UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO FACULDADE DE ARQUITETURA, ENGENHARIA E TECNOLOGIA PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE EDIFICAÇÕES E AMBIENTAL ESTUDO SOBRE O CONTROLE DO INTUMESCIMENTO FILAMENTOSO, UTILIZANDO CLORO EM LODOS ATIVADOS DE INDÚSTRIA ALIMENTÍCIA ANELISE ALMEIDA YANO Cuiabá, MT Setembro de 2012
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UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO
FACULDADE DE ARQUITETURA, ENGENHARIA E TECNOLOGIA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE EDIFICAÇÕES E
AMBIENTAL
ESTUDO SOBRE O CONTROLE DO INTUMESCIMENTO FILAMENTOSO,
UTILIZANDO CLORO EM LODOS ATIVADOS DE INDÚSTRIA ALIMENTÍCIA
ANELISE ALMEIDA YANO
Cuiabá, MT
Setembro de 2012
ANELISE ALMEIDA YANO
ESTUDO SOBRE O CONTROLE DO INTUMESCIMENTO FILAMENTOSO,
UTILIZANDO CLORO EM LODOS ATIVADOS DE INDÚSTRIA ALIMENTÍCIA
Dissertação apresentada junto ao Programa de Pós-
Graduação em Engenharia de Edificações e
Ambiental da Universidade Federal de Mato Grosso,
como requisito à obtenção do título de Mestre.
Área de concentração:
Tecnologia Ambiental
Orientador:
Prof. Dr. Luiz Airton Gomes
Cuiabá, MT
Setembro de 2012
Dados Internacionais de Catalogação na Fonte
Catalogação na fonte: Maurício S. de Oliveira CRB/1-1860.
Y24e Yano, Anelise Almeida
Estudo sobre o controle do intumescimento filamentoso, utilizando cloro em
Os fungos são organismos uni ou pluricelulares, não fotossintéticos e heterotróficos.
Juntamente com as bactérias, são muito importantes na decomposição da matéria orgânica
formando compostos mais simples e inorgânicos. No ambiente aquático, são bioindicadores
de matéria orgânica em decomposição.
Diferem-se das bactérias, pois suas células apresentam um núcleo e das algas e outros
vegetais pela ausência de clorofila.
Não são muito frequentes em lodos ativados, mas quando há fatores como, pH baixo e
deficiência de N e P, podem prevalecer sobre as bactérias.
Os fungos são tão eficientes quanto as bactérias quando se trata de degradação da MO,
mas como são filamentosos podem causar intumescimento do lodo. Os gêneros mais comuns
em lodos ativados são: Geotrichum, Fusarium, Penicillum, e Cladosporium.
A Figura 9 mostra a presença de fungos em efluentes de lodos ativados.
Figura 9 – Presença de fungos em lodos ativados, 100x.
Fonte: BENTO, 2005.
3.4 PROTOZOÁRIOS
São unicelulares, microscópicos, podem viver isolados ou em colônias e possuem
hábitos de vida livre, fixo, parasitas ou saprófitas.
Em lodos ativados fazem o ‘polimento’ do efluente e o controle do crescimento das
bactérias.
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3.4.1 Ciliados
Seu modo de locomoção é por meio de cílios que se distribuem por quase todo o corpo
do individuo. Pode haver a presença de cirros, que são prolongamentos do protoplasma, sendo
mais grossos e longos que os cílios, ou ainda estrutura maiores que funcionam como ventosas
para aprisionar e sugar o conteúdo de outros protozoários.
Podem ser agrupados em: livre natantes, predadores de flocos, fixos ou pedunculados.
A Figura 10 mostra uma colônia de ciliados pedunculados indicando floco bom.
Figura 10 – Ciliados pedunculados coloniais.
Fonte: CETESB, 1985.
3.4.2 Flagelados
Locomovem-se por meio de flagelos, que são organelas em forma de filamentos
alongados e que, normalmente, se apresentam na parte anterior do micro-organismo.
A presença de flagelados em um meio aquático está relacionada à riqueza de matéria
orgânica. Nos lodos ativados estes micro-organismos são característicos de sistemas em início
de operação, ou seja, são característicos de lodo jovem e de alta carga.
3.4.3 Amebas
A locomoção é realizada por meio dos pseudópodes (falsos pés) que são
prolongamentos do próprio corpo celular. Geralmente são transparentes e não possuem forma
bem definida.
Algumas espécies possuem carapaças. As tecamebas, podem apresentar coloração
amarelada quando ocorre impregnação por sais de ferro. São secretadas pela própria ameba ou
formadas de partículas retiradas do meio. A Figura 11 mostra duas espécies de amebas.
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Figura 11 – (a) Euglypha alveolata. (b) Arcella discoides, (b2). vista superior.
Fonte: CETESB (1985).
3.5 MICROMETAZOÁRIOS
São micro-organismos mais complexos. Possuem agrupamentos de células que
exercem funções distintas. Em lodos ativados são representantes: anelídeos, rotíferos,
nematóides e tardígrados.
3.5.1 Rotíferos
Possuem corpo alongado, geralmente cilíndrico e divide-se em três partes: região
anterior (possui cílios que auxiliam na alimentação), tronco e um pé terminal (Figura 12).
