i-066 - modificação da população microbiana de uma lagoa

XXVII Congresso Interamericano de Engenharia Sanitária e Ambiental
I-066 - MODIFICAÇÃO DA POPULAÇÃO MICROBIANA DE UMA LAGOA
FACULTATIVA TRATANDO EFLUENTE LÍQUIDO DE
ABATEDOURO DE FRANGO
Flávia Gomes Barros(1)
Engenheira Civil, Mestra e Doutora em Hidráulica e Saneamento pela EESC-USP.
Consultora da Secretaria de Recursos Hídricos - MMA, na Gerência de Desenvolvimento
Institucionais, na Implementação do Sistema Nacional de Gerenciamento de Recursos
Hídricos e no Programa Avança Brasil:Nossos Rios - Paraíba do Sul. Trabalhou como
coordenadora de projetos do Consórcio Intermunicipal das Bacias dos Rios Piracicaba e
Capivari. Como consultora autônoma elaborou planos diretores, projetos e operação de
sistemas de tratamento de águas, águas residuárias industriais e domésticas.
Valéria Del Nery
Engenheira química, pela Universidade Federal de São Carlos. mestra e doutora em Hidráulica e
Saneamento, pela Escola de Engenharia de São Carlos, USP. Projeto e assessoria técnica em partida,
operação e adequação de sistemas de tratamento de águas residuárias. Professora e pesquisadora da UFC. Por
2 anos como bolsista Recém Doutora do CNPq. Professora convidada do curso de pós graduação em
Saneamento Ambiental da Fundação de Ensino e Pesquisa do Sul de Minas e contratada pelo grupo de meio
ambiente da Fundação de Pesquisa e Tecnologia André Tosello.
Márcia Helena Rissato Zamarioli Damianovic
Engenheira Civil, pela EESC-USP. Mestra e doutora em Hidráulica e Saneamento, pela EESC-USP. Projeto
e assessoria técnica em partida, operação e adequação de sistemas de tratamento de águas residuárias.
Professora convidada do curso de pós graduação em Saneamento Ambiental da Fundação de Ensino e
Pesquisa do Sul de Minas. contratada pelo grupo de meio ambiente da Fundação de Pesquisa e Tecnologia
André Tosello.
Eloísa Pozzi Gianotti
Graduada em Ecologia, Curso de Especialização em Biologia Sanitária no CRHEA - EESC-USP. Mestre em
Hidráulica e Saneamento pela EESC -USP. Doutorado em Ecologia e Recursos Naturais pela Universidade
Federal de São Carlos - UFSCar. Pesquisadora do Departamento de Hidráulica e Saneamento da EESC USP.
Endereço(1): SQN 316 - Bloco D - apto. 505 - Brasília - DF - CEP: 70775-040 - Brasil - Tel: (61) 447-7032 e-mail: [email protected]
RESUMO
Este trabalho tem como objetivo apresentar dados e estratégias referentes à operação de sistema de tratamento
do abatedouro de aves, composto por peneiras estáticas para remoção de sólidos grosseiros, peneira fina e
sistema de flotação por ar difuso, para remoção de sólidos finos e material flotante e sistema de lagoas
constituído por duas lagoas anaeróbias e uma lagoa facultativa (Sistema Australiano), para remoção de
matéria orgânica.
O aumento da vazão de água residuária e da carga orgânica resultaram na redução da eficiência das
unidades do sistema de tratamento. Paralelamente, verificou-se modificação da microbiota na lagoa
facultativa, com o aparecimento de bactérias púrpuras de enxofre.
A alternativa inicial proposta para melhoria da eficiência no sistema e conseqüente retorno de
microrganismos característicos da lagoa facultativa foi a instalação de aeradores superficiais na parte inicial
da lagoa facultativa, com o objetivo de garantir a manutenção de ambiente aeróbio e com isso impedir o
excessivo crescimento da população de bactérias púrpuras. Esta alternativa garantiu o retorno da eficiência de
remoção de DBO do sistema, superior a 80% e o retorno da microbiota característica da lagoa facultativa.
PALAVRAS-CHAVE: Água Residuária, Bactérias Púrpuras do Enxofre, Lagoa Facultativa, Sistema
Australiano.
