Caracterização do sistema de lagoas de estabilização do município de Guarabira-PB.

DE ESTABILIZAÇÃO DO MUNICÍPIO DE

CARACTERIZAÇÃO DO SISTEMA. DE LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO DO MUNICÍPIO DE GUARABIRA - PB Dissertação a p r e s e n t a d a ao C u r s o de M e s t r a d o em E n g e n h a r i a C i v i l d a U n i v e r s i d a d e F e d e r a l da P a r a i b a , em cumprimento às exigências p a r a obtenção do g r a u de M e s t r e .

ÁREA DE CONCENTRAÇÃO: RECURSOS HÍDRICOS

ORIENTADORES: ANNEMARIE KONIG

BEATRIZ S. O. CEBALLOS

CAMPINA GRANDE - PB 1992

DE ESTABILIZAÇÃO DO MUNICÍPIO DE

GUARABIRA - PB

ILMA QUEIROZ DE BARROS FLORENTINO

COMISSÃO EXAMINADORA:

P r o f * ANNEMARIE KONIQ

- Ph.D

O r i e n t a d o r a /

Prof-» BEATRIZ SUSANA CVRUSKI DE CEBALLOS

O r i e n t a d o r a

- MSc.

P r o f . \ R U I DE OLIVEIRA - Ph.D

caminador I n t e r n o

P r o f . SÉRGIO ROLIM MENDONÇA - MSc,

Examinador E x t e r n o

CAMPINA GRANDE - PB

1992

Às p r o f e s s o r a s Annemarie K o n i g e B e a t r i z S. O.

C e b a l l o s p e l a grande orientação e incansável dedicação.

Ao p r o f e s s o r R u i de O l i v e i r a p e l a s v a l i o s a s

sugestões.

Aos c o l e g a s de mestrado A l e x a n d r e M. de Araújo e

S i b e l e P a d i l h a de C a s t r o p e l o c o m p a n h e i r i s m o .

A Valmária de Araújo O l i v e i r a p e l a a j u d a

f o r n e c i d a no laboratório.

À minha irmã I l k a e cunhado Marcos p e l o grande

esforço na digitação d e s t e t r a b a l h o .

Ao meu m a r i d o Eugênio, f o n t e inesgotável de a p o i o

e amor nas h o r a s mais difíceis d e s t e s três anos.

Aos meus três f i l h o s meu m a i o r a g r a d e c i m e n t o ,

p o i s n e s t a j o r n a d a f o r a m os mais s a c r i f i c a d o s . Meu

b e i j o .

À Companhia de Águas e E s g o t o s da Paraíba

CAGEPA, R e g i o n a l do B r e j o , p e l a s f a c i l i d a d e s o f e r e c i d a s

p a r a a realização d e s t a p e s q u i s a , e s p e c i a l m e n t e à pessoa

de V e r a Lúcia B e z e r r a de F r e i t a s .

Ao Conselho N a c i o n a l de D e s e n v o l v i m e n t o

Científico e Tecnológico - CNPq p e l o s u p o r t e f i n a n c e i r o .

Aos meus f a m i l i a r e s , e s p e c i a l m e n t e

à minha Mãe T e r e z a , ao meu M a r i d o

Eugênio e a meus três amores

Samuel, F a b i a n a e J u l i a n a .

f o i de 7,6 L/s, a q u a l p e r m i t i u o cálculo das c a r g a s

orgânicas volumétricas e s u p e r f i c i a i s , que f o r a m r e s p e c

-t i v a m e n -t e de 50 g DB0

m~

d i a "

(Xs = 1865 k g DB0

h a

d i a

) p a r a o r e a t o r anaeróbio e 55 k g DB0

h a

d i a

(Xv = 2,5 g DB0

m

d i a

) p a r a o f a c u l t a t i v o . .

Ao l o n g o da série de l a g o a s a redução de DB0

f o i

de 90% (289 - 2 9mg/L), SS de 89% (410 - 44mg/L), CF de

99,4176% (1,7 X I O

- 9,9 X I O

CF/lOOmL), EF de

99,8567% (6,0

X 10

- 8,6

X I O

EF/100 inL) e ovos de

A s c a r i s l u m b r i c o i d e s de 100% (1079 - 0 o v o s / L ) .

Foram i d e n t i f i c a d o s 14 e 20 géneros de a l g a s nos

e f l u e n t e s das l a g o a s anaeróbia e f a c u l t a t i v a r e s p e c t i v a

-mente. Os p r i n c i p a i s géneros p r e s e n t e s e suas

frequências na l a g o a anaeróbia f o r a m , O s c i l l a t o r i a (93 % ) , C h l a

-mydomonas (62 % ) , E u g l e n a (52 %) e N a v i c u l a (52 %) e, na

f a c u l t a t i v a , A n k i s t r o d e s m u s (97 % ) , E u g l e n a (96 % ) ,

Phacus (93 % ) , C l o s t e r i u m (93 %) e O s c i l l a t o r i a (86 % ) .

Os demais géneros t i v e r a m uma frequência de a p a r e c i m e n t o

menor que 80 %.

A concentração média da biomassa de a l g a s , e x

-p r e s s a como c l o r o f i l a a, f o i de 8,8 e 168,4 u g / L no

e f l u e n t e da l a g o a A j e F-^ r e s p e c t i v a m e n t e .

O o b j e t i v o d e s t e t r a b a l h o f o i o e s t u d o do. S i s t e m a

de Lagoas de Estabilização da c i d a d e de G u a r a b i r a ,

( P b ) , através da caracterização da vazão média a f l u e n t e ,

do m o n i t o r a m e n t o da q u a l i d a d e físicoquímica e m i c r o b i o

-lógica do e s g o t o b r u t o e dos e f l u e n t e s de cada l a g o a e

da análise da eficiência do s i s t e m a .

A estação de t r a t a m e n t o é constituída de d o i s

módulos em p a r a l e l o , cada um com duas l a g o a s em série

(anaeróbia, s e g u i d a de f a c u l t a t i v a ) , com p r o f u n d i d a d e de

3,7 e 2,2 m r e s p e c t i v a m e n t e , t o t a l i z a n d o uma área de

1,92 ha. A p e s q u i s a f o i d e s e n v o l v i d a no p r i m e i r o módulo.

As c o l e t a s semanais de a m o s t r a s eram r e a l i z a d a s

às 8 h o r a s e as análises eram i n i c i a d a s no máximo duas

h o r a s após a c o l e t a .

O e s g o t o b r u t o e os e f l u e n t e s A-^ e f o r a m

a n a l i s a d o s no período de 27/03/90 à 19/12/90, através

dos parâmetros pH, t e m p e r a t u r a , oxigénio d i s s o l v i d o ,

DB0

, DQO, sólidos s u s p e n s o s , nitrogénio a m o n i a c a l ,

nitrogénio nítrico, o r t o f o s f a t o solúvel, fósforo t o t a l ,

c l o r o f i l a a, identificação de a l g a s , c o l i f o r m e s f e c a i s ,

e s t r e p t o c o c o s f e c a i s , e contagem de ovos de A s c a r i s

l u m b r i c o i d e s .

T h i s work aimed t h e s t u d y o f a w a s t e

s t a b i l i z a t i o n pond system t h r o u g h f l o w c h a r a c t e r i z a t i o n ,

p h y s i c o - c h e m i c a l m o n i t o r i n g and e v a l u a t i o n o f pond

e f f i c i e n c y .

The sewage t r e a t m e n t p l a n t , l o c a t e d a t G u a r a b i r a

c i t y -PB, c o m p r i s e d two s e r i e s o f ponds, each h a v i n g an

anaeróbio pond f o l l o w e d by a f a c u l t a t i v e pond w i t h

d e p t h s o f 3.7 and 2.2 m r e s p e c t i v e l y and 1.92 ha o f

t o t a l a r e a . T h i s r e s e a r c h was c o n d u c t e d on t h e f i r s t

s e r i e o f ponds.

From 2 7 t h March t o 1 9 t h December 1990 samples o f

raw sewage and pond e f f l u e n t s were t a k e n , w e e k l y , a t 8

AM and p r o c e s s e d w i t h i n t w o h o u r s .

Samples were a n a l y s e d f o r pH, t e m p e r a t u r e ,

d i s s o l v e d oxygen, B0D

, COD, suspended s o l i d s , n i t r a t e ,

ammonia, s o l u b l e o r t h o p h o s p h a t e , t o t a l p h o s p h o r u s ,

f a e c a l c o l i f o r m s , f a e c a l s t r e p t o c o c c i and A s c a r i s

l u m b r i c o i d e s eggs c o u n t s .

The mean f l o w was 7.6 L/s and t h e v o l u m e t r i c and

s u p e r f i c i a l o r g a n i c l o a d s were 50 g B0D

m~

d

and 55

suspended s o l i d s (410-44mg/L) , 99,42% f o r f a e c a l

c o l i f o r m s (1.7 x I O

- 9.9 x 1 0

FC/lOOmL), 99.85% f o r

f a e c a l s t r e p t o c o c c i (6.0 x I O

- 8.6 x I O

FS/lOOmL) and

100% f o r A s c a r i s l u m b r i c o i d e s eggs (1079 - 0 eggs L

) .

