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Trabalho de Conclusão de Curso
Eficiência da Utilização de Bactérias no Processo de
Tratamento de Efluentes (ETE)
Graziella de Oliveira Gorgozinho
Curso de Ciências Biológicas
Belo Horizonte – MG
2010
GRAZIELLA DE OLIVEIRA GORGOZINHO
Trabalho de Conclusão de Curso
Eficiência da Utilização de Bactérias no Processo de
Tratamento de Efluentes (ETE)
Trabalho de conclusão de curso
apresentado junto ao Curso de
Ciências Biológicas do Centro
Universitário Metodista Izabela
Hendrix, como requisito parcial
para obtenção do título de
licenciado no curso de Ciências
Biológicas.
Orientador: Cristina Lúcia de
Oliveira Moraes
Belo Horizonte – MG
2010
RESUMO
A Estação de Tratamento de Efluentes é um processo de despoluição dos rios
que vem sendo poluído devido à descarga de resíduos poluentes gerados
devido a crescente densidade demográfica e o desenvolvimento industrial. Este
processo de despoluição da água é composto por várias etapas de tratamento
sendo o tratamento preliminar, tratamento primário, tratamento secundário e
tratamento terciário. Onde os reatores biológicos a partir de Lodos Ativados,
são os mais satisfatórios e aplicado em todo mundo e também no Brasil. Nesta
etapa de tratamento secundário há a utilização de microorganismos, que sob
condições ambientais favoráveis crescem e degradam a matéria orgânica
proveniente do meio. Visto que as bactérias são essenciais para a degradação
de matéria orgânica no processo de Lodos Ativados. Desde modo o presente
trabalho teve como objetivo descrever a eficiência do uso de bactérias no
tratamento secundário da Estação de Tratamento de Efluentes denominada
Lodos Ativados.
Palavras Chaves: Estação de Tratamento de Efluentes, Lodos Ativados,
Bactérias, Despoluição.
INTRODUÇÃO
A Estação de Tratamento de Efluentes é um processo de despoluição das
águas dos rios, cujo objetivo é reproduzir num menor espaço de tempo a
capacidade que os cursos d’água realizam naturalmente em decompor a
matéria orgânica, processo que vem sendo utilizado em várias cidades do
Brasil.
A poluição é resultado da crescente densidade demográfica acompanhada do
desenvolvimento industrial, que gera uma grande quantidade de resíduos
poluentes que são lançados diretamente no meio ambiente, fato este que levou
a implantação de processos de tratamentos dos cursos d’água poluídos. (Freire
et al, 2000)
As Estações de Tratamento de Efluentes recebem os efluentes poluídos e os
submetem a uma série de processos físicos, químicos e biológicos que tem por
finalidade eliminar a poluição contida na água, possibilitando assim o seu
retorno ao meio ambiente com características sanitárias mais adequadas.
(Bento et al, 2005)
Este programa de saneamento básico denominado Estação de Tratamento de
Efluentes é composto por várias etapas de depuração da água, sendo o
tratamento preliminar, tratamento primário, secundário e terciário.
No tratamento preliminar são retirados do efluente os sólidos grosseiros, como
lixo e areia, utilizando processos físicos, como gradeamento, peneiramento e a
sedimentação.
No tratamento primário reduz parte da matéria orgânica presente nos efluentes
removendo os sólidos em suspensão sedimentáveis e sólidos flutuantes.
No tratamento secundário é onde ocorre à remoção da matéria orgânica a
partir de processos biológicos, utilizando reações bioquímicas, através de
microorganismos (bactérias aeróbias, bactérias facultativos e protozoários).
No
tratamento
terciário
remove
poluentes
específicos,
por
exemplo,
micronutrientes e patogênicos, além de outros poluentes não retidos nos
tratamentos primários e secundários. Este tratamento é utilizado quando se
deseja obter um tratamento de qualidade superior para os esgotos.
O tratamento de efluentes gera subprodutos como areia, escuma, lodo primário
e secundário. Estes subprodutos antes de serem lançados novamente no meio
ambiente são tratados, para então serem depositados em aterros sanitários ou
aplicados como fertilizantes na agricultura, desse modo reduzindo ao máximo a
carga poluidora preservando o meio ambiente.
