Morphological study of biomass during the start-up period of a fixed-bed anaerobic reactor treating domestic sewage

This work focused on a morphological study of the microorganisms attached to polyurethane foam matrices in a horizontal-flow anaerobic immobilized biomass (HAIB) reactor treating domestic sewage. The experiments consisted of monitoring the biomass colonization process of foam matrices in terms of the amount of retained biomass and the morphological characteristics of the cells attached to the support during the start-up period. Non-fluorescent rods and cocci were found to predominate in the process of attachment to the polyurethane foam surface. From the 10th week of operation onwards, an increase was observed in the morphological diversity, mainly due to rods, cocci, and Methanosaeta-like archaeal cells. Hydrodynamic problems, such as bed clogging and channeling occurred in the fixed-bed reactor, mainly due to the production of extracellular polymeric substances and their accumulation in the interstices of the bed causing a gradual deterioration of its performance, which eventually led to the system's collapse. These results demonstrated the importance and usefulness of monitoring the dynamics of the formation of biofilm during the start-up period of HAIB reactors, since it allowed the identification of operational problems.<br>Este trabalho apresenta um estudo morfológico de microrganismos aderidos à espuma de poliuretano em reator anaeróbio horizontal de leito fixo (RAHLF), aplicado ao tratamento de esgoto sanitário. O processo de colonização do suporte pela biomassa anaeróbia e as características morfológicas das células aderidas foram monitorados durante o período de partida do reator. Bacilos e cocos não fluorescentes foram predominantes no processo de aderência direta à espuma de poliuretano. Aumento na diversidade biológica foi observado a partir da 10ª semana de operação do reator, com predominância de bacilos, cocos e arqueas metanogênicas semelhantes a Methanosaeta. Problemas hidrodinâmicos, tais como formação de canais preferenciais e colmatação do leito, foram observados no reator, principalmente devido ao acúmulo de polímeros extracelulares nos interstícios do leito. Este material acumulou principalmente nos estágios iniciais do reator, causando a diminuição gradativa do desempenho do processo anaeróbio de conversão da matéria orgânica. Os resultados demonstraram a importância e utilidade do monitoramento da dinâmica de formação do biofilme durante o período de partida de reatores, com resultados positivos para identificação de problemas operacionais.