U g r a d i n g o f t h e e f f l u e n t q u a l i t y c o u l d be a c h i e v e d

b y i n c o r p o r a t i n g m a t u r a t i o n ponds t o t h e s y s t e m .

A l g a e i d e n t i f i c a t i o n on a n a e r o b i c and f a c u l t a t i v e

e f f l u e n t s showed 14 and 20 g e n e r a . O s c i l l a t o r i a ,

Chlamydotnonas, E u g l e n a and N a v i c u l a were t h e most

f r e q u e n t i n t h e f i r s t pond whereas i n t h e second pond

A n k i s t r o d e s r o u s , E u g l e n a , Phacus, C l o s t e r i u m and

O s c i l l a t o r i a were p r e d o m i n a n t . The mean a l g a e b i o m a s s ,

measured as c h l o r o p h y l l a, i n pond e f f l u e n t s were 8.8

INTRODUÇÃO REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 2.1 - Lagoas de Estabilização 2.1.1 - Introdução 2.1.2 - T i p o s de Lagoas de Estabilização.. 2.1.2.1 - Lagoas Anaeróbias 2.1.2.2 - Lagoas F a c u l t a t i v a s 1 2.1.2.3 - Lagoas de Maturação 2 2.1.3 - Lagoas de Estabilização em Série.2

2.2 - P r i n c i p a i s Organismos E n v o l v i d o s no T r a t a m e n t o de E s g o t o s p o r Lagoas de Estabilização 2 2.2.1 - Bactérias 2 2.2.2 - A l g a s 2 2.3 - Eliminação de Bactérias I n d i c a d o r a s e H e l m i n t o s em Lagoas de Estabilização....2 2.4 - Eficiência de T r a t a m e n t o em Lagoas de Estabilização A MATERIAIS E MÉTODOS A 3.1 - Descrição do S i s t e m a E x p e r i m e n t a l A

Medição da Vazão Média de E s g o t o 53

O b j e t i v o s da P e s q u i s a 53

3.4.1 - O b j e t i v o G e r a l 53

3.4.2 - O b j e t i v o s Específicos 54

C o l e t a de Amostras 54

Parâmetros A n a l i s a d o s '....55

3.6.1 - Parâmetros Físico-Químicos..55

3.6.1.1 - T e m p e r a t u r a 55

3.6.1.2 - pH 55

3.6.1.3 - Oxigénio D i s s o l v i d o . . . . 55

3.6.1.4 - DB0

56

3.6.1.5 - DQO 57

3.6.1.6 - Sólidos Suspensos 57

3.6.1.7 - Nitrogénio A m o n i a c a l . . . 58

3.6.1.8 - Nitrogénio Nítrico 58

3.6.1.9 - Fósforo 59

3.6.2 - Parâmetros Microbiológicos..59

3.6.2.1 - C l o r o f i l a a 59

3.6.2.2 - Identificação de A l g a s . 6 0

3.6.2.3 - C o l i f o r m e s f e c a i s 60

3.6.2.4 - E s t r e p t o c o c o s f e c a i s . . . 6 0

3.6.2.5 - A s c a r i s l u m b r i c o i d e s . . . 6 1

3.7 - Métodos Analíticos 6 1

3.7.1 - Parâmetros Físico-Químicos..61

3.7.1.1 - T e m p e r a t u r a 61

3.7.1.2 - pH 62

3.7.1.3 - Oxigénio D i s s o l v i d o . . . . 62

3.7.1.4 - DB0

62

3.7.1.5 - DQO 62

3.7.1.6 - Sólidos Suspensos 63

3.7.1.7 - Nitrogénio A m o n i a c a l . . . 63

3.7.1.8 - Nitrogénio Nítrico 63

3.7.1.9 - O r t o f o s f a t o Solúvel.... 63

3.7.1.10- Fósforo T o t a l 64

3.7.2 - Parâmetros Microbiológicos..64

3.7.2.1 - C l o r o f i l a a 64

3.7.2.2 - Identificação de A l g a s . 6 4

3.7.2.3 - C o l i f o r m e s f e c a i s 65

3.7.2.4 - E s t r e p t o c o c o s f e c a i s . . . 6 5

3.7.2.5 - A s c a r i s l u m b r i c o i d e s . . . 6 6

APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS 7 0

4 . 1 - Medição da Vazão Média de Esgoto A f l u e n t e

do S i s t e m a de Lagoas 70

4i2 - Monitoramento Físico-Químico e

F i s i c o - Q u i m i c o e Microbiológicos da

Série de Lagoas... ' 83

5 - DISCUSSÃO 107

6 - CONCLUSÕES 119

A utilização de águas p a r a as d i v e r s a s a t i v i d a d e s

r e l a c i o n a d a s à v i d a do homem, g e r a o a p a r e c i m e n t o das

águas residuárias. E s t a s águas, contém e l e v a d a s c a r g a s

orgânicas e a l t a s concentrações de m i c r o r g a n i s m o s e

devem s o f r e r t r a t a m e n t o p a r a não a f e t a r e m n e g a t i v a m e n t e

a q u a l i d a d e da água dos c o r p o s r e c e p t o r e s .

Desde a a n t i g u i d a d e as civilizações observavam a

n e c e s s i d a d e do a f a s t a m e n t o das e x c r e t a s p a r a l o n g e do

convívio público. A c i d a d e de Eshnunna (Mesopotâmia) a

2.500 a.c. f o i uma das p i o n e i r a s n e s t e a s p e c t o . N e l a

f o r a m e n c o n t r a d o s canos de e s g o t o s , f a b r i c a d o s em t i j o

-l o s que c o -l e t a v a m os f -l u x o s p r o v e n i e n t e s das -l a t r i n a s

r e s i d e n c i a i s . T o d a v i a , f o i a civilização h i n d u a

responsável p e l o s p r i m e i r o s passos no t r a t a m e n t o das

águas residuárias. Na t e n t a t i v a de se l i v r a r e m o mais

r a p i d a m e n t e possível das águas s e r v i d a s , e l e s construíam

f o s s o s que r e u n i a m as águas p r o v e n i e n t e s de l a t r i n a s e

c o z i n h a s . As áreas e s c o l h i d a s p a r a a construção de

f o s s o s , estavam sempre l o c a l i z a d a s a uma c e r t a distância

das comunidades. As águas aí armazenadas eram c l a r i f i c a

-das em função do tempo. G r a y ( 1 9 4 0 ) , a f i r m o u que e s t e s

f o s s o s f o r a m os p r e c u s s o r e s dos t a n q u e s sépticos. E,

nada impede de a f i r m a r , que f o r a m também a n t e c e s s o r e s

das a t u a i s l a g o a s de estabilização.

As l a g o a s de estabilização c o n s t i t u e m um método

económico e v a n t a j o s o de t r a t a m e n t o de águas

residuári-as. Apresentam c u s t o s r e l a t i v a m e n t e b a i x o s p a r a a sua

construção e operação. São de fácil manutenção e t r a t a m

g r a n d e v a r i e d a d e de águas residuárias domésticas e

i n d u s t r i a i s , a t i n g i n d o q u a l q u e r padrão de q u a l i d a d e

sanitária d e s e j a d o . Em c l i m a s t r o p i c a i s são b a s t a n t e

d i f u n d i d a s , p o i s as e l e v a d a s t e m p e r a t u r a s médias a n u a i s

f a v o r e c e m a a t i v i d a d e m i c r o b i a n a ao l o n g o do c i c l o

hidrológico. A p r i n c i p a l desvantagem a s s o c i a d a à

utilização de l a g o a s , é a grande extensão de t e r r a

r e q u e r i d a p a r a a sua construção.

São normalmente c l a s s i f i c a d a s em anaeróbias,

f a c u l t a t i v a s e de maturação segundo o t i p o de m e t a b o l i s

-mo p r e d o m i n a n t e .

Para avaliação do desempenho de um s i s t e m a de

l a g o a s de estabilização operando com c a r g a t o t a l de

p r o j e t o , Pearson e t a l i i ( 1 9 8 7 b ) , recomendam:

a) f a z e r uma descrição física d e t a l h a d a do s i s t e

-ma a s e r e s t u d a d o , t a i s como a localização, os números e

t i p o s de l a g o a s ,

e as dimensões das mesmas;

b) s e g u i r as técnicas de amostragem p a r a a v a l i a r

c o r r e t a m e n t e as condições r e a i s do s i s t e m a ;

c ) determinar os parâmetros DB0

, DQO, SS, CF,

c l o r o f i l a a, géneros de a l g a s , amónia, n i t r a t o , c l o r e t o ,

fósforo t o t a l , s u l f a t o , pH, t e m p e r a t u r a , c o n d u t i v i d a d e

elétrica, Ca, Mg, Na, B o r o , ovos de nematóides i n t e s t i

-n a i s

e profundidade do l o d o ;

d) m e d i r a vazão a f l u e n t e de cada l a g o a , em

s e p a r a d o , p a r a d e t e r m i n a r o tempo de detenção hidráulica

e as cargas orgânicas r e s p e c t i v a s ;

e) o b t e r os dados meteorológicos, temperatura do

a r , precipitação pluviométrica, evaporação, v e l o c i d a d e

dos v e n t o s , irradiação, e t c , p a r a d e t e r m i n a r as estações

em que as c o l e t a s são r e a l i z a d a s .