Os tratamentos baseados em processos biológicos denominados Lodos
Ativados são mais utilizados, pois permite tratar grande volume de efluente
poluído transformando os compostos orgânicos tóxicos em CO2 e H2O (ou CH4
e CO2). (Oliveira et al, 2009)
Este processo biológico provavelmente foi utilizado pela primeira vez há cerca
de 90 anos e constitui uma verdadeira revolução tecnológica para o tratamento
de efluentes no mundo e também no Brasil, cujo nível de eficiência é
satisfatório.
O
Lodo
Ativado
é
constituído
por
uma
comunidade
complexa
de
microorganismos, sendo compostos por bactérias aeróbias e facultativas,
protozoários, fungos e micro metazoários. (Sartori et al, 2000)
A comunidade estabelecida nesse sistema é dinâmica e fundamental ao
tratamento, sendo que cada espécie tem sua importância para o bom
funcionamento do sistema, principalmente aqueles microorganismos que
removem substâncias tóxicas que degradam maior quantidade possível de
poluentes, minimizando os impactos ao meio ambiente e protegendo a saúde
pública. (Vazoller, 2004)
Segundo Ferreira et al (2008) “a comunidade microbiológica presente no
tratamento de efluentes é capaz de fornecer informações sobre o desempenho
da ETE”.
As mudanças ocorridas nas condições ambientais podem alterar a comunidade
do Lodo Ativado, influenciando no processo de biodegradação da matéria
orgânica, reduzindo a qualidade do efluente tratado. (Piedade, 1994)
As variações ambientais podem ser alterações na temperatura, alterações nas
condições climáticas, incidência de luz, variação no pH, baixa taxa de
fornecimento de matéria orgânica ou alteração de fornecimento de oxigênio ao
sistema.
Segundo a COPASA (Companhia de Saneamento de Minas Gerais) a Estação
de Tratamento de Esgotos do Ribeirão do Onça (ETE Onça) é uma das mais
importantes e maiores obras da construção civil da capital mineira, inicialmente
com capacidade de tratamento de 900 l/s, posteriormente atingindo a
capacidade de tratamento de 1.800 l/s, com isto promovendo a melhoria da
qualidade de vida da população.
O tratamento apresenta índice de eficiência em torno de 70%, resultando em
uma significativa redução dos níveis de poluentes encontrados no Ribeirão do
Onça, contribuindo para a melhoria da qualidade da água na bacia do Rio São
Francisco.
Sabendo que a quantidade de poluição gerada e lançada nos rios é maior do
que a capacidade de despoluição natural do mesmo, a implantação das ETE’s
torna um importante acelerador do processo de degradação da matéria
orgânica, diminuindo assim a quantidade de poluição gerada pela população e
devolvendo a vida aos rios e nascentes.
Portanto são extremamente importantes os estudos realizados nessa área para
tentar provar a eficiência na depuração dos rios poluídos com esgotos
receptados e a importância da preservação do meio ambiente.
Desde modo o presente trabalho teve como objetivo descrever a eficiência do uso de
bactérias no tratamento secundário da Estação de Tratamento de Efluentes
denominada Lodos Ativados.
METODOLOGIA
Este trabalho é uma Revisão Bibliográfica desenvolvida a partir de um
levantamento
bibliográfico
em
sites
como
COPASA
(Companhia
de
Saneamento de Minas Gerais), CETEL (Central de Tratamento de Efluentes
Líquidos de Gravataí - RS), DAAE (Departamento Autônomo de Águas e
Esgotos de Araraquara - SP) e artigos científicos referente aos projetos
realizados nas Estações de Tratamento de Efluentes (ETE’s), ressaltando os
processos biológicos a partir do sistema de Lodos Ativados que sob condições
ambientais favoráveis proporcionam o crescimento de microorganismos,
essenciais para a degradação da matéria orgânica, com isso descrever a
eficiência do uso das bactérias nesta etapa do tratamento dos efluentes
poluídos. Como descritos foram usadas as seguintes palavras, Estação de
Tratamento de Efluentes, Lodos Ativados, Bactérias e Despoluição. O critério
de inclusão foi baseado no tema proposto no processo de depuração de
efluentes poluídos por resíduos poluentes gerados pela população que são
lançados diretamente no meio ambiente.