Alimentam-se de pequenas partículas, protozoários e outros rotíferos.
A presença de rotíferos em sistemas de lodos ativados é normalmente indicadora de
boa eficiência do sistema, pois estão associados a idades de lodo elevadas. Os mais frequentes
são Philodina, Rotaria e Epiphanes (CLAAS, 2007).
Figura 12 – Rotífero.
Fonte: A autora (2012).
(a)
(b)
(b2)
Região Anterior
Tronco
Pé Terminal
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3.5.2 Anelídeos
São vermes segmentados com o corpo formado por anéis. Alguns são parasitas e
outros se alimentam de outros vertebrados.
Nos sistemas de lodos ativados ocorrem somente em lodos estabilizados e de idade de
lodo elevada. Sua presença é rara e pouco dominante.
3.5.3 Nematóides
São vermes de forma alongada, circular, sem segmentações e com as extremidades,
geralmente, pontiagudas. Em esgotos domésticos podem ser encontrados ovos do gênero
Ascaris, pois são extremamente resistentes ao tratamento. Alimentam-se de material
particulado e micro-organismos (protozoários, rotíferos, nematoides e tardígrados).
No sistema de lodos ativados não exerce papel significativo e aparecem raramente. O
gênero Rhabditis é um dos mais encontrados.
3.5.4 Tardígrados
Raramente são observados em sistemas de lodos ativados, e por esse motivo seu papel
como bioindicadores das condições do sistema é pouco conhecido (FIGUEIREDO, 2011).
Seu corpo é curto, cilíndrico e roliço, não havendo demarcação entre cabeça e tronco,
possui quatro pares de patas.
A Figura 13 mostra um tardígrado em lodos ativados.
Figura 13 – Tardígrada
Fonte: http://webpages.charter.net/
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3.6 BACTÉRIAS
As bactérias desempenham um papel de fundamental importância no ambiente
aquático. Por meio do processo de decomposição e mineralização da matéria orgânica, as
bactérias suprem nutrientes aos produtores primários.
Pertencem ao Reino Monera, são seres unicelulares, procariontes e podem viver
isoladas ou em colônias. Reproduzem-se por meio de divisão simples.
Dividem-se em seres autótrofos e heterótrofos. As autótrofas se subdividem em:
quimiossintetizantes (hidrogenobactérias, ferrobactérias, sulfobactérias e nitrobactérias) e
fotossintetizantes e as heterotróficas em: decompositoras, parasitas e patogênicas (BRANCO,
1978).
Uma grande importância sanitária das bactérias é a de serem bioindicadoras de
poluição por esgoto doméstico e uma representante desse grupo é a Escherichia coli, pois são
habitantes do intestino humano.
Em lodos ativados são responsáveis pela depuração dos resíduos e pela formação do
floco biológico.
3.6.1 Crescimento Bacteriano
Como as bactérias são os micro-organismos mais importantes no processo de lodos
ativados faz-se necessário o conhecimento das fases do crescimento bacteriano. A curva de
crescimento bacteriano (Figura 14) apenas realmente acontece em condições extremamente
controladas de culturas puras, porém é utilizada para entender o processo.
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Figura 14 – Curva de crescimento bacteriano em cultura pura.
Fonte: MONOD(1941)3 apud CETESB (1985)
Na fase de aclimatação os micro-organismos estão se adaptando a situação do meio
em relação à condições ambientais e oferta de alimento. Na fase de aceleração de crescimento
e na fase exponencial há um grande consumo de alimento. A fase de retardo é caracterizada
pela falta de algum fator limitante como alimento, O2, entre outros. Na fase estacionária o
número de crescimento se iguala ao número de morte. Nessa fase, as atividades celulares
deixam de ser as de reprodução e passam a ser por sobrevivência. E por último, na fase de
declínio (ou endógena) a velocidade das mortes é superior ao número de crescimento.
3.7 DIAGRAMA DE PREDOMINÂNCIA RELATIVA
Em todo o processo de lodos ativados há fases que possuem certo tempo para serem
completadas e que predomina um determinado grupo de micro-organismo.
Claas; Maia (1994) apresentaram um diagrama de predominância relativa (Figura 15)
onde o eixo horizontal indica o tempo de aeração e o eixo vertical a quantidade de alimento
ou DBO5 e uma dada massa de micro-organismo. Dividindo a DBO5 pela massa de micro-
organismos temos a relação A/M. Quanto maior o tempo de aeração menor é a oferta de
alimento.
3 MONOD, J. The growth of bacterial cultures. J. Ann. Inst. Pasteur, p.371-393, 1941 apud
COMPANHIA AMBIENTAL DO ESTADO DE SÃO PAULO. Norma Técnica L1.025:
Microbiologia para sistemas de lodos ativados operando com esgotos domésticos, dez. 1985.
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Figura 15 – Diagrama de predominância relativa.
Fonte: CLAAS; MAIA (1994)
Assim sendo:
Ponto A – fase de adaptação dos micro-organismos, a oferta de alimento é máxima.
Ponto B – predominância de protozoários Rhizopoda ou Sarcodina.