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INTRODUÇÃO
A atividade industrial de abate de frangos é de extrema importância para o estado de São Paulo e para a
Região Sul do Brasil. A prática do abate de aves e a venda para pronto consumo iniciou-se no Brasil na
década de 70, com a produção de 270 mil toneladas de carne de frango. O desenvolvimento dessa atividade
nas últimas décadas, o aprimoramento tecnológicos e organizacionais contribuíram para o aumento
significativo da produção, atingindo 5,53 milhões de toneladas de carne, em 1999. Atualmente, o Brasil é o
segundo produtor e o terceiro exportador mundial de carne de frango (UBA,APA, 2000) ; (MORAES e
PAULA Jr, 1999).
Os abatedouros de frango utilizam grande quantidade de água no processo industrial, gerando águas
residuárias, caracterizadas por elevadas carga orgânica e concentração de sólidos em suspensão,
provenientes do processo de abate e dos processos de lavagem de pisos e equipamentos. Entretanto, as
características dos efluentes líquidos variam entre as indústrias, dependendo do processo industrial e do
consumo de água por frango abatido.
Os sistemas de tratamento de águas residuárias empregados para tratar esse tipo de efluente são, em geral,
constituídos por tratamentos preliminar e primário, para remoção de sólidos grosseiros e finos e remoção de óleos e
graxas; tratamento secundário, para remoção da matéria orgânica dissolvida. De maneira geral, os sistemas de
tratamento secundário são constituídos por sistemas de lagoas de estabilização, sistemas aeróbios ou anaeróbios.
No abatedouro em questão, foi implantado e está em funcionamento, o sistema de tratamento de águas
residuárias composto de tratamento preliminar, primário e secundário. No tratamento preliminar utiliza-se
peneiras estáticas para remoção de sólidos grosseiros, como penas e outros. O sistema de tratamento primário
é composto por peneira fina , sistema de flotação por ar difuso, para remoção de sólidos finos e material
flotante e o tratamento secundário é composto por duas lagoas anaeróbias e uma lagoa facultativa (Sistema
Australiano), para remoção de matéria orgânica.
O aumento da vazão de água residuária e da carga orgânica resultaram na redução da eficiência das
unidades do sistema de tratamento. Paralelamente, verificou-se modificação da microbiota na lagoa
facultativa, com o excessivo crescimento da população de bactérias púrpuras do enxofre.
Esse trabalho tem como objetivo apresentar dados referentes à operação do sistema de tratamento do
abatedouro de aves, mostrar as alternativas propostas para melhoria da eficiência no sistema e conseqüente
retorno da microbiota característica da lagoa facultativa.
METODOLOGIA
Esse trabalho foi realizado no Abatedouro Ideal Ltda, localizado na cidade de Pereiras - SP, Brasil.. A água
residuária é proveniente do processo industrial de escaldagem e depenagem, da lavagem do frango, das
vísceras, dos equipamentos, dos pisos e outros. As águas residuárias provenientes do processo industrial são
separadas em três linhas: sangue, penas e vísceras. Após a coagulação do sangue, da remoção das penas e
das vísceras, os efluentes líquidos são misturados e encaminhados para o sistema de tratamento. Os esgotos
sanitários são coletados independentemente das águas residuárias industriais e são encaminhados diretamente
para as lagoas anaeróbias.
O sistema de tratamento encontra-se em operação a cerca de três anos, sendo que o seu adequado monitorado
teve início sete meses após sua partida. Portanto nesse estudo serão apresentados e discutidos os resultados
obtidos a partir do início de monitoramento do sistema.
O acompanhamento da operação do sistema de tratamento é feito através de coletas mensais. As amostras
são coletadas a cada trinta minutos, durante aproximadamente 17 horas , preservadas em gelo e compostas
em relação à vazão. As amostras são analisadas no Laboratório de Saneamento-EESC-USP e os parâmetros
de caracterização são: pH, DQO, DBO, alcalinidade, óleos e graxas, sólidos totais, suspensos e
sedimentáveis, de acordo com “Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater” (1998). Os
exames microbiológicos foram realizados em microscópio Olympus BH2, no Laboratório de Processos
Biológicos - SHS - EESC - USP.
