MICROBIOLOGIA DOS LODOS ATIVADOS

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1 MICROBIOLOGIA DOS LODOS ATIVADOS Sérgio Augusto silveira Rosa Profº André Bazzanella Centro Universitário Leonardo da Vinci UNIASSELVI Ciências Biológicas/Licenciatura (BID 0811) Trabalho de Graduação 14/11/09 RESUMO O processo de lodos ativados consiste em se provocar o desenvolvimento de uma cultura microbiológica na forma de flocos (lodos ativados) em um tanque de aeração, que é alimentada pelo efluente a tratar. Neste tanque, a aeração tem por finalidade proporcionar oxigênio aos microorganismos e evitar a deposição dos flocos bacterianos e os misturar homogeneamente ao efluente. Esta mistura é denominada licor. O oxigênio necessário ao crescimento biológico é introduzido no licor através de um sistema de aeração mecânica, por ar comprimido, ou ainda pela introdução de oxigênio puro. O licor é enviado continuamente a um decantador (decantador secundário), destinado a separar o efluente tratado do lodo. O lodo é recirculado ao tanque aeração a fim de manter a concentração de microorganismos dentro de certa proporção em relação à carga orgânica afluente. Palavra-Chave: Lodos Ativados, Microbiologia, Floculação Biológica ABSTRACT Activated silt process consists in cause the development of a flocculated microbiological culture (activated silt) in an aeration tank, filled with the effluent to be treated. In this tank the aeration has the purpose of supply oxygen to microorganisms and avoid bacterial flocculation deposition and mix it to the effluent. This mix is called liquor. The oxygen needed to biological growth is introduced in liquor through a mechanical aeration system, with compressed air, or introducing pure oxygen. The liquor is sent continuously to a decanter (secondary decanter) which separates treated effluent form silt. Silt is sent to aeration tank in order to keep microorganisms concentration proportional to the affluent organic charge. Key-words: activated silt, microbiology, biological floculation.introdução Os processos biológicos para tratamento de despejos têm como função principal criar condições de degradação dos compostos orgânicos. Utilizam, para esse fim, o metabolismo de oxidação e floculação realizado por microrganismos, em condições ambientais controladas.

2 2 O processo de tratamento por lodos ativados fundamenta-se na floculação da biomassa de lodo. Esses flocos são formados por um consórcio de microrganismos com capacidade de utilizar os compostos químicos presentes no efluente como fonte de nutrientes e carbono. Os microrganismos que participam na formação dos flocos no processo de lodos ativados são: bactérias, fungos, protozoários e micrometazoários. Estrutura da comunidade, distribuição e freqüência dos organismos estão relacionadas com a fonte de inoculo, tipo de substrato fornecido e com as condições operacionais do sistema de tratamento. Os flocos dos lodos ativados são formados por dois níveis de estrutura: o micro e a macroestrutura. A microestrutura é formada pelos processos de adesão microbiana e biofloculação, enquanto a macroestrutura é constituída pelos organismos filamentosos, os quais formam uma espécie de rede dentro dos flocos sobre a qual as bactérias aderem. Portanto, os insucessos na separação do lodo ativado podem estar relacionados a problemas do micro e/ou da macroestrutura dos flocos. As bactérias são os principais constituintes dos flocos biológicos, o equilíbrio entre bactérias formadoras de flocos e as filamentosas é determinante para os mesmos apresentarem estrutura compacta e robusta. A avaliação da microbiota dos lodos ativados, realizada pela microscopia, é útil para determinar a natureza física e a abundância e tipos de organismos filamentosos presentes. Esse tipo de observação também pode trazer informações a respeito da presença/ausência de microrganismos considerados como indicadores de qualidade de sistemas de lodos ativados. Os organismos presentes em um sistema de tratamento biológico (lodos ativados) são extremamente sensíveis às modificações no processo, alternando-se no sistema em resposta às mudanças das condições biológicas, físico-químicas e ambientais. Recentemente, estudos têm demonstrado que o acompanhamento pela microscopia óptica das condições do lodo ativado melhora significativamente o controle do processo biológico. A realização regular de análises microscópicas de um lodo biológico serve para indicar ao operador as diversas tendências do processo, dentre os quais, destacam-se: (1) Eficiência da remoção da demanda bioquímica de oxigênio (DBO); (2) Eficiência da remoção de sólidos suspensos; (3) Condições de sedimentabilidade do lodo; (4) O nível de aeração empregado; (5) A presença de compostos tóxicos; (6) A ocorrência de sobrecargas orgânicas; e (7) A ocorrência de nitrificação. (SAAR, 2007)

