Estratégia operacional de sistema formado por reator não compartimentado com setores com aeração/sem aeração precedido por reator anaeróbio

A opção por sistemas biológicos prevalece para o tratamento do esgoto sanitário. Nas décadas recentes, sistemas que possuem regiões e/ou zonas anaeróbia, anóxica e aeróbia têm-se mostrado como alternativas atraentes para remoção simultânea de matéria orgânica, nitrogênio e fósforo. No entanto, os aspectos operacionais ainda merecem ser objeto de estudo para alcançar desempenho otimizado. Nesse cenário, com intuito de comparar alternativas para a operação das unidades de tratamento de esgoto, o presente trabalho propôs-se a estudar estratégias operacionais associadas ao monitoramento, em tempo real, sem adição de fonte externa de carbono, para um reator aerado não compartimentado com crescimento suspenso e fluxo contínuo precedido de reator anaeróbio. O sistema experimental, em escala de bancada, era constituído de um reator anaeróbio, com volume útil de 43,54 L, e reator aerado, com volume útil de 68,07 L; sendo que este era formado por sete setores, em série, sem separação física. O estudo foi dividido em duas etapas: I - estudo da variação dos volumes da região aerada e da não aerada; II - estudo da aeração intermitente com ciclo de aeração/agitação pré-fixado e controlado em tempo real por sistema informatizado. Em todas as Etapas do estudo ocorreu elevada remoção de DBO e conversão de NTK para nitrato, contudo não se conseguiu obter desnitrificação em nível desejado. O uso de reatores com setores sequenciais sem divisão física (Etapa I) dificultou a obtenção de regiões distintas predominantemente anóxica e aeróbia, comprometendo a remoção de nitrogênio (principalmente a desnitrificação). A maior eficiência média de remoção de nitrogênio alcançada no reator aerado foi de 35,6% (Etapa II), quando o reator era operado com aeração intermitente sendo o ciclo de aeração/agitação controlado em tempo real. A estratégia de operação com aeração intermitente, estudada na Etapa II, favoreceu a remoção de nitrogênio. A aeração intermitente demonstrou ser uma opção promissora comparada à aeração contínua em setores específicos do reator. O controle automatizado e informatizado em tempo real dos ciclos de aeração/agitação pode ser aplicado no aperfeiçoamento da operação dos sistemas de tratamento de esgoto sanitário.

Análise dos parâmetros que interferem no metabolismo da microbiota anaeróbia e anóxica na remoção de bifenilas policloradas

A elevada concentração de cloro das bifenilas policloradas provoca alta toxicidade do composto, o qual dificulta sua biodegradação. A contaminação de PCB no Brasil foi confirmada em estudo realizado na Bahia de Santos-São Vicente (São Paulo), o qual revelou a necessidade de um plano de ação para o controle e remoção de PCB no Brasil. Pretendeu-se assim, na realização da presente pesquisa, verificar quatro hipóteses: (1) A técnica de Microextração em fase sólida é uma metodologia eficaz para avaliação de bifenilas policloradas de amostras de reatores; (2) A condição fermentativa-metanogênica abriga comunidade resistente ao PCB, e removê-lo; (3) A condição desnitrificante abriga comunidade resistente ao PCB, e removê-lo e (4) A remoção de PCB, bem como, a composição microbiana é distinta em cada condição metabólica. Para tanto, reatores em batelada foram montados separadamente com biomassa anaeróbia proveniente de reator UASB usado no tratamento de água residuária de avicultura e biomassa de sistemas de lodos ativados de tratamento de esgoto sanitário. Os reatores operados em condição mesófila foram alimentados com meio sintético, co-substratos, sendo etanol (457 mg.L-1) e formiato de sódio (680 mg.L-1) para os reatores anaeróbios, e somente etanol (598 mg.L-1) para os reatores anóxicos, além de PCB padrão Sigma (congêneres PCBs 10, 28, 52, 153, 138 e 180) em diferentes concentrações, dependendo do objetivo do ensaio. A aplicação do método de extração por SPME com análise em cromatógrafo gasoso com detector por captura de elétrons foi adequada para a determinação dos seis congêneres de PCB. Obteve-se ampla faixa de linearidade, seletividade frente aos vários interferentes, além da robustez do método, utilidade e confiabilidade na identificação e quantificação específica dos seis congêneres de PCB. A Hipótese 1 foi aceita; ou seja, por meio da aplicação da metodologia SPME foi possível quantificar os PCB nos reatores em batelada. Apesar de ter sido comprovada a inibição metanogênica na presença de PCB, com IC50 de 0,03 mg.L

Utilização de metanol, etanol e metano como doadores de elétrons para a desnitrificação

