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O presente trabalho teve como principal objetivo avaliar a influência de moléculas tóxicas, presentes em despejos de refinarias de petróleo, na biodegradação de matéria orgânica. Este foi dividido em três etapas: i) levantamento dos compostos recalcitrantes e investigação da estratégia de remoção de fenol através de processos biológico e fotoquímico-biológico, ii) adaptação da biomassa e iii) avaliação do efeito inibitório de alguns compostos na biodegradação da glicose. Os resultados mostraram que o processo fotoquímico - biológico foi o mais eficiente na degradação do fenol. Na etapa de adaptação, os resultados mostraram, para as condições operacionais utilizadas (pH = 7,0; OD 2,0 mg/L; RS = 20 dias e H de 31,2 e 20,4 horas), uma rápida adaptação da biomassa a um despejo sintético contendo os principais compostos inibidores presentes em efluentes de refinarias de petróleo. Outra etapa deste estudo consistiu no uso da respirometria no qual identificou que o lodo adaptado apresentou maior capacidade de degradação, tendo menor sensibilidade aos seus efeitos tóxicos.