PPGEC (Mestrado) Gabriele Lohmann

Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil

Caracterização microbiológica de estação de tratamento de efluentes por zona de raízes de fluxo vertical

Resumo: Os sistemas de tratamento de esgotos por zona de raízes constituem-se de um leito filtrante plantado com macrófitas emergentes. Tecnologia de baixo custo e, com eficiência comprovada em inúmeros trabalhos as Estações de Tratamento de Efluentes (ETEs) por zona de raízes apresentam grande potencial para solucionar o problema da inexistência de coleta e tratamento de esgoto em pequenas comunidades Este trabalho teve por objetivo caracterizar uma ETE por zona de raízes de fluxo vertical com base em variáveis químicas, físicas e microbiológicas. Através da técnica de contagem em placas e da técnica de tubos múltiplos foi possível estimar a densidade de fungos totais, bactérias heterotróficas, coliformes totais, Escherichia coli, bactérias redutoras de nitrato, bactérias desnitrificantes e bactérias redutoras de sulfato presentes nos diferentes estratos do sistema. Além das análises microbiológicas foram avaliados os parâmetros físicos e químicos como temperatura, pH, oxigênio dissolvido, nitrogênio amoniacal, nitrito, nitrato, nitrogênio total, ortofosfato, Demanda Química de Oxigênio (DQO). As análises foram realizadas em 8 locais sendo uma referente ao efluente bruto, uma ao efluente tratado, três correspondendo a interface zona de raízes-brita e três ao filtro de areia, num total de 7 coletas durante um ciclo sazonal. Em 5 coletas não foi possível observar a redução do NMP de E. coli, apenas na Coleta 1( C1) e na Coleta 7 (C7) foi possível observar aproximadamente 66 e 97% de redução, respectivamente. As bactérias desnitrificantes, na maioria dos pontos e as redutoras de sulfato, com exceção da Coleta 3 (C3), foram determinadas no valor de 1600 NMP/100mL. A densidade de bactérias redutoras de nitrato variou, na maioria das coletas, de 1,8 a 19 NMP/100 mL A ETE foi eficiente para a remoção de DQO e fósforo, este último com porcentagem de remoção variando de, aproximadamente, 37 a 69%. A concentração de N-amoniacal foi reduzida em todas as coletas, com exceção da C3, provavelmente ao baixo tempo de detenção hidráulica provocado pelo excesso de precipitação pluviométrica. O pH permaneceu próximo da neutralidade e a concentração de oxigênio dissolvido aumentou na região do filtro de areia. Ao longo do período dês estudo foi observado um baixo desenvolvimento das plantas utilizadas as quais podem ter influenciado a baixa remoção de nitrogênio e de microrganismos . Com os resultados de quantificação foi possível verificar que a biodegradação é mais intensa nos primeiros 50 cm da ETE. Observou-se redução significativa da densidade de microrganismos no filtro de areia em relação a zona de raízes. Fatores como a idade da estação, que permitiu a formação de um biofilme no filtro de brita, a presença do filtro de areia e a disponibilidade de matéria orgânica podem estar envolvidos com a redução de microrganismos. Em resumo, pode se concluir que a ETE mostrou-se eficiente para remoção de microrganismos, porém apenas nos períodos de menor precipitação pluviométrica.
Palavras-chave: Zona de Raízes. Tratamento de Esgotos. Microbiologia.

Microbiological characterization of a root zone wastewater treatment station with vertical flow

Abstract: Wastewater root zone treatment systems are constituted of a filter bed planted with emergent macrophytes. A low cost technology with treatment potential proven in numerous studies, the root zone Wastewater Treatment Station (WTS) have great potential to solve the problem of lack of wastewater collection and treatment in small communities. This study aimed to characterize a root zone WTS with vertical flow on the basis of chemical, physical and microbiological variables. Through the technique of plate count and the multiple tube method was possible to estimate the density of total fungi, heterotrophic bacteria, total coliforms, Escherichia coli, nitrate-reducing bacteria, denitrifying bacteria and sulfate-reducing bacteria in the different strata of the system. In addition to the microbiological analysis evaluated the physical and chemical parameters such as temperature, pH, dissolved oxygen, ammonia nitrogen, nitrite, nitrate, total nitrogen, orthophosphate, chemical oxygen demand (COD). Analyses were performed in eight locations, one related to raw wastewater, one of treated effluent, three corresponding to the root zone interface and three to the sand filter, in a total of seven collections during a seasonal cycle. In 5 samples did not exhibit a reduction in the MPN of E. coli, only in Collect 1 (C1) and Collect 7 (C7) was observed approximately 66 and 97% reduction, respectively. Denitrifying bacteria in most spots and sulfate reducers, with the exception of the Collect 3 (C3) were determined in the amount of 1600 MPN.100mL-1. The density of nitrate-reducing bacteria ranged in most collections, from 1.8 to 19 MPN.100mL-1. The WTS was efficient for the removal of COD and phosphorus, the latter with removal percentage ranged from approximately 37 to 69 %. The concentration of ammonia-N was reduced in all collections, except for C3, probably due to low hydraulic detention time caused by excessive rainfall. The pH remained near neutrality and the concentration of dissolved oxygen increased in the region of the sand filter. Throughout the study period was observed a less growing of the plants which may have influenced the low nitrogen and microorganisms removal. With the results of quantification it eas possible verify that biodegradation is more intense in the first 50 cm of the WTS. Was observed significant reduction in the density of microorganisms in the sand filter compared with the root zone. Factors such as age of the station, which allowed the formation of a biofilm in the filter of gravel, the presence of sand filter and the availability of organic matter may be involved in the reduction of microorganisms. In summary it can be concluded that the WTS was efficient for removal of microorganisms, but only during periods of low rainfall.
Keywords: Root Zone. Wastewater Treatment. Microbiology
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