V i s t o que, g e r a l m e n t e é inviável a análise s i s t e

-mática de t o d o s os parâmetros, far-se-á uma seleção dos

m a i s adequados p a r a cada situação, dependendo do u s o que

2 . 1 Lagoas de Estabilização

2.1.1 Introdução

Para o p r o c e s s o de depuração de águas residuárias

e x i s t e m d i v e r s o s métodos de t r a t a m e n t o , c l a s s i f i c a d o s em

c o n v e n c i o n a i s e não c o n v e n c i o n a i s . Os métodos

c o n v e n c i o n a i s são b a s t a n t e u t i l i z a d o s , no e n t a n t o ,

t o d o s , sem exceção, requerem a l t o s c u s t o s na execução,

operação e manutenção, além de a p r e s e n t a r e m b a i x a s t a x a s

na remoção de m i c r o r g a n i s m o s patogênicos, como também

g r a n d e produção de l o d o . O c u s t o t o t a l , no t r a t a m e n t o do

l o d o p r o d u z i d o , é r e l a t i v a m e n t e a l t o , a t i n g i n d o v a l o r e s

m a i o r e s que 50%, de t o d o o v a l o r g a s t o com o t r a t a m e n t o

c o n v e n c i o n a l ( A r t h u r , 1 9 8 3 ) . Esses s i s t e m a s de

t r a t a m e n t o f i c a m m u i t a s v e z e s inviáveis em t e r m o s

económicos, p r i n c i p a l m e n t e p a r a países em

d e s e n v o l v i m e n t o .

D e n t r e os s i s t e m a s não c o n v e n c i o n a i s de

t r a t a m e n t o de e f l u e n t e s líquidos, destacam-se as l a g o a s

de estabilização, que são de g r a n d e vantagem, p o r

constituírem um p r o c e s s o de depuração biológica s i m p l e s

que e n v o l v e p r i n c i p a l m e n t e bactérias e/ou a l g a s . Podem

-a t i n g i r q u -a l q u e r g r -a u de purific-ação d e s e j -a d -a , -a ur-a

c u s t o b a i x o de execução e operação cora um mínimo de

manutenção, t a r e f a s e s t a s e x e c u t a d a s p o r p e s s o a l não

e s p e c i a l i z a d o . Seu uso é p a r t i c u l a r m e n t e satisfatório em

c l i m a s q u e n t e s , onde a t e m p e r a t u r a a m b i e n t e f a v o r e c e a

a t i v i d a d e m i c r o b i a n a ( P e a r s o n ,

1 9 8 7 ) .

Lagoas de estabilização nada mais são, que

g r a n d e s t a n q u e s de pequena p r o f u n d i d a d e , d e l i m i t a d o s p o r

t a l u d e s de t e r r a ou p a r e d e s , onde águas residuárias são

i n t e i r a m e n t e t r a t a d a s p o r p r o c e s s o s n a t u r a i s e n v o l v e n d o

a l g a s e/ou bactérias, como é m o s t r a d o na F i g u r a

2 . 1 .

Além das v a n t a g e n s mencionadas, a d i c i o n a m - s e :

(a) l a g o a s de estabilização são capazes de

s u p o r t a r choques de s o b r e c a r g a s hidráulicas e orgânicas

(Mara & Pearson,

B a r t o n e ,

S i l v a ,

(b) t o l e r a m a l t a s concentrações de m e t a i s

pesados, aproximadamente de

3 0 mg/L (Mara & Pearson,

1 9 8 6 ) , até 60 mg/L (Pearson, 1 9 8 7 ) ;

( c ) apresentam g r a n d e remoção de patógenos,

podendo-se r e u s a r o seu e f l u e n t e em a g r i c u l t u r a ou

a q u a c u l t u r a ( B a r t o n e ,

1 9 8 6 ; Mara & Pearson, 1 9 8 6 ;

Feachem e t a l i i ,

; S i l v a ,

1

co.

BACTÉRIAS

MATÉRIA

ORGÂNICA r-^rrrr : _{CÉLULAS NOVAS}

Figura 2.1- Simbiose de algas e bacte'rios em lagoas de estabilização.

( B a r t o n e , 1986; D i n g e s , 1 9 8 2 ) ;

(e) o t e r r e n o é f a c i l m e n t e r e c u p e r a d o , se

necessário p a r a uso no f u t u r o ( B a r t o n e , 1986) ;

' f ) os e f l u e n t e s são r i c o s em n u t r i e n t e s e

a l g a s , o que p r o p i c i a s e u uso p a r a a irrigação e

a q u a c u l t u r a ( B a r t o n e , 1986) ;

(g) u t i l i z a m como f o n t e de e n e r g i a , a radiação

s o l a r e a e n e r g i a química, l i b e r a d a p e l a degradação da

matéria orgânica, em l u g a r da e n e r g i a elétrica (Mara &

P e a r s o n , 1986; S i l v a , 1 9 8 2 ) .

A única- desvantagem do u s o de l a g o a s de

estabilização é a utilização das g r a n d e s áreas de t e r r a

r e q u e r i d a s p a r a a construção do s i s t e m a de t r a t a m e n t o .

M u i t o embora, em l o c a l i d a d e s onde t e r r e n o s são

disponíveis e a v a l i a d o s a um c u s t o r e l a t i v a m e n t e b a i x o ,

i s t o passa a não s e r c o n s i d e r a d o como desvantagem.

2.1.2 T i p o s de Lagoas de Estabilização

As l a g o a s de estabilização podem s e r

c l a s s i f i c a d a s , de a c o r d o com as a t i v i d a d e s metabólicas

p r e d o m i n a n t e s , em anaeróbicas f a c u l t a t i v a s e de

maturação.

2.1.2.1 Lagoas Anaeróbias

São r e a t o r e s u t i l i z a d o s f r e q u e n t e m e n t e como um

estágio de pré-tratamento, sendo v a n t a j o s o o s e u uso em

e s g o t o s com DB0

> 300mg/L (Mara & Pearson, 1 9 8 6 ) . Têm

u s u a l m e n t e de 2 a 5 m de p r o f u n d i d a d e , o que é

s u f i c i e n t e p a r a p e r m i t i r a acumulação de l o d o no f u n d o

da l a g o a ( B r a d l e y & da S i l v a , 1 9 7 6 ) . São c o m p l e t a m e n t e

i s e n t a s de oxigénio d e v i d o à e l e v a d a c a r g a de DB0

.

Desta f o r m a , n e s t e r e a t o r , as a l g a s não têm p a p e l

e v i d e n t e no p r o c e s s o de t r a t a m e n t o , podendo apenas

a p r e s e n t a r - s e na superfície, através de um f i l m e f i n o ,

u s u a l m e n t e de a l g a s f l a g e l a d a s ( p o r exemplo,

Chlamydomonas). E s t a s a l g a s r e p r e s e n t a m pequenas

proporções de biomassa m i c r o b i a l , sendo pouco provável

que c o n t r i b u a m s i g n i f i c a t i v a m e n t e na remoção de DBO

( P e a r s o n , 1 9 8 7 ) .

A remoção biológica da matéria orgânica, n e s t e

t i p o de l a g o a s , é baseada e x c l u s i v a m e n t e na digestão

anaeróbia. Segundo A r t h u r ( 1 9 8 3 ) , o p r o c e s s o compreende

2 estágios de degradação:

a) Putrefação:

Bactérias

Matéria p r o d u t o r a s Novas Ácidos a s s o c i a d o s

orgânica > células + (acético,butírico

de ácidos b a c t e r i a n a s e propiônico)

b) No segundo estágio,bactérias metanogênicas

c o n v e r t e m os p r o d u t o s do p r i m e i r o estágio p a r a metano e

o u t r o s p r o d u t o s mais s i m p l e s .

Bactérias

Ácidos p r o d u t o r a s Novas Metano + Dióxido

a s s o c i a d o s > células + de c a r b o n o +

de metano b a c t e r i a n a s Amónia + Água

Peres (1982) a c r e s c e n t a que a digestão anaeróbia

é d e s c r i t a , a t u a l m e n t e , através de d o i s estágios p a r a

f a c i l i t a r a compreensão de a l g u n s a s p e c t o s na

e n g e n h a r i a . A f i r m a no e n t a n t o , que o esquema de d o i s

estágios não é satisfatório como f o i e v i d e n c i a d o p o r

B r y a n t (1979) c i t a d o p o r Peres ( 1 9 8 2 ) . E s t e s e s t u d o s

m o s t r a r a m que e x i s t e m preferências de s u b s t r a t o s

c a t a b o l i z a d o s p e l a s bactérias metanogênicas, t a i s como

ácidos acético e fórmico, metano, hidrogénio m o l e c u l a r e

gás carbónico, em relação a álcoois e o u t r o s ácidos

orgânicos de c a d e i a carbónica m a i o r que o acético,

p r o d u z i d a s p e l a s bactérias f e r m e n t a t i v a s do p r i m e i r o

estágio. Baseando-se nesse f a t o f o i que B r y a n t ( 1 9 7 9 ) ,

propôs um esquema de três estágios p a r a m e l h o r

e x e m p l i f i c a r o p r o c e s s o de degradação anaeróbia, de

a c o r d o com o i l u s t r a d o na F i g u r a 2.2.

