Avaliação da comunidade microbiológica das ETAR exploradas pela AGERE-EM

outubro de 2013

Universidade do Minho

Escola de Engenharia

Marlene Magalhães Marinho

Avaliação da comunidade microbiológica

das ETAR exploradas pela AGERE-EM

UMinho|20

13

Marlene Magalhães Marinho

Av

aliação da comunidade microbiológica das ET

AR e

xploradas pela A

Dissertação de Mestrado

Ramo de Tecnologias Ambientais

Mestrado Integrado em Engenharia Biológica

Trabalho elaborado sob a orientação da

Doutora Ana Paula Mesquita Rodrigues da Cunha Nicolau

outubro de 2013

Universidade do Minho

Escola de Engenharia

Marlene Magalhães Marinho

Avaliação da comunidade microbiológica

das ETAR exploradas pela AGERE-EM

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DECLARAÇÃO

Nome: Marlene Magalhães Marinho

Endereço eletrónico: marlene.marinho10@gmail.com Número do bilhete de identidade: 13372573

Título da dissertação: Avaliação da comunidade microbiológica das ETAR exploradas pela AGERE-EM Orientadores:

Doutora Ana Nicolau Doutora Catarina Ribeiro Ano de conclusão: 2013

Designação do Mestrado: Mestrado Integrado em Engenharia Biológica

DE ACORDO COM A LEGISLAÇÃO EM VIGOR, NÃO É PERMITIDA A REPRODUÇÃO DE QUALQUER PARTE DESTA DISSERTAÇÃO/TRABALHO.

Universidade do Minho, ___/___/______

iii

AGRADECIMENTOS

Para a realização deste trabalho foram determinantes os contributos de várias pessoas e instituições a quem expresso o meu profundo agradecimento:

À minha orientadora, Doutora Ana Nicolau, expresso um profundo agradecimento por toda a atenção, disponibilidade e paciência mostradas ao longo do desenvolvimento deste trabalho, assim como toda a orientação científica prestada e a confiança que em mim depositou.

À Empresa AGERE-EM, por me ter concedido o Estágio Curricular do qual nasce o presente trabalho, e à Doutora Catarina Ribeiro, que me acompanhou durante o período de permanência nas instalações da ETAR de Frossos, onde decorreu a maior parte do trabalho prático, agradeço a experiência e conhecimentos partilhados e a simpatia com que me acolheu e que sempre demonstrou.

Aos Técnicos de Laboratório e aos restantes colaboradores das ditas instalações, por fornecerem material e informações essenciais à realização da presente dissertação.

À Universidade do Minho e ao Departamento de Engenharia Biológica, pela disponibilização de instalações e materiais essenciais à realização deste trabalho no Laboratório de Microbiologia Ambiental.

À Liliana Santos e Vânia Ferreira, por todo o conhecimento que me transmitiram, confiança, incentivo, disponibilidade e amizade demonstrada desde o primeiro dia.

Às minhas amigas de curso, Joana Costa e Paula Assunção, por tudo! Por todo o apoio ao longo destes anos. Foram sem dúvida um dos meus pilares.

Aos meus amigos. Agradeço de uma forma especial àqueles que estiveram sempre presentes e não pouparam esforços para me ajudar em todos os momentos: Helena Martins, Marta Vilaça, Sónia Fernandes e a todos os outros que infelizmente não posso referir mas que sabem o quanto foram/são importantes.

Por último, mas não menos importante, à minha família, aos meus pais e ao meu tio. O vosso apoio foi a base para ter chegado até aqui.

v

SUMÁRIO

A água, após ser usada, passa a constituir um resíduo, sendo designada por Água Residual. Esta necessita ser devidamente tratada para voltar a integrar o seu ciclo natural sem causar danos nos ecossistemas, recorrendo-se para tal às Estações de Tratamento de Águas Residuais (ETAR). Um dos processos de tratamento mais usados é o tratamento biológico por Lamas Ativadas que tem como princípio básico a manutenção de uma elevada concentração de microrganismos num reator artificialmente arejado.

O presente trabalho teve como objetivo inicial a avaliação do desempenho das ETAR exploradas pela empresa AGERE-EM, mediante o estudo das comunidades microbiológicas do licor misto e dos parâmetros físico-químicos e de operação. No entanto, devido à impossibilidade de aceder aos parâmetros físico-químicos e de operação que permitiriam essa avaliação, foi necessário construir a presente dissertação tendo em conta somente a avaliação microbiológica das ETAR em estudo: Frossos, Palmeira, Arentim e Celeirós, com um seguimento mais constante e Priscos, Crespos, Cunha, Ruilhe e Tadim, que foram analisadas com menos frequência e de forma mais superficial. Foram estudadas as comunidades de protozoários e pequenos metazoários, assim como a comunidade de bactérias filamentosas presentes nos sistemas de lamas ativadas de cada ETAR, ao longo do tempo. Os protozoários consomem grande parte das bactérias dispersas no licor misto, contribuindo para um melhor desempenho do sistema de tratamento. Estas populações podem também ser utilizadas como indicadores biológicos da qualidade do tratamento, pois permitem tirar conclusões acerca do desempenho dos sistemas de tratamento, nomeadamente através do cálculo do Índice Biótico das Lamas (IBL). As bactérias filamentosas estão intimamente ligadas aos problemas de sedimentabilidade das lamas ativadas e a sua abundância geral nas lamas permite inferir acerca de problemas que

podem estar a acontecer ou surgir posteriormente no processo de tratamento.

As ETAR de Frossos, Palmeira e Arentim apresentaram IBL médios pertencentes à classe I, refletindo sistemas de lamas bem colonizadas e estáveis, com uma atividade biológica ótima e elevada eficiência depuradora. As filamentosas mais abundantes nestas ETAR foram Microthrix parvicella, Thiotrix I e Nocardioformes, em quantidades relativamente elevadas mas sobretudo na primeira parte do estudo (início da Primavera). Quanto à ETAR de Celeirós, o IBL apresentou um valor médio de 5 que indica uma atividade biológica insuficiente e uma eficiência depuradora medíocre. Apenas foram identificadas 2 espécies de filamentosas nesta ETAR: o Tipo 0041/0675 e, sobretudo, Nocardioformes. No que diz respeito às ETAR seguidas com menos frequência, os valores médios do IBL obtidos variaram entre 4 e 7, correspondendo eficiências depuradoras medíocres e suficientes, respetivamente. Nestas ETAR, a filamentosa mais frequente foi o Tipo 0041/0675, associada sobretudo a Nocardioformes. As quantidades de organismos filamentosos variaram bastante nestas ETAR, traduzindo também uma certa variabilidade no seu desempenho.

Apesar da análise de correlações prevista inicialmente não ter sido efetuada, o presente estudo contribuiu para um conhecimento efetivo das comunidades microbiológicas das ETAR em causa e pode servir de base a futuros estudos mais aprofundados nestes sistemas de tratamento.

vii

ABSTRACT

After being used, water becomes wastewater. To re-integrate the natural water cycle without causing damage to the ecosystems, wastewaters are treated in Wastewater Treatment Plants (WWTP). One of the most used treatments worldwide is the biological treatment Activated Sludge which has, as a basic principle, the maintenance of a high concentration of microorganisms in a artificially aerated reactor.

Initially, the present study aimed at evaluating the performance of WWTP operated by the enterprise AGERE-EM through the study of microbial communities of mixed liquor and physic-chemical and operational parameters. However, due to lack of access to the physiochemical and operation parameters that would allow this assessment, it was necessary to build up this dissertation taking into account only the microbiological evaluation of the WWTP under study: Frossos, Palmeira, Arentim and Celeirós, with a more constant follow-up and Priscos, Crespos, Cunha, Ruilhe and Tadim, which were analyzed less frequently and more superficially. The communities of protozoa and metazoa and the community of filamentous bacteria present in the activated sludge systems were monitorized over time. Protozoa consume much of the bacteria dispersed in the mixed liquor, contributing to a better system performance. These populations can be used as biological indicators as conclusions about the performance of treatment systems can be taken by calculating the Sludge Biotic Index (SBI). Filamentous bacteria and their general abundance in sludge can be inferred about problems that may be happening or appear later in the treatment process.

The WWTP Frossos, Palmeira and Arentim presented high SBI values, reflecting stable well-settled sludge systems with a good biological activity and high efficiency. The more abundant filamentous morphotypes in these WWTPs were Microthrix parvicella, Thiotrix I and Nocardioforms in relatively high amounts but especially in the first part of the study (early spring). As for the WWTP Celeirós, the SBI had a mean value of 5 indicating an insufficient biological activity and a mediocre purifying efficiency. Only two filamentous morphotypes were identified in this WWTP: Type 0041/0675 and Nocardioforms. With regard to the treatment plants followed less often, mean values obtained for the IBL varied between 4 and 7, corresponding to suboptimal performance and sufficient sludge. In these WWTP, the most frequent filament were type 0041/0675 and Nocardioforms. The amounts of these filamentous organisms varied widely in these WWTP, translating also some variability in their performance.