Esta tese apresenta e discute os dados obtidos a partir de trabalho experimental projetado para avaliar comparativamente o desempenho de reatores desnitrificantes em batelada, tendo etanol, metanol e gás metano como doadores de elétrons. Os experimentos foram realizados em reatores em escala de bancada. Os ensaios com gás metano objetivaram verificar a efetividade deste sub-produto de reatores anaeróbios em substituir os doadores exógenos de elétrons comumente utilizados, tais como metanol e etanol. Para alcançar o objetivo principal deste trabalho, os parâmetros cinéticos de desnitrificação, para os doadores de elétrons ensaiados, foram determinados nas diferentes condições operacionais. Além disso, as alterações ocorridas na população microbiana, ao longo do período experimental, foram avaliadas em relação à diversidade microbiana, por meio de análises microscópicas (óptica, de fluorescência e eletrônica de varredura) e da técnica de Biologia Molecular de PCR/DGGE. A completa desnitrificação foi alcançada para todos os compostos testados, e o etanol foi o doador de elétrons mais eficiente para a desnitrificação. A melhor razão carbono-nitrogênio para a desnitrificação foi igual a 1,0. Contudo, este parâmetro foi encontrado ser inadequado para utilização no processo de desnitrificação, uma vez que não expressa a capacidade real do composto usado em doar elétrons. A desnitrificação com metano ocorreu tanto na presença como na ausência de oxigênio, embora a baixas velocidades quando comparado com os outros compostos. No entanto, a configuração do reator utilizado neste estudo não foi adequada para promover a efetiva dissolução do gás metano na fase líquida. Por essa razão, sugere-se o desenvolvimento de configurações de reatores apropriadas para minimizar as resistências à transferência de massa da fase gasosa para a líquida e também desta para a biomassa.

Eficiência de uso de nitrogênio pela cana-de-açúcar: diferenças genotípicas, preferência por amônio e emissão de N2O

O uso ineficiente do nitrogênio (N) é um problema global, que pode diminuir a sustentabilidade da produção agrícola da cana-de-açúcar para fins energéticos devido às emissões de N2O oriundas da fertilização nitrogenada. A eficiência de utilização de nitrogênio (EUN) tem sido pouco estudada em genótipos de cana-de-açúcar, o que pode ser preocupante devido a importância da cultura para o país. O objetivo desse estudo foi avaliar a EUN de genótipos de cana-de-açúcar, verificando se genótipos contrastantes tem preferência de absorção por amônio ao invés de nitrato, e checar se extratos radiculares de Brachiaria humidicola e Saccharum spontaneum aumentam a eficiência de utilização de N pela cultura. Para isso três experimentos foram desenvolvidos em condições controladas em casa-de-vegetação e câmara de crescimento. No primeiro deles, 18 genótipos foram submetidos a dois níveis de N: limitante (baixo N) e suficiente (alto N). Posteriormente, quatro genótipos selecionados quanto a EUN do primeiro experimento, foram cultivados em câmara de crescimento por 69 dias, onde receberam quantidades conhecidas de N-fertilizante marcado ou no 15NH4+ ou no 15NO3-, sendo avaliados 24 e 72 horas após a aplicação do fertilizante marcado. Um terceiro ensaio foi realizado, em que extratos radiculares de Brachiaria humidicola (BCH) e Saccharum spontaneum (SCS) foram aplicados ao solo com o intuito de verificar seu potencial como inibidor da nitrificação, comparando-os com a dicianodiamida (DCD), e seu efeito para o aumento do aproveitamento do N pela cana-de-açúcar. No experimento de EUN verificou-se grande variação entre os genótipos. Dos 18 genótipos avaliados, seis foram classificados como responsivos a N e eficientes na utilização de N, três foram não eficientes e responsivos; dois foram eficientes e não responsivos, e sete não eficientes e não responsivos. Esse resultado comprova que a recomendação da adubação nitrogenada pode realmente estar pouco precisa, pois não leva em consideração a EUN de cada genótipo, sendo realizada uma aplicação genérica. As medições de fotossíntese mostraram que os genótipos mais eficientes na utilização do N, não necessariamente possuem as taxas fotossintéticas mais elevadas, estando a EUN diretamente relacionada à quantidade de raízes das plantas. No segundo trabalho, verificou-se que o N na planta proveniente do fertilizante (NPPF), 72 horas após a aplicação do N, foi 36% menor quando a fonte marcada foi NO3-, atestando que a cana-de-açúcar tem preferência de absorção por amônio em relação ao nitrato nos primeiros dias após a adubação nitrogenada. Por fim, os resultados do terceiro ensaio mostraram que a aplicação de sulfato de amônio (SA), associado ao inibidor sintético DCD, manteve os valores de N-NO3- baixos ao longo de todo período de avaliação (durante 60 dias), enquanto que com SA, SA+BCH e SA+SCS houve um aumento na concentração de nitrato no solo já a partir de 15 dia após a fertilização. O uso de DCD reduziu o fluxo médio de N2O durante o período de avaliação em relação ao uso isolado do fertilizante, o que não foi observado com o uso de extratos de raízes de Brachiaria humidicola e Saccharum spontaneum

