Resumo
O lançamento inadequado de efluentes sanitários e industriais nos corpos hídricos tem intensificado o processo de eutrofização ocasionado pelas grandes cargas de nutrientes, principalmente o fósforo considerado limitante desse processo. Dessa maneira, melhorar a eficiência do tratamento destes efluentes para minimizar problemas sanitários é de grande importância para o equilíbrio aquático e a saúde pública. No intuito de obter uma melhor compreensão do processo de remoção biológica de fósforo, este estudo vem avaliar através de três ferramentas estequiométricas a predominância de organismos acumuladores de fósforo (PAOs) em temperatura controlada (20° C), operando um Reator em Bateladas Sequenciais (RBS). Foram analisadas as seguintes relações estequiométricas (ferramentas): relação entre taxa de consumo de oxigênio (TCO) para os substratos propionato e acetato (TCOProprionato/TCOAcetato) em que a partir da análise desta relação o sistema apresentou um valor abaixo da expectativa média de predominância de organismos PAOs (0,4), visto que o valor indicado em literatura especializada é de 1 (OHEMEN, 2006). Outra relação estudada foi a razão entre sólidos suspensos voláteis e sólidos suspensos totais (SSV/SST) obtendo-se um resultado de 0,53, enquanto esperava-se para predominância de PAO uma relação em torno de 46% (VAN HAANDEL e MARAIS, 1999). A relação entre a concentração de fósforo total no lodo e os sólidos suspensos voláteis apresentou valor muito inferior, 0,022, comparando-a ao ideal de 0,38. Os dados obtidos neste estudo indicam que houve presença de PAO, mas não foi atingida a predominância, sendo necessário observar outros fatores além da temperatura que possam ter maior influência no processo do que este parâmetro.
Introdução
A poluição causada por grandes aportes de nutrientes, em especial o fósforo, tem crescido vertiginosamente nos últimos anos e favorecido o desenvolvimento acelerado dos processos de eutrofização. Em razão dessa problemática nos corpos d’água, os sistemas de tratamento biológico de lodo ativado, associados a diferentes técnicas laboratoriais, a biologia molecular e a respirometria surgem como concepções acessíveis para o tratamento e controle operacional da remoção de fósforo, bem como, são medidas de caracterização do lodo.
Para a remoção biológica de fósforo, bactérias acumuladoras desse nutriente (PAO, ou poli-p) devem estar presentes em concentrações significativas no sistema (VAN HAANDEL e MARAIS, 1999). Essas bactérias são microrganismos que têm alto poder de liberar fosfato em ambiente anaeróbio (ao capturar e armazenar material orgânico solúvel do meio na forma de biopolímeros) e acumulá-lo na forma de polifosfatos em ambiente aeróbio perfazendo uma condição fenotípica oriunda da alternância entre ambientes que provoca uma modificação ou adaptação metabólica desses microrganismos (SANTOS, 2014).
De acordo com Nobrega (2009) e Finger (2000) o processo de remoção biológica de fósforo é bastante complexo devido à maioria das reações serem intracelulares e ser afetado por fatores ambientais como oxigênio dissolvido (OD), potencial redox, temperatura e potencial hidrogeniônico (pH), parâmetros hidráulicos, disponibilidade de substrato e presença de nitratos. Dentre estes diversos fatores, a temperatura é considerada de suma importância para a predominância de organismos PAO em detrimento de organismos acumuladores de glicogênio (GAOs, grupo competidor de PAO), enquanto um adequado controle deste parâmetro é capaz de desfavorecer GAOs na competição pelo substrato solúvel na zona anaeróbia. Visto que conforme Bassin (2012), uma das principais causas da deterioração do desempenho desses sistemas está ligada à competição entre PAO e GAO, que embora essas bactérias possam armazenar ácidos graxos voláteis (AGV) como PHA em condições anaeróbias, não são capazes de promover a liberação ou a absorção subsequente de fósforo (SANT’ANNA JR., 2010). O valor médio de temperatura ideal para favorecer o crescimento de PAO, como também, proporcionar maiores taxas de captação do material orgânico biodegradável solúvel encontra-se na faixa de 15°C a 30ºC (BAETENS, 2000; ERDAL; ERDAL; RANDALL 2003). Já nos estudos de López-Vázquez (2009), o autor obteve uma relação de predominância de PAO abaixo de 20°C em detrimento de GAO, que abaixo de 10°C tem seu metabolismo inibido completamente.
Para o grupo GAO temperaturas próximas e acima de 30°C são as preferíveis. Grande parte dos autores que realizaram estudos e experimentos laboratoriais ou em escala plena e enfrentaram problemas referentes à concorrência entre PAO-GAO relatou que a temperatura é um parâmetro extremamente influente nessa competição (LÓPEZ-AZQUEZ, 2009; SANTOS, 2014, SILVA, 2015). Em geral, os estudos indicam que em temperaturas de esgotos comumente superiores a 20°C, a atividade biodesfosfatadora tende a deteriorar-se e, em consequência os microrganismos GAOs tornam-se dominantes (PANSWAD; DOUNGCHAI; ANOTAI, 2003; ERDAL;ERDAL; RANDALL, 2003).
Testes respirométricos para determinação da TCO são muito úteis para avaliar a biodegradabilidade e toxicidade de efluentes, descrever o metabolismo bacteriano, a influência de fatores ambientais sobre este metabolismo e a cinética dos processos biológicos dentre outros parâmetros relacionados com a biomassa ativa presente na suspensão de lodo de sistemas de lodo ativado (VAN HAANDEL et al., 1998; VAN ROLLEGHEM, 2002; DERKS, 2007).
A técnica respirométrica, aliada a um modelo matemático a exemplo dos publicados pela International Water Association (IWA) para sistemas de lodo ativado, capaz de descrever de forma confiável os processos metabólicos envolvidos em sistemas de lodo ativado, pode ser importante para o adequado acompanhamento desses metabolismos e principalmente para a obtenção de parâmetros cinéticos e estequiométricos que sejam realísticos e possam ser aplicados em projetos otimizados (SANTOS, 2009).
Estratégias operacionais que primam por favorecer os PAO em detrimento aos GAO são de suma importância para melhorar o desempenho e a estabilidade de sistemas de remoção biológica de fósforo. Dessa forma, no intuito de avançar na compreensão e aplicação de sistemas de tratamento de esgotos com remoção de nutrientes, especificamente, de fósforo, busca-se avaliar a partir deste estudo, através da utilização de três ferramentas de avaliação da predominância de organismos PAO, a influência da temperatura em biomassa de sistema de lodo ativado.
Autores: Rosilene Maria Leitão Melquiades Bezerra; Nayane de Oliveira Saldanha; Amanda de Araújo Pessoa; Elivania V. M. Santos e Heraldo A. S. Filho.
