Você está usando bioindicadores de águas residuais?

Por Jael Batty A qualidade da água pode ser avaliada de forma rápida, eficiente e econômica com o uso de bioindicadores.
A presença e as atividades dos microrganismos podem indicar mudanças nas operações do sistema e apontar a origem e a magnitude de um problema.
¹

Protozoários

Aproximadamente 4% dos microrganismos em águas residuais são protozoários, que são microrganismos aeróbicos unicelulares.
Os protozoários melhoram a clareza do efluente ao digerir partículas e bactérias suspensas. Os protozoários são sensíveis à temperatura, ao pH, ao oxigênio dissolvido e à disponibilidade de nutrientes.
A presença de determinados protozoários é um indicador do desempenho do sistema de tratamento.
As deficiências de nutrientes ou o baixo teor de oxigênio dissolvido limitarão o número e o tipo de protozoários^.2

As amebas, que estão presentes no início do processo, morrem à medida que o alimento diminui.
Como elas se alimentam de partículas sólidas na água, um grande número de amebas presentes na descarga da bacia de aeração é um indicador de uma carga de choque de DBO, grandes quantidades de partículas e/ou baixo teor de oxigênio^.2 Assim como as amebas, os flagelados estão presentes durante a inicialização.
Eles se alimentam de matéria orgânica solúvel e bactérias dispersas.
Os flagelados se alimentam com mais eficiência do que as amebas e rapidamente dominam.
Entretanto, os flagelados diminuem quando as bactérias começam a se reproduzir, competindo com eles por nutrientes.
Os flagelados são os primeiros microrganismos a reaparecerem após uma perturbação.
Os flagelados também aparecem em lagoas com baixo teor de oxigênio dissolvido e alta DBO solúvel.
Como eles se alimentam de microrganismos mortos, a proliferação de flagelados é um bom indicador de toxicidade, alta carga, rotação da lagoa ou aumento da DBO^.3Os ciliados removem bactérias suspensas e dispersas. Os ciliados de natação livre começam a aparecer quando os flagelados começam a desaparecer. Eles morrem à medida que as partículas de flocos aumentam e as bactérias dispersas diminuem, momento em que os ciliados rastejantes/raspadores florescem.
Os ciliados rastejantes dominam em um processo de lodo ativado bem equilibrado.
Eles pastam nas partículas do floco e se alimentam de bactérias nas bordas do floco. Os ciliados sésseis estão presentes no processo final.
Eles podem crescer individualmente ou em colônias.
À medida que o lodo amadurece, os ciliados coloniais com pedúnculo dominam os ciliados com pedúnculo único.
Se o lodo amadurecer por muito tempo, os nutrientes e as bactérias se tornam indisponíveis e os protozoários comedores de protozoários, como a suctoria, dominam. ⁴

Metazoa

Apenas 1% dos microrganismos no tratamento de águas residuais são metazoários, que são microrganismos aeróbicos multicelulares.
Geralmente encontrados em lagoas, os metazoários se alimentam de bactérias, algas e protozoários.
Os metazoários são afetados por toxinas.
Assim como os protozoários, a presença e a atividade de metazoários específicos indicam o ambiente do sistema de tratamento^.4,5^{Os rotíferos}, que auxiliam na clarificação do efluente, produzem uma secreção pegajosa que ajuda a manter os flocos aglomerados.
Em geral, eles são os primeiros afetados pelas toxinas. Os tardígrados (ursos d’água), que se alimentam de algas e pequenos protozoários, também são sensíveis a toxinas, mas podem sobreviver a extremos ambientais.
A presença de tardígrados indica longa idade do lodo, baixas relações F/M, boa degradação de DBO e baixos níveis de amônia^.4,5Os nematoides, que se alimentam de bactérias, protozoários, fungos e outros nematoides, podem ser encontrados em grande número em lodos e filtros de gotejamento mais antigos.
Eles fazem túneis através de flocos, lodo e biofilme, aumentando a penetração de oxigênio, evitando o acúmulo excessivo e mantendo a porosidade.
Sua presença, crescimento e movimento são bioindicadores de idade longa do lodo e de mudanças nas condições dos efluentes.
Eles são sensíveis a condições anóxicas e sua população diminui em temperaturas quentes^.4,5 Assim como os ursos d’água, os vermes aquáticos podem sobreviver a extremos de umidade e temperatura, mas são sensíveis a baixos níveis de oxigênio dissolvido e a toxinas. A presença de tubiflex, ou vermes do lodo, é uma indicação de poluição^.4,5Cladocera, ou pulgasd‘água(Daphnia), que são parentes do camarão, estão presentes em efluentes de lagoas limpas.
Eles consomem algas e bactérias.
Elas podem controlar os problemas com TSS causados pelo excesso de algas, mas não sem afetar o conteúdo de oxigênio dissolvido.
Em ambientes com deficiência de oxigênio, elas ficam rosadas ou vermelhas, pois produzem hemoglobina.
Os cardumes de pulgas d’água podem deixar listras vermelhas em uma lagoa, o que indica baixo nível de oxigênio dissolvido.
As pulgas d’água são altamente sensíveis à toxicidade e à amônia^.6,7 ^{Os copépodes} são crustáceos encontrados em efluentes de lagoas limpas e livres de toxinas.
Os copépodes se alimentam de forma oportunista, ingerindo pequenas partículas orgânicas que vêm em sua direção.
Eles se desenvolvem em um ambiente estável de águas residuais com alto teor de oxigênio dissolvido e baixo teor de bactérias. ⁸

