MELHORIA DA QUALIDADE DA ÁGUA TRATADA E … · peristálticas (duas Gilson Miniplus2 e uma Vial...

VI Simpósio Ítalo Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental

II-075 - ESTUDO DA INFLUÊNCIA DA ALIMENTAÇÃO NO COMPORTAMENTO DE UM REATOR CANAL PILOTO DE TRATAMENTO DE

EFLUENTES POR LAMAS ATIVADAS UTILIZANDO-SE A TÉCNICA DE ANÁLISE DE IMAGEM

Maurício da Motta (1) Engenheiro Químico pela Universidade Católica de Pernambuco – UNICAP (Recife). Mestre em Operações e Processos das Indústrias Químicas pela Universidade Federal da Paraíba – UFPB (Campina Grande). Doutor em Engenharia de Processos pelo Institut National Polytechnique de Lorraine – INPL (Nancy - França). Professor do Departamento de Eng. Química da Universidade Federal de Pernambuco – UFPE (Recife). Marie Noëlle-Pons Engenheira de Processos pela Ecole Nationale Superieure des Industries Chimiques – ENSIC (Nancy-França). Mestre pela Northwestern University (Illinois-EUA). Doutor de Estado pelo Institut National Polytechnique de Lorraine – INPL (Nancy - França). Diretora de Pesquisa do CNRS (França) lotada no Laboratoire des Sciences du Génie Chimique - ENSIC. Nicolas Roche Bacharel em Ciências e Técnicas em Engenharia Ambiental pela Université de Savoie (Chambery - França). Mestre em Hidrologia pela Université Scientifique et Technique du Languedoc – Montpellier II (Montpellier – França). Doutor em Eng. de Processos pelo Institut National Polytechnique de Lorraine – INPL (França). Professor do Institut Universitaire Tecnológique da Université d’Aix-Marseille (Marseille – França). Endereço(1): Departamento de Engenharia Química - CTG - Universidade Federal de Pernambuco – Av. Prof. Arthur de Sá, s/n - Cidade Universitária – 50.740-521 - Recife - Pernambuco - Brasil – Tel. (0xx81) 3271 8735 – Fax. (0xx81)3271 0095 – e-mail: [email protected] RESUMO A decantação secundária é uma etapa chave no processo de tratamento de efluentes por lamas ativadas. A formação de flocos com boas características de decantação e compressão resulta do bom equilíbrio entre as bactérias filamentosas e zoogleais. Neste trabalho é estudado o efeito do tipo de alimentação (em termos de vazão, composição e aportes de biomassa e microorganismos) na formação dos flocos bacterianos e no desenvolvimento excessivo de bactérias filamentosas. A presença excessivas das filamentosas provoca, entre outros, o “bulking” filamentoso, que é principal responsável pelos problemas nas estações de lamas ativadas. Um procedimento automático baseado em análise de imagem (FlocMorph) foi utilizado na caracterização dos flocos e quantificação das bactérias filamentosas. Para analisar a influência da alimentação, foi utilizado um substrato sintético e em seguida água saída do decantador primário. A alimentação com substrato natural apresentou melhores resultados em relação a estrutura do floco. Apesar da estação de tratamento ter sido infestada por filamentosas, não houve aparecimento de “bulking” na instalação piloto utilizada para os testes. PALAVRAS-CHAVE: Tratamento de Efluentes, Lamas Ativadas, Bactérias Filamentosas, Análise de Imagem, Bulking . INTRODUÇÃO Nos tratamentos de efluentes a cultura livre, como é o caso do processo por lamas ativadas, as bactérias se aglomeram sob a forma de floco bacteriano. Segundo a teoria da ossatura filamentosa [1], estes flocos são formados por bactérias filamentosas, que dão a estrutura ao floco e por bactérias zoogleais, que garante a coesão através dos exopolímeros por ela produzidos. Na Figura 1 vemos a imagem de um floco bacteriano (em tons de cinza) feita em um microscópio ótico à 1000 x após coloração de Gram. As linhas em tom mais escuro são as bactérias filamentosas (neste caso trata-se da Microthrix parvicella) e em tom mais claro as bactérias zoogleais (formadoras de flocos) e os exo-polímeros. Um bom equilíbrio entre estas bactérias formará flocos com boas características de decantação e compressão, enquanto que um desequilíbrio entre elas provoca essencialmente três fenômenos: o "bulking" e o "foaming" filamentoso, devido a um excesso de bactérias filamentosas, e o "pin point floc" devido à falta das mesmas.