Ponto C – o número de micro-organismos aumenta geometricamente; os flagelados
alcançam seu desenvolvimento máximo; fase que caracteriza lodo jovem.
Ponto D – o crescimento dos micro-organismos é mais lento, pois a disponibilidade de
alimento passa a ser fator limitante; ciliados e as bactérias atingem seu ponto máximo;
Ponto E – a quantidade de alimento é baixa; diminuição no ritmo de reprodução; a
energia é utilizada para manutenção da vida. A DBO5 final é baixa.
Ponto F – não existe alimento suficiente; os micro-organismos passam a metabolizar o
próprio material celular utilizando o alimento armazenado na célula; reduzem
atividade e alguns morrem; ciliados com talo e rotíferos alcançam seu maior número.
Sobrepondo a curva de crescimento bacteriano ao diagrama de predominância relativa,
podem-se encontrar semelhanças.
3.8 BACTÉRIAS FILAMENTOSAS
As bactérias filamentosas são importantes em sistemas de lodos ativados, pois
auxiliam na floculação. Formam uma espécie de ‘esqueleto’ da estrutura e o controle dessas
bactérias torna-se importante, já que o excesso das mesmas pode causar o intumescimento do
lodo.
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A identificação é o primeiro passo quando há a ocorrência do intumescimento. Com a
filamentosa identificada busca-se na literatura a medida contraceptiva para aquela bactéria
específica.
Nicolau et al., (2002) dizem que a identificação dos organismos filamentosos que
crescem nas estações de tratamento constitui etapa fundamental para a prevenção e resolução
de problemas causados pelo crescimento excessivo destes micro-organismos. A detecção
precoce deste fenômeno, juntamente com o controle das variáveis físico-químicas, pode
contribuir para uma resolução rápida das anomalias no decantador ou pode mesmo evitá-las.
As bactérias são identificadas de acordo com suas características morfológicas,
localização, motilidade e reações a colorações. Eikelboom (1981) e posteriormente Jenkis et
al., (2003) desenvolveram a metodologia de identificação e descrevem os organismos
filamentosos mais frequentes em lodos ativados, como podem ser vistos no Quadro 1:
Quadro 1 – Principais organismos filamentosos em lodos ativados.
Sphaerotillus natans Tipo 0092 Tipo 0411
Tipo 1701 Tipo 0961 Tipo 0914
Tipo 0041 Microthrix parvicella Tipo 0675
Tipo 021N Nocardia SP Tipo 1863
Thiothrix I Nostocoida limicola I Tipo 0211
Thiotrix II Nostocoida limicola II Fungos
Beggiatoa sp Nostocoida limicola III Streptococcus
Tipo 1851 Haliscomenobacter hydrossis Tipo 0675
Tipo 0803 Tipo 0581 Tipo 1852
Fonte: Adaptado de EIKELBOOM (1981) e JENKINS et al. (2003).
Madoni et al., (2000) estudaram 167 estações de tratamento na Itália por meio de
questionários e análise do lodo e encontraram a Microthrix parvicela, Tipo 0041 e Nostocoida
limicola como a mais frequente.
Noutsopoulos et al., (2007) estudaram estações de tratamento de efluentes da Grécia
durante cinco anos levando em conta a sazonalidade e concluiam que no inverno prevalecia
Microthrix parvicella, sendo o Tipo 0092 é predominante no verão.
Krhutková et al., (2002) estudaram oito estações de tratamento de efluente industrial
da República Checa durante 4 anos e concluíram que o Tipo 0092 e a Microthrix parvicella
eram as mais frequentes.
No Brasil ainda não existe um estudo geral de ocorrência de intumescimento por
bactérias filamentosas.
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3.8.1 Características Morfológicas das Bactérias Filamentosas
Eikelboom (1981) criou uma metodologia para identificação das bactérias
filamentosas e Jenkins et al., (2003) a modificaram de modo a facilitar a identificação. Como
a identificação a nível de espécie é dificultosa, os autores as classificaram de acordo com
características morfológicas (dimensão, forma, ramificação, etc.) localização, motilidade e
reações a colorações (Gram, Neisser, Poli-β-hidroxibutirato (PHB), etc.).
A Tabela 5 indica as características a serem analisadas para identificação:
Tabela 5 – Características morfológicas das bactérias filamentosas a serem observadas na
identificação.
(Continua)
Característica Descrição Observação
Ramificação
Filamentos secundários que se projetam dos
filamentos principais.
- Presente (verdadeiras ou
falsas);
- Ausente.
Motilidade Considera-se movimento o deslizamento lento dos
filamentos no meio ou simplesmente sua contração
ou oscilação.
- Apresenta;
- Não apresenta.
Forma dos
filamentos
Possível de ser vista com nitidez em aumento
menor que 1.000 vezes.
- Retos;
- Dobrados;
- Levemente curvados;
- Enrolados
- Irregular.
Localização no
floco
Posição do filamento em relação ao floco. - Ligado ao floco;
- Projetando-se do floco
- Livre no meio.
Crescimento
epifítico
Células bacterianas ou pequenos flocos aglutinam-
se na superfície dos filamentos.
