VI Simpósio Ítalo Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental
II-075 - ESTUDO DA INFLUÊNCIA DA ALIMENTAÇÃO NO
COMPORTAMENTO DE UM REATOR CANAL PILOTO DE TRATAMENTO DE
EFLUENTES POR LAMAS ATIVADAS UTILIZANDO-SE A TÉCNICA DE
ANÁLISE DE IMAGEM
Maurício da Motta (1)
Engenheiro Químico pela Universidade Católica de Pernambuco – UNICAP (Recife). Mestre em Operações e
Processos das Indústrias Químicas pela Universidade Federal da Paraíba – UFPB (Campina Grande). Doutor
em Engenharia de Processos pelo Institut National Polytechnique de Lorraine – INPL (Nancy - França).
Professor do Departamento de Eng. Química da Universidade Federal de Pernambuco – UFPE (Recife).
Marie Noëlle-Pons
Engenheira de Processos pela Ecole Nationale Superieure des Industries Chimiques – ENSIC (Nancy-França).
Mestre pela Northwestern University (Illinois-EUA). Doutor de Estado pelo Institut National Polytechnique
de Lorraine – INPL (Nancy - França). Diretora de Pesquisa do CNRS (França) lotada no Laboratoire des
Sciences du Génie Chimique - ENSIC.
Nicolas Roche
Bacharel em Ciências e Técnicas em Engenharia Ambiental pela Université de Savoie (Chambery - França).
Mestre em Hidrologia pela Université Scientifique et Technique du Languedoc – Montpellier II (Montpellier –
França). Doutor em Eng. de Processos pelo Institut National Polytechnique de Lorraine – INPL (França).
Professor do Institut Universitaire Tecnológique da Université d’Aix-Marseille (Marseille – França).
Endereço(1): Departamento de Engenharia Química - CTG - Universidade Federal de Pernambuco – Av.
Prof. Arthur de Sá, s/n - Cidade Universitária – 50.740-521 - Recife - Pernambuco - Brasil – Tel. (0xx81) 3271
8735 – Fax. (0xx81)3271 0095 – e-mail: [email protected]
RESUMO
A decantação secundária é uma etapa chave no processo de tratamento de efluentes por lamas ativadas. A
formação de flocos com boas características de decantação e compressão resulta do bom equilíbrio entre as
bactérias filamentosas e zoogleais. Neste trabalho é estudado o efeito do tipo de alimentação (em termos de
vazão, composição e aportes de biomassa e microorganismos) na formação dos flocos bacterianos e no
desenvolvimento excessivo de bactérias filamentosas. A presença excessivas das filamentosas provoca, entre
outros, o “bulking” filamentoso, que é principal responsável pelos problemas nas estações de lamas ativadas.
Um procedimento automático baseado em análise de imagem (FlocMorph) foi utilizado na caracterização dos
flocos e quantificação das bactérias filamentosas. Para analisar a influência da alimentação, foi utilizado um
substrato sintético e em seguida água saída do decantador primário. A alimentação com substrato natural
apresentou melhores resultados em relação a estrutura do floco. Apesar da estação de tratamento ter sido
infestada por filamentosas, não houve aparecimento de “bulking” na instalação piloto utilizada para os testes.
PALAVRAS-CHAVE: Tratamento de Efluentes, Lamas Ativadas, Bactérias Filamentosas, Análise de
Imagem, Bulking .
INTRODUÇÃO
Nos tratamentos de efluentes a cultura livre, como é o caso do processo por lamas ativadas, as bactérias se
aglomeram sob a forma de floco bacteriano. Segundo a teoria da ossatura filamentosa [1], estes flocos são
formados por bactérias filamentosas, que dão a estrutura ao floco e por bactérias zoogleais, que garante a
coesão através dos exopolímeros por ela produzidos. Na Figura 1 vemos a imagem de um floco bacteriano
(em tons de cinza) feita em um microscópio ótico à 1000 x após coloração de Gram. As linhas em tom mais
escuro são as bactérias filamentosas (neste caso trata-se da Microthrix parvicella) e em tom mais claro as
bactérias zoogleais (formadoras de flocos) e os exo-polímeros. Um bom equilíbrio entre estas bactérias
formará flocos com boas características de decantação e compressão, enquanto que um desequilíbrio entre elas
provoca essencialmente três fenômenos: o "bulking" e o "foaming" filamentoso, devido a um excesso de
bactérias filamentosas, e o "pin point floc" devido à falta das mesmas.