There is still much work to be done in the research and correlation between microfauna and physiochemical and operational parameters in these plants. This analysis could not be performed but the study contributed to an effective knowledge of microbial communities of the studied WWTP and can be used as a basis for future and more detailed studies in these treatment systems.

ix

ÍNDICE

CAPÍTULO 1 - INTRODUÇÃO ... 1

1.1. ENQUADRAMENTOERELEVÂNCIADOTEMA ... 1

1.2. OBJECTIVOSDOESTUDO ... 2

1.3. ESTRUTURADADISSERTAÇÃO ... 3

CAPÍTULO 2 - ENQUADRAMENTO TEÓRICO ... 5

2.1.APROBLEMÁTICAAMBIENTALEDESAÚDEPÚBLICA ... 5

2.1.1. CARACTERIZAÇÃO DAS ÁGUAS RESIDUAIS ... 6

2.1.1.1. Caracterização das águas industriais e domésticas/urbanas ... 7

2.2.TRATAMENTODEÁGUASRESIDUAIS ... 8

2.2.1. TRATAMENTO PRELIMINAR OU PRÉ-TRATAMENTO ... 9

2.2.2. TRATAMENTO PRIMÁRIO ... 9

2.2.3. TRATAMENTO SECUNDÁRIO ... 9

2.2.4. TRATAMENTO TERCIÁRIO ... 10

2.2.5. TRATAMENTO DE LAMAS ... 11

2.3.TRATAMENTODEÁGUASRESIDUAISPORPROCESSOSBIOLÓGICOS ... 12

2.3.1. PROCESSO DE TRATAMENTO BIOLÓGICO/SECUNDÁRIO POR LAMAS ATIVADAS ... 13

2.3.2. CONSTITUIÇÃO DAS LAMAS ATIVADAS ... 15

2.4.PROTOZOÁRIOSEPEQUENOSMETAZOÁRIOS ... 17

2.4.1. GRUPOS E ESPÉCIES DOMINANTES NOS SISTEMAS DE LAMAS ATIVADAS ... 20

2.4.1.1. Ciliados nadadores ... 21

2.4.1.2. Ciliados móveis de fundo e ciliados sésseis ... 21

2.4.1.3. Flagelados ... 22

2.4.1.4. Amibas com teca... 22

2.4.1.5. Outros organismos ... 23

x

2.4.3. ÍNDICE BIÓTICO DAS LAMAS (IBL) ... 24

2.4.3.1. Limitações do método do IBL ... 25

2.5.BACTÉRIASFILAMENTOSAS ... 26

2.5.1. PRINCIPAIS PROBLEMAS CAUSADOS PELAS BACTÉRIAS FILAMENTOSAS NOS SISTEMAS DE LAMAS ATIVADAS ... 26

2.5.1.1. “Pinpoint-Floc” ... 27

2.5.1.2. “Bulking” filamentoso ... 27

2.5.1.3. “Foaming” ( Espumas) ... 29

2.5.2. CRESCIMENTO FILAMENTOSO EXCESSIVO – CAUSAS ... 29

2.5.3. IDENTIFICAÇÃO DE BACTÉRIAS FILAMENTOSAS POR MÉTODOS CLÁSSICOS ... 30

2.5.3.1. Limitações do método clássico de identificação de bactérias filamentosas... 30

CAPÍTULO 3 - EMPRESA ACOLHEDORA ... 33

3.1.APRESENTAÇÃODAEMPRESAONDEFOIDESENVOLVIDOOESTUDO... 33

3.1.1. REDE DE SANEAMENTO... 33

3.2.APRESENTAÇÃODOLOCALDEDESENVOLVIMENTODOESTUDOEINFRAESTRUTURASRELACIONADAS . 34 3.2.1. ETAR DE FROSSOS ... 35

3.2.2. ETAR DE PALMEIRA ... 43

3.2.3. ETAR DE CELEIRÓS ... 46

3.2.4. ETAR DE ARENTIM, RUILHE, TADIM E CUNHA ... 48

3.2.5. ETAR DE CRESPOS E PRISCOS ... 50

CAPÍTULO 4 - MATERIAIS E MÉTODOS ... 55

4.1.INTRODUÇÃO ... 55

4.2.AMOSTRAGEM ... 55

4.2.1. Período e frequência de amostragem ... 55

4.2.2. TRANSPORTE E PRESERVAÇÃO DAS AMOSTRAS ... 56

4.3.ANÁLISEAOSPROTOZOÁRIOSEPEQUENOSMETAZOÁRIOS ... 56

4.3.1. DETERMINAÇÃO DO INDICE BIÓTICO DAS LAMAS (IBL) ... 56

4.3.1.1. Identificação dos taxa da comunidade de protozoários e pequenos metazoários (“screening”) ... 59

4.3.2.2. Contagens ao microscópio ... 59

4.4.ANÁLISEDACOMPONENTEFILAMENTOSA ... 61

4.4.1. MÉTODOS CLÁSSICOS DE IDENTIFICAÇÃO DE BACTÉRIAS FILAMENTOSAS ... 61

4.4.1.1. Coloração de Gram ... 62

4.4.1.2. Coloração de Neisser ... 63

4.4.2. OBSERVAÇÃO MICROSCÓPICA, AQUISIÇÃO DE IMAGENS E AVALIAÇÃO QUALITATIVA DA ABUNDÂNCIA DE BACTÉRIAS FILAMENTOSAS ... 63

4.5.TRATAMENTOESTATISTICO ... 64

xi

5.1.ETARDEFROSSOS ... 65

5.1.1 ESTUDO DA COMUNIDADE DE PROTOZOÁRIOS E PEQUENOS METAZOÁRIOS ... 65

5.1.2. ESTUDO DA COMUNIDADE DE BACTÉRIAS FILAMENTOSAS ... 72

5.2.ETARDEPALMEIRA... 78

5.2.1. ESTUDO DA COMUNIDADE DE PROTOZOÁRIOS E PEQUENOS METAZOÁRIOS ... 78

5.2.2. ESTUDO DA COMUNIDADE DE BACTÉRIAS FILAMENTOSAS ... 83

5.3.ETARDEARENTIM ... 87

5.3.1. ESTUDO DA COMUNIDADE DE PROTOZOÁRIOS E PEQUENOS METAZOÁRIOS ... 87

5.3.2. ESTUDO DA COMUNIDADE DE BACTÉRIAS FILAMENTOSAS ... 92

5.4.ETARDECELEIRÓS ... 96

5.4.1. ESTUDO DA COMUNIDADE DE PROTOZOÁRIOS E PEQUENOS METAZOÁRIOS ... 96

5.4.2. ESTUDO DA COMUNIDADE DE BACTÉRIAS FILAMENTOSAS ... 101

5.5.ETARDEPRISCOS,CRESPOS,CUNHA,RUILHEETADIM ... 104

CAPÍTULO 6 - CONCLUSÕES ... 119

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ... 121

ANEXOS ... 125

ANEXO 1-PREPARAÇÃO DAS COLORAÇÕES DE GRAM E NEISSER E RESPETIVOS PROCEDIMENTOS DECORRENTES. ... 125

ANEXO 2-TABELAS ... 128

ANEXO 3-EXEMPLO DE CÁLCULO DA MÉDIA PONDERADA DOS NÍVEIS DE ABUNDÂNCIA DAS BACTÉRIAS FILAMENTOSAS, NA ETAR DE CELEIRÓS. ... 131

xiii

ÍNDICE DE FIGURAS

FIGURA 1-PROCESSO DE TRATAMENTO DE ÁGUAS RESIDUAIS POR LAMAS ATIVADAS [11]. ... 14

FIGURA 2-REDE TRÓFICA QUE SE DESENVOLVE NAS LAMAS ATIVADAS [17]. ... 16

FIGURA 3-MECANISMO DE FILTRAÇÃO DE BACTÉRIAS POR PARTE DOS DIFERENTES GRUPOS DE CILIADOS BACTERÍVOROS: NADADORES (A), SÉSSEIS (B) E MÓVEIS DE FUNDO (C)[11]. ... 19

FIGURA 4-DINÂMICA DE COLONIZAÇÃO DAS LAMAS ATIVADAS EM ETAR DESDE O INÍCIO DO SEU FUNCIONAMENTO E AO LONGO DO TEMPO [18]. ... 19

FIGURA 5-MAPA DO MUNICÍPIO DE BRAGA [30]. ... 34

FIGURA 6-FLUXOGRAMA DO PROCESSO DE TRATAMENTO DA ETAR DE FROSSOS [31]. ... 35

FIGURA 7-POÇO DE SEDIMENTAÇÃO GROSSEIRA, EM OPERAÇÃO. ... 36

FIGURA 8-PARAFUSOS DE ARQUIMEDES -ELEVAÇÃO... 36

FIGURA 9-LINHA DE GRADAGEM GROSSEIRA, POR GRELHA DE EIXO INCLINADO, E FINA POR STEP-SCREEN. ... 37

FIGURA 10-DESARENADORES/DESENGORDURADORES LONGITUDINAIS. ... 37

FIGURA 11-CLARIFICADOR/LAVADOR DE AREIAS. ... 37

FIGURA 12-ESCUMADOR (SEPARADOR/CONCENTRADOR DE GORDURA). ... 37

FIGURA 13-DECANTADOR PRIMÁRIO. ... 38

FIGURA 15-TANQUES ANÓXICOS. ... 39

FIGURA 14-TANQUES DE AREJAMENTO. ... 39

FIGURA 16-CANAL PARSHALL COM EFLUENTE TRATADO. ... 39

FIGURA 17-DECANTADOR SECUNDÁRIO. ... 39

FIGURA 18-VISTA GERAL DA LINHA LÍQUIDA DA ETAR DE FROSSOS [31]. ... 40

FIGURA 19-TANQUE DE HOMOGENEIZAÇÃO. ... 41

FIGURA 20-ESPESSADOR MECÂNICO DE TAMBOR ROTATIVO. ... 41

FIGURA 21-DIGESTOR SECUNDÁRIO. ... 41

FIGURA 22-FILTRO BANDA. ... 42

FIGURA 23-CONTENTOR PARA TRANSPORTE DE LAMA DESIDRATADA VIA FILTRO BANDA. ... 42

FIGURA 24-CENTRIFUGA E PARAFUSO TRANSPORTADOR DE LAMA DESIDRATADA. ... 42

FIGURA 25-SILO DE LAMA DESIDRATADA. ... 42

FIGURA 26-FLUXOGRAMA DO PROCESSO DE TRATAMENTO DA FASE LÍQUIDA [32]. ... 44

FIGURA 27-FLUXOGRAMA DO PROCESSO DE TRATAMENTO DE LAMAS [32]. ... 46

FIGURA 28–ESQUEMA REPRESENTATIVO DO PROCESSO DE CONTAGEM DA MICROFAUNA AO LONGO DA INSPEÇÃO DA LAMELA CONTENDO A AMOSTRA.1)LÂMINA;2)LAMELA; A)CAMPO DE VISÃO AO MICROSCÓPIO ÓTICO [4]. ... 60

