Distribuição do tamanho das partículas e estrutura dos flocos biológicos

A Figura 5.22 apresenta a distribuição do tamanho médio dos flocos biológicos durante a operação do BRM sem e com adição do carvão ativado em pó.

Figura 5.22 - Distribuição do tamanho médio dos flocos biológicos durante a operação do BRM sem e com adição do carvão ativado em pó

Observa-se grande variação do tamanho dos flocos biológicos durante toda a operação do BRM. O maior tamanho dos flocos biológicos apresentado no 56º dia de operação ocorreu após um período de ausência de aeração na base do módulo de membranas, que normalmente era feito através do sistema de ar comprimido central. Indicando que um possível excesso de aeração estava sendo usado durante a operação do BRM que acabou provocando a quebra dos flocos biológicos, pois após o restabelecimento da aeração na base do módulo ocorreu uma queda do tamanho médio dos flocos biológicos.

Apesar da Figura 5.22 indicar que após a adição do carvão ativado em pó o tamanho médio dos flocos biológicos aumentou, isso de fato não ocorreu. O Granulômetro é um analisador de partículas, que leva em consideração todo tipo de partícula presente nas amostras, inclusive o CAP, na geração dos seus resultados. Sendo que os valores mais elevados obtidos durante a operação do BRM com CAP, não correspondem ao tamanho final dos flocos biológicos, uma vez que os valores mais elevados, na verdade correspondem a quantificação das partículas do carvão. Tal fato é facilmente percebido analisando as fotomicrografias das amostras do lodo e o tamanho médio das partículas do carvão ativado em pó obtidas através da análise do permeado do BRM com 2 e 4 g/L de CAP. O tamanho médio das partículas do CAP com concentração de 2g/L foi de 64 µm e para a concentração de 4g/L foi de 66 µm.

Observa-se que o tamanho médio dos flocos nos últimos dias de operação do BRM estão bem próximos ao tamanho médio das partículas de carvão ativado em pó. E como esperado o tamanho médio das partículas do carvão ativado em pó, nas duas concentrações avaliadas, diferiram pouco.

O menor tamanho dos flocos biológicos durante a operação do BRM-CAP pode ter ocorrido devido à capacidade de fricção do carvão ativado em pó que provocou a quebra dos flocos biológicos.

Akram e Stuckey (2008) também observaram uma redução do tamanho médio dos flocos biológicos após a adição de CAP em um BRM de escala laboratorial equipados com módulos de membranas de microfiltração do tipo placa e quadro tratando um efluente sintético com concentração de 4000 mg/L de DQO. Durante a operação do BRM sem CAP, com concentração de 1,67 g/L e 3,4 g/L de carvão ativado em pó o tamanho médio dos flocos biológicos foi 23,5 µm; 16,3 µm e 9,6 µm, respectivamente. Essa mudança na distribuição do tamanho das partículas do lodo após a adição do CAP ocorreu porque a biomassa no MBR- CAP era compostas de flocos fracos que foram facilmente quebrados sob um ambiente de turbulência e atrito com o CAP , resultando na diminuição do tamanho dos flocos. A destruição dos flocos promove a liberação de EPS e SMP para a solução, agravando o processo de incrustação das membranas.

Por outro lado, Li et al. (2005) perceberam um aumento da tamanho médio dos flocos após a adição de CAP no BRM. O biorreator convencional apresentou tamanho médio dos flocos do lodo de 47 mm e o BRM-CAP de 57 mm. O aumento da tamanho dos flocos foi atribuído a capacidade do CAP servir como um meio suporte para o crescimento aderido dos microrganismos.

A redução do tamanho dos flocos durante a operação do BRM-CAP pode também estar associada à baixa concentração de carboidrato no meio. Segundo Sweity et al. (2011) os polissacarídeos podem mediar a coesão das células e desempenham um importante papel na manutenção da integridade estrutural dos biofilmes. Os polissacarídeos podem atuar na interação das células de duas maneiras. Primeiramente, os polissacarídeos constituem uma espécie de ligação com as células microbianas formando uma estrutura tridimensional, que pode interagir com mais células bacterianas e material particulado. Em segundo lugar, os

polissacarídeos ajudam a alterar a carga negativa das células, contribuindo para diminuir a repulsão eletrostática entre elas, de tal forma que duas ou mais células possam se aproximar e posteriormente ocorrer a adesão entre elas.

Como mencionado anteriormente, as mudanças do lodo biológico também foram acompanhadas através de análises microscópicas. Semanalmente, amostras do lodo biológico eram analisadas utilizando um microscópio ótico para verificar a diversidade dos microrganismos e a formação dos flocos biológicos. A Figura 5.23 apresenta as fotomicrografias do lodo biológico durante a operação do BRM sem e com adição de CAP.

BRM operando sem CAP BRM com 2 g/L de CAP BRM com 4 g/L de CAP

Figura 5.23 - Fotomicrografias com aumento de 20x (A, B, C, D, E, e F) e 50x (G, H e I) do lodo biológico do BRM durante a operação com e sem adição do CAP

Observa-se claramente pelas fotomicrografias que após a adição do carvão ativado houve uma redução do tamanho dos flocos. Durante a operação do BRM sem carvão os flocos biológicos eram maiores, mais densos e estavam presentes em maior quantidade nas fotomicrografias. Após a adição do CAP a presença dos flocos diminuíram, bem como o tamanho dos mesmos, predominando as partículas de carvão nas fotomicrografias. Em todas as etapas de operação

A

B

C

D

E

F

do BRM foram observadas a presença de rotíferos e protozoários, que evidenciam o bom estado do lodo biológico, uma vez que estes são bioindicadores de toxicidade.