Role of the denitrifying Haloarchaea in the treatment of nitrite-brines

Haloferax mediterranei is a denitrifying halophilic archaeon able to reduce nitrate and nitrite under oxic and anoxic conditions. In the presence of oxygen, nitrate and nitrite are used as nitrogen sources for growth. Under oxygen scarcity,this haloarchaeon uses both ions as electron acceptors via a denitrification pathway. In the present work, the maximal nitriteconcentration tolerated by this organism was determined by studying the growth of H. mediterranei in minimal medium containing30, 40 and 50 mM nitrite as sole nitrogen source and under initial oxic conditions at 42 °C. The results showed theability of H. mediterranei to withstand nitrite concentrations up to 50 mM. At the beginning of the incubation, nitrate wasdetected in the medium, probably due to the spontaneous oxidation of nitrite under the initial oxic conditions. The completeremoval of nitrite and nitrate was accomplished in most of the tested conditions, except in culture medium containing 50 mMnitrite, suggesting that this concentration compromised the denitrification capacity of the cells. Nitrite and nitrate reductases activities were analyzed at different growth stages of H. mediterranei. In all cases, the activities of the respiratory enzymeswere higher than their assimilative counterparts; this was especially the case for NirK. The denitrifying and possibly detoxifyingrole of this enzyme might explain the high nitrite tolerance of H. mediterranei. This archaeon was also able to remove60 % of the nitrate and 75 % of the nitrite initially present in brine samples collected from a wastewater treatment facility.These results suggest that H. mediterranei, and probably other halophilic denitrifying Archaea, are suitable candidates for thebioremediation of brines with high nitrite and nitrate concentrations.

Culturable aerobic and facultative bacteria from the gut of the polyphagic dung beetle Thorectes lusitanicus Jeckel

Unlike other dung beetles, the Iberian geotrupid Thorectes lusitanicus exhibits polyphagous behavior; for example, it is able to eat acorns, fungi, fruits, and carrion in addition to the dung of different mammals. This adaptation to digest a wider diet has physiological and developmental advantages and requires key changes in the composition and diversity of the beetle's gut microbiota. In this study, we isolated aerobic, facultative anaerobic, and aerotolerant microbiota amenable to grow in culture from the gut contents of T. lusitanicus and resolved isolate identity to the species level by sequencing 16S rRNA gene fragments. Using BLAST similarity searches and maximum likelihood phylogenetic analyses, we were able to reveal that the analyzed fraction (culturable, aerobic, facultative anaerobic, and aerotolerant) of beetle gut microbiota is dominated by the phyla Proteobacteria, Firmicutes and Actinobacteria. Among Proteobacteria, members of the order Enterobacteriales (Gammaproteobacteria) were the most abundant. The main functions associated with the bacteria found in the gut of T. lusitanicus would likely include nitrogen fixation, denitrification, detoxification, and diverse defensive roles against pathogens.

Nitrogen isotope ratios of Cretaceous Atlantic sedimentary sequences

At two locations in the Atlantic Ocean (DSDP Sites 367 and 530) early to middle Cretaceous organic-carbon-rich beds (black shales) were found to have significantly lower delta15N values (lower 15N/14N ratios) than adjacent organic-carbon-poor beds (white limestones or green claystones). While these lithologies are of marine origin, the black strata in particular have delta15N values that are significantly lower than those previously found in the marine sediment record and most contemporary marine nitrogen pools. In contrast, black, organic-carbon-rich beds at a third site (DSDP Site 603) contain predominantly terrestrial organic matter and have C- and N-isotopic compositions similar to organic matter of modern terrestrial origin. The recurring 15N depletion in the marine-derived Cretaceous sequences prove that the nitrogen they contain is the end result of an episodic and atypical biogeochemistry. Existing isotopic and other data indicate that the low 15N relative abundance is the consequence of pelagic rather than post-depositional processes. Reduced ocean circulation, increased denitrification, and, hence, reduced euphoric zone nitrate availability may have led to Cretaceous phytoplankton assemblages that were periodically dominated by N2-fixing blue-green algae, a possible source of this sediment 15N-depletion. Lack of parallel isotopic shifts in Cretaceous terrestrially-derived nitrogen (Site 603) argues that the above change in nitrogen cycling during this period did not extend beyond the marine environment.

