BIOMASSA E DIVERSIDADE DE GÊNEROS DE ALGAS NUM RESERVATÓRIO DE ESTABILIZAÇÃO

Transcrição

1 ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental I - 08 BIOMASSA E DIVERSIDADE DE GÊNEROS DE ALGAS NUM RESERVATÓRIO DE ESTABILIZAÇÃO Salena Tatiana Anselmo Silva () Graduada em Ciências Biológicas pela Universidade Estadual da Paraíba (99). Aluna de doutorado em Microbiologia na Universidade de Liverpool, Inglaterra. Bolsista do CNPq. Salomão Anselmo Silva Graduado em Engenharia Civil pela Escola Politécnica da Univ. Federal da Paraíba (96). Mestre em Engenharia Civil pela Escola Politécnica da Universidade Federal da Paraíba (97). PhD pela Univ. de Dundee, Dundee, Escócia (98). Prof. Titular do Depto. de Engenharia Civil da Univ. Federal da Paraíba. Chefe de Pesquisas da EXTRABES-UFPB. Rui de Oliveira Graduado em Engenharia Civil pela Escola de Engenharia do Maranhão (97). Mestre em Engenharia Civil pela Universidade Federal da Paraíba (98). PhD pela Universidade de Leeds, Leeds, Inglaterra (990). Professor Adjunto do Departamento de Engenharia Civil da Universidade Federal da Paraíba. Pesquisador da EXTRABES-UFPB. Howard William Pearson Graduado em Botânica (BSc), Universidade de Londres (968). PhD em Fisiologia Microbiana - Universidades de Londres e Dundee (97). Senior Lecturer do Departamento de Genética e Microbiologia da Universidade de Liverpool, Liverpool, Inglaterra. Gilson Barbosa Athayde Júnior Graduado em Engenharia Civil pela Universidade Federal da Paraíba (99). Aluno de doutorado em Engenharia Civil na Universidade de Leeds, Inglaterra. Bolsista do CNPq. André Luis Calado Araújo Graduado em Engenharia Civil pela Universidade Federal do Pará (990). Mestre em Engenharia Civil pela Universidade Federal da Paraíba (99). Professor da Área de Tecnologia Ambiental da Escola Técnica Federal do Rio Grande do Norte.Aluno de doutorado em Engenharia Civil da Universidade de Leeds, Inglaterra. Endereço () : Estação Experimental de Tratamentos Biológicos de Esgotos Sanitários - EXTRABES - Catolé - Campina Grande - PB - CP 06 - CEP: Brasil - Tel: (08) -00/0-67. RESUMO Os reservatórios de Estabilização constituem uma alternativa recente de se tratar água residuária, seja no estado bruto ou parcialmente tratado. Estes, constituem-se de grandes tanques que armazenam água residuária durante o período em que a demanda de água para a irrigação é menos intensa, para liberá-la no período de seca. Este trabalho estudou a biomassa e a diversidade de algas num reservatório de estabilização em escala piloto. O estudo do reservatório foi feito em duas faixas de profundidade, camada superior ( - 0 cm) e camada inferior (abaixo de 00 cm) segundo a presença ou ausência de oxigênio. Em ambas as 9 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 99

