texturized soybean meal and micronized soybean meal) with chromic oxide as marker (digestibility test) in Litopenaeus vannamei shrimps. Systems and maintenance procedures were efficient in the conservation of abiotic parameters (nitrogen products, temperature, salinity and pH). Shrimps showed higher weight gain (P<0,05) with low variation coefficient in the tanks compared to aquaria. No difference (P>0,05) was observed between the diets tested in the aquaria. But the digestibility was major to higher processed soybean meal (tanks). The results suggest the better adequacy to nutritional tests.

Este trabalho avaliou o desempenho de um sistema que combina os processos anaeróbio e aeróbio, para tratamento de esgoto sanitário, operado de modo contínuo sem e com recirculação da fase líquida. A combinação dos processos anaeróbio e aeróbio tem como objetivo aproveitar as vantagens de cada um, minimizando seus aspectos negativos. Foi utilizado um reator, em escala de bancada, de leito fixo e fluxo contínuo de escoamento ascendente com argila expandida e espuma de poliuretano como suportes de imobilização da biomassa. O desempenho do sistema foi avaliado em três diferentes tempos de detenção hidráulica (TDH), 6, 8 e 10 horas, na fase anaeróbia, nos quais os melhores valores de remoção de matéria orgânica chegaram a 80%, com valores de DQO efluente abaixo de 150 mg/L. Com a inserção da fase aeróbia ao sistema (TDH de aproximadamente 11 horas, sendo 8 horas para a fase anaeróbia e 3 horas para a fase aeróbia), a eficiência subiu para mais de 90% com DQO efluente abaixo dos 50 mg/L. A nitrificação ocorreu perto do 15° dia operacional do sistema combinado e estava praticamente estável ao fim dessa etapa operacional. Após o 20º dia de operação as concentrações de nitrito mantiveram-se sempre baixas, o que indica equilíbrio da nitrificação. Foram obtidos ganhos quando feita recirculação do efluente tratado, principalmente em relação à remoção de matéria orgânica (95%) e remoção de nitrogênio total que foi de 75% para razão de recirculação de 1,5. O reator avaliado apresentou estabilidade operacional, alta remoção de matéria orgânica e nitrogênio sem a necessidade de adição de fonte exógena de carbono e de suplementação de alcalinidade. / This work evaluated the performance of a system that combines anaerobic and aerobic processes, for treatment of domestic sewage. The bench-scale fixed-film reactor was operated in a continuous way without and with recycle of the liquid phase. Expanded clay and polyurethane foam were used as supports for immobilization of the biomass. Initially, the system was operated under anaerobic condition and its performance was evaluated for three different hydraulic retention times (HRT), 6, 8 and 10 h. In this phase, COD removal efficiency of 80% was reached for HRT of 10 h, with effluent COD below 150 mgCOD/L. The combined anaerobic-aerobic operation (HRT of approximately 11 h, being 8 h for the anaerobic phase and 3 h for the aerobic phase) favored the organic matter removal that reached 90%, with effluent COD below 50 mgCOD/L. The operation with liquid recycle provided the best results with COD removal of 95% and total nitrogen removal of 75% under recycle ratio of 1.5. The anaerobic-aerobic fixed bed reactor, with recycle of the liquid phase, proved to be an excellent alternative for domestic sewage treatment, mainly when organic matter and nitrogen removals are required. The concomitant C and N removal without addition of exogenous source electron donor and with no additional alkalinity supplementation was the main advantage of this reactor over the conventional reactors applied for this purpose.

O presente estudo teve por finalidade testar a hipótese de que o uso de uma taxa de recirculação variável do lixiviado de um reator tratando a fração orgânica dos resíduos sólidos urbanos domésticos, em um sistema em batelada híbrido, seria capaz de acelerar a degradação deste substrato em comparação com um sistema idêntico, porém que operasse com taxa de recirculação constante. Dois conjuntos de reatores foram operados, um com taxa de recirculação constante (sistema controle) e o outro com taxa de recirculação variável (sistema experimental). Os reatores foram mantidos em sala climatizada, com temperatura mantida em 35 ºC '+ OU -' 1 ºC. Cada conjunto era composto de um reator de sólidos, preenchido com o resíduo a ser digerido misturado a lixiviado de aterro sanitário, e um filtro anaeróbio, destinado a tratar o lixiviado que saía do primeiro. O substrato utilizado foi a fração orgânica dos resíduos sólidos urbanos domésticos padronizada (FORSUDp). Diversas variáveis foram medidas para o acompanhamento do processo: DQO de amostras filtradas e não filtradas, alcalinidade total, alcalinidade a ácidos voláteis, série de sólidos, nitrogênio total Kjeldahl e amoniacal, fósforo total, ácidos voláteis e composição do biogás por cromatografia gasosa. Também se acompanhou o desenvolvimento da microbiota anaeróbia por microscopia óptica de contraste de fase e fluorescência. A microscopia eletrônica de varredura indicou desenvolvimento de biofilme no meio suporte dos filtros anaeróbios. Concluiu-se que a taxa de recirculação variável consegue acelerar o processo, além de alterar de forma significativa o comportamento dos reatores e a forma de interação entre os mesmos / The objective of this study was to test the following hypothesis: varying the leachate recirculation rate in a hybrid batch reactor would make it possible to shorten the time required for the digestion of MSW, in comparison to a similar system operating with constant recirculation rate. Two sets of reactors were operated, one with constant recirculation rate (control system) and the other with varying rate (experimental system). The reactors were kept in a room which internal temperature was controlled. The temperature was kept at 35 ºC '+ OU -' 1ºC. Each set of reactors was composed of a solids reactor, filled with solid wastes and inoculated with landfill leachate, and an anaerobic filter, that should treat the leachate form the first one. The substract used was the standardized organic fraction of the municipal solid wastes (FORSUDp). Several parameters were measured for process monitoring: COD (in filtered and not filtered samples), total alkalinity, volatile acids alkalinity, solids, Kjeldahl nitrogen, ammonium nitrogen, total phosphorus, volatile acids by gas chromatography and biogas composition. The development of the anaerobic microorganisms was observed with phase-contrast and fluorescence microscopy. Scanning electron microscopy of the packed bed media showed biofilm development. It was concluded that the varying leachate recirculation rate proved to be able to enhance the degradation process. Besides, this operational strategy entirely changed the behaviour and interaction of the reactors