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RESULTADOS E DISCUSSÃO
Para o início de monitoramento do sistema foi realizado um diagnóstico o qual apontou o
subdimensionamento das unidades de tratamento, tanto primária quanto as secundárias, em decorrência do
aumento de vazão do efluente industrial.
O sistema de tratamento primário apresentou eficiência média de remoção de DQO, DBO e óleos e graxas da
ordem de 11%, 20% e 11%, respectivamente, até o 330o dia de monitoramento. Após esse período, o sistema
não apresentou eficiência. Esses resultados indicam eficiência inadequada do sistema de flotação por ar
difuso.
Em relação às unidades de tratamento secundário, estão apresentados na Tabela 1, os dados da taxa de
carregamento orgânico da lagoa anaeróbia, taxa de aplicação superficial da lagoa facultativa e indicação dos
períodos de modificação da população microbiana e conseqüente modificação da coloração da lagoa
facultativa, em função do período de monitoramento.
Tabela 1: Dados de operação do sistema de tratamento e períodos de alteração da
coloração da lagoa.
DIAS DE
TAXA DE
TAXA DE
COLORAÇÃO DA
MONITORAMENTO CARREGAMENTO APLICAÇÃO
LAGOA
ORGÂNICO
SUPERFICIAL
FACULTATIVA
(kgDBO/m³.dia)
(kgDBO/ha.dia)
1
0,27
173
VERDE
40
0,30
179
VERDE
81
0,31
323
VERDE
110
0,70
869
VERDE
141
0,26
353
VERMELHA
174
0,41
364
VERMELHA
209
0,30
341
VERMELHA
244
0,37
364
VERMELHA
279
0,95
1074
VERDE
307
1,09
823
VERDE
342
0,82
822
VERMELHA
370
0,85
982
VERDE
405
0,72
542
VERDE
433
1,14
893
VERDE
461
1,05
996
VERMELHA
496
0,68
543
VERMELHA
524
0,41
377
VERMELHA
553
0,43
476
VERMELHA
586
0,50
634
VERDE
615
0,73
633
VERDE
642
0,78
475
VERDE
668
0,55
567
VERDE
703
0,60
467
VERDE
732
0,42
432
VERDE
766
0,58
545
VERDE
Na Figura 1 estão apresentadas a variação das taxas de carregamento orgânico nas lagoas anaeróbias e a
variação das taxas de aplicação superficial na lagoa facultativa, em função do período de monitoramento.
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1200
1,2
1000
1
800
0,8
600
0,6
400
0,4
200
0,2
0
0
200
400
600
800
TX CARREG. ORGÂNICO
(kgDBO/m³.dia)
TX APLIC. SUPERF.
(kgDBO/ha.dia)
Figura 1: Variação da taxa de aplicação superficial e taxa de carregamento orgânico nas lagoas do
sistema de tratamento.
TAXA DE APLICAÇÃO
SUPERFICIAL
(kgDBO/ha.dia)
TAXA DE
CARREGAMENTO
ORGÂNICO
(kgDBO/m³.dia)
0
1000
DIAS DE MONITORAMENTO
Na Figura 2 estão apresentadas as variações da concentração de DBO do afluente e efluente de cada unidade,
em função do período de monitoramento e na Figura 3, a eficiência de remoção de DBO em cada unidade e
do sistema total, também em função do período de monitoramento.
Os parâmetros de projeto de lagoas anaeróbias e lagoas facultativas indicados para o tratamento de esgoto
doméstico são: taxa de carregamento orgânico aplicada à lagoa anaeróbia de 0,1 a 0,3 KgDQO/m3.dia e
tempo de detenção hidráulico de 3 a 6 dias; taxa de aplicação superficial aplicada à lagoa facultativa de 120
a 240 Kg DBO/ha.dia para o clima da região (inverno e insolação moderada) e tempo de detenção hidráulico
de 15 a 45 dias ( JORDÃO e PESSOA, 1995; Von SPERLING, 1996) .
As lagoas anaeróbias estão sendo operadas com tempo de detenção da ordem de 3 dias e a taxa de
carregamento orgânico aplicada esteve acima de 0,5 Kg DBO/m3.dia, na maior parte do período estudado,
caracterizando sobrecarga na unidade. Entretanto, verificou-se que a eficiência de remoção de DBO
apresentou valores acima de 40%.
