Remoção do antibiótico amoxicilina por biorreator com membrana operado em regime de pré-desnitrificação : avaliação do desempenho, identificação de subprodutos e análises ecotoxicológicas

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Matsubara, Milena Emy
Data de Publicação: 2018
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFABC
Texto Completo: http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=110552
Resumo: Orientadora: Profª. Drª. Lúcia Helena Gomes Coelho
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spelling Remoção do antibiótico amoxicilina por biorreator com membrana operado em regime de pré-desnitrificação : avaliação do desempenho, identificação de subprodutos e análises ecotoxicológicasCONTAMINANTES DE INTERESSE EMERGENTEECOTOXICIDADEMECANISMOS DE REMOÇÃODEGRADATION PRODUCTSECOTOXICITYEMERGING CONTAMINANTSPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA E TECNOLOGIA AMBIENTAL - UFABCOrientadora: Profª. Drª. Lúcia Helena Gomes CoelhoCoorientador. Prof. Dr.Eduardo Lucas SubtilDissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia Ambiental, Santo André, 2018.Os antibióticos têm sido detectados em diversos compartimentos ambientais em concentrações traço da ordem de ng L-1 e µg L-1. Mesmo em baixos níveis, compostos farmaceuticamente ativos podem afetar a saúde humana e animal. Dentre esses micropoluentes emergentes está a amoxicilina, um antibiótico do tipo penicilina ?-lactâmico muito prescrito e consumido ao redor do mundo. Frente aos problemas relacionados com a presença dessa substância no meio ambiente, em várias situações, faz-se necessária sua remoção. O MBR (biorreator com membranas submersas) é um dos sistemas de tratamento com potencial para remover compostos emergentes do efluente. O presente trabalho teve como objetivo avaliar a eficiência de um sistema MBR piloto para remover amoxicilina de efluente sintético. Para isto, foi montada uma unidade piloto de dois estágios (tanque anóxico e aeróbio) de fluxo contínuo. A operação do sistema se deu em três fases: (1) com vazão de 1 L h-1 e TDH de 40 h; (2) adicionando 100 µg L-1 de amoxicilina no afluente e (3) alterando a vazão da condição (2) para 2 L h-1 e TDH de 20 h. A inserção de amoxicilina no afluente não impactou na eficiência de remoção de demanda química de oxigênio (DQO) e carbono orgânico dissolvido (COD), nem no processo de nitrificação, mas limitou a desnitrificação possibilitando detectar nitrito nas Fases 2 e 3. A alteração do TDH reduziu a porcentagem de remoção de COD (de 84% para 66% da Fase 2 para Fase 3), mas não influenciou na eficiência de eliminação de DQO (>94%), N-NH4+ (>98%) e N-total (>72%). A remoção de amoxicilina reduziu de 80% para 54% com a mudança da vazão. Os mecanismos de remoção de amoxicilina mediados pela atuação do lodo (adsorção e biodegradação) representam a maior fração removida do antibiótico no MBR (66%), o biofilme atua em 3% e a hidrólise contribui com apenas 2% da remoção. Análises cromatográficas confirmaram a presença de cinco produtos de degradação no afluente do sistema. Foi avaliada a sensibilidade de Vibrio fischeri, Daphnia magna, algas Chlorella vulgaris e Raphidocelis subcaptata, sementes de alface (Lactuca sativa) e mostarda (Sinapis alba) e as bactérias Escherichia coli, Bacillus subtilis e Pseudomonas fluorescens. Os ensaios de ecotoxicidade mostraram que todos os organismos são influenciados, ao mesmo tempo, pelos efeitos positivos da composição do esgoto sintético como nutrientes e pelos efeitos negativos da ação da amoxicilina. O ensaio de respirometria mostrou que concentrações de 1 a 100 µg L-1 de amoxicilina não inibiram as bactérias heterotróficas presentes na biomassa do MBR, mas concentrações de 1 a 100 mg L-1 as inibem.Antibiotics have been detected in several environmental compartments at trace concentrations of ng L-1 and ?g L-1. Even at low levels, pharmaceutically active compounds can impact human and animal health. Among these emerging micropollutants is amoxicillin, a ?-lactamic penicillin antibiotic much prescribed and consumed around the world. Facing the problems related to the presence of this substance in the environment, in several situations, it is necessary to be removed. The MBR (a bioreactor with submerged membranes) is one of the treatment systems with the potential to remove emerging compounds from the effluent. The present work aims to evaluate the efficiency of a MBR system pilot to remove amoxicillin from synthetic wastewater. For this, a continuous flow two-stage (anoxic and aerobic tank) pilot unit was set up. The system operation occurred in three phases: (1) with a flow of 1 L h-1 and HRT = 40 h; (2) adding 100 ?g L-1 of amoxicillin to the influent and (3) altering the flow rate from condition (2) to 2 L h-1 and HRT = 20 h. The addition of amoxicillin in the inffluent did not affect COD and DOC elimination efficiency nor the nitrification process, but limited denitrification and, thus, nitrite was detected in Phase 2 and 3. The HRT change reduced the COD removal percentage (from 84% to 66 % from Phase 2 to Phase 3), but did not influence COD removal efficiency (>94%), N-NH4+ (>98%) and N-total (>72%). The amoxicillin removal decreased from 80% to 54% with flow rate change. The removal mechanisms of amoxicillin mediated by sludge (adsorption and biodegradation) represent the largest removed fraction of the antibiotic in the MBR (66%), the biofilm acts in 3% and the hydrolysis contributes only 2% of antibiotic removal. Chromatographic analyzes confirmed the presence of five degradation products in the effluent. The sensitivity of Vibrio fischeri, Daphnia magna, Chlorella vulgaris and Raphidocelis subcaptata algaes, lettuce (Lactuca sativa) and mustard (Sinapis alba) seed and the bacterias Escherichia coli, Bacillus subtilis and Pseudomonas fluorescens were evaluated. Ecotoxicity assays have shown that all organisms are influenced at the same time by the positive effects of the synthetic wastewater composition and by the negative effects of amoxicillin action. The respirometry assay showed that 1 to 100 ?g L-1 of amoxicillin concentrations did not inhibit the heterotrophic bacteria present in MBR biomass, but concentrations between 1 to 100 mg L-1 inhibit them.Coelho, Lúcia Helena GomesSubtil, Eduardo LucasTeixeira, Antonio Carlos Silva CostaBelli, Tiago JoséMatsubara, Milena Emy2018info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf155 f. : il.http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=110552http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=110552&midiaext=76288http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=110552&midiaext=76289Cover: http://biblioteca.ufabc.edu.br/php/capa.php?obra=110552porreponame:Repositório Institucional da UFABCinstname:Universidade Federal do ABC (UFABC)instacron:UFABCinfo:eu-repo/semantics/openAccess2022-03-25T17:06:55Zoai:BDTD:110552Repositório InstitucionalPUBhttp://www.biblioteca.ufabc.edu.br/oai/oai.phpopendoar:2022-03-25T17:06:55Repositório Institucional da UFABC - Universidade Federal do ABC (UFABC)false
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