2 ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental I - 08 camadas, houve um aumento do número médio de gêneros de algas da fase de enchimento para a fase de repouso, sendo que a camada superior apresentou maior número médio de gêneros, tanto na fase de enchimento como na de repouso. Os gêneros Chlorella e Oscillatoria foram dominantes em todo o RE, tanto na fase de enchimento como na de repouso. A biomassa de algas se concentrou principalmente na camada superior e seu desenvolvimento não foi afetado pelas concentrações de amônia e sulfeto. PALAVRAS-CHAVE: Algas, Toxicidade, Reservatório, Tratamento de Esgotos. INTRODUÇÃO Os reservatórios de estabilização (RE) constituem uma alternativa recente de se tratar água residuária, seja no estado bruto ou parcialmente tratada. Estes reservatórios começaram a ser utilizados no início dos anos 70 (Pano, 97 apud Juanico, 99) em Israel, com o objetivo de armazenar águas residuárias; no entanto, logo foi percebido que além de armazenar, estes reservatórios também tratavam a água residuária, prevenindo assim a poluição de águas superficiais e favorecendo a produção agrícola, devido ao conteúdo de nutrientes destas águas. Em Israel, existem cerca de 0 reservatórios de estabilização em operação. A capacidade de armazenar liquido destes reservatórios varia de a 6 milhões de metros cúbicos e profundidades de, a m (Juanico & Shelef, 99). O uso de RE não se restringe a Israel, eles são encontrados também nos EUA, México, Tunísia, Espanha e Alemanha. No Brasil, a Estação Experimental de Tratamentos Biológicos de Esgotos Sanitários - EXTRABES iniciou pesquisas em RE em escala -piloto em 99. Os reservatórios de estabilização são geralmente operados num ciclo de enchimento - repouso - uso, compreendendo três fases:. Fase de enchimento é o período quando o reservatório está apenas recebendo efluentes.. Fase de repouso é o período quando o reservatório nem recebe nem libera efluentes, ele apenas os armazena.. Fase de esvaziamento é o período quando o reservatório apenas libera efluentes. Isto acontece durante a fase de irrigação das colheitas. Este ciclo evita a mistura de efluentes não tratados com os já presentes no reservatório, durante a fase de repouso, resultando num efluente de melhor qualidade durante a fase de irrigação. Estes reservatórios são descritos como sistemas de batelada, com liberação não contínua dos efluentes (Juanico & Shelef, 99). No entanto, em alguns regimes operacionais, mais de uma destas três fases pode ocorrer simultaneamente, e a fase de repouso pode não existir. De acordo com Juanico & Shelef (99), a carga orgânica de um reservatório é considerada o principal parâmetro determinante do regime de oxigênio num reservatório de estabilização. 9 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 00

3 ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental I - 08 Reservatórios recebendo 0 kg DBO /ha.d eram totalmente aeróbicos ou facultativos, enquanto que aqueles que receberam cargas orgânicas superiores (0 kg DBO /ha.d) se apresentavam anaeróbicos na maior parte do tempo, resultando na emissão de odores. Como os reservatórios de estabilização são geralmente profundos, a estratificação da coluna d água é considerada como fenômeno que afeta o desempenho destes corpos d água, alterando os processos químicos, bacterianos e planctônicos, já que o oxigênio necessário à degradação aeróbia da matéria orgânica não pode ser transportado às camadas inferiores do reservatório. Assim como em lagoas de estabilização, em RE as algas também são constituintes importantes para o tratamento de águas residuárias. Através da simbiose entre algas e bactérias, as algas por meio de fotossíntese produzem a maior parte do oxigênio que é utilizado pelas bactérias aeróbias na degradação da matéria orgânica. As bactérias, por sua vez, liberam através da respiração CO, que é utilizado pelas algas na fotossíntese, além de outros produtos. O desenvolvimento da população de algas depende de vários fatores como, carga orgânica e concentrações de sulfeto e amônia, já que esses dois últimos podem ser tóxicos às algas. O sulfeto e a amônia são produtos da digestão anaeróbia que ocorre nas camadas inferiores e anaeróbias do reservatório. Estes produtos podem ser tóxicos às algas impedindo a realização da fotossíntese e consequentemente a produção de oxigênio, comprometendo o desempenho do tratamento dos efluentes nos reservatórios. A amônia e o sulfeto são mais tóxicos às algas na forma não iônica, pois assim, eles podem passar mais facilmente pela membrana celular das algas (Pearson et al, 987). No entanto, a toxicidade da amônia aumenta com o acréscimo do ph, enquanto a toxicidade do sulfeto aumenta com o decréscimo do ph. Há também evidência que tanto o sulfeto como a amônia podem afetar a especiação de algas por serem algumas espécies serem mais tolerantes do que outras a estes produtos. De acordo com Pearson et al (987) espécies de Euglena se apresentaram as mais sensíveis à presença de amônia e sulfeto, enquanto que Chlorella possui uma considerável tolerância a amônia (Konig et al, 987). Esse trabalho tem como objetivo, o estudo da biomassa e da diversidade de algas num RE em escala piloto. METODOLOGIA O levantamento dos dados foi realizado na EXTRABES, situada em Campina Grande-PB, onde existem três REs em escala piloto. Neste trabalho foi estudado apenas um dos RE (RE) alimentado com o efluente de uma lagoa anaeróbia, operada com um dia de detenção hidráulica. O RE, cujo esquema é mostrado na Figura, possuia seção transversal circular e fundo em forma de cone invertido, com 6, m de profundidade máxima, 8,0 m de área superficial e 86, m de volume. No experimento em estudo, as fases de enchimento e repouso foram de e 90 dias respectivamente. Na fase de enchimento as amostras eram coletadas todas as vezes que o nível do reservatório aumentava em metro. Na fase de repouso as amostras eram coletadas ao longo de níveis 9 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 0

