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Título: Processo anammox na remoção de nitrogênio de águas residuárias : avaliação de sistemas em escala de bancada
Outros títulos: Anammox process in nitrogen removal from wastewater : evaluation of systems in bench scale
Autor(es): Oliveira, Genilda Maria de
Orientador(es): Amorim, Ariuska Karla Barbosa
Assunto: Inoculação artificial
Nitrogênio
Águas residuais
Processo anammox
Água - tratamento
Data de publicação: 20-Dez-2016
Referência: OLIVEIRA, Genilda Maria de. Processo anammox na remoção de nitrogênio de águas residuárias: avaliação de sistemas em escala de bancada. 2015. xxiv, 184 f., il. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Ambiental e Recursos Hídricos)—Universidade de Brasília, Brasília, 2015.
Resumo: O controle e tratamento de águas residuárias são os principais mecanismos para evitar o aporte de nitrogênio aos ecossistemas aquáticos. Esse nutriente em altas concentrações ocasiona problemas ambientais e de saúde pública. O processo anammox, realizado por bactérias anaeróbias que oxidam a amônia usando o nitrito como aceptor final de elétrons, apresenta-se com potencial promissor para a remoção de nitrogênio de águas residuárias, devido à redução dos custos comparado ao processo convencional de tratamento, composto pelas etapas de nitrificação e desnitrificação heterotrófica. No Brasil, deve-se buscar fontes de inóculos e estudar as condições para o estabelecimento do processo anammox para quando esse mecanismo de remoção de nitrogênio tornar-se uma alternativa de tratamento viável tecnicamente. Nesse sentido, foram objetivos desse trabalho fornecer informações sobre fontes de inóculos, enriquecimento de micro-organismos e ativação de biomassa para partida de sistemas em bateladas visando remoção biológica de amônia pelo processo anammox. Foram testadas 6 fontes de inóculos, oriundas de lodos de sistemas tratando efluentes de abatedouros de bovinos e suínos, sedimentos do Lago Paranoá e da lagoa de acumulação de chorume do aterro controlado Jóckey Clube de Brasília DF, em reatores operados por bateladas em escala de bancada, usando água residuária sintética acrescida de concentrações crescentes dos substratos amônia e nitrito. Durante 120 dias, os sistemas foram ajustados para promoção do enriquecimento da biomassa anammox. Posteriormente testaram-se os sistemas para avaliação da atividade anammox. Sugere-se a presença de micro-organismos anammox, verificados por PCR e por sequenciamento dos fragmentos amplificados dos genes para o RNAr 16S, nas biomassas provenientes do sedimento do lago Paranoá, Brasília DF, dos lodos das lagoas anaeróbia e facultativas tratando efluentes de abatedouros. Ocorreu o aumento da concentração de cópias de fragmentos do gene para RNAr 16S, avaliados por PCRq após os 120 dias, indicando o enriquecimento da biomassa anammox. As condições estabelecidas para os sistemas biológicos parecem selecionar o mesmo grupo de bactérias anammox, independentemente da origem da biomassa, possivelmente havendo substituição de dominância dos grupos de bactérias anammox inicialmente presentes. Os índices de similaridades, calculados por comparações entre as sequências de nucleotídeos obtidas nesse estudo com aquelas de candidatas espécies anammox depositadas no Genbank utilizando o BLAST, indicam que os micro-organismos presentes nos sistemas testados pertencem à Ordem Brocadiales. Limitação de nitrito pode interferir no sucesso do processo, uma vez que as bactérias anammox têm menor afinidade por esse substrato do que as nitratantes e heterotróficas desnitrificantes. Em todos os sistemas biológicos testados o metabolismo anammox não foi exclusivo, uma vez que não foram atingidos os índices estequiométricos esperados. Nos sistemas biológicos ocorreu a concomitância dos processos metabólicos anammox, nitritação, nitratação e desnitrificação heterotrófica. Os inóculos utilizados e/ou as condições estabelecidas nesse estudo não favoreceram a redução do tempo de partida nos sistemas biológicos, sendo necessários mais de 200 dias de operação para enriquecimento e estabilidade do processo anammox.
Abstract: The control and treatment of wastewater are the main mechanisms to prevent the nitrogen supply to aquatic ecosystems. This nutrient in high concentrations causes environmental and public health problems. The anammox process, carried out by anaerobic bacteria that oxidize ammonia using nitrite as a final electron acceptor, is presented with promising potential for the removal of nitrogen from wastewater, due to its reduced costs compared to the conventional treatment process, which is composed of nitrification and heterotrophic denitrification stages. In Brazil, one must seek sources of inoculum and study the conditions for the establishment of anammox process when this nitrogen removal mechanism becomes a technically viable treatment alternative. In this sense, the objectives of this study were to provide information on sources of inoculum, enrichment of microorganisms and activation of biomass for the startup of batch systems targeting biological removal of ammonia by anammox process. Six sources of inoculum were tested, derived from sludge systems treating wastewater from cattle and pig slaughterhouses, sediments from Paranoa Lake and from the leachate accumulation lake of the controlled landfill Jockey Club of Brasilia DF, in reactors operated by batch in bench scale, using synthetic wastewater together with increasing concentrations of substrates ammonia and nitrite. For 120 days, the systems were adjusted for promoting the enrichment of anammox biomass. Afterwards, the systems for evaluation of anammox activity were tested. It is suggested the presence of anammox microorganisms, checked by PCR and sequencing of the amplified fragments of the genes for 16S rRNA from biomass in the lake Paranoa sediment, Brasilia DF, the sludge of anaerobic and facultative lagoons treating effluent from slaughterhouse. There was an increase in the concentration of copies of gene fragments for 16S rRNA, evaluated by PCRq after 120 days, indicating enrichment of anammox biomass. The conditions developed for the biological systems seem to select the same group of anammox bacteria, regardless of their biomass origin, possibly having replacement of the anammox bacteria groups initially present. The levels of similarity, calculated by comparing the nucleotide sequences obtained in this study with those of candidate species anammox deposited in Genbank using the BLAST, indicate that microorganisms present in the tested systems belong to the Order Brocadiales. Limitation of nitrite may interfere with the success of the process, since the anammox bacteria has lower affinity for this substrate than nitrite oxidiziers and heterotrophic denitrifiers. In all the biological systems that were tested, anammox metabolism was not unique, since the expected stoichiometric ratio was not achieved. In the biological systems, there was the concurrence of anammox metabolic processes, nitritation, nitration and heterotrophic denitrification. The inoculum used and / or the conditions established in this study did not favor the reduction of the startup time of biological systems, requiring more than 200 days of operation for enrichment and stability of the anammox process.
Informações adicionais: Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, Pós-Graduação em Tecnologia Ambiental e Recursos Hídricos, 2015.
Licença: A concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições:Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.bce.unb.br, www.ibict.br, http://hercules.vtls.com/cgi-bin/ndltd/chameleon?lng=pt&skin=ndltd sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra disponibilizada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data.
DOI: http://dx.doi.org/10.26512/2015.11.T.21992
Aparece nas coleções:ENC - Doutorado em Tecnologia Ambiental e Recursos Hídricos (Teses)

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