No p r i m e i r o estágio as bactérias hidrolíticas

f e r m e n t a t i v a s obtém e n e r g i a p a r a o seu c r e s c i m e n t o a

p a r t i r da hidrólise de polímeros orgânicos. No segundo

estágio, os ácidos g r a x o s e álcoois, p r o d u z i d o s

a n t e r i o r m e n t e , são u t i l i z a d o s no c r e s c i m e n t o das

bactérias acetogênicas que produzem, p o r sua v e z ,

a c e t a t o , hidrogénio e algumas v e z e s o dióxido de

c a r b o n o . F i n a l m e n t e no t e r c e i r o estágio, as bactérias

metanogênicas seguem duas v i a s na formação de metano,

uma a p a r t i r do a c e t a t o o q u a l é d e s c a r b o x i l a d o e

r e d u z i d o e a o u t r a na q u a l o dióxido de c a r b o n o é

r e d u z i d o a metano.

T o d a v i a , a u t o r e s como G u j e r & Zehnder (1983)

c i t a d o s p o r Van Haandel & L e t i n g a ( 1 9 9 1 ) , mostram que o

p r o c e s s o de conversão da matéria orgânica em

s i s t e m a s anaeróbicos pode s e r a p r e s e n t a d o em q u a t r o

f a s e s d i s t i n t a s ( F i g u r a 2 . 3 ) .

Na f a s e da hidrólise, bactérias f e r m e n t a t i v a s

degradam as proteínas v i a polipeptídeo em aminoácidos,

os c a r b o h i d r a t o s em açúcares solúveis (mono e

Carboidratos lipídeos proteínas Hidrólise e Fermentação ( 1 ) Ácidos graxos Etanol

Acetato Desidrogenação Acetogênica ( 2 ) Desidrogenação Acetogênica ( 2 ) Descarboxilação de Acetato ( 3 ) Formação redutivo J de metano (3) CH4+ C02 CH H20

Figura 2.2 Esquema de três estágios para a degradação anaeróbica completa da matéria orgânica.

(I ): bactérias hidrolíticas fermentativas.

( 2 ) ! bactérias acetogênicas produtoras de hidrogénio. (3 ): bactérias metanogênicas. (fonte: Peres, I982.)

Material Orgânico Particulado Proteínas, Carbohidratos, Lipídi os

HIDROLISE

Aminoa'cidos, Açucares Ácidos Gordurosos

Produtos Intermediários Propionato, Butirato etc.

ACIDOGENESE

ACETOGÊNESE

METANOGENESE

Figura 2.3 - Fases do processo de conversão da matéria orgânica, em sistemas anaeróbios.

dissacarídeos) e os lipídios em ácidos g r a x o s de c a d e i a s

l o n g a s e g l i c e r o l .

Na acidogênese, os compostos d i s s o l v i d o s da f a s e

de hidrólise são a b s o r v i d o s p e l a s células das bactérias

f e r m e n t a t i v a s , que após a acidogênese, e x c r e t a m

compostos s i m p l e s como ácidos g r a x o s voláteis, álcoois,

ácido lático e compostos m i n e r a i s como dióxido de

c a r b o n o , hidrogénio, amónia e s u l f e t o de hidrogénio.

. Na f a s e da acetogênese, os p r o d u t o s da

acidogênese são c o n v e r t i d o s em a c e t a t o , hidrogénio e

dióxido de c a r b o n o .

Na última f a s e , a metanogênese, o c o r r e a

produção de metano, através do a c e t a t o ou da reação de

hidrogénio com dióxido de c a r b o n o com intervenção das

bactérias acetotrópicas e hidrogenotrópicas

r e s p e c t i v a m e n t e , de a c o r d o com as s e g u i n t e s equações:

Metanogênese Acetotrópica

CH3COOH > CH4 + C 02 ( 2 . 1 )

Metanogênese Hidrogenotrópica

4 H2 + C 02 > CH4 + 2 H20 ( 2 . 2 )

depende do d e l i c a d o equilíbrio e n t r e as bactérias

f o r m a d o r a s de ácidos e as f o r m a d o r a s de metano ( M e t c a l f

& Eddy, 1972) já que as últimas são m u i t o sensíveis a

mudanças de pH, presença de m e t a i s pesados e

d e t e r g e n t e s , mudanças de a l c a l i n i d a d e , t e m p e r a t u r a e

concentração de s u l f e t o s ( M i d d l e b r o o k s e t a l i i , 1 9 8 2 ) .

Havendo alterações a d v e r s a s à sobrevivência das

bactérias metanogênicas, as l a g o a s de estabilização

anaeróbias atuarão apenas como meros t a n q u e s de

estocagem de l o d o (Mara, 1976; Pearson, 1 9 8 7 ) .

Segundo Pacheco ( 1 9 8 2 ) , o tempo de detenção

hidráulica das l a g o a s anaeróbias é c a l c u l a d o em função

do tempo mínimo necessário p a r a a formação das bactérias

f o r m a d o r a s do metano, as q u a i s r e q u e r e m de 2 a 5 d i a s

(as de c r e s c i m e n t o rápido) e de 20 a 30 d i a s ( a s de

c r e s c i m e n t o l e n t o ) . As bactérias metanogênicas crescem

m u i t o m a i s l e n t a m e n t e que as p r o d u t o r a s de ácidos (de

O l i v e i r a , 1 9 9 0 ) .

As l a g o a s anaeróbias são susceptíveis a

a p r e s e n t a r e m d e s p r e n d i m e n t o de o d o r e s , p r i n c i p a l m e n t e

quando a c a r g a orgânica volumétrica u l t r a p a s s a v a l o r e s

s u p e r i o r e s a 400g DB0

m ~

. d i a

(Mara, 1976) ou quando

( G l o y n a , 1 9 7 1 ) . Elevadas c a r g a s volumétricas provocam a

predominância de condições ácidas na l a g o a , r e d u z i n d o o

pH p a r a v a l o r e s a b a i x o de 7,0 , g e r a n d o condições que

p e r m i t e m o d e s p r e n d i m e n t o do gás sulfídrico. O

equilíbrio H

S-HS~-S

~ num pH acima de 7,0, promove a

liberação de pouco s u l f e t o de hidrogénio (APHA, 1 9 8 5 ) .

A l t a s concentrações de s u l f a t o também são

responsáveis p e l o odor em s i s t e m a s anaeróbios, p o r serem

u t i l i z a d o s como a c e p t o r e s f i n a i s de elétrons na

decomposição da matéria orgânica, r e s u l t a n d o na

liberação de S

~. E s t e pode s e r p r o d u z i d o a p a r t i r da

oxidação bioquímica do ácido acético, que é i l u s t r a d a

a b a i x o . (de O l i v e i r a , 1 9 8 3 ) .

CH

COOH+S0

" > 2 C 0

+ 2 H

0 + S

~ ( 2 . 3 )

O íon s u l f e t o r e s u l t a n t e da redução do íon

s u l f a t o , combina-se com íons hidrogénio g e r a n d o o gás

sulfídrico:

2 H

+ S

" <=====> H

S ( 2 . 4 )

Para m i n i m i z a r a formação de gás sulfídrico, é

recomendável que se mantenha o pH da l a g o a acima de 7,0

na f o r m a do I o n b i s s u l f e t o (HS~) que é i n o d o r o . Para

e l e v a r o pH é necessário que se promova uma

recirculação com e f l u e n t e s p r o v e n i e n t e s de l a g o a s

f a c u l t a t i v a s ou de maturação, na razão de 1 p a r a 6 (Van

Eck & Simpson 1966, c i t a d o p o r S i l v a & Mara, 1 9 7 9 ) .

Segundo B r a d l e y & da S i l v a ( 1 9 7 6 ) , algumas l a g o a s

r e c i r c u l a m com t a x a s de até 50%, e J e z i a l i c (1971)

reforça que e s t a s t a x a s dependem da concentração do

e s g o t o , v a r i a n d o de 0,2 a 1,5 v e z e s o volume da l a g o a .

Em l a g o a s anaeróbias, a frequência típica p a r a a

remoção de l o d o , é p o r v o l t a de uma vez a cada d o i s a

três anos ( B r a d l e y & da S i l v a , 1 9 7 6 ) . P e a r s o n (1987)

a f i r m a que em c l i m a s t r o p i c a i s , a remoção só é

necessária uma vez a cada c i n c o anos ou quando as l a g o a s

e s t i v e r e m com l o d o até a meia p r o f u n d i d a d e .