4 ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental I - 08 de profundidade, às 8h da manhã, com freqüência semanal. Clorofila a foi determinada através do método de extração a quente com metanol 90% segundo Jones (979). A identificação de algas foi realizada através da observação com microscópio óptico comum, com faixa de aumentos entre 00 e 00 vezes, dos gêneros presentes no concentrado obtido pela centrifugação de 0 ml de amostra. As análises de sulfeto (método do azul de metileno) e amônia (nesslerização seguindo destilação) foram realizadas de acordo com as recomendações da APHA et al (989). Escada A A Ponte de Amostragem Seção AA Figura - Esquema do Reservatório de Estabilização estudado na EXTRABES APRESENTAÇÃO E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS Para um melhor estudo dos dados, o RE foi dividido em duas faixas, segundo a presença ou ausência de oxigênio dissolvido. A primeira faixa foi denominada camada superior ( - 0 cm) e a segunda, camada inferior (abaixo do nível 00 cm). Em ambas as camadas, houve um aumento do número médio de gêneros da fase de enchimento para a fase de repouso (% na faixa superior e 76% na faixa inferior), sendo que a camada superior apresentou maior número médio de gêneros, tanto na fase de enchimento como na de repouso (ver Figuras e ). Na camada superior, na fase de enchimento, foi observada a predominância de Oscillatoria e Chlorella com 00% de freqüência, seguidas pelo flagelado Pyrobotrys. Outros gêneros com freqüência igual ou superior a 0% foram Euglena, Coelastrum, Closterium e Scenedesmus. Ainda na faixa superior, porém na fase de repouso, apenas Chlorella foi observada com freqüência igual a 00%, entretanto um maior número de gêneros apareceu em 0% ou mais dos dias amostrados. São eles: Oscillatoria, Anacystis, Euglena, Pyrobotrys, Rhodomonas, Coelastrum, Scenedesmus, Chlamydomonas e Pandorina. Na camada inferior, na fase de enchimento, os gêneros Oscillatoria e Chlorella, além de Pyrobotrys, continuaram a dominar (freqüência superior ou igual a 0%) sobre os demais, mesmo não apresentando mais 00% de freqüência. Na fase de repouso, foi observada uma 9 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 0