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Figura 1 - Imagem de um floco bacteriano a 1000 x em microscópio ótico após coloração de Gram.
Destes fenômenos, o “bulking” filamentoso é o mais comum, sendo responsável por mais de 50% dos
problemas nas estações de tratamento de efluentes por lamas ativadas. Ele provoca uma forte queda da
velocidade de decantação dos flocos bacterianos e uma redução de sua compressão no clarificador [2]. Vários
acompanhamentos sobre estações de tratamento [3-7] demonstraram que a Microthrix parvicella era a espécie
predominante na Europa.
Uma detecção rápida do desenvolvimento do "bulking" tem um interesse econômico (gasto em tempo e em
reagentes para combater o "bulking") e ambiental (limitando as perdas de lama e o "by-pass" da etapa
biológica que provocaria a eutrofização ou poluição do rio)[8].
Tradicionalmente a observação das bactérias filamentosas é realizada por microscopia ótica e a sua
quantificação é feita manualmente, o que toma bastante tempo além de ser uma tarefa cansativa e repetitiva
[8]. Estas duas características tornam difícil a utilização desta análise em estações de tratamento de efluentes.
Visando mudar esta realidade, permitindo assim uma melhor gestão do processo epuratório biológico, um
procedimento automático (FlocMorph) para a quantificação das bactérias filamentosas e caracterização dos
flocos bacterianos por análise de imagem foi desenvolvido.
Uma correlação entre a qualidade do efluente final e a quantidade de exo-polímeros produzidos, cuja
produção é fortemente afetada pela carga orgânica, foi obtida por Chao e Keinath [9]. Para cargas elevadas, a
produção diminui, aumentando assim a quantidade de sólidos suspensos no efluente tratado. Em relação à
compacidade dos flocos, Chao e Keinath [9] sugerem duas regiões de intensidade de carga ótima para se
trabalhar: a região de carga fraca ou aeração prolongada e a região de carga média. Eles prevêem que fora
destas zonas os fenômenos de bulking podem se manifestar, diminuindo a compressão dos flocos.
O aumento do tamanho dos flocos com o aumento da carga orgânica foi verificado por Barbusinski e
Koscielniak [10]. Estes resultados estão de acordo com os de Chao et Keinath [9], pois uma quantidade maior
de exo-polímeros permitiria a formação de flocos maiores. Todavia, cargas fortes durante um longo tempo
podem favorecer a ocorrência de problemas sobre os flocos como o "pin point floc". O aumento do tamanho
dos flocos favorece a redução da densidade dos flocos. Este fato é devido a natureza fractal dos flocos e está
ligada à estrutura aberta dos flocos. Com a redução de sua densidade, os flocos terão baixas velocidades de
decantação e um aumento das forças de atrito [11]. Por esta mesma razão, a taxa de compressão dos flocos
será reduzida.
Para avaliar a influência do oxigênio dissolvido no tanque de aeração, Sezgin et al. [12] propuseram um
modelo baseado na competição entre as espécies de bactérias. Para que o oxigênio seja disponivel para as
bactérias que se encontram no interior dos flocos, ele deve ultrapassar várias fronteiras: a camada limite, a
matriz polimérica, os resíduos presos aos flocos, etc. A Figura 2a apresenta o perfil de concentração em
oxigênio dissolvido de um floco bacteriano.
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a
b
Figura 2 – Perfil de concentração de oxigênio dissolvido para um floco bacteriano (a) e efeito do
oxigênio na competição entre as espécies de bactérias, segundo Sezgin et al. [12].
Pode-se postular três casos, segundo a concentração de oxigênio dissolvido (Figura 2b).