O e f l u e n t e das lagoas anaeróbias n e c e s s i t a de

t r a t a m e n t o p o s t e r i o r uma vez que não têm q u a l i d a d e

físico-química e microbiológica adequada p a r a a

disposição no meio a m b i e n t e .

2.1.2.2 Lagoas F a c u l t a t i v a s

( f a c u l t a t i v a s primárias) ou p r o v e n i e n t e s de um

pré-t r a pré-t a m e n pré-t o ( f a c u l pré-t a pré-t i v a s secundárias). Têm como p a p e l

p r i n c i p a l a remoção de matéria orgânica, u s u a l m e n t e

e n t r e 60 e 80% da DBO a f l u e n t e ( P e a r s o n , 1 9 8 7 ) . E s t a s

l a g o a s promovem também, alguma m o r t e de o r g a n i s m o s

patogênicos, uma vez que, se observam reduções de, no

mínimo, uma ordem de grandeza nos c o l i f o r m e s f e c a i s

( P e a r s o n , 1 9 8 7 ) .

São construídas com p r o f u n d i d a d e s que v a r i a m de

1,0 a 2,0m. D i f e r e n c i a m - s e em seu i n t e r i o r três

camadas, uma aeróbia próxima à superfície, uma

intermediária, e uma t e r c e i r a anaeróbia, no f u n d o do

r e a t o r . Segundo M e t c a l f & Eddy ( 1 9 7 2 ) , " na camada

s u p e r f i c i a l , c a r a c t e r i z a d a p e l a presença de oxigénio,

v e r i f i c a - s e a degradação da matéria orgânica f e i t a p o r

bactérias aeróbias; na camada intermediária, d e s c r i t a

como p a r t e anaeróbia e p a r t e aeróbia, e s t a degradação é

f e i t a p r i n c i p a l m e n t e p o r bactérias f a c u l t a t i v a s e na

última camada, onde o c o r r e a sedimentação de sólidos

s u s p e n s o s , a decomposição é r e a l i z a d a na ausência de

oxigénio p o r bactérias anaeróbias.

A F i g u r a 2.4 m o s t r a um esquema do mecanismo p a r a

a estabilização da matéria orgânica do e s g o t o em l a g o a s

NOVAS ALGAS FOTOSSÍNTESE A L G A S BACTÉRIAS ALGAS FORMAS DE N e P SÓLIDOS f ORGÂNICOS E SOLÚVEIS )

Figura 2.4 - Esquema de funcionamento de uma lagoa facultativa (Modificado de Pessoa e Jordão, 1975.)

f a c u l t a t i v a s . Nas camadas s u p e r f i c i a i s , o t r a t a m e n t o

biológico é r e a l i z a d o p e l a interação simbiótica e n t r e

bactérias e a l g a s . As bactérias t r a n s f o r m a m os compostos

orgânicos a f l u e n t e s em dióxido de c a r b o n o e s a i s de

nitrogénio e fósforo. As a l g a s usam esses compostos

inorgânicos, r e a l i z a n d o a fotossíntese na presença de

e n e r g i a s o l a r , g e r a n d o novas células, e l i b e r a n d o

oxigénio m o l e c u l a r p a r a a massa líquida. Esse oxigénio

d i s s o l v i d o , é usado p e l a s bactérias aeróbias na

decomposição de mais matéria orgânica, e formação de

novas bactérias, f e c h a n d o dessa f o r m a o c i c l o .

No f u n d o do r e a t o r f a c u l t a t i v o , os sólidos

sedimentáveis do a f l u e n t e s o f r e m um p r o c e s s o de

degradação anaeróbia, com liberação de metano, s u l f e t o

de hidrogénio, nitrogénio a m o n i a c a l e dióxido de

c a r b o n o . A tendência desses gases é moverem-se p a r a

c i m a , em direção à superfície (Quano, 1983) onde boa

p a r t e escapa p a r a a a t m o s f e r a .

D u r a n t e as h o r a s i l u m i n a d a s do d i a , quando a

a t i v i d a d e fotossintética das a l g a s é m a i s i n t e n s a ,

o c o r r e o aumento na concentração de oxigénio d i s s o l v i d o

na massa d'água. Concentrações de até 20 mg/L já f o r a m

r e g i s t r a d a s no período compreendido e n t r e 12 e 16 h o r a s

p o r K o n i g (1984) através de e s t u d o s r e a l i z a d o s em l a g o a s

de estabilização f a c u l t a t i v a s e de maturação.

A v i g o r o s a a t i v i d a d e fotossintética das a l g a s ,

além de aumentar s i g n i f i c a t i v a m e n t e as concentrações de

oxigénio d i s s o l v i d o , promovem aumentos nos v a l o r e s do pH

da l a g o a . E s t e s v a l o r e s são a l t e r a d o s , d e v i d o à

existência de um déficit de dióxido de c a r b o n o na massa

líquida, o c a s i o n a d o p e l o desequilíbrio e x i s t e n t e e n t r e a

remoção a c e l e r a d a de dióxido de c a r b o n o p e l a s a l g a s e a

produção i n s u f i c i e n t e p e l a s bactérias. I s t o f a z com que

as a l g a s , no p r o c e s s o da fotossíntese, u t i l i z e m dióxido

de c a r b o n o p r o v e n i e n t e da dissociação de íons

b i c a r b o n a t o s r e s u l t a n d o na liberação de íons. h i d r o x i l a s ,

p r i n c i p a i s responsáveis p e l o aumento de pH, que chega a

a t i n g i r nos r e a t o r e s f a c u l t a t i v o s v a l o r e s e n t r e 10,5

( C a d w e l l , 1946) e até 11,0 (Quano, 1 9 8 3 ) .

As condições de a e r o b i o s e das camadas

s u p e r f i c i a i s da l a g o a f a c u l t a t i v a são m a n t i d a s não só

p e l a realização da fotossíntese como também p e l a

reaeração atmosférica, através da m i s t u r a (Mara, 1 9 7 6 ) .

A m i s t u r a é um i m p o r t a n t e f a t o r que deve o c o r r e r d e n t r o

das l a g o a s f a c u l t a t i v a s p a r a p r o p o r c i o n a r boa

oxigenação na massa d

água, melhorando a eficiência da

estabilização dos resíduos orgânicos. É através da ação

dos v e n t o s que se consegue a s s e g u r a r a m i s t u r a d e n t r o da

l a g o a , a q u a l impede a formação de zonas e s t a g n a d a s e a

ocorrência de c u r t o c i r c u i t o hidráulico, a s s i m como uma

m e l h o r distribuição v e r t i c a l de DBO, a l g a s e oxigénio

(Mara, 1976) . Com a m i s t u r a é que as a l g a s não

f l a g e l a d a s conseguem se d e s l o c a r p a r a a zona fótica

(zona de incidência da l u z s o l a r d e n t r o da l a g o a ) p a r a

r e a l i z a r a fotossíntese.

Caso não o c o r r a a m i s t u r a , a l a g o a s o f r e

estratificação térmica. E s t e fenómeno é p r o v e n i e n t e da

ação d i r e t a da e n e r g i a s o l a r s o b r e as camadas s u p e r i o r e s

da l a g o a , t o r n a n d o - a s bem mais a q u e c i d a s e menos densas

que as camadas i n f e r i o r e s . As camadas s u p e r i o r e s ,

q u e n t e s , estão s e p a r a d a s das i n f e r i o r e s , f r i a s , através

de uma zona de mudança a c e n t u a d a de t e m p e r a t u r a ,

c o n h e c i d a como t e r m o c l i n a .

É d e v i d o ao fenómeno da estratificação que as

a l g a s não f l a g e l a d a s decantam, passando através da

t e r m o c l i n a p a r a a zona afótica da l a g o a não r e a l i z a n d o

fotossíntese e e x e r c e n d o uma demanda de oxigénio. Como

r e s u l t a d o , a zona a b a i x o da t e r m o c l i n a , t o r n a - s e

r a p i d a m e n t e anaeróbia. Acima d e l a a t e m p e r a t u r a aumenta

c o n s i d e r a v e l m e n t e , podendo c h e g a r a s e r m a i o r que 35°C,

a c a r r e t a n d o a f u g a das a l g a s f l a g e l a d a s p a r a uma

p r o f u n d i d a d e de 300 a 500 mm a b a i x o da superfície ( S i l v a

& Mara, 1 9 7 9 ) , onde formam uma espessa camada,

i m p e d i n d o a penetração da l u z s o l a r . Logo, a zona fótica

a p r e s e n t a uma redução s u b s t a n c i a l no número de a l g a s e

c o n s e q u e n t e m e n t e na produção de oxigénio d i s s o l v i d o ,

comprometendo a degradação dos resíduos orgânicos e a

eficiência da l a g o a .

