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Tipo: Dissertação
Título: Remoção de fenol de efluente sintético com biofilme suportado em carvão ativado: estudo em batelada e em leito fixo
Autor(es): Ribeiro, Heraldo Baialardi
Primeiro Orientador: Pasquali, Gean Delise Leal
Primeiro coorientador: Dervanoski, Adriana
Primeiro membro da banca: Mello, Josiane Maria Muneron de
Segundo membro da banca: Milanesi, Paola Mendes
Resumo: A degradação biológica através de biofilme suportado em meio sólido é um bom método para minimização das propriedades tóxicas de contaminantes, em que a regeneração de águas residuárias ocorre através de processos de biodegradação por micro-organismos, que transformam os contaminantes em compostos mais simples. Assim o emprego de biofilmes suportados em materiais inertes particulados possibilita, entre outras, uma maior concentração de biomassa retida e aumento na atividade metabólica, com maior eficiência de remoção de contaminantes como o fenol. O objetivo desse trabalho foi avaliar a biodegradação do fenol utilizando biofilme suportado em carvão vegetal em reator batelada e coluna de leito fixo. A biodegradação do fenol em reator batelada foi realizada utilizando o carvão contendo o biofilme desenvolvido em diferentes sistemas: biorreator de agitação orbital (BAO) com temeperatura fixa de 251 °C e biorreator com agitação mecânica (BAM) com temperatura variavel de 16 a 25 °C. As concentrações de fenol avaliadas foram: 150, 100 e 50 mg L-1 e pH inicial na faixa de 6,0 - 7,0. Os resultados mostraram que o biorreator BAM apresentou melhor desempenho na remoção de fenol e DQO, possivelmente devido a maior quantidade de biomassa aderida ao suporte (8,56 mg gsuporte-1), chegando a aproximadamente100 % de biodegradação do fenol em 300 min. de reação, quando comparado ao biorreator de BAO que apresentou (3,47 mg g suporte-1) a remoção máxima nas três concentrações foi obtida em aproximadamente 720 minutos. Nos ensaios em coluna de leito fixo foram estudadas três diferentes vazões (2, 3 e 4 mL min.-1) e concentrações de fenol (150, 100 e 50 mg L-1). Nestes ensaios utilizaram-se os micro-organismos adaptados nos suportes BAO e BAM dos biorreatores de batelada. Os resultados dos ensaios em coluna mostraram uma melhor remoção para o biorreator BAM, que apresentou maior quantidade de biomassa aderida, para as menores vazões estudadas. Quanto menor a vazão maior é o tempo de residência do fenol dentro da coluna em contato com os micro-organismos, consequentemente aumentando a eficiência de biodegradação. Foi também realizada a caracterização dos suportes contendo o biofilme quanto a sua morfologia através de análise de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), bem como análise microbiológica, para identificar gêneros microbianos presentes no biofilme nos biorreatores. As análises de MEV mostraram alterações morfológicas visíveis nos carvões contendo o biofilme, sendo estas mais acentuadas no suporte oriundo do biorreator BAM e as análises microbianas dos biofilmes suportados indicaram a presença de diferentes gêneros microbianos como fungos identificados como, Penicillium spp.; Fusarium spp. Trichoderma spp., Cladosporium spp. e Rhizopus spp. e bactérias não identificadas. As análises de toxicidade das águas sintéticas residuárias após cinética em batelada apresentaram toxicidade moderada, e indicaram que o processo de biodegradação é uma alternativa para remoção de contaminantes para liberação no meio ambiente. Neste estudo foi possível verificar a eficiência do uso de biofilmes suportados na remoção de contaminantes tóxicos como fenol, tanto em sistema em batelada quanto em fluxo contínuo, bem como observou-se que o processo de formação do biofilme (BAO e ou BAM) interfere diretamente na qualidade do recobrimento do suporte, consequentemente no desempenho do material contendo o biofilme usado na remoção do fenol.
Abstract/Resumen: Biological degradation through supported biofilm is a good method to minimize the toxic properties of contaminants, where wastewater regeneration occurs through biodegradation processes by microorganisms, which transform contaminants into simpler compounds. Thus, the use of biofilms supported on particulate inert materials allows, among others, a higher concentration of retained biomass and an increase in metabolic activity, with a greater efficiency of removal of contaminants such as phenol. The objective of this work was to evaluate the biodegradation of phenol using biofilm supported on charcoal in batch reactor and fixed bed column. The biodegradation of phenol in a batch reactor was performed using the charcoal containing the biofilm developed in different systems: orbital agitation bioreactor (OAB); and mechanical agitation bioreactor (MAB). The phenol concentrations evaluated were: 150, 100 and 50 mg L-1, initial pH in the range of 6.0 - 7.0 at room temperature. The results showed that the MAB bioreactor presented better performance in the removal of phenol and COD, due to the higher amount of biomass adhered to the support (8.56 mg support-1), reaching approximately 100% phenol biodegradation in 300 min. (3.47 mgsupport-1), the maximum removal at the three concentrations was obtained in approximately 720 minutes. The toxicity analyzes in the wastewater treated in the batch system showed moderate toxicity, and that the biodegradation process can be used as an alternative to remove this contaminant and the subsequent release of the effluent into the environment. In the fixed bed column studies, three different flow rates (2, 3 and 4 mL min.-1) and phenol concentrations (150, 100 and 50 mg L-1) were studied. In these tests the microorganisms adapted in the supports OAB and MAB of the batch bioreactors were used. The results of the column tests showed a better removal for the MAB bioreactor (which presented higher amount of biomass adhered) for the lower flows studied. The lower flow rate presents a longer residence time of the phenol within the column in contact with the microorganisms, consequently increasing the efficiency of biodegradation. It was also carried out the characterization of the substrates containing the biofilm in terms of its morphology through scanning electron microscopy (SEM), as well as microbiological analysis, in order to identify the microbial genera present in the biofilm of the bioreactors. The SEM analyzes showed visible morphological changes in the coals containing the biofilm, being these more accentuated in the support from the MAB bioreactor. The microbial analyzes of the supported biofilms indicated the presence of different microbial genera such as fungi, Penicillium spp., Fusarium spp., Trichoderma spp., Cladosporium spp., Rhizopus spp. and bacteria. Through this study, it was possible to verify the efficiency of the use of biofilms supported in the removal of toxic contaminants such as phenol, both in batch and continuous flow, as well as the biofilm formation process (OAB and / or MAB) interferes directly on the quality of the coating of the support, consequently on the performance of the material containing the biofilm used in the removal of the phenol.
Palavras-chave: Biodegradação
Biofilme suportado
Cinética
Carvão ativado
Biorreatores
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Federal da Fronteira Sul
Sigla da Instituição: UFFS
Faculdade, Instituto ou Departamento: Campus Erechim
Nome do Programa de Pós Graduação : Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia Ambiental
Tipo de Acesso: Acesso Restrito
URI: https://rd.uffs.edu.br/handle/prefix/5244
Data do documento: Mar-2018
Nível: Mestrado
Aparece nas coleções:Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia Ambiental

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