A mechanistic model was developed as an extension of the Activated Sludge Model No. 1 to describe three nitrous oxide (NO) production pathways in a laboratory-scale anammox-enriched granular sequencing batch reactor. Heterotrophic denitrification and two processes mediated by ammonia oxidizing bacteria (AOB), that is, ammonia (NH) oxidation via hydroxylamine (NHOH) and autotrophic denitrification, were considered. A systematic model calibration and validation protocol was developed to obtain a unique set of kinetic parameters in the extended model. The dynamic nitrate (NO), nitrite (NO), NH and NO behaviors were accurately predicted (R ≥ 0.81) under five different nitrogen loading conditions. The predicted NO production factor ranged from 1.7 to 2.9%. The model-based analysis also revealed the dominant NO production mechanisms in terms of the actual process conditions, that is, NH oxidation via NHOH when only NH was supplied, heterotrophic denitrification when only NO was supplied, and a shift of the dominant mechanism when a mixture of NH and NO was supplied.

Nitrous oxide (N2O) is one of the gases with the greatest impact in the atmosphere due to its persistence and significant contribution to the greenhouse effect. This study provides an insight into the dynamics of N2O production in wastewater nitrogen removal systems. A 10 L sequencing batch reactor containing enriched anammox biomass was subjected to different operational conditions, i.e., temperature, feed time, NO2−/NH4+ ratio and the initial concentrations of NH4+ and NO2−. Tests showed no significant differences in maximum N2O production when the system was operated with a shorter feed time and no increase in the operating temperature. A higher N2O production was observed when the initial NO2−/NH4+ ratio increased from 1.3 to 1.7 and 1.9. The highest initial concentration of NO2− was linked to an increase in residual N2O at the end of the batch cycle, probably due to heterotrophic denitrifying metabolism.

No abstract

No abstract

Primeiro agradeço a Deus, pelo dom da vida e estar sempre comigo, me regendo e abençoando. À Joana d'Arc, minha mãe e exemplo de ser humano, a meu pai, Eucione, grande amigo, conselheiro e exemplo de força de vontade e à minha amiga, cúmplice e irmã, Ana Luísa, simplesmente por existirem e me fazerem sentir a pessoa mais especial do mundo. Amo muito vocês! À vó Gilka por todo o carinho, pelas papinhas de beterraba, abraços, poesias e por estar olhando por mim lá do céu. Ao vô Osmar pelas brincadeiras e alegrias e por zelar por mim lá do alto também. Ao meu super avô, gatão e centenário, Arp, pelas conversas de 1942, pelo exemplo, pelos ensinamentos e pelos jogos do nosso Zerão aos domingos. À vó Dilma pelas alegrias, conversas e pelas comidas gostosas... Ah, seu doce de goiaba fez um sucesso incrível com o pessoal do LPB! Aos meus tios, tias e primos pelos momentos extraordinários. Ao prof. Eduardo Cleto Pires, pela confiança, acolhida, orientação, disponibilidade e, acima de tudo, amizade. À profª. Márcia Damianovic, pela simpatia, esclarecimento das minhas infindáveis dúvidas e sugestões "mágicas" que sempre davam certo. Aos professores Eugênio Foresti e Marcelo Zaiat, pelas dúvidas sanadas e conversas divertidas na hora do cafezinho. À Valéria, pela amizade, disponibilidade e pela enorme ajuda em todos os momentos dessa pesquisa. À profª Ann Mounteer e prof. Rafael k.X. Bastos, pelos ensinamentos, exemplo, amizade e por terem despertado em mim o interesse pela pesquisa. À Dona Rosa, uma pessoa extremamente alto astral e simpática, que alegra a todos do LPB com seu sorriso. Obrigado por ter aturado a mim e meus reatores com seus 200 vazamentos em 151 dias de operação! viii Aos amigos do nosso grupo de pesquisa, Valéria, Osvaldo (Nego), Vinícius Carvalho (Bdjei), Matheus (Tetinha), Samuel (Xamego), Dario (Conca), Guilherme Vuitik (Gui), Inaê Alves e Vinícius Masquetti. Obrigado pelas discussões, amizade e cervejas compartilhadas. Ao Matheus Arndt e Paulo Marcos, por terem sido verdadeiros irmãos pra mim, aqui em São Carlos.