DESENVOLVIMENTO
A Estação de Tratamento de Efluentes da COPASA (Companhia de
Saneamento de Minas Gerais) é composta por vários níveis de despoluição do
efluente, sendo o tratamento preliminar, tratamento primário, secundário e
terciário.
No tratamento preliminar são retirados do efluente os sólidos grosseiros, como
lixo e areia, utilizando processos físicos, como gradeamento, peneiramento e a
sedimentação.
Os subprodutos gerados na fase de tratamento preliminar de efluentes, como
areia, lixo, e lodo, tem como destino final o aterro sanitário, lançamentos em
lagoas, rios e mares ou a incineração. (Cordova, 2007)
No entanto a disposição desses subprodutos em aterros sanitários a céu aberto
ou lançado em lagoas, rios e mares causa danos ao equilíbrio da natureza, e
também perdas econômicas pelo não reaproveitamento desses subprodutos
em adubos para agricultura, por exemplo.
Além disso, esta prática poderá ser interditada o que ocasionará um sério
problema ambiental, pois não se sabe o que fazer com estes subprodutos.
A incineração tem sido uma das alternativas utilizadas, mas apresenta um
custo elevado para as Estações de tratamento e gera gases poluentes tóxicos.
(Cordova, 2007)
No tratamento primário reduz parte da matéria orgânica presente nos efluentes
removendo os sólidos em suspensão sedimentáveis e sólidos flutuantes.
Nesta etapa o efluente ainda contém sólidos em suspensão, não grosseiros,
que são mais pesados que a parte líquida. Esses sólidos se sedimentam, indo
para o fundo dos decantadores, formando o lodo primário bruto, que é retirado
do fundo do decantado, através de raspadores mecanizados, tubulações ou
bombas.
No tratamento secundário é degradada a matéria orgânica e os sólidos em
suspensão, através de processos biológicos, utilizando reações bioquímicas,
através de microorganismos como bactérias aeróbias, bactérias facultativas,
protozoários e micrometazoários.
Nesta etapa o esgoto vai para tanques de aeração onde as bactérias existentes
no próprio esgoto se alimentam da matéria orgânica e consomem oxigênio.
Para que essas bactérias se desenvolvam mais rapidamente e acelerem o
processo de decomposição, recebem oxigênio através dos aeradores. (Rabelo
et al, 2005)
Com isso as bactérias se agrupam produzindo flocos que podem ser removidos
por sedimentação em decantadores secundário (ou flotadores por ar dissolvido)
eliminando a matéria orgânica, em seguida passam para o tanque de
decantação, formando um lodo.
Parte do lodo é recirculado ao reator aeróbio e parte é descartada para o
tratamento e destino final.
As bactérias são os microorganismos mais importantes desta etapa do
tratamento, pois são responsáveis pela decomposição da matéria orgânica do
efluente, de onde retiram a energia para seu desenvolvimento. Tendo em vista
sua eficiência neste processo, apresentou um alto índice de despoluição do
efluente, que poderá ser devolvido ao meio ambiente e também reutilizado.
Normalmente as bactérias existentes neste sistema de Lodos Ativados,
pertencem
aos
gêneros
Pseudomonas,
Zoogloea,
Achromobacter,
Flavobacterium, Bdellovibrio, Mycobacterium, bactérias nitrificantes como
Nitrosomonas e Nitrobacter, podendo ainda existir bactérias filamentosas de
várias espécies. (Martins et al, 1990)
A tabela 1 abaixo esquematiza os gêneros de bactérias filamentosas,
nitrificantes e Desnitrificantes encontrados no sistema de Lodos Ativados.