Segundo Dinges (1982) vários parâmetros, e n t r e os

q u a i s a direção dos v e n t o s p r e d o m i n a n t e s , d e t e r m i n a m o

tempo de detenção da l a g o a ; c o n c l u i porém, que pode

e x i s t i r g r a n d e d i s p a r i d a d e e n t r e o tempo de detenção

teórico e r e a l , d e v i d o aos c u r t o - c i r c u i t o s hidráulicos.

2.1.2.3 Lagoas de Maturação

São usadas como estágio p o s t e r i o r às l a g o a s

f a c u l t a t i v a s , têm u s u a l m e n t e 1 a 2 m de p r o f u n d i d a d e e

são u t i l i z a d a s p r i n c i p a l m e n t e p a r a r e d u z i r e m o número de

o r g a n i s m o s patogênicos, e s p e c i a l m e n t e bactérias e vírus

(Mara e t a l i i , 1983) e n u t r i e n t e s (nitrogénio e

fósforo) p a r a níveis b a i x o s . E s t a redução é possível

graças ao l o n g o tempo de detenção hidráulica a que esses

e f l u e n t e s são s u b m e t i d o s , p e r m i t i n d o também a

sedimentação de c i s t o s e ovos de p a r a s i t o s i n t e s t i n a i s

no f u n d o da l a g o a (Mara, 1 9 7 6 ) .

São aeróbicas em t o d a a sua p r o f u n d i d a d e , e x c e t o

p o s s i v e l m e n t e p o r um c u r t o período de tempo, g e r a l m e n t e

a n t e s do amanhecer, quando podem t o r n a r - s e anaeróbias

( P e a r s o n , 1 9 8 7 ) .

A avaliação da q u a l i d a d e f i n a l de um e f l u e n t e

m a t u r a d o é f e i t a através da análise de remoção de

c o l i f o r m e s f e c a i s , a q u a l segundo S i l v a & Mara ( 1 9 7 9 ) ,

com adequado d i m e n s i o n a m e n t o da l a g o a pode a t i n g i r m a i s

de 99,99%.

Quando o e f l u e n t e da l a g o a de maturação a t i n g e

números de C o l i f o r m e s f e c a i s menores que lOOOCF/lOOmL

( S i l v a , 1 9 8 2 ) , é possível f a z e r a sua reutilização,

p r i n c i p a l m e n t e na dessedentação de gado e irrigação.

2.1.3 Lagoas de Estabilização em Série

O p r i n c i p a l o b j e t i v o do t r a t a m e n t o de águas

residuárias é promover m e l h o r i a s na q u a l i d a d e sanitária

de seus e f l u e n t e s , em função do uso f i n a l a que se

d e s t i n a m .

A utilização de l a g o a s de estabilização em série,

no t r a t a m e n t o de e s g o t o s , merece e s p e c i a l atenção. F o i

o b s e r v a d o p o r M a r a i s (1966) que e s t e s s i s t e m a s ,

a p r e s e n t a m q u a l i d a d e física, química e microbiológica

s u p e r i o r ao de uma única l a g o a , com área, tempo de

detenção e c a r g a orgânica e q u i v a l e n t e s . M a r a i s (1974)

a c r e s c e n t a que a máxima eficiência de remoção de

o r g a n i s m o s i n d i c a d o r e s de um s i s t e m a de l a g o a s em série

é alcançada quando o tempo de detenção hidráulica de

cada r e a t o r do s i s t e m a f o r o mesmo.

Uma sequência de l a g o a s em série constituída de

uma anaeróbia s e g u i d a de f a c u l t a t i v a ( o u a e r a d a ) e uma

ou m a i s l a g o a s de maturação, também p r o p o r c i o n a uma

m a i o r redução de DBO do que uma única l a g o a de mesma

área ( B r a d l e y e da S i l v a , 1 9 7 6 ) .

Os r e a t o r e s anaeróbios são de g r a n d e u t i l i d a d e

nos s i s t e m a s de l a g o a de estabilização em série p o i s ,

além de r e f l e t i r e m na economia de área, p r o p i c i a m rápida

degradação dos resíduos orgânicos, p o s s u i n d o c a p a c i d a d e

de redução de DBO v a r i a n d o e n t r e 70 e 85 % ( M e t c a l f &

Eddy, 1 9 7 2 ) .

l a g o a s está r e l a c i o n a d o com o g r a u de t r a t a m e n t o

d e s e j a d o , o q u a l dependerá da utilização f i n a l que se

dará ao e f l u e n t e do s i s t e m a .

2 . 2 P r i n c i p a i s Organismos Envolvidos no Tratamento de

E s g o t o s p o r Lagoas

de Estabilização

2.2.1 Bactérias

As bactérias são o r g a n i s m o s microscópicos,

u n i c e l u l a r e s , de forma e tamanho v a r i a d o s que se

m u l t i p l i c a m assexuadamente p o r c i s s i p a r i d a d e (Mara,

1 9 7 6 ) .

Em s i s t e m a s de l a g o a s de estabilização, e l a s são

as u n i d a d e s biológicas f u n d a m e n t a i s na degradação da

matéria orgânica p r e s e n t e no e s g o t o ( P a r h a d & Rao,

1 9 7 4 ) . Esta degradação, até compostos mais simples é

f e i t a aeróbica e/ou a n a e r o b i c a m e n t e , de a c o r d o com a

presença de oxigénio d i s s o l v i d o no c o r p o d'água, através

de bactérias aeróbias, anaeróbias e f a c u l t a t i v a s . Caso a

matéria orgânica s e j a degradada em presença de oxigénio,

os compostos f i n a i s o r i g i n a d o s serão dióxido de c a r b o n o ,

n i t r a t o , s u l f a t o e água e caso s e j a na ausência de

oxigénio, além de compostos orgânicos ácidos, aldeídos e

c e t o n a s , serão também o b t i d o s , metano, hidrogénio,

s u l f e t o de hidrogénio, dióxido de c a r b o n o , amónia e água

(Parhad & Rao, 1 9 7 4 ) .

De a c o r d o com a t e m p e r a t u r a ótima de c r e s c i m e n t o

as bactérias são c l a s s i f i c a d a s em psicrofílicas

( <20°C), mesofílicas (20 - 45°C) e termofílicas

( >45°C). Em l a g o a s de estabilização de regiões

t r o p i c a i s , as bactérias mesófilicas são as mais

f r e q u e n t e s ( K l e i n , 1972, c i t a d o p o r S o a r e s , 1985)

E s t e s m i c r o r g a n i s m o s c l a s s i f i c a m - s e a i n d a em

patogênicos e não patogênicos. D e n t r e os patogênicos de

veiculação hídrica destacam-se S a l m o n e l l a t y p h i

. S a l m o n e l l a s p , S h i q e l l a sp e V i b r i o c h o l e r a e , que são

h a b i t a n t e s f r e q u e n t e s de águas poluídas com m a t e r i a l

f e c a l e e s g o t o s . Sua identificação n e s t e s a m b i e n t e s é

demorada, de c u s t o e l e v a d o e e x i g e p e s s o a l

e s p e c i a l i z a d o . Por o u t r o l a d o não é possível a

identificação de t o d a s as bactérias patogênicas

p o t e n c i a l m e n t e p r e s e n t e s num c o r p o d'água. Para

s o l u c i o n a r e s t e problema f o r a m d e f i n i d o s g r u p o s de

bactérias i n d i c a d o r a s de contaminação f e c a l , m a i s fáceis

de i d e n t i f i c a r e q u a n t i f i c a r . Sua detecção em c o r p o s

d'água, i n d i c a com c e r t e z a que houve poluição f e c a l ,

p r o v e n i e n t e de f e z e s humanas, de a n i m a i s de sangue

q u e n t e ou de e s g o t o s , sendo m u i t o provável que bactérias

patogênicas i n t e s t i n a i s e s t e j a m também p r e s e n t e s

( C e b a l l o s , 1 9 9 0 ) .

Segundo Feachem e t a l i i (1983) uma bactéria

i n d i c a d o r a de poluição f e c a l deve r e u n i r as s e g u i n t e s

características:

- s e r um componente n o r m a l da f l o r a i n t e s t i n a l de

indivíduos s a d i o s ;

- s e r de o r i g e m e x c l u s i v a m e n t e f e c a l ;

- e s t a r a u s e n t e s no meio a m b i e n t e e em a n i m a i s ;

- e s t a r p r e s e n t e s sempre que m i c r o r g a n i s m o s

patogênicos i n t e s t i n a i s e s t i v e r e m p r e s e n t e s ;

- a p r e s e n t a r números m a i s e l e v a d o s que os

patógenos i n t e s t i n a i s ;

- não se r e p r o d u z i r f o r a do i n t e s t i n o ;

- a p r e s e n t a r t a x a de m o r t e i g u a l ou l e v e m e n t e

menor que os patógenos i n t e s t i n a i s ( t e r resistência

i g u a l ou m a i o r , aos f a t o r e s a m b i e n t a i s , que os patógenos

f e c a i s ) ;

- s e r fácil de d e t e c t a r e q u a n t i f i c a r ;

- não s e r patogênica.

características. Apenas a l g u n s g r u p o s cumprem com a l g u n s

d e s t e s r e q u i s i t o s . De a c o r d o com Feachem e t a l i i ( 1 9 8 3 ) ,

e Mara ( 1 9 7 6 ) , os três p r i n c i p a i s g r u p o s de bactérias

i n d i c a d o r a s são:

(1) c o l i f o r m e s ( t o t a i s e f e c a i s ) ;

(2) e s t r e p t o c o c o s f e c a i s ;

(.3) C l o s t r i d i u m p e r f r i n q e n s

As bactérias do g r u p o c o l i f o r m e são constituídas

p o r espécies comensais (não patogênicas) p r e s e n t e s no

i n t e s t i n o do homem e de a n i m a i s de sangue q u e n t e . São

e l i m i n a d a s nas ' f e z e s em números e l e v a d o s de I O

a

1 0

/ g r a m a .