Benthic anammox and dentrification rates measured in a slurry incubation experiments at four different stations in the Arabian Sea off Pakistan during the METEOR cruise M74/2 in 2007

Vertical distributions of benthic denitrification and anammox rates within the sediment were estimated from slurry incubation experiments. Rates were used to calculate the contribution of anammox and denitrification to the total N-loss. Briefly, MUC sediment cores were sliced in 2 cm intervals and the sediment was diluted and incubated with degassed bottom water in a gas tight bag. After pre-incubating the bags for 2 h, 15N-labeled substrates were injected into the bags and the slurries were thoroughly mixed. Incubations were performed in the dark at in situ temperatures. The N2 isotope ratio (28N2, 29N2, and 30N2) was determined by gas chromatography-isotopic ratio mass spectrometry (VG Optima, Micromass) and calculated according to Kuypers et al. (2005) and Holtappels et al. (2011), respectively.Furthermore, total organic carbon and nitrogen concentrations were measured of core sediment layers corresponding to those used for rate measurements. Concentrations of organic carbon and nitrogen were determined by combustion/gas chromatography (Carlo Erba NA-1500 CNS analyzer) of dried sediment samples after acidification. The same sediment layer were also used to extract nucleic acids. The concentrations of the DNA in the samples were measured spectrophotometrically with a NanoDrop instrument (Thermo Fisher Scientific Inc.). The biomarker functional gene nirS, encoding the cd1-containing nitrite reductase, for both denitrifiers and marine anammox bacteria were quantified with real-time PCR, using the primers cd3aF/R3cd (5'-GTSAACGTSAAGGARACSGG-3' (Michotey et al., 2000)/5'-GASTTCGGRTGSGTCTTGA-3'; Throback et al., 2004) and Scnir372F/Scnir845R (5'-TGTAGCCAGCATTGTAGCGT-3'/5'-TCAAGCCAGACCCATTTGCT-3'; Lam et al., 2009).

Stable carbon and nitrogen isotope composition of organic matter in sediments of the Oman Margin

Stable isotopic compositions of carbon and nitrogen and organic carbon content of sediments ranging from the Pliocene to the Pleistocene-Holocene in age from the Oman Margin (ODP Sites 724 and 725) are reported. In general, the organic carbon content is greater than 2% at Site 724. Prior to the Pleistocene-Holocene at this site, sediments with higher content of organic matter were deposited owing to favorable preservation conditions and/or higher productivity. In the Pleistocene, lower amounts of organic matter have been preserved; this material generally has more enriched nitrogen isotopic compositions. This may indicate intensification of the Oxygen Minimum Zone and denitrification with the onset of the Pleistocene. A correlation of carbon isotope content of these sediments with oxygen isotope stages at Site 724 indicates an enrichment in 13C during glacial events. Based on the stable isotope evidence of both carbon and nitrogen, there does not appear to be major input of terrigenous-derived allochthonous material in this marine environment. The timing and extent of monsoon winds on the productivity of this region are not evident, but require further studies for collaborative interpretation of small-scale features in the isotopic and carbon content of this environment.

(Table T1) Permeabilities and bulk properties of ODP Hole 191-1179C

One of the objectives of drilling at Site 1179 was to search for microbes or biochemical evidence of microbial activity as part of the ongoing exploration of the depth and extent of the deep biosphere. The existence of living microbes has not been confirmed, but the chemistry of pore waters from the site, such as sulfate and ammonium profiles, is consistent with sulfate reduction and nitrification by anaerobic bacteria. However, chemical profiles are affected by the movement of molecules and ions through porous sediments by diffusion and advection. Permeability is thus an important consideration in the interpretation of pore water chemistry profiles. Moreover, diatomaceous sediments have some unique and, as yet, poorly understood physical properties. The purpose of this research is to measure hydraulic conductivity (permeability) in a suite of sediment samples from Ocean Drilling Program Site 1179 by the transient-pulse method. The sample set consists of four diatom ooze samples from Unit I, one radiolarian ooze sample from Unit II, and one pelagic clay sample from Unit III. The permeability of the clay is 1.92 µd, whereas the permeabilities of the overlying radiolarian and diatom oozes range from 289 to 1604 µd. Among these samples, permeability increases with porosity and grain size, in keeping with the results of previous studies.

The coupled trickling filter-activated sludge process : design and performance /

Mode of access: Internet.

A study of nitrate respiration in the activated sludge process /

Mode of access: Internet.

Note on the appearance of nitrous acid during the evaporation of water : A report of experiments made in the Rothamsted laboratory /

Reprinted from the Journal of the Chemical Society, May, 1881.

Een onderzoek naar de nitrificatie en denitrificatie in tropische gronden .. /

"Literatur overzicht": p. [7]-16.