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Figura 1 - Imagem de um floco bacteriano a 1000 x em microscópio ótico após coloração de Gram.

Destes fenômenos, o “bulking” filamentoso é o mais comum, sendo responsável por mais de 50% dos problemas nas estações de tratamento de efluentes por lamas ativadas. Ele provoca uma forte queda da velocidade de decantação dos flocos bacterianos e uma redução de sua compressão no clarificador [2]. Vários acompanhamentos sobre estações de tratamento [3-7] demonstraram que a Microthrix parvicella era a espécie predominante na Europa. Uma detecção rápida do desenvolvimento do "bulking" tem um interesse econômico (gasto em tempo e em reagentes para combater o "bulking") e ambiental (limitando as perdas de lama e o "by-pass" da etapa biológica que provocaria a eutrofização ou poluição do rio)[8]. Tradicionalmente a observação das bactérias filamentosas é realizada por microscopia ótica e a sua quantificação é feita manualmente, o que toma bastante tempo além de ser uma tarefa cansativa e repetitiva [8]. Estas duas características tornam difícil a utilização desta análise em estações de tratamento de efluentes. Visando mudar esta realidade, permitindo assim uma melhor gestão do processo epuratório biológico, um procedimento automático (FlocMorph) para a quantificação das bactérias filamentosas e caracterização dos flocos bacterianos por análise de imagem foi desenvolvido. Uma correlação entre a qualidade do efluente final e a quantidade de exo-polímeros produzidos, cuja produção é fortemente afetada pela carga orgânica, foi obtida por Chao e Keinath [9]. Para cargas elevadas, a produção diminui, aumentando assim a quantidade de sólidos suspensos no efluente tratado. Em relação à compacidade dos flocos, Chao e Keinath [9] sugerem duas regiões de intensidade de carga ótima para se trabalhar: a região de carga fraca ou aeração prolongada e a região de carga média. Eles prevêem que fora destas zonas os fenômenos de bulking podem se manifestar, diminuindo a compressão dos flocos. O aumento do tamanho dos flocos com o aumento da carga orgânica foi verificado por Barbusinski e Koscielniak [10]. Estes resultados estão de acordo com os de Chao et Keinath [9], pois uma quantidade maior de exo-polímeros permitiria a formação de flocos maiores. Todavia, cargas fortes durante um longo tempo podem favorecer a ocorrência de problemas sobre os flocos como o "pin point floc". O aumento do tamanho dos flocos favorece a redução da densidade dos flocos. Este fato é devido a natureza fractal dos flocos e está ligada à estrutura aberta dos flocos. Com a redução de sua densidade, os flocos terão baixas velocidades de decantação e um aumento das forças de atrito [11]. Por esta mesma razão, a taxa de compressão dos flocos será reduzida. Para avaliar a influência do oxigênio dissolvido no tanque de aeração, Sezgin et al. [12] propuseram um modelo baseado na competição entre as espécies de bactérias. Para que o oxigênio seja disponivel para as bactérias que se encontram no interior dos flocos, ele deve ultrapassar várias fronteiras: a camada limite, a matriz polimérica, os resíduos presos aos flocos, etc. A Figura 2a apresenta o perfil de concentração em oxigênio dissolvido de um floco bacteriano.



