microbiologia do saneamento milagre dos micro-organismos · 1 Água, energia, meio ambiente e...
Post on 10-Nov-2018
220 Views
Preview:
TRANSCRIPT
1
Água, Energia, Meio Ambiente e SustentabilidadeÁgua, Energia, Meio Ambiente e Sustentabilidade
Microbiologia do saneamento:
o milagre dos micro-organismos
Profa. Dra. Débora Danielle V. Silva
debora.danielle@faroroseira.edu.br
Água, Energia, Meio Ambiente e Sustentabilidade
Micro-organismos
Bactérias
Fungos
ProtozoáriosAlgas
Vírus
2
Água, Energia, Meio Ambiente e Sustentabilidade
Bactérias
Água, Energia, Meio Ambiente e Sustentabilidade
Estrutura Celular Bacteriana
Célula Procariótica
3
Água, Energia, Meio Ambiente e Sustentabilidade
*unicelulares
*diâmetros variam de 0,1 a 50µm
*algumas autotróficas
*maioria heterotrófica
Micrografia eletrônica Bacillus sp.
Água, Energia, Meio Ambiente e Sustentabilidade
Fungos
4
Água, Energia, Meio Ambiente e Sustentabilidade
Estrutura Celular
Célula Eucariótica
Água, Energia, Meio Ambiente e Sustentabilidade
*unicelulares: leveduras
*multicelulares: filamentosos
Saccharomyces cerevisiaelevedura ( unicelular)
Penicillium sp. (pluricelular)
5
Água, Energia, Meio Ambiente e Sustentabilidade
*Fungos Filamentosos e Leveduras:aspecto macroscópico
Aspergillus sp.Penicillium sp.
Fungos Filamentosos
Rhodotorula sp.Saccharomyces cerevisiae
Leveduras
Água, Energia, Meio Ambiente e Sustentabilidade
*Fungos Filamentosos e Leveduras:aspecto microscópico
Aspergillus sp.Penicillium sp.
Fungos Filamentosos
Rhodotorula sp. Saccharomyces cerevisiae
Leveduras
6
Água, Energia, Meio Ambiente e Sustentabilidade
Protozoários
Água, Energia, Meio Ambiente e Sustentabilidade
* Eucarióticos
* Unicelulares
* Geralmente sem coloração e com mobilidade
Amoeba sp.(Ameba)
Paramecium sp.(Ciliado)
Giardia sp.(Flagelado)
Cryptosporidium sp.(Esporozoário)
7
Água, Energia, Meio Ambiente e Sustentabilidade
Algas
Micrasterias sp.
Spirogyra sp.
Volvox sp.
Scenedesmus sp.
Água, Energia, Meio Ambiente e Sustentabilidade
* Eucarióticos
* Unicelulares e multicelulares
* Fotoautotróficos (fotossintetizantes)
* Dependendo do processo de tratamento, da espécie dealga e de sua concentração pode trazer efeitos benéficos(aeração, remoção de CO2, remoção de N e P) ouprejudiciais (eutrofização).
8
Água, Energia, Meio Ambiente e Sustentabilidade
Cianobactérias
*algas azuis, algas cianofíceas ou cianobactérias
*micro-organismos com características celulares de
procariontes (ausência de membrana nuclear), porém com
um sistema fotossintetizante semelhante ao das algas
(eucariontes): são bactérias fotossintetizantes.
Água, Energia, Meio Ambiente e Sustentabilidade
Anabaena sp.
Microcystis sp.
*produzem toxinas que podem causar
distúrbios respiratórios, neurológicos,
gastro-intestinais e alergias.
9
Água, Energia, Meio Ambiente e Sustentabilidade
Vírus
polio, adeno, rota
herpes
mosaico do tabaco influenza
sarampo, caxumba, parainfluenza
raiva poxvirus Fago - T
Água, Energia, Meio Ambiente e Sustentabilidade
*são 10 a 100 vezes menores que as bactérias (20 a 300 nm)
*são obrigatoriamente parasitas (de animais, de vegetais e de
micro-organismos)
*não apresentam organização celular, apenas organização
molecular
*só se reproduzem dentro de uma célula-hospedeira viva,
utilizando os sistemas de síntese de proteínas e energia da
célula-hospedeira
10
Água, Energia, Meio Ambiente e Sustentabilidade
* Alguns vírus de veiculação hídrica:
Calicivírus
RotavírusPoliovírus
Hepatite A
Água, Energia, Meio Ambiente e Sustentabilidade
Papel dos micro-organismos na
degradação biológica dos efluentes
11
Água, Energia, Meio Ambiente e Sustentabilidade
Efeito da descarga de esgotos ou de efluentes ricos em matéria orgânica, nos sistemas aquáticos
a) Em um rio, imediatamente após a entrada da matéria orgânica, há umaumento no número de bactérias heterotróficas e uma diminuição nasconcentrações de O2.
