UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO FACULDADE DE

UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO
FACULDADE DE ARQUITETURA, ENGENHARIA E TECNOLOGIA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE EDIFICAÇÕES E
AMBIENTAL
ESTUDO SOBRE O CONTROLE DO INTUMESCIMENTO FILAMENTOSO,
UTILIZANDO CLORO EM LODOS ATIVADOS DE INDÚSTRIA ALIMENTÍCIA
ANELISE ALMEIDA YANO
Cuiabá, MT
Setembro de 2012
ANELISE ALMEIDA YANO
ESTUDO SOBRE O CONTROLE DO INTUMESCIMENTO FILAMENTOSO,
UTILIZANDO CLORO EM LODOS ATIVADOS DE INDÚSTRIA ALIMENTÍCIA
Dissertação apresentada junto ao Programa de PósGraduação em Engenharia de Edificações e
Ambiental da Universidade Federal de Mato Grosso,
como requisito à obtenção do título de Mestre.
Área de concentração:
Tecnologia Ambiental
Orientador:
Prof. Dr. Luiz Airton Gomes
Cuiabá, MT
Setembro de 2012
Dados Internacionais de Catalogação na Fonte
Y24e
Yano, Anelise Almeida
Estudo sobre o controle do intumescimento filamentoso, utilizando cloro em
lodos ativados de indústria alimentícia / Anelise Almeida Yano. – Cuiabá, 2012.
xv, 86 f. ; 30 cm (incluem figuras e tabelas)
Orientador: Luiz Airton Gomes
Dissertação (mestrado) – Universidade Federal de Mato Grosso, Faculdade de
Arquitetura, Engenharia e Tecnologia, Programa de Pós-graduação em
Engenharia de Edificações e Ambiental, Cuiabá, 2012.
Bibliografia: f. 80-86
1. Lodo filamentoso – controle.
Efluente industrial. I. Título.
2. Bactérias tipo 0675 - Thiothrix.
3.
CDU 628.336
Catalogação na fonte: Maurício S. de Oliveira CRB/1-1860.
DEDICATÓRIA
Dedico aos meus queridos e amados pais e à
minha irmã por toda a força, apoio e
compreensão. Quero que sintam orgulho de mim
todos os dias. Amo vocês.
AGRADECIMENTOS
Primeiramente à Deus. Sei que estive afastada durante um tempo, mas tenho certeza que
sempre esteve ao meu lado Pai. O que eu chamava de “sorte” certamente era o Senhor me
avisando que nunca me abandonou.
Ao meu orientador, Prof. Dr. Luiz Airton Gomes, por todos os seus ensinamentos, conselhos,
auxílios e paciência a mim cedidos nessa longa caminhada.
Às Professoras Dra. Danila Soares Caixeta, Dra. Denise Maria Fortes Villas Bôas e Dra.
Gersina Nobre da Rocha Carmo Júnior, pelo aceite dos convites para participação na banca
examinadora, por suas contribuições e pelo enriquecimento deste trabalho.
Aos meus pais, Soeli e Katsuhiko, por simplesmente tudo. Pelo amor, pela confiança, pelo
apoio, pela dedicação, pela paciência, pelo investimento e por tudo mais que os pais se
superam para fazer pelos filhos. Eu faço tudo para e por vocês.
À minha irmã Rafaela, pela força e pelas palavras de conforto. A distância fez com que o
nosso amor e nossa amizade só aumentassem.
À minha tia Marisa o meu muito obrigado por tudo em todos esses anos, com certeza as
coisas seriam difíceis sem sua ajuda. Te considero minha segunda mãe.
À minha família Almeida e minha família Yano por todo carinho transmitido de longe.
À minha amiga Sonia Maria Ribas por todo seu apoio, incentivo, conselhos e sua amizade
desde a graduação.
À minha prima e irmã Danielli de Almeida Santos pelas palavras de carinho e correção do
texto.
Às minhas mais que colegas de mestrado, amigas, Marcele Garbini, Karina Colet e Luciana
Nascimento, por nossos almoços mensais para o compartilhamento de dificuldades, dúvidas
ou simplesmente jogar conversa fora.
Aos meus colegas de mestrado por caminharmos juntos nessa etapa, a qual espero não ser a
última.
Ao Prof. Msc. Welitom Ttatom pelo suporte e opiniões valiosíssimas ao longo do trabalho.
Ao Ricardo Carneiro, Wagner Pádua, Leandro Favaro, Ney Silva e ao Joseandro Trindade
pela ajuda, suporte e colaboração.
A todos meus amigos pelo carinho, pelos ombros e pelos ouvidos, principalmente à Leydjane
Santana, Aline Rodrigues e Vitor Rodella pelo tempo cedido para auxílio nas coletas e análise
de dados.
Aos técnicos do Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental pelo auxílio com as
análises laboratoriais, especialmente à minha querida Rossean.
À Profª. Dra. Zoraidy Marques de Lima por toda ajuda cedida com materiais e consultas.
Aos Professores do PPGEEA pelos ensinamentos e pela força cedidos.
À Coordenadoria de Aperfeiçoamento Pessoal de Nível Superior – CAPES, pela concessão da
bolsa.
Enfim por todos aqueles que colaboraram de forma direta e indireta para esse trabalho.
Certamente não fazemos nada sozinho.
“A mente que se abre a uma nova ideia jamais
voltará ao seu tamanho original.”
Albert Einstein
RESUMO
YANO, A. A. Estudo sobre o controle do intumescimento filamentoso, utilizando cloro
em lodos ativados de indústria alimentícia. Cuiabá – MT, 2012 86p. Dissertação (Mestrado
em Engenharia de Edificações e Ambiental) – Universidade Federal de Mato Grosso.
A indústria alimentícia é crescente em todo o cenário mundial e o Brasil é um dos líderes em
criação, produção e exportação de alimentos industrializados, sendo a carne bovina seu
principal produto. Há vários processos de tratamento de esgoto urbano e industrial, e o mais
comum é o de lodos ativados. Dentre os principais problemas operacionais, tem-se o controle
do pH, do oxigênio dissolvido, do volume do lodo, do tempo de detenção hidráulica e do
crescimento excessivo dos micro-organismos filamentosos. O presente trabalho tem o
objetivo de estudar os efeitos iniciais de dosagem de cloro como medida de controle do
intumescimento do lodo em escala de bancada, utilizando o teste de jarros em um efluente de
indústria alimentícia. O efluente tratado apresentou eficiência de remoção de 97% para DBO5,
97% para DQO, 90% para nitrogênio, 94% de fósforo, 89% para óleos e graxas e 91% para
sólidos em suspensão totais. Apesar dos bons resultados encontrados, foram identificadas as
bactérias do Tipo 0675 e Thiothrix I. Em um primeiro momento foram testadas dosagens no
lodo de recirculação com hipoclorito de sódio de 125 g.L-1 de cloro ativo. A concentração de
25 mg.L-1 surtiu efeito positivo após 1h de sedimentação, quebrando os filamentos.
Posteriormente foram testadas concentrações de 20 a 27 mg.L-1, relacionando-as aos sólidos
em suspensão total da recirculação e sólidos sedimentáveis de 1h. A concentração com efeito
positivo foi a de 25 mg.L-1, os sólidos em suspensão total da recirculação apresentou valores
médios de 4933 mg.L-1 e os sólidos sedimentáveis para esta concentração foram de 947 ml.L-1
sendo que o controle foi de 943 ml.L-1. Esse resultado auxiliou na sedimentação do lodo,
porém afetou as atividades dos demais micro-organismos. Concluiu-se que, neste caso, outras
alternativas de controle devem ser utilizadas, uma vez que o agente inibidor do
intumescimento não deve prejudicar a microfauna do sistema. Possivelmente, o fato de
somente altas dosagens surtirem efeito sobre as bactérias se deve à presença de bainha que
funciona como uma capa protetora nos filamentos contra agentes externos nessas espécies de
bactérias.
Palavras-chave: Controle do lodo filamentoso, bactérias Tipo 0675 e Thiothrix I, efluente
industrial.
ABSTRACT
YANO, A. A. Study on control of activated sludge bulking using chlorine in food
industry. Cuiabá – MT, 2012 86p. Master’s Dissertation (Master in Building Environmental
Engineering) - Federal University of Mato Grosso.
The food industry is growing in the world and the Brazil is a leader in the creation, production
and export of processed foods, with the beef being the main product. There are various
processes for treating urban and industrial sewage, the most common being the activated
sludge. Among the major operational problems, it appears the control of pH, dissolved
oxygen, the volume of sludge, the hydraulic retention time and the excessive growth of
filamentous micro-organisms. The present work aims to study the initial effects of dosage of
chlorine as a control of the bulking in bench scale using jar-test in the food industry effluent.
The treated effluent showed removal efficiency of 97% for BOD5, 97% for COD, 90% for
nitrogen, 94% for phosphorous, 89% for oils and greases and 91% for total suspended solids.
Despite the good results founds, they were identified the bacteria Thiothrix I and Type 0675.
In the first phase doses were tested in the return sludge with sodium hypochlorite of 125 g.L-1
of active chlorine. Concentration of 25 mg.L-1 presented a positive effect after 1h of
sedimentation, breaking the filaments. In the second phase, tested concentrations were of 20
to 27 mg.L-1 relating them to the total suspended solids and settled volume at 1 h. The
concentration with the positive effect was 25 mg.L-1, the total suspended solids of return
sludge presented values of 4933 mg.L-1 and the settled volume for this concentration was 947
ml.L-1 whereas the control was 943 ml.L-1. This result helped sedimentation of sludge, but has
affected the activities of other micro-organisms. It is concluded that in this case, other control
alternatives should be used, the inhibitory agent should not affect the microfauna system. A
possible explanation for that the only high doses gave positive effect on the bacteria could be
due to the presence of sheath, that acts as a protective cover against external it appears agents
in this species of bacteria.
Keyworld: Control of bulking, bacteria Type 0675 and Thiothrix I, industrial effluent.
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 1 – Esquema prático do Processo de Lodos Ativados................................................... 21
Figura 2 – Esquema da degradação da matéria orgânica.......................................................... 22
Figura 3 – Esquema básico do histórico dos Lodos Ativados .................................................. 23
Figura 4 – Aeração superficial. ETE Dom Aquino, Cuiabá – MT. .......................................... 29
Figura 5 – Esquema de funcionamento de aeração por ar difuso. ............................................ 29
Figura 6 – Floco Ideal. Microfotografia de contraste de fase (100x). ...................................... 33
Figura 7 – Floco Pint-Point. ..................................................................................................... 34
Figura 8 – Floco Intumescido. Microfotografia de contraste de fase: (a) amostra fresca
(100x) e (b) amostra fixada e corada (1000x). ............................................................. 34
Figura 9 – Presença de fungos em lodos ativados, 100x. ......................................................... 35
Figura 10 – Ciliados pedunculados coloniais. .......................................................................... 36
Figura 11 – (a) Euglypha alveolata. (b) Arcella discoides, (b2). vista superior. ..................... 37
Figura 12 – Rotífero. ................................................................................................................ 37
Figura 13 – Tardígrada ............................................................................................................. 38
Figura 14 – Curva de crescimento bacteriano em cultura pura. ............................................... 40
Figura 15 – Diagrama de predominância relativa. ................................................................... 41
Figura 16 – Sistema antigo de tratamento do efluente por lagoas de estabilização. ................ 52
Figura 17 – Sistema antigo do tratamento do efluente com lodos ativados tratando a linha
vermelha e as lagoas de estabilização tratando a linha verde. ...................................... 53
Figura 18 – Esquema prático do funcionamento do sistema de tratamento de efluente. ......... 54
Figura 19 – Pontos de coleta utilizados para caracterização do efluente. ................................ 58
Figura 20 – Esquema dos testes com dosagens de cloro em Jar Test. ..................................... 62
Figura 21 – Testes com hipoclorito de sódio em escala de bancada na fase in loco. ............... 63
Figura 22 – Testes com hipoclorito de sódio em escala de bancada na fase em laboratório. .. 64
Figura 23 – Sedimentação das amostras. .................................................................................. 65
Figura 24 – Médias de DBO de entrada (P1) e saída (P3) e eficácia de remoção de 2010 a
2012 (Jan. a Jun.). ......................................................................................................... 68
Figura 25 – Médias de DQO de entrada (P1) e saída (P3) e eficácia de remoção de 2010 a
2012 (Jan. a Jun.). ......................................................................................................... 68
Figura 26 – Médias de NKT de entrada (P1) e saída (P3) e eficácia de remoção de 2010 a
2012 (Jan. a Jun.). ......................................................................................................... 68
Figura 27 – Médias de P de entrada (P1) e saída (P3) e eficácia de remoção de 2010 a 2012
(Jan. a Jun.). .................................................................................................................. 68
Figura 28 – Médias de OG de entrada (P1) e saída (P3) e eficácia de remoção de 2010 a
2012 (Jan. a Jun.) .......................................................................................................... 68
Figura 29 – Médias de SST de entrada (P1) e saída (P3) e eficácia de remoção de 2010 a
2012 (Jan. a Jun.). ......................................................................................................... 68
Figura 30 – Micro-organismos identificados: a) Vorticella sp. (400x); b) Euglypha sp.