Caso 1 : A baixa concentração, as bactérias filamentosas são favorecidas. Ter-se-á então um desenvolvimento
excessivo destas bactérias, provocando o bulking filamentoso.
Caso 2 : Neste caso, a parte interna do floco esta abaixo da concentração crítica em oxigênio, favorecendo o
desenvolvimento das bactérias filamentosas, porém o exterior encontra-se com uma concentração mais
elevada, favorecendo o crescimento das bactérias zoogleais. Nestas condições, haverá a formação de flocos
bem estruturados com boas propriedades de decantação e compressão.
Caso 3 : Com uma concentração elevada em oxigênio dissolvido, o floco inteiro está à uma concentração que
favorece o desenvolvimento das bactérias zoogleais (formadoras de flocos). As filamentosas podem ser
eliminadas, produzindo o fenômeno “pin point floc” ou no caso extremo chegar-se a um bulking zoogleal
(devido a elevada concentração de polímeros).
Estes fatos foram confirmados nos trabalhos sobre o efeito da distribuição espacial (hidrodinâmica) [13] ou
temporal (alimentação cíclica) [14] das condições do meio sobre o desenvolvimento do bulking filamentoso.
Uma presença não limitante de substrato leva à uma acumulação de subprodutos do metabolismo microbiano
(como os exo-polímeros) no interior dos flocos, provocando assim uma limitação crescente da transferência de
oxigênio e substratos para as colônias e bactérias zoogleais. Uma falta de substrato no reator pode provocar
uma liberação dos exo-polímeros dos flocos para o meio liquido. Outros fatores podem favorecer o
desenvolvimento das bactérias filamentosas como a falta de um nutriente específico ou a presença de matérias
flotantes.
Além da apresentação do procedimento de caracterização da biomassa bacteriana por análise de imagem
(FlocMorph), o presente estudo buscou verificar a influência da variação da vazão e composição (carga
orgânica) da alimentação, além do aporte de microorganismos oriundos da rede de esgotos no funcionamento
de um reator piloto de tratamento de efluentes por lamas ativadas. Para tanto foram realizados experimentos
com substrato natural e com um substrato sintético.
MATERIAIS E MÉTODOS
Para a realização do presente estudo foi utilizado um reator canal de 35 l acoplado a um decantador de 9 l,
Figura 2. Este reator se apresenta como um canal dobrado com uma seção de 160 cm2. Ele é aerado por
difusores longitudinais fixados no fundo ao longo do seu comprimento. Ele equivale á três reatores
perfeitamente agitados em série. O inoculo utilizado foi a lama ativada da estação de tratamento de esgotos de
Nancy-Maxéville (onde foram realizados estes experimentos), em uma concentração próxima a 3 mg/L.
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Figura 3 – Fotos do reator canal
Inicialmente este reator foi alimentado com um substrato sintético [15] com uma demanda química em
oxigênio (DQO) que variou de 100 mg/L até 400 mg/L durante a fase de adaptação (uma semana) e em
seguida manteve-se à 400 mg/L Este substrato era composto de extrato de carne (Viandox ®), açúcar, cloreto
de amônia e ácido fosfórico. Este substrato é preparado em reservatório de 50 litros que são trocados
diariamente para evitar proliferação de microorganismos.
Em seguida realizou-se o experimento com substrato natural (água decantada saída do tratamento primário). O
reator que estava instalado no laboratório da estação de tratamento foi limpo e inoculado com a mesma lama.
O laboratório dispunha de uma alimentação de água decantada. Foi então projetado um tanque de modo a
permitir a circulação desta água, garantindo assim a sua homogeneidade. A água decantada voltava em
seguida a entrada da estação.
Para o estudo do substrato sintético a alimentação e a recirculação foram asseguradas por uma bomba
peristáltica (Gilson Miniplus2) a uma vazão de 1,5 litros por hora. No caso do substrato natural, três bombas
peristálticas (duas Gilson Miniplus2 e uma Vial Medical 1000 mini Becton Dickinson) foram utilizadas para
similar a variação de vazão da estação de tratamento de esgotos de Nancy-Maxéville. Elas foram conectadas a
programadores do seguinte modo: uma bomba mantém uma alimentação de base de 1,0 L/h e uma reciclagem
de 2,0 L/h. Uma segunda bomba entra em funcionamento entre 6h e 22h, aumentando assim a vazão de
alimentação para 2,5 L/h. Entre 11h e 15h a terceira bomba é acionada aumentando para 3,5 L/h a vazão de
alimentação.
