I MODIFICAÇÃO DA POPULAÇÃO MICROBIANA DE UMA LAGOA FACULTATIVA TRATANDO EFLUENTE LÍQUIDO DE ABATEDOURO DE FRANGO

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1 I-66 - 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 Bloco D - apto Brasília - DF - CEP: Brasil - Tel: (61) flavia.barros@mma.gov.br 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 8% e o retorno da microbiota característica da lagoa facultativa. PALAVRAS-CHAVE: Água Residuária, Bactérias Púrpuras do Enxofre, Lagoa Facultativa, Sistema Australiano. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 1

2 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 7, com a produção de 27 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 Atualmente, o Brasil é o segundo produtor e o terceiro exportador mundial de carne de frango (UBA,APA, 2) ; (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. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 2

3 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%, 2% e 11%, respectivamente, até o 33 o 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 MONITORAMENTO TAXA DE CARREGAMENTO ORGÂNICO (kgdbo/m³.dia) TAXA DE APLICAÇÃO SUPERFICIAL (kgdbo/ha.dia) COLORAÇÃO DA LAGOA FACULTATIVA 1, VERDE 4,3 179 VERDE 81, VERDE 11,7 869 VERDE 141, VERMELHA 174, VERMELHA 29,3 341 VERMELHA 244, VERMELHA 279, VERDE 37 1,9 823 VERDE 342, VERMELHA 37, VERDE 45, VERDE 433 1, VERDE 461 1,5 996 VERMELHA 496, VERMELHA 524, VERMELHA 553, VERMELHA 586,5 634 VERDE 615, VERDE 642, VERDE 668, VERDE 73,6 467 VERDE 732, VERDE 766, 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. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 3

4 Figura 1: Variação da taxa de aplicação superficial e taxa de carregamento orgânico nas lagoas do sistema de tratamento. TX APLIC. SUPERF. (kgdbo/ha.dia) DIAS DE MONITORAMENTO 1,2 1,8,6,4,2 TX CARREG. ORGÂNICO (kgdbo/m³.dia) TAXA DE APLICAÇÃO SUPERFICIAL (kgdbo/ha.dia) TAXA DE CARREGAMENTO ORGÂNICO (kgdbo/m³.dia) 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,1 a,3 KgDQO/m 3.dia e tempo de detenção hidráulico de 3 a 6 dias; taxa de aplicação superficial aplicada à lagoa facultativa de 12 a 24 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,5 Kg DBO/m 3.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 4%. A taxa de aplicação superficial da lagoa facultativa variou de 179 KgDBO/ha.dia a 174 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 141 o dia e o 553 o. 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 CO 2, álcoois e ácidos orgânicos como fonte de carbono em meio com H 2 S, S o e S 2 O 3 como doadores de elétrons na presença de luz solar, para produção de energia e síntese (MADIGAN et al, 1996). ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 4

5 Figura 2: Variação da DBO nas unidades do sistema de tratamento DBO (mg/l) Efluente industrial Afluente lagoa anaeróbia Efluente lagoa anaeróbia Efluente lagoa facultativa DIAS Figura 3: Variação da eficiência de remoção de DBO das unidades do sistema de tratamento. 1 9 REMOÇÃO DE DBO (%) Flotador L.agoa anaeróbia DIAS Lagoa facultativa Sistema de tratamento ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 5

6 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 586 o 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. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 6

7 Esta estratégia foi adequada, resultando na mudança da microbiota da lagoa facultativa, (coloração esverdeada), após 3 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 8%, 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 1- APA, 2. Associação Paulista de Avicultores (site: 2- 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: 15 O CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL, PA, MADIGAN, M.T.; MARTINKO, J.M.; PARKER, J. BROCK BIOLOGY OF MICRORGANISMS, 8 th ed., Prentice-Hall, Inc., USA, MORAES, L.M. e PAULA Jr, D. Gerenciamento de resíduos de abatedouro de aves: alternativas de manejo e tratamento, In: 2 O CONGRESSO BRASILEIRO DE ENG. SANITÁRIA E AMBIENTAL, RJ, PACHECO JORDÃO E. e ARRUDA PESSOA, C. TRATAMENTO DE ESGOTOS DOMÉSTICOS - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental, 3 a Edição - ABES, Standard Methods for Examination of Water and Wastewater, America Public Health Association, 2 ed., Washington, APHA, UBA, 2. União Brasileira de Avicultores (site: 8- VEENSTRA, S; AL.NOZAILY, F.A; ALAERTS, G.J. Purple Non-sulfor bacteria and their influence on waste stabilization pond performance in the Yemen Republic, Water Science thecnology, vol. 31n.12; pg , VON SPERLING, M. LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO - Princípios do tratamento biológico, Vol.3, Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental da Universidade de Minas Gerais, MG, ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 7