(400x); c) Arcella sp. (200x); d) Centropyxix sp. (200x); e) Tokophrya sp. (200x); f)
Espiroqueta (400x)........................................................................................................ 70
Figura 31 – Microscopia de campo claro, 200x: a) Tipo 0675 e b) Thiothrix I. ...................... 71
Figura 32 – Microscopia de campo claro para observações de colorações (1000x): a)
Coloração Gram positivo: Tipo 0675; b) Coloração Gram negativo: Thiothrix I; c)
Coloração PHB, grânulos visíveis. ............................................................................... 72
Figura 33 – Observações microscópicas de campo claro do efeito do cloro (25 mg.L-1)
sobre as bactérias filamentosas: a) controle (200x); b) após o tempo de contato, ao
centro ciliado fixo em atividade (400x); c) após 30 minutos (200x); d) após 1 hora,
filamentos quebrados (400x). ....................................................................................... 74
Figura 34 – Média dos Sólidos Sedimentáveis após de decorrido 1 hora do início do teste e
média dos SST da recirculação do lodo. ....................................................................... 75
Figura 35 – Visualização em microscópio de campo claro da bainha em cristal violeta
(1000x). ......................................................................................................................... 76
LISTA DE TABELAS E QUADROS
Tabela 1 – Interpretação do resultado do IVL. ......................................................................... 26
Tabela 2 – Variantes do processo de lodos ativados em função da idade do lodo. .................. 27
Tabela 3 – Gêneros mais frequentes em sistemas de lodos ativados........................................ 31
Tabela 4 – Principais gêneros de algas encontradas em lodos ativados. .................................. 34
Tabela 5 – Características morfológicas das bactérias filamentosas a serem observadas na
identificação. ................................................................................................................. 43
(Continua) ................................................................................................................................. 43
Tabela 5 – Características morfológicas das bactérias filamentosas a serem observadas na
identificação. ................................................................................................................. 44
(Conclusão)............................................................................................................................... 44
Tabela 6 – Bactérias filamentosas e possíveis causas. ............................................................. 46
Tabela 7 – Eficiência de remoção do flotador de aves em 2012 .............................................. 55
Tabela 8 – Eficiência de remoção do flotador de bovinos. ...................................................... 56
Tabela 9 – Eficiência de remoção do flotador da linha verde .................................................. 56
Tabela 10 – Metodologia empregada e respectivos autores/manuais....................................... 57
Tabela 11 – Concentrações de cloro e massa de hipoclorito de sódio em Jar Test testadas
na fase in loco ............................................................................................................... 63
Tabela 12 – Testes com concentrações de cloro e dosagem de hipoclorito de sódio em Jar
Test 2ª fase .................................................................................................................... 64
Tabelas 13 – Variáveis físico-químicas de entrada (P1) e saída (P3). ..................................... 66
Tabela 14 – Comparativo das variáveis do experimento às de projeto e de variantes do
processo de lodos ativados............................................................................................ 67
Tabelas 15 – Variáveis físico-químicas de entrada (P1) e saída (P3) 2012. ............................ 67
Tabela 16 – Características observadas nos filamentos............................................................ 71
Quadro 1 – Principais organismos filamentosos em lodos ativados. ....................................... 42
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
AHA
DBO5
DP
DQO
DS
ETA
ETE
IL
IVL
LV
LVd
MO
OD
OG
PHB
RELAÇÃO A/M
(F/M)
RL
SR
SSed
SST
SSV
TA
TDH
THM
UASB
Ácidos haloacéticos
Demanda Bioquímica de Oxigênio 5 dias
Decantador Primário
Demanda Química de Oxigênio
Decantador Secundário
Estação de Tratamento de Água
Estação de Tratamento de Efluente
Idade do Lodo
Índice Volumétrico do Lodo
Linha Vermelha
Linha Verde
Matéria Orgânica
Oxigênio Dissolvido
Óleos e Graxas
Poli-β-hidroxibutirato
Relação Alimento/Micro-organismo (Food/Microrganism)
Retorno do Lodo
Sedgwick Rafter
Sólidos Sedimentáveis
Sólidos em Suspensão Totais
Sólidos em Suspensão Voláteis
Tanque de Aeração
Tempo de Detenção Hidráulica
Trihalometanos
Upflow Anaerobic Sludge. Blanket
LISTA DE SÍMBOLOS
Cl2
S0
Xta
Xrl
d
CO2
P
NaClO
θc
N
NKT
O2
θ
P0
P
Q
Qd
Vta
Cloro
Concentração de DBO no afluente
Concentração de sólidos em suspensão voláteis no tanque de aeração
Concentração de sólidos no retorno do lodo
Dia
Dióxido de carbono
Fósforo
Hipoclorito de sódio
Idade do lodo
Nitrogênio
Nitrogênio de Kjeldahl Total
Oxigênio
Tempo de detenção hidráulica
Valor da entrada
Valor da saída
Vazão
Vazão de descarte
Volume do tanque de aeração
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO .................................................................................................................. 16
1.1
DELIMITAÇÃO DA PESQUISA E JUSTIFICATIVA .............................................. 18
1.2
QUESTÃO DA PESQUISA ......................................................................................... 19
1.2.1 Objetivo Geral ............................................................................................................. 19
1.2.2 Objetivo Específico ..................................................................................................... 19
1.3
ESTRUTURA DO TRABALHO ................................................................................. 19
2 LODOS ATIVADOS ......................................................................................................... 21
2.1
CONCEITO E PRINCÍPIO DO PROCESSO .............................................................. 21
2.2
HISTÓRICO DO PROCESSO ..................................................................................... 22
2.3
ALTERNATIVAS DOS SISTEMAS DE LODOS ATIVADOS ................................ 23
2.3.1 Lodos Ativados Convencional ................................................................................... 23
2.3.2 Lodos Ativados Aeração Prolongada ........................................................................ 24
2.3.3 Reatores Sequenciais por Batelada (Fluxo Intermitente) ....................................... 24
2.4
PARÂMETROS OPERACIONAIS ............................................................................. 25
2.4.1 Concentração da Massa Microbiana no Tanque de Aeração ................................. 25
2.4.2 Índice Volumétrico do Lodo ...................................................................................... 25
2.4.3 Idade do Lodo ............................................................................................................. 26
2.4.4 Tempo de Detenção Hidráulica ................................................................................. 27
2.4.5 Relação Alimento/Micro-organismo (A/M) .............................................................. 27
2.4.6 Concentração de Oxigênio Dissolvido ....................................................................... 28
2.4.7 Temperatura ............................................................................................................... 30
2.4.8 pH ................................................................................................................................. 30
2.4.9 Concentração de Nutrientes....................................................................................... 30
3 MICROBIOLOGIA DE LODOS ATIVADOS ............................................................... 31
3.1
FLOCO BIOLÓGICO .................................................................................................. 31
3.1.1 Mecanismo da Floculação Biológica ......................................................................... 32
3.1.2 Características do Floco ............................................................................................. 33
3.2
ALGAS ......................................................................................................................... 34
3.3
FUNGOS ...................................................................................................................... 35
3.4
PROTOZOÁRIOS ........................................................................................................ 35
3.4.1 Ciliados ........................................................................................................................ 36
3.4.2 Flagelados .................................................................................................................... 36
3.4.3 Amebas......................................................................................................................... 36
3.5
MICROMETAZOÁRIOS............................................................................................. 37
3.5.1 Rotíferos....................................................................................................................... 37
3.5.2 Anelídeos ...................................................................................................................... 38
3.5.3 Nematóides .................................................................................................................. 38
3.5.4 Tardígrados ................................................................................................................. 38
3.6
BACTÉRIAS ................................................................................................................ 39
3.6.1 Crescimento Bacteriano ............................................................................................. 39
3.7
DIAGRAMA DE PREDOMINÂNCIA RELATIVA .................................................. 40
3.8
BACTÉRIAS FILAMENTOSAS ................................................................................. 41
3.8.1 Características Morfológicas das Bactérias Filamentosas ...................................... 43
3.8.1.1 Bainha .......................................................................................................................... 44
3.9
INTUMESCIMENTO DO LODO ............................................................................... 45
3.9.1 Controle do Intumescimento do lodo ........................................................................ 46
4 CLORAÇÃO ...................................................................................................................... 48
4.1
DESVANTAGENS DA CLORAÇÃO......................................................................... 50
5 METODOLOGIA DA PESQUISA .................................................................................. 51
5.1
LOCAL DA PESQUISA .............................................................................................. 51
5.1.2 Sistema de Tratamento de Efluente .......................................................................... 51
5.2
METODOLOGIA ......................................................................................................... 57
5.2.1 Caracterização do Sistema de Tratamento .............................................................. 58
5.2.2 Análise Microbiológica do Sistema de Lodos Ativados ........................................... 58
5.2.2.1 Análise qualitativa do lodo .......................................................................................... 58
5.2.2.2 Análise quantitativa ..................................................................................................... 59
5.2.2.3 Medida de comprimento de filamento......................................................................... 60
5.2.2.4 Identificação das bactérias filamentosas .................................................................... 60
5.2.3 Experimentação de Dosagens de Hipoclorito de Sódio em Jar Test ....................... 61
5.2.3.1 Testes in loco ................................................................................................................ 62
5.2.3.2 Testes em laboratório................................................................................................... 63
6 RESULTADOS E DISCUSSÃO ....................................................................................... 66
6.2
CARACTERIZAÇÃO DO SISTEMA DE TRATAMENTO ...................................... 66
6.3
ANÁLISE MICROBIOLÓGICA DO SISTEMA DE LODOS ATIVADOS .............. 69
6.3.1 Identificação das Bactérias Filamentosas ................................................................. 70
6.4
EXPERIMENTAÇÃO DE DOSAGENS DE HIPOCLORITO DE SÓDIO EM JAR
TEST ............................................................................................................................. 73
6.4.1 Testes in loco ............................................................................................................... 73
6.4.2 Testes em Laboratório ................................................................................................ 74
7 CONSIDERAÇÕES FINAIS E RECOMENDAÇÕES .................................................. 78
8 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ............................................................................. 80
ANEXO .................................................................................................................................... 87
16
CAPÍTULO 1
1 INTRODUÇÃO
A indústria alimentícia é crescente em todo o cenário mundial e o Brasil é um dos
líderes em criação, produção e exportação de alimentos industrializados, sendo a carne bovina
o principal produto.
Segundo a Associação Brasileira das Indústrias da Alimentação (ABIA), 2011 fechou
com crescimento de 4,9%, o que significou um lucro de R$ 383,4 bilhões. Para 2012, o setor
deverá registrar expansão de 7% a 7,5% o que representa um lucro de R$ 400 bilhões.
Todo esse processo, desde o abate até o produto já embalado, produz resíduos sólidos
e líquidos que necessitam de tratamento especial antes de serem lançados em aterros ou nos
corpos d’água.
O esgoto in natura causa grande desequilíbrio ao meio ambiente. Com o teor de
nutrientes alto, a decomposição da matéria orgânica (MO) compete com os organismos
aquáticos pelo oxigênio dissolvido. A proliferação de algas impede a incidência da luz solar,
prejudicando a fotossíntese dos seres primários.
Há vários processos de tratamento de esgoto urbano e industrial, sendo o mais comum
o de Lodos Ativados, em situações nas quais é necessária uma elevada qualidade do efluente e
reduzidos requisitos de área. No entanto, o sistema de lodos ativados inclui um índice de
mecanização superior ao de outros sistemas de tratamento, implicando em uma operação mais
sofisticada e em maior consumo de energia elétrica.
Dentre os principais problemas operacionais, tem-se o controle do pH, do oxigênio
dissolvido, do volume do lodo, do tempo de detenção hidráulica e do crescimento dos microorganismos filamentosos. Esses últimos são de fundamental importância para a eficiência do
processo.
As bactérias, fungos e protozoários irão decompor a matéria orgânica e auxiliar nos
processos químicos de remoção de nitrogênio e fósforo.
17
Se por um lado a presença desses micro-organismos é fundamental para o bom
funcionamento da estação de tratamento de esgoto (ETE), por outro, pode prejudicá-lo.
O floco biológico é formado pelas bactérias filamentosas, bactérias decompositoras e
fragmentos orgânicos e inorgânicos.
Segundo Van Haandel; Marais (1999), diversos pesquisadores alegam que a formação
de flocos de dimensões relativamente grandes está associada ao desenvolvimento de microorganismos filamentosos. Estes micro-organismos são normalmente encontrados nos sistemas
de lodos ativados, e o problema surge quando seu crescimento é excessivo. Esse fenômeno é
chamado de intumescimento do lodo e suas características são: grandes dimensões,
resistência, má sedimentabilidade e consequentemente, altos valores de índice volumétrico do
lodo (IVL). A dificuldade de aproximação entre os flocos pela presença dos filamentos causa
o flotamento do lodo.
Estudos em estações de tratamento sobre o fenômeno do intumescimento por bactérias
filamentosas foram realizados em diversos países, entre eles Estados Unidos, Itália, Austrália,
República Checa, Alemanha, Grécia e Dinamarca (JENKINS et al., 2003; MADONI et al.,
2000; SEVIOUR et al., 1994; KRHUTKOVÁ et al., 2002; NOUTSOPOULOS et al., 2007;
KRISTENESEN et al., 1994). Tais pesquisadores consideram como principais causadores do
aparecimento de bactérias filamentosas: a relação alimento/micro-organismo (A/M), tempo de
retenção celular, concentração de oxigênio dissolvido (OD) e temperatura (JENKINS et al.,
2003).
No Brasil não há um levantamento detalhado sobre a ocorrência de intumescimento
nas estações de tratamento de efluente, mas os estudos sobre identificação e controle das
bactérias filamentosas e micro-organismos de lodos ativados é crescente.
Dada toda a problemática causada pelas bactérias filamentosas o efluente final torna-se
de má qualidade não se enquadrando, em relação ao Brasil, nas Resoluções do Conselho
Nacional de Meio Ambiente (CONAMA) nº 357/2005 e no CONAMA nº 430/2011. Assim
sendo, o uso de medidas de controle torna-se necessário.
Para o controle dos eventos de intumescimento por micro-organismos filamentosos
recomenda-se agir nas causas, ou seja, identificar o que está causando tais eventos e praticar
ações para minimizar a causa biológica ou física que está propiciando seu crescimento
excessivo. Somente no caso de não haver alternativa é que se faz necessária uma intervenção
direta no controle desses micro-organismos através do uso de agentes físicos ou químicos.
O controle do intumescimento do lodo foi estudado por diversos autores, sendo alguns
deles, defensores do uso de coagulantes como sulfato ferroso e produtos precipitantes
18
baseados em alumínio. Outros sustentam a utilização de seletores, a aplicação de surfactantes,
a aplicação de cloro, o emprego de clarificadores em série, adição de talco, o controle da
temperatura e da carga de lodo e a diminuição da idade do lodo (ANDREASEN et al., 1999;
KITATSUJI et al., 1996; RAMIREZ et al., 2000; CLAUSS et al., 1999; JENKINS et al.,
2003).
A utilização do cloro como técnica de controle do intumescimento do lodo é
largamente empregada nos Estados Unidos. Ele é utilizado para a desinfecção de efluentes
secundários e a quantidade requerida para o controle do crescimento de bactérias filamentosas
é muito pequena se comparada com à utilizada para a desinfecção, e sua aplicação não
interfere na eficiência de remoção da Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) e sólidos
sedimentáveis (SSed) para os níveis requeridos ao tratamento secundário (JENKINS et al.,
2003).
1.1 DELIMITAÇÃO DA PESQUISA E JUSTIFICATIVA
A escolha pela indústria de abate e alimentos para a realização do presente projeto
deu-se pelo fato do setor estar em crescente desenvolvimento no país e principalmente no
Estado de Mato Grosso. A ETE escolhida apresenta vazão de 14000 m3.dia-1 e os resultados
podem vir a ajudar outras ETEs de mesma ou maior dimensão.
O intumescimento do lodo é um evento comum em sistemas de lodos ativados, porém
se não tratado, pode causar, não apenas prejuízos econômicos, como principalmente
prejudicar a qualidade do efluente final e consequentemente ao corpo receptor.
O cloro (Cl2) é comumente utilizado em empresas que possuem estações de tratamento
de água (ETA) para o controle de patógenos como é o caso das indústrias alimentícias sendo
desnecessário, dessa forma, o uso de outro produto químico para o controle do
intumescimento do lodo.
Jenkins et al., (2003) relatam algumas dosagens iniciais de cloro em estações de
tratamento de efluente urbano: de 2 a 3 kgCl2/tonSS.d é uma típica dosagem enquanto o
sistema está em equilíbrio dinâmico, entretanto, é necessária uma contínua cloração para
eliminar novas filamentosas; de 5 a 6 kgCl2/tonSS.d equivale a uma dosagem que destrói o
excesso de filamentos com pequeno impacto na qualidade do efluente; aplicações de 10 a 12
kgCl2/tonSS.d iria, provavelmente, destruir os micro-organismos em excesso, contudo,
normalmente, destroem a estrutura do floco e resultam em perda da qualidade do efluente.
19
Sendo assim, o estudo da adição de cloro em ETE de indústria de abate e alimentos é
totalmente viável e os resultados podem representar uma valiosa contribuição a outras
indústrias do setor.
1.2 QUESTÃO DA PESQUISA
Questão que envolve a pesquisa: É possível atingir concentrações de cloro que possam
controlar o crescimento excessivo das bactérias?
1.2.1 Objetivo Geral
Estudar o uso do cloro como medida de controle do crescimento das bactérias
filamentosas do sistema de tratamento de efluente de uma indústria alimentícia para evitar o
intumescimento do lodo.
1.2.2 Objetivo Específico
Os objetivos específicos visam:
Analisar o floco biológico;
Identificar e classificar a microfauna aquática do lodo a nível de ordem e/ou gênero;
Identificar a filamentosa dominante do lodo;
Estudar os efeitos preliminares da cloração no controle do intumescimento do lodo por
bactérias filamentosas.
1.3 ESTRUTURA DO TRABALHO
O trabalho está dividido em oito capítulos: introdução, lodos ativados, microbiologia
de lodos ativados, cloração, metodologia, resultados e discussão, sugestões e referências
bibliográficas.
A introdução aborda o trabalho a ser realizado de um modo geral, seguido da
problemática, da questão de pesquisa, dos objetivos gerais e específicos e além da estrutura
geral do trabalho.
O Capítulo 2 relata um breve histórico dos lodos ativados, bem como seu
funcionamento. Também trata das alternativas de lodos ativados e os parâmetros de projeto
relacionando-os à microbiota do tanque de aeração.
20
O Capítulo 3 aborda microbiologia de lodos ativados e faz uma pequena introdução de
cada micro-organismo que compõe o sistema. No mesmo capítulo apresentam-se informações
acerca do intumescimento do lodo, das bactérias filamentosas e suas características.
O uso do cloro no controle do intumescimento do lodo e suas desvantagens estão
descritos no Capítulo 4.
A metodologia do trabalho está presente no Capítulo 5, onde as técnicas de coletas e
análises estão especificadas.