FIGURA 29- A)IMAGEM DA CÂMARA DE FUCHS-ROSENTHAL DE 3,2 µL PARA A CONTAGEM DE PEQUENOS FLAGELADOS; B)ESQUEMA DE UM RETICULADO DA CÂMARA DE FUCHS-ROSENTHAL [18]. ... 61

FIGURA 30-ABUNDÂNCIA DE CADA GRUPO TRÓFICO, NÚMERO TOTAL DE UNIDADES TAXONÓMICAS E RESPETIVO GRUPO DOMINANTE, PRESENTE NAS AMOSTRAS DA ETAR DE FROSSOS. ... 66

xiv FIGURA 31-IBL NA ETAR DE FROSSOS, AO LONGO DO TEMPO DE ESTUDO, E RESPETIVAS CLASSES DE QUALIDADE BIOLÓGICA. ... 67 FIGURA 32-ALGUNS PROTOZOÁRIOS IDENTIFICADOS DURANTE O ESTUDO EFETUADO NA ETAR DE FROSSOS (400X). ... 70 FIGURA 33-ALGUNS PROTOZOÁRIOS E METAZOÁRIOS IDENTIFICADOS AO LONGO DO ESTUDO EFETUADO NA ETAR DE FROSSOS

(400X) ... 71

FIGURA 34-MÉDIAS PONDERADAS DOS NÍVEIS DE ABUNDÂNCIA DAS BACTÉRIAS FILAMENTOSAS IDENTIFICADAS E QUANTIFICADAS, NA

ETAR DE FROSSOS. ... 73

FIGURA 35-IMAGENS DAS BACTÉRIAS FILAMENTOSAS OBSERVADAS NAS LAMAS ATIVADAS DA ETAR DE FROSSOS, AO LONGO DO PERÍODO DE ESTUDO, USANDO A COLORAÇÃO DE GRAM (1000X). ... 75 FIGURA 36-IMAGENS DAS BACTÉRIAS FILAMENTOSAS OBSERVADAS NAS LAMAS ATIVADAS DA ETAR DE FROSSOS, AO LONGO DO

PERÍODO DE ESTUDO, USANDO A COLORAÇÃO DE GRAM (1000X). ... 76 FIGURA 37-IMAGENS DAS BACTÉRIAS FILAMENTOSAS OBSERVADAS NAS LAMAS ATIVADAS DA ETAR DE FROSSOS, AO LONGO DO

PERÍODO DE ESTUDO, USANDO A COLORAÇÃO DE NEISSER (1000X). ... 77 FIGURA 38-ABUNDÂNCIA DE CADA GRUPO TRÓFICO, NÚMERO TOTAL DE UNIDADES TAXONÓMICAS E RESPETIVO GRUPO DOMINANTE

PRESENTE NAS AMOSTRAS DA ETAR DE PALMEIRA... 78 FIGURA 39-IBL NA ETAR DE PALMEIRA, AO LONGO DO TEMPO DE ESTUDO, E RESPETIVAS CLASSES DE QUALIDADE BIOLÓGICA. ... 80 FIGURA 40–IMAGENS DE ALGUNS DOS PROTOZOÁRIOS OBSERVADOS NAS LAMAS ATIVADAS DA ETAR DE PALMEIRA, AO LONGO DO

PERÍODO DE ESTUDO (400X). ... 82

FIGURA 41-MÉDIAS PONDERADAS DOS NÍVEIS DE ABUNDÂNCIA DAS BACTÉRIAS FILAMENTOSAS IDENTIFICADAS E QUANTIFICADAS, NA

ETAR DE PALMEIRA. ... 84 FIGURA 42-IMAGENS DAS BACTÉRIAS FILAMENTOSAS OBSERVADAS NAS LAMAS ATIVADAS DA ETAR DE PALMEIRA, AO LONGO DO

PERÍODO DE ESTUDO, USANDO A COLORAÇÃO DE NEISSER (1000X). ... 85

FIGURA 43-IMAGENS DAS BACTÉRIAS FILAMENTOSAS OBSERVADAS NAS LAMAS ATIVADAS DA ETAR DE PALMEIRA, AO LONGO DO PERÍODO DE ESTUDO, USANDO A COLORAÇÃO DE GRAM (1000X). ... 86

FIGURA 44-ABUNDANCIA DE CADA GRUPO TRÓFICO, NÚMERO TOTAL DE UNIDADES TAXONÓMICAS E RESPETIVO GRUPO DOMINANTE PRESENTE NAS AMOSTRAS DA ETAR DE ARENTIM. ... 87 FIGURA 45-IBL DE ARENTIM, AO LONGO DO TEMPO DE ESTUDO, E RESPETIVAS CLASSES DE QUALIDADE BIOLÓGICA. ... 88 FIGURA 46-IMAGENS DE ALGUNS DOS PROTOZOÁRIOS E METAZOÁRIOS OBSERVADOS NAS LAMAS ATIVADAS DA ETAR DE ARENTIM,

AO LONGO DO PERÍODO DE ESTUDO (400X). ... 90 FIGURA 47-IMAGENS DE ALGUNS METAZOÁRIOS OBSERVADOS NAS LAMAS ATIVADAS DA ETAR DE ARENTIM, AO LONGO DO PERÍODO DE ESTUDO (400X). ... 91 FIGURA 48-MÉDIAS PONDERADAS DOS NÍVEIS DE ABUNDÂNCIA DAS BACTÉRIAS FILAMENTOSAS IDENTIFICADAS E QUANTIFICADAS, NA

ETAR DE ARENTIM. ... 92 FIGURA 49-IMAGENS DAS BACTÉRIAS FILAMENTOSAS OBSERVADAS NAS LAMAS ATIVADAS DA ETAR DE ARENTIM, AO LONGO DO

ESTUDO, USANDO A COLORAÇÃO DE GRAM (1000X). ... 94

FIGURA 50-IMAGENS DAS BACTÉRIAS FILAMENTOSAS OBSERVADAS NAS LAMAS ATIVADAS DA ETAR DE ARENTIM, AO LONGO DO ESTUDO, USANDO A COLORAÇÃO DE NEISSER (1000X). ... 95

xv FIGURA 51-ABUNDÂNCIA DE CADA GRUPO TRÓFICO, NÚMERO TOTAL DE UNIDADES TAXONÓMICAS E RESPETIVO GRUPO DOMINANTE

PRESENTE NAS AMOSTRAS DA ETAR DE CELEIRÓS. ... 96 FIGURA 52-IBL NA ETAR DE CELEIRÓS, AO LONGO DO TEMPO DE ESTUDO, E RESPETIVAS CLASSES DE QUALIDADE BIOLÓGICA. ... 97 FIGURA 53-IMAGENS DE ALGUNS DOS PROTOZOÁRIOS E METAZOÁRIOS OBSERVADOS NAS LAMAS ATIVADAS DA ETAR DE CELEIRÓS,

AO LONGO DO PERÍODO DE ESTUDO (400X). ... 99 FIGURA 54-CONTINUAÇÃO DA APRESENTAÇÃO DE IMAGENS DE ALGUNS DOS PROTOZOÁRIOS E METAZOÁRIOS OBSERVADOS NAS

LAMAS ATIVADAS DA ETAR DE CELEIRÓS, AO LONGO DO PERÍODO DE ESTUDO (400X). ... 100 FIGURA 55-MÉDIAS PONDERADAS DOS NÍVEIS DE ABUNDÂNCIA DAS BACTÉRIAS FILAMENTOSAS IDENTIFICADAS E QUANTIFICADAS NA

ETAR DE CELEIRÓS... 101 FIGURA 56-IMAGENS DAS BACTÉRIAS FILAMENTOSAS OBSERVADAS NAS LAMAS ATIVADAS DA ETAR DE CELEIRÓS, AO LONGO DO

PERÍODO DE ESTUDO, USANDO A COLORAÇÃO DE GRAM (1000X). ... 103 FIGURA 58-MÉDIAS PONDERADAS DOS NÍVEIS DE ABUNDÂNCIA DAS BACTÉRIAS FILAMENTOSAS IDENTIFICADAS E QUANTIFICADAS NA

ETAR DE PRISCOS. ... 104 FIGURA 57-ABUNDÂNCIA DOS GRUPOS DE PROTOZOÁRIOS E IBL DA ETAR DE PRISCOS. ... 104 FIGURA 60-MÉDIAS PONDERADAS DOS NÍVEIS DE ABUNDÂNCIA DAS BACTÉRIAS FILAMENTOSAS IDENTIFICADAS E QUANTIFICADAS NA

ETAR DE CRESPOS. ... 106 FIGURA 59-ABUNDÂNCIA DOS GRUPOS DE PROTOZOÁRIOS E IBL DA ETAR DE CRESPOS... 106

FIGURA 61-ABUNDÂNCIA DOS GRUPOS DE PROTOZOÁRIOS E IBL DA ETAR DE CUNHA. ... 107 FIGURA 62-MÉDIAS PONDERADAS DOS NÍVEIS DE ABUNDÂNCIA DAS BACTÉRIAS FILAMENTOSAS IDENTIFICADAS E QUANTIFICADAS NA

ETAR DE CUNHA. ... 108 FIGURA 64-MÉDIAS PONDERADAS DOS NÍVEIS DE ABUNDÂNCIA DAS BACTÉRIAS FILAMENTOSAS IDENTIFICADAS E QUANTIFICADAS NA

ETAR DE RUILHE. ... 109 FIGURA 63-ABUNDÂNCIA DOS GRUPOS DE PROTOZOÁRIOS E IBL DA ETAR DE RUILHE. ... 109

FIGURA 66-MÉDIAS PONDERADAS DOS NÍVEIS DE ABUNDÂNCIA DAS BACTÉRIAS FILAMENTOSAS IDENTIFICADAS E QUANTIFICADAS NA

ETAR DE TADIM. ... 110 FIGURA 65-ABUNDÂNCIA DOS GRUPOS DE PROTOZOÁRIOS E IBL DA ETAR DE TADIM. ... 110 FIGURA 67-IMAGENS DE ALGUNS DOS PROTOZOÁRIOS E METAZOÁRIOS OBSERVADOS NAS LAMAS ATIVADAS DAS ETAR DE PRISCOS,

