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https://repositorio.ufms.br/handle/123456789/12995| Tipo: | Tese |
| Título: | Microalgae-bacteria systems for surfactant and pathogen removal: assessing potentials and prospects for domestic sewage treatment |
| Autor(es): | Sarah Lacerda Farias |
| Primeiro orientador: | Marc Arpad Boncz |
| Resumo: | A aplicação de sistemas microalgas-bactérias para o tratamento de esgoto doméstico representa uma estratégia promissora para aliar remoção de poluentes e produção de biomassa, alinhando-se aos princípios da economia circular e das soluções baseadas na natureza. Entretanto, a consolidação dessa tecnologia em escala real depende do entendimento e da otimização de parâmetros operacionais que garantam desempenho estável e previsível. A escolha de surfactantes aniônicos e patógenos como contaminantes modelos justifica-se pela sua relevância ambiental e sanitária. Assim, avaliar a remoção desses poluentes permite verificar a robustez da tecnologia frente aos desafios do saneamento. Nesta tese, investigaram-se variáveis críticas como regime de alimentação, tempo de detenção hidráulica, mistura, pH e suplementação de carbono em reatores do tipo High Rate Algal Pond (HRAP), operados em condições tropicais. Também foram avaliadas diferentes condições de cultivo, ausência e presença de luz; ajuste de pH; suplementação com CO2; adição de fonte orgânica de carbono; sistemas combinados anóxico-aeróbios; e aeração atmosférica, bem como os mecanismos envolvidos na remoção de surfactantes e patógenos. Os resultados demonstraram que a associação de microalgas e bactérias alcançou as maiores eficiências na remoção de surfactantes aniônicos, atingindo até 97% sob condições com aeração atmosférica, pH controlado e suplementação de CO2. Os regimes semi-contínuos favoreceram maior produtividade de biomassa e concentração de sólidos suspensos totais, enquanto os contínuos apresentaram maior estabilidade e remoção de nutrientes, mas com menor inativação de E. coli. A operação intermitente dos HRAPs manteve elevadas remoções de surfactantes e patógenos, com menor demanda energética e sem comprometer a qualidade da biomassa. Essas evidências reforçam a importância do ajuste integrado dos parâmetros operacionais para aprimorar a eficiência e a sustentabilidade dos HRAPs, oferecendo subsídios para seu dimensionamento e aplicação em larga escala em condições tropicais. |
| Abstract: | The application of microalgae–bacteria systems for domestic wastewater treatment represents a promising strategy to simultaneously achieve pollutant removal and biomass production, aligning with the principles of the circular economy and nature-based solutions. However, consolidating this technology at full scale depends on understanding and optimizing operational parameters that ensure stable and predictable performance. The choice of anionic surfactants and pathogens as model contaminants is justified by their environmental and sanitary relevance. Thus, evaluating the removal of these pollutants allows assessing the robustness of the technology when addressing real sanitation challenges. In this thesis, critical variables were investigated, including feeding and mixing regime, hydraulic retention time, pH and carbon supplementation, in High Rate Algal Ponds (HRAPs) operated under tropical conditions. Additionally, different cultivation conditions were assessed; presence and absence of light; pH adjustment; CO2 supplementation; addition of an organic carbon source; combined anoxic–aerobic systems; and atmospheric aeration, as well as the mechanisms involved in the removal of surfactants and pathogens. The results showed that the combination of microalgae and bacteria achieved the highest efficiencies in anionic surfactant removal, reaching up to 97% under conditions with atmospheric aeration, controlled pH, and CO2 supplementation. Semi-continuous feeding regimes promoted higher biomass productivity and total suspended solids concentrations, whereas continuous regimes favored system stability and nutrient removal, albeit with lower Escherichia coli inactivation. Intermittent mixing in HRAPs maintained high surfactant and pathogen removal efficiencies, reduced energy demand, and did not compromise biomass quality. These findings reinforce the importance of integrated operational adjustments to improve the efficiency and sustainability of HRAPs, providing guidance for their design and large-scale application in tropical settings. |
| Palavras-chave: | Microalgae-bacteria systems for surfactant |
| País: | Brasil |
| Editor: | Fundação Universidade Federal de Mato Grosso do Sul |
| Sigla da Instituição: | UFMS |
| Tipo de acesso: | Acesso Aberto |
| URI: | https://repositorio.ufms.br/handle/123456789/12995 |
| Data do documento: | 2025 |
| Aparece nas coleções: | Programa de Pós-graduação em Tecnologias Ambientais |
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