O Capítulo 6 mostra os resultados finais e a discussão sobre os mesmos.
As considerações finais e sugestões para futuros trabalhos estão contidas no Capítulo
7.
No Capítulo 8 encontram-se referências bibliográficas e, por fim, anexo.
21
CAPÍTULO 2
2 LODOS ATIVADOS
2.1 CONCEITO E PRINCÍPIO DO PROCESSO
O processo é um tratamento biológico de efluentes e é formado basicamente pelas
seguintes etapas: tanque de aeração (TA) ou reator aeróbio, decantador secundário (DS) e
retorno do lodo (RL) (Figura 1).
Figura 1 – Esquema prático do Processo de Lodos Ativados.
Fonte: A autora (2012).
No tanque de aeração ocorrem as reações bioquímicas para degradação da matéria
orgânica. No decantador secundário ocorre a sedimentação dos sólidos. O material decantado
no fundo do decantador é recirculado para o reator, aumentando a biomassa e
consequentemente, a eficiência do processo.
O princípio básico do tratamento consiste em colocar o afluente líquido em contato
com uma cultura heterogênea de micro-organismos, os quais irão metabolizar a matéria
orgânica, normalmente composta de carbono, oxigênio, hidrogênio, Nitrogênio e outras fontes
de nutrientes, decompondo-a em CO2, H2O, etc., liberando energia para produzir novas
células e manter seu metabolismo basal.
A Figura 2 mostra o esquema do fenômeno da degradação biológica.
22
Figura 2 – Esquema da degradação da matéria orgânica.
Fonte: CLAAS; MAIA (1994).
2.2 HISTÓRICO DO PROCESSO
No final do século XIX os tratamentos biológicos de efluentes estavam restritos aos
filtros intermitentes, filtros biológicos, leitos percolados e tanques sépticos. Porém, nenhum
desses processos apresentava resultados positivos como a estética do efluente final e a
qualidade do mesmo (JORDÃO; PESSÔA, 2009).
Segundo Van Haandell; Marais (1999), em sua versão original, o processo de lodos
ativados operava em bateladas, ou seja, o efluente é introduzido em um reator biológico e,
após o volume completo, a aeração é iniciada até a matéria orgânica ser depurada. Desligados
os aeradores, a massa microbiana separa-se da fase líquida por meio da sedimentação e o
sobrenadante descarregado. Ao final do descarregamento, o processo é iniciado novamente.
De acordo com Jordão; Pessôa (2009), o processo surgiu de fato entre 1913 e 1914 em
reuniões técnicas e as primeiras instalações foram implantadas nos Estados Unidos em 1916.
A Figura 3 representa um esquema do histórico apresentado por Jordão; Pessôa (2009)
dos lodos ativados por meio de uma linha do tempo.
23
Figura 3 – Esquema básico do histórico dos Lodos Ativados
Fonte: adaptado de JORDÃO; PESSÔA, 2009.
2.3 ALTERNATIVAS DOS SISTEMAS DE LODOS ATIVADOS
O processo de lodos ativados possui variantes quanto à idade do lodo (lodos ativados
convencional ou aeração prolongada), ao fluxo (contínuo ou intermitente) e quanto ao
afluente da etapa biológica do sistema de lodos ativados (esgoto bruto, efluente de decantador
primário, efluente de reator anaeróbio, efluente de outro processo de tratamento de esgoto)
(VON SPERLING, 1997).
2.3.1 Lodos Ativados Convencional
No sistema de lodos ativados de fluxo contínuo a idade do lodo é, normalmente, de 4 a
10 dias e o tempo de detenção hidráulica no reator de 6 a 8 horas. A relação de
alimento/micro-organismo é de 0,3 a 0,8 KgDBO/KgSSV.d (VON SPERLING, 1997).
A eficiência de remoção de DBO é de 85% a 93%. Se comparado ao sistema de
aeração prolongada é menor, devido ao menor tempo de detenção hidráulica do efluente no
sistema.
24
O sistema convencional requer menor área para implantação, menor potência de
aeração e maior capacidade de tratamento do efluente por área, devido ao menor tempo de
detenção do efluente no sistema.
2.3.2 Lodos Ativados Aeração Prolongada
No sistema de lodos ativados por aeração prolongada (fluxo contínuo) a idade do lodo
está entre 18 a 30 dias e o tempo de detenção hidráulica entre 16 e 24 horas. A relação A/M é
de 0,08 a 0,15 KgDBO/KgSSV.d (VON SPERLING, 1996).
A eficiência de remoção nesses sistemas fica entre 93% e 98% devido ao maior tempo
de detenção hidráulica. Como as bactérias permanecem um tempo superior no reator, elas
utilizam a própria matéria orgânica armazenada em suas células para sobreviver. Essa matéria
orgânica é convertida em gás carbônico e água por meio da respiração.
Requerem maior área para implantação, maior potência de aeração e menor
capacidade de tratamento por área, devido ao maior tempo de detenção hidráulica.
2.3.3 Reatores Sequenciais por Batelada (Fluxo Intermitente)
O princípio do processo consiste na incorporação de todas as unidades, processos e
operações normalmente associados ao tratamento primário dos lodos ativados em um único
tanque, ou seja, decantação primária, oxidação biológica e decantação secundária. As fases
são:
Enchimento – entrada de esgoto bruto ou decantado no reator.
Reação – aeração/mistura da massa líquida contida no reator.
Sedimentação – sedimentação e separação dos sólidos em suspensão do esgoto tratado.
Descarte do efluente tratado – retirada do esgoto tratado do reator.
Repouso – ajuste de ciclos e remoção do lodo excedente.
A duração de cada fase é de acordo com estudos das características do efluente a ser
tratado.
Existem algumas variantes nos sistemas de fluxo intermitente que se relacionam tanto
à forma de operação, quanto à sequência e duração dos ciclos associados a cada fase do
processo. Estas variantes permitem simplificações adicionais no processo ou a remoção
biológica de nutrientes (VON SPERLING, 1997).
25
2.4 PARÂMETROS OPERACIONAIS
Os parâmetros operacionais são de fundamental importância no processo de lodos
ativados. Por meio do seu monitoramento, o controle e a correção de anomalias será mais ágil.
Entre os parâmetros operacionais estão: concentração da massa microbiana no tanque de
aeração, idade do lodo (IL), tempo de detenção hidráulica (TDH), relação alimento/microorganismo, concentração de oxigênio dissolvido, temperatura, pH e concentração de
nutrientes.
Relacionando os parâmetros operacionais à microbiota, o processo de lodos ativados,
o qual é totalmente biológico, terá maior êxito.
2.4.1 Concentração da Massa Microbiana no Tanque de Aeração
A massa das células microbianas é expressa em termos de sólidos em suspensão totais
(SST), uma vez que a biomassa no tanque de aeração é constituída de sólidos que estão em
suspensão no reator. Entretanto, há uma fração inorgânica no reator, por isso, a biomassa é
normalmente expressa em termos de sólidos em suspensão voláteis (SSV), que representam a
fração orgânica da biomassa.
A faixa típica de valores de SSV é de 1.500 a 3.500 mg.L-1, para sistema de lodos
ativados convencional, e de 2.500 a 4.000 mg.L-1, para sistema de aeração prolongada (VON
SPERLING, 1997).
2.4.2 Índice Volumétrico do Lodo
O índice volumétrico do lodo é definido como o volume ocupado por 1 g de lodo após
30 minutos de decantação. Além de importante variável de controle, é indicativo das
características de sedimentabilidade de lodo.
Para calcular o IVL (Equação 2.1), necessita-se do valor dos sólidos em suspensão
totais da amostra, logo (CLASS, 2007):
26
(2.1)
Onde:
IVL = Índice volumétrico do lodo (ml.g-1)
SSed30’ = Sólidos sedimentáveis após 30 minutos de sedimentação (ml.L-1)
SST = Concentração de sólidos em suspensão totais da amostra (mg.L-1)
Quanto maior o valor do IVL, a qualidade da sedimentabilidade do lodo diminui e isso
resulta em um maior volume de lodo no decantador secundário.
Na Tabela 1 são citados alguns valores e IVL para esgotos domésticos:
Tabela 1 – Interpretação do resultado do IVL.
IVL (ml/g)
0 – 50
50 – 100
100 – 200
200 – 300
> 300
Sedimentabilidade
Ótima
Boa
Média
Ruim
Péssima
Fonte: Adaptado de Von Sperling, 1997.
2.4.3 Idade do Lodo
A idade do lodo pode ser definida como a concentração da massa total de microorganismos do tanque de aeração, dividida pela massa total de micro-organismos retirada do
sistema diariamente (VON SPERLING, 1997).
Pode ser calculada pela Equação 2.2;
27
(2.2)
Onde:
θc = Idade do lodo (dias)
Vta = Volume do tanque de aeração (m3)
Xta = Concentração de sólidos em suspensão voláteis no tanque de aeração (Kg/m3)
Qd = Vazão de descarte (m³)
Xrl = Concentração de sólidos em suspensão voláteis no retorno do lodo (Kg/m3)
Von Sperling (1997) define alguns valores de idade do lodo (Tabela 2).
Tabela 2 – Variantes do processo de lodos ativados em função da idade do lodo.
Idade do lodo
Reduzidíssima
Reduzida
Intermediária
Elevada
Carga de DBO aplicada
por unidade de volume
Altíssima
Alta
Intermediária
Baixa
Faixa de idade do lodo
Denominação usual
Inferior a 3 dias
4 a 10 dias
11 a 17 dias
18 a 30 dias
Aeração modificada
LA convencional
Aeração prolongada
Fonte: VON SPERLING, 1997.
2.4.4 Tempo de Detenção Hidráulica
Tempo de detenção hidráulica (TDH) é o tempo médio de permanência do efluente no
tanque de aeração, ou seja, é o tempo que uma partícula levaria da entrada até a saída do
reator e, segundo Metcalf & Eddy (1991) é dada pela Equação 2.3:
(2.3)
Onde:
θ = Tempo de detenção hidráulica (horas)
Vta = Volume do tanque de aeração (m3)
Q = Vazão afluente (m3.h-1)
2.4.5 Relação Alimento/Micro-organismo (A/M)
A relação A/M ou F/M (food to micro-organism ratio) é dada pela quantidade de
alimento ou substrato disponível por unidade de massa dos micro-organismos, relacionada
com a eficiência do sistema, ou seja, a taxa A/M mede a relação entre a carga orgânica, a qual
é produzida no sistema e a concentração de micro-organismos presentes no tanque de aeração.
28
Essa relação é de fundamental importância no controle da qualidade de formação dos
flocos biológicos sendo que, uma menor relação A/M, favorece a formação de um lodo
tipicamente filamentoso e uma alta relação que pode dar origem a flocos pequenos e fracos.
Assim, a relação A/M é calculada por meio da Equação 2.4:
(2.4)
Onde:
A/M = Carga de lodo (gDBO5 fornecidos por dia/gSSV)
S0 = Concentração de DBO5 afluente (mg.L-1)
θ = Tempo de detenção hidráulica (horas)
Xta = Concentração de sólidos em suspensão voláteis no tanque de aeração (mg.L-1)
A relação A/M assume os valores de 0,3 a 0,8 kgDBO/kgSSV.d e 0,08 a 0,15
kgDBO/kgSSV.d para lodos ativados convencional e aeração prolongada, respectivamente.
2.4.6 Concentração de Oxigênio Dissolvido
O oxigênio é disposto no reator por meio de aeradores que podem ser superficiais
(Figura 4) ou por ar difuso (Figura 5).
29
Figura 4 – Aeração superficial. ETE Dom Aquino, Cuiabá – MT.
Fonte: Rafael Bruzzon.(2009).
Figura 5 – Esquema de funcionamento de aeração por ar difuso.
Fonte: A autora (2012).
O O2 deve atender à oxidação da matéria orgânica (fornecer energia para síntese
bacteriana e respiração endógena bacteriana) e à nitrificação.
Baixos níveis de oxigênio dissolvido no reator podem causar a proliferação de
organismos filamentosos e posteriormente o intumescimento. Com o OD baixo cria-se uma
zona anaeróbia no interior dos flocos, prejudicando as bactérias formadoras de floco e as
filamentosas projetam-se para fora do floco em busca de melhores condições (VAN
HAANDEL; MARAIS, 1999; JENKINS et al., 2003 e FIGUEIREDO, 2011).
A concentração crítica de OD raramente excede 0,54 a 1,0 mg.L-1 na remoção de
material orgânico e de 1,0 a 2,0 mg.L-1 na nitrificação. A NBR – 570 (ABNT, 1989)
recomenda concentrações de OD de 1,5 mg.L-1, para idade de lodo igual ou maior que 18 dias
e 2,0 mg.L-1, para idade de lodo inferior a 18 dias.
Concentrações maiores que 4,0 mg.L-1 de O2 favorecem a nitrificação (CLAAS,
2007).
30
2.4.7 Temperatura
A temperatura tem tamanha importância no metabolismo dos micro-organismos que os
classifica em mesófilos (20 a 40 °C), psicrófilos (abaixo de 15 ºC) e termófilos (50 a 60 ºC)
(TORTORA et al., 2005). Como a faixa máxima de temperatura para operação de um sistema
de lodos ativados está entre 35 e 40 ºC há um predomínio de micro-organismos mesofílicos.
2.4.8 pH
O efeito do pH em sistemas de lodos ativados está diretamente ligado às reações
enzimáticas. As enzimas atuam em pH específico podendo diminuir sua atuação ou até cessar
(CLAAS, 2007).
Com pH próximo a 6,0, os fungos começam a competir com as bactérias, e a 4,0
dominam o meio.
Para uma boa floculação em lodos ativados, o pH deve estar entre 6,0 e 9,0.
2.4.9 Concentração de Nutrientes
Os nutrientes são elementos fundamentais no metabolismo microbiano, pois fazem
parte de sua constituição celular. O nitrogênio e o fósforo estão presentes na constituição do
tecido das bactérias numa porcentagem que varia de 5 a 10% para o Nitrogênio (N) e 1 a 2%
para o Fósforo (P).
De acordo com Jenkins et al. (2003), a quantidade de nutrientes a ser adicionada varia
de acordo com a (DBO) no efluente. Assim, a quantidade de nitrogênio e fósforo a ser
adicionada segue a seguinte relação, DBO:N:P é igual a 100:5:1. Essa relação é baseada no
máximo valor teórico das necessidades de N e P de uma bactéria, assumindo um rendimento
de 0,5 g de células por grama de DBO removida, e um lodo com peso seco de 10% de N e 2%
de P.
Ainda segundo os autores, a deficiência de nutrientes pode causar a predominância de
bactérias filamentosas tais como Thiothrix, Sphaerotilus natans, Haliscomenobacter
hidrossis, Tipo 021, Tipo 0041 e Tipo 0675.
A formação de espuma no tanque de aeração e no decantador secundário, na ausência
de Nocardia sp., Microthrix parvicella ou Tipo 1863, seguida por concentrações significativas
de material extracelular, também pode ser um indício de deficiência de nutrientes (SOUSA,
2002).
31
CAPÍTULO 3
3 MICROBIOLOGIA DE LODOS ATIVADOS
Como o processo de lodos ativados é totalmente biológico, o estudo da microbiologia
é de suma importância. Relacionar os parâmetros operacionais com a ecologia da microbiota é
uma metodologia com a qual se obtém um excelente padrão de qualidade.
A Tabela 3 mostra os micro-organismos mais frequentes.
Tabela 3 – Gêneros mais frequentes em sistemas de lodos ativados.
Grupos
Ciliados livre natante
Ciliados pedundulados
Ciliados livres predadores de floco
Flagelados
Sarcodinas
Rotíferos
Nematóides
Anelídeos
Gêneros
Paramecium, Colpidium, Litonotus, Trachelophyllum,
Amphileptus, Chilodonella.
Vorticella, Opercularia, Epistylis, Charchesium, Acineta
e Podophrya
Aspidisca, Euplotes, Stylonychia, Oxytricha.
Bodo, Cercobodo, Mona sp, Oicomona sp, Euglena sp,
Cercomona sp, Peranema.
