Tratamento Biologico 3 Aula 8 2014

BIOLOGIA AMBIENTAL

Tecnologia em Saneamento Ambiental

Prof.ª Mestranda Alexandra Zampieri & Prof.ª Mestranda Graziele Ruas

2 Sem 2014

TRATAMENTO BIOLÓGICO DE EFLUENTES – Remoção de Nutrientes

Biologia Ambiental 2014 2

TRATAMENTO BIOLÓGICO DE EFLUENTES

Fontes de Nitrogênio e Fósforo

• Por que Remover?

- Eutrofização das águas

• É interessante sempre fazer a remoção de N e P?

• Bioindicadores?




• O nitrogênio dos vegetais, na forma de proteínas, passa para os animais de maneira direta (herbivoria) ou indireta(carnivoria). Quando os vegetais e os animais morrem, sofrem decomposição protéica, por fungos e bactérias decompositoras. O nitrogênio presente será transformado em nitrogênio mineral, pela ação de bactérias nitrificantes. Isto ocorre em três fases: amonização, nitrozação e nitratação.



• Na amonização os compostos nitrogenados presentes no húmus serão transformados em amônia (NH3) pela ação dos decompositores.

• Na nitrozação as bactérias do gênero Nitrosomonas fazem a oxidação da amônia, transformando-a em ácido nitroso, o qual se dissocia formando nitritos (NO2).


• Na nitração temos a ação das bactérias do gênero Nitrobacter, que oxidam o ácido nitroso em ácido nítrico. O ácido nítrico será então dissociado em nitratos (NO3). Estes nitratos presentes no solo e na água serão absorvidos pelos vegetais e transformados em proteínas.

• Finalmente, os nitratos presentes no solo e na água podem sofrer a ação de bactérias desnitrificantes. Estas bactérias transformam os nitratos em nitrogênio livre que volta para a atmosfera.



• A remoção biológica do nitrogênio requer um processo de duas etapas. Na primeira a amônia é oxidada em nitrato (nitrificação) e vários processos de configuração são então empregados para fornecer ao nitrato uma característica de receptor de elétrons para que na respiração biológica sua molécula possa ser reduzido à nitrogênio (desnitrificação).


TRATAMENTO BIOLÓGICO DE EFLUENTES – Remoção de N

• A nitrificação é um processo microbiológico que converte amônia em nitrito e eventualmente nitritos para nitratos.

• O processo ocorre em qualquer lugar na Biosfera, sendo que o meio ambiente seja favorável a existência da bactéria nitrificante.



• As bactérias nitrificantes são um grupo homogêneo, caracterizado por exemplo por uma baixa taxa de crescimento. Isso é devido ao baixo rendimento da energia que é ligado à

• oxidação da amônia e do nitrito, respectivamente. O lento

• crescimento é um grande problema para a nitrificação no

• tratamento biológico.



• A maioria das bactérias nitrificantes são autotróficas e assim usam dióxido de carbono como fonte de carbono. O dióxido de carbono deve ser reduzido antes do carbono formar parte da massa celular, e essa redução acontece através da oxidação da fonte de nitrogênio do organismo. Para a oxidação da amônia, a expressão para crescimento é:

• Para a oxidação no nitrito, a expressão de

crescimento correspondente é:



• A eficiência de remoção de nitrogênio é bastante elevada, já que os nitratos não removidos na primeira zona anóxica têm uma segunda oportunidade de serem removidos, na segunda zona anóxica. A desvantagem é a necessidade de reatores com um volume total maior. No entanto, caso sejam necessárias elevadas eficiências de remoção de nitrogênio, não se deve considerar este aspecto como uma desvantagem, mas sim como um requisito do processo.



• Neste processo a bactéria consome grandes quantidades de fosfato. O fosfato é usado pela bactéria como energia de reserva, a qual, sob condições anaeróbias pode ser usada para coletar o substrato. A regeneração da reserva de fosfato se dá sob condições aeróbias tanto quanto sob condições anaeróbias.

• Este, portanto, é um processo cíclico, onde a bactéria constantemente alterna entre a assimilação e lançamento do fosfato no meio. Algumas bactérias acumuladoras de fósforo, PAO´s, também podem desnitrificar.