CRESPOS,CUNHA,RUILHE E TADIM (400X). ... 113 FIGURA 68-CONTINUAÇÃO DA APRESENTAÇÃO DE IMAGENS DE ALGUNS DOS PROTOZOÁRIOS E METAZOÁRIOS OBSERVADOS NAS

LAMAS ATIVADAS DAS ETAR DE PRISCOS,CRESPOS,CUNHA,RUILHE E TADIM (400X). ... 114 FIGURA 69-IMAGENS DE ALGUMAS DAS BACTÉRIAS FILAMENTOSAS OBSERVADAS NAS LAMAS ATIVADAS DAS ETAR DE PRISCOS,

CRESPOS,CUNHA,RUILHE E TADIM (1000X). ... 116 FIGURA 70-CONTINUAÇÃO DA APRESENTAÇÃO DE IMAGENS DAS BACTÉRIAS FILAMENTOSAS OBSERVADOS NAS LAMAS ATIVADAS DAS

xvii

ÍNDICE DE TABELAS

TABELA 1-VALORES TÍPICOS (MG/L) DA CARACTERIZAÇÃO DAS ÁGUAS RESIDUAIS DOMÉSTICAS NÃO TRATADAS [9]. ... 8

TABELA 2-ALGUNS TIPOS DE TRATAMENTO BIOLÓGICO AERÓBIO. ... 12

TABELA 3-LISTA DOS PROTOZOÁRIOS MAIS FREQUENTES NAS LAMAS ATIVADAS E RESPECTIVOS GRUPOS TRÓFICOS [11]. ... 18

TABELA 4-CAUSAS DE DISFUNÇÃO DO TRATAMENTO EM FUNÇÃO DO GRUPO DE PROTOZOÁRIOS DOMINANTE [18]. ... 24

TABELA 5-ESPÉCIES DE MICRORGANISMOS FILAMENTOSOS RESPONSÁVEIS PELO FENÓMENO DE BULKING EM ESTAÇÕES DE DEPURAÇÃO MUNICIPAIS E INDUSTRIAIS (RETIRADO DE[11]). ... 28

TABELA 6-TIPOS DE BACTÉRIAS FILAMENTOSAS E AS CAUSAS RELACIONADAS COM O SEU CRESCIMENTO EXCESSIVO EM SISTEMAS DE LAMAS ATIVADAS [10]. ... 30

TABELA 7-TIPO E PROCESSOS DE TRATAMENTO DA FASE LÍQUIDA E SÓLIDA DA ETAR DE PALMEIRA [32]. ... 43

TABELA 8-TIPO E PROCESSOS DE TRATAMENTO DAS ETAR DE ARENTIM,RUILHE,TADIM E CUNHA [34,35,36,37]. ... 48

TABELA 9-OPERAÇÕES QUE COMPÕEM O ESQUEMA DE TRATAMENTO DAS ETAR DE CRESPOS E PRISCOS [38,39]. ... 50

TABELA 10-NÚMERO DE AMOSTRAS ANALISADAS EM CADA ETAR, E RESPETIVAS DATAS DE COLHEITA E/OU ANÁLISE (MÊS E DIA), AO LONGO DO TEMPO DE ESTUDO. ... 55

TABELA 11-TABELA DE DUAS ENTRADAS PARA O CÁLCULO DO IBL(S- Nº DE ESPÉCIES DA MICROFAUNA, EXCLUINDO OS FLAGELADOS E F- Nº PEQUENOS FLAGELADOS NA DIAGONAL DA CÂMARA DE FUCHS-ROSENTHAL)[18]. ... 58

TABELA 12-CONVERSÃO DO VALOR DO IBL EM CLASSES DE QUALIDADE BIOLÓGICA DAS LAMAS ATIVADAS E AVALIAÇÃO DA EFICIÊNCIA DEPURADORA DO TRATAMENTO [18]. ... 58

TABELA 13-CLASSIFICAÇÃO E DESCRIÇÃO DA ABUNDÂNCIA GERAL DAS BACTÉRIAS FILAMENTOSAS [29]. ... 64

TABELA 14-CORRELAÇÕES QUANTITATIVAS ENTRE A COMUNIDADE DE PROTOZOÁRIOS E METAZOÁRIOS DA ETAR DE FROSSOS (CORRELAÇÃO DE KENDALL). ... 68

TABELA 15-GRUPO FUNCIONAL E IDENTIFICAÇÃO TAXONÓMICA DA COMUNIDADE DE PROTOZOÁRIOS OBSERVADOS NA ETAR DE FROSSOS, AO LONGO DO TEMPO DE ESTUDO DA MESMA. ... 69

TABELA 16-ABUNDÂNCIA QUANTITATIVA DAS BACTÉRIAS FILAMENTOSAS IDENTIFICADAS NA ETAR DE FROSSOS, AO LONGO DO TEMPO DE MONITORIZAÇÃO DA MESMA. ... 72

TABELA 17-CORRELAÇÕES QUANTITATIVAS ENTRE A COMUNIDADE DE BACTÉRIAS FILAMENTOSAS DA ETAR DE FROSSOS (CORRELAÇÃO DE KENDALL). ... 74

TABELA 18-GRUPO FUNCIONAL E IDENTIFICAÇÃO TAXONÓMICA DA COMUNIDADE DE PROTOZOÁRIOS E METAZOÁRIOS OBSERVADOS NA ETAR DE PALMEIRA, AO LONGO DO TEMPO DE ESTUDO DA MESMA. ... 80

TABELA 19-CORRELAÇÕES QUANTITATIVAS ENTRE A COMUNIDADE DE PROTOZOÁRIOS E METAZOÁRIOS DA ETAR DE PALMEIRA (CORRELAÇÃO DE KENDALL). ... 81

TABELA 20-ABUNDÂNCIA QUANTITATIVA DAS BACTÉRIAS FILAMENTOSAS IDENTIFICADAS NA ETAR DE PALMEIRA, AO LONGO DO TEMPO DE MONITORIZAÇÃO DA MESMA. ... 83

TABELA 21-CORRELAÇÕES QUANTITATIVAS ENTRE A COMUNIDADE DE BACTÉRIAS FILAMENTOSAS DA ETAR DE PALMEIRA (CORRELAÇÃO DE KENDALL). ... 84

xviii TABELA 22-GRUPO FUNCIONAL E IDENTIFICAÇÃO TAXONÓMICA DA COMUNIDADE DE PROTOZOÁRIOS OBSERVADOS NA ETAR DE

ARENTIM, AO LONGO DO TEMPO DE ESTUDO DA MESMA. ... 89

TABELA 23-CORRELAÇÕES QUANTITATIVAS ENTRE A COMUNIDADE DE PROTOZOÁRIOS E METAZOÁRIOS DA ETAR DE ARENTIM (CORRELAÇÃO DE KENDALL). ... 89

TABELA 24-ABUNDÂNCIA QUANTITATIVA DAS BACTÉRIAS FILAMENTOSAS IDENTIFICADAS NA ETAR DE ARENTIM, AO LONGO DO TEMPO DE MONITORIZAÇÃO DA MESMA. ... 92

TABELA 25-CORRELAÇÕES QUANTITATIVAS ENTRE A COMUNIDADE DE BACTÉRIAS FILAMENTOSAS DA ETAR DE ARENTIM (CORRELAÇÃO DE KENDALL). ... 93

TABELA 26-GRUPO FUNCIONAL E IDENTIFICAÇÃO TAXONÓMICA DA COMUNIDADE DE PROTOZOÁRIOS OBSERVADOS NA ETAR DE CELEIRÓS, AO LONGO DO TEMPO DE ESTUDO DA MESMA. ... 98

TABELA 27-CORRELAÇÕES QUANTITATIVAS ENTRE A COMUNIDADE DE PROTOZOÁRIOS E METAZOÁRIOS DA ETAR DE CELEIRÓS (CORRELAÇÃO DE KENDALL). ... 98

TABELA 28-ABUNDÂNCIA QUANTITATIVA DAS BACTÉRIAS FILAMENTOSAS IDENTIFICADAS NA ETAR DE CELEIRÓS, AO LONGO DO TEMPO DE MONITORIZAÇÃO DA MESMA. ... 101

TABELA 29-CORRELAÇÕES QUANTITATIVAS ENTRE A COMUNIDADE DE BACTÉRIAS FILAMENTOSAS DA ETAR DE CELEIRÓS (CORRELAÇÃO DE KENDALL). ... 102

TABELA 30-GRUPO FUNCIONAL E IDENTIFICAÇÃO TAXONÓMICA DOS ELEMENTOS DA MICROFAUNA OBSERVADOS NAS ETAR SEGUIDAS COM MENOR REGULARIDADE (PRISCOS,CRESPOS,CUNHA,RUILHE E TADIM)... 112

TABELA 31-BACTÉRIAS FILAMENTOSAS IDENTIFICADAS NAS ETAR SEGUIDAS COM MENOR REGULARIDADE (PRISCOS,CRESPOS, CUNHA,RUILHE E TADIM). ... 115

TABELA 32-REAGENTES E RESPETIVA QUANTIDADE NECESSÁRIA PARA A PREPARAÇÃO DA SOLUÇÃO 1. ... 125

TABELA 33-REAGENTES E RESPETIVA QUANTIDADE NECESSÁRIA PARA A PREPARAÇÃO DA SOLUÇÃO 2. ... 125

TABELA 34-REAGENTES E RESPETIVA QUANTIDADE NECESSÁRIA PARA A PREPARAÇÃO DA SOLUÇÃO 3. ... 125

TABELA 35-REAGENTES E RESPETIVA QUANTIDADE NECESSÁRIA PARA A PREPARAÇÃO DA SOLUÇÃO 1. ... 126

TABELA 36-REAGENTES E RESPETIVA QUANTIDADE NECESSÁRIA PARA A PREPARAÇÃO DA SOLUÇÃO 2. ... 126

TABELA 37-RESULTADOS DO CÁLCULO DO IBL NA ETAR DE FROSSOS, AO LONGO DO TEMPO DE ESTUDO, E CLASSES DE QUALIDADE BIOLÓGICA CORRESPONDENTES. ... 128