Amoeba, Arcella, Actiophrys, Vahlkampfi, Astramoeba,
Difflugia, Cochiliopodium.
Philodina, Rotaria, Epiphanes
Rhabditis
Aelosoma
Fonte: adaptado de CETESB (1985)
Embora o ambiente do processo de lodos ativados seja aquático, os micro-organismos
presentes diferem de um meio natural. Isso acontece, pois o sistema apresenta características
específicas, como turbulência e turbidez, devido à aeração e aos sólidos em suspensão,
respectivamente (CETESB, 1985).
A microfauna é representada por protozoários e micrometazoários. A ausência de
incidência solar impede que seres fotossintetizantes habitem o meio, salvo algumas exceções.
3.1 FLOCO BIOLÓGICO
A floculação do lodo é importante para que a biomassa seja separada do efluente
tratado e retornada ao reator. O Floco biológico é composto por matéria orgânica, matéria
32
inorgânica, bactérias formadoras de floco e bactérias filamentosas que são o principal agente
do processo.
A estrutura do floco é dividida em dois níveis: macroestrutura, formada pelas bactérias
filamentosas e microestrutura, formada por bactérias não filamentosas produtoras de exopolímeros (JENKINS et al., 2003).
O equilíbrio entre esses dois níveis determinará a qualidade do floco biológico, mais
necessariamente do controle do crescimento das filamentosas. Se o crescimento for excessivo
causa o intumescimento do lodo, não permitindo assim a sedimentação no decantador
secundário. Quando o crescimento é insuficiente, também ocorre a má sedimentação, mas esta
se deve à formação de flocos fracos, conhecidos como pin-point.
3.1.1 Mecanismo da Floculação Biológica
Há inúmeras hipóteses para a floculação biológica. A teoria clássica diz que a bactéria
Zooglea ramigera é a principal responsável pela floculação. Ela possui um envoltório de
consistência gelatinosa que é parcialmente solúvel em água podendo aumentar sua espessura,
formando assim, uma massa ou uma matriz gelatinosa. Essa gelatina seria a responsável pela
absorção de partículas em suspensão dando origem ao floco (BRANCO, 1978).
Contudo, estudos posteriores mostraram que há outras bactérias que não possuem esse
envoltório, mas que também se aglutinam. Esse fato levou os especialistas a estudarem mais a
fundo tal evento.
Branco (1978) cita estudos de Taylor1 que comprova outra teoria sobre a floculação:
O ponto de vista defendido hoje em dia, é o de que a floculação é proporcionada por
características coloidais da massa de bactérias relacionadas com a intensidade das
atividades metabólicas destas. Na verdade, segundo ficou demonstrado através
desses estudos, as bactérias comportam-se como micelas de um colóide do tipo
hidrófobo ou liófobo, isto é, como os colóides inorgânicos. É sabido que, nesse tipo
de colóides, as micelas se encontram sujeitas a duas ordens de forças antagônicas:
uma, proporcionada pela sua própria carga superficial eletrocinética ou potencial
zeta, originada pela adsorção de íons do meio pela partícula – sendo sempre cargas
de mesmo sinal, em todas as partículas, estas tendem a se repelir quando
aproximadas umas das outras; outra, agindo em sentido oposto, responsável por uma
atração que se verifica entre as partículas e que se denomina força de Van der
Waals. Sempre que as micelas do colóide se chocam com as outras, em virtude do
movimento Browniano, duas coisas podem suceder: ou aglutinam-se – e isso
acontece sempre que o potencial zeta das partículas é muito baixo, prevalecendo as
forças de Van der Waals – ou tornam a se repelir, no caso do potencial eletrocinético
ser elevado. No primeiro caso, diz-se que houve floculação do sistema e esta pode
ocorrer sempre que são misturados colóides de cargas opostas, ou quando se mistura
um eletrólito à solução, etc.
1
TAYLOR, E. W., The Examination of Waters and Water Supplies. Inglaterra, Churchill Ltd., 1958 citado por
BRANCO, S.M., Hidrobiologia aplicada à engenharia sanitária, 2ª Edição. São Paulo: CETESB –
Companhia de tecnologia de Saneamento Ambiental, 1978. 620p.
33
Atualmente, os autores, ou a sua maioria, utilizam as duas teorias. O floco biológico é
formado pelas forças de Van der Waals juntamente com a aglutinação da Zooglea ramigera.
3.1.2 Características do Floco
Os flocos apresentam três características: floco ideal, floco disperso (pin-point) e floco
filamentoso.
Floco ideal (Figura 6) apresenta a distribuição adequada quanto à presença de
bactérias filamentosas e as bactérias formadoras de floco. Esses flocos são grandes e firmes,
as filamentosas que se projetam para fora da estrutura não interferem na sedimentação, o
sobrenadante é transparente e os valores do IVL são baixos. Para esgoto urbano, é na faixa de
80 a 120 ml.g-1.
Figura 6 – Floco Ideal. Microfotografia de contraste de fase (100x).
Fonte: SOUZA (2007)2 apud ROSSONI (2007)
O floco disperso ou “pint-point floc” (Figura 7) não apresenta a quantidade suficiente
das bactérias filamentosas (participantes da macroestrutura), sendo assim, os flocos
apresentam dimensões muito pequenas e ficam dispersos na fase líquida. Segundo Jordão;
Pessoa (2009) o IVL desse tipo de lodo é até menor que 70 ml.g-1, mas o efluente costuma
apresentar turbidez e sólidos em suspensão em maior concentração.
2
SOUZA, C.A. Microbiologia de lodos ativados. Microfotografia de contraste se fase (100x). Diapositivo:
color, 2007, apud ROSSONI, A. V. Uso de talco no controle de intumescimento filamentoso no tratamento
de efluente de fábrica de papel reciclado. 2007. 110f. Dissertação (Mestrado em Ciência Florestal) Universidade Federal de Viçosa, Viçosa, 2007.
34
Figura 7 – Floco Pint-Point.
Fonte: CETESB (1985)
O floco filamentoso (Figura 8) apresenta um predomínio de bactérias filamentosas. O
lodo sedimenta mal apesar do sobrenadante ser límpido. O IVL do lodo intumescido é de 150
ml.g-1 ou mais.
Figura 8 – Floco Intumescido. Microfotografia de contraste de fase: (a) amostra fresca (100x)
e (b) amostra fixada e corada (1000x).
(a)
(b)
Fonte: ROSSONI (2007)
3.2 ALGAS
Algas são pouco frequentes em lodos ativados pelo fato do sistema não permitir
incidência de luz solar e pela forte turbulência causada pela aeração. Apresentam grande
importância em sistemas de lagoas de estabilização, mas pouco se sabe de sua importância em
lodos ativados (FIGUEIREDO, 2011).
De acordo com a Tabela 4 as mais frequentes são:
Tabela 4 – Principais gêneros de algas encontradas em lodos ativados.
Grupo
Cianofíceas (algas azuis)
Clorofíceas
Diatomáceas
Gênero
Oscillatoria, Phormidium, Anabaena, Lyngbya
Chlorella, Coelastrum, Volvox, Stigeoclonium
Navicula, Nitzschia, Diatoma
Fonte: adaptado de FIGUEIREDO (2011).
35
3.3 FUNGOS
Os fungos são organismos uni ou pluricelulares, não fotossintéticos e heterotróficos.
Juntamente com as bactérias, são muito importantes na decomposição da matéria orgânica
formando compostos mais simples e inorgânicos. No ambiente aquático, são bioindicadores
de matéria orgânica em decomposição.
Diferem-se das bactérias, pois suas células apresentam um núcleo e das algas e outros
vegetais pela ausência de clorofila.
Não são muito frequentes em lodos ativados, mas quando há fatores como, pH baixo e
deficiência de N e P, podem prevalecer sobre as bactérias.
Os fungos são tão eficientes quanto as bactérias quando se trata de degradação da MO,
mas como são filamentosos podem causar intumescimento do lodo. Os gêneros mais comuns
em lodos ativados são: Geotrichum, Fusarium, Penicillum, e Cladosporium.
A Figura 9 mostra a presença de fungos em efluentes de lodos ativados.
Figura 9 – Presença de fungos em lodos ativados, 100x.
Fonte: BENTO, 2005.
3.4 PROTOZOÁRIOS
São unicelulares, microscópicos, podem viver isolados ou em colônias e possuem
hábitos de vida livre, fixo, parasitas ou saprófitas.
Em lodos ativados fazem o ‘polimento’ do efluente e o controle do crescimento das
bactérias.
36
3.4.1 Ciliados
Seu modo de locomoção é por meio de cílios que se distribuem por quase todo o corpo
do individuo. Pode haver a presença de cirros, que são prolongamentos do protoplasma, sendo
mais grossos e longos que os cílios, ou ainda estrutura maiores que funcionam como ventosas
para aprisionar e sugar o conteúdo de outros protozoários.
Podem ser agrupados em: livre natantes, predadores de flocos, fixos ou pedunculados.
A Figura 10 mostra uma colônia de ciliados pedunculados indicando floco bom.
Figura 10 – Ciliados pedunculados coloniais.
Fonte: CETESB, 1985.
3.4.2 Flagelados
Locomovem-se por meio de flagelos, que são organelas em forma de filamentos
alongados e que, normalmente, se apresentam na parte anterior do micro-organismo.
A presença de flagelados em um meio aquático está relacionada à riqueza de matéria
orgânica. Nos lodos ativados estes micro-organismos são característicos de sistemas em início
de operação, ou seja, são característicos de lodo jovem e de alta carga.
3.4.3 Amebas
A locomoção é realizada por meio dos pseudópodes (falsos pés) que são
prolongamentos do próprio corpo celular. Geralmente são transparentes e não possuem forma
bem definida.
Algumas espécies possuem carapaças. As tecamebas, podem apresentar coloração
amarelada quando ocorre impregnação por sais de ferro. São secretadas pela própria ameba ou
formadas de partículas retiradas do meio. A Figura 11 mostra duas espécies de amebas.
37
Figura 11 – (a) Euglypha alveolata. (b) Arcella discoides, (b2). vista superior.
(b)
(a)
(b2)
Fonte: CETESB (1985).
3.5 MICROMETAZOÁRIOS
São micro-organismos mais complexos. Possuem agrupamentos de células que
exercem funções distintas. Em lodos ativados são representantes: anelídeos, rotíferos,
nematóides e tardígrados.
3.5.1 Rotíferos
Possuem corpo alongado, geralmente cilíndrico e divide-se em três partes: região
anterior (possui cílios que auxiliam na alimentação), tronco e um pé terminal (Figura 12).
Alimentam-se de pequenas partículas, protozoários e outros rotíferos.
A presença de rotíferos em sistemas de lodos ativados é normalmente indicadora de
boa eficiência do sistema, pois estão associados a idades de lodo elevadas. Os mais frequentes
são Philodina, Rotaria e Epiphanes (CLAAS, 2007).
Figura 12 – Rotífero.
Região Anterior
Tronco
Pé Terminal
Fonte: A autora (2012).
38
3.5.2 Anelídeos
São vermes segmentados com o corpo formado por anéis. Alguns são parasitas e
outros se alimentam de outros vertebrados.
Nos sistemas de lodos ativados ocorrem somente em lodos estabilizados e de idade de
lodo elevada. Sua presença é rara e pouco dominante.
3.5.3 Nematóides
São vermes de forma alongada, circular, sem segmentações e com as extremidades,
geralmente, pontiagudas. Em esgotos domésticos podem ser encontrados ovos do gênero
Ascaris, pois são extremamente resistentes ao tratamento. Alimentam-se de material
particulado e micro-organismos (protozoários, rotíferos, nematoides e tardígrados).
No sistema de lodos ativados não exerce papel significativo e aparecem raramente. O
gênero Rhabditis é um dos mais encontrados.
3.5.4 Tardígrados
Raramente são observados em sistemas de lodos ativados, e por esse motivo seu papel
como bioindicadores das condições do sistema é pouco conhecido (FIGUEIREDO, 2011).
Seu corpo é curto, cilíndrico e roliço, não havendo demarcação entre cabeça e tronco,
possui quatro pares de patas.
A Figura 13 mostra um tardígrado em lodos ativados.
Figura 13 – Tardígrada
Fonte: http://webpages.charter.net/
39
3.6 BACTÉRIAS
As bactérias desempenham um papel de fundamental importância no ambiente
aquático. Por meio do processo de decomposição e mineralização da matéria orgânica, as
bactérias suprem nutrientes aos produtores primários.
Pertencem ao Reino Monera, são seres unicelulares, procariontes e podem viver
isoladas ou em colônias. Reproduzem-se por meio de divisão simples.
Dividem-se em seres autótrofos e heterótrofos. As autótrofas se subdividem em:
quimiossintetizantes (hidrogenobactérias, ferrobactérias, sulfobactérias e nitrobactérias) e
fotossintetizantes e as heterotróficas em: decompositoras, parasitas e patogênicas (BRANCO,
1978).
Uma grande importância sanitária das bactérias é a de serem bioindicadoras de
poluição por esgoto doméstico e uma representante desse grupo é a Escherichia coli, pois são
habitantes do intestino humano.
Em lodos ativados são responsáveis pela depuração dos resíduos e pela formação do
floco biológico.
3.6.1 Crescimento Bacteriano
Como as bactérias são os micro-organismos mais importantes no processo de lodos
ativados faz-se necessário o conhecimento das fases do crescimento bacteriano. A curva de
crescimento bacteriano (Figura 14) apenas realmente acontece em condições extremamente
controladas de culturas puras, porém é utilizada para entender o processo.
40
Figura 14 – Curva de crescimento bacteriano em cultura pura.
Fonte: MONOD(1941)3 apud CETESB (1985)
Na fase de aclimatação os micro-organismos estão se adaptando a situação do meio
em relação à condições ambientais e oferta de alimento. Na fase de aceleração de crescimento
e na fase exponencial há um grande consumo de alimento. A fase de retardo é caracterizada
pela falta de algum fator limitante como alimento, O2, entre outros. Na fase estacionária o
número de crescimento se iguala ao número de morte. Nessa fase, as atividades celulares
deixam de ser as de reprodução e passam a ser por sobrevivência. E por último, na fase de
declínio (ou endógena) a velocidade das mortes é superior ao número de crescimento.
3.7 DIAGRAMA DE PREDOMINÂNCIA RELATIVA
Em todo o processo de lodos ativados há fases que possuem certo tempo para serem
completadas e que predomina um determinado grupo de micro-organismo.
Claas; Maia (1994) apresentaram um diagrama de predominância relativa (Figura 15)
onde o eixo horizontal indica o tempo de aeração e o eixo vertical a quantidade de alimento
ou DBO5 e uma dada massa de micro-organismo. Dividindo a DBO5 pela massa de microorganismos temos a relação A/M. Quanto maior o tempo de aeração menor é a oferta de
alimento.
3
MONOD, J. The growth of bacterial cultures. J. Ann. Inst. Pasteur, p.371-393, 1941 apud
COMP ANHI A AMBIENTAL DO ESTADO DE SÃO P AULO. Norma Técnica L1.025:
Microbiologia para sistemas de lodos ativados operando com esgotos domésticos, dez. 1985.
41
Figura 15 – Diagrama de predominância relativa.
Fonte: CLAAS; MAIA (1994)
Assim sendo:
Ponto A – fase de adaptação dos micro-organismos, a oferta de alimento é máxima.
Ponto B – predominância de protozoários Rhizopoda ou Sarcodina.
Ponto C – o número de micro-organismos aumenta geometricamente; os flagelados
alcançam seu desenvolvimento máximo; fase que caracteriza lodo jovem.
Ponto D – o crescimento dos micro-organismos é mais lento, pois a disponibilidade de
alimento passa a ser fator limitante; ciliados e as bactérias atingem seu ponto máximo;
Ponto E – a quantidade de alimento é baixa; diminuição no ritmo de reprodução; a
energia é utilizada para manutenção da vida. A DBO5 final é baixa.
Ponto F – não existe alimento suficiente; os micro-organismos passam a metabolizar o
próprio material celular utilizando o alimento armazenado na célula; reduzem
atividade e alguns morrem; ciliados com talo e rotíferos alcançam seu maior número.