Os e s t r e p t o c o c o s f e c a i s , também são bactérias

i n t e g r a n t e s da f l o r a n o r m a l do i n t e s t i n o do homem e de

a n i m a i s de sangue q u e n t e (APHA, 1 9 8 5 ) . Sua concentração

nas f e z e s é de I O

a I O

p o r grama (Feachem e t a l i i ,

1 9 8 3 ) . Têm m a i o r sobrevivência, com e s c a s s a tendência a

se m u l t i p l i c a r no meio a m b i e n t e , f a t o r e s e s t e s que os

t o r n a m i n d i c a d o r e s com algumas v a n t a g e n s s o b r e os

c o l i f o r m e s .

O C l o s t r i d i u m p e r f r i n g e n s é de o r i g e m

e x c l u s i v a m e n t e f e c a l e não é patogênico no i n t e s t i n o ,

onde se e n c o n t r a na concentração de I O

a I O

p o r grama

de f e z e s . Devido à sua c a p a c i d a d e de e s p o r u l a r , é

b a s t a n t e r e s i s t e n t e , p e r m i t i n d o o seu u s o como i n d i c a d o r

de poluição f e c a l a n t i g a .

2.2.2 A l g a s

As a l g a s c o n s t i t u e m um dos mais d i v e r s i f i c a d o s

g r u p o s de m i c r o o r g a n i s m o s p r e s e n t e s em l a g o a s de

estabilização. São de g r a n d e importância na geração de

oxigénio m o l e c u l a r , f u n d a m e n t a l na eficiência do

t r a t a m e n t o de e s g o t o ( P e a r s o n , 1 9 8 6 ) .

Os géneros de a l g a s e n c o n t r a d o s em- l a g o a s de

estabilização v a r i a r a c o n s i d e r a v e l m e n t e , mas u s u a l m e n t e

p e r t e n c e m a q u a t r o P h y l a : C y a n o b a c t e r i a ( e x .

O s c i l l a t o r i a ) E u g l e n o p h y t a (Euqlena e Phacus,

C h l o r o p h y t a (Chlaraydomonas, C h l o r o g o n i u n , C h l o r e l a ) e

B a c i l l a r i o p h y t a ( N a v i c u l a e N i t z c h i a ) ( K o n i g , 1 9 8 4 ) .

Os géneros típicos d e t e c t a d o s n e s t e s s i s t e m a s não

se mantém n e c e s s a r i a m e n t e p r e s e n t e s d u r a n t e t o d o o ano,

p o i s v a r i a m c o n s i d e r a v e l m e n t e conforme a c a r g a orgânica

da l a g o a , a estação do ano, o c l i m a , a l a t i t u d e , a

q u a l i d a d e do e s g o t o , e t c ( Sena, 1967; P e a r s o n e t a l i i

1979 ; K o n i g , 1984 ) . E s t u d o s r e a l i z a d o s p o r Palmer

(1969) concluíram que a c a r g a orgânica é o f a t o r

d e t e r m i n a n t e na d i v e r s i d a d e das a l g a s , s o b r e p o n d o - s e a

f a t o r e s como i n t e n s i d a d e de l u z , pH, oxigénio

d i s s o l v i d o , t e m p e r a t u r a e v e l o c i d a d e do f l u x o .

As l a g o a s de estabilização que recebem c a r g a s

orgânicas e l e v a d a s se c a r a c t e r i z a m p o r a p r e s e n t a r e m

números r e d u z i d o s de géneros de a l g a s mas, com m u i t o s

indivíduos cada um.

A presença de a l g a s f l a g e l a d a s como E u g l e n a ,

P y r o b o t r y s e Chlamydomonas, com frequência e l e v a d a ,

i n d i c a m um a m b i e n t e pouco d i v e r s o e com a l t a c a r g a

orgânica ( Munawar, 1970; P a t i l e t a l i i . 1975; K o n i g ,

1 9 8 4 ) . Mara & Pearson (1986) a f i r m a m , a i n d a , que e s t a s

a l g a s tendem a dominar em l a g o a s f a c u l t a t i v a s , d e v i d o à

h a b i l i d a d e que e l a s apresentam de se moverem até a

superfície da l a g o a , d a n d o - l h e s vantagem c o m p e t i t i v a

s o b r e as formas não móveis como Scenedesmus, C h o r e l l a e

M i c r a c t i n i u m , as q u a i s são mais a b u n d a n t e s em águas

m a i s t r a n s p a r e n t e s como as l a g o a s de maturação.

A população fitoplanctônica pode s e r e s t i m a d a

p e l a quantificação da biomassa de a l g a s através do t e s t e

da c l o r o f i l a a o q u a l é b a s t a n t e d i f u n d i d o p o r s e r

rápido, s i m p l e s e com boa r e p r o d u t i v i d a d e ( R a i , 1 9 8 0 ) .

Em e s t u d o s r e a l i z a d o s p o r K o n i g (1984) numa série

de l a g o a s p i l o t o ( F

, M

M

, e M

) f o r a m o b s e r v a d a s

concentrações de c l o r o f i l a a no e f l u e n t e de 1122ug/L

(F-L) , 479/ig/L (M

) , 266ug/L ( M

) e 4 23/ig/L ( M

) , p a r a

tempos de detenção de 5,5 d i a s

(F

M-^ e M

r e s p e c t i v a m e n t e ) e 5,8 d i a s ( M

) , e

de 45 mg/L

( FX) ,

25 mg/L ( M

) , 19 mg/L ( M

) e 17 mg/L ( M

) .

Gloyna & Herman (1956) a f i r m a m que as a l g a s são

de g r a n d e importância em s i s t e m a s de t r a t a m e n t o , no

e n t a n t o podem s e r também c o n s i d e r a d a s como g r a n d e s

t r a n s t o r n o s - em' e f l u e n t e s , p o i s se e n c o n t r a d a s em

e l e v a d o s números, c o n t r i b u e m s i g n i f i c a t i v a m e n t e p a r a a

D B O 5 ,

aumentando c o n s i d e r a v e l m e n t e a demanda de oxigénio

do c o r p o d"água r e c e p t o r . T o d a v i a , L u d w i g e t a l i i

(1951) c o n c l u i r a m que, m u i t o embora as a l g a s aumentem

s i g n i f i c a t i v a m e n t e a

e f l u e n t e , chegando mesmo até à

obtenção de v a l o r e s m a i o r e s que a

a f l u e n t e do

e s g o t o , e l a s não causam p r o b l e m a s p a r a a saúde pública,

nos c o r p o s d'água r e c e p t o r e s , além de aumentar em c e r t a s

h o r a s do d i a a concentração de oxigénio d i s s o l v i d o do

c o r p o r e c e p t o r ( K o n i g , 1 9 8 4 ) .

EXTRABES numa série p i l o t o de c i n c o l a g o a s de

estabilização, mostraram que as a l g a s c o n t r i b u e m com

m a i s de 80% de sólidos suspensos, 60-70% de DQO e mais

de 65% de DBO nos e f l u e n t e s das l a g o a s f a c u l t a t i v a s .

As a l g a s são também i m p o r t a n t e s p a r a a remoção de

n u t r i e n t e s d u r a n t e o seu c r e s c i m e n t o , através da

incorporação d e s t e s na sua biomassa. No e n t a n t o , E l l i s

(1983) a f i r m a que os n u t r i e n t e s são também r e m o v i d o s em

s i s t e m a s de t r a t a m e n t o de e s g o t o s , v i a o u t r o s

mecanismos. O f o s f a t o , p o r exemplo, é r e m o v i d o em l a g o a s

de estabilização, p r i n c i p a l m e n t e p e l a precipitação como

h i d r o x i a p a t i t a [ C a

( P 0

)

0 H ] em v a l o r e s de pH desde 8,2

( E l l i s , 1983) até 9,0 ( S i l v a , 1 9 8 2 ) ; a amónia p o r

volatilização em pH v a r i a n d o e n t r e 10 e 12 (Reed, 1985)

e através de a t i v i d a d e biológica de m i c r o r g a n i s m o s

( F e r r a r a & A v c i , 1 9 8 2 ) ; e o n i t r a t o , através da

desnitrificação (Hermann, 1 9 6 2 ) .