TABELA 38-ABUNDÂNCIA QUANTITATIVA DAS BACTÉRIAS FILAMENTOSAS IDENTIFICADAS NA ETAR DE PRISCOS, AO LONGO DO TEMPO DE MONITORIZAÇÃO DA MESMA. ... 128

TABELA 39-ABUNDÂNCIA QUANTITATIVA DAS BACTÉRIAS FILAMENTOSAS IDENTIFICADAS NA ETAR DE CRESPOS, AO LONGO DO TEMPO DE MONITORIZAÇÃO DA MESMA. ... 129

TABELA 40-ABUNDÂNCIA QUANTITATIVA DAS BACTÉRIAS FILAMENTOSAS IDENTIFICADAS NA ETAR DE CUNHA, AO LONGO DO TEMPO DE MONITORIZAÇÃO DA MESMA. ... 129

TABELA 41-ABUNDÂNCIA QUANTITATIVA DAS BACTÉRIAS FILAMENTOSAS IDENTIFICADAS NA ETAR DE RUILHE, AO LONGO DO TEMPO DE MONITORIZAÇÃO DA MESMA. ... 129

TABELA 42-ABUNDÂNCIA QUANTITATIVA DAS BACTÉRIAS FILAMENTOSAS IDENTIFICADAS NA ETAR DE TADIM, AO LONGO DO TEMPO DE MONITORIZAÇÃO DA MESMA. ... 130

xix TABELA 43-ABUNDÂNCIA QUANTITATIVA DAS BACTÉRIAS FILAMENTOSAS IDENTIFICADAS NA ETAR DE CELEIRÓS, AO LONGO DO

xxi

ÍNDICE DE ABREVIATURAS

Razão Alimentação/ Microrganismos (A/M) Água Residual (AR)

Amibas com Teca (AT)

Ciliados Móveis de Fundo (CMF) Carbono Orgânico Total (COT)

Carência Bioquímica de Oxigénio (CBO)

Carência Bioquímica de Oxigénio ao fim de 5 dias (CBO5)

Carência Química de Oxigénio (CQO) Ciliados Nadadores (CN)

Ciliados Sésseis (CS)

Digononta desconhecido 1 (D. desconhecido 1) Estação de Tratamento de Águas Residuais (ETAR) Flagelado desconhecido 1 (F.desconhecido 1) Fluorescent in situ Hybridization (FISH) Idade das lamas (IL)

Índice Biótico das Lamas (IBL) Índice Volumétrico de Lamas (IVL) Matéria 0rgânica (MO)

Mercado Abastecedor da Região de Braga (MARB) Monogononta desconhecido 1 (M.desconhecido 1) Oxigénio Dissolvido (OD)

Sólidos Suspensos Totais (SST) Sólidos Suspensos Voláteis (SSV) Sólidos Totais (ST)

Tempo de Residência de Sólidos (TRS) Ultravioleta (UV)

1

CAPÍTULO 1 - INTRODUÇÃO

1.1. ENQUADRAMENTO E RELEVÂNCIA DO TEMA

A água usada no dia a dia, quer a nível doméstico quer industrial, advém de rios, lagos ou aquíferos subterrâneos. Esta, após ser utilizada, entra novamente no ciclo retomando aos mesmos locais, mas normalmente retorna contaminada. Esta água usada classifica-se como água residual (AR) e contém, normalmente, elevada carga orgânica, nutrientes, agentes patogénicos, químicos inorgânicos e minerais, incluindo compostos tóxicos. Daí haver a necessidade de efetuar tratamento, de modo a evitar a contaminação dos locais de descarga [1].

Para tal, existem as estações de tratamento de águas residuais (ETAR). A identificação de problemas nestes sistemas usando as suas comunidades microbiológicas é encarada atualmente como uma componente essencial do acompanhamento dos sistemas de tratamento de águas residuais.

De entre os vários processos de tratamento de águas residuais existentes em todo o mundo, o sistema de Lamas Ativadas é um dos processos usados com mais frequência. Este tem como princípio básico a manutenção de uma elevada concentração de microrganismos num reator artificialmente arejado, onde a matéria orgânica (MO) é degradada por essa comunidade microbiana [2].

Para a formação de lamas é essencial a existência de flocos, sendo estes constituídos, na sua maioria, por bactérias gram-negativas e organismos filamentosos. Estes últimos ajudam na formação dos flocos mas, quando presentes em quantidades excessivas, podem causar problemas no funcionamento das ETAR, uma vez que são responsáveis por fenómenos como o bulking e o foaming. Daí a importância da identificação e monitorização destes organismos nas lamas ativadas [2]. As Lamas Ativadas são colonizadas por diversos microrganismos, incluindo vírus, bactérias, protozoários, fungos e metazoários, que têm sido, recentemente, utilizados para avaliação das condições operacionais das instalações das ETAR. De entre estes, no tanque de arejamento dos sistemas de lamas ativadas, os protozoários adquirem especial importância. Por um lado, consomem grande parte das bactérias dispersas no licor misto (mistura da água residual e biomassa no tanque de arejamento) contribuindo para o próprio tratamento. Por outro lado, são indicadores biológicos, quer das condições prevalecentes no tanque de arejamento, quer do desempenho dos sistemas de tratamento biológico, uma vez que são especialmente sensíveis a modificações das condições ambientais. Os protozoários e pequenos metazoários que habitam o licor misto dos sistemas de tratamento de águas residuais constituem o que se designa por microfauna. O Índice Biótico das Lamas (IBL), concebido por Madoni

2

em 1994 [3], baseia-se na abundância e na diversidade específica da comunidade de protozoários e pequenos metazoários que colonizam o tanque de arejamento e nas diferentes sensibilidades reveladas por alguns grupos da microfauna aos fatores físico-químicos preponderantes no sistema [4]. Uma das vantagens desta abordagem reside no facto da avaliação ser feita através de valores numéricos, o que permite comparar a qualidade biológica das lamas no tanque de arejamento ao longo do tempo e, consequentemente, as condições operacionais da ETAR em estudo, e comparar

essas condições com as de outras ETAR.

1.2. OBJECTIVOS DO ESTUDO

O conhecimento profundo do estado de funcionamento de uma ETAR é essencial à sua gestão e pode ser feito, nomeadamente, através do controlo permanente dos parâmetros operacionais e das condições microbiológicas do licor misto. O controlo microscópico do licor misto é uma ferramenta útil e rápida para conhecer o estado de um reator biológico e constituir um elemento base de operação porque permite diagnosticar os problemas habituais do processo e, também, permite prever de forma atempada o seu aparecimento.

O objetivo inicial deste trabalho foi a avaliação do desempenho das ETAR exploradas pela empresa AGERE-EM, mais concretamente da ETAR de Frossos (Braga) e de 8 ETAR dispersas pelas freguesias do município, situadas em Palmeira, Arentim, Celeirós, Priscos, Crespos, Cunha, Ruilhe, e Tadim, mediante o estudo das comunidades microbiológicas do licor misto. Este tipo de estudo baseia-se na obbaseia-servação da comunidade de protozoários e pequenos metazoários e da comunidade de bactérias filamentosas presentes nos sistemas de lamas ativadas, recorrendo a métodos clássicos para a sua identificação. O estabelecimento de correlações entre estas comunidades e os parâmetros físico-químicos e de operação das ETAR transmitiriam uma ideia de como o sistema de tratamento estava a operar, mostrando a sua eficiência/desempenho. Inicialmente, pretendia-se conseguir conhecer o modo como estas comunidades se estabelecem nas diferentes ETAR e um melhor domínio do seu funcionamento, tendo em conta a sua microbiologia. No entanto, devido à impossibilidade de aceder aos parâmetros físico-químicos que permitiriam essa avaliação, foi necessário construir a presente dissertação tendo em conta somente a avaliação microbiológica das ETAR em estudo. Mesmo com estas restrições, pretende-se que o estudo contribua para um conhecimento efetivo das comunidades microbiológicas das ETAR em causa.

De entre as 9 ETAR referidas, o estudo efetuado às primeiras 4 ETAR antes enumeradas foi um estudo mais consistente na medida em que estas foram acompanhadas de forma mais contínua.

3

Nas restantes ETAR, o acompanhamento foi pontual, com o objetivo de ter uma ideia geral da constituição da comunidade microbiológica.

1.3. ESTRUTURA DA DISSERTAÇÃO

Este trabalho encontra-se organizado em sete Capítulos cujo conteúdo é sinteticamente descrito nos parágrafos seguintes:

O Capítulo 1 destina-se ao enquadramento do tema em estudo, destacando-se a sua importância, relevância e atualidade. Expõem-se ainda neste capítulo os objetivos gerais do trabalho e a forma como este está estruturado.

No Capítulo 2 apresenta-se uma síntese da pesquisa bibliográfica efetuada, abordando assuntos desde a problemática ambiental e de saúde publica, relacionados com as águas residuais e suas características, etapas do sistema de tratamento de lamas ativadas, microrganismos envolvidos nesse processo e ainda os problemas que estes podem causar.

No Capítulo 3 é feita a caracterização das ETAR alvo do estudo e também da empresa onde decorreu o trabalho. Esta apresentação, que é relativamente extensa devido ao número de ETAR envolvidas, é feita num capítulo à parte para que os capítulo anterior e subsequente, que poderiam albergar em alternativa esta descrição, se tornem mais focados e fáceis de ler.

No Capítulo 4 descrevem-se os materiais e métodos usados na elaboração deste trabalho, nomeadamente a descrição do método do IBL, a preparação das colorações de Gram e Neisser e respectivos procedimentos posteriores para análise das amostras em estudo.

No Capítulo 5 apresentam-se os resultados obtidos em relação à observação de protozoários e bactérias filamentosas, assim como uma análise e discussão desses resultados. Inicialmente são expostos os resultados das 4 ETAR estudadas de forma mais frequente e posteriormente das restantes 5 ETAR, de forma mais sucinta. Para a análise da microfauna observada são apresentados valores de abundância das espécies de protozoários, valores de IBL e respetivas classes de qualidade biológica, assim como as espécies identificadas e as bactérias filamentosas dominantes e mais frequentes em cada ETAR. São apresentadas, também, imagens de protozoários, pequenos metazoários e bactérias

filamentosas captadas ao longo do estudo. São ainda apresentadas algumas correlações efetuadas

4

O Capítulo 6 destina-se à apresentação das conclusões gerais deste trabalho e, mais concretamente, em relação a cada ETAR em estudo. Apresentam-se, ainda, algumas sugestões para futuros trabalhos de investigação nesta área.