3 3 Dessa forma, a compreensão da microbiologia e de suas alterações durante o processo de tratamento de despejos é essencial para a otimização do controle de processos biológicos (lodos ativados), com vista à melhoria de eficiência. 2 MICROORGANISMOS ENVOLVIDOS NO TRATAMENTO Ficou evidente que o tratamento biológico de esgoto e efluentes envolvem microorganismos em todas as etapas. Os principais tipos de microorganismos na estabilização aeróbica de efluentes são bactérias, algas, protozoários e metazoários. 2.1 BACTÉRIAS Dos quatro grupos de organismos comumente encontrados em sistemas biológicos aerados, as bactérias são os principais agentes de remoção da poluição dissolvida nos efluentes líquidos. Tratam se de organismos unicelulares microscópicos com tamanho de 0,5; 6,0 mm. Bactérias podem ser visualizadas ao microscópio em forma de bastonetes, cocos, espirais, vírgulas ou até formas apresentando apêndices (ver esboço ao lado). Elas são os verdadeiros trabalhadores no processo de lodos ativados, somando aproximadamente 95% dos sólidos numa ETE de lodos ativados. Bactérias adsorvem os sólidos suspensos e dissolvidos do efluente e produzem enzimas que degradam estas substâncias em fragmentos que possam ser assimilados pelas células. Estes fragmentos finalmente são absorvidos pelas células e servem como nutrientes para promover o crescimento das bactérias É importante diferenciar basicamente 3 tipos de bactérias: Bactérias em suspensão (bactérias livres), Bactérias formadoras de flocos e Bactérias filamentosas As bactérias livres - são responsáveis pela maioria dos casos em que o efluente apresenta elevados teores de turbidez. Eles se multiplicam na fase líquida do sistema biológico sem associarse ao aglomerado das bactérias formando o floco biológico. Embora ocorram normalmente no início

4 4 da sucessão da microbiota dos lodos ativados, as bactérias livres podem prejudicar o processo de depuração dos efluentes pela elevada demanda de oxigênio que provocam As bactérias formadoras de flocos - têm a tendência de agregar se em grupos, formando desta maneira o floco biológico pesado e bem formado, o qual sedimenta com rapidez e pode ser removido do sistema (decantador secundário). Tratam se de bactérias de diferentes espécies incluindo Pseudômonas, Achromobacter, Flavobacterium, Alcaligenes, Arthrobacter, Citromonas e a mais conhecida Zoogloea. Algumas destas bactérias formam um muco (polímero de polissacarídeos), cuja característica gosmenta mantém as bactérias juntas e facilita a adsorção das partículas em suspensão. A Floco denso e bem formado B Floco aberto (observe os filamentos saindo do floco!) C Floco com ponteamento O terceiro grupo, de bactérias filamentosas - é freqüentemente responsável pela má formação do floco biológico, causando problemas como o intumescimento ( bulking ) e o floco aberto, afirma VON SPELING, É importante ressaltar, entretanto, que a presença destes filamentos é essencial para a formação de um floco estruturalmente firme e estável. A próxima figura apresentada exemplos de flocos bem formados e compactos, abertos e apresentando ponteamento. As duas últimas características dificultam a sedimentação do floco. A determinação da quantidade e do tipo de bactérias filamentosas é importante para reconhecer a causa da disfunção. O crescimento excessivo de bactérias filamentosas compromete o funcionamento do decantador secundário, levando ao arraste da biomassa. Embora as causas do desenvolvimento maciço de filamentosos possam ser corrigidas na maioria dos casos, existem efluentes industriais onde determinados tipos de filamentos prevalecem naturalmente (p.ex. na Indústria de Papel e Celulose). Para estas situações, cabe uma reflexão sobre a utilidade do processo convencional de lodos ativados, no qual a quantidade das bactérias filamentosas precisa ser mantida em limites bastante

