Análise da diversidade da comunidade bacteriana em uma estação de tratamento de águas residuais da indústria petroquímica

Abstract

Indústrias petroquímicas demandam grandes volumes de água para as suas atividades gerando efluentes que podem conter óleo ou outros contaminantes químicos. O lodo ativado e as lagoas facultativas são comumente utilizados para o tratamento de águas residuais devido à baixa necessidade de requisitos operacionais. No entanto, poucas informações estão disponíveis sobre as comunidades microbianas desses ecossistemas. Neste estudo, foram utilizados ensaios microbiológicos e análises moleculares para estimar a diversidade bacteriana e monitorar sua mudança temporal em uma estação de tratamento do efluente de uma indústria de petroquímica que utiliza processos de lodo ativado e lagoas facultativas. Além disso, foi analisada a relação entre parâmetros físico-químicos e as comunidades bacterianas. Para isso, foram realizadas quatro coletas (C1, C2, C3, C4) entre maio de 2015 e março de 2016. O lodo ativado apresentou maior quantificação de bactérias heterotróficas em todas as coletas. Não foram observadas diferenças significativas na quantificação de bactérias redutoras de sulfato. O número de bactérias desnitrificantes foi reduzido ao longo da estação de tratamento, do lodo ativado até a última lagoa de estabilização, em todas as coletas. Foi observado diminuição do nitrogênio total de Kjeldahl, da demanda de oxigênio e do fosfato no efluente do lodo ativado até última lagoa de estabilização. A identificação dos isolados ambientais foi realizada através da comparação entre as técnicas de Matrix-assisted laser desorption/ionization (MALDI-TOF MS) e sequenciamento do 16S rDNA. MALDI- TOF MS permitiu a identificação de 68 (93%) dos isolados. A análise de do lodo ativado foi realizada através do sequenciamento de alto desempenho. Todas as sequências foram classificadas no nível do filo, e até 55% dos ASVs (Amplicon Sequence Variants) foram associados a gêneros bacterianos conhecidos. Proteobacteria foi o filo mais abundante em três estações, enquanto o filo Armatimonadota dominou em uma estação. O gênero Hyphomicrobium foi o mais abundante no outono, inverno e verão, e um ASV pertencente à família Fimbriimonadaceae foi o mais abundante na primavera. A Análise de Correspondência Canônica mostrou que os parâmetros físico-químicos de SS, SD e TSS estão correlacionados, assim como o nitrogênio amoniacal. Os maiores valores de COD, AN e sólidos estão correlacionados à alta frequência do filo Armatimonadota em C3.

Petrochemical industries demand large volumes of water for their activities producing effluents that may contain oil or other chemical contaminants. Activated sludge and facultative lagoons are commonly used for wastewater treatment because of the facility for operational requirements. However, little information is available about the microbial communities of these ecosystems. In this study, microbiological assays and molecular analyzes were used to estimate bacterial diversity and to monitor their temporal change in an effluent treatment plant of a petrochemical industry using activated sludge and facultative lagoons. In addition, the relation between physicochemical parameters and the bacterial community was analyzed. For this, four collections were carried out between May 2015 and March 2016. Activated sludge presented higher quantification of heterotrophic bacteria in all collections. No significant differences were observed in the quantification of sulfate reducing bacteria. The number of denitrifying bacteria was reduced throughout the wastewater treatment plant, from the activated sludge to the last facultative lagoon, in all collections. Also, a decrease of total Kjeldahl nitrogen, oxygen demand and phosphate were observed. The identification of the environmental isolates was performed by comparing the Matrix-assisted laser desorption / ionization (MALDI-TOF MS) and 16S rDNA sequencing techniques. MALDI-TOF MS allowed the identification of 68 (93%) of the isolates. The analysis of the activated sludge was performed using high through sequence. All of the sequences were classified at the phylum level, and up to 55% of the ASVs (Amplicon Sequence Variants) were associated with known bacterial genera. Proteobacteria was the most abundant phylum in three seasons, while the phylum Armatimonadota dominated in one season. The genus Hyphomicrobium was the most abundant in autumn, winter and summer, and an ASV belonging to the family Fimbriimonadaceae was the most abundant in the spring. Canonical Correspondence Analysis showed that physicochemical parameters of SS, SD and TSS are correlated, as well as ammoniacal nitrogen. The highest COD, AN, and solids values are correlated to the high frequency of the phylum Armatimonadota in C3.