Sobrepondo a curva de crescimento bacteriano ao diagrama de predominância relativa,
podem-se encontrar semelhanças.
3.8 BACTÉRIAS FILAMENTOSAS
As bactérias filamentosas são importantes em sistemas de lodos ativados, pois
auxiliam na floculação. Formam uma espécie de ‘esqueleto’ da estrutura e o controle dessas
bactérias torna-se importante, já que o excesso das mesmas pode causar o intumescimento do
lodo.
42
A identificação é o primeiro passo quando há a ocorrência do intumescimento. Com a
filamentosa identificada busca-se na literatura a medida contraceptiva para aquela bactéria
específica.
Nicolau et al., (2002) dizem que a identificação dos organismos filamentosos que
crescem nas estações de tratamento constitui etapa fundamental para a prevenção e resolução
de problemas causados pelo crescimento excessivo destes micro-organismos. A detecção
precoce deste fenômeno, juntamente com o controle das variáveis físico-químicas, pode
contribuir para uma resolução rápida das anomalias no decantador ou pode mesmo evitá-las.
As bactérias são identificadas de acordo com suas características morfológicas,
localização, motilidade e reações a colorações. Eikelboom (1981) e posteriormente Jenkis et
al., (2003) desenvolveram a metodologia de identificação e descrevem os organismos
filamentosos mais frequentes em lodos ativados, como podem ser vistos no Quadro 1:
Quadro 1 – Principais organismos filamentosos em lodos ativados.
Sphaerotillus natans
Tipo 1701
Tipo 0041
Tipo 021N
Thiothrix I
Thiotrix II
Beggiatoa sp
Tipo 1851
Tipo 0803
Tipo 0092
Tipo 0961
Microthrix parvicella
Nocardia SP
Nostocoida limicola I
Nostocoida limicola II
Nostocoida limicola III
Haliscomenobacter hydrossis
Tipo 0581
Tipo 0411
Tipo 0914
Tipo 0675
Tipo 1863
Tipo 0211
Fungos
Streptococcus
Tipo 0675
Tipo 1852
Fonte: Adaptado de EIKELBOOM (1981) e JENKINS et al. (2003).
Madoni et al., (2000) estudaram 167 estações de tratamento na Itália por meio de
questionários e análise do lodo e encontraram a Microthrix parvicela, Tipo 0041 e Nostocoida
limicola como a mais frequente.
Noutsopoulos et al., (2007) estudaram estações de tratamento de efluentes da Grécia
durante cinco anos levando em conta a sazonalidade e concluiam que no inverno prevalecia
Microthrix parvicella, sendo o Tipo 0092 é predominante no verão.
Krhutková et al., (2002) estudaram oito estações de tratamento de efluente industrial
da República Checa durante 4 anos e concluíram que o Tipo 0092 e a Microthrix parvicella
eram as mais frequentes.
No Brasil ainda não existe um estudo geral de ocorrência de intumescimento por
bactérias filamentosas.
43
3.8.1 Características Morfológicas das Bactérias Filamentosas
Eikelboom (1981) criou uma metodologia para identificação das bactérias
filamentosas e Jenkins et al., (2003) a modificaram de modo a facilitar a identificação. Como
a identificação a nível de espécie é dificultosa, os autores as classificaram de acordo com
características morfológicas (dimensão, forma, ramificação, etc.) localização, motilidade e
reações a colorações (Gram, Neisser, Poli-β-hidroxibutirato (PHB), etc.).
A Tabela 5 indica as características a serem analisadas para identificação:
Tabela 5 – Características morfológicas das bactérias filamentosas a serem observadas na
identificação.
(Continua)
Característica
Descrição
Ramificação
Filamentos secundários que se projetam dos
filamentos principais.
Motilidade
Considera-se movimento o deslizamento lento dos
filamentos no meio ou simplesmente sua contração
ou oscilação.
Observação
- Presente
falsas);
(verdadeiras
- Ausente.
- Apresenta;
- Não apresenta.
Possível de ser vista com nitidez em aumento
menor que 1.000 vezes.
- Retos;
- Dobrados;
- Levemente curvados;
- Enrolados
- Irregular.
Posição do filamento em relação ao floco.
- Ligado ao floco;
- Projetando-se do floco
- Livre no meio.
Crescimento
epifítico
Células bacterianas ou pequenos flocos aglutinamse na superfície dos filamentos.
- Presente;
- Ausente
Bainha
Estrutura que recobre o filamento. A principal
função dessa estrutura é a proteção do filamento
contra agentes externos.
- Presente;
- Ausente
Septos celulares
Divisões entre células adjacentes.
- Presentes;
- Ausentes
Diâmetro
filamento
do
Utiliza-se o retículo de Whipple para medição. A
principal observação é se a medida é maior ou
menor que 1 µm.
Comprimento do
filamento
Utiliza-se o retículo de Whipple para a medição. Se
o filamento estiver dobrado ou enrolado considerase a medida do filamento como se estivesse
esticado.
Forma
filamentos
Localização
floco
dos
no
ou
44
Tabela 5 – Características morfológicas das bactérias filamentosas a serem observadas na
identificação.
Característica
Forma
das
células
Descrição
Tamanho
células
das
Utiliza-se o retículo de Whipple para medir o
diâmetro (µm) das células.
Depósitos
enxofre
de
Grânulos, normalmente esféricos, de reserva
alimentar. Em microscopia de contraste de fase são
brilhantes e de cor amareladas. Observar se tem ou
não a necessidade da utilização de corante.
(Conclusão)
Observação
- Quadradas;
- Retangulares;
- Ovais;
- Em forma de barril;
- Discóides;
- Arredondadas
- Presentes;
- Ausentes
Fonte: Adaptado de FIGUEIREDO (2011).
3.8.1.1 Bainha
A bainha é uma característica peculiar em nove espécies das mais encontradas em
lodos ativados segundo a classificação de Eikelboom (1981) e Jenkins et. al., (2003), sendo
elas: Sphaerotilus natans, Tipo 1701, Haliscomenobacter hydrossis, Thiothrix I, Thiothrix II,
Tipo 0914, Tipo 0041, Tipo 0675 e a Tipo 1851.
A bainha é uma estrutura cilíndrica que envolve os filamentos protegendo-os de
agentes externos. Em geral é difícil ou impossível de observar a bainha no microscópio,
apenas os invólucros vazios podem ser observados desta maneira. Em esfregaços, as bainhas
podem ser observadas com mais clareza (EIKELBOOM, 1981).
Jenkins et. al., (2003) dizem que a bainha pode ser confundida com um “halo”
amarelado que envolve as bactérias, quando se trata da iluminação de contraste de fase. A
diferença é que o halo é mais largo que a bainha. Os autores também atentam para a diferença
entre a bainha e a própria parede celular de algumas bactérias, como é o caso das Tipo 021N,
que permanecem rígidas após a lise celular.
Phaup (1968) fez um levantamento bibliográfico com estudos morfológicos de
espécies de Sphaerotilus sp. Pode-se distinguir várias camadas de bainha nos filamentos e um
revestimento exterior de material do tipo gel inorgânico ou "mucilagem". Existem evidências
de que a composição da bainha pode variar com a nutrição, de fraco e fino para denso e
resistente. Ferro e sais mangânicos podem ser depositados sobre a superfície externa. Autores
descreveram a bainha da Sphaerotilus natans como um complexo proteína-lípidopolissacarídico, distinta da parede celular.
45
Takeda et. al., (2012) fizeram um estudo com a bainha de Thiothrix nivea isolando-a e
expondo-a em vários testes bioquímicos entre eles análise de composição. Os autores
concluíram que a composição da bainha dessa espécie é formada por alternâncias de β – 1,4
glicosaminoglicano e pentose metilado. Os glicosaminoglicanos são cadeias polissacarídicas
heterogênicas e hidrofílicas. Foi a primeira vez que essa alternância foi identificada.
Segundo Videla (2003)4 apud Marangoni (2010) os gêneros das ferrobactérias mais
comuns que causam problemas quando presentes na água são: Sphaerotillus, Leptothrix,
Crenothrix e Gallionella. Os três primeiros gêneros se caracterizam pelo arranjo filamentoso
de suas células, que são envolvidas por uma bainha helicoidal perpendicular ao eixo da célula.
As bactérias do gênero Gallionella são unicelulares, retiformes ou encurvadas e segregam um
filamento longo, em forma de fitas entrelaçadas. A partir do hidróxido férrico depositado na
célula, dissolvem-se em ácidos fortes e quando se desprendem, aumentam a quantidade de
sólidos em suspensão, como na água de refrigeração. São essas bactérias, que na presença de
oxigênio, oxidam o íon ferroso (Fe2+) a íon férrico (Fe3+) liberando energia e depositando o
hidróxido férrico (Fe(OH)3) marrom-alaranjado.
3.9 INTUMESCIMENTO DO LODO
Entende-se por intumescimento o aumento ou crescimento exagerado. Também é
chamado de bulking. Diversos agentes estão relacionados ao intumescimento entre eles, os
responsáveis pelo lodo filamentoso como fungos e bactérias filamentosas.
Há também o intumescimento viscoso ou ‘não filamentoso’ que ocorre quando há uma
grande quantidade de bactérias do gênero Zooglea, já que esses micro-organismos encontramse envoltos por uma matriz gelatinosa que impede a sedimentação do lodo (FIGUEIREDO,
2011).
O intumescimento é comum em sistemas do tipo lodos ativados e pode ser
caracterizado quando ocorre uma sedimentação lenta e o lodo apresenta-se pouco compacto.
Madoni et al., (2000) fizeram um levantamento em 167 estações de tratamento de
esgoto do tipo lodos ativados na Itália. Destas, 84 tinham problemas com formação de
espuma, 81 com problemas com intumescimento e 55 por ambos problemas. Nas amostras
43% dos flocos analisados eram irregulares, fracos e dispersos. Em dois casos o
intumescimento era do tipo viscoso.
4
Videla, H. A. Biocorrosão, Biofouling e Biodeterioração de Materiais. 1. São Paulo: E. Blucher, 2003, apud
Marangoni, P. R. D. Caracterização de biofilmes formados em superficies metálicas e biocorrosão. 2010.
103f. Dissertação – Universidade Federal do Paraná, Curitiba, 2010.
46
Richard5 (1991) citado por Jordão; Pessôa (2009) concluiu que 60% das estações de
tratamento nos Estados Unidos são afetadas por intumescimento do lodo. Wanner6 (1994)
citado por Jordão; Pessôa (2009) também relatam que o evento do intumescimento do lodo é
de 63% no Reino Unido, 45% na Alemanha, 32% na África do Sul e de 25% na França.
Como já dito, no Brasil não há estudos sobre o percentual de ocorrência de
intumescimento do lodo.
3.9.1 Controle do Intumescimento do lodo
Após a identificação do organismo filamentoso é necessário o controle do mesmo para
que a operação do sistema volte ao normal.
Recomenda-se primeiramente solucionar o problema atuando nos parâmetros
operacionais como: relação A/M; oxigênio dissolvido, relação DBO:N:P, pH, temperatura e
septicidade.
Jenkins et al., (2003) relacionaram possíveis causas para o intumescimento de acordo
com o micro-organismo dominante (Tabela 6).
Tabela 6 – Bactérias filamentosas e possíveis causas.
Possíveis Causas
Baixo OD
Baixo F/M
Esgoto séptico
Baixo pH
Idade do lodo alta
Deficiência de Nutrientes
Presença de espuma
Micro-organismos
Tipo 1701, S. natans, H. hidrossis
M. parvicella, H. hidrossis, Nocardia sp, Tipo 021N, Tipo 0041,
Tipo 0675, Tipo 0092, Tipo 0581, Tipo 0981, Tipo 0803
Thiothrix sp, S. natans, Tipo 021N, Beggiatoa sp.
Fungos
M. parvicella
Thiothrix sp, Tipo 021N
Nocardia sp, M. parvicella, Tipo 1863
Fonte: adaptado de JENKINS et al., (2003).
Porém, ao adotar essas medidas, a resposta ao controle pode vir de médio a longo
prazo. O CONAMA nº 430/2011 complementa o CONAMA nº 357/2005 e enquadra os
padrões de lançamentos de efluentes. Para atender aos novos padrões são necessárias medidas
de rápido retorno.
O controle do intumescimento por adição de produtos químicos foi estudado por
diversos autores. Em geral, para o controle do intumescimento do lodo, polímero catiônico de
alta carga sozinho ou combinado com um polímero aniônico podem ser usados (JENKINS et
al., 2003).
5
6
Richard, M. Actived Sludge Microbiology, Water Pollution Control Federation, série “The Bench Sheet”, 1991;
Wanner, J. Activated Sludge Bulking and Foaming Control.Ttecnomic Publishing, USA, 1994 citado por
JORDÃO, E. P.; PESSOA, C. A. Tratamento de esgotos domésticos. 5. ed. Rio de Janeiro: ABES, 2009. 941
p.
47
Hwang; Tanaka (1998) estudaram no Japão três agentes químicos para o controle de
espuma formada por Microthrix parvicella em uma ETE municipal: cloro, polímero catiônico
e polímero anti-filamento em três estações piloto com o tempo de detenção hidráulica de 8
horas e sólidos em suspensão de 1500 mg.L-1 controlados. As dosagens efetivas foram 400
gCl2.KgSS-1, 150 gCl2.KgSS-1 e 100 gCl2.KgSS-1, para o polímero catiônico, polímero antifilamento e cloro, respectivamente. O polímero anti-filamento foi mais efetivo no controle da
espuma.
Walczak; Cywinska (2007) desenvolveram uma pesquisa onde foi possível identificar
um agente controlador que limita efetivamente o crescimento bacteriano em estação que trata
efluente urbano e industrial e que ao mesmo tempo não fosse toxico para a microfauna do
lodo. Entre permanganato de potássio, cloreto de alumínio, cloreto de ferro, hipoclorito de
sódio, sulfato de alumínio e o dióxido de hidrogênio, os três últimos foram os mais indicados.
Esses compostos diminuíram o IVL do efluente em 50%.
Autores como Andreasen et al., (1999), Jenkins et al., (2003) e Sousa (2002)
estudaram o uso de seletores como maneira eficaz.
O talco tem-se mostrado como um excelente agente contra o intumescimento
(CLAUSS et al., 1999; ROSSONI, 2007). Surfactantes (KITATSUJI et al., 1996) e a
ozonização (SAAYMAN, 1996; VAN LEEUWEN; PRETORIUS, 1988) também são
possibilidades de controle.
48
CAPÍTULO 4
4 CLORAÇÃO
O cloro é muito utilizado para desinfecção em Estações de Tratamento de Águas
(ETA). Dissolvido em água ocorre a seguinte reação:
que é seguida pela reação:
Em lodos ativados é utilizado para de controle micro-organismos filamentosos e
patogênicos. O cloro reage com as enzimas dos micro-organismos destruindo-as. Como essas
enzimas funcionam como catalisadores orgânicos nas reações químicas dentro dos microorganismos, estes acabam morrendo.
O cloro reage rapidamente e preferencialmente com amônia para formar
monocloramina quando dosado para o lodo ativado contendo amônia. A monocloramina é um
desinfetante muito menos potente que o cloro livre, entretanto ela pode permanecer disponível
por um tempo mais longo.
O uso do cloro como técnica de controle do intumescimento do lodo é largamente
empregada nos Estados Unidos, pois é utilizado para desinfecção de efluentes secundários e a
quantidade requerida para o controle do crescimento de bactérias filamentosas é muito
pequena se comparada à utilizada para a desinfecção e sua aplicação não interfere na
eficiência de remoção de DBO e sólidos sedimentáveis para os níveis requeridos para o
tratamento secundário, no entanto, ocorre um pequeno aumento na DQO solúvel do efluente
(JENKINS et al., 2003).
49
As dosagens de cloro devem ser ajustadas para que sejam letais aos micro-organismos
filamentosos que estão projetando-se dos flocos, de modo a não prejudicarem os microorganismos que estão no interior do floco (RICHARD7, 2003 citado por CLAAS, 2007).
