Microbioma e parâmetros de operação de MBBR em um sistema de recirculação na piscicultura intensiva

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2020
Autor(a) principal: Ferreira, Leonardo Schorcht Bracony Porto
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Não Informado pela instituição
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Aquicultura
Nitrificação
Água
Link de acesso: https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/219531
Resumo: Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Aquicultura, Florianópolis, 2020.
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spelling Microbioma e parâmetros de operação de MBBR em um sistema de recirculação na piscicultura intensivaAquiculturaNitrificaçãoAquiculturaÁguaTese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Aquicultura, Florianópolis, 2020.O crescimento da indústria aquícola, nas últimas décadas, tem estimulado a produção intensiva de organismos aquáticos, o que gera resíduos mais concentrados que podem levar a problemas de poluição. Os sistemas de recirculação da aquicultura (RAS) são uma alternativa potencialmente sustentável para a atividade. O Biorreator de Leito Móvel com Biofilme, conhecido como MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor) é uma tecnologia que foi desenvolvida para melhorar o desempenho e aumentar a capacidade de carga das estações de tratamento. A amônia e o nitrito, mesmo em concentrações reduzidas são danosas aos peixes, e devem ser um dos principais parâmetros de dimensionamento dos sistemas de tratamentos em RAS. O objetivo desse estudo foi avaliar o desempenho de biorreatores de leito móvel com biofilme em escala piloto no tratamento da água de um sistema de recirculação aquícola no cultivo de tilápias (Oreochromis niloticus). O primeiro artigo teve como objetivo analisar o processo e a maturação de reatores de biofilme de leito móvel (MBBR) sem inoculação bacteriana, avaliando os biofilmes e investigando as comunidades microbianas viáveis por 122 dias. Dois biorreatores (MBBR1 e MBBR2) acoplados em série receberam água de tanques de cultura de peixes que abrigavam a espécie Oreochromis niloticus. A biomassa para armazenamento de peixes foi aumentada e registrada no início de cada fase experimental, ou seja, fase 1 (duração: 28 dias, biomassa: 2,40 kg / m3 ), fase 2 (40 dias, 4,95 kg / m3 ), fase 3 (25 dias, 8,71 kg / m³) e fase 4 (25 dias, 12,23 kg / m³). O sucesso da maturação dos biorreatores ocorreu em torno de 100 dias do experimento, quando o índice de nitração aumentou para ~ 57% no MBBR1 e ~ 38% no MBBR2. Identificamos 105 espécies nos biofilmes, que foram agrupados em 65 gêneros, 3 dos quais foram além da adição: Pseudomonas (21,7%), Nitrospira (15,1%) e Gemmobacter (11,2%). Nitrospira foi identificada como o principal gênero bacteriano responsável pelo processo de nitrificação (ou seja, responsável por 12,0%). O segundo artigo teve como objetivo avaliar o impacto do tempo de retenção hidráulica (TRH) e da Fração de enchimento (FE) no desempenho de biorreator de leito móvel (MBBR) para o tratamento da água em um cultivo de tilápia-do-Nilo (Oreochromis niloticus). Foram avaliados dois diferentes tempos de retenção hidraulico TRH (Alta e Baixa) e três frações de enchimento de suporte FR de 60%, de 45% e de 15%. Foram utilizados seis tratamentos em esquema fatorial 3x2, para os quais foram avaliados os parâmetros NH4 + , NO2 - , NO3 - , N-Total, P-total e a porcentagem de células bacteriana vivas. As taxas de remoção no biorreator de amônia e o nitrito foram as que mais sofreram influência da TRH, quanto maior a TRH mais eficiente foi remoção destes compostos. Foi observada influência dos fatores na quantidade de células bacterianas viáveis no biofilme, indicando que as células bacterianas possuem capacidade adaptativa as condições operacionais do MBBR. Esse é o primeiro trabalho que descreve os efeitos na qualidade da água, variando-se FE e TRH em RAS.<br>Abstract: The growth of the aquaculture industry, in the last decades, has stimulated the intensive production of aquatic organisms, which generates more concentrated residues that can lead to pollution problems. Aquaculture recirculation systems (RAS) are a potentially sustainable alternative to the activity. The Biofilm Moving Bed Bioreactor, known as MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor) is a technology that was developed to improve performance and increase the loading capacity of treatment plants. Ammonia and nitrite, even in lower concentrations, are harmful to fish, and should be one of the main parameters for sizing treatment systems in RAS The objective of this study was to evaluate the performance of moving bed bioreactors with biofilm at scale pilot in the treatment of water from an aquaculture recirculation system in the cultivation of tilapia (Oreochromis niloticus). The first article aimed to analyze the process and the maturation of moving bed biofilm reactors (MBBR) without bacterial inoculation, evaluating the biofilms and investigating their viable bacterial colonies for 122 days. Two bioreactors (MBBR1 and MBBR2) coupled in series received water from fish culture tanks that housed the species Oreochromis niloticus. The biomass for fish storage was increased and recorded at the beginning of each experimental phase, that is, phase 1 (duration: 28 days, biomass: 2.40 kg / m3), phase 2 (40 days, 4.95 kg / m3 ), phase 3 (25 days, 8.71 kg / m³) and phase 4 (25 days, 12.23 kg / m³). The successful maturation of the bioreactors occurred around 100 days after the experiment, when the nitration index increased to ~ 57% in MBBR1 and ~ 38% in MBBR2. We identified 105 species in the biofilms, which were grouped into 65 genera, 3 of which went beyond the addition: Pseudomonas (21.7%), Nitrospira (15.1%) and Gemmobacter (11.2%). Nitrospires were identified as the main bacterial genus responsible for the nitrification process (that is, responsible for 12.0%). The second article aimed to evaluate the impact of hydraulic retention time (TRH) and filling fraction (FE) on the performance of moving bed bioreactor (MBBR) for water treatment in a culture of Nile tilapia (Oreochromis niloticus). Two TRH (High and Low) and three fractions of 60%, 45% and 15% FR support were evaluated. Six treatments in a 3x2 factorial scheme were used, where the parameters NH4 +, NO2-, NO3-, N-Total, P-total and% of live bacterial cells were evaluated. The removal rates in the ammonia bioreactor and nitrite were the most affected by TRH, the higher the TRH the more efficient the removal of these compounds was. The influence of factors on the amount of viable bacterial cell in the biofilm was observed, indicating that the bacterial cells have adaptive capacity to the operational conditions of MBBR. This is the first work that describes the effects on water quality varying FE and TRH in RASNuñer, Alex Pires de OliveiraLapa, Katt ReginaUniversidade Federal de Santa CatarinaFerreira, Leonardo Schorcht Bracony Porto2021-01-14T18:11:40Z2021-01-14T18:11:40Z2020info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesis70 p.| il., tabs., gráfs.application/pdf370539https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/219531porreponame:Repositório Institucional da UFSCinstname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)instacron:UFSCinfo:eu-repo/semantics/openAccess2021-05-13T14:32:59Zoai:repositorio.ufsc.br:123456789/219531Repositório InstitucionalPUBhttp://150.162.242.35/oai/requestopendoar:23732021-05-13T14:32:59Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)false
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