Figura 4 – Sistema de aquisição de imagens.
Para acompanhar a evolução dos reatores, foram realizadas análises físico-químicas clássicas, como: os
sólidos suspensos totais (SST), que fornece a concentração em biomassa do sistema, e a porcentagem de
sólidos suspensos voláteis (%SSV). A partir da curva de decantação, traçada seguindo-se a evolução da
interface liquido sólido na proveta em função do tempo, calculou-se: o índice volumétrico de lamas (SVI), a
fração decantada após 30 minutos (H30/Hi) e a velocidade de decantação (v), que é calculada pela tangente à
curva de decantação na zona sem compressão. Para o calculo da turbidez do sobrenadante, utilizou-se um
espectrofotômetro HACH DR/2000 com um comprimento de onda de 450 nm.
Para a aquisição das imagens utilizou-se um sistema formado por uma câmera de vídeo monocromática
Hitachi CCTV modelo HV-720(E) (Tóquio, Japão) fixada sobre um microscópio ótico Leitz Dialux 20
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(Wetzlar, Alemanha) e conectada a um microcomputador por meio de uma placa de aquisição de vídeo
Matrox (Quebec, Canadá). O presente sistema é apresentado na Figura 4.
Uma gota da amostra é deposita-se sobre uma lâmina de vidro e recoberta por uma lamínula. Em seguida fazse a aquisição de 70 imagens a um aumento de 100x. O procedimento para a preparação da amostra e para a
aquisição das imagens [16] deve ser seguido meticulosamente a fim de evitar erros importantes nos resultados
da análise. As imagens são em seguida analisadas automaticamente através do programa de tratamento e
análise de imagem (FlocMorph) desenvolvido em Visilog 5 (Les Ulis, France).
As principais etapas do programa FlocMorph são as seguintes (Figura 5): partindo-se da imagem inicial,
melhora-se o contraste e em seguida obtém-se o fundo da imagem que é subtraído para eliminar o gradiente
(pré-tratamento). Realiza-se então a binarização da imagem. A partir da imagem binária retiram-se os núcleos
de floco, etiqueta-se cada elemento e procede-se à identificação dos filamentos. Na penúltima imagem obtêmse os filamentos, já isolados onde são calculados o número e o comprimento total deles. Na última imagem da
Figura 5 obtêm-se os flocos, a partir dos quais serão calculadas as superfícies totais dos flocos, assim como o
diâmetro equivalente e dimensão fractal de cada floco.
imagem inicial
após pré-tratamento
filamentos
filamentos e resíduo
Figura 5 – Principais etapas do programa FlocMorph.
imagem binária
flocos
Este procedimento de análise é completamente automático, a partir das imagens adquiridas, e não necessita de
nenhum operador, realizando somente a aquisição das imagens, respeitando as regras da mesma. Os resultados
obtidos são gravados em arquivos ASCII que podem ser importados por uma planilha de cálculo.
RESULTADOS
Os experimentos foram realizados sob as mesmas condições de aeração. A com o substrato sintético foi
realizada de 29/08/00 a 13/10/00 no laboratório do grupo de tratamento de águas do LSGC/ENSIC, enquanto
que o experimento com o substrato natural foi realizado na estação de tratamento de efluentes de NancyMaxéville entre 23/01/01 e 23/02/01.
No experimento com o substrato natural foi utilizada a água de saída do pré-tratamento da estação (água
decantada do decantador primário). Neste caso não houve fase de adaptação e a lama utilizada como inóculo
foi coletada na saída do tanque de arejamento e carregado no decantador sem nenhuma diluição.
