Nitrificação heterotrófica e desnitrificação aeróbica para remoção de nitrogênio amoniacal em condições de alta salinidade

Abstract

A água de produção proveniente do processo de extração de petróleo contém além de outros poluentes, elevadas concentrações de nitrogênio amoniacal. O descarte inadequado desse efluente pode desencadear sérios danos ambientais incluindo a eutrofização em ambientes aquáticos, assim o tratamento biológico tem sido uma das melhores alternativas para remoção biológica de nitrogênio amoniacal (NH4 + ) de efluentes. A remoção de NH4 + pode ocorrer por diferentes vias e uma delas é a nitrificação heterotrófica/desnitrificação aeróbia (NH/DA), onde um único microrganismo heterotrófico é capaz de realizar, em aerobiose, a remoção de amônia, o que representa vantagens operacionais na área de tratamento de efluentes. Entretanto, pouco se sabe sobre esse processo e os microrganismos que o realizam, mas por serem heterotróficos, acreditamos que sejam mais tolerantes à altas salinidades que os nitrificantes autotróficos. Desta forma o presente trabalho teve como objetivo favorecer a ocorrência do processo de NH/DA para remoção de amônia em altas salinidades pela inoculação de lodo biológico em meio de enriquecimento para NH/DA (meio HNM) e em efluente hipersalino (meio EF). Para isso, o lodo biológico foi adaptado ao NaCl e neste período a microbiota e a taxa de remoção de amônia foram monitoradas e quantificadas. A microbiota levou 46 dias para se adaptar a 240 g. L -1 de NaCl com 97% de eficiência de remoção NH4 + , no meio HNM, enquanto no meio EF, levou 117 dias para se adaptar à 230 g. L -1 de NaCl, com 60% de remoção de nitrogênio amoniacal. Nas análises moleculares, como a citometria de fluxo, observou-se uma grande instabilidade na contagem total de células. Nos resultados oriundos do sequenciamento do 16S rRNA, percebeu-se uma diminuição da diversidade de espécies provocada pelo aumento da salinidade, mas os gêneros bacterianos descritos como capazes de realizarem o processo de NH/DA estavam presentes em elevadas salinidades. Palavras-chave: Genes RNAr 16S. Gene amoA. PCR digital. Citometria de fluxo

The production water from the petroleum extraction process contains, in addition to other pollutants, high concentrations of ammoniacal nitrogen. Improper disposal of this effluent can trigger serious environmental damage, including eutrophication in aquatic environments, so biological treatment has been one of the best alternatives for biological removal of ammonia nitrogen (NH4 + ) from effluents. The removal of NH4 + can occur through different ways and one of them is heterotrophic nitrification/aerobic denitrification (NH/DA), where a single heterotrophic microorganism is able to perform, in aerobiosis, the removal of ammonia, which represents operational advantages in the area of effluent treatment. However, little is known about this process and the microorganisms that carry it out, but because they are heterotrophic, we believe that they are more tolerant to high salinities than autotrophic nitrifiers. Thus, the present work aimed to favor the occurrence of the NH/DA process for the removal of ammonia in high salinities through the inoculation of biological sludge in an enrichment medium for NH/DA (HNM medium) and in hypersaline effluent (EF medium). For this, the biological sludge was adapted to NaCl and during this period the microbiota and the ammonia removal rate were monitored and quantified. The microbiota took 46 days to adapt to 240 g. L-1 of NaCl with 97% NH4 + removal efficiency, in HNM medium, while in EF medium, it took 117 days to adapt to 230 g. L-1 of NaCl, with 60% removal of ammonia nitrogen. In molecular analyses, such as flow cytometry, a great instability in the total cell count was observed. The results from the sequencing of 16S rRNA showed a decrease in species diversity caused by the increase in salinity, but the bacterial genera described as capable of carrying out the NH/DA process were present in high salinities. Keywords: 16S rRNA gene. amoA gene. digital PCR. Flow cytometry.