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Água, Energia, Meio Ambiente e SustentabilidadeÁgua, Energia, Meio Ambiente e Sustentabilidade

Microbiologia do saneamento:

o milagre dos micro-organismos

Profa. Dra. Débora Danielle V. Silva

[email protected]

Água, Energia, Meio Ambiente e Sustentabilidade

Micro-organismos

Bactérias

Fungos

ProtozoáriosAlgas

Vírus

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Bactérias


Estrutura Celular Bacteriana

Célula Procariótica

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*unicelulares

*diâmetros variam de 0,1 a 50µm

*algumas autotróficas

*maioria heterotrófica

Micrografia eletrônica Bacillus sp.


Fungos

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Estrutura Celular

Célula Eucariótica


*unicelulares: leveduras

*multicelulares: filamentosos

Saccharomyces cerevisiaelevedura ( unicelular)

Penicillium sp. (pluricelular)

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*Fungos Filamentosos e Leveduras:aspecto macroscópico

Aspergillus sp.Penicillium sp.

Fungos Filamentosos

Rhodotorula sp.Saccharomyces cerevisiae

Leveduras


*Fungos Filamentosos e Leveduras:aspecto microscópico

Aspergillus sp.Penicillium sp.

Fungos Filamentosos

Rhodotorula sp. Saccharomyces cerevisiae

Leveduras

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Protozoários


* Eucarióticos

* Unicelulares

* Geralmente sem coloração e com mobilidade

Amoeba sp.(Ameba)

Paramecium sp.(Ciliado)

Giardia sp.(Flagelado)

Cryptosporidium sp.(Esporozoário)

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Algas

Micrasterias sp.

Spirogyra sp.

Volvox sp.

Scenedesmus sp.


* Eucarióticos

* Unicelulares e multicelulares

* Fotoautotróficos (fotossintetizantes)

* Dependendo do processo de tratamento, da espécie dealga e de sua concentração pode trazer efeitos benéficos(aeração, remoção de CO2, remoção de N e P) ouprejudiciais (eutrofização).

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Cianobactérias

*algas azuis, algas cianofíceas ou cianobactérias

*micro-organismos com características celulares de

procariontes (ausência de membrana nuclear), porém com

um sistema fotossintetizante semelhante ao das algas

(eucariontes): são bactérias fotossintetizantes.


Anabaena sp.

Microcystis sp.

*produzem toxinas que podem causar

distúrbios respiratórios, neurológicos,

gastro-intestinais e alergias.

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Vírus

polio, adeno, rota

herpes

mosaico do tabaco influenza

sarampo, caxumba, parainfluenza

raiva poxvirus Fago - T


*são 10 a 100 vezes menores que as bactérias (20 a 300 nm)

*são obrigatoriamente parasitas (de animais, de vegetais e de

micro-organismos)

*não apresentam organização celular, apenas organização

molecular

*só se reproduzem dentro de uma célula-hospedeira viva,

utilizando os sistemas de síntese de proteínas e energia da

célula-hospedeira

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* Alguns vírus de veiculação hídrica:

Calicivírus

RotavírusPoliovírus

Hepatite A


Papel dos micro-organismos na

degradação biológica dos efluentes

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Efeito da descarga de esgotos ou de efluentes ricos em matéria orgânica, nos sistemas aquáticos

a) Em um rio, imediatamente após a entrada da matéria orgânica, há umaumento no número de bactérias heterotróficas e uma diminuição nasconcentrações de O2.

b) Um lago eutrófico (rico em nutrientes), apresentando algas, cianobactériase macrófitos (ervas aquáticas), que se desenvolvem em resposta à poluiçãopor nutrientes inorgânicos


Preliminar Primário SECUNDÁRIO Terciário

Processos de Tratamento de Efluentes

�Gradeamento

�Desarenação

�Floculação

�Decantação 1ária�Tratamento Biológico �Filtração

�Cloro�Ozônio�H2O2

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Tratamento Secundário = Tratamento Biológico