5 5 estreitos. Contrariamente ao que poderia se pensar, a maioria das bactérias atuando sobre impurezas de esgoto e efluentes são provenientes do solo, e não das fezes. De acordo com FIGUEIREDO (1996, p.46): Elas entram o sistema de tratamento através de água superficial (p.ex. enchentes), ventanias, infiltrações e atividades domésticas. Eles são muito melhor adaptados nas condições ambientais (temperatura, baixo teor de nutrientes) comparado às bactérias fecais. A maioria das bactérias dos processos de tratamento de efluentes é heterotróficas, isto é: eles ganham toda a sua energia e os materiais de construção de nova massa celular a partir dos nutrientes orgânicos (alimentos) contidos no esgoto/efluente. Porém, algumas bactérias importantes na remoção do nitrogênio nos efluentes pertencem ao grupo dos litotróficos. Eles usam unicamente compostos inorgânicos para a sua alimentação (exemplo: as bactérias nitrificantes Nitrobacter e Nitrosomonas; bactérias sulfuricantes como, por exemplo, Thiobacillus). A maioria das bactérias em sistemas de lodos ativados é aeróbica, necessitando o oxigênio para as suas funções vitais. A falta de oxigênio num sistema biológico aerado rapidamente leva ao desenvolvimento de bactérias facultativas ou até mesmo anaeróbicas, comprometendo o processo de tratamento pelo desenvolvimento de metabólitos indesejáveis e muitas vezes tóxicos. Ambos os grupos de bactérias são usados nos processos de tratamento anaeróbico de efluentes, como por exemplo, nos reatores anaeróbicos de estabilização de lodos. 2.2 ALGAS São plantas microscópicas unicelulares autotróficas, usando como fonte de alimento a energia solar e nutriente inorgânicos, como amônia, nitrato e fosfato solúvel. São bastante comuns em sistemas de lagoas facultativas e aeradas, porém, raramente podem ser vistas em sistemas de lodos ativados. A energia da luz solar é usada para transformar dióxido de carbono, nitrogênio e fósforo em biomassa. Neste processo fotossintético, o oxigênio é liberado na água com produto descartado. Na ausência da luz (à noite), estes organismos reutilizam parte de sua energia estocada e do oxigênio produzido para manter as suas funções vitais.

6 6 Algas fornecem a maior parte do oxigênio necessário em processos de estabilização do efluente em valos de oxidação. Por outro lado, o desenvolvimento maciço de algas em lagoas pode levar à turbidez e valores de ph elevados na saída do tratamento. 2.3 PROTOZOÁRIOS Protozoários podem ser considerados animais unicelulares (com a exceção de alguns flagelados fotossintetizantes). A função mais importante deles é a clarificação do sobrenadante. Santos (2006, p.39) descreve que: os organismos alimentam se principalmente das bactérias livres e de fragmento de flocos (flocos de ponta de agulha = flocos pinpoint ), ambos causando turbidez porque não sedimentam no decantador secundário. Em seguida serão discutidos os principais integrantes dos lodos ativados Amebas são células sem parede firme, dando aos organismos a aparência de uma massa gelatinosa Movimentando se devagar através da formação de pseudopés (pseudopódia) diz BELL, (2006, p.287). A ingestão de partículas de alimento é um processo muito lento, onde o animal se movimenta em direção à partícula e a cerca fluindo ao seu redor. Finalmente, ingere o alimento através de processos de fagocitose. Algumas formas de amebas dispõem de uma casca protetora onde o organismo pode ser retirar. Uma abertura na base da casca permite que o animal estique os seus pseudopódios para estabelecer contato com o meio ambiente. Amebas têm condições de competir com os demais organismos apenas em condições de disponibilidade de grandes quantidades de alimentos (F/M elevado), como é o caso no início do processo de formação dos lodos ativados numa ETE recém inoculada. Com o surgimento de flagelados e ciliados, as amebas são eliminadas rapidamente do sistema. Segundo Da Mota (2003, p. 181), a exceção nesta regra é o lodo de idade (estabilizado) elevada onde amebas encascadas (tecameba, p.ex Arcella) indicam um efluente nitrificado com baixa concentração de amônia não dissociada.

