Os efeitos da aplicação do pré-tratamento biológico da água residuária (AR) de laticínio com células íntegras do fungo filamentoso Penicillium citrinum, em reatores contínuos de fase ácida, foram investigados objetivando-se a redução do tempo de tratamento anaeróbio convencional, melhora da qualidade efluente e aumento da produção de biogás, em reator contínuo de leito fixo (AnSTBR). Os reatores hidrolíticos (RH) inoculados com diferentes concentrações de células íntegras, associados a diferentes concentrações enzimáticas (7500 e 22500 U), foram operados à temperatura de 37°C e TDH de 12 horas. Os efluentes do processo hidrolítico serviram de substrato para o reator metanogênico. Durante a fase ácida de operação (pré-tratamento), foram alcançadas remoções de DQO inferiores a 20% e bioconversões médias superiores a 90% para gliceróis e carboidratos totais, enquanto que valores médios inferiores a 40% foram obtidos para proteínas totais. Além da presença do fungo Penicillium citrinum como microrganismo inicialmente inoculado nos RHs e por meio da caracterização metagenômica, dada pela amplificação e sequenciamento do gene rRNA 16S, pode-se atribuir a predominância de Streptococcus, microrganismo de maior abundância relativa encontrado na AR bruta, à fase de conversão inicial de lactose em ácido lático, enquanto que a predominância de Clostridium esteve relacionada à fase de produção de ácidos graxos, com maiores abundâncias relativas nos RHs. Na avaliação dos efeitos do pré-tratamento biológico para remoção de DQO e produção de biogás no reator AnSTBR, inoculado com lodo anaeróbio, operado sob temperatura de 37°C, carga orgânica volumétrica (COV) de 6,0-7,0 kgDQO/(m³.dia) e 0,3 gNaHCO₃/gDQO, os resultados mostraram redução do tempo total requerido de tratamento de 42 horas (única etapa) para 32 horas, quando o reator hidrolítico (TDH de 12 horas) precedeu o reator metanogênico (TDH de 20 horas). Foi observada a produção estável do biogás, com concentração de metano próximo a 75%, em todas as fases de operação do reator AnSTBR alimentado com AR pré-tratada. O pré-tratamento biológico da AR de laticínio, em RH com 7500 U, mostrou aumento no rendimento de metano calculado de 290 para 338-355 mL CH₄/gDQO removida, produção volumétrica de metano de 4900 para 11200-11950 mL e produção volumétrica diária de metano de 1500 para 1810 mL CH₄/(L.dia). A alimentação do reator AnSTBR com AR pré-tratada induziu ao aumento da produção de metano pela via hidrogenotrófica, além de provocar mudanças significativas na diversidade bacteriana encontrada, com destaque para Lentimicrobium, com abundância relativa de 16,55%, seguido de Blvii28 wastewater-sludge (10,75%) e Pelotomaculum (10,46%). Para o domínio fungi, ao final da operação do reator AnSTBR com AR pré-tratada, foi identificado a predominância de Penicillium, anteriormente não encontrado pelo sequenciamento do gene ITS1 e ITS2. Tais efeitos evidenciam o potencial do pré-tratamento da AR com células íntegras do fungo filamentoso Penicillium citrinum, associando-a aos benefícios biodigestão anaeróbia, como unidade principal do tratamento de efluentes.

The effects of the application of the biological pre-treatment of DWW with whole cells by filamentous fungus Penicillium citrinum, in continuous acid phase reactors, were investigated with the aim of reducing the time of conventional anaerobic treatment, improving the effluent quality and increasing biogas production in an Anaerobic Structured Bed Reactor (AnSTBR). The hydrolytic reactors (HRs) inoculated with whole cells, associated with different enzyme concentrations (7500 and 22500 U), were operated at a temperature of 37°C and HRT of 12 hours. The effluents from the hydrolytic process were used as substrate for the methanogenic reactor in a later stage. During the pre-treatment, COD removals below 20% and average bioconversions above 90% were achieved for glycerols and total carbohydrates, while average values below 40% were obtained for total proteins. In addition to the presence of the fungus Penicillium citrinum as the microorganism initially inoculated in the HRs and through the metagenomic characterization, given by the amplification and sequencing of the 16S rRNA gene, the predominance of the Streptococcus, the microorganism with the highest relative abundance found in the CDWW, can be attributed to the initial conversion of lactose into lactic acid, while the predominance of Clostridium was related to the phase of volatile fatty acid (VFA) production, with higher relative abundances in RHs. In the evaluation of the effects of biological pre-treatment for COD removal and biogas production in the AnSTBR reactor, inoculated with anaerobic sludge, operated at 37°C, OLR of 6.0-7.0 kgCOD/(m³.day) and 0.3 gNaHCO₃/gCOD, the results showed reduction in the total treatment time required from 42 hours (single stage) to 32 hours, when the hydrolytic reactor (HRT of 12 hours) preceded the methanogenic reactor (20 hours). A stable production of biogas was observed, with methane concentration close to 75%, in all operating phases of the AnSTBR reactor fed with pre-treated DWW. The biological pre-treatment of DWW, in HR with 7500 U, showed the improvement of the calculated methane yield from 290 to 338-355 mL CH₄/gCOD removed, methane volumetric production from 4900 to 11200-11950 mL and daily volumetric production of methane from 1500 to 1810 mL CH₄/(L.day). Feeding the AnSTBR reactor with pre-treated DWW induced an increase in methane production by the hydrogenotrophic pathway, in addition to causing colorful changes in the bacterial diversity found, with emphasis on Lentimicrobium, with a relative abundance of 16.55%, followed by Blvii28 wastewater-sludge (10.75%) and Pelotomaculum (10.46%). For the fungi domain, at the end of the operation of the AnSTBR reactor with pre-treated DWW, the predominance of the Penicillium, previously not found, was identified by sequencing the ITS1 and ITS2 gene. Such effects demonstrate the potential of DWW pre-treatment with whole cells by filamentous fungus Penicillium citrinum, associating it with the benefits of anaerobic digestion, as the main unit of effluent treatment.