Alves et al., (2007) utilizaram dosagens de cloro gasoso, no retorno do lodo, em uma
ETE de aeração prolongada com o objetivo de manter os valores de IVL aproximadamente a
100 ml.g-1. As dosagens com resultados efetivos foram de 2,5 kgCl2/tonST.d.
Parsekian; Pires (2002) estudaram o controle das bactérias Thiothrix I, Tipo 021N e
Sphaerotilus natans em sistema combinado em escala de bancada com efluente sintético. O
controle do intumescimento com adição de fósforo, a alteração do TDH do reator aeróbico, de
8 h para 3,5 h, e o aumento do OD não surtiram efeito levando em consideração, o uso de
hipoclorito de sódio. A dosagem média empregada foi de 0,73 gNaClO/kgSSV.d, sendo que
em alguns dias houve a necessidade de dosar até 1,05 gNaClO/kgSSV.d.
Ramirez et al., (2000) avaliaram o efeito do cloro sobre as bactérias filamentosas do
Tipo 021N em sistema de lodos ativados que tratam efluente municipal e de indústria de
papel, com o objetivo de controlar seu crescimento excessivo. A dosagem máxima de cloro
utilizada foi de 8 g/KgSSV.d.
Jordão; Pessôa (2009) recomendam dosagens de 2 a 8 mg.L-1, na recirculação do lodo,
com um tempo de contato de 2 min. Jenkins et al., (2003) recomendam uma dose de 2 a 3
kgCl2./tonSSV.d para casos típicos de intumescimento, 5 a 6 kgCl2/tonSSV.d para um
controle efetivo nos micro-organismos filamentosos e nos valores de IVL sem prejudicar a
qualidade do efluente e 10 a 12 kgCl2./tonSSV.d para controle do excesso de filamentosas
porém, pode prejudicar a qualidade do efluente. O mesmo cuidado é citado por Metcalf e
Eddy (1991) que recomendam doses de 8 a 10 mg.L-1Cl2 por 1000mg.L-1 de SSVTA, em
casos severos.
Richard8 (2003) citado pro Claas (2007) sugere uma dosagem de cloro de 1 a 10
kg/100kgSSV.dia-1 no reator. Também recomendaram dividir a massa de cloro em três
dosagens durante o dia. O resultado pode ser observado com a melhora na sedimentação do
lodo após o segundo ou terceiro dia.
Pires (2003) dosou hipoclorito de sódio (NaClO) em um sistema de tratamento
combinado com capacidade de tratar 30 L.dia-1 de efluente sintético. O reator UASB (Up
7
RICHARD, M. Actived sludge microbiology problems and their control. 20º - USEPA, National Operator
Trainers, New York, 2003 citado por CLAAS, I. C. Lodos ativados: princípios teóricos fundamentais, operação
e controle. Porto Alegre: Evangraf, 2007. 136p.
8
50
Flow Anaerobic Sludge Blanked) e o tanque de aeração operaram com um tempo de detenção
hidráulica de 8,4 h e 3,5 h, respectivamente. A bactéria dominante era a Beggiatoa e a
dosagem inicial de NaClO foi de 5 ml.dia-1 e dependendo da característica de sedimentação
do lodo e acompanhamento microbiológico, houve necessidade de dosar até 7,5 ml.dia-1. O
custo médio adicional ao processo de tratamento estudado em função da adição de hipoclorito
de sódio para controle do crescimento excessivo de bactérias filamentosas foi de R$ 0,10.m 3
tratado. A eficiência média de remoção de DQO no reator UASB, no reator de lodos ativados
e eficiência global do sistema de 72%, 66% e 90% respectivamente.
Em uma ETE municipal, Saayman et al., (1996) estudaram o cloro, o ozônio e o
peróxido de hidrogênio como fontes de combate ao crescimento excessivo das filamentosas.
O cloro foi o agente mais eficaz, porém, os autores fazem um alerta quanto à alta dosagem,
podendo ser prejudicial ao sistema.
4.1 DESVANTAGENS DA CLORAÇÃO
O uso de cloro para controle do intumescimento do lodo pode causar o aparecimento
do cloro residual, que é a concentração de cloro que permanece por um período no efluente.
O cloro reage com a matéria orgânica presente nos efluentes e formam haloorgânicos
ou organoclorados em que predominam trihalometanos (THM) e ácidos haloacéticos (AHA).
Os compostos organoclorados podem obter efeitos carcinogênicos (JORDÃO; PESSÔA,
2009).
Outra desvantagem é que o valor do IVL pode não diminuir. Yilmaz et al., (2008)
fizeram um estudo com oxidação química por cloro e peróxido de hidrogênio. As bactérias
filamentosas dominantes foram a Nocardia sp., Thiothrix sp., Tipo 021N e Tipo 0041. O
método mais eficiente de controle foi a cloração, porém o IVL continuou elevado.
Em um estudo utilizando polímero sintético, polímero anti-filamento e cloro, Hwang;
Tanaka (1998), constataram que o cloro a uma dosagem de 20 gCl.kgSS-1 destruiu os flocos
biológicos. Neste caso o polímero anti-filamento foi mais efetivo, pois auxiliou na
compactação dos flocos.
51
CAPÍTULO 5
5 METODOLOGIA DA PESQUISA
5.1 LOCAL DA PESQUISA
O local da pesquisa está localizado na região Metropolitana do Vale do Rio Cuiabá.
Segundo a empresa, que possui uma área total construída de 196.629,43 m3 e sofre ampliação,
as atividades geram 3.827 empregos diretos e a estação de tratamento de efluente tem
capacidade para 14.000 m3.dia-1. Por dia são abatidas 170.000 aves e 1.200 bovinos, gerando
365 produtos, entre cortes de carnes, congelados e empanados, além de sete subprodutos.
A estação de tratamento de água trata de 14.000 a 17.000 m3 de água por dia.
5.1.2 Sistema de Tratamento de Efluente
Os efluentes estão divididos em: linha vermelha, que ainda é subdividida em efluente
das fábricas de aves e efluente das fábricas dos bovinos e linha verde, rumem dos bovinos.
Desde a abertura da fábrica até 2008 o tratamento era realizado em lagoas de
estabilização (Figura 16), as duas linhas eram tratadas juntas. Após um parecer ambiental o
processo de lagoas foi substituído pelo de lodos ativados.
52
Figura 16 – Sistema antigo de tratamento do efluente por lagoas de estabilização.
Fonte: A autora (2012).
Após essa mudança, por um período de 24 meses somente a linha vermelha (aves e
bovinos) era tratada nos lodos ativados, enquanto que nas lagoas tratava-se apenas o efluente
da linha verde (Figura 17).
53
Figura 17 – Sistema antigo do tratamento do efluente com lodos ativados tratando a linha
vermelha e as lagoas de estabilização tratando a linha verde.
Fonte: A autora (2012).
Em dezembro de 2011 o sistema de lodos ativados tratava a linha vermelha e
parcialmente a linha verde. Já em janeiro de 2012 as lagoas de estabilização foram totalmente
desativadas.
54
A Figura 18 mostra o esquema atual da estação de tratamento de esgoto da indústria. A
linha vermelha e a linha verde seguem o mesmo processo, porém separadamente.
Figura 18 – Esquema prático do funcionamento do sistema de tratamento de efluente.
Fonte: A autora (2012).
Os efluentes do abatedouro e das fábricas são enviados ao tanque de equalização,
passando por grades e peneira rotativa que remove partículas com diâmetro superior a 0,75
mm.
No tanque de equalização o efluente é homogeneizado em termos qualitativo e
quantitativo por meio de misturador submersível.
55
O efluente é recalcado ao sistema de flotação por ar dissolvido, onde são removidas as
partículas em suspensão. O polímero, que auxilia na floculação, é dosado no misturador
hidráulico juntamente com cloreto férrico, utilizado para remoção de fósforo.
Em flotadores, as micro-bolhas formadas no tanque de pressão carregam as partículas
para a superfície, onde são raspadas por um removedor de flotado.
A gordura separada no flotador é enviada ao tanque de acondicionamento e,
posteriormente, à centrífuga decanter para dar procedimento à separação das fases. O
efluente, após flotação, é recalcado ao tratamento biológico do tipo lodos ativados.
A eficiência de remoção de DBO no flotador de aves para os anos de 2009, 2010 e
2011 foi de 57, 52 e 76%, respectivamente. Já a remoção de DQO foi de 52% em 2009, 63%
em 2010 e 72% em 2011.
Em 2011 deu-se início ao monitoramento do Nitrogênio (Nitrogênio de Kjeldahl Total
– NKT), Fósforo, Óleos e Graxas e os Sólidos em Suspensão Totais para um melhor controle
da qualidade do tratamento. A eficiência de remoção para essas variáveis foi de 52, 57, 94 e
72% respectivamente.
A Tabela 7 mostra a eficiência do tratamento no flotador das fábricas de aves em 2012
(janeiro a junho).
Tabela 7 – Eficiência de remoção do flotador de aves em 2012
Médias
Variáveis
(mg.L-1)
pH*
DBO5
DQO
NKT
Fósforo
Óleos e
Graxas
SST
Desvio
Padrão
Entrada
Flotador
Valor Valor
Min.
Max.
Saída
Flotador
Valor Valor
Min.
Max.
Ent.
Sai.
Ent.
Sai.
993
1527
15
18
118
721
906
6
8
54
500
684
10
11
215
479
589
3
4
149
4,8
205
223
0
0
20
7,4
2008
3090
32
36
884
5,8
217
13
0
1
2
7,6
2125
2460
15
18
676
Eficiência
de
Remoção
(%)
27
41
60
56
54
605
403
220
345
180
1120
158
1660
33
*Valor máximo e valor mínimo.
No flotador de bovinos a eficiência de remoção da DQO em 2009 e em 2010 foi de
55% e 63%, respectivamente. Em 2011 a eficiência do flotador para DBO foi de 56%, DQO
56%, NKT 71%, Óleos e Graxas 43%, Fósforo 57% e SST 53%.
A Tabela 8 mostra a eficiência do flotador de bovinos, outra subdivisão da linha
vermelha, no ano de 2012 (janeiro a junho).
56
Tabela 8 – Eficiência de remoção do flotador de bovinos.
Médias
Variáveis
(mg.L-1)
pH*
DBO5
DQO
NKT
Fósforo
Óleos e
Graxas
SST
Desvio
Padrão
Entrada
Flotador
Valor Valor
Min.
Max.
Saída
Flotador
Valor Valor
Min.
Max.
Ent.
Sai.
Ent.
Sai.
2532
3957
30
39
93
1191
1908
12
15
35
1340
2102
10
21
52
654
1078
9
9
72
5,3
605
896
1
1
0
7,1
6463
9504
58
64
220
4,1
130
234
0
0
0
7,6
2719
4168
28
31
332
Eficiência
de
Remoção
(%)
52
51
60
61
62
2019
663
814
262
720
4400
311
1220
67
*Valor máximo e valor mínimo.
O calculo da eficiência de tratamento do tanque de aeração deu-se pela Equação 5.1:
(5.1)
Onde:
Po = valor da variável da entrada.
P = valor da variável da saída.
O flotador da linha verde foi implantado no final de 2011 e o tratamento foi iniciado
em janeiro de 2012. A Tabela 9 mostra a eficiência do flotador da linha verde.
Tabela 9 – Eficiência de remoção do flotador da linha verde
Médias
Variáveis
(mg.L-1)
pH
DBO5
DQO
NKT
Fósforo
Óleos e
Graxas
SST
Desvio
Padrão
Entrada
Flotador
Valor Valor
Min.
Max.
Saída
Flotador
Valor Valor
Min.
Max.
Ent.
Sai.
Ent.
Sai.
2532
3957
30
38
93
1191
1907
11
15
35
1340
2102
19
21
52
653
1078
9
9
71
5,1
605
896
1
1
0
7,0
6463
9504
58
64
220
4,8
130
234
0
0
0
7,0
2719
4168
28
31
332
Eficiência
de
Remoção
(%)
52
51
63
60
62
2018
662
883
262
720
4400
311
1220
67
*Valor máximo e valor mínimo.
Após os flotadores o efluente segue para o Tanque de Aeração. No reator biológico,
bactérias do tipo aeróbias fazem a depuração da carga orgânica dissolvida no efluente.
O oxigênio necessário à respiração das bactérias é fornecido por quatro sopradores de
ar do tipo roots, tendo em funcionamento apenas dois por vez, com capacidade unitária de
57
97,55 m³.min-1 x 6,0 mca, 200 cv de potência e compressão de 7 bar. O ar é distribuído no
tanque por meio de difusores de membrana.
Seguindo ao decantador secundário, os flocos biológicos sedimentam, sendo
recirculados ao tanque de aeração para ativação do processo. O efluente proveniente do
decantador secundário deverá, nesse estágio, estar dentro dos padrões estabelecidos pelas
normas ambientais vigentes (CONAMA nº 357/2005 e nº 430/2011) e encaminhado para o
corpo receptor.
O excesso de lodo biológico sedimentado no decantador secundário é enviado ao
adensador de lodo e posteriormente desidratado em prensa desaguadora.
5.2 METODOLOGIA
A metodologia empregada neste trabalho segue as recomendações dos principais
autores e manuais descritos na literatura (Tabela 10).
Tabela 10 – Metodologia empregada e respectivos autores/manuais
Metodologia
Identificações microbiológicas
Análises Físico- Químicas
Manuais/Autores
Eikelboom (1981); Jenkins et. al., (2003); CETESB
(1985) e Figueiredo (2011)
APHA (1998)
Jar Test
Seka et al., (2001) modificado
O projeto está dividido em três partes:
Caracterização do sistema de tratamento;
Análise microbiológica do sistema de lodos ativados.
Experimentação de dosagens de hipoclorito de sódio em Jar Test.
Para o projeto foram utilizados quarto pontos do sistema (Figura 19): o Ponto 1 (P1) é
a entrada do tanque de aeração (efluente das linhas verde e vermelha sem o retorno do lodo),
o Ponto 2 (P2) é a saída do tanque de aeração, o Ponto 3 (P3) é a saída do decantador
secundário e o Ponto 4 (P4) é o retorno do lodo.
58
Figura 19 – Pontos de coleta utilizados para caracterização do
efluente.
Fonte: A autora (2012).
5.2.1 Caracterização do Sistema de Tratamento
A caracterização do efluente foi feita com os resultados das análises físico-químicas
cedidas pela própria empresa. Foram utilizados dois pontos de coleta do sistema, o Ponto 1 e
o Ponto 3.
Os dados utilizados foram os de janeiro a junho de 2012 pelo fato do tratamento das
duas linhas nos lodos ativados ter iniciado em janeiro do mesmo ano, porém foi feito um
comparativo com os anos anteriores.
Para caracterização do efluente utilizou-se as médias dos resultados das análises. A
média, o desvio padrão, valor máximo e mínimo foram feitos no SPSS Statistics 13.0.
5.2.2 Análise Microbiológica do Sistema de Lodos Ativados
5.2.2.1 Análise qualitativa do lodo
As análises foram realizadas no Laboratório de Microbiologia Sanitária e Ambiental
do Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental da Universidade Federal de Mato
Grosso.
59
As amostras coletadas na saída do TA (P2), tiveram uma periodicidade de três vezes
semanais. Os frascos de plásticos, limpos, foram preenchidos até a metade de modo que ainda
possibilitasse a respiração dos micro-organismos.
Após a devida calibração do microscópio binocular (Olympus® CX40), uma gota da
amostra homogeneizada foi mantida entre lâmina e lamínula e observada nos aumentos de
100 a 200 vezes.
A análise qualitativa foi divida em: análise dos micro-organismos presentes e análise
dos flocos.
Para análise dos micro-organismos presentes, os seguintes itens: se estavam vivos ou
não; se apresentaram comportamento habitual; os gêneros e respectivos grupos que estavam
representados; se existiu predominância de determinado grupo ou gênero sobre os demais
componentes da comunidade do lodo e, se ocorreu alguma mudança na população de microorganismos durante o decorrer do ensaio (FIGUEIREDO, 2011).
Nas análises dos flocos as características observadas foram: forma, resistência
estrutura e dimensão (JENKINS et al., 2003).