7 Flagelados ocorrem em duas formas: contendo ou não cloroplastos. No primeiro caso, eles são atribuídos ao reino das plantas. Não são encontrados com freqüência nos lodos ativados. A segunda classe pertence ao reino dos animais e se alimenta principalmente de nutrientes dissolvidos no efluente. Algumas espécies, porém ingerem alimentos particulados (p.ex. algas e bactérias). A maioria dos flagelados dos lodos ativados é pequena e se movimentam com a ajuda de um ou vários flagelos. Eles são encontrados em efluentes de elevado teor de nutrientes (F/M elevado), freqüentemente no início do processo de lodos ativados onde competem com as bactérias livres pelos substratos orgânicos contidos na água. Nas lagoas elas concentram se próximas à entrada de efluente, onde encontram as condições nutricionais favoráveis para o seu crescimento. [...] Ocasionalmente, flagelados podem ser encontrados em grande concentração nos lodos em fase de estabilização lodo velho, onde eles se alimentam dos metazoários em fase de decomposição, como pro exemplo Aelosomas e rotíferos. A diferenciação deles é dificultada pelo tamanho pequeno e não é usada com freqüência na classificação microscópica de lodos ativados. Vazoller (1999) 3 CILIADOS LIVRES APRESENTAM SE EM TRÊS FORMAS DISTINTAS NOS LODOS ATIVADOS. São animais muito maiores em comparação com as bactérias e os flagelados. Eles são caracterizados pela grande quantidade de cílios que cobrem todo o corpo do organismo e tem como função a propulsão dos organismos e o transporte dos alimentos em forma de partículas para a área bucal dos animais. Os ciliados não são associados aos flocos, movimentam se livremente no corpo d água ao redor do floco biológico. 3.1 O grupo dos nadadores livres - são ciliados muito velozes, muitas vezes difíceis de focar na lente do microscópio, pois passam o campo de visão em questão de uma fração de segundo. Gastando tanta energia para a sua movimentação, eles precisam de grandes quantidades de alimentos. Por esta razão são quase sempre associadas à efluente de elevada concentração de bactérias livres, para os quais estes predadores desenvolvem um apetite considerável: dados experimentais mostram que ciliados livres podem ingerir nada menos do que 500 bactérias por hora. Isto explica a drástica redução das bactérias em sistemas de lodos ativados na presença destes ciliados.