Tabela 1: Gêneros de bactérias constituintes do Lodo Ativado:
Bactérias Filamentosas
Bactérias Nitrificantes
Chloroflexus aurantiacus
Gênero
Gênero Nitrobacter
Herpetosiphon aurantiacus Nitrossomas
Nocardioforms
Epulopiscium fishelsoni
Azotobacter
Escherichia colli
Thiomargarita namibiensis
Beijerinckia
Salmonella
Clostridium
typhiStreptococcus
Bactérias Desnitrificantes
Gênero Alcaligenes
Gênero Bacillus
Alcaligenes aquatilis
Alcaligenes eutrophus
Bacillus sphaericus
Bacillus thuringiensis
Alcaligenis faecallis
Gênero Achromobacter
Gênero
Flavobacterium
Aeromonas hydrophila
Aeromonas salmonicida
Aeromomas sobria
Alcaligenes calcoaceticus
Alcaligenes faecalis
Flavobacterium
odoratum
Gênero Mycobacterium
Gênero
Pseudomonas
Pseudomonas
savastonoi
Pseudomonas
aeruginosa
Gênero Bdellovibrio
Hafnia alvei
Klebsiella ocytoca
Klebsiella pneumoniae
Proteus mirabilis
Proteus vulgaris
Providencia rettgeri
Gênero Zoogloea
Serratia liquefaciens
Serratia marcencens
Serratia odorifera
Serratia plymuthica
Zoogloea ramigera
Zoogloea insolitus
Vorticella convallaria
Vorticella sulfollobos
Fonte: Martins et al (1990)
Os protozoários também apresentam um papel muito importante no tratamento
biológico, pois auxiliam na remoção de DBO (demanda bioquímica de
oxigênio), DQO (demanda química de oxigênio) e alimentam-se de bactérias,
outros protozoários e de matéria orgânica. (Bento et al, 2005)
Foi demonstrado que os protozoários melhoram a qualidade do efluente
através da predação da maior parte das bactérias dispersas que entram
continuamente com o efluente. (Piedade, 1994)
Para Abreu et al (2007) “de acordo com o tipo de organela utilizada para a
locomoção e captura de alimentos, os protozoários podem ser subdivididos em
amebas, flagelados, ciliados filtradores e bacteriófagos”.
Para Martins et al, (1990) “no tanque de lodos ativados estabelece uma
verdadeira rede trófica entre os microorganismos, como ilustra o diagrama
simplificado.”
A figura 1 esquematiza o diagrama simplificado da relação existente entre os
microorganismos no sistema de Lodos Ativados.
Figura 1: Diagrama simplificado.
Fonte: Martins et al (1990)
A tabela 2 esquematiza os gêneros e espécies de protozoários encontrados no
sistema de Lodos Ativados.
Tabela 2: Os protozoários mais freqüentes no sistema de Lodos Ativados:
Classes
Ciliata
Subclasse Holotrichia (ciliados livrenatantes)
Subclasse Spirotrichia (ciliados de
vida livre) Aspidisca costata
Classes Gêneros e Espécies
Amphileptus sp
Chilodonella uncinata
Litonotus sp
Paramecium caudatum
Aspidisca costata
Blepharisma lateritium
Subclasse Peritrichia (ciliados
pedunculados) Epistylis plicatilis
Sarcodina (amebas)
Mastigophora (flagelados)
Fonte: Martins et al (1990)
Os
micrometazoários
são
Euplotes sp
Spirostomum teres
Epistylis plicatilis
Operacularia coarctata
Vorticella sp
Amoeba sp
Arcella sp
Difflugia oblonga
Euglypha sp
Heteronema sp
Monas sp
Peranema sp
compostos
pelos
rotíferos
e
nematóides,
microorgarnismos que quebram as partículas do floco, permitindo o contato
entre o substrato e as bactérias localizadas no lodo ativado, facilitando a
penetração de oxigênio dissolvido e nutriente proveniente da matéria orgânica
contida no efluente. (Piedade, 1994)
A tabela 3 esquematiza micrometazoários encontrados no sistema de Lodos
Ativados.
Tabela 3: Os micrometazoários encontrados no sistema de Lodos Ativados:
Classes
Nematoda
Rotifera
Classes Gêneros e Espécies
Rabditis sp
Epiphanes sp
Philodina sp
Philodinavus sp
Fonte: Martins et al (1990)
O
tratamento
terciário
remove
poluentes
específicos,
por
exemplo,
micronutrientes (carbono, oxigênio, hidrogênio, nitrogênio, enxofre e fósforo) e
organismos patogênicos, como bactérias da espécie Salmonella, ovos de
helmintos, coliformes fecais e cistos, além de outros poluentes não retidos nos
tratamentos primários e secundários. Este tratamento é utilizado quando se
deseja obter um tratamento de qualidade superior para os esgotos.