Contrariamente ao substrato sintético, o substrato natural tem uma composição que varia ao longo do dia traz
consigo microorganismos. A Figura 6 apresenta as variações dos efluentes em termo das concentrações em
fosfato e amônia Figura6a e a variação da demanda química em oxigênio solúvel por espectrofotometria a 254
nm, Figura 6b. Foi observado um ciclo diário com dois picos por dia que correspondem a picos da atividade
humana durante o dia e à noite. Estas variações da composição irão superpor as impostas pela variação de
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vazão. Sobre longos períodos, pode-se também observar efeitos de fim de semana (Figura 6a) e as ligadas à
meteorologia (as chuvas diluem a poluição).
Amônia (mg/L)
30
25
20
15
10
5
0
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
0,9
0,8
Absorbância à 254 nm
Fim
de
Semana
35
Fosfato (mg/L)
40
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
/2
/0
26 1 1
/2 4:
26 /01 00
/2
/0 2:0
27 1 1 0
/2 4:0
27 /01 0
/2
/0 4:0
28 1 1 0
/2 6:0
28 /01 0
/2
/0 4:0
1
0
1/ 18
3/ :0
0
0
1/ 1
3/ 8 :
01 00
2/ 20
3/ :0
2 / 01 0
3/ 8 :
01 00
3/ 20
3/ :0
3 / 01 0
3/ 8 :
0
0
4/ 1 2 0
3/ 2
01 :0
0
12
:0
0
0,1
25
0
12:00
0:00
12:00
a
Tempo (horas)
0:00
12:00
0:00
12:00
0:00
12:00
b
Tempo (horas)
…
Figura 6 – Exemplo de variação da concentração de amônia ( __ ) e do fosfato ( . ) do efluente de
entrada da estação após o pré-tratamento (água decantada primária) (a) e estimação da variação da
concentração da demanda química de oxigênio (DQO) solúvel por espectrofotométrica do efluente de
entrada da estação de tratamento de esgotos de Nancy-Maxéville [17].
50
50
50
0
0
0
0
Tempo (dias)
28-févr
a
Tempo (dias)
DCO (mg O2/L)
100
50
28-févr
100
23-févr
100
18-févr
150
100
13-févr
150
8-févr
150
3-févr
200
150
29-janv
200
24-janv
200
19-janv
250
200
9-janv
250
14-janv
250
DBO (mg O2/L)
300
250
DQO (mg O2/L)
300
23-févr
300
18-févr
350
300
8-févr
350
13-févr
350
3-févr
400
350
29-janv
450
400
24-janv
450
400
19-janv
450
400
9-janv
450
14-janv
DBO (mg O2/L)
Os valores da demanda química em oxigênio (DQO) e da demanda bioquímica em oxigênio (DBO) do
efluente na entrada da estação de tratamento de efluentes de Nancy-Maxéville durante os meses de janeiro à
fevereiro de 2001 (período no qual foi realizado o experimento com o substrato natural na estação de
tratamento) são apresentados na Figura 7a. Pode-se observar que para tal período a DBO teve um valor médio
de aproximadamente 150 mg O2/L enquanto que a DCO apresentou uma média de 260 mg O2/L. Outro fato a
ser posto em evidência é a variabilidade (com valores próximos à 100%) da concentração destes efluentes. Na
Figura 7b são apresentados os valores da DBO para o efluente saído do pré-tratamento, composto de
peneiragem grossa e fina, retirada de óleos e areias e decantação primária. Nestes casos a variação da carga é
ainda maior, chegando-se a valores próximos à 200%.
b
__
Figura 7 – Valores da demanda bioquímica em oxigênio (DBO) ( ) e da demanda química em oxigênio
…
…
(DCO) ( .) do efluente de entrada da estação (a) e variação da DBO ) (__) e da (DCO) ( .) da água saída
do decantador primário (b) da estação de tratamento de esgotos de Nancy-Maxéville.