5.2.2.2 Análise quantitativa
Essa análise foi feita por meio de contagens de protozoários e micrometazoários em
câmara de Sedgwick-Rafter (SR) que possui 1 mm de profundidade, área de 1000 mm2 e
volume útil de 1 ml.
A amostra foi previamente homogeneizada e diluída (2 ml de amostra de lodo ativado
em 1000 ml de água destilada), colocada na câmara de SR e deixada para sedimentação por 5
minutos. A contagem foi feita em aumento de 250 vezes (Microscópico invertido trinocular
OPTON® TNB-05T-PL) e o retículo de Whipple foi utilizado como fator delimitante da área
de contagem (CETESB, 1985).
Como as amostra apresentaram poucos micro-organismos foi utilizada a contagem por
faixas. Foram utilizadas três faixas e os dados encontrados foram calculados pela Equação
5.2:
60
(5.2)
Onde:
C = Número de micro-organismos contados
L = Comprimento de uma faixa (comprimento da câmara de Sedgwick-Rafter) = 50 mm
D = Profundidade de uma faixa (profundidade da câmara de Sedgwick-Rafter) = 1 mm
W = Largura de uma faixa (largura da imagem do retículo de Whipple) (mm)
S = Número de faixas contadas
5.2.2.3 Medida de comprimento de filamento
Com 1ml da amostra diluída e homogeneizada (2 ml de amostra em 1000 ml de água
destilada), observou-se toda a câmara de SR, em aumento de 100 vezes, em microscópio
invertido. O comprimento de todos os filamentos presentes foi registrado, tanto os que se
projetam do floco, quanto os livres no líquido. A medida foi obtida com o auxílio do retículo
de Whipple previamente calibrado (JENKINS et al., 2003).
Ao final, calculou-se o comprimento do filamento utilizando a seguinte Equação 5.3:
(5.3)
Onde:
Cfilamento = Comprimento do filamento (mm.ml-1).
CTotalfilamento = Comprimento total dos filamentos.
5.2.2.4 Identificação das bactérias filamentosas
A identificação baseia-se em observações microscópicas diretas do material retirado
do tanque de aeração. Nessas observações são consideradas características morfológicas
(dimensão, forma, ramificação, etc.) localização, reações a colorações (Gram, Neisser, Poli-βhidroxibutirato - PHB, etc.) e motilidade (JENKINS et al., 2003).
Estas informações são utilizadas para caracterizar os micro-organismos filamentosos
por espécie ou tipo, por meio da chave dicotômica ou por um quadro resumo.
Foram observadas amostras vivas e fixadas. Nas amostras vivas foi transferida uma
gota da amostra homogeneizada, sem diluição, para uma lâmina e coberta com uma lamínula.
Em iluminação de campo claro com aumento de 1000 vezes observou-se as características das
bactérias filamentosas como ramificação, motilidade, forma dos filamentos, localização,
61
crescimento epifítico, bainha, septos celulares, diâmetro do filamento, comprimento do
filamento, forma da célula, tamanho das células, depósitos de enxofre entre outras
observações.
Para as amostras fixadas, esfregaços foram preparados para as colorações de Gram,
PHB e de Neisser.
As lâminas coradas foram observadas em iluminação de campo claro, com aumento de
1000 vezes e uso de óleo de imersão.
5.2.3 Experimentação de Dosagens de Hipoclorito de Sódio em Jar Test
Após a identificação das bactérias filamentosas deu-se início aos testes com dosagens
de cloro em escala de bancada com o Jar Test. O teste de jarros é muito utilizado em
experimentos iniciais de dosagens de soluções para o controle de bactérias filamentosas ou de
outras necessidades de controle e/ou remediação no sistema de lodos ativados.
O ensaio deve reproduzir, tanto quanto possível, as condições de trabalho da estação
de tratamento de esgotos, no que se refere a tempo de mistura, velocidade de agitação e
soluções usadas. De preferência, as soluções devem ser as mesmas usadas na estação de
tratamento. Evidentemente que as condições da estação são reproduzidas em escala de
laboratório.
Seka et al., (2001) fizeram experimentos com três amostras de efluentes industriais
sendo destas, duas de indústrias alimentícias (uma processando sopa e maionese e outra
vegetais) e uma indústria de papel. Pra os testes utilizaram um polímero catiônico (P), um
talco composto por silicato de alumínio (T), um biocida composto por brometo de cetiltrimetil amônio (Q) e um multicomponente com 0,5% de P, 98,5% de T e 1% de Q.
Na fase de teste de flotamento de lodo, os autores utilizaram cinco erlenmeyers de 2 L
cada com 1 L de amostra, sendo que um jarro era o controle. As amostras eram agitadas a
uma velocidade de 100 rpm por um tempo de 15 minutos, posteriormente eram transferidas
para cones Imhoff e observadas até o momento de flotamento do lodo.
Para este experimento a metodologia de Seka et al., (2001) foi modificada. A solução
de hipoclorito de sódio (NaClO) utilizada nos testes tem a concentração de cloro ativo de 125
g.L-1 e as concentrações de cloro e o tempo de contato foram baseados na escala real da
estação. A concentração inicial foi de 2 mg.L-1 conforme a metodologia citada por Jordão;
Pessôa (2009) e o tempo de contato foi de 41 segundos.
Optou-se por dividir esta parte do trabalho em duas fases:
62
5.2.3.1 Testes in loco
Os primeiros testes com o hipoclorito de sódio tiveram duração de quinze dias e foram
realizados na própria empresa, próximo à linha de retorno do lodo (P4). Assim puderam ser
executados vários testes com amostras frescas (coletadas minutos antes dos testes).
Observações microscópicas de campo claro foram feitas a cada experimento para
visualização do comportamento das bactérias filamentosas (se ainda estavam em excesso e se
os filamentos estavam partidos e livres no meio) e da microfauna (se ainda permanecia em
atividade em relação às dosagens).
A solução de NaClO (10 ml) foi diluída em 1000 ml de água destilada para que
houvesse um volume maior da massa nos testes.
Adicionou-se 1 L de amostra em dois jarros e, com a velocidade de 110 rpm,
acrescentou-se as dosagens (conforme a Tabela 11) de hipoclorito de sódio. Após o tempo de
contato (41 segundos) a primeira visualização foi realizada no microscópio de campo claro e
o jarro era posto para decantação. Após 30 minutos foi feito a segunda observação
microscópica e posteriormente, totalizando 1 hora do início do teste, foi realizada a ultima
leitura. A Figura 20 mostra um esquema prático do experimento.
Figura 20 – Esquema dos testes com dosagens de cloro em Jar Test.
Fonte: A autora (2012).
Em cada teste utilizou-se uma única massa, mais o controle, para que o tempo das
observações microscópicas não interferisse nos resultados (Figura 21). Nesta fase foram
realizadas cinco repetições de testes para cada massa, totalizando 90 experimentos e 180
observações microscópicas.
63
Figura 21 – Testes com hipoclorito de sódio em escala de bancada na fase in loco.
Fonte: A autora (2012).
A Tabela 11 mostra as concentrações de cloro (Cl2) e a massa de hipoclorito de sódio
(NaClO) testadas em bancada:
Tabela 11 – Concentrações de cloro e massa de hipoclorito de sódio em Jar Test testadas na fase
in loco
Concentração de Cl2 (mg.L-1)
2
3
4
5
6
7
8
9
10
13
15
18
20
21
22
23
24
25
Massa de NaClO (mL)
1,6
2,4
3,2
4
4,8
5,6
6,4
7,2
8
10,4
12
14,4
16
16,8
17,6
18,4
19,2
20
5.2.3.2 Testes em laboratório
Nesta fase, os testes foram realizados no Laboratório de Análises Físico-Químicas de
Água e Resíduos do Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental da Universidade
federal de Mato Grosso, durante 10 dias.
64
As amostras foram coletadas no período matutino e as análises de SST do P3 e do P4
foram realizadas imediatamente, assim como os testes de sólidos sedimentáveis em 30
minutos. O restante das amostras foi armazenado em temperatura ambiente e os testes com o
cloro realizados em no máximo 5 horas após a coleta.
A solução de hipoclorito de sódio (10 ml) foi diluída em 1000 ml de água destilada.
As concentrações de Cl2 testadas foram de 20, 23, 25 e 27 mg.L-1 (Tabela 12), mais o
controle.
Tabela 12 – Testes com concentrações de cloro e dosagem de hipoclorito de sódio em Jar Test 2ª
fase
Concentração de Cl2 (mg.L-1)
20
23
25
27
Massa de NaClO (mL)
16
18,4
20
21,6
Adicionou-se 1 L de amostra em cinco jarros e, com a velocidade de 110 rpm,
acrescentou-se as massas de hipoclorito de sódio às amostras. Após o tempo de contato (41
segundos) foram preparadas duas lâminas (uma para a visualização da amostra fresca e outra
para esfregaço) e as amostras dos jarros foram transferidas para cones Imhoff para
sedimentação (Figuras 22 e 23).
Figura 22 – Testes com hipoclorito de sódio em escala de bancada na fase em
laboratório.
Fonte: A autora (2012).
65
Figura 23 – Sedimentação das amostras.
Fonte: A autora (2012).
Após 30 minutos foi realizada a segunda observação microscópica com a preparação
das duas lâminas. As pequenas amostras foram coletadas do interior do cone.
Transcorrido 1 hora após o início do teste, foram preparadas mais duas lâminas, uma
fresca e um esfregaço, a leitura da sedimentação e análises de demanda química de oxigênio
com o controle e o teste com 25 mg.L-1.
Nesta fase foram realizadas cinco repetições de testes com todas as massas ao mesmo
tempo, totalizando 25 observações microscópicas.
As lâminas fixadas, após secas, foram coradas com Cristal Violeta para visualização
dos filamentos.
66
CAPÍTULO 6
6 RESULTADOS E DISCUSSÃO
6.2 CARACTERIZAÇÃO DO SISTEMA DE TRATAMENTO
Para a caracterização foram empregados na caracterização, dados secundários cedidos
pela empresa, relativos ao período de janeiro e junho de 2012 (Tabela 13).
Tabelas 13 – Variáveis físico-químicas de entrada (P1) e saída (P3).
Médias
Variáveis
(mg.L-1)
pH*
DBO5
DQO
NKT
Fósforo
Óleos e
Graxas
SST
Desvio
Padrão
P1
P3
P1
P3
1300
2132
10
17
98
30
60
1
1
10
804
1238
6
10
245
8
37
1
1
24
1515
132
1264
191
Entrada
TA
Valor Valor
Min.
Max.
5,7
8,0
260
3910
645
5638
1
22
3
50
6
950
580
5880
Saída
Decantador
Valor Valor
Min.
Max.
6,6
7,7
20
52
36
198
0
2
0
2
0
80
20
600
Eficiência
de
Remoção
(%)
97
97
90
94
89
91
*Valor máximo e valor mínimo.
O sistema de lodos ativados trata em média 306 m3/h sendo que sua capacidade é de
584 m3/h e o retorno do lodo tem vazão média de 916 m3/h.
A matéria orgânica, representada em DBO e DQO, apresentou os valores de 1300 e
2132 mg.L-1, respectivamente no Ponto 1. Permanece dentro dos valores de projeto para o
tanque de aeração que são 1.500 mg.L-1 para DBO e 3.500 mg.L-1 para DQO. Os sólidos em
suspensão totais que apresentou valor médio de 1515 mg.L-1, também estão dentro dos
parâmetros de projeto que é de no máximo de 4.000 mg.L-1.
O índice volumétrico do lodo é de 177 ml.g-1. Segundo Claas (2007) valores de IVL
próximos ou acima de 200 ml.g-1 indicam um lodo de má sedimentabilidade e compactação,
características de um lodo jovem ou do intumescimento do lodo filamentoso e de altas cargas
aplicadas. Von Sperling (1997) diz que lodos com o IVL entre 100 e 200 ml.g-1 tem
sedimentabilidade média.
67
A idade do lodo é de 5 dias e o tempo de detenção hidráulica apresentou o valor de 3,3
dias.
O pH do reator é 7 e o OD é de 2,5 mg.L-1, ou seja, o pH é adequado para o tratamento
biológico porém o OD apresenta-se com valores ligeiramente altos. A temperatura de 27 ºC
beneficia o tratamento por micro-organismos mesofílicos.
A Relação A/M é de 0,57 kgDBO/kgSSV.d, valor distante dos 0,15 kgDBO/kgSSV.d
de projeto. Segundo Figueiredo (2011) esse valor é característico de efluente de alta carga
orgânica e de sistema com estabilização precária.
A Tabela 14 mostra um comparativo das variáveis encontradas no efluente estudado
com as de projeto e com as variáveis médias de sistema de aeração prolongada e lodos
ativados convencional.
Tabela 14 – Comparativo das variáveis do experimento às de projeto e de variantes do processo
de lodos ativados.
Variáveis
DBO5 (remoção %)
DQO (remoção %)
Idade do Lodo (dias)
TDH (dias)
Relação A/M
(kgDBO.kgSSV.dia-1)
Experimento
97
97
2,15
3,3
Projeto
98
97
10
1,73
Aeração Prolongada*
93-98
90-95
18 a 30
0,67 a 1,0
Convencional*
85-95
85-95
4 a 10
<0,3
0,57
0,15
0,08 a 0,15
0,3 a 0,8
*VON SPERLING, 1997.
Apesar do sistema ter sido projetado para operar como convencional, as elevadas
médias de eficiência na remoção de matéria orgânica, podem estar ligados aos valores
relativamente elevados de TDH.
A Tabela 15 mostra um comparativo das médias de 2012 com as médias dos anos de
2009, 2010 e 2011. Os resultados também foram dispostos em gráficos (Figuras 24 a 29).
Tabelas 15 – Variáveis físico-químicas de entrada (P1) e saída (P3) 2012.
2009
Variáveis
(mg.L-1)
pH*
DBO5
DQO
NKT
Fósforo
Óleos e
Graxas
SST
2010
P1
7,3-5,7
-
P3
7,5-4,6
-
ER
(%)
-
-
36
-
*Valor máximo e valor mínimo.
P1
7,2-6,3
545
689
58
4
42
136
2011
2012
P3
7,5-6,1
47
12
-
ER
(%)
93
79
-
P1
6,8-5,2
788
1063
40
72
107
P3
8,2-3,4
19
60
0,92
2
3
ER
(%)
97
94
97
97
97
29
78
426
25
94
P1
8,0-5,7
P3
7,7-6,6
ER
(%)
-
1300
2132
10
17
98
30
60
1
1
10
97
97
90
94
89
1515
132
91
68
Figura 24 – Médias de DBO de entrada (P1) e
saída (P3) e eficácia de remoção de 2010
a 2012 (Jan. a Jun.).
Fonte: A autora (2012).
Figura 27 – Médias de P de entrada (P1) e saída
(P3) e eficácia de remoção de 2010 a
2012 (Jan. a Jun.).
Fonte: A autora (2012).
Figura 25 – Médias de DQO de entrada (P1) e
saída (P3) e eficácia de remoção de 2010
a 2012 (Jan. a Jun.).
Fonte: A autora (2012).
Figura 28 – Médias de OG de entrada (P1) e saída
(P3) e eficácia de remoção de 2010 a
2012 (Jan. a Jun.)
Fonte: A autora (2012).
Figura 26 – Médias de NKT de entrada (P1) e saída
(P3) e eficácia de remoção de 2010 a 2012
(Jan. a Jun.).
Fonte: A autora (2012).
Figura 29 – Médias de SST de entrada (P1) e saída
(P3) e eficácia de remoção de 2010 a 2012
(Jan. a Jun.).
Fonte: A autora (2012).
68
69
6.3 ANÁLISE MICROBIOLÓGICA DO SISTEMA DE LODOS ATIVADOS
Os micro-organismos apresentaram comportamento habitual e não houve
mudanças nas populações durante a análise qualitativa.
Foram identificados três gêneros de sarcodina (Arcella sp. Euglypha sp. e
Centropyxix sp.), uma de suctória (Tokophrya sp.), uma de ciliado livre (Aspidica
sp.) e uma de ciliado fixo (Vorticella sp.). Também puderam ser observados rotíferos
e espiroquetas, que são indicadoras da baixa concentração de oxigênio dissolvido e
septicidade. A Figura 30 mostra alguns dos gêneros identificados.
