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Tesis Doctoral
DOI
10.11606/T.18.2010.tde-27042010-132127
Documento
Autor
Nombre completo
Lorena Lima de Oliveira
Dirección Electrónica
Instituto/Escuela/Facultad
Área de Conocimiento
Fecha de Defensa
Publicación
São Carlos, 2010
Director
Tribunal
Silva, Maria Bernadete Amancio Varesche (Presidente)
Aquino, Sérgio Francisco de
Campos, José Roberto
Duarte, Iolanda Cristina Silveira
Sperling, Marcos Von
Título en portugués
Remoção de alquilbenzeno linear sulfonado (LAS) e caracterização microbiana em reator anaeróbio de leito fluidificado
Palabras clave en portugués
Areia
Argila expandida
Carvão ativado
Degradação anaeróbia
Gene 16S RNAr
LAS
Pérolas de vidro
Reator de leito fluidificado
Resumen en portugués
Nesse trabalho foi estudado a degradação anaeróbia do alquilbenzeno linear sulfonado (LAS), um surfactante amplamente utilizado na fabricação de detergentes e presente em esgoto doméstico e águas residuárias industriais. Para isso foi utilizado reator anaeróbio de leito fluidificado em escala de bancada (1,2 L) preenchido com material suporte para imobilização da biomassa. Quatro diferentes suportes foram testados previamente em reatores de leito fluidificado em menor escala (350 ml): carvão ativado (R1), argila expandida (R2), pérolas de vidro (R3) e areia (R4). Todos os reatores foram inoculados com lodo proveniente de reator UASB utilizado no tratamento de dejetos de suinocultura e alimentados com substrato sintético acrescido de LAS. Os reatores foram mantidos a 30°C e operados com tempo de detenção hidráulica (TDH) de 18 horas. Foi possível constatar que os quatro reatores foram aptos na remoção de matéria orgânica (acima de 84%) e LAS (acima de 81%), respectivamente para concentração inicial média de 550 mg/L e 16,5 mg/L. No entanto, carvão ativado e argila expandida sofreram processo de fragmentação durante a operação do reator. Assim, areia foi o material escolhido para preencher o reator em escala de bancada devido aos bons resultados de remoção do LAS (99%), menor custo e facilidade de aquisição, quando comparada a pérola de vidro. Após 270 dias de operação, com concentrações crescentes de LAS e média de 32,3 mg/L, constatou-se que o reator em escala de bancada removeu 93% de LAS. Todos os suportes adsorveram pouco LAS (máximo de 0,43 mgLAS/gargila) não interferindo significativamente no processo de remoção biológica. Exames microscópicos realizados durante a operação dos reatores mostraram que estiveram presentes microrganismos com morfologias semelhantes a espiroquetas, bacilos, bactérias filamentosas e cocos, entre outros. A biomassa presente no final da operação do reator em escala de bancada e nos reatores menores preenchidos com pérolas de vidro (R3) e areia (R4) foi submetida à técnica de clonagem e sequenciamento do gene 16S RNAr para o Domínio Bacteria. Observou-se que os reatores apresentaram clones relacionados a diversos Filos como Bacteroidetes, Proteobacteria, Verrucomicrobia e Firmicutes, entre outros.