8 8 3.2 Outro grupo de ciliados livres - são os ciliados reptantes, os quais se arrastam ao redor do floco biológico, raspando a superfície das aglomerações de bactérias com materiais orgânicos, ingerindo fragmentos de flocos e contribuindo para a aparência arredondada do floco bem formado. Para facilitar esta tarefa, as vacas dos lodos ativados apresentam modificações de seus cílios: grupos de cílios são agregados formando perninhas (cirros), com os quais os ciliados movimentam se, aparentemente andando na superfície do floco Ciliados reptantes - são encontrados em biofiltros aerados, contactores biológicos e nos lodos ativados de idade média O terceiro grupo dos ciliados - é formado pelos ciliados carnívoros. Eles são predadores de outros ciliados, de amebas e flagelados e situam se no final da cadeia trófica do microambiente de lodos ativados Ciliados carnívoros - podem ser identificados pela flexibilidade de seus corpos. Muitos apresentam um pescoço comprido o qual usam para furar o floco biológico na busca para alimentos Ciliados entroncados também chamados de ciliados pedunculados ou ciliados fixos são animais com uma cauda muscular mais ou menos comprida, a qual fixa estes organismos ao floco biológico Os cílios da região bucal - movimentam a água ao redor do animal e arrastam partículas de alimentos os quais são ingeridos. Algumas espécies formam colônias com pedúnculos ramificados, parecendo pequenas árvores. Na maioria das espécies, o pedúnculo é retrátil. Em casos de perigo, o animal se retrai muito velozmente, aumentando a sua chance de escapar a ameaça. O fato de serem ancorados ao floco biológico lhes proporciona uma grande economia de energia, pois não precisam se manter no sistema em nado contínuo. Esta é a razão porque estes animais sobrevivem com quantidades bem menores de alimentos. Eles são encontrados em sistemas de lodos ativados de idade avançada e de boa qualidade. Uma adaptação interessante deste tipo de ciliado é realizada no grupo das suctórias.

9 9 Estes organismos transformaram os cílios da parte cefálica em tentáculos rígidos e ocos. Na aproximação de uma presa, a suctória espeta a célula e esvazia o seu conteúdo. Por isso, as suctórias fazem parte dos ciliados carnívoros. 4. MICROMETAZOÁRIOS Este grupo engloba todos os organismos multicelulares com característica de crescimento mais devagar. Eles são encontrados em sistemas de lodos de idade elevada, onde eles têm uma chance de se manter. A complexidade de sua estrutura celular os deixa mais suscetíveis a impactos ambientais, sendo estes os indicadores de efluentes estabilizados e com baixa toxicidade. Representantes deste grupo são os rotíferos, nematóides, Aelosoma, tardígrades e até algumas espécies de microcrustáceas. 4.1 Rotíferos São os metazoários mais freqüentemente encontrados em sistemas de lodos ativados. Eles alimentam se de bactérias e pequenos flagelados, mais raramente também de ciliados e até outros metazoários. Eles ganharam o nome de animais com rodas por causa de seus cílios na sua cabeça (parte cefálica), os quais servem para captar partículas de nutrientes; a movimentação destes cílios lhes dá a aparência de duas rodas em rotação. 4.2 Nematóides Vermes redondos são organismos mais freqüentemente observados em contadores biológicos e biofiltros aerados, onde eles furam os flocos, deixando buracos visíveis neles. Algumas espécies são predadoras de organismos livres e podem ser encontradas em sistemas convencionais de lodos ativados.

10 Tardígrades O ursinho da água, com tamanho de quase 1 mm, pode (raramente) ser observado em sistemas de aeração prolongada, onde eles alimentam se do conteúdo celular de nematóides, rotíferos e protozoários. Eles espetam a presa com a ajuda de dois estiletes na parte cefálica e sugam os fluidos intracelulares das vítimas. Os tardígrades movimentam se andando literalmente sobre quatro pares de perninhas. Observá-lo no microscópio é muito divertido! Tardígrades são afetados por pequenas concentrações de amônia, sendo que eles indicam um efluente totalmente nitrificado segundo Cutolo, (2000). 4.4 Anelídeos O verme aquático Aelosomas pode ser observado em lagoas, biofiltros, contactores biológicos e lodos ativados de aeração prolongada. Eles se alimentam de tudo o que passa pela sua frente. São chamados também de verme cerdoso por causa das tufas de cerdas crescendo ao logo do corpo deste animal. Como no caso dos tardígrades, eles indicam efluentes bem nitrificados de boa qualidade. (VAZOLLER, 1989) 5. OUTROS METAZOÁRIOS ANIMAIS Macroscópicos, por causa da elevada turbulência de sistemas de lodos ativados, não tem condições de manter se neste processo. São encontrados principalmente em lagoas. Exemplos de organismos deste grupo é a pulga d água (Daphnia), Ostrácodes e Copépodes. 6. MECANISMOS DE ALIMENTAÇÃO Finalizando esta apresentação dos organismos encontrados nos sistemas biológicos aerados, vamos resumir os diferentes mecanismos que estes animais usam na busca de alimentos. Podemos classificar os organismos baseado no tipo de alimentação em: organismos autotróficos, organismos sapróbicos, organismos fagotróficos e organismos carnívoros