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Figura 2 – Perfil de concentração de oxigêoxigênio na competição entre as e

Pode-se postular três casos, segundo a concentra Caso 1 : A baixa concentração, as bactérias filamexcessivo destas bactérias, provocando o bulking Caso 2 : Neste caso, a parte interna do floco estdesenvolvimento das bactérias filamentosas, pelevada, favorecendo o crescimento das bactéribem estruturados com boas propriedades de deca Caso 3 : Com uma concentração elevada em oxifavorece o desenvolvimento das bactérias zooeliminadas, produzindo o fenômeno “pin point(devido a elevada concentração de polímeros). Estes fatos foram confirmados nos trabalhos sotemporal (alimentação cíclica) [14] das condiçõUma presença não limitante de substrato leva à (como os exo-polímeros) no interior dos flocos, oxigênio e substratos para as colônias e bactériuma liberação dos exo-polímeros dos flocosdesenvolvimento das bactérias filamentosas comflotantes. Além da apresentação do procedimento de ca(FlocMorph), o presente estudo buscou verificorgânica) da alimentação, além do aporte de micde um reator piloto de tratamento de efluentes pcom substrato natural e com um substrato sintéti MATERIAIS E MÉTODOS Para a realização do presente estudo foi utilizadFigura 2. Este reator se apresenta como um cadifusores longitudinais fixados no fundo ao perfeitamente agitados em série. O inoculo utilizNancy-Maxéville (onde foram realizados estes e

a

a Sanitária e Ambiental

nio dissolvido para um floco bacteriano (a) e efeito do spécies de bactérias, segundo Sezgin et al. [12].

ção de oxigênio dissolvido (Figura 2b).

entosas são favorecidas. Ter-se-á então um desenvolvime filamentoso.

a abaixo da concentração crítica em oxigênio, favorecendorém o exterior encontra-se com uma concentração m

as zoogleais. Nestas condições, haverá a formação de flontação e compressão.

gênio dissolvido, o floco inteiro está à uma concentração gleais (formadoras de flocos). As filamentosas podem floc” ou no caso extremo chegar-se a um bulking zoog

bre o efeito da distribuição espacial (hidrodinâmica) [13]es do meio sobre o desenvolvimento do bulking filamentouma acumulação de subprodutos do metabolismo microbiprovocando assim uma limitação crescente da transferênciaas zoogleais. Uma falta de substrato no reator pode provo para o meio liquido. Outros fatores podem favoreceo a falta de um nutriente específico ou a presença de maté

racterização da biomassa bacteriana por análise de imagar a influência da variação da vazão e composição (caroorganismos oriundos da rede de esgotos no funcionameor lamas ativadas. Para tanto foram realizados experimen

co.

o um reator canal de 35 l acoplado a um decantador de nal dobrado com uma seção de 160 cm2. Ele é aerado longo do seu comprimento. Ele equivale á três reatoado foi a lama ativada da estação de tratamento de esgotosxperimentos), em uma concentração próxima a 3 mg/L.

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3


ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental

Figura 3 – Fotos do reator canal Inicialmente este reator foi alimentado com um substrato sintético [15] com uma demanda química em oxigênio (DQO) que variou de 100 mg/L até 400 mg/L durante a fase de adaptação (uma semana) e em seguida manteve-se à 400 mg/L Este substrato era composto de extrato de carne (Viandox ®), açúcar, cloreto de amônia e ácido fosfórico. Este substrato é preparado em reservatório de 50 litros que são trocados diariamente para evitar proliferação de microorganismos. Em seguida realizou-se o experimento com substrato natural (água decantada saída do tratamento primário). O reator que estava instalado no laboratório da estação de tratamento foi limpo e inoculado com a mesma lama. O laboratório dispunha de uma alimentação de água decantada. Foi então projetado um tanque de modo a permitir a circulação desta água, garantindo assim a sua homogeneidade. A água decantada voltava em seguida a entrada da estação. Para o estudo do substrato sintético a alimentação e a recirculação foram asseguradas por uma bomba peristáltica (Gilson Miniplus2) a uma vazão de 1,5 litros por hora. No caso do substrato natural, três bombas peristálticas (duas Gilson Miniplus2 e uma Vial Medical 1000 mini Becton Dickinson) foram utilizadas para similar a variação de vazão da estação de tratamento de esgotos de Nancy-Maxéville. Elas foram conectadas a programadores do seguinte modo: uma bomba mantém uma alimentação de base de 1,0 L/h e uma reciclagem de 2,0 L/h. Uma segunda bomba entra em funcionamento entre 6h e 22h, aumentando assim a vazão de alimentação para 2,5 L/h. Entre 11h e 15h a terceira bomba é acionada aumentando para 3,5 L/h a vazão de alimentação.