Título en inglés
Removal of linear alkylbenzene sulfonate (LAS) and microbial characterization in anaerobic fluidized bed reactor
Palabras clave en inglés
Activated charcoal
Anaerobic degradation
Expanded clay
Fluidized bed reactor
Gene 16S RNAr
Glass beads
LAS
Sand
Surfactant
Resumen en inglés
This work presents the anaerobic degradation of linear alkylbenzene sulphonate (LAS), a surfactant widely used in the production of detergents and present in domestic and industrial wastewaters. It was used an anaerobic fluidized bed reactor in bench scale (1,2L) filled with support material for biomass immobilization. Four different supports were previously tested in small scale fluidized bed reactors (350 ml): activated charcoal (R1), expanded clay (R2), glass beads (R3) and sand (R4). All reactors were inoculated with sludge from a UASB reactor treating swine wastewater and were fed with a synthetic substrate supplemented with LAS. The reactors were kept at 30ºC and operated with a hydraulic retention time (HRT) of 18 h. It was possible to note that the four tested reactors were able to remove organic matter (higher than 84%) and LAS (higher than 81%), respectively, to initial mean value of 550 mg/L and 16.5 mg/L. However, activated charcoal and expanded clay both produced shearing during reactor operation. Thus, sand was the chosen material to fill the bench scale reacto because of good results of LAS removal (99%) and smaller cost and affordability compared to glass beads. After 270 days of operation, with crescent LAS concentrations and average of 32,3 mg/L, it was found that the bench scale reactor was able to remove LAS in 93%. All supports adsorb a few LAS (maximun of 0.43 mgLAS/gclay). This value does not interfere in biologic removal process. Microscopic tests done during the reactor´s operation presented microorganisms with morphologies similar to spirochetes, bacillus, filamentous, cocci and others. 16S rRNA gene sequencing and phylogenetic analysis of samples from the bench scale reactor and smaller reactor filled with glass beads (R3) and sand (R4) revealed that these reactors gave rise to broad microbial diversity, with microorganisms belonging to the phyla Bacteroidetes, Proteobacteria, Verrucomicrobia and Firmicutes, and others.
 
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Fecha de Publicación
2010-05-12
 
ADVERTENCIA: El material descrito abajo se refiere a los trabajos derivados de esta tesis o disertación. El contenido de estos documentos es responsabilidad del autor de la tesis o disertación.
  • de Oliveira, Lorena Lima, et al. Anaerobic degradation of linear alkylbenzene sulfonate (LAS) in fluidized bed reactor by microbial consortia in different support materials [doi:10.1016/j.biortech.2010.01.141]. Bioresource Technology [online], 2010, p. 1-11.
  • DUARTE, I. C. S., et al. Evaluation of the microbial diversity in a horizontal-flow anaerobic immobilized biomass reactor treating linear alkylbenzene sulfonate. Biodegradation (Dordrecht), 2008, vol. 19, p. 375-385.
  • Oliveira, L.L., et al. LAS degradation in a fluidized bed reactor and phylogenetic characterization of the biofilm. Brazilian Journal of Chemical Engineering , 2013, vol. 30, p. 521-529.
  • OLIVEIRA, Lorena Lima de, et al. Influence of support material on the immobilization of biomass for the degradation of linear alkylbenzene sulfonate in anaerobic reactors. Journal of Environmental Management, 2009, vol. 90, p. 1261-1268.
  • OLIVEIRA, Lorena Lima de, et al. Degradação anaeróbia de alquilbenzeno linear sulfonado em reator de leito fluidificado. In XVII Simpósio Nacional de Bioprocessos - SINAFERM, Natal/RN, 2009. XVII SINAFERM., 2009.
  • OLIVEIRA, Lorena Lima de, et al. Phylogenetic characterization of anaerobic fluidized bed reactor used in the treatment of surfactant. In X Latin American Workshop and Symposium on Anaerobic Digestion, Ouro Preto - MG, 2011. X DAAL., 2011.
  • Tavares, A M, et al. Análise filogenética da comunidade bacteriana de reator anaeróbio usado no tratamento de surfactante. In 16o Simpósio Internacional de Iniciação Científica da USP, Campus de São Paulo, 2008. SIICUSP., 2008. Resumo.
  • Varesche, Maria Bernadete Amâncio, Sakamoto, Isabel Kimiko, e Oliveira, L.L. Comunidade Microbiana. In Maria do Carmo Calijuri e Davi Gasparini Fernandes Cunha. Engenharia Ambiental - Conceitos, Tecnologia e Gestão. Organizador. {CidadeEditora}2013{Volume}. cap. 1, p. 75-94.http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18138/tde-27042010-132127/
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