É apresentada uma lista de referências usadas ao longo da dissertação.

Por último, apresentam-se os Anexos onde constam algumas informações complementares que podem ser consultadas para melhor perceção de alguns pontos da dissertação.

5

CAPÍTULO 2 - ENQUADRAMENTO TEÓRICO

2.1. A PROBLEMÁTICA AMBIENTAL E DE SAÚDE PÚBLICA

O aumento da população e o constante crescimento do consumo estão a determinar as atuais tendências ambientais, estando estas a ser marcadas por uma constante pressão sobre os recursos naturais. Se por um lado nunca houve tanta riqueza e conforto, por outro a degradação ambiental e a poluição aumentam diariamente. Associado a esta disparidade surge o conceito de desenvolvimento sustentável. Este conceito define-se como o desenvolvimento que procura satisfazer as necessidades da geração atual, sem comprometer a capacidade das gerações futuras de satisfazerem as suas próprias necessidades. O que significa permitir que as pessoas, agora e no futuro, atinjam um nível satisfatório de desenvolvimento social e económico e de realização humana e cultural, fazendo, ao mesmo tempo, um uso razoável dos recursos da terra e preservando as espécies e os habitats naturais. Como tal, o desenvolvimento sustentável assenta em três eixos principais - ambiental, social e económico - e só poderá ser alcançado se estes evoluírem de forma harmoniosa.

Neste contexto, e associado ao campo ambiental, surge a importância da água e a sua preservação. A água não é apenas uma fonte importante de oxigénio e hidrogénio, mas também o elemento mais abundante nos seres vivos, sendo um dos compostos mais abundantes na face da Terra, uma vez que ocupa cerca de 70% da superfície do planeta. No entanto, a percentagem de água diretamente disponível para consumo é de apenas 1%. Todas as atividades humanas dependem, em maior ou menor escala, da água, desde a agricultura à indústria, da produção de energia aos transportes, da saúde ao desporto e à cultura. Em Portugal, a atividade em que se consome maior quantidade de água é na agricultura, cerca de 75%. A produção de energia é também responsável por uma fatia significativa do consumo desta (14%), sendo o restante utilizado a nível urbano (7%), da indústria (4%) e do turismo (0.5%). As águas resultantes das atividades referidas são designadas por águas residuais, sendo geradas em grandes quantidades. As AR podem ser denominadas águas residuais domésticas, quando as águas provêm de serviços ou instalações residenciais, essencialmente provenientes do metabolismo humano e de atividades domésticas; águas residuais industriais, quando provenientes de qualquer tipo de atividade industrial ou de atividades que não possam ser classificadas como águas residuais domésticas nem sejam águas pluviais. Podem, ainda, ser classificadas como águas residuais urbanas as águas residuais domésticas ou a mistura destas com águas residuais industriais e/ou com águas pluviais [5].

6

Em suma, as águas residuais não tratadas podem causar danos no ambiente e na saúde dos seres humanos, pelo que devem ser tratadas de modo a reduzir as doenças transmissíveis pela água, a poluição do meio aquático, e o dano consequente nos biota aquáticos.

2.1.1. CARACTERIZAÇÃO DAS ÁGUAS RESIDUAIS

Como já referido, é necessário proceder ao tratamento das águas residuais antes da sua descarga no meio recetor (geralmente, hídrico) pois os ecossistemas naturais que aí existem não têm capacidade para absorver todos os compostos poluentes nas quantidades em que são emitidos. A consequente acumulação dos poluentes impõe o desenvolvimento de processos que, na sua maioria, mimetizam os processos que ocorrem na Natureza de forma espontânea [4].

As águas residuais podem ser caracterizadas através da análise dos seus parâmetros físicos (teor em sólidos, turvação, cor, temperatura, condutividade e densidade), químicos inorgânicos (pH, alcalinidade, azoto, fósforo, enxofre, oxigénio dissolvido, odores e constituintes metálicos) e também pela análise dos seus constituintes orgânicos (Carência Bioquímica de Oxigénio (CBO), Carência

Química de Oxigénio (CQO), agentes tensioativos, óleos e gorduras [5]. De entre estes, os principais

parâmetros usados para a determinação da qualidade das águas residuais, destacam-se os seguintes [6]:

 Carência Bioquímica de Oxigénio (CBO): quantidade de oxigénio dissolvido (OD) que é

consumido durante a oxidação biológica aeróbia da matéria orgânica, contida na água residual, após incubação a 20 ºC;

 Carência Química de Oxigénio (CQO): medida do oxigénio equivalente à fração orgânica

da água residual, suscetível de ser oxidada quimicamente por um oxidante químico energético;

 Sólidos Totais (ST): conteúdo de matéria que permanece como resíduo após evaporação a

105 ºC;

 Sólidos Suspensos Totais (SST): sólidos que ficam retidos após filtração com filtros de fibra de vidro com porosidade de 0,45 µm;

 Sólidos Suspensos Voláteis (SSV): aproximação grosseira de matéria orgânica na fração

7

 Carbono Orgânico Total (COT): medida direta do conteúdo orgânico da água residual (não

fornece as informações que podem ser obtidas com a CBO e a CQO);

 Razão Alimentação/Microrganismos (A/M): quantidade de substrato por unidade de

biomassa presente.

De forma geral, os principais objetivos do tratamento das águas residuais consistem na redução da matéria orgânica (redução da CBO e CQO), remoção/redução dos compostos orgânicos residuais que são resistentes à biodegradação e podem ser tóxicos ou carcinogénicos, remoção/redução de metais tóxicos, remoção/redução de nutrientes, tais como azoto e fósforo, e ainda, remoção ou inativação de microrganismos patogénicos e parasitas [2, 7]. Os processos de tratamento das águas residuais visam minimizar o posterior impacto dos poluentes sobre o meio recetor, para que as consequências da descarga do efluente final sejam relativamente pequenas. Esses processos podem ser físicos, químicos ou biológicos [8].

2.1.1.1. Caracterização das águas industriais e domésticas/urbanas

As águas residuais passam por vários processos de tratamento tendo como finalidade separar a matéria poluente da água. Na Tabela 1 estão indicados valores típicos da caracterização das águas residuais domésticas não tratadas [9]. Os valores apresentados são relativos à carga orgânica que o afluente apresenta. Assim, este pode ser constituído por uma baixa, média ou alta carga orgânica. Dependendo da carga os valores característicos são distintos. Como se pode ver, relativamente aos ST, em baixa carga o afluente apresenta, em média, 350 mg/L. Em média carga apresenta 720 mg/L e em alta carga 1200 mg/L. Em todos os parâmetros se verifica um aumento considerável dos valores relativos à carga orgânica que compõe o afluente, à medida que passa de baixa para alta carga.

8

Tabela 1 - Valores típicos (mg/L) da caracterização das águas residuais domésticas não tratadas [9].

2.2. TRATAMENTO DE ÁGUAS RESIDUAIS

Para manter a saúde pública e evitar a contaminação/poluição dos recursos hídricos, para onde são encaminhadas as águas residuais provenientes de locais distintos, recorre-se às estações de tratamento de águas residuais. O objetivo é tornar a água apta para ser introduzida num meio hídrico sem causar dados na fauna e flora ou, eventualmente ser diretamente reutilizada, por exemplo no regadio de jardins, campos agrícolas etc. Numa ETAR, as águas residuais passam por vários processos de tratamento com o objetivo de retirar/diminuir as matérias poluentes presentes na água. Para tal, normalmente, existem os tratamentos preliminares ou pré-tratamento, tratamentos primários, secundários e terciários.

Parâmetro Carga

Baixa Média Alta

Sólidos totais (ST) 350 720 1200

Sólidos Dissolvidos Totais (SDT) 250 500 850

Fixos 145 300 525

Voláteis 105 200 325

Sólidos Suspensos Totais (SST) 100 220 350

Fixos 20 55 75

Voláteis 80 165 275

Sólidos Sedimentáveis 5 10 20

Carência Bioquímica em Oxigénio (CBO5) 110 220 400

Carbono Orgânico Total (COT) 80 160 290

Carência Química em oxigénio (CQO) 250 500 1000

Azoto (N Total) 20 40 85 Orgânico 8 15 35 Amónia livre 12 25 50 Nitritos 0 0 0 Nitratos 0 0 0 Fósforos (P Total) 4 8 15 Orgânico 1 3 5 Inorgânico 3 5 10 Cloretos 30 50 100 Sulfatos 20 30 50 Alcalinidade (CaCO3) 50 100 200 Gorduras e óleos 50 100 150 Coliformes totais (nº/100 mL) 106 - 107 107 – 108 107 – 109

9

2.2.1. TRATAMENTO PRELIMINAR OU PRÉ-TRATAMENTO

O tratamento preliminar é predominantemente físico e que tem por objetivo preparar as águas residuais para o tratamento posterior. Inclui processos de gradagem, desarenamento, desengorduramento e neutralização. Ao fazer a água residual passar por estes processos pretende-se sobretudo proteger o funcionamento dos órgãos e equipamentos a jusante, através da remoção de partículas granulares (areias) e sólidos grosseiros (plásticos, madeiras, trapos, detritos urbanos, etc.). Outro objetivo deste tratamento é a equalização/homogeneização dos caudais e concentrações [5]. 2.2.2. TRATAMENTO PRIMÁRIO

O tratamento primário assenta em processos mecânicos e físico-químicos que removem pelo menos 50%, podendo chegar aos 70%, da matéria em suspensão e, simultaneamente 25 a 40% de

CBO5 [9], através de processos de decantação, flotação, coagulação – floculação e neutralização [5].