Figura 4 – Sistema de aquisição de imagens.

Para acompanhar a evolução dos reatores, foram realizadas análises físico-químicas clássicas, como: os sólidos suspensos totais (SST), que fornece a concentração em biomassa do sistema, e a porcentagem de sólidos suspensos voláteis (%SSV). A partir da curva de decantação, traçada seguindo-se a evolução da interface liquido sólido na proveta em função do tempo, calculou-se: o índice volumétrico de lamas (SVI), a fração decantada após 30 minutos (H30/Hi) e a velocidade de decantação (v), que é calculada pela tangente à curva de decantação na zona sem compressão. Para o calculo da turbidez do sobrenadante, utilizou-se um espectrofotômetro HACH DR/2000 com um comprimento de onda de 450 nm. Para a aquisição das imagens utilizou-se um sistema formado por uma câmera de vídeo monocromática Hitachi CCTV modelo HV-720(E) (Tóquio, Japão) fixada sobre um microscópio ótico Leitz Dialux 20

4


(Wetzlar, Alemanha) e conectada a um microcomputador por meio de uma placa de aquisição de vídeo Matrox (Quebec, Canadá). O presente sistema é apresentado na Figura 4. Uma gota da amostra é deposita-se sobre uma lâmina de vidro e recoberta por uma lamínula. Em seguida faz-se a aquisição de 70 imagens a um aumento de 100x. O procedimento para a preparação da amostra e para a aquisição das imagens [16] deve ser seguido meticulosamente a fim de evitar erros importantes nos resultados da análise. As imagens são em seguida analisadas automaticamente através do programa de tratamento e análise de imagem (FlocMorph) desenvolvido em Visilog 5 (Les Ulis, France). As principais etapas do programa FlocMorph são as seguintes (Figura 5): partindo-se da imagem inicial, melhora-se o contraste e em seguida obtém-se o fundo da imagem que é subtraído para eliminar o gradiente (pré-tratamento). Realiza-se então a binarização da imagem. A partir da imagem binária retiram-se os núcleos de floco, etiqueta-se cada elemento e procede-se à identificação dos filamentos. Na penúltima imagem obtêm-se os filamentos, já isolados onde são calculados o número e o comprimento total deles. Na última imagem da Figura 5 obtêm-se os flocos, a partir dos quais serão calculadas as superfícies totais dos flocos, assim como o diâmetro equivalente e dimensão fractal de cada floco.

imagem inicial

após pré-tratamento

imagem binária

filamentos e resíduo

filamentos

flocos

Figura 5 – Principais etapas do programa FlocMorph. Este procedimento de análise é completamente automático, a partir das imagens adquiridas, e não necessita de nenhum operador, realizando somente a aquisição das imagens, respeitando as regras da mesma. Os resultados obtidos são gravados em arquivos ASCII que podem ser importados por uma planilha de cálculo. RESULTADOS Os experimentos foram realizados sob as mesmas condições de aeração. A com o substrato sintético foi realizada de 29/08/00 a 13/10/00 no laboratório do grupo de tratamento de águas do LSGC/ENSIC, enquanto que o experimento com o substrato natural foi realizado na estação de tratamento de efluentes de Nancy-Maxéville entre 23/01/01 e 23/02/01. No experimento com o substrato natural foi utilizada a água de saída do pré-tratamento da estação (água decantada do decantador primário). Neste caso não houve fase de adaptação e a lama utilizada como inóculo foi coletada na saída do tanque de arejamento e carregado no decantador sem nenhuma diluição. Contrariamente ao substrato sintético, o substrato natural tem uma composição que varia ao longo do dia traz consigo microorganismos. A Figura 6 apresenta as variações dos efluentes em termo das concentrações em fosfato e amônia Figura6a e a variação da demanda química em oxigênio solúvel por espectrofotometria a 254 nm, Figura 6b. Foi observado um ciclo diário com dois picos por dia que correspondem a picos da atividade humana durante o dia e à noite. Estas variações da composição irão superpor as impostas pela variação de