*remoção de matéria orgânica dissolvida e da matériaorgânica em suspensão não removida no tratamento primário

participação de micro-organismos

contato entre os micro-organismos eo material orgânico contido no esgoto

matéria orgânica + H2O

micro-organismos

micro-organismos++ CO2


Tratamento Biológico

Aeróbio Anaeróbio Enzimático

�Lodos Ativados

�Lagoas Aeróbias

�Filtros Biológicos

�Lagoas Anaeróbias

�Reatores Anaeróbios

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Enzima Funçãoadiciona H2O e quebra macromoléculas em moléculas menoresrearranjo atômico da molécula

junta 2 moléculas

degrada lipídeos

degrada proteínas

oxida uma molécula enquanto reduz outra molécula

Hidrolase

Isomerase

Ligase

Lipase

Protease

Oxidorredutase

Exemplos de Enzimas


Tratamento Biológico

Aeróbio Anaeróbio Enzimático

�Lagoas Aeróbias

�Filtros Biológicos

�Lagoas Anaeróbias

�Reatores Anaeróbios

�Lodos Ativados

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Processo dos Lodos Ativados

Tanque de aeração

* Conceito do Processo:

Decantadores

esgoto e lodo ativado sãomisturados, agitados e aerados

separam o lodo do esgoto tratadopor sedimentação

esgoto tratado passa para o vertedor dodecantador

lodo separado retorna ao processo ou é retiradopara tratamento específico e destino final


* Vantagens e Desvantagens:

�Boa eficiência de tratamento

�Maior flexibilidade de operação

�Operação delicada

�Necessidade de completo controle de laboratório

vantagens

desvantagens

Remoção de DBO ≈ 75 – 95%

Remoção de SS ≈ 85 – 95%

Remoção de N ≈ 30 – 70%

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Esquema do Sistema de Lodos Ativados

(CETESB, 1985)


Estrutura do Lodo Ativado

*bactérias se aglomeram sob a forma de flocos;

*bactérias filamentosas dão estrutura ao floco:

Microthrix parvicella, Nocardia sp.

*bactérias zoogleais produzem exopolímeros

(polissacarídeos) que servirão para unir estas bactérias

formando o floco: Zoogloea ramigera

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Estrutura típica de um floco de lodo ativado


Principais Bactérias Filamentosas

Microthrix parvicella Nocardia sp.

Nostocoida limicolaThiothrix sp.

Sphaerotilus natans

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Zooglea ramigerabactéria não filamentosa, forma massas gelatinosas


Micro-organismos do Lodo Ativado

maior importância; formação dos flocos;estabilização da matéria orgânica;

principalmente filamentosos; indesejáveis; dificultam aboa formação dos flocos;

contribuição indireta para estabilização damatéria orgânica;

contribuição indireta paraestabilização da matéria orgânica; mais comunsnos processos de aeração prolongada.

*Bactérias:

*Fungos:

*Protozoários:

*Rotíferos e Nemátodos:

Geotrichum sp.

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Espécies da Microfauna (Protozoários)

Bodo caudatum (flagelado)

Colpidium sp. (ciliado livre)

Vorticella sp .(ciliado pedunculado) Acineta sp .

(suctória)

Arcela sp.(ameba)


Espécies da Microfauna (Micrometazoários)

Aleosoma sp.(anelídeo)

Rotaria sp.(rotífero)

Philodina citrina(rotífero)

Rhabditis sp.(nematóide)

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Sequência da predominância relativados micro-organismos no tratamentode esgotos (von Sperling, 1996)

*Condições para Degradação da Matéria Orgânica:�população de micro-organismos ativos

�disponibilidade de O2 (2-5mg/L)

�disponibilidade de nutrientes (C, N, P, etc)

�condições ambientais favoráveis: temperatura (20-30ºC),pH (~7,0), tempo de contato, etc.


*Algumas formas de toxicidade aos micro-organismos do lodo:

�Fenóis

�Metais pesados (Pb, Cd, Hg, ...)

�Cu

�Cl

�U.V.

O efeito negativo de cada tóxico varia quanto à sua

concentração e aos tipos de micro-organismos.