11 Autotróficos Os autotróficos incluem os flagelados fotossintéticos (plantas), os quais absorvem a radiação solar e usa o gás carbônico como fonte de produção de sua biomassa. O material orgânico produzido desta maneira (produtores primários) torna se disponível para os animais comedores de plantas de acordo com Freire (2000, p.504). Além do CO 2, os autotróficos ainda precisam de uma série de sais, os quais estão presentes nos efluentes/esgotos. O fator limitante para o seu crescimento é a disponibilidade da luz solar, razão para a qual eles não são encontrados nos sistemas de lodos ativados (de elevada turbidez). 6.2 Sapróbicos Organismos sapróbicos não são capazes de usar a energia solar; eles precisam de compostos orgânicos dissolvidos nos efluentes. Fazem parte deste grupo os flagelados não fotossintetizantes, os quais competem com as bactérias heterotróficas pelos nutrientes orgânicos nos efluentes. 6.3 Fagotróficos Os organismos fagotróficos alimentam se basicamente de bactérias. Os seus requerimentos nutricionais muitas vezes são complexos. Algumas espécies ingerem apenas um ou vários tipos de bactérias. Conhecem se casos de intoxicações dos fagotróficos com determinados tipos de bactérias, principalmente aquelas que produzem pigmentos. 6.4 Ciliados livres, Reptantes e fixos fazem parte deste grupo de organismos. Por último, os animais carnívoros são predadores de outros protozoários e incluem os ciliados suctórias e os ciliados livres carnívoros. 7. ASPECTOS DA ALIMENTAÇÃO DE MICROORGANISMOS

12 12 Bactérias são os organismos mais importantes na transformação da matéria orgânica (e inorgânica) dos efluentes. Estima se que nada menos de 95 % da biomassa do floco biológico é composto de bactérias. Entretanto, apenas 1 a 5 % destas bactérias são metabolicamente ativas (vivas). O processo de remoção da poluição orgânica, segundo Fernandes (2001, p.131) o ato da bactéria comer as impurezas no efluente passa por várias fases. A primeira consiste no contato direto do nutriente com o microorganismo. Neste processo, chamado de adsorção, bactérias famintas (sem alimentos) fixam os nutrientes rapidamente quando entram em contato com um efluente fresco. Caso o alimento seja muito complexo, grande demais para ser absorvido pela célula microscópica, ocorre uma digestão extracelular: as bactérias excretam enzimas para fora da própria célula as quais atacam as biomoléculas (celulases, proteases, lipases, amilases, etc.). Na última fase, os nutrientes fragmentados são então absorvidos pelas células e dentro da célula bacteriana são metabolizados, gerando energia para o organismo, a qual pode abastecer as suas funções de crescimento e reprodução. Nutrientes (alimentos) são necessários para a sobrevivência de todos os seres vivos. Mesmo tendo um significado bem específico para o ser humano, alimentos podem ser encontrados em qualquer matéria orgânica, até mesmo o próprio esgoto doméstico. Para uma bactéria, este efluente é um verdadeiro banquete e leva ao desenvolvimento rápido de grandes quantidades destes microorganismos no mecanismo de mineralização dos componentes orgânicos. Todas as células vivas são compostas de elementos, tais como o carbono, o nitrogênio, o fósforo, o hidrogênio, o enxofre e o oxigênio. Outros elementos ocorrem em quantidade menor (magnésio, cálcio, potássio, etc.). A partir destes elementos são construídos todos os blocos que compõem a célula viva. (COSTA, 2003, p.274). Enquanto os organismos fototróficos (p.ex. flagelados fotossintetizantes) são capazes de sintetizar todos os elementos de sua célula a partir de sais minerais e o CO 2 do ar (HCO 3 dissolvido