Segundo dados da DAAE (Departamento Autônomo de Águas e Esgotos de
Araraquara – SP) no tratamento terciário removem-se compostos como
carbono, oxigênio, hidrogênio, nitrogênio, enxofre e fósforo, além da remoção
completa da matéria orgânica, utilizando processos por radiação ultravioleta,
químicos e outros.
A figura 2 esquematiza de forma genérica os processos de despoluição do
efluente de uma Estação de Tratamento de Esgotos Sanitários, em que são
ilustrados os processos físicos de separação mecânica, referente às fases de
tratamento preliminar, tratamento primário, tratamento terciário e processos
biológicos a partir de Lodos Ativados que se enquadram no tratamento
secundário.
Figura 2: Esquema genérico dos processos da Estação de Tratamento de
Efluentes.
Fonte: (Gomes 2008)
Após todo o processo de tratamento, a água é submetida a teste físico-químico
e bacteriológicos para analise da presença de compostos químicos prejudiciais
à saúde, bem como sua característica microbiológica e presença de coliformes.
(Mellis et al, 2001)
Portanto estes são indicadores para atestar a qualidade da água, que será
reutilizada em diversas atividades, como agricultura, indústria e uso doméstico,
promovendo assim um uso sustentável do recurso hídrico e diminuir a poluição
despejada no meio ambiente. (Hespanhol, 2003).
O CONAMA 20/1986 (Conselho Nacional de Meio Ambiente) é o Órgão
responsável pela fiscalização do padrão de potabilidade da água que será
reutilizada após o Tratamento. (Mierzwa, 1999)
A tabela 3 esquematiza o padrão microbiológico de potabilidade determinado
pelo CONAMA 20/1986, determinado para a reutilização da água.
Tabela 3: Padrão microbiológico de potabilidade da água para reutilização.
Parâmetro
Volume/litro
Água para consumo humano e Irrigação
Escherichia Coli ou coliformes
Ausência em 100 ml
Água na saída do tratamento
Coliformes Totais
Ausência em 100 ml
Água tratada no sistema de distribuição (Reservatórios e redes)
Escherichia Coli ou coliformes
Ausência em 100 ml
Coliformes Totais
Sistemas que analisam menos de 40 Apenas 1 amostra poderá apresentar
amostras por mês
mensalmente resultado positivo em
100 ml
Sistemas que analisam 40 ou mais Ausência em 100 ml em 95% das
amostras por mês
amostras analisadas no mês
Fonte: (Mierzwa, 1999)
CONSIDERAÇÕES FINAIS
De acordo com o levantamento realizado foi possível constatar a aplicabilidade
das bactérias, bem como protozoários e outros microorganismos utilizados no
sistema de Lodos Ativados das Estações de Tratamento de Efluentes. As
bactérias são fundamentais no desempenho do processo biológico em que são
empregadas, visto que devolve a vida ao meio ambiente, atua na prevenção da
poluição gerada pela sociedade e auxilia na reutilização do recurso hídrico que
é uma grande fonte alternativa para o problema da escassez da água
garantindo a sobrevivência das populações.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ABREU, Sandra Soares. Estudos da comunidade da Microbiologia dos Lodos
Ativados. 2007. 50 f. Dissertação (Mestrado) - Universidade Católica do Rio de
Janeiro, Rio de Janeiro.
BENTO, Augusto Prado et al. Caracterização da microfauna em estação de tratamento
de esgotos do tipo lodos ativados: um instrumento de avaliação e controle do
processo. Revista Engenharia Sanitária e Ambiental, São Paulo. v. 10, n. 4, p. 329-
338, Julho 2005.
CORDOVA, Flávio Garcia et al. Tratamento do efluente de uma indústria
química pelo processo de lodos ativados convencional e combinados com
Carvão Ativado. Revista de Engenharia Sanitária e Ambiental, São Paulo. v. 8,
n. 4, p. 274-284.Agosto 2007.