A taxa de aplicação superficial da lagoa facultativa variou de 179 KgDBO/ha.dia a 1074 KgDBO/ha.dia e a
taxa média aplicada foi de 587 KgDBO/ha.dia, com tempo de detenção hidráulico inferior a 15 dias. Esses
valores estão acima dos valores recomendados para esse tipo de unidade, caracterizando sobrecarga e
instabilidade no sistema, modificando assim as populações microbianas e com isso, interferindo na eficiência
de remoção de DBO ( variando de zero a 94%, com valor médio de 69%).
No período de monitoramento, apresentado na Tabela 1, pode ser observado o aparecimento de coloração
avermelhada na lagoa facultativa alternada com a coloração verde, no intervalo entre o 141o dia e o 553o.
Foram realizados exames microscópicos das amostras da lagoa facultativa, associados às análises físicoquímicas. Os resultados evidenciaram redução da eficiência de DBO e nos exames microscópicos foram
identificados microrganismos morfologicamente semelhantes às bactérias púrpuras do enxofre, Thiopedia ,
conforme apresentado na Figura 4. Tais microrganismos crescem em ambientes anaeróbios ou com baixas
concentrações de oxigênio dissolvido e utilizam CO2, álcoois e ácidos orgânicos como fonte de carbono em
meio com H2S, So e S2O3 como doadores de elétrons na presença de luz solar, para produção de energia e
síntese (MADIGAN et al, 1996).
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Figura 2: Variação da DBO nas unidades do sistema de tratamento.
3000
2500
DBO (mg/L)
2000
1500
1000
500
0
0
100
200
300
400
Efluente industrial
Afluente lagoa anaeróbia
Efluente lagoa anaeróbia
Efluente lagoa facultativa
500
600
700
800
900
DIAS
Figura 3: Variação da eficiência de remoção de DBO das unidades do sistema de tratamento.
100
REMOÇÃO DE DBO (%)
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0
100
200
300
Flotador
L.agoa anaeróbia
Lagoa facultativa
Sistema de tratamento
400
500
600
700
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800
900
DIAS
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Figura 4: Foto das bactérias púrpuras do enxofre.
A modificação da microbiota na lagoa facultativa ocorreu provavelmente, em função de alta taxa de aplicação
superficial aplicada, resultando no aumento considerável do número de bactérias aeróbias heterótrofas que
consomem a matéria orgânica, aumentando o consumo de oxigênio. A produção biológica de oxigênio pelas
algas na superfície da lagoa facultativa não foi suficiente para evitar a anaerobiose.
Por outro lado, o efluente da lagoa anaeróbia é rico em sulfeto, produto da redução do sulfato pelas bactérias
redutoras de sulfato no processo anaeróbio. Somando-se a anaerobiose ocorrida em função de alta taxa de
aplicação superficial ao sulfeto afluente à lagoa facultativa, as bactérias púrpuras do enxofre encontraram
ambiente adequado para sua excessiva proliferação.
A modificação da coloração da água em lagoas facultativas, devido ao crescimento excessivo da população de
bactérias púrpuras do enxofre foi verificada por outros autores. DI BERNARDO et al, 1985, verificou a
ocorrência de bactérias púrpuras do enxofre em lagoas facultativas tratando efluente líquido de indústria de
charque. O crescimento excessivo da população dessas bactérias prejudicou consideravelmente o
desempenho da lagoa. VEENSTRA et al. (1995) estudaram a presença de bactérias púrpuras do gênero
Rhodopseudomonas em lagoas de estabilização e associaram a presença dessas bactérias à altas
concentrações de amônia e sulfeto, aliadas a temperaturas elevadas e boas condições de insolação. Segundo
os autores, esses organismos oxidam os sulfetos a sulfatos, provocando o aumento de turbidez da água nas
camadas superficiais da lagoa, impedindo a passagem de luz para as camadas mais profundas, promovendo a
queda da concentração de oxigênio dissolvido e do pH.