13 13 na água), a maioria dos organismos dos lodos ativados precisam de nutrientes orgânicos para o seu crescimento, eles são heterotróficos. Obviamente, a dieta destes organismos precisa ser equilibrada para sustentar um crescimento contínuo. A partir da composição básica dos três elementos de maior quantidade nas células (carbono expresso em DBO5, nitrogênio e fósforo), aplica se uma regra bastante simples para verificar, se o efluente entrando em um sistema biológico está equilibrado com relação a estes nutrientes: calcula se a relação DBO 5:N :P para qual recomenda se um valor de 100:5:1, isto é: 1 parte de fósforo e 5 partes de nitrogênio para cada 100 partes de DBO5. Recentemente, fala se muito da eliminação de nutrientes dos efluentes. Isto se refere à presença em excesso de nitrogênio e fósforo nas águas superficiais e subterrâneas. Como já mencionamos antes, os organismos fototróficos alimentam se unicamente destes nutrientes na presença da luz solar. No ecossistema equilibrado (p.ex. na lagoa Oligotrófica) todos os nutrientes em forma de sais inorgânicos estão presentes em pequenas quantidades, limitando o crescimento destes organismos. Entretanto, no momento onde são descarregadas grandes quantidades de nutrientes (p.ex. sais de nitrato, adubo, uréia, etc), estes organismos terão um prato cheio e desenvolver serão em quantidades assustadoras. (BENTO, 2005, p.338) A lagoa pobre de nutrientes de repente será coberta de uma camada espessa de algas e/ou cianobactérias, as quais consumirão todo o oxigênio das camadas mais profundas e levarão à morte dos organismos aquáticos (peixes, crustáceas, etc.) a lagoa morre. Este fenômeno, infelizmente nada raro hoje em dia, é chamado de eutrofização. Faz se então necessária a remoção destes nutrientes antes de sua liberação para os hidrossistemas naturais. Uma opção simples e barata para a remoção do nitrogênio contido no efluente é a nitrificação seguida de desnitrificação biológica. Neste processo, bactérias presentes no lodo ativado transformam sucessivamente a amônia (NH 4 +) do efluente em nitrato (na presença de oxigênio) e gás nitrogênio (na ausência de oxigênio), este último sendo liberado para a atmosfera. A compreensão destes ciclos e das vias metabólicas utilizadas pelas bactérias e protozoários é de fundamental importância para podermos controlar os acontecimentos dentro do sistema de lodos ativados. Uma vez que entendemos as (muitas vezes complexas) interações entre os