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*Ação dos micro-organismos sobre a matéria a ser degradada:

decaimento da DBO

Biomassa, DBO

Tempo

crescimento microbiano

Relação entre o crescimento bacteriano e a remoção de DBO

(adaptado de Jordão e Pessoa, 1995)


Curva de Crescimento Bacteriano

Log nºcélulas/mL

Tempo

Fase de Adaptação

Fase Exponencial

Fase Estacionária

Fase de Declínio

(Endógena)

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* Análise microbiana típica de Lodo Ativado


O que observar a partir de amostras coletadas no tanque de aeração:

�presença de bactérias, protozoários e micrometazoários;

�grau de diversidade;

�se há predominância de um determinado grupo de micro-organismos;

�se apresentam comportamento habitual;

�se os micro-organismos estão vivos ou mortos;

�tamanho do floco;

�morfologia e integridade do floco;

�presença de colônias amorfas;

�presença de células livres;

�efeitos dos filamentos nos flocos.

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a) Flocos ideais (boa tratabilidade e sedimentação; de médio e grande

tamanhos, além de firmes, redondos e com aspecto compacto)

b) Flocos “Pin-point” (geralmente pequenos, redondos e compactos; apenas

bactérias formadoras de flocos estão presentes)

c) Floco com Bulking filamentoso - intumescimento (excesso de

bactérias filamentosas; bactérias interferem na sedimentação e

compactação do lodo biológico, pela produção de um floco difuso e irregular)


Relação entre os tamanhos de filamentos e flocos e as características do lodo

Filamento (bac/mL) Flocos Características

101 a 102

102 a 106

106 a 108

> 108

pequeno diâmetro (<50µm)

lodo disperso (pin-point)

pequeno diâmetro (<50µm)

médio a grande diâmetro (>100 a 300µm)

provável intumescimento do lodo (bulking)

lodo em boas condições

pequeno a médio diâmetro (<100µm)

muito provável intumescimento do lodo

grande diâmetro (>150µm)

provável intumescimento do lodo

- intumescimento do lodo

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* Micro-organismos indicadores das condições de depuração

Predominância de flagelados erizópodes

Predominância de flagelados

Predominância de ciliadospedunculados e livres

Presença de ciliados livres

Presença de Vorticella microstoma(ciliado pedunculado) e baixaconcentração de ciliados livres

Predominância de anelídeos(gên. Aelosoma)

Predominância de filamentos

Lodo jovem; início de operação

Deficiência de aeração; mádepuração e sobrecarga orgânica

Boas condições de depuração

Nitrificação

Efluente de má qualidade

Excesso de oxigênio dissolvido

Intumescimento do lodo

Micro-organismos Características do Processo


protozoários_lodo ativado.avi

Observação microscópica de amostra de lodo ativado

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Bibliografia:�CETESB - Norma Técnica L1.022 - Avaliação do uso de produtos biotecnológicospara tratamento de efluentes líquidos, resíduos sólidos e remediação de solos eáguas, 2007. Disponível em: http://www.cetesb.sp.gov.br/servicos/normas---cetesb/43-normas-tecnicas---cetesb.

�CETESB - Norma Técnica L1.025 - Manual técnico da microbiologia para sistemasde lodos ativados operando com esgotos domésticos, 1985. Disponível em:http://www.cetesb.sp.gov.br/servicos/normas---cetesb/43-normas-tecnicas---cetesb.

�Karl e Klaus R. Imhoff, Manual de Tratamento de Águas Residuárias. Editora:Edgard Blücher 2002, 301 p.

�Sant´Anna Jr., G. L. Tratamento Biológico de Efluentes: Fundamentos e Aplicações.Editora Interciência, 2010, 418 p.

�Vazollêr, R.F. et al. Microbiologia de Lodos Ativados. Série Manuais/CETESB, 1989,23p.

�Von Sperling, M. Introdução a Qualidade das Águas e ao Tratamento de Esgotos.Editora: UFMG, 3a Edição, 452p.

�Von Sperling, M. Princípios Básicos do Tratamento de Esgotos. Editora:UFMG,1996, 211 p.

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