Pode-se observar para os dois tipos de alimentação uma queda no valor dos sólidos suspensos totais (SST)
durante a fase de adaptação da biomassa (os 6 primeiros dias), na Figura 8. Para ambos tipos de alimentação
esta redução se situou em torno de 40%. Pode ser observado a formação de um depósito de biomassa no fundo
do reator canal, devido à uma aeração não uniforme na direção transversal do canal. Este fato pode explicar
parcialmente a diminuição da concentração em sólidos suspensos totais (SST) no reator. Foi observado que a
porcentagem de sólidos suspensos voláteis (%SSV), que corresponde aproximadamente a porcentagem de
matéria orgânica da biomassa, apresenta um comportamento mais estável quando se utiliza uma alimentação
natural.
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VI Simpósio Ítalo Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental
4,0
85%
3,5
75%
1,5
1,0
2,5
SST (g/L)
% SSV
2,0
80%
3,0
80%
2,5
75%
2,0
1,5
70%
1,0
70%
% SSV
3,0
SST (g/L)
85%
4,0
3,5
0,5
0,5
0,0
0,0
65%
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
65%
0
50
5
10
a
Tempo (dias)
15
20
25
30
35
b
Tempo (dias)
__
Figura 8- Variação dos sólidos suspensos totais (SST) ( ) e da porcentagem de sólidos suspensos
voláteis (%SSV) (…)do reator canal alimentado com substrato sintético (a) e natural (b).
A redução dos SST entre o 6° e o 24° dia, Figura 8b, é devido à uma perda de biomassa pelo decantador
causada por uma defloculação e uma alimentação com uma orgânica mais baixa, conforme pode ser observado
na Figura 7b. Na redução dos SST nos primeiros dias com a alimentação sintética, soma-se ao depósito da
biomassa, a defloculação causada pela adaptação da microfauna ao novo substrato. Estas defloculações podem
ser observadas por um aumento da turbidez do sobrenadante (Figura 9).
100
0.4
90
80
50
0.2
40
30
0.1
20
Turbidez (FTU)
60
H30/Hi
0.3
70
0.3
70
60
0.2
50
40
30
0.1
20
10
H30/Hi
80
Turbidez (FTU)
0.4
100
90
10
0
0.0
0
10
20
30
40
50
0
a
Tempo (dias)
0.0
0
5
10
15
20
25
30
35
b
Tempo (dias)
Figura 9 - Evolução da turbidez (__) e da fração decantada (H30/Hi) (…) em função do tempo para a
alimentação sintética (a) e natural (b)
Analisando-se a Figura 9 observa-se que a alimentação sintética provoca uma defloculação mais importante
que a natural. Isto ocorre devido à readaptação dos microorganismos ao novo meio nutricional. A fração
decantada (H30/Hi) sofre uma redução inicial em ambos os casos devido a redução dos SST. Para a alimentação
natural observa-se um aumento desta fração (H30/Hi) devido à um infestação por das bactérias filamentosas
depois do 24° (Figura 8b), quantificada pelo aumento do comprimento total dos filamentos por imagem (Lf).
1.37
60
40
30
1.31
Df
1.33
0
0
5
10
15
20
25
30
Tempo (dias)
35
40
45
50
50
1.33
40
30
20
1.29
10
1.27
60
1.31
20
1.29
70
1.35
Deq (µm)
Df
50
80
1.37
70
1.35
90
1.39
80
10
1.27
a
Deq (µm)
90
1.39
0
0
5
10
15
20
25
30
35
b
Tempo (dias)
__
…
Figura 10 - Variação da dimensão fractal (Df) ( ) e do diâmetro equivalente dos flocos (Deq) ( ) em
função do tempo para a alimentação sintética (a) e natural (b).
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A dimensão fractal dos flocos (Df), que nos fornece uma informação sobre a rugosidade dos mesmos, do
experimento com substrato natural aumenta devido ao aumento da quantidade de bactérias filamentosas
(aumento do Lf) (Figura 10). Da Motta et al. [8] demonstraram que a dimensão fractal (Df) aumenta com o
aumento do comprimento total dos filamentos por imagem (Lf) e diminui com o aumento do diâmetro
equivalente dos flocos (Deq). As variações locais inferiores da (Df) da alimentação natural (Figura 10b) indica
uma maior estabilidade da estrutura do floco. Foi constatada uma menor variação do diâmetro equivalente dos
flocos (Deq) quando da alimentação com substrato natural. Este fato está associado à alimentação cíclica,
discutida na introdução deste artigo.