- Presente;
- Ausente
Bainha Estrutura que recobre o filamento. A principal
função dessa estrutura é a proteção do filamento
contra agentes externos.
- Presente;
- Ausente
Septos celulares
Divisões entre células adjacentes.
- Presentes;
- Ausentes
Diâmetro do
filamento
Utiliza-se o retículo de Whipple para medição. A
principal observação é se a medida é maior ou
menor que 1 µm.
Comprimento do
filamento
Utiliza-se o retículo de Whipple para a medição. Se
o filamento estiver dobrado ou enrolado considera-
se a medida do filamento como se estivesse
esticado.
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Tabela 5 – Características morfológicas das bactérias filamentosas a serem observadas na
identificação. (Conclusão)
Característica Descrição Observação
Forma das
células
- Quadradas;
- Retangulares;
- Ovais;
- Em forma de barril;
- Discóides;
- Arredondadas
Tamanho das
células
Utiliza-se o retículo de Whipple para medir o
diâmetro (µm) das células.
Depósitos de
enxofre
Grânulos, normalmente esféricos, de reserva
alimentar. Em microscopia de contraste de fase são
brilhantes e de cor amareladas. Observar se tem ou
não a necessidade da utilização de corante.
- Presentes;
- Ausentes
Fonte: Adaptado de FIGUEIREDO (2011).
3.8.1.1 Bainha
A bainha é uma característica peculiar em nove espécies das mais encontradas em
lodos ativados segundo a classificação de Eikelboom (1981) e Jenkins et. al., (2003), sendo
elas: Sphaerotilus natans, Tipo 1701, Haliscomenobacter hydrossis, Thiothrix I, Thiothrix II,
Tipo 0914, Tipo 0041, Tipo 0675 e a Tipo 1851.
A bainha é uma estrutura cilíndrica que envolve os filamentos protegendo-os de
agentes externos. Em geral é difícil ou impossível de observar a bainha no microscópio,
apenas os invólucros vazios podem ser observados desta maneira. Em esfregaços, as bainhas
podem ser observadas com mais clareza (EIKELBOOM, 1981).
Jenkins et. al., (2003) dizem que a bainha pode ser confundida com um “halo”
amarelado que envolve as bactérias, quando se trata da iluminação de contraste de fase. A
diferença é que o halo é mais largo que a bainha. Os autores também atentam para a diferença
entre a bainha e a própria parede celular de algumas bactérias, como é o caso das Tipo 021N,
que permanecem rígidas após a lise celular.
Phaup (1968) fez um levantamento bibliográfico com estudos morfológicos de
espécies de Sphaerotilus sp. Pode-se distinguir várias camadas de bainha nos filamentos e um
revestimento exterior de material do tipo gel inorgânico ou "mucilagem". Existem evidências
de que a composição da bainha pode variar com a nutrição, de fraco e fino para denso e
resistente. Ferro e sais mangânicos podem ser depositados sobre a superfície externa. Autores
descreveram a bainha da Sphaerotilus natans como um complexo proteína-lípido-
polissacarídico, distinta da parede celular.
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Takeda et. al., (2012) fizeram um estudo com a bainha de Thiothrix nivea isolando-a e
expondo-a em vários testes bioquímicos entre eles análise de composição. Os autores
concluíram que a composição da bainha dessa espécie é formada por alternâncias de β – 1,4
glicosaminoglicano e pentose metilado. Os glicosaminoglicanos são cadeias polissacarídicas
heterogênicas e hidrofílicas. Foi a primeira vez que essa alternância foi identificada.
Segundo Videla (2003)4 apud Marangoni (2010) os gêneros das ferrobactérias mais
comuns que causam problemas quando presentes na água são: Sphaerotillus, Leptothrix,
Crenothrix e Gallionella. Os três primeiros gêneros se caracterizam pelo arranjo filamentoso
de suas células, que são envolvidas por uma bainha helicoidal perpendicular ao eixo da célula.
As bactérias do gênero Gallionella são unicelulares, retiformes ou encurvadas e segregam um
filamento longo, em forma de fitas entrelaçadas. A partir do hidróxido férrico depositado na
célula, dissolvem-se em ácidos fortes e quando se desprendem, aumentam a quantidade de
sólidos em suspensão, como na água de refrigeração. São essas bactérias, que na presença de
oxigênio, oxidam o íon ferroso (Fe2+
) a íon férrico (Fe3+
) liberando energia e depositando o
hidróxido férrico (Fe(OH)3) marrom-alaranjado.
3.9 INTUMESCIMENTO DO LODO
Entende-se por intumescimento o aumento ou crescimento exagerado. Também é
chamado de bulking. Diversos agentes estão relacionados ao intumescimento entre eles, os
responsáveis pelo lodo filamentoso como fungos e bactérias filamentosas.
Há também o intumescimento viscoso ou ‘não filamentoso’ que ocorre quando há uma
grande quantidade de bactérias do gênero Zooglea, já que esses micro-organismos encontram-
se envoltos por uma matriz gelatinosa que impede a sedimentação do lodo (FIGUEIREDO,
2011).