TRATAMENTO BIOLÓGICO DE EFLUENTES – Remoção de P

• A) em condições anaeróbias há liberação de fosfato para a fase líquida se houver disponibilidade de substrato orgânico de fácil degradação. Sob essas condições, as bactérias poli-P usam a energia derivada da hidrólise dos polifosfatos para sequestrar substratos orgânicos que são armazenados como poli–β–idroxibutirato(PHB)

• b) em condições aeróbias, a energia derivada do metabolismo dos PHA é usada para a acumulação de polifosfato no interior da célula. A remoção biológica de fósforo envolve a sua incorporação na biomassa celular. A retirada de fósforo do sistema ocorre através do descarte da biomassa


TRATAMENTO BIOLÓGICO DE EFLUENTES – Remoção de P

Durante o processo anaeróbio, o nitrato tem dois efeitos negativos: • A desnitrificação remove algumas das matérias

orgânicas de fácil degradação as quais eram supostas a serem armazenadas pela bactéria acumuladora. O resultado é que a remoção de fósforo é reduzida haja visto que as matérias orgânicas de fácil degradação foram reduzidas.

• Aparentemente a influência do nitrato no metabolismo da bactéria acumuladora de fósforo consiste no não armazenamento de polifosfato.



• É um processo de tratamento de águas residuárias ainda pouco utilizado no Brasil e denominado de “filtro biológico”; na realidade trata-se de leitos percoladores, que consistem de um leito de material altamente permeável, nos quais se aderem os microorganismos e através dos quais o líquido a ser tratado é percolado;

• Unidades construídas de tanques, cheios de pedregulho onde os esgotos eram retidos por algum tempo, estabelecendo-se um ciclo operacional de enchimento e de esvaziamento;



• Os filtros biológicos são sistemas aeróbios, pois o ar circula nos espaços vazios entre as pedras, fornecendo oxigênio para respiração dos microrganismos. A ventilação é usualmente natural.

• Geralmente, são classificados em função da carga hidráulica ou dacarga orgânica a que são submetidos: Baixa taxa; Taxa intermediária; Alta taxa; Taxa super alta (grosseiros).



• A matéria orgânica presente no despejo é degradada por uma população de microrganismos presa ao material de enchimento do filtro. A matéria orgânica do líquido é adsorvida na camada biológica ou limo. Na parte mais externa da camada biológica, a matéria orgânica é degradada pelos microrganismos aeróbios e facultativos. Conforme os microrganismos crescem, a espessura do limo aumenta e o oxigênio que entra na camada biológica por difusão é consumido antes que ele possa penetrar por toda a profundidade do limo. Portanto, um ambiente anaeróbio se forma próximo a superfície do material de enchimento do filtro.



• Conforme o limo cresce em espessura, a matéria orgânica adsorvida é metabolizada antes que possa chegar aos microrganismos próximos a superfície do material do leito. Como consequência da falta de uma fonte externa de alimento, os microrganismos próximos a superfície do material de enchimento do leito, entram na fase de crescimento endógeno e perdem a sua habilidade de se prenderem à superfície do material do suporte do limo. O líquido então arrasta pedaços dessa camada biológica e uma nova camada de limo começa a crescer.



• Este fenômeno de perda da camada de limo é inicialmente uma função das cargas orgânica e hidráulica aplicada ao filtro biológico. A carga hidráulica influi no arraste do limo pelo atrito e a carga orgânica influi na taxa de metabolismo da camada biológica.



• Como é feita?

• Viabilidade?


Remoção de Patógenos

• Processos naturais:

- Lagoas de estabilização

- Disposição controlada no solo

• Processos Artificiais:

• Cloração

• Ozonização

• Ultravioleta



• Pode ser dividida em 3 grupos:

- Destruição ou danificação da parede celular

- Alterações de compostos envolvidos no catabolismo (enzimas)

- Alterações dos processos de síntese celular (síntese de proteínas)

• Viabilidade?



• É sempre necessário realizar a remoção de nutrientes do efluente? Justifique sua resposta e dê exemplos.

• Qual a diferença do Bardenpho de 4 estágios para o de 5 estágios?

• Quais os bioindicadores de presença de nutrientes em excesso no corpo hídrico?


Perguntas

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