O número de organismos por ml de amostra de foi de 6x103 e os pequenos
flagelados foram considerados o grupo dominante o que representa fraco
desempenho do reator. As possíveis causas podem ser a deficiência de aeração e
sobrecarga de nutrientes (MADONI, 1994). O segundo grupo dominante variou
durante as observações mostrando a instabilidade do sistema.
Os flocos apresentaram forma irregular e pouca resistência. Quanto às
dimensões, apesar de aparecerem flocos com diâmetro considerado pequeno (<150
µm) o tipo dominante foi os de diâmetro >500 µm.
70
Figura 30 – Micro-organismos identificados: a) Vorticella sp. (400x); b) Euglypha sp.
(400x); c) Arcella sp. (200x); d) Centropyxix sp. (200x); e) Tokophrya sp. (200x);
f) Espiroqueta (400x).
a)
b)
c)
d)
e)
f)
Fonte: A autora (2012).
6.3.1 Identificação das Bactérias Filamentosas
Foram identificadas dois tipos de bactérias filamentosas dominantes: o Tipo
0675 e Thiothrix I. A Tabela 16 mostra as características claramente observadas.
71
Tabela 16 – Características observadas nos filamentos.
Características
Coloração de Gram
Coloração de Neisser - filamento/grânulo
Coloração PHB
Forma do Filamento
Localização do filamento
Septos celulares evidentes
Bainha
Crescimento epifítico
Rosetas
Motilidade
Tipo 0675
+,V
-/-,+
+
R,LC
A
+
+
+
-
Thiothrix I
-/-,+
+
R,LC
P
+
+
+
-
+ = positivo; - = negativo; V = variável; -,+ = variável (primeiro mais observado) R = reto;
LC = levemente curvado; P = projetando-se do floco; A = associado ao floco.
Apesar de serem feitas algumas medidas do comprimento do filamento, esse
dado foi descartado por ser considerado não confiável.
Baseado em imagens e no quadro resumo (Anexo) de Jenkins et al., (2003) e
com ilustrações de trabalhos publicados por Eikelboom ( 1981) e Figueiredo (2011),
pode-se chegar a estas duas bactérias filamentosas (Figura 31). A Figura 32 mostra
as colorações de Gram e grânulos de PHB.
Figura 31 – Microscopia de campo claro, 200x: a) Tipo 0675 e b) Thiothrix I.
Tipo 0675
Thiothrix I
Fonte: A autora (2012).
72
Segundo Eikelboom (1981) bactérias filamentosas do Tipo 0675 são retas ou
ligeiramente curvadas, possuem comprimento de 200 a 300 µm, suas células são
retangulares com diâmetro de 0,5 a 0,7 µm e envoltos por bainha. Os septos celulares
são visíveis, mas sua visualização pode ser dificultada pelo crescimento epifítico.
Jenkins et. al., (2003) dizem que bactérias do Tipo 0675 podem estar
associadas à baixa relação A/M e a zonas anaeróbias iniciais no reator biológico.
A Figura 32 mostra as observações realizadas das amostras com a Coloração
de Gram e de PHB:
Figura 32 – Microscopia de campo claro
para observações de colorações
(1000x): a) Coloração Gram
positivo: Tipo 0675; b)
Coloração Gram negativo:
Thiothrix I; c) Coloração PHB,
grânulos visíveis.
Fonte: A autora (2012).
73
Bactérias filamentosas Thithrix I, são levemente curvadas, não apresentam
motilidade e os filamentos projetam-se do floco. Suas células retangulares
apresentam diâmetro entre 0,4 e 1,5 µm seus filamentos entre 50 e 500 µm
(EIKELBOOM, 1981).
Quando crescentes em condições de deficiência de nutrientes essas bactérias
podem apresentar rosetas e gonídeas. Estão relacionadas a baixas concentrações de
A/M e esgoto séptico (JENKINS, 2003).
6.4 EXPERIMENTAÇÃO DE DOSAGENS DE HIPOCLORITO DE SÓDIO EM
JAR TEST
6.4.1 Testes in loco
Nesta primeira parte da experimentação, foram testadas concentrações de 2 a
25 mg.L-1 com hipoclorito de sódio. Em todas as observações as bactérias
filamentosas não foram afetadas pelos efeitos do cloro logo após as dosagens e
tempo de contato.
A concentração de 25 mg.L-1 foi a que surgiu efeito positivo e após o tempo
decorrido de 1 hora os filamentos quebraram-se. Os ciliados fixos não apresentavam
movimentos, porém permaneceram vivos e todos os pequenos flagelados livre
natantes morreram.
A Figura 33 apresenta as etapas das observações microscópicas com a
concentração de 25 mg.L-1 de cloro.
74
Figura 33 – Observações microscópicas de campo claro do efeito do cloro (25 mg.L-1) sobre
as bactérias filamentosas: a) controle (200x); b) após o tempo de contato, ao centro
ciliado fixo em atividade (400x); c) após 30 minutos (200x); d) após 1 hora,
filamentos quebrados (400x).
a)
b)
c)
d)
Fonte: A autora (2012).
6.4.2 Testes em Laboratório
Com o resultado do efeito positivo na concentração de 25 mg.L-1, os testes
foram reproduzidos em laboratório juntamente com as concentrações de 20, 23 e 27
mg.L-1, para descobrir se há a diferença nas respostas dos micro-organismos à
concentrações próximas a 25 mg.L-1. Também foram realizadas análises de DQO
dessas amostras.
A média do SST para o lodo de retorno foi de 4933 mg.L-1 e as médias de
SSed1h para o controle e concentrações de 20, 23, 25 e 27 mg.L-1 foram de 943, 963,
950, 947 e 947 ml.L-1, respectivamente (Figura 34).
75
Figura 34 – Média dos Sólidos Sedimentáveis após de decorrido 1 hora do início do teste e
média dos SST da recirculação do lodo.
Controle
20 mg.L-1
23 mg.L-1
25 mg.L-1
27 mg.L-1
Fonte: A autora (2012).
Os testes com as concentrações de 25 e 27 mg.L-1 foram os que mais surtiram
efeito positivo em relação à sedimentação do lodo, apesar de os valores serem
maiores que o do controle. Isso pode ser explicado, pois o sobrenadante do controle
era transparente, porém apresentava lodo flotado. Já o sobrenadante dos testes
aprestava-se turvo, mas sem flotamento.
A média de DQO do controle foi 2605 mg.L-1 e a média dos testes com
concentração de 25 mg.L-1 foi de 2880 mg.L-1. O ideal seria a análise de DQO
solúvel, pois Jenkin et al., (2003) dizem que altas doses de cloro podem afetar os
SST, a DQO solúvel e a turbidez, resultando em altos valores.
Possivelmente, o fato de somente uma alta dosagem ter surtido efeito pode ser
explicado pela presença de bainha (Figura 35), nas espécies de filamentosas
encontradas. Essa estrutura é uma capa cilíndrica que envolve os filamentos
protegendo-os dos agentes externos.
76
Figura 35 – Visualização em microscópio de campo claro da bainha em cristal
violeta (1000x).
Bainha
Fonte: A autora (2012).
Juang (2005) estudou o uso de polímero sintético para o controle de bactérias
filamentosas. As bactérias filamentosas dominantes eram a Sphaerotilus natans e a
Tipo 1851 e os flocos tinham um diâmetro entre 150 e 200 µm. Logo após adicionar
o polímero, na proporção de 1 mL de polímero para 10 L de efluente, os filamentos
que se projetavam para fora do floco eram danificados ou inibidos e os flocos
aumentaram de tamanho resultando em uma média de 631 µm. Cinco semanas após
o cessar das dosagens as filamentosas cresceram novamente em excesso e o diâmetro
dos flocos apresentavam média de 245 µm. O autor concluiu que a bainha e o próprio
floco protegiam a bactéria filamentosa causadora do intumescimento, mas que se o
polímero fosse dosado continuamente o problema seria controlado.
Um estudo realizado por Tay et al., (2005) teve o objetivo de comparar o
tratamento aeróbio comum (Reator 1) ao tratamento aeróbio com grânulos de acetato
(Reator 2), como inóculo microbiano, para degradação de altas cargas de fenol. Os
reatores operavam com ciclo de 4 h e com carga de fenol de 1,8 kg/m3.d-1. O Reator
1 teve dificuldades em degradar o fenol e a população microbiana foi ‘lavada’ em 4
dias. No Reator 2 os micro-organismos tiveram sucesso na degradação, os grânulos
de acetato foram cobertos por bacilos, mas a população de bactérias filamentosas
77
emergiu dominante. Os autores concluíram que a presença da bainha foi um fator
importante contra a toxicidade do fenol.
O cloro deve ser dosado de modo a manter a harmonia entre o controle dos
filamentos e a atividade dos demais micro-organismos. Neste caso houve o efeito
positivo sobre filamentos das bactérias, porém alguns organismos da microfauna
cessaram suas atividades ou morreram.
78
CAPÍTULO 7
7 CONSIDERAÇÕES FINAIS E RECOMENDAÇÕES
Após os testes em escala de bancada com as concentrações de cloro em
amostras do lodo de retorno de indústria alimentícia, pode-se chegar às seguintes
conclusões:
Em geral, apesar do efluente em estudo ter apresentado bons resultados no
controle operacional, houve uma discordância em alguns parâmetros físico-químicos
se comparados com os valores esperados de projeto. Isso pode estar ligado aos
valores relativamente elevados de TDH.
A identificação dos micro-organismos presentes no sistema de tratamento
mostra-se de suma importância para se saber das possíveis causas de anomalias.
Neste caso há uma possível zona anaeróbia, indicada pela presença de espiroquetas e
a representação dos pequenos flagelados como grupo dominante, na maioria das
análises.
A identificação das bactérias filamentosas também se torna importante uma
vez que cada tipo ou espécie desses micro-organismos apresentam características
particulares para possíveis causas do intumescimento do lodo e formas de controle.
Os testes em escala laboratorial com Jar Test são muito usados e
recomendados em fases de análises para a identificação de dosagens iniciais de
concentrações de cloro ou outros tipos de agentes controladores do intumescimento
do lodo. As repetições dos testes também auxiliam em uma melhor precisão dos
resultados.
O cloro deve ser dosado de modo a manter a harmonia entre o controle dos
filamentos e a atividade dos demais micro-organismos. Neste caso houve o efeito
positivo sobre filamentos das bactérias, porém alguns organismos da microfauna
cessaram suas atividades ou morreram.
79
Sendo assim, aconselha-se estudar as anomalias causadoras destes problemas,
para possíveis correções dos mesmos. Outra possibilidade é o aprofundamento de
estudos a cerca da utilização de outros agentes inibidores, como é o caso do talco
(CLAUSS et al., 1999; ROSSONI, 2007) e polímeros catiônicos (JENKINS et al.,
2003; HWANG & TANAKA 1998).
Para trabalhos futuros recomenda-se:
Acrescentar análises de DBO5, DBO e DQO solúvel e cloro residual para
melhor interpretação dos dados.
Além de testar várias concentrações de cloro, também testar vários tempos de
contato.
Após testes em escala laboratorial, realizar os testes em escala piloto para se
aproximar ao máximo do sistema real.
Acompanhar diariamente com observações microscópicas os efeitos do cloro
tanto na escala piloto quanto no sistema real.
Acompanhar os efeitos do cloro residual com testes de toxicidade aguda, no
efluente clarificado, os quais são previstos pelo CONAMA nº 430/2011 e descritos
pela ABNT.
Utilizar métodos mais precisos para identificação da morte dos filamentos
como, por exemplo, o uso da coloração live/dead.
80
CAPÍTULO 8
8 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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87
ANEXO
1
ANEXO – Resumo das características morfológicas e de coloração típicas dos micro-organismos filamentosos comumente observados em lodos ativados
Observação em iluminação de campo claro de 1000x
Observação em contraste de fase de 1000x
Diâmetro
Coloração de Neisser
Grânulos
Outras
do
Comprimento
Forma do
Localização
Septos
Tipos de
Coloração
de
inclusões
filamento
do filamento
filamento
do filamento
celulares
Bainha
Crescimento
filamentos
de Gram
Filamento
Grânulos
enxofre
(µm)
(µm)
evidentes
epifítico
S. natans
PHB
1,0-1,4
>500
R
L
+
+
Tipo 1701
PHB
0,8-1,0
20-80
R,D
A,P
+
+
++
H. hydrossis
Tipo 021N
-
-
-,+
+
PHB
0,5
1,6-2,5
10-100
50-1000
R,D
R,LC
P,L
P
+
-
-,+
-
Thiotrix I
-,+
-
-,+
+
PHB
1,6-2,5
100-500
R,LC
P
+
+
-
Thiotrix II
-,+
-
-,+
+
PHB
0,8-1,4
50-200
R,LC
P
+
+
-
Tipo 0914
-,+
-
-,+
-
PHB
1,0-1,2
50-200
R
P,L
+
+
-,+
Beggiatoa sp.
-,+
-
-,+
+
PHB
3,0-4,0
100-500
R
L
-,+
-
-
N. limícola I
N. limícola II
+
-,+
+
+,-
-
-
PHB
PHB
0,8-1,0
1,4
40-100
50-200
E
E
A,P
A,P
+
+
-
-
N. limícola III
-,+
+
-
-
PHB
2,0
100-300
E
A,P
+
-
-
Tipo 0411
-
-
-
-
-
0,8-1,2
50-150
D,I
P
+
-
-
Tipo 0961
-
-
-
-
-
1,0-1,4
40-15
R
P
+
-
-
Tipo 0092
-
+
-
-
PHB
0,8-1,0
10-80
R,D
A
-,+
-
-
Tipo 0581
Tipo 0041
+,V
-
-,+
-
-
0,5-0,8
1,8-2,0
100-200
100-500
E
R,LC
A
A,P
+
+
++,-
Tipo 0675
Tipo 1851
+,V
+
-
-,+
-
-
-
1,0
0,8
50-150
50-200
R.LC
R.LC
A
P
+
+,-
+
+
++,-,+
Tipo 0803
M. parvicella
Nocardia sp.
Tipo 1863
+
+
-
-
+
+
-,+
-
PHB
PHB
PHB
0,8-1,0
0,8
1,0
0,8-1,0
50-150
50-200
5-30
10-50
R
E
I
D,I
P,L
A
A
P,L
+
+
+
-
-
Fonte: Adaptado de Jenkins et al., (2003).
Forma do filamento:
Localização no filamento:
Legenda:
+ = positivo
R = reto
E = enrolado
P = projetando-se do floco
- = negativo
V = variável
D = dobrado
I = irregular
A = associado ao floco
+,- / -,+ = variável (o primeiro mais observado)
LC = levemente curvado
L = livre entre os flocos
Forma e tamanho da
célula
Observações
Arredondado: 1,6x2,5
Arredondado: 1,0x1,5
Falsa ramificação
Septos celulares de difícil
visualização
Rígido
-
Barril, retangular,
discoide: 1,6-2,5x2,0
Retangulares: 0,81,4x1,5-3,0
Retangulares: 0,81,2x1,0
Quadradas: 1,0x1,0
Retangulares: 2,04,0x6,0-8,0
Ovais: 0,8-1,0x0,8
Discoides, ovais:
1,4x1,0-1,5
Discoides, ovais:
2,0x1,5
Alongadas: 0,81,2x2,0-5,0
Retangulares: 1,01,4x2,0-4,0
Retangulares: 0,81,0x1,0
Quadradas: 1,82,0x2,0-3,0
Quadradas: 1,0x1,0
Retangulares: 0,8x1,52,0
Quadradas: 0,8x1,0
Variável: 1,0x1,0-2,0
Ovais: 0,8-1,0x1,0-1,5
Rosetas e gonídeas
Rosetas e gonídeas
Grânulos de enxofre,
quadradas
Motilidade: flexão e
deslizamento
Ramificação acidental; Gram e
Neisser variável
Cadeia de células.
Transparente
Enrolada no floco
Neisser negativo
Neisser positivo
Feixes de filamentos
Grandes manchas
Ramificação verdadeira
Cadeia de células,
frequentemente livre no meio