vazão. Sobre longos períodos, pode-se também observar efeitos de fim de semana (Figura 6a) e as ligadas à meteorologia (as chuvas diluem a poluição).

0

5

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Tempo (horas)

Abso

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à 25

4 nm

Figura 6 – Exemplo de variação da concenentrada da estação após o pré-tratamento (concentração da demanda química de oxigê

entrada da estação de tratam

Os valores da demanda química em oxigênioefluente na entrada da estação de tratamento defevereiro de 2001 (período no qual foi realiztratamento) são apresentados na Figura 7a. Podede aproximadamente 150 mg O2/L enquanto queser posto em evidência é a variabilidade (com vFigura 7b são apresentados os valores da Dpeneiragem grossa e fina, retirada de óleos e areainda maior, chegando-se a valores próximos à 2

050

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Figura 7 – Valores da demanda bioquímica e(DCO) (….) do efluente de entrada da estação

do decantador primário (b) da estaç Pode-se observar para os dois tipos de alimentdurante a fase de adaptação da biomassa (os 6 pesta redução se situou em torno de 40%. Pode sedo reator canal, devido à uma aeração não unifparcialmente a diminuição da concentração em porcentagem de sólidos suspensos voláteis (%matéria orgânica da biomassa, apresenta um conatural.

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a
tração de amônia ( __ ) e do fosfato ( …. ) do efluente d
água decantada primária) (a) e estimação da variação nio (DQO) solúvel por espectrofotométrica do efluenteento de esgotos de Nancy-Maxéville [17].

(DQO) e da demanda bioquímica em oxigênio (DBO efluentes de Nancy-Maxéville durante os meses de janeado o experimento com o substrato natural na estaçã-se observar que para tal período a DBO teve um valor m a DCO apresentou uma média de 260 mg O2/L. Outro f

alores próximos à 100%) da concentração destes efluenteBO para o efluente saído do pré-tratamento, compostias e decantação primária. Nestes casos a variação da ca00%.

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m oxigênio (DBO) (__) e da demanda química em oxigê (a) e variação da DBO ) (__) e da (DCO) (….) da água são de tratamento de esgotos de Nancy-Maxéville.

ação uma queda no valor dos sólidos suspensos totais (rimeiros dias), na Figura 8. Para ambos tipos de alimentr observado a formação de um depósito de biomassa no forme na direção transversal do canal. Este fato pode expsólidos suspensos totais (SST) no reator. Foi observado qSSV), que corresponde aproximadamente a porcentagemmportamento mais estável quando se utiliza uma aliment

a Sanitária e Ambiental

12

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bFigura 8- Variação dos sólidos suspensos t

voláteis (%SSV) (…)do reator canal alim A redução dos SST entre o 6° e o 24° dia, Figucausada por uma defloculação e uma alimentaçãona Figura 7b. Na redução dos SST nos primeirobiomassa, a defloculação causada pela adaptação ser observadas por um aumento da turbidez do so

0102030405060708090

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Figura 9 - Evolução da turbidez (__) e da fraalimentação s

Analisando-se a Figura 9 observa-se que a alimeque a natural. Isto ocorre devido à readaptaçãodecantada (H30/Hi) sofre uma redução inicial em anatural observa-se um aumento desta fração (H3depois do 24° (Figura 8b), quantificada pelo aum

1.27

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1.33

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Tempo (dias)

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1

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9

Figura 10 - Variação da dimensão fractal (Dfunção do tempo para a a

a
otais (SST) (__) e da porcentagem de sólidos suspensos
entado com substrato sintético (a) e natural (b).

ra 8b, é devido à uma perda de biomassa pelo decantador com uma orgânica mais baixa, conforme pode ser observado s dias com a alimentação sintética, soma-se ao depósito da da microfauna ao novo substrato. Estas defloculações podem brenadante (Figura 9).