Nesse período de monitoramento foi verificada a ocorrência de chuvas, responsáveis pela diluição do
conteúdo da lagoa e alagamento de suas áreas marginais, proporcionando condições de aerobiose na lagoa e
favorecendo novamente o crescimento de populações características dessa unidade de tratamento. Isso
justificou a alternância de coloração vermelha e verde (Tabela 1). Finalizando-se o período das chuvas, a cor
avermelhada retornou à lagoa, associada à presença das bactérias púrpuras do enxofre.
Essas ocorrências reforçam a evidência de sobrecarga na lagoa facultativa, relacionada ao excessivo
crescimento da população de bactérias púrpuras do enxofre.
Para solução do problema apresentado, no 586o dia de monitoramento foram instalados 16 aeradores de 3 HP,
totalizando 48 HP na fração inicial da lagoa facultativa, objetivando o fornecimento adicional de oxigênio,
para garantir a manutenção de ambiente aeróbio e impedir o crescimento de bactérias púrpuras.
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Esta estratégia foi adequada, resultando na mudança da microbiota da lagoa facultativa, (coloração
esverdeada), após 30 dias da instalação dos aeradores. Os resultados estáveis de DBO do efluente final e da
eficiência de remoção de DBO do sistema de tratamento, superior a 80%, confirmam a adequação da lagoa
facultativa às taxas atuais aplicadas à unidade.
Como alternativa complementar, para garantir a operação estável do sistema foi proposta modificação na
unidade de tratamento primário, visando adequá-lo às condições atuais de vazão e cargas. A proposta
apresentada foi a substituição do flotador por ar difuso por sistema de tratamento físico-químico, constituído
de unidades de coagulação, floculação e flotação por ar dissolvido. Isso possibilitará a redução de carga
orgânica aplicada ao sistema biológico. Os resultados de laboratório realizados indicaram que esse sistema
proposto é eficiente, tanto na remoção de óleos e graxas, quanto na remoção de matéria orgânica como DQO
e DBO.
Essas modificações aliadas à redução do uso da água no processo industrial poderão manter o bom
desempenho do sistema de tratamento.
CONCLUSÕES
As principais conclusões obtidas são apresentadas a seguir:
•
•
•
•
as elevadas taxas de aplicação superficial da lagoa facultativa em estudo determinaram a redução da
eficiência de remoção de DBO e geraram instabilidades no sistema;
a coloração avermelhada na lagoa ocorreu devido ao crescimento de bactérias púrpuras do enxofre;
a adequação do sistema às taxas de aplicação superficial atuais, pode ser realizada pela introdução de
oxigênio por aeradores na fração inicial da lagoa facultativa;
a partir da implantação dos aeradores, não ocorreu mais o excessivo crescimento da população de
bactérias púrpuras do enxofre, aumentando a estabilidade das medidas de DBO do efluente final.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
12-
34-
5678-
9-
APA, 2000. Associação Paulista de Avicultores (site: www.apa.com.br)
DI BERNARDO, L. ; MATHEUS C.E. E FRAGIACOMO, P. Ocorrência de Bactérias
Fotossintetizantes em Lagoas de Estabilização - Estudo de Caso em Indústria de Charque In: 15O
CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL, PA, 1989.
MADIGAN, M.T.; MARTINKO, J.M.; PARKER, J. BROCK BIOLOGY OF MICRORGANISMS, 8
th ed. , Prentice-Hall, Inc., USA, 1996.
MORAES, L.M. e PAULA Jr, D. “Gerenciamento de resíduos de abatedouro de aves: alternativas de
manejo e tratamento”, In: 20O CONGRESSO BRASILEIRO DE ENG. SANITÁRIA E AMBIENTAL,
RJ, 1999.
PACHECO JORDÃO E. e ARRUDA PESSOA, C. TRATAMENTO DE ESGOTOS DOMÉSTICOS Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental, 3a Edição - ABES, 1995.
Standard Methods for Examination of Water and Wastewater, America Public Health Association, 20
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UBA, 2000. União Brasileira de Avicultores (site: www.uba.com.br)
VEENSTRA, S; AL.NOZAILY, F.A; ALAERTS, G.J. Purple Non-sulfor bacteria and their influence
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31n.12; pg. 141-149, 1995.
VON SPERLING, M. LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO - Princípios do tratamento biológico, Vol.3,
Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental da Universidade de Minas Gerais, MG, 1996.
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