Em l a g o a s de estabilização as a l g a s são sensíveis

em relação a concentrações e l e v a d a s de amónia e s u l f e t o ,

os q u a i s i n i b e m a a t i v i d a d e fotossintética e a produção

de oxigénio (Pearson e t a l i i . 1 9 8 7 ) . Através de e s t u d o s

r e a l i z a d o s p o r A b e l i o v i c h e Azov (1976) em l a g o a s de

estabilização p i l o t o de oxidação de e s g o t o s , f o i m o s t r a

-do que concentrações de amónia m a i o r e s ou i g u a i s a

28mg/L em pHs m a i o r e s que 8,0, são tóxicas p a r a a f o t o s

-síntese e c r e s c i m e n t o das a l g a s . T o d a v i a , a t o x i c i d a d e

da amónia v a r i a em relação às espécies de a l g a s ( P e a r

-son & K o n i g , 1 9 8 6 ) . K o n i g e t a l i i ( 1 9 8 7 ) , p e s q u i s a n d o

c u l t u r a s de C h o r e l l a e Euqlena i s o l a d a s de l a g o a s de

estabilização, m o s t r a r a m que o p r i m e i r o d e s t e s géneros é

m a i s t o l e r a n t e p a r a a amónia do que o segundo, p o i s

c r e s c i a m em concentrações médias de até lOmM de amónia

(com 40% na forma de N H

) , em pH i g u a l a 9,0 e t e m p e r a

-t u r a de 25°C.

O mesmo não a c o n t e c i a com o género

Euqle-na .

O p o t e n c i a l de t o x i c i d a d e da amónia sobre as algas é

atribuído p r i n c i p a l m e n t e à forma não i o n i z a d a (NH

) do

que à forma do íon amónio ( N H 4 ) ( T a b a t a , 1 9 6 2 ) .

Com relação aos compostos de e n x o f r e , a f o r m a não

i o n i z a d a H

S de s u l f e t o , em concentrações de 200mM e pH

menor que 7,0 (Pearson e K o n i g , 1 9 8 6 ) , é também de

n a t u r e z a tóxica p a r a as a l g a s . Seus e f e i t o s v a r i a m de

a c o r d o com os géneros como no caso da amónia. Pearson e

K o n i g ( 1 9 8 6 ) , m o s t r a r a m que o género C h l o r e l l a

novamente é mais r e s i s t e n t e ao s u l f e t o , que E u q l e n a ,

quando e s t u d a d a s em c u l t u r a s i s o l a d a s em laboratório com

pH i g u a l a 7,25.

Lagoas de Estabilização

A eficiência de remoção de m i c r o r g a n i s m o s

patogênicos ao l o n g o de s i s t e m a s de l a g o a s de

estabilização é a v a l i a d a p r i n c i p a l m e n t e p e l o d e c a i m e n t o

de bactérias i n d i c a d o r a s , p e l a eliminação de o v o s / l a r v a s

de h e l m i n t o s , e c i s t o s de protozoários ( no e f l u e n t e

f i n a l ) . A remoção de m u i t o s patógenos em l a g o a s de

estabilização chega a s e r de 100% (Feachem e t a l i i ,

1 9 8 3 ) , caso h a j a um l o n g o tempo de detenção hidráulica,

uma exposição adequada de incidência s o l a r e uma boa

s e d i m e n t a b i l i d a d e . No e n t a n t o , os mesmos a u t o r e s

recomendam que c e r t o s c u i d a d o s devem s e r tomados com o

e f l u e n t e f i n a l , p o i s um s i s t e m a de l a g o a s com um tempo

de detenção de mais de 20 d i a s , terá s e u e f l u e n t e l i v r e

de protozoários patogênicos e ovos de h e l m i n t o s , mas

pode c o n t e r a i n d a vírus e bactérias patogênicas.

S i l v a ( 1 9 8 2 ) , e s t u d a n d o uma série de c i n c o l a g o a s

r a s a s em e s c a l a p i l o t o (uma anaeróbia, uma f a c u l t a t i v a e

três de maturação) o b t e v e reduções de c o l i f o r m e s f e c a i s

de 99,99993%, 99,866% e 99,96% p a r a tempos de detenção

hidráulica t o t a i s de 2 9 , 1 d i a s , 8,5 d i a s e 17,0 d i a s

r e s p e c t i v a m e n t e . Por o u t r o l a d o , Shimada e t a l i i ( 1 9 8 6 )

m o n i t o r a n d o o s i s t e m a de t r a t a m e n t o da c i d a d e de Cuiabá

(MT), constituído de uma l a g o a f a c u l t a t i v a primária e

duas l a g o a s de maturação, com tempo de detenção

hidráulica t o t a l de 5 8 , 1 d i a s , o b t i v e r a m uma redução de

c o l i f o r m e s f e c a i s de

sendo de

(F-^ ,

9 4 , 1 2 0 3 % (M-L)

e

( M

) p a r a tempos de detenção de

2 7 , 3 0

d i a s ( F

) ,

d i a s ( M

) e

d i a s (M

)

r e s p e c t i v a m e n t e . O r a g u i e t a l i i

em e s t u d o s

r e a l i z a d o s numa série de c i n c o l a g o a s p r o f u n d a s na

EXTRABES ( A

, F

, M

, M

e Mg) e n c o n t r a r a m uma redução

de c o l i f o r m e s f e c a i s até a l a g o a f a c u l t a t i v a de

p a r a o tempo de detenção hidráulica de 5 , 9 9 d i a s .

Para i n t e r p r e t a r o d e c a i m e n t o de c o l i f o r m e s

f e c a i s em l a g o a s de estabilização, e x i s t e m d i v e r s o s

modelos cinéticos d e n t r e os q u a i s o p r o p o s t o p o r M a r a i s

( 1 9 7 4 ) ,

que se b a s e i a na cinética de

ordem e c a r g a

t o t a l m e n t e d i s p e r s a . E s t e modelo, obedece à s e g u i n t e

equação:

N i

N

=

+ K b t

N

= número de c o l i f o r m e s f e c a i s

/ 1 0 0 mL do

e f l u e n t e ;

N^= número de c o l i f o r m e s f e c a i s / 1 0 0 mL do

a f l u e n t e ;

Kb = c o e f i c i e n t e de 1* ordem de v e l o c i d a d e de

remoção de c o l i f o r m e s f e c a i s , em d

.

t = tempo de detenção hidráulica, em d.

Para n l a g o a s em série, a equação ( 2 . 5 ) se

t r a n s f o r m a em :

Ni

N

= ( 2 . 6 )

( 1 + Kbt-L* ) ( 1 + K b t

* ) ... ( 1 + K b t

* )

onde t

= tempo de detenção na n-ésima l a g o a .

O v a l o r de Kb é extremamente s e n s i v e l à variação da

t e m p e r a t u r a e é dado p e l a equação :

Kb(T) = 2,6 ( 1,19 )

"

( 2 . 7 )

O aumento da t e m p e r a t u r a a c e l e r a a m o r t e das

bactérias p e l o aumento da a t i v i d a d e metabólica (Pearson

e t a l i i . 1987 ) .

em l a g o a s de estabilização depende de o u t r o s f a t o r e s

a d v e r s o s à sua sobrevivência, t a i s como ação tóxica das

a l g a s , pH e l e v a d o , m i c r o f a u n a p r e d a d o r a , a l t a s

concentrações de oxigénio d i s s o l v i d o , concentrações

b a i x a s de dióxido de c a r b o n o e ação da l u z s o l a r .

Pearson & S i l v a (1979) p e s q u i s a n d o variações

d i u r n a s na q u a l i d a d e do e f l u e n t e f i n a l em l a g o a s p i l o t o

( f a c u l t a t i v a s e de maturação), e n c o n t r a r a m uma relação

i n v e r s a e n t r e a biomassa de a l g a s e bactérias

c o l i f o r m e s , o c a s i o n a d a p o s s i v e l m e n t e p e l a produção de

t o x i n a s , substâncias e x t r a c e l u l a r e s das a l g a s , de

e f e i t o s tóxicos p a r a as bactérias. No e n t a n t o Parhad e

Rao ( 1 9 7 4 ) , através de e x p e r i m e n t o s l a b o r a t o r i a i s ,

concluíram que quando E s c h e r i c h i a c o l i c r e s c e em

associação com a l g a s , e s t a s bactérias são e l i m i n a d a s em

v i r t u d e da elevação do pH, r e s u l t a n t e da i n t e n s i v a

a t i v i d a d e fotossintética das a l g a s . Em e s t u d o s

p o s t e r i o r e s s o b r e o decréscimo p o p u l a c i o n a l de

E s c h e r i c h i a c o l i , Pearson e t a l i i (1987a) concluíram que

e f e t i v a m e n t e os níveis e l e v a d o s de pH, r e s u l t a n t e s da

a t i v i d a d e fotossintética das a l g a s são f a t o r e s

p r i n c i p a i s na eliminação d e s t a s bactérias.