b) Um lago eutrófico (rico em nutrientes), apresentando algas, cianobactériase macrófitos (ervas aquáticas), que se desenvolvem em resposta à poluiçãopor nutrientes inorgânicos
Água, Energia, Meio Ambiente e Sustentabilidade
Preliminar Primário SECUNDÁRIO Terciário
Processos de Tratamento de Efluentes
�Gradeamento
�Desarenação
�Floculação
�Decantação 1ária�Tratamento Biológico �Filtração
�Cloro�Ozônio�H2O2
12
Água, Energia, Meio Ambiente e Sustentabilidade
Tratamento Secundário = Tratamento Biológico
*remoção de matéria orgânica dissolvida e da matériaorgânica em suspensão não removida no tratamento primário
participação de micro-organismos
contato entre os micro-organismos eo material orgânico contido no esgoto
matéria orgânica + H2O
micro-organismos
micro-organismos++ CO2
Água, Energia, Meio Ambiente e Sustentabilidade
Tratamento Biológico
Aeróbio Anaeróbio Enzimático
�Lodos Ativados
�Lagoas Aeróbias
�Filtros Biológicos
�Lagoas Anaeróbias
�Reatores Anaeróbios
13
Água, Energia, Meio Ambiente e Sustentabilidade
Enzima Funçãoadiciona H2O e quebra macromoléculas em moléculas menoresrearranjo atômico da molécula
junta 2 moléculas
degrada lipídeos
degrada proteínas
oxida uma molécula enquanto reduz outra molécula
Hidrolase
Isomerase
Ligase
Lipase
Protease
Oxidorredutase
Exemplos de Enzimas
Água, Energia, Meio Ambiente e Sustentabilidade
Tratamento Biológico
Aeróbio Anaeróbio Enzimático
�Lagoas Aeróbias
�Filtros Biológicos
�Lagoas Anaeróbias
�Reatores Anaeróbios
�Lodos Ativados
14
Água, Energia, Meio Ambiente e Sustentabilidade
Processo dos Lodos Ativados
Tanque de aeração
* Conceito do Processo:
Decantadores
esgoto e lodo ativado sãomisturados, agitados e aerados
separam o lodo do esgoto tratadopor sedimentação
esgoto tratado passa para o vertedor dodecantador
lodo separado retorna ao processo ou é retiradopara tratamento específico e destino final
Água, Energia, Meio Ambiente e Sustentabilidade
* Vantagens e Desvantagens:
�Boa eficiência de tratamento
�Maior flexibilidade de operação
�Operação delicada
�Necessidade de completo controle de laboratório
vantagens
desvantagens
Remoção de DBO ≈ 75 – 95%
Remoção de SS ≈ 85 – 95%
Remoção de N ≈ 30 – 70%
15
Água, Energia, Meio Ambiente e Sustentabilidade
Esquema do Sistema de Lodos Ativados
(CETESB, 1985)
Água, Energia, Meio Ambiente e Sustentabilidade
Estrutura do Lodo Ativado
*bactérias se aglomeram sob a forma de flocos;
*bactérias filamentosas dão estrutura ao floco:
Microthrix parvicella, Nocardia sp.
*bactérias zoogleais produzem exopolímeros
(polissacarídeos) que servirão para unir estas bactérias
formando o floco: Zoogloea ramigera
16
Água, Energia, Meio Ambiente e Sustentabilidade
Estrutura típica de um floco de lodo ativado
Água, Energia, Meio Ambiente e Sustentabilidade
Principais Bactérias Filamentosas
Microthrix parvicella Nocardia sp.
Nostocoida limicolaThiothrix sp.
Sphaerotilus natans
17
Água, Energia, Meio Ambiente e Sustentabilidade
Zooglea ramigerabactéria não filamentosa, forma massas gelatinosas
Água, Energia, Meio Ambiente e Sustentabilidade
Micro-organismos do Lodo Ativado
maior importância; formação dos flocos;estabilização da matéria orgânica;
principalmente filamentosos; indesejáveis; dificultam aboa formação dos flocos;
contribuição indireta para estabilização damatéria orgânica;
contribuição indireta paraestabilização da matéria orgânica; mais comunsnos processos de aeração prolongada.
*Bactérias:
*Fungos:
*Protozoários:
*Rotíferos e Nemátodos:
Geotrichum sp.
18
Água, Energia, Meio Ambiente e Sustentabilidade
Espécies da Microfauna (Protozoários)
Bodo caudatum (flagelado)
Colpidium sp. (ciliado livre)
Vorticella sp .(ciliado pedunculado) Acineta sp .
(suctória)
Arcela sp.(ameba)
Água, Energia, Meio Ambiente e Sustentabilidade
Espécies da Microfauna (Micrometazoários)
Aleosoma sp.(anelídeo)
Rotaria sp.(rotífero)
Philodina citrina(rotífero)
Rhabditis sp.(nematóide)
19
Água, Energia, Meio Ambiente e Sustentabilidade
Sequência da predominância relativados micro-organismos no tratamentode esgotos (von Sperling, 1996)
*Condições para Degradação da Matéria Orgânica:�população de micro-organismos ativos
�disponibilidade de O2 (2-5mg/L)
�disponibilidade de nutrientes (C, N, P, etc)
�condições ambientais favoráveis: temperatura (20-30ºC),pH (~7,0), tempo de contato, etc.
