Caracterização microbiana e avaliação do efeito do fenol em um reator em batelada sequencial com atividade anammox

Exportado OPUSMade available in DSpace on 2019-08-10T04:24:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 disserta__o_alyne_duarte_pereira.pdf: 2784453 bytes, checksum: bd49fd931b09f7b9aeb91f99e4660cac (MD5) Previous issue date: 26O processo de oxidação anaeróbia da amônia (anammox) vem sendo estudado para a remoção de nitrogênio amoniacal de efluentes, por seus atrativos econômicos e sustentabilidade ambiental. O estudo do efeito de compostos tóxicos, como os fenóis, sobre a atividade das bactérias responsáveis pela conversão da amônia é importante, uma vez que esse composto está presente em muitos despejos industriais ricos em nitrogênio amoniacal. Os objetivos deste trabalho foram enriquecer bactérias anammox a partir de lodo ativado, caracterizar microbiologicamente a biomassa cultivada e avaliar o efeito de concentrações crescentes de fenol sobre o processo anammox. O enriquecimento foi realizado em um reator em batelada sequencial (RBS) de 2L, alimentado com meio mineral autotrófico, mantido à temperatura de 35 ºC e pH próximo a 7,5. As concentrações afluentes de N-NH4+ e N-NO2- foram inicialmente iguais a 20 mg.L-1 e alcançaram valores de 177 e 160 mg.L-1, respectivamente. Fenol foi adicionado ao reator do 335º ao 377º dia de operação com concentrações afluentes variando de 10 mg.L-1 até 300 mg.L-1. Atividade anammox foi detectada após 90 dias de operação do RBS e após esta fase as eficiências médias de remoção de N-NH4+ e N-NO2- foram próximas a 75% e 90%, respectivamente. A carga máxima de nitrogênio removida foi igual a 390 g N.m-3.d-1. Perdas de eficiências iguais a 48% de amônia e 15% de nitrito foram observadas, quando as concentrações de fenol atingiram 300 mg.L-1, em comparação com período precedente à alimentação do reator com fenol. Bactérias anammox foram detectadas pela PCR em todas as amostras de biomassa coletadas ao longo do tempo. A análise de FISH (utilizando a sonda Amx820) confirmou a presença de células com morfologias características de bactérias anammox. Pela técnica de PCR em tempo real, foram obtidas concentrações máximas de RNAr 16S de bactérias anammox iguais a 4,7 x 1010 cópias.g-1 de lodo. Os perfis da comunidade microbiana pela PCR-DGGE revelaram a predominância de uma banda em todos os tempos analisados, cuja sequência apresentou 99% de identidade com aquela de Candidatus Brocadia sp. 40. O pirosequenciamento da amostra coletada aos 270 dias de operação demonstrou que 12,16% das sequências obtidas foram estreitamente relacionadas ao gênero Candidatus Brocadia. Portanto, o enriquecimento de bactérias anammox foi realizado com sucesso, o que foi confirmado pelos resultados físico-químicos e pela caracterização microbiológica. O reator foi capaz de tolerar concentrações elevadas de fenol (200 mg.L-1) sem que houvesse inibição do processo anammox, sugerindo que o mesmo pode ser aplicado no tratamento de despejos com esse tipo de composto em sua constituição.The anaerobic ammonia oxidation (anammox) process has been studied for biological nitrogen removal due to its economic attractive and environmental sustainability. The study of the effect of toxic compounds such as phenols, on the anammox activity is important, since this compound is present in many industrial wastewaters rich in ammonia. The aims of the study were to enrich anammox bacteria from activated sludge, to characterize microbial community and to evaluate the effect of increasing concentrations of phenol on the anammox process. A sequential batch reactor (SBR) of 2L was used for anammox enrichment, fed with autotrophic mineral medium at 35 º C and pH around 7.5. The initial concentrations of NH4+-N and NO2--N were 20 mg.L-1, reaching 177 and 160 mg.L-1, respectively. Phenol was added to the reactor from the 335th day till 370th day with influent concentrations ranging from 10 to 300 mg.L-1. Anammox activity was detected after 90 days of RBS operation and after this phase the average ammonium and nitrite removal efficiencies were near 75% and 90%, respectively. The maximum nitrogen removal rate was equal to 390 g N.m-3.d-1. Losses of ammonium and nitrite removal efficiencies of 57% and 15% in RBS were observed when phenol concentrations were nearly to 300 mg.L-1. Anammox bacteria was detected by PCR in all biomass samples collected. FISH analysis (with Amx820 probe) confirmed the presence of cells with the typical morphology of anammox bacteria. By the real time PCR, concentrations of 16S rRNA anammox equal to 4.7 x 1010 copies.g-1 sludge were obtained. The microbial community profiles revealed by PCR-DGGE showed a band that prevailed during all the experiment and had 99% of sequence identity to Candidatus Brocadia sp. 40. The pyrosequencing results from sample collected at 270 days showed that 12.16% of the sequences retrieved closely related to Candidatus Brocadia. Thus, the enrichment of anammox bacteria was successfully performed which was supported by the physical-chemical results and the microbiological characterization. The reactor was able to tolerate high concentrations of phenol (200 mg.L-1) without any anammox inhibition, suggesting that these process can be applied to the treatment of wastewaters containing phenol