Nesta etapa, removem-se sólidos sedimentáveis e material flutuável (gorduras e escumas), através da passagem da água residual por um tanque, onde os sólidos mais pesados decantam e são removidos com recurs a raspadores de fundo. O material flutuável é removido com auxílio de raspadores de superfície. Outra das vantagens desta fase do tratamento é a equalização do efluente e a remoção da carência bioquímica associada aos sólidos sedimentáveis. Para aumentar a eficiência de remoção de certos compostos nesta fase, por vezes instala-se a montante um sistema de adição química ou pré-arejamento. A adição de químicos pode favorecer a precipitação e consequente formação de sólidos, controlar odores ou efetuar a remoção química de fósforo por precipitação química [5, 9].

2.2.3. TRATAMENTO SECUNDÁRIO

O tratamento secundário baseia-se na degradação biológica dos compostos orgânicos solúveis, recorrendo para tal a microrganismos. O objetivo principal é reduzir a matéria orgânica e, na maioria dos casos reduzir também determinados nutrientes como o azoto e fósforo. Com este tratamento

remove-se, normalmente, pelo menos 85% de CBO5 e matéria em suspensão [5].

Existem diferentes tipos de tratamento biológico, tais como as lagoas de oxidação e os “biodiscos”, sendo que os mais comuns são os filtros percoladores e as lamas ativadas [4].

10

2.2.4. TRATAMENTO TERCIÁRIO

O processo de tratamento terciário define-se como sendo o nível de tratamento requerido para a remoção de constituintes potencialmente problemáticos que não tenham sido eliminados nas etapas anteriores, incluindo nutrientes, compostos tóxicos e microrganismos patogénicos. Ou seja, este complementa o tratamento biológico, resultando sobretudo na desinfeção das águas residuais tratadas e/ou na remoção de alguns nutrientes (azoto e fósforo) que contribuem posteriormente para a eutrofização das águas recetoras. Compreende, portanto, processos físico-químicos e, por vezes, processos biológicos. Considerando os processos de remoção de nutrientes, incluem-se frequentemente neste tipo de tratamento os seguintes processos unitários - coagulação química, floculação, sedimentação seguida por filtração, absorção por carvão ativado e desinfeção por raios ultravioleta (desinfeção UV) para remoção dos microrganismos patogénicos. Destes, o sistema de desinfeção UV é, atualmente, o mais usual. Consiste num processo físico em que a energia transmitida pelas lâmpadas UV é suscetível de alterar o material genético dos microrganismos, evitando a sua proliferação. Portanto, a ação desinfetante de radiação UV deve-se à destruição do DNA dos microrganismos, impedindo-os assim de manter o seu metabolismo. Este método tem como principal vantagem a ausência de agentes químicos em contacto com a água e a posterior permanência no meio recetor.

Além dos processo já referidos, existem outros processos menos comuns, tais como a permuta iónica e a osmose inversa, tendo por objetivo remover iões específicos e/ou reduzir a quantidade de sólidos dissolvidos.

O tratamento terciário é usado sobretudo quando a ETAR descarrega para meios considerados sensíveis ou quando o objetivo é a reutilização da água residual. Nestes casos é essencial que a água tenha uma qualidade superior, dependendo da finalidade de utilização da água. A qualidade ambiental do local de descarga e os critérios estabelecidos para águas de recreio de contacto direto obriga a efetuar este tratamento ao efluente, nomeadamente no que diz respeito a contaminações microbiológicas patogénicas.

Apesar de apresentar vantagens evidentes, o tratamento terciário torna-se dispendioso quando se tem que tratar um elevado volume de água residual [4, 5].

11

2.2.5. TRATAMENTO DE LAMAS

Os diferentes níveis de tratamento aplicados às águas residuais nas ETAR, conduzem à produção de lamas com diferentes características. Assim, as lamas podem ser classificadas como lamas primárias, lamas biológicas e lamas químicas. As lamas primárias resultam da primeira decantação a que as águas são sujeitas de forma a retirar os sólidos mais facilmente sedimentáveis. As lamas biológicas são produzidas por processos de tratamento biológico, como por exemplo o processo de lamas ativadas. As características e quantidades destas lamas variam com as taxas de crescimento e taxas metabólicas dos vários microrganismos presentes. Comparando as lamas primárias com as lamas biológicas, verifica-se que as lamas biológicas contêm uma quantidade superior de azoto, fósforo e proteínas. Por outro lado, a concentração de gorduras, de celulose e o peso específico são menores nestas. Quanto às lamas químicas, estas resultam do uso de reagentes químicos tais como polieletrólitos, cloreto férrico ou sulfato de alumínio, no tratamento das águas residuais, com vista à remoção de fósforo ou melhoria da eficiência de remoção de sólidos suspensos. Quando reagentes químicos são utilizados durante a fase de tratamento secundário/biológico são, normalmente, misturados com sólidos das lamas primárias ou com os das lamas biológicas [5]. As lamas formadas durante o processo de tratamento das águas residuais passam posteriormente por uma série de processos até estarem aptas para irem para aterro sanitário ou serem utilizadas como fertilizante, por exemplo. Assim, são consideradas operações preliminares todos os processos a que as lamas são sujeitas antes de se proceder ao tratamento propriamente dito, e que facilitam o tratamento posterior e diminuem os respectivos custos. São consideradas operações preliminares a trituração, gradagem, mistura e armazenamento de lamas. Após esta etapa inicial, as lamas passam por um processo de espessamento para remoção de água e assim reduzir o volume de lamas a tratar. De seguida entram em processos de estabilização, sendo que esta pode ser estabilização química com cal, estabilização por tratamento térmico, digestão anaeróbia ou aeróbia de lamas e ainda compostagem. A estabilização consiste num processo de alteração das lamas, tendo como objetivos a redução de microrganismos patogénicos, inibição, redução ou eliminação do potencial de putrefação e a eliminação de maus odores. Posteriormente, ocorre o condicionamento das lamas, para reduzir o teor em água. Este pode ser com adição de químicos ou com tratamento térmico. Com o mesmo objetivo efetua-se a desidratação das lamas, que pode ser com recurso a sistemas naturais (leitos de secagem, lagoas de secagem e leitos de macrófitas) ou a outros sistemas (sistemas mecânicos), tais

12

como o uso de centrifugas e filtros banda. Por último, as lamas vão para armazenamento, num silo, sendo uma forma de assegurar que a capacidade do sistema é utilizada de forma eficiente [5].

2.3. TRATAMENTO DE ÁGUAS RESIDUAIS POR PROCESSOS BIOLÓGICOS

O tratamento biológico das águas residuais tem como objetivo a degradação da matéria orgânica biodegradável e de nutrientes por parte dos microrganismos presentes. Em relação ao oxigénio, os processos biológicos podem ser classificados como processos aeróbios, anaeróbios e anóxicos. O tratamento biológico aeróbio utiliza microrganismos que efetuam a biodegradação na presença de oxigénio, enquanto no tratamento biológico anaeróbio a mesma é levada a cabo por microrganismos que vivem na ausência de oxigénio dissolvido no meio; se o aceitador final de eletrões

for o CO2, obtém-se biogás como produto final, sendo por isso o processo designado por

metanogénico. O tratamento biológico anóxico permite a transformação biológica do azoto (azoto nítrico) em azoto gasoso, na ausência de oxigénio. Este processo é designado por desnitrificação [10].

O tratamento das águas residuais recorrendo a processos biológicos vai de encontro a alguns dos processos naturais de autopurificação da água, principalmente ao nível da degradação da matéria orgânica e da conversão de azoto. Como já referido, tal facto deve-se à ação de bactérias que estão presentes, podendo estes organismos estarem suspensos ou aderidos. De entre os vários tipos de tratamento de águas residuais, os principais processos biológicos podem ser agrupados em duas categorias - processos de biomassa suspensa e processos de biomassa fixa ou biofilme (Tabela 2).

Tabela 2- Alguns tipos de tratamento biológico aeróbio.

Tratamento biológico aeróbio

Biomassa Suspensa Biomassa fixa

Lamas Ativadas Filtros

Lagunagem Biodiscos

Nos processos de biomassa fixa, os microrganismos responsáveis pela conversão da matéria orgânica e dos nutrientes estão fixos a um material inerte de suporte. A matéria orgânica e os nutrientes são removidos das águas residuais fazendo-se circular estas ao longo do suporte que contém a biomassa fixa (biofilme). Os processos de biomassa fixa podem operar em condições aeróbias ou anaeróbias, sendo que o processo de biomassa fixa mais vulgarmente utilizado é o filtro percolador. Relativamente aos processos de biomassa suspensa, nestes, os microrganismos

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responsáveis pelo tratamento das águas são mantidos em suspensão numa fase líquida recorrendo-se a métodos de agitação adequados. Estes processos operam normalmente em condições aeróbias, no entanto existem algumas aplicações de reatores anaeróbios com este tipo de biomassa, por exemplo para o tratamento de águas residuais industriais com carga orgânica elevada. O processo de biomassa suspensa mais utilizado no tratamento de águas residuais é o de lamas ativadas [10].

2.3.1. PROCESSO DE TRATAMENTO BIOLÓGICO/SECUNDÁRIO POR LAMAS ATIVADAS

O processo de tratamento biológico por lamas ativadas foi introduzido, pela primeira vez, na Inglaterra em 1914 e é, atualmente, aquele que mais tem sido utilizado no tratamento de águas residuais domésticas e industriais em todo o mundo. Este método consiste, de forma geral, na manutenção de uma elevada concentração de uma cultura mista de microrganismos num reator artificialmente arejado. Baseia-se na formação de flocos suspensos, originando uma massa ou lama biológica ativa, com dimensão e peso específico suficiente para se manterem em suspensão no efluente arejado que se pretende tratar e para, posteriormente, sedimentarem no decantador secundário. O objetivo principal da utilização deste processo é conseguir uma redução máxima da carga orgânica nas águas poluídas, com o mínimo de produção de sólidos biológicos.

Atualmente, existem diversas adaptações ao processo original de lamas ativadas, contudo de forma geral é mantida a sua forma básica de operação. Um sistema de lamas ativadas é composto por um ou vários reatores, designados por tanques de arejamento; por lamas ativadas; por um sistema de arejamento, que mantém o processo aeróbio; por um ou vários tanques de sedimentação/sedimentadores secundários, onde se separa a biomassa do efluente tratado, e por um sistema de recirculação de lamas, que consiste na recolha dos sólidos no tanque de sedimentação e reinoculação do tanque de arejamento.