Água, Energia, Meio Ambiente e Sustentabilidade
*Algumas formas de toxicidade aos micro-organismos do lodo:
�Fenóis
�Metais pesados (Pb, Cd, Hg, ...)
�Cu
�Cl
�U.V.
O efeito negativo de cada tóxico varia quanto à sua
concentração e aos tipos de micro-organismos.
20
Água, Energia, Meio Ambiente e Sustentabilidade
*Ação dos micro-organismos sobre a matéria a ser degradada:
decaimento da DBO
Biomassa, DBO
Tempo
crescimento microbiano
Relação entre o crescimento bacteriano e a remoção de DBO
(adaptado de Jordão e Pessoa, 1995)
Água, Energia, Meio Ambiente e Sustentabilidade
Curva de Crescimento Bacteriano
Log nºcélulas/mL
Tempo
Fase de Adaptação
Fase Exponencial
Fase Estacionária
Fase de Declínio
(Endógena)
21
Água, Energia, Meio Ambiente e Sustentabilidade
* Análise microbiana típica de Lodo Ativado
Água, Energia, Meio Ambiente e Sustentabilidade
O que observar a partir de amostras coletadas no tanque de aeração:
�presença de bactérias, protozoários e micrometazoários;
�grau de diversidade;
�se há predominância de um determinado grupo de micro-organismos;
�se apresentam comportamento habitual;
�se os micro-organismos estão vivos ou mortos;
�tamanho do floco;
�morfologia e integridade do floco;
�presença de colônias amorfas;
�presença de células livres;
�efeitos dos filamentos nos flocos.
22
Água, Energia, Meio Ambiente e Sustentabilidade
a) Flocos ideais (boa tratabilidade e sedimentação; de médio e grande
tamanhos, além de firmes, redondos e com aspecto compacto)
b) Flocos “Pin-point” (geralmente pequenos, redondos e compactos; apenas
bactérias formadoras de flocos estão presentes)
c) Floco com Bulking filamentoso - intumescimento (excesso de
bactérias filamentosas; bactérias interferem na sedimentação e
compactação do lodo biológico, pela produção de um floco difuso e irregular)
Água, Energia, Meio Ambiente e Sustentabilidade
Relação entre os tamanhos de filamentos e flocos e as características do lodo
Filamento (bac/mL) Flocos Características
101 a 102
102 a 106
106 a 108
> 108
pequeno diâmetro (<50µm)
lodo disperso (pin-point)
pequeno diâmetro (<50µm)
médio a grande diâmetro (>100 a 300µm)
provável intumescimento do lodo (bulking)
lodo em boas condições
pequeno a médio diâmetro (<100µm)
muito provável intumescimento do lodo
grande diâmetro (>150µm)
provável intumescimento do lodo
- intumescimento do lodo
23
Água, Energia, Meio Ambiente e Sustentabilidade
* Micro-organismos indicadores das condições de depuração
Predominância de flagelados erizópodes
Predominância de flagelados
Predominância de ciliadospedunculados e livres
Presença de ciliados livres
Presença de Vorticella microstoma(ciliado pedunculado) e baixaconcentração de ciliados livres
Predominância de anelídeos(gên. Aelosoma)
Predominância de filamentos
Lodo jovem; início de operação
Deficiência de aeração; mádepuração e sobrecarga orgânica
Boas condições de depuração
Nitrificação
Efluente de má qualidade
Excesso de oxigênio dissolvido
Intumescimento do lodo
Micro-organismos Características do Processo
Água, Energia, Meio Ambiente e Sustentabilidade
protozoários_lodo ativado.avi
Observação microscópica de amostra de lodo ativado
24
Água, Energia, Meio Ambiente e Sustentabilidade
Bibliografia:�CETESB - Norma Técnica L1.022 - Avaliação do uso de produtos biotecnológicospara tratamento de efluentes líquidos, resíduos sólidos e remediação de solos eáguas, 2007. Disponível em: http://www.cetesb.sp.gov.br/servicos/normas---cetesb/43-normas-tecnicas---cetesb.
�CETESB - Norma Técnica L1.025 - Manual técnico da microbiologia para sistemasde lodos ativados operando com esgotos domésticos, 1985. Disponível em:http://www.cetesb.sp.gov.br/servicos/normas---cetesb/43-normas-tecnicas---cetesb.
�Karl e Klaus R. Imhoff, Manual de Tratamento de Águas Residuárias. Editora:Edgard Blücher 2002, 301 p.
�Sant´Anna Jr., G. L. Tratamento Biológico de Efluentes: Fundamentos e Aplicações.Editora Interciência, 2010, 418 p.
�Vazollêr, R.F. et al. Microbiologia de Lodos Ativados. Série Manuais/CETESB, 1989,23p.
�Von Sperling, M. Introdução a Qualidade das Águas e ao Tratamento de Esgotos.Editora: UFMG, 3a Edição, 452p.
�Von Sperling, M. Princípios Básicos do Tratamento de Esgotos. Editora:UFMG,1996, 211 p.
top related