5 ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental I - 08 maior freqüência dos gêneros flagelados Anacystis, Euglena, Pyrobotrys, Chlamydomonas e Pandorina havendo também outros gêneros não flagelados, como Zygnema, Micractinium, Oscillatoria e Chlorella. Esta maior diversidade de gêneros é devida ao meio apresentar condições menos seletivas na fase de repouso, com menor turbidez, maior concentração de oxigênio e penetração de luz, permitindo que gêneros não móveis também se desenvolvam. A biomassa de algas (em termos de clorofila a) apresentou na maior parte do período, valores levemente mais altos na camada superior, que na inferior (ver Figura ) devido à maior intensidade de luz na primeira região. Na fase de repouso do RE, as concentrações de sulfeto e amônia decaíram de forma quase simultânea nas duas camadas. De acordo com as Figuras e 6, as concentrações de amônia e sulfeto, apesar de terem atingido em alguns dias valores altos, não chegaram a interferir no desenvolvimento da biomassa de algas. Gênero de Algas Fase de enchimento Fase de repouso Cyanophyta Oscillatoria - Anacystis - Gomphosphaeria - Arthrospira Euglenophyta Euglena - Phacus Chlorophyta - Chlorella - Pyrobotrys - Rhodomonas - Coelastrum - Scenedesmus 6 - Chlamydomonas 7 - Chlorogonium 8 - Pandorina 9 - Zygnema 0 - Micractinium - Closterium - Oocystis - Eudorina - Ankistrodesmus o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 0

6 ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental I - 08 Bacillariophyta Navicula - Fragilaria Nº médio de gêneros 7, 0,6 Figura - Freqüência relativa dos diversos gêneros de algas no RE, camada superior. Gênero de Algas Fase de enchimento Fase de repouso Cyanophyta Oscillatoria - Anacystis - Gomphosphaeria - Arthrospira Euglenophyta Euglena - Phacus Chlorophyta - Chlorella - Pyrobotrys - Rhodomonas - Coelastrum - Scenedesmus 6 - Chlamydomonas 7 - Chlorogonium 8 - Pandorina 9 - Zygnema 0 - Micractinium - Closterium - Oocystis - Eudorina - Ankistrodesmus Bacillariophyta Navicula - Fragilaria Nº médio de gêneros,0 8,8 Figura - Freqüência relativa dos diversos gêneros de algas no RE, camada inferior. 9 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 0

7 ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental I Clorofila a x Tempo 0 00 faixa -0 cm faixa cm Clorofila a (ug/l) Tempo (dias) Figura - Flutuações de clorofila a ao longo do tempo. Sulfeto x Tempo 0 faixa -0 cm faixa cm Sulfeto (mg/l) Tempo (dias) Figura - Flutuações de sulfeto ao longo do tempo. Amônia x Tempo 0 faixa -0 cm faixa cm Amônia (mg/l) Tempo (dias) Figura 6 - Flutuações de amônia ao longo do tempo. CONCLUSÕES Foi observado que há um aumento da diversidade de gêneros de algas na fase de repouso, por apresentar o RE condições menos seletivas. Os gêneros Chlorella e Oscillatoria foram dominantes em ambas as camadas, tanto na fase de enchimento como na de repouso. A biomassa de algas se apresentou levemente superior na camada superior e não teve seu desenvolvimento afetado pelas concentrações de amônia e sulfeto. 9 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 0

8 ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental I - 08 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS. APHA, AWWA, WPCF. Standard methods for the examination of water and wastewater. 7th edition. Public Health Association Inc., New York JONES, J.G. A Guide to Methods for Estimating Microbial Numbers and Biomass in Freshwater. Ambleside: Freshwater Biological Association Scientific Publication (9), JUANICO, M. & SHELEF, G. Design, Operation and Performance of Stabilization Reservoirs for Wastewater Irrigation in Israel. Water Research. v.8, n., p.7-86, 99.. JUANICO, M. Limnology of a warm hypertrophic wastewater reservoir in Israel I - The physical environment. Internationale Revue der Gesamter Hydrobiologie und Hydrographie. v.79 n., p PEARSON, H.W., MARA, D.D., MILLS, S.W. & SMALLMAN, D.J. (987). Physico-Chemical Parameters Influencing Faecal Bacterial Survival in Waste Stabilization Ponds. Water Science and Technology. v.9, n., p.-. 9 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 06