Assim, o princípio deste processo consiste no fornecimento constante de matéria orgânica e oxigénio a uma comunidade de microrganismos que transformam essa matéria em nova biomassa microbiana, CO2, H2O e minerais, através do seu metabolismo (Figura 1) [11].

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A matéria orgânica é introduzida num reator onde a comunidade bacteriana aeróbia é mantida em suspensão, dando origem ao licor misto. No reator, a cultura bacteriana existente no tanque de arejamento procede à conversão da matéria orgânica para sintetizar nova biomassa segundo a estequiometria da equação 1. A equação 2 apresenta a estequiometria relativa à respiração endógena dos microrganismos, ou seja, a partir das novas células obtém-se energia [12].

COHNS + O2 + nutrientes CO2+ NH3 + C5H7NO2+ outro produto final

C5H7NO2 + 5O2 5CO2+ 2H2O + NH3 + energia

É a nova biomassa que se forma que permite a renovação das células microbianas no sistema, pois parte das células são retiradas pela purga efetuada permitindo a renovação das populações bacterianas. Assim, uma parte da biomassa produzida no tanque de arejamento sedimenta por gravidade num sedimentador secundário, colocado a jusante, e é recirculada, em parte, para o tanque de arejamento de forma a manter uma concentração constante de biomassa no tanque. A outra parte é purgada do sistema, sendo posteriormente tratada na linha de tratamento de lamas. No tanque de arejamento o afluente é misturado com as lamas recirculadas, formando o licor misto e sendo submetido a arejamento para evitar a formação de zonas anaeróbias. Este procedimento é necessário para satisfazer as necessidades em oxigénio por parte das bactérias aeróbias, que vão

metabolizar por respiração os substratos orgânicos presentes no licor misto, formando CO2 e biomassa

celular, e também é necessário para as bactérias nitrificantes. Estas obtêm a sua energia através da

Bactéria (matéria

orgânica)

(novas células) Equação 1

(células)

Bactéria

Equação 2

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oxidação do NH4 a NO3, sendo a fonte de carbono o CO2. A remoção biológica do azoto tem início no

processo de amonificação, onde, por ação de microrganismos, ocorre a conversão de compostos orgânicos azotados (proteínas, ureia, etc.) a amónia. De seguida, dá-se a oxidação biológica da amónia a nitrato, processo designado de nitrificação. Este processo (aeróbio), envolve duas etapas - inicialmente a amónia é convertida a nitrito, e de seguida esta é convertida a nitrato. A remoção final de azoto da água residual ocorre pelo processo de desnitrificação. Este processo sucede num ambiente anóxico, com uma concentração de oxigénio dissolvido muito baixa, onde os microrganismos efetuam a redução dos nitratos ou nitritos a azoto molecular que se liberta para a atmosfera.

A recirculação de grande parte das lamas ativadas, cerca de 95 %, leva a um maior tempo de residência de sólidos (TRS) e tempo de retenção hidráulico (TRH). Isso permite manter dentro do tanque de arejamento um elevado número de microrganismos que oxidam os compostos orgânicos num período de tempo relativamente curto. Assim, parte da matéria orgânica é oxidada a produtos finais obtendo-se assim energia para os processos essenciais e a outra parte é convertida em nova biomassa. Esta, na ausência de matéria orgânica, passa a metabolizar as suas reservas celulares para

obter a sua própria energia (respiração endógena)[13, 14].

Muitos dos problemas relacionados com sistemas de depuração biológicos têm origem bioquímica e produzem disfunções estruturais na biomassa do reator, entre as quais: espumas (foaming), bulking, crescimento disperso, desnitrificação no sedimentador secundário, turvação do efluente, etc. De forma a evitar/minimizar tais efeitos tem de se conhecer o estado do reator biológico. Para tal, a ferramenta mais utilizada é o controlo microscópico do licor misto, mediante o qual é possível diagnosticar as patologias habituais da biomassa do reator e prever o seu aparecimento, além de identificar alterações no desempenho do processo de tratamento [15].

2.3.2. CONSTITUIÇÃO DAS LAMAS ATIVADAS

Os microrganismos assumem um papel essencial no tratamento das águas residuais e o ambiente bioquímico é fundamental na diversidade da comunidade microbiana. A microfauna que se desenvolve no tanque de arejamento é de extrema importância nos processos de purificação das águas e a estrutura desta comunidade é um valioso instrumento de diagnóstico e avaliação do desempenho da ETAR. Assim, a componente biótica nas lamas ativadas é representada pelos decompositores (bactérias e fungos) que retiram a energia para o seu desenvolvimento da matéria orgânica presente em suspensão no afluente, e pelos seus consumidores. Estes são todos os que

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predam os decompositores e outros microrganismos, nomeadamente os protozoários e alguns metazoários. O crescimento dos decompositores, em particular das bactérias, depende da qualidade e quantidade da matéria orgânica dissolvida na fração líquida. Para os predadores, o crescimento depende da disponibilidade de predação [5, 11].

Os protozoários reduzem bastante o valor de CBO e a turbidez, aliada aos SST e às bactérias, mas o que lhes confere maior importância é o facto de serem um valioso instrumento de diagnóstico e avaliação do desempenho das ETAR. Relativamente às bactérias, existem mais de 300 estirpes de bactérias cujas principais funções passam por oxidar a matéria orgânica, transformar os nutrientes e sintetizar polissacarídeos. Outros exemplos da sua atuação são os processos de nitrificação/ desnitrificação, degradação de proteínas e formação de flocos [5].

De forma geral, num processo de lamas ativadas, a biomassa é constituída aproximadamente por 95% de bactérias e 5% de outros microrganismos. As bactérias são de extrema importância pois dada a sua abundância vão contribuir de forma ativa para a formação de flocos. Os flocos são constituídos por diversas espécies de bactérias designadas por bactérias formadoras de floco, mas nem todas as bactérias presentes desempenham esse papel. Esses flocos apresentam uma estrutura gelatinosa e além das bactérias são constituídos por um conjunto variado de outros microrganismos (leveduras, fungos, protozoários) e por rotíferos, larvas e insetos. As algas também podem estar presentes nas áreas expostas à ação da luz solar [15, 16].

Em suma, os sistemas de lamas ativadas são povoados por uma extensa e complexa gama de organismos, destacando-se as bactérias (principais decompositores), os protozoários, os pequenos metazoários e os fungos. Como tal, no tanque de arejamento é estabelecida uma verdadeira rede trófica (Figura 2), existindo relações de predação, competição e canibalismo entre as diferentes populações de microrganismos [17].

17 2.4. PROTOZOÁRIOS E PEQUENOS METAZOÁRIOS

A análise da estrutura da microfauna é um instrumento válido para diagnosticar o bom ou mau funcionamento do sistema de tratamento. Logo, a presença ou ausência de determinadas espécies e a dominância de algumas, assim como a composição da microfauna são indicadores da eficiência biológica de depuração das lamas ativadas. Os microrganismos encarregues disso são os protozoários e determinados metazoários (essencialmente, Rotíferos e Nemátodes).

Se for considerada a divisão dos seres vivos em cinco reinos, Monera, Protista, Plantas, Fungos e Animais, os protozoários podem ser considerados um sub-reino dos Protistas. São microrganismos eucariontes unicelulares, complexos, que se reproduzem assexuadamente (divisão binária), sexuadamente (conjugação) ou por ambos os processos. Os protozoários consomem a maior parte das bactérias dispersas na fração líquida e parte dos seus agregados, melhorando assim a qualidade do efluente final. Ocorrem em todas as latitudes, no mar, em águas doces, salobras e subterrâneas, em fontes termais e no solo, podendo ser de vida livre, parasitas e mutualistas ou comensais em plantas e animais. Nas lamas ativadas, os protozoários constituem cerca de 5 % dos ST. Estes organismos são maiores que as bactérias, e podem apresentar estruturas como cílios, flagelos e pseudópodes, importantes para a sua locomoção e alimentação, dividindo-se portanto em três grandes grupos [18]:

 Flagelados: movem-se usando flagelos e são comuns na fase inicial da colonização do afluente bruto;

 Sarcodinas: movem-se por pseudópodes;

 Ciliados: movem-se usando cílios; representam cerca de 70 % dos protozoários numa ETAR que apresente bom desempenho; são muito sensíveis às variações das condições da ETAR. Os ciliados têm uma grande importância na purificação das águas residuais, existindo uma estreita relação entre o número de ciliados e a qualidade do efluente final. O número de protozoários ciliados presentes num sistema de lamas ativadas, a funcionar normalmente, é de cerca de 106 indivíduos/L, idealmente 107 indivíduos/L. Na ausência de protozoários, e sobretudo de protozoários ciliados, os efluentes são caracterizados por elevados valores de CBO e elevada turbidez [4, 11, 17, 18, 19]. Os protozoários ciliados são numerosos em todos os tipos de processos de tratamento aeróbio, sendo que normalmente atingem uma densidade de 10000 células/mL de licor misto arejado representando assim cerca de 9% dos SSV [11].

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Foram reconhecidas cerca de 230 espécies de protozoários, de entre os vários tipos de tratamento aeróbio mas apenas surgem com frequência e abundância alguns destes organismos (Tabela 3).

Tabela 3 - Lista dos protozoários mais frequentes nas lamas ativadas e respectivos grupos tróficos [11].

Como já referido, a maior parte dos protozoários ciliados presentes nas estações de tratamento de águas residuais alimenta-se de bactérias, existindo outros que predam ciliados ou flagelados. Os ciliados bacterívoros das lamas podem ser agrupados em três grupos tróficos (Figura 3) [11, 17, 18]:

 Nadadores: nadam na fração líquida e permanecem em suspensão no tanque de

sedimentação;

 Sésseis: estão fixos por um pedúnculo aos flocos e precipitam com estes durante a

sedimentação;

 Móveis de fundo: habitam a superfície dos flocos sendo que a grande parte também