14 14 organismos e os substratos, podemos interferir no processo, aumentando o seu rendimento e evitando problemas. Um exemplo: vamos supor que uma ETE de lodos ativados apresente um problema de uma violenta flotação de lodo no decantador secundário. A análise microscópica de lodo no tanque de aeração mostrou um floco denso e bem formado. A apuração de parâmetros físico-químicas no efluente do tanque de aeração mostra que todo o nitrogênio está presente em forma de nitrato. Qual seria a causa mais provável da flotação? Observando o decantador secundário de perto, podem ser vistas microbolhas surgindo continuamente do fundo da coluna d água. A explicação mais razoável neste caso é de supor que está ocorrendo uma desnitrificação biológica no decantador por causa da ausência de oxigênio. O gás N 2 formado agrega se ao floco biológico e o arrasta em direção à superfície. Uma vez identificado o problema, temos condições de corrigilo. Neste caso, a ETE precisa de uma área destinada para a desnitrificação localizada antes do decantador secundário. Produtos Finais do Metabolismo Bacteriano: Respiração Aeróbia; Respiração Anaeróbia; Fermentação Anaeróbia; Carboidratos; Proteínas e Lipídeos; CO 2, NH 3, SO 4 8. CONSIDERAÇÕES FINAIS A investigação microscópica do lodo ativado traz informações importantes que se relacionam com o comportamento do processo de tratamento biológico. Vale lembrar que são dois os objetivos do processo de lodos ativados: reduzir a carga de poluição a níveis pré-determinados e aceitáveis, e produzir um efluente límpido e clarificado. Para estes dois objetivos os microrganismos desempenham um papel fundamental, e sua caracterização se torna um indicador importante no controle operacional do processo. Entre a microbiota existente nos sistemas de lodos ativados as bactérias são os microrganismos mais importantes, porque são responsáveis pela decomposição da matéria orgânica. Essas bactérias são formadas de uma população mista que não crescem de forma sincronizada; enquanto uma parte delas se encontra na fase exponencial de crescimento, portanto de

15 15 renovação celular, outra parte acha-se na fase estacionária e uma terceira, ainda, na fase de declínio. Esse fenômeno tem grande importância, pois são nestas condições que ocorrem à formação de flocos. 9. REFERENCIAS BEAL, L.L. et al. Otimização de uma estação de tratamento de efluentes de uma indústria de embalagens de papel. Revista Engenharia Sanitária e Ambiental, v. 11, n. 3, p. 287, 2006 BENTO, A.P. 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, v. 10, n. 4, p.338, COSTA, F.C. et al. Tratamento do efluente de uma indústria química pelo processo de lodos ativados convencional e combinado com carvão ativado. Revista Engenharia Sanitária e Ambiental, v. 8, n. 4, p.274, CUTOLO, S.A.; ROCHA, A.A. Correlação entre a microfauna e as condições operacionais de um processo de lodos ativados. In: XXVII CONGRESSO INTERAMERICANO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL. Porto Alegre, RS, Anais... Rio de Janeiro; ABES, DA MOTTA, M. et al. Estudo do funcionamento de estações de tratamento de esgotos por análise de imagem: validações e estudo de caso. Revista Engenharia Sanitária e Ambiental, v. 8, n. 3, p.181, FERNANDES, J.G.S. et al. Utilização da respirometria no controle operacional de sistemas aeróbios de tratamento de águas residuárias: a experiência da Cetrel. Revista Engenharia Sanitária e Ambiental, v. 6, n. 3, p. 131, 2001 FIGUEIREDO, M. G. Microbiologia de Lodos Ativados - Apostila do Curso e Treinamento Prático Especializado. CETESB, p.46, 1996 FREIRE, R.S. et al. Novas tendências para o tratamento de resíduos industriais contendo espécies organocloradas. Química Nova, v. 23, n.4, p. 504, SANTOS, E.M.A. et al. Influência do tempo de detenção hidráulica em um sistema UASB seguido de um reator biológico com fungos para tratar efluentes de indústria de castanha de caju. Revista Engenharia Sanitária e Ambiental, v. 11, n. 1, p. 39, VAZOLLÉR, R.F. Microbiologia de processos biológicos de tratamento. In: IV curso de tratamento biológico de resíduos, Florianópolis, 1999.

16 16 VAZOLLÉR, R. F. Microbiologia de Lodos Ativados. Séries Manuais - CETESB, 23 p., VON SPERLING, M. Princípio do tratamento biológico de águas residuárias: lodos ativados. Minas Gerais: UFMG, SAAR, Jörg H. Microorganismos dos lodos ativados. In: III Curso de Microbiologia do lodo ativado. Blumenau, 2007