FERREIRA, Aldo Prado; CUNHA, Cynara Lacerda Nascimento; ROQUE, Odir
Cardoso. Avaliação da microfauna no efluente final para monitoramento da
qualidade ambiental em estações de tratamento de esgotos do tipo lodos
ativados. Gaia Scientia. São Paulo. v 2, n.2, p.51-59. Dezembro 2008.
FREIRE, Mauricio et al. Estudo do funcionamento de estações de tratamento
de esgotos por análise de imagem, validações e estudo de caso. Revista de
Engenharia Sanitária e Ambiental, Espírito Santo. v. 8, n. 3, p. 170-181. Março
2000.
GOMES, Lívia Cordi; ALMEIDA, Edna dos Santos; ASSALIN, Márcia Regina;
DUTRA, Nelson. Intumescimento Filamentoso no Processo de Lodos Ativados
Aplicado ao Tratamento de Soro de Queijo: Caracterização e uso de
Floculantes para melhorar a Sedimentalidade. Revista de Engenharia
Ambiental, Espírito Santo do Pinhal. v.4, n. 2, p. 026-037. Novembro 2008.
HESPANHOL, Ivanildo. Potencial de Reuso de Água no Brasil. Agricultura, Indústria,
Municípios, Recarga de aqüíferos. Bahia Análise e Dados, Salvador. v 13. n. Especial,
p. 411-437. Fevereiro 2003.
MARTINS, Maria et al. A Importância da Microfauna como Ferramenta de Trabalho em
Estações de Tratamento de Águas Residuais. Revista de Engenharia Sanitária e
Ambiental, São Paulo. v 15, n. 15, p60-79. Outubro 1990.
MIERZWA, José Carlos. Programa para Gerenciamento de Águas e Efluentes nas
Industrias, visando ao uso racional e a reutilzação. Revista de Engenharia Hidráulica e
Sanitária, São Paulo. v 13, n.1, p 135-160. Fevereiro 1999.
MELLIS, Graziela Vicari Cirino; ASTUN, Tânia Maria; PASCHOLATO, Cristina
Filomena Pereira Rosa. O Enquadramento Legal Específico para o Reuso de águas
Residuárias de ETE frente ao Conama 20/1986. Revista de Engenharia Hidráulica e
Sanitária, São Paulo. v 10, n.7, p. 055- 070. Agosto 2001.
OLIVEIRA, Gustavo Santos Soares, ARAÚJO, Claúdio Veloso Martins e FERNADES,
João Gervásio Sabino. Microbiologia de sistemas de lodos ativados e sua relação com
o tratamento de efluentes industriais. Experiência da Cetrel. Revista de Engenharia
Sanitária Ambiental, São Paulo. v.14, n.3, p.183-192. Janeiro 2009.
PIEDADE, Ana Luiza Fávaro. Microbiologia de Lodos Ativados – Uma Ferramenta
Fundamental no Gerenciamento das ETE’s. Revista de Engenharia Sanitária, Rio
Grande do Sul. v 5, n.5, p.10-35. Setembro 1994.
RABELO, Silva Gustavo Henrique et al. Reator compartimentado anaeróbio/aeróbio:
Sistema de baixo custo para tratamento de esgotos de pequenas comunidades.
Revista Brasileira de Engenharia Agrícola Ambiental, Campina Grande. v.9,
n.10, p.120-131. Dezembro 2005.
SARTORI, Hiram Jackson Ferreira; NUNES, Marcus Soares. Caracterização
Geotécnica de Lodos Provenientes de Estações de Tratamento de Água e de Esgotos
Sanitários. 2000 23 f. 19° Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental.
ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental, Brasília.
VAZOLLER, Rogério Fernandes. Biodiversidade: Perspectivas e Oportunidades
Tecnológicas - Microbiologia e Saneamento Ambiental. Revista de Engenharia
Sanitária, Rio Grande do Sul. v 10, n 3, p.255-266. Maio 2004.
<www.copasa.com.br> disponível em: Estação de Tratamento de Efluentes. Acesso
em: 29/07/2010.
<www.cetel.com.br> disponível em: Estação de Tratamento de Efluentes. Acesso em:
29/07/2010.
<www.daae.com.br> disponível em: Estação de Tratamento de Efluentes. Acesso em:
29/07/2010.