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ção decantada (H30/Hi) (…) em função do tempo para a intética (a) e natural (b)
ntação sintética provoca uma defloculação mais importante dos microorganismos ao novo meio nutricional. A fração mbos os casos devido a redução dos SST. Para a alimentação 0/Hi) devido à um infestação por das bactérias filamentosas ento do comprimento total dos filamentos por imagem (Lf).

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Tempo (dias)

f) (__) e do diâmetro equivalente dos flocos (Deq) (…) elimentação sintética (a) e natural (b).

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b

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7


A dimensão fractal dos flocos (Df), que nos fornece uma informação sobre a rugosidade dos mesmos, do experimento com substrato natural aumenta devido ao aumento da quantidade de bactérias filamentosas (aumento do Lf) (Figura 10). Da Motta et al. [8] demonstraram que a dimensão fractal (Df) aumenta com o aumento do comprimento total dos filamentos por imagem (Lf) e diminui com o aumento do diâmetro equivalente dos flocos (Deq). As variações locais inferiores da (Df) da alimentação natural (Figura 10b) indica uma maior estabilidade da estrutura do floco. Foi constatada uma menor variação do diâmetro equivalente dos flocos (Deq) quando da alimentação com substrato natural. Este fato está associado à alimentação cíclica, discutida na introdução deste artigo.

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Figura 11 - Variação do comprimento total dos filamentos por imagem (Lf) (__) e do índice volumétrde lamas (SVI) (…) em função do tempo para a alimentação sintética (a) e natural (b).

Durante a realização do experimento com substrato natural foi observada uma presença excessiva de bactfilamentosas no reator biológico da estação, provocando a formação de uma espessa camada de esp("foaming"), em torno do 10° dia. Mesmo que o "foaming" tenha se desenvolvido na estação, não houvemaiores perturbações no reator piloto. Geralmente, reduções importantes na velocidade de decantaçãolevam a valores de SVI superiores a 200 mL/g só são observados para comprimentos acima de 3000 µmobservado para no experimento com o substrato natural, comprimentos totais de filamentos por imagemligeiramente superiores ao substrato sintético a partir do 10° dia (Figura 11b), mas não suficientes caracterizar o “bulking”. Este período coincide com uma proliferação de bactérias filamentosas na estaçãtratamento de efluentes.

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Figura 12 – Correlação entre o comprimento total dos filamentos por imagem (Lf) e o índice volumétrico de lamas (SVI) (a) e entre o comprimento total dos filamentos por imagem (Lf) e o núm

total de filamentos por imagem (Nf) para a alimentação natural (•) e sintética (X). Devido a boa decantabilidade da lama ativada durante os dois experimentos, foi impossível obter correlaentre o comprimento total dos filamentos por imagem (Lf) e o índice volumétrico de lamas (SVI), confopode ser observado pela Figura 12a. Os comprimentos médios das bactérias filamentosas (Lf/Nf), Figura no experimento com substrato natural apresenta valores ligeiramente superiores ao do substrato sinté(11%). Isto deve-ser as condições do meio que favoreceram o desenvolvimento das filamentosas ctambém pode ser observado pela nuvem de pontos deste experimento na Figura 12a que se situa mais à di(comprimentos totais maiores).

ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental

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CONCLUSÕES O procedimento de quantificação das bactérias filamentosas e caracterização dos flocos bacterianos mostrou-se eficiente e permitiu "estimar" o aumento do índice volumétrico de lamas (SVI) a partir do comprimento total dos filamentos por imagem (Lf) e pelo diâmetro equivalente dos flocos (Deq). O experimento nos permitiu de observar a influência do aporte de biomassa e bactérias assim como o efeito da variabilidade do efluente (em composição e vazão) e assim melhor compreender o comportamento dos microorganismos da estação. Os resultados mostram a importância desta técnica, de fácil aplicação, que quando utilizada permite uma melhor gestão das estações de tratamento de efluentes por lamas ativadas. AGRADECIMENTOS Os autores gostariam de agradecer a comunidade da Grande-Nancy (França) pelo acesso às instalações da estação de tratamento de esgotos de Nancy-Maxéville, ao CNPq pelo financiamento da bolsa de M. da Motta e ao CNRS (França) pelo apoio financeiro à pesquisa. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. JENKINS, D., RICHARD, M.G., DAIGGER, G.T. Manual on the Causes and Control of Activated Sludge

Bulking and Foaming, Lewis Publishers, 2nd Edition, Michigan, 1993. 2. GERARDI, M.H., HORSFALL, F.L., et al. Wastewater biology: the microlife, A Special Publication,

Water Environment Federation, Virginie, 1990. 3. ROSSETTI, S., CARUCCI, A., ROLLE, E. Survey on the occurrence of filamentous organisms in

municipal wastewater treatment plants related to their operating conditions, Water Science and Technology, 29(7), p. 305-308, 1994.

4. MADONI, P., DAVOLI., D. GIBIN, G. Survey of filamentous microorganisms from bulking and foaming activated-sludge plants in Italy, Wat. Res., 34, 1767-1772, 2000.

5. WANNER, J, RUZICKOVA, I., JETMAROVA, P., KRHUTKOVA, O. PARANIAKOVA, J. A national survey of sludge separation problems in the Czech Republic: filaments, floc characteristics and activated sludge metabolic properties, Wat Sci. Tech., 37, 271-279, 1998.

6. PUJOL, R., CANLER, J.P. Contact zone: French practice with low F/M bulking control, Water Science and Technology, 29 (7), p. 221-228.,1994

7. WANNER, J., RUZICKOVA, I., JETMAROVA, P., KRHUTKOVA, O., PARANIAKOVA, J. A national survey of sludge separation problems in the Czech Republic: filaments, floc characteristics and activated sludge metabolic properties, Water Science and Technology, 37 (4-5), p. 271-279, 1998.

8. DA MOTTA, M., PONS, M.N., ROCHE, N. Automated monitoring of activated sludge in a pilot plant using image analysis. Water Science and Technology, 43 (7), p. 91-96, 2001.

9. CHAO, A.C., KEINATH, T.M. Influence of process loading intensity on sludge clarification and thickening characteristics, Water Research, 13, p. 1213-1223, 1979.

10. BARBUSINSKI, K., KOSCIELNIAK, H. Influence of substrate loading intensity on floc size in activated sludge process, Water Research, 29 (7), p. 1703-1710, 1995.

11. GREGORI, J. The role of floc density in solid-liquid separation, Filtration & Separation, May, p. 366-371, 1998.

12. SEZGIN, M., JENKINS, D. , PARKER, D. S. A unified theory of filamentous activated sludge bulking , Journal of Water Pollution Control Federation, 50, p. 362-381, 1978.

13. ROCHE N. Influence de l'hydrodynamique du bassin d'aération sue la décantabilité des boues activées, Tese INPL, Nancy, 1989.

14. CHARMOT M.L., ROCHE N., PROST C. Influence des cycles d'alimentation sur la décantabilité des boues activées, Revue des Sciences de l'Eau, 10 (3), p. 377-394, 1997.

15. VAXELAIRE, J. Etude et modélisation de l'aération des stations d'épuration des eaux usées urbaines par agitation mécanique de surface, Tese INPL, Nancy, 1992.

16. DA MOTTA, M. Applications de l’analyse d’image à la caractérisation de la microfaune des stations d’épuration des eaux usées, Tese INPL, Nancy, 2001.

17. LE BONTÉ, S. Comunicações pessoais, 2001.


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