Remoção de fósforo pela cianobactéria aphanothece microscopia nageli em cultivos heterotróficos

Abstract

Nesta dissertação foi demostrada a potencialidade da cianobactéria Aphanothece microscopica Nägeli em cultivo heterotrófico para remover fósforo do efluente de laticínio, bem como o efeito da temperatura no bioprocesso. Para tanto o trabalho é composto por dois artigos. O primeiro intitula-se “Influência da temperatura na remoção de fósforo por Aphanothece microscopica Nägeli em biorreatores heterotróficos”, e teve por objetivo avaliar a eficiência da cianobactéria em remover heterotroficamente fósforo total dissolvido do efluente de processamento de laticínios. A análise dos resultados mostrou que a remoção de fósforo é independente de sua concentração no sistema, porém depende fortemente da temperatura. Ficou demostrado, que a remoção é altamente sensível a temperatura principalmente no intervalo de 10ºC – 20ºC e nessas condições a operacionalidade do biorreator deverá ser ajustada para manutenção da eficiência do processo. O segundo artigo tem como título “Dinâmica de remoção de fósforo por Aphanothece microscopica Nägeli em biorreatores heterotróficos” e avaliou a remoção das formas de fósforo reativo, fósforo hidrolisável, fósforo total e fósforo orgânico, total e dissolvida, bem como de DQO e NNTK nas temperaturas de 10ºC, 20ºC e 30ºC em 24 h, a fim de investigar a dinâmica de remoção de diferentes formas de fósforo do efluente de laticínio em biorreatores heterotróficos. Foi possível concluir que a fração de fósforo predominante no efluente de laticínio foi a orgânica dissolvida, seguida de fósforo reativo dissolvido. A cianobactéria foi capaz de remover formas simples de fósforo, como reativo e complexas, fósforo hidrolisável e orgânico, bem como DQO e N-NTK. No que se refere ao fósforo suspenso, foi verificado que as frações de fósforo orgânico suspenso e fósforo suspenso total apresentaram baixa remoção. Foi observado que no intervalo de 20ºC a 30ºC foi registrado o maior desempenho quanto à remoção de fósforo para um tempo de detenção hidráulica de 16 h. Nos experimentos realizados à temperatura de 20ºC foram registrados os melhores valores cinéticos resultando em uma máxima concentração celular de 0,84 g.L-1, velocidade máxima de crescimento de 8,64 dias-1 e produtividade de 3,85 g.L-1. dia-1. Assim, a análise dos resultados permite concluir que a remoção de fósforo, DQO e N-NTK em condições heterotróficas por Aphanothece microscopica Nägeli é rota em potencial para o tratamento de efluente de laticínio.

In this dissertation, the potentiality of the Aphanothece microscopica Nägeli cyanobacteria was demonstrated in heterotrophic cultivation to remove phosphorus from the dairy effluent, as well as the effect of the temperature in the bioprocess. So, the work is composed by two articles. The first one is entitled “Influence of temperature in the removal of phosphorus by Aphanothece Microscopica Nägeli in heterotrophic bioreactors”, and it aims to evaluate the cyanobacteria’s efficiency in heterotrophically removing dissolved total phosphorus from the effluent of dairy processing. The analysis of the results showed that the removal of phosphorus is independent from its concentration in the system, however, it strongly depends on the temperature. Therefore, it was demonstrated that the removal is highly sensitive to the temperature, mostly between 10°C and 20°C. And in these conditions, the bioreactor serviceability should be adjusted for process efficiency maintenance.The second article is entitled “Phosphorus removal by Aphanothece microscopica Nägeli dynamic in heterotrophic bioreactors” and it evaluated the removal of reactive, hydrolysable, total and organic forms of phosphorus, both total and dissolved, as well as COD and N-NTK in the temperatures from 10°C, 20°C and 30°C in 24 h, in order to investigate the removal dynamic of different forms of phosphorus from the dairy effluent in heterotrophic bioreactors. It was possible to conclude that the predominant fraction of phosphorus in the dairy effluent was the dissolved organic one, followed by the dissolved reactive one. The cyanobacteria was able to remove simple forms of phosphorus, like reactive phosphorus, and complex ones, like hydrolysable and organic phosphorus, as well as COD and N-NTK. As for the suspended phosphorus, it was verified that the fractions of suspended organic phosphorus and suspended total phosphorus presented low removal. It was observed that between 20°C and 30°C it was registered the highest performance of phosphorus removal in a period of hydraulic detention of 16 h. In the analyzed experiments performed at a temperature of 20°C, it was registered the best kinetic values, resulting in a maximum cellular concentration of 0,84 g.L-1, maximum speed of growth of 8,64 day-1 and productivity of 3,85g.L-1.day-1.Therefore, the analysis of the results allow to conclude that the phosphorus, COD and N-NTK removal in heterotrophic conditions by Aphanothece microscopica Nägeli is a potential route for the dairy effluent treatment.