Estudo de estações de tratamento de efluentes industriais e domésticas: avaliação físico-química e da microbiota

CAPES FACEPE A identificação dos micro-organismos presentes no lodo ativado tem sido uma ferramenta útil na identificação da qualidade do efluente tratado e para o controle operacional, através das espécies de protozoários e metazoários que ocorrem nesses ecossistemas. O presente estudo apresenta um monitoramento de estações de tratamento de efluentes (ETEs) domésticas e industriais, localizadas no estado de Pernambuco (Brasil), avaliando-se não apenas os parâmetros físico-químicos, como a microfauna e sua correlação com a eficiência da ETE. Foram estudadas 6 estações, das quais 2 de efluentes domésticos e 4 de efluentes industriais, com apenas 1 no interior do estado. As amostras de efluentes foram coletadas na entrada e na saída da estação para se verificar a eficiência das mesmas. Já as amostras de lodo ativado, coletadas no tanque de aeração, foram utilizadas para observar a população de protozoários e metazoários. A caracterização dos efluentes foi realizada de acordo com o Standard Methods. Apenas a coleta 1 do abatedouro de aves não apresentou o pH na faixa recomendada pela Resolução CONAMA 430/2011, os demais parâmetros estavam de acordo com a resolução. Posteriormente foi efetuado um estudo da Análise de Componente Principal (ACP) e de Análise de Correlação (AC) a partir destes parâmetros. Na análise ACP, para os efluentes de entrada, foi possível relacionar os parâmetros fisico-químicos com as coletas com os maiores valores para esses parâmetros. Já as coletas de saída encontraram-se agrupadas, longe da série dos sólidos e dos parâmetros representando a carga orgânica e em termos de nitrogênio, demonstrando a redução obtida na maior parte destes parâmetros. Verificou-se ainda que os parâmetros que apresentaram maiores fatores de correlação na AC, também estavam próximos em alguma das PC’s na ACP. O Índice Volumétrico do Lodo (IVL) foi maior para a indústria de processamento de amido, indiciando bulking filamentoso ou viscoso, e menor para a coleta 1 do abatedouro de aves, indiciando má formação da estrutura do floco e possível washout da biomassa. A identificação dos micro-organismos foi realizada através de árvore de decisões (DT) utilizando o Matlab, com validação visual. Os protozoários identificados em maior quantidade foram o Euplotes sp., Aspidisca cicada, Vorticella aquadulcis, Vorticella microstoma, Vorticella sp., Trachelophyllum sp., Arcella sp., Trithigmostoma sp., Opercularia sp., amebas nuas e metazoários. Com o lodo ativado do efluente fornecido por uma indústria de processamento de amido, foi utilizado um reator canal simulando uma ETE. Este reator foi monitorado durante 30 dias, alimentado por um efluente sintético com DQO de 761 mg O₂.L⁻¹ e obtida uma remoção média de DQO de 80%. A microfauna presente em maior número foi Monogononta e Paramecium sp.. Pôde-se concluir que as correlações entre micro-organismos e funcionamento da ETE existentes na literatura para Europa e América do Norte são válidas para as ETEs estudadas e que a maioria dos parâmetros das ETEs estudadas atendem à legislação para descarte de efluentes. A ferramenta de identificação das espécies presentes mostrou-se eficiente, fornecendo informações sobre problemas e eficiências nas ETEs. The identification of the microorganisms present in the activated sludge has been a useful tool to identify the quality of the treated effluent and to the operational control through the protozoan and metazoan species that occur in these ecosystems. The present study presents the monitoring of domestic and industrial effluent treatment plants (WWTPs) located in the state of Pernambuco (Brazil), evaluating not only the physical-chemical parameters, but also the microfauna and its correlation with the WWTP efficiency. Six plants were studied, including two with domestic effluents and four with industrial effluents. The effluent samples were collected in the entry and exit of the plant to verify their efficiency. The activated sludge samples, collected in the aeration tank, were used to observe the microorganisms population. The characterization of the effluents was performed according to Standard Methods. Only the first sample collection of the poultry slaughterhouse did not present the pH in the range recommended by the Brazilian regulatory resolution (CONAMA 430/2011), with the other parameters being in agreement with the resolution. Subsequently, a Principal Component Analysis (PCA) and Correlation Analysis (CA) study were carried out from these parameters. In the PCA analysis, it was possible to relate the physico-chemical parameters of the incoming effluents to the sample collections with the highest values for those parameters. On the other hand, the outgoing effluents sample collections were grouped far from the solids series and the parameters representing the organic and nitrogen loads, demonstrating the reduction obtained in most of these parameters. Furthermore, the parameters that presented higher correlation factors in the CA were also close in some of the PCs in the PCA. The Volumetric Sludge Index (SVI) was higher in the starch processing industry, indicating filamentous or viscous bulking, and lower for the poultry slaughterhouse first sample collection, indicating poor floc structure formation and possible biomass washout. The identification of the microorganisms was performed through a decision tree (TD) using Matlab, with visual validation. The protozoa identified in greater numbers were Euplotes sp., Aspidisca cicada, Vorticella aquadulcis, Vorticella microstoma, Vorticella sp., Trachelophyllum sp., Arcella sp., Trithigmostoma sp., Opercularia sp., naked amoebas and metazoa. With the activated sludge effluent provided by a starch processing industry, a channel reactor simulating a WWTP was operated. This reactor was monitored for 30 days and fed with a synthetic effluent with a COD of 761 mg O₂.L⁻¹. An average COD removal of 80% was obtained and the most present microorganisms were Monogononta and Paramecium sp. It was concluded that the correlations found in the literature between the microorganisms present in the WWTP aeration tanks for Europe and North America are valid for the studied WWTPs and that most of the parameters of the studied WWTPs comply with the legislation for effluent disposal. The identification tool of the present species proved to be efficient, providing information about problems and efficiencies in WWTPs.