Remoção de Nitratos de água de drenagem agrícola utilizando biorreatores com diferentes fontes de matéria orgânica

dc.contributor.advisor1Barana, Ana Cláudia
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dc.contributor.instituicao-banca1UELpt_BR
dc.contributor.instituicao-banca2UEPGpt_BR
dc.contributor.referee1Lopes, Deize Dias
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dc.contributor.referee2Batista, Jesiane Stefanea da Silva
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dc.creatorStolle, Elaine Macedo
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dc.date.accessioned2022-10-31T19:08:16Z
dc.date.accessioned2026-06-30T19:33:12Z
dc.date.available2022-10-31T00:00:00Z
dc.date.available2022-10-31T19:08:16Z
dc.date.issued2022-09-02
dc.description.abstractNitrogen is one of the main constituents of the atmosphere, several organisms need to survive and it circulates in nature in various oxidation states, from the ammoniacal form (NH3), the most reduced, to the nitrate form (NO3-), the more oxidized. Nitrate, when transferred in large quantities to surface waters, can cause serious problems to the environment, such as the appearance of algae, and to the health of humans and animals, such as the manifestation of cancer in the gastrointestinal system and methemoglobinemia in babies. One of the most used nutrients in agriculture is nitrogen, which can drain into water bodies when not absorbed by plants. The objective of this work was to evaluate the potential of nitrate removal in agricultural drainage water, using fixed bed bioreactors with different sources of organic matter, using corn stalk, corn cob, and an inert support of high porosity: foam of polyurethane (Mini Biobobs®), with different mixtures in each reactor. The study was divided into two phases: Phase I, without temperature control and with Hydraulic Detention Times (TDH) of 24, 16, and 8 hours; and Phase II, with the controlled temperature at 18 and 30oC and TDH of 8 h. In both phases, the affluent consisted of agricultural drainage water enriched with 20 mg L-1 of N-NO3. The best results obtained in Phase I was with 24 and 16 h TDHs, in reactors filled with biodegradable supports. In Phase II, the best results were obtained with the reactor filled with a mixture of cob and Mini Biobobs® kept at 30°C and TDH of 8h, with 73.86% ± 4.88 removal efficiency. The reactor filled only with Mini Biobobs® showed no nitrate removal, indicating the need for a source of organic matter for heterotrophic denitrifying bacteria. The pH, alkalinity, and nitrite results in the two phases showed to be within the ideal conditions for the removal to occur and the NMP confirmed the presence of denitrifying bacteria in the system. The denitrification process followed a zero-order kinetic equation, indicating that, under the conditions studied, the substrate concentration did not affect the efficiency of the process. The results indicate that corn residues are promising and viable as an alternative for use in reactors aimed at removing nitrate from agricultural drainage water.pt_BR
dc.description.resumoO nitrogênio é um dos principais constituintes da atmosfera, ele é importante para vários organismos sobreviverem e circula pela natureza em vários estados de oxidação, desde a forma amoniacal (NH3), a mais reduzida, até a forma de nitrato (NO3- ), a mais oxidada. O nitrato, quando transferido em grandes quantidades para as águas superficiais, pode trazer graves problemas ao meio ambiente, como o aparecimento de algas, e à saúde de humanos e animais, como a manifestação de câncer no sistema gastrointestinal e a metahemoglobinemia em bebes. Um dos nutrientes mais utilizados na agricultura é o nitrogênio, que pode escoar para os corpos d’água quando não absorvido pelas plantas. Este trabalho teve por objetivo avaliar o potencial de remoção de nitratos em água de drenagem agrícola, utilizando biorreatores de leito fixo com diferentes fontes de matéria orgânica, como suportes caule de milho, sabugo de milho e um suporte inerte de elevada porosidade: espuma de poliuretano (Mini Biobobs®), com diferentes misturas em cada reator. O estudo foi dividido em duas fases: Fase I, sem controle de temperatura e com Tempos de Detenção Hidráulica (TDH) de 24, 16 e 8 horas; e Fase II, com temperatura controlada em 18 e 30oC e TDH de 8 h. Em ambas as fases o afluente era composto por água de drenagem agrícola enriquecida de 20 mg L-1 de N-NO3. Os melhores resultados obtidos na Fase I foram com TDHs de 24 e 16 h, nos reatores preenchidos com os suportes biodegradáveis. Na Fase II, os melhores resultados foram obtidos com o reator preenchido com uma mistura de sabugo e Mini Biobobs® mantido a 30°C e TDH de 8h, com 73,86% ± 4,88 de eficiência de remoção. O reator preenchido apenas com Mini Biobobs® não apresentou remoção de nitrato, indicando a necessidade de uma fonte de matéria orgânica para as bactérias desnitrificantes heterotróficas. Os resultados de pH, alcalinidade e nitrito nas duas fases demonstraram estar dentro das condições ideais para ocorrência da remoção e a NMP confirmou a presença de bactérias desnitriticantes no sistema. O processo de desnitrificação seguiu uma equação cinética de ordem zero, indicando que, dentro das condições estudadas, a concentração de substrato não interferiu na eficiência do processo. Os resultados indicam que os resíduos do milho são promissores e viáveis como alternativa para uso em reatores que visam a remoção de nitrato em águas de drenagem agrícola.pt_BR
dc.identifier.citationSTOLLE, Elaine Macedo. Remoção de nitratos de água de drenagem agrícola utilizando biorreatores com diferentes fontes de matéria orgânica. 2022. Dissertação (Mestrado em Ciência e Tecnologia de Alimentos) - Universidade Estadual de Ponta Grossa, Ponta Grossa, 2022.pt_BR
dc.identifier.urihttps://ri.uepg.br/handle/123456789/3738
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Estadual de Ponta Grossapt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.departmentDepartamento de Engenharia de Alimentospt_BR
dc.publisher.initialsUEPGpt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia de Alimentospt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
dc.subjectDesnitrificaçãopt_BR
dc.subjectBactérias heterotróficaspt_BR
dc.subjectProcessos biológicospt_BR
dc.subjectDenitrificationpt_BR
dc.subjectHeterotrophic bacteriapt_BR
dc.subjectBiological processespt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::CIENCIAS AGRARIAS::CIENCIA E TECNOLOGIA DE ALIMENTOSpt_BR
dc.titleRemoção de Nitratos de água de drenagem agrícola utilizando biorreatores com diferentes fontes de matéria orgânicapt_BR
dc.typeDissertaçãopt_BR

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