Bactérias

As bactérias representam 95% dos microrganismos nas águas residuais.
São microrganismos unicelulares, classificados com base em sua resposta ao oxigênio. As bactérias aeróbicas usam o oxigênio dissolvido para decompor os contaminantes do esgoto, convertendo-o em energia. As bactérias anaeróbicas obtêm seu oxigênio dos nutrientes.
À medida que as bactérias anaeróbicas decompõem o lodo, elas produzem gás metano. As bactérias facultativas podem alternar entre as formas aeróbica e anaeróbica, dependendo do teor de oxigênio do ambiente^.1,2 As bactérias se dispersam, reproduzem, crescem e procuram ativamente por alimentos quando os níveis de nutrientes estão altos.
À medida que os níveis de nutrientes caem, as bactérias ficam mais lentas e desenvolvem uma camada de lodo nas paredes celulares.
Essa camada de limo faz com que as bactérias se aglomerem ou floculem, formando massas que se assentam e se separam dos líquidos de águas residuais^.9 Quando os níveis de nutrientes permanecem altos, as bactérias permanecem dispersas e não formam flocos.
Níveis muito baixos de nutrientes interferem no desenvolvimento da parede celular, o que resulta na dispersão do floco, no aumento do lodo, no aumento do lodo e na formação de espuma^.9As bactérias^filamentosas crescem em longos fios semelhantes a cabelos, conectando-se para formar uma teia que é importante na formação do floco.
As bactérias filamentosas são um indicador de mudanças no pH, na temperatura, nos nutrientes disponíveis, nos FOGs, na carga de lodo e no oxigênio dissolvido.
O crescimento excessivo de bactérias filamentosas pode interferir no assentamento, causando volume e formação de espuma.
O aumento de volume filamentoso pode ocorrer após a recuperação de uma carga tóxica, pois as bactérias filamentosas se recuperam mais rapidamente do que as bactérias formadoras de flocos. ¹⁰

Leia mais sobre bactérias na postagem do blog da semana passada.

Algas e fungos

Algas e fungos indicam a idade do lodo, bem como problemas com poluição ou pH.
As algas são indicativas de excesso de nutrientes e podem estar presentes durante as temperaturas mais quentes e ensolaradas e após uma perturbação.
Embora as algas possam ser usadas para reduzir a DBO, em grandes quantidades elas podem causar um TSS elevado no efluente. Os fungos podem se desenvolver com altos níveis de DBO.
Os fungos não tratados podem causar problemas de sedimentação e desidratação. ⁴

Biorremediação

A biorremediação é um processo de tratamento de águas residuais para estimular o crescimento de microorganismos existentes em grupos específicos ou como um todo.
Com a bioestimulação, nutrientes suplementares, vitaminas, minerais, ácidos orgânicos e tampões de pH são introduzidos nas águas residuais para criar um ambiente hospitaleiro que estimule os microrganismos que ocorrem naturalmente. A bioaumentação, a adição de microrganismos, pode ser usada para reiniciar sistemas de lodo ativado ou para ajudar na decomposição de um poluente específico.
A biorremediação aumenta a bio-oxidação de águas residuais e reduz os níveis de gordura, lodo e odor em estações de tratamento de águas residuais, lagoas e tanques.
A biorremediação é usada para degradar metais pesados, compostos de petróleo e resíduos perigosos.
Os produtos bioestimulantes e de bioaumentação ajudam a reduzir a toxicidade das águas residuais, os custos de manuseio do lodo e o uso de energia. ¹¹

Conclusão

A presença, a ausência, a ocorrência excessiva e as atividades dos microrganismos indicam a condição das águas residuais em todos os estágios do tratamento.
A observação cuidadosa dos bioindicadores é uma maneira econômica e eficiente de controlar as operações e a qualidade das águas residuais, de modo que as biorremediações possam ser feitas conforme necessário^.1ShopBioremedial products now

1. J Németh-Katona (2008). The Environmental Significance of Bioindicators in Sewage Treatment (O significado ambiental dos bioindicadores no tratamento de esgoto), https://www.uni-obuda.hu/journal/Nemethne-Katona_15.pdf
2. P Madoni (2009).
   Protozoa in wastewater treatment processes: A minireview, Italian Journal of Zoology https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/11250000903373797
3. E Rumbaugh (2014).
   O que significam os protozoários flagelados em minha estação de tratamento de águas residuais? Especialista em tratamento de resíduos biológicos, https://www.biologicalwasteexpert.com/blog/what-do-flagellate-protozoa-mean-in-my-wastewater-treatment-plant
4. T Glymph (2005). Wastewater Microbiology: A Handbook for