1800
200
1800
200
1600
180
1600
180
1400
160
1400
160
100
800
80
600
120
1000
100
800
80
600
60
60
400
40
400
40
200
20
200
20
0
0
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
Tempo (dias)
50
0
0
0
a
SVI (ml/g)
1000
140
1200
Lf (µm)
Lf (µm)
120
SVI (ml/g)
140
1200
5
10
15
20
25
30
35
Tempo (dias)
b
Figura 11 - Variação do comprimento total dos filamentos por imagem (Lf) (__) e do índice volumétrico
de lamas (SVI) (…) em função do tempo para a alimentação sintética (a) e natural (b).
Durante a realização do experimento com substrato natural foi observada uma presença excessiva de bactérias
filamentosas no reator biológico da estação, provocando a formação de uma espessa camada de espuma
("foaming"), em torno do 10° dia. Mesmo que o "foaming" tenha se desenvolvido na estação, não houveram
maiores perturbações no reator piloto. Geralmente, reduções importantes na velocidade de decantação que
levam a valores de SVI superiores a 200 mL/g só são observados para comprimentos acima de 3000 µm. Foi
observado para no experimento com o substrato natural, comprimentos totais de filamentos por imagem (Lf)
ligeiramente superiores ao substrato sintético a partir do 10° dia (Figura 11b), mas não suficientes para
caracterizar o “bulking”. Este período coincide com uma proliferação de bactérias filamentosas na estação de
tratamento de efluentes.
3500
1600
3000
1400
Lf (µm)
Lf (µm)
Lf (natural) = 76,75 Nf
1200
2500
2000
1500
1000
R2 (natural) = 0,90
1000
800
600
Lf (sint) = 69,26 Nf
400
500
R2 (sint) = 0,94
200
0
0
0
100
200
SVI (mL/g)
300
400
0
a
5
10
Nf
15
20
b
Figura 12 – Correlação entre o comprimento total dos filamentos por imagem (Lf) e o índice
volumétrico de lamas (SVI) (a) e entre o comprimento total dos filamentos por imagem (Lf) e o número
total de filamentos por imagem (Nf) para a alimentação natural (•) e sintética (X).
Devido a boa decantabilidade da lama ativada durante os dois experimentos, foi impossível obter correlações
entre o comprimento total dos filamentos por imagem (Lf) e o índice volumétrico de lamas (SVI), conforme
pode ser observado pela Figura 12a. Os comprimentos médios das bactérias filamentosas (Lf/Nf), Figura 12b,
no experimento com substrato natural apresenta valores ligeiramente superiores ao do substrato sintético
(11%). Isto deve-ser as condições do meio que favoreceram o desenvolvimento das filamentosas como
também pode ser observado pela nuvem de pontos deste experimento na Figura 12a que se situa mais à direita
(comprimentos totais maiores).
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VI Simpósio Ítalo Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental
CONCLUSÕES
O procedimento de quantificação das bactérias filamentosas e caracterização dos flocos bacterianos mostrouse eficiente e permitiu "estimar" o aumento do índice volumétrico de lamas (SVI) a partir do comprimento
total dos filamentos por imagem (Lf) e pelo diâmetro equivalente dos flocos (Deq). O experimento nos permitiu
de observar a influência do aporte de biomassa e bactérias assim como o efeito da variabilidade do efluente
(em composição e vazão) e assim melhor compreender o comportamento dos microorganismos da estação. Os
resultados mostram a importância desta técnica, de fácil aplicação, que quando utilizada permite uma melhor
gestão das estações de tratamento de efluentes por lamas ativadas.
AGRADECIMENTOS
Os autores gostariam de agradecer a comunidade da Grande-Nancy (França) pelo acesso às instalações da
estação de tratamento de esgotos de Nancy-Maxéville, ao CNPq pelo financiamento da bolsa de M. da Motta
e ao CNRS (França) pelo apoio financeiro à pesquisa.
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