O intumescimento é comum em sistemas do tipo lodos ativados e pode ser
caracterizado quando ocorre uma sedimentação lenta e o lodo apresenta-se pouco compacto.
Madoni et al., (2000) fizeram um levantamento em 167 estações de tratamento de
esgoto do tipo lodos ativados na Itália. Destas, 84 tinham problemas com formação de
espuma, 81 com problemas com intumescimento e 55 por ambos problemas. Nas amostras
43% dos flocos analisados eram irregulares, fracos e dispersos. Em dois casos o
intumescimento era do tipo viscoso.
4 Videla, H. A. Biocorrosão, Biofouling e Biodeterioração de Materiais. 1. São Paulo: E. Blucher, 2003, apud
Marangoni, P. R. D. Caracterização de biofilmes formados em superficies metálicas e biocorrosão. 2010.
103f. Dissertação – Universidade Federal do Paraná, Curitiba, 2010.
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Richard5 (1991) citado por Jordão; Pessôa (2009) concluiu que 60% das estações de
tratamento nos Estados Unidos são afetadas por intumescimento do lodo. Wanner6 (1994)
citado por Jordão; Pessôa (2009) também relatam que o evento do intumescimento do lodo é
de 63% no Reino Unido, 45% na Alemanha, 32% na África do Sul e de 25% na França.
Como já dito, no Brasil não há estudos sobre o percentual de ocorrência de
intumescimento do lodo.
3.9.1 Controle do Intumescimento do lodo
Após a identificação do organismo filamentoso é necessário o controle do mesmo para
que a operação do sistema volte ao normal.
Recomenda-se primeiramente solucionar o problema atuando nos parâmetros
operacionais como: relação A/M; oxigênio dissolvido, relação DBO:N:P, pH, temperatura e
septicidade.
Jenkins et al., (2003) relacionaram possíveis causas para o intumescimento de acordo
com o micro-organismo dominante (Tabela 6).
Tabela 6 – Bactérias filamentosas e possíveis causas.
Possíveis Causas Micro-organismos
Baixo OD Tipo 1701, S. natans, H. hidrossis
Baixo F/M M. parvicella, H. hidrossis, Nocardia sp, Tipo 021N, Tipo 0041,
Tipo 0675, Tipo 0092, Tipo 0581, Tipo 0981, Tipo 0803
Esgoto séptico Thiothrix sp, S. natans, Tipo 021N, Beggiatoa sp.
Baixo pH Fungos
Idade do lodo alta M. parvicella
Deficiência de Nutrientes Thiothrix sp, Tipo 021N
Presença de espuma Nocardia sp, M. parvicella, Tipo 1863
Fonte: adaptado de JENKINS et al., (2003).
Porém, ao adotar essas medidas, a resposta ao controle pode vir de médio a longo
prazo. O CONAMA nº 430/2011 complementa o CONAMA nº 357/2005 e enquadra os
padrões de lançamentos de efluentes. Para atender aos novos padrões são necessárias medidas
de rápido retorno.
O controle do intumescimento por adição de produtos químicos foi estudado por
diversos autores. Em geral, para o controle do intumescimento do lodo, polímero catiônico de
alta carga sozinho ou combinado com um polímero aniônico podem ser usados (JENKINS et
al., 2003).
5 Richard, M. Actived Sludge Microbiology, Water Pollution Control Federation, série “The Bench Sheet”, 1991; 6 Wanner, J. Activated Sludge Bulking and Foaming Control.Ttecnomic Publishing, USA, 1994 citado por
JORDÃO, E. P.; PESSOA, C. A. Tratamento de esgotos domésticos. 5. ed. Rio de Janeiro: ABES, 2009. 941
p.
47
Hwang; Tanaka (1998) estudaram no Japão três agentes químicos para o controle de
espuma formada por Microthrix parvicella em uma ETE municipal: cloro, polímero catiônico
e polímero anti-filamento em três estações piloto com o tempo de detenção hidráulica de 8
horas e sólidos em suspensão de 1500 mg.L-1
controlados. As dosagens efetivas foram 400
gCl2.KgSS-1
, 150 gCl2.KgSS-1
e 100 gCl2.KgSS-1
, para o polímero catiônico, polímero anti-
filamento e cloro, respectivamente. O polímero anti-filamento foi mais efetivo no controle da
espuma.
Walczak; Cywinska (2007) desenvolveram uma pesquisa onde foi possível identificar
um agente controlador que limita efetivamente o crescimento bacteriano em estação que trata
efluente urbano e industrial e que ao mesmo tempo não fosse toxico para a microfauna do
lodo. Entre permanganato de potássio, cloreto de alumínio, cloreto de ferro, hipoclorito de
sódio, sulfato de alumínio e o dióxido de hidrogênio, os três últimos foram os mais indicados.
Esses compostos diminuíram o IVL do efluente em 50%.
Autores como Andreasen et al., (1999), Jenkins et al., (2003) e Sousa (2002)
estudaram o uso de seletores como maneira eficaz.
O talco tem-se mostrado como um excelente agente contra o intumescimento
(CLAUSS et al., 1999; ROSSONI, 2007). Surfactantes (KITATSUJI et al., 1996) e a
ozonização (SAAYMAN, 1996; VAN LEEUWEN; PRETORIUS, 1988) também são
possibilidades de controle.
48
CAPÍTULO 4
4 CLORAÇÃO
O cloro é muito utilizado para desinfecção em Estações de Tratamento de Águas
(ETA). Dissolvido em água ocorre a seguinte reação:
que é seguida pela reação:
Em lodos ativados é utilizado para de controle micro-organismos filamentosos e
patogênicos. O cloro reage com as enzimas dos micro-organismos destruindo-as. Como essas
enzimas funcionam como catalisadores orgânicos nas reações químicas dentro dos micro-
organismos, estes acabam morrendo.
O cloro reage rapidamente e preferencialmente com amônia para formar
monocloramina quando dosado para o lodo ativado contendo amônia. A monocloramina é um
desinfetante muito menos potente que o cloro livre, entretanto ela pode permanecer disponível
por um tempo mais longo.
O uso do cloro como técnica de controle do intumescimento do lodo é largamente
empregada nos Estados Unidos, pois é utilizado para desinfecção de efluentes secundários e a
quantidade requerida para o controle do crescimento de bactérias filamentosas é muito
pequena se comparada à utilizada para a desinfecção e sua aplicação não interfere na
eficiência de remoção de DBO e sólidos sedimentáveis para os níveis requeridos para o
tratamento secundário, no entanto, ocorre um pequeno aumento na DQO solúvel do efluente
(JENKINS et al., 2003).
49
As dosagens de cloro devem ser ajustadas para que sejam letais aos micro-organismos
filamentosos que estão projetando-se dos flocos, de modo a não prejudicarem os micro-
organismos que estão no interior do floco (RICHARD7, 2003 citado por CLAAS, 2007).
Alves et al., (2007) utilizaram dosagens de cloro gasoso, no retorno do lodo, em uma
ETE de aeração prolongada com o objetivo de manter os valores de IVL aproximadamente a
100 ml.g-1
. As dosagens com resultados efetivos foram de 2,5 kgCl2/tonST.d.
Parsekian; Pires (2002) estudaram o controle das bactérias Thiothrix I, Tipo 021N e
Sphaerotilus natans em sistema combinado em escala de bancada com efluente sintético. O
controle do intumescimento com adição de fósforo, a alteração do TDH do reator aeróbico, de
8 h para 3,5 h, e o aumento do OD não surtiram efeito levando em consideração, o uso de
hipoclorito de sódio. A dosagem média empregada foi de 0,73 gNaClO/kgSSV.d, sendo que
em alguns dias houve a necessidade de dosar até 1,05 gNaClO/kgSSV.d.
Ramirez et al., (2000) avaliaram o efeito do cloro sobre as bactérias filamentosas do
Tipo 021N em sistema de lodos ativados que tratam efluente municipal e de indústria de
papel, com o objetivo de controlar seu crescimento excessivo. A dosagem máxima de cloro
utilizada foi de 8 g/KgSSV.d.
Jordão; Pessôa (2009) recomendam dosagens de 2 a 8 mg.L-1
, na recirculação do lodo,
com um tempo de contato de 2 min. Jenkins et al., (2003) recomendam uma dose de 2 a 3
kgCl2./tonSSV.d para casos típicos de intumescimento, 5 a 6 kgCl2/tonSSV.d para um
controle efetivo nos micro-organismos filamentosos e nos valores de IVL sem prejudicar a
qualidade do efluente e 10 a 12 kgCl2./tonSSV.d para controle do excesso de filamentosas
porém, pode prejudicar a qualidade do efluente. O mesmo cuidado é citado por Metcalf e
Eddy (1991) que recomendam doses de 8 a 10 mg.L-1
Cl2 por 1000mg.L-1
de SSVTA, em
casos severos.
Richard8 (2003) citado pro Claas (2007) sugere uma dosagem de cloro de 1 a 10
kg/100kgSSV.dia-1
no reator. Também recomendaram dividir a massa de cloro em três
dosagens durante o dia. O resultado pode ser observado com a melhora na sedimentação do
lodo após o segundo ou terceiro dia.
Pires (2003) dosou hipoclorito de sódio (NaClO) em um sistema de tratamento
combinado com capacidade de tratar 30 L.dia-1
de efluente sintético. O reator UASB (Up
7
RICHARD, M. Actived sludge microbiology problems and their control. 20º - USEPA, National Operator
Trainers, New York, 2003 citado por CLAAS, I. C. Lodos ativados: princípios teóricos fundamentais, operação
e controle. Porto Alegre: Evangraf, 2007. 136p. 8
50
Flow Anaerobic Sludge Blanked) e o tanque de aeração operaram com um tempo de detenção
hidráulica de 8,4 h e 3,5 h, respectivamente. A bactéria dominante era a Beggiatoa e a
dosagem inicial de NaClO foi de 5 ml.dia-1
e dependendo da característica de sedimentação
do lodo e acompanhamento microbiológico, houve necessidade de dosar até 7,5 ml.dia-1
. O
custo médio adicional ao processo de tratamento estudado em função da adição de hipoclorito
de sódio para controle do crescimento excessivo de bactérias filamentosas foi de R$ 0,10.m3
tratado. A eficiência média de remoção de DQO no reator UASB, no reator de lodos ativados
e eficiência global do sistema de 72%, 66% e 90% respectivamente.
Em uma ETE municipal, Saayman et al., (1996) estudaram o cloro, o ozônio e o
peróxido de hidrogênio como fontes de combate ao crescimento excessivo das filamentosas.
O cloro foi o agente mais eficaz, porém, os autores fazem um alerta quanto à alta dosagem,
podendo ser prejudicial ao sistema.
4.1 DESVANTAGENS DA CLORAÇÃO
O uso de cloro para controle do intumescimento do lodo pode causar o aparecimento
do cloro residual, que é a concentração de cloro que permanece por um período no efluente.
O cloro reage com a matéria orgânica presente nos efluentes e formam haloorgânicos
ou organoclorados em que predominam trihalometanos (THM) e ácidos haloacéticos (AHA).
Os compostos organoclorados podem obter efeitos carcinogênicos (JORDÃO; PESSÔA,
2009).
Outra desvantagem é que o valor do IVL pode não diminuir. Yilmaz et al., (2008)
fizeram um estudo com oxidação química por cloro e peróxido de hidrogênio. As bactérias
filamentosas dominantes foram a Nocardia sp., Thiothrix sp., Tipo 021N e Tipo 0041. O
método mais eficiente de controle foi a cloração, porém o IVL continuou elevado.
Em um estudo utilizando polímero sintético, polímero anti-filamento e cloro, Hwang;
Tanaka (1998), constataram que o cloro a uma dosagem de 20 gCl.kgSS-1
destruiu os flocos
biológicos. Neste caso o polímero anti-filamento foi mais efetivo, pois auxiliou na
compactação dos flocos.
51
CAPÍTULO 5
5 METODOLOGIA DA PESQUISA
5.1 LOCAL DA PESQUISA
O local da pesquisa está localizado na região Metropolitana do Vale do Rio Cuiabá.
Segundo a empresa, que possui uma área total construída de 196.629,43 m3 e sofre ampliação,
as atividades geram 3.827 empregos diretos e a estação de tratamento de efluente tem
capacidade para 14.000 m3.dia
-1. Por dia são abatidas 170.000 aves e 1.200 bovinos, gerando
365 produtos, entre cortes de carnes, congelados e empanados, além de sete subprodutos.
A estação de tratamento de água trata de 14.000 a 17.000 m3 de água por dia.
5.1.2 Sistema de Tratamento de Efluente
Os efluentes estão divididos em: linha vermelha, que ainda é subdividida em efluente
das fábricas de aves e efluente das fábricas dos bovinos e linha verde, rumem dos bovinos.
Desde a abertura da fábrica até 2008 o tratamento era realizado em lagoas de
estabilização (Figura 16), as duas linhas eram tratadas juntas. Após um parecer ambiental o
processo de lagoas foi substituído pelo de lodos ativados.
52
Figura 16 – Sistema antigo de tratamento do efluente por lagoas de estabilização.
Fonte: A autora (2012).
Após essa mudança, por um período de 24 meses somente a linha vermelha (aves e
bovinos) era tratada nos lodos ativados, enquanto que nas lagoas tratava-se apenas o efluente
da linha verde (Figura 17).
53
Figura 17 – Sistema antigo do tratamento do efluente com lodos ativados tratando a linha
vermelha e as lagoas de estabilização tratando a linha verde.
Fonte: A autora (2012).
Em dezembro de 2011 o sistema de lodos ativados tratava a linha vermelha e
parcialmente a linha verde. Já em janeiro de 2012 as lagoas de estabilização foram totalmente
desativadas.
54
A Figura 18 mostra o esquema atual da estação de tratamento de esgoto da indústria. A
linha vermelha e a linha verde seguem o mesmo processo, porém separadamente.
Figura 18 – Esquema prático do funcionamento do sistema de tratamento de efluente.
Fonte: A autora (2012).
Os efluentes do abatedouro e das fábricas são enviados ao tanque de equalização,
passando por grades e peneira rotativa que remove partículas com diâmetro superior a 0,75
mm.
No tanque de equalização o efluente é homogeneizado em termos qualitativo e
quantitativo por meio de misturador submersível.
55
O efluente é recalcado ao sistema de flotação por ar dissolvido, onde são removidas as
partículas em suspensão. O polímero, que auxilia na floculação, é dosado no misturador
hidráulico juntamente com cloreto férrico, utilizado para remoção de fósforo.
Em flotadores, as micro-bolhas formadas no tanque de pressão carregam as partículas
para a superfície, onde são raspadas por um removedor de flotado.
A gordura separada no flotador é enviada ao tanque de acondicionamento e,
posteriormente, à centrífuga decanter para dar procedimento à separação das fases. O
efluente, após flotação, é recalcado ao tratamento biológico do tipo lodos ativados.
A eficiência de remoção de DBO no flotador de aves para os anos de 2009, 2010 e
2011 foi de 57, 52 e 76%, respectivamente. Já a remoção de DQO foi de 52% em 2009, 63%
em 2010 e 72% em 2011.
Em 2011 deu-se início ao monitoramento do Nitrogênio (Nitrogênio de Kjeldahl Total
– NKT), Fósforo, Óleos e Graxas e os Sólidos em Suspensão Totais para um melhor controle
da qualidade do tratamento. A eficiência de remoção para essas variáveis foi de 52, 57, 94 e
72% respectivamente.
A Tabela 7 mostra a eficiência do tratamento no flotador das fábricas de aves em 2012
(janeiro a junho).
Tabela 7 – Eficiência de remoção do flotador de aves em 2012
Médias
Desvio
Padrão
Entrada
Flotador
Saída
Flotador
Eficiência
Variáveis
(mg.L-1
)
Ent.
Sai.
Ent.
Sai.
Valor
Min.
Valor
Max.
Valor
Min.
Valor
Max.
de
Remoção
(%)
pH* - - - - 4,8 7,4 5,8 7,6 -
DBO5 993 721 500 479 205 2008 217 2125 27
DQO 1527 906 684 589 223 3090 13 2460 41
NKT 15 6 10 3 0 32 0 15 60
Fósforo 18 8 11 4 0 36 1 18 56
Óleos e
Graxas
118 54 215 149 20 884 2 676 54
SST 605 403 220 345 180 1120 158 1660 33
*Valor máximo e valor mínimo.
No flotador de bovinos a eficiência de remoção da DQO em 2009 e em 2010 foi de
55% e 63%, respectivamente. Em 2011 a eficiência do flotador para DBO foi de 56%, DQO
56%, NKT 71%, Óleos e Graxas 43%, Fósforo 57% e SST 53%.
A Tabela 8 mostra a eficiência do flotador de bovinos, outra subdivisão da linha
vermelha, no ano de 2012 (janeiro a junho).
56
Tabela 8 – Eficiência de remoção do flotador de bovinos.
Médias
Desvio
Padrão
Entrada
Flotador
Saída
Flotador
Eficiência
Variáveis
(mg.L-1
)
Ent.
Sai.
Ent.
Sai.
Valor
Min.
Valor
Max.
Valor
Min.
Valor
Max.
de
Remoção
(%)
pH* - - - - 5,3 7,1 4,1 7,6 -
DBO5 2532 1191 1340 654 605 6463 130 2719 52
DQO 3957 1908 2102 1078 896 9504 234 4168 51
NKT 30 12 10 9 1 58 0 28 60
Fósforo 39 15 21 9 1 64 0 31 61
Óleos e
Graxas
93 35 52 72 0 220 0 332 62
SST 2019 663 814 262 720 4400 311 1220 67
*Valor máximo e valor mínimo.
O calculo da eficiência de tratamento do tanque de aeração deu-se pela Equação 5.1:
(5.1)
Onde:
Po = valor da variável da entrada.
P = valor da variável da saída.
O flotador da linha verde foi implantado no final de 2011 e o tratamento foi iniciado
em janeiro de 2012. A Tabela 9 mostra a eficiência do flotador da linha verde.
Tabela 9 – Eficiência de remoção do flotador da linha verde
Médias
Desvio
Padrão
Entrada
Flotador
Saída
Flotador
Eficiência
Variáveis
(mg.L-1
)
Ent.
Sai.
Ent.
Sai.
Valor
Min.
Valor
Max.
Valor
Min.
Valor
Max.
de
Remoção
(%)
pH - - - - 5,1 7,0 4,8 7,0 -
DBO5 2532 1191 1340 653 605 6463 130 2719 52
DQO 3957 1907 2102 1078 896 9504 234 4168 51
NKT 30 11 19 9 1 58 0 28 63
Fósforo 38 15 21 9 1 64 0 31 60
Óleos e
Graxas
93 35 52 71 0 220 0 332 62
SST 2018 662 883 262 720 4400 311 1220 67
*Valor máximo e valor mínimo.
Após os flotadores o efluente segue para o Tanque de Aeração. No reator biológico,
bactérias do tipo aeróbias fazem a depuração da carga orgânica dissolvida no efluente.
O oxigênio necessário à respiração das bactérias é fornecido por quatro sopradores de
ar do tipo roots, tendo em funcionamento apenas dois por vez, com capacidade unitária de
57
97,55 m³.min-1
x 6,0 mca, 200 cv de potência e compressão de 7 bar. O ar é distribuído no
tanque por meio de difusores de membrana.
Seguindo ao decantador secundário, os flocos biológicos sedimentam, sendo
recirculados ao tanque de aeração para ativação do processo. O efluente proveniente do
decantador secundário deverá, nesse estágio, estar dentro dos padrões estabelecidos pelas
normas ambientais vigentes (CONAMA nº 357/2005 e nº 430/2011) e encaminhado para o
corpo receptor.
O excesso de lodo biológico sedimentado no decantador secundário é enviado ao
adensador de lodo e posteriormente desidratado em prensa desaguadora.
5.2 METODOLOGIA
A metodologia empregada neste trabalho segue as recomendações dos principais
autores e manuais descritos na literatura (Tabela 10).
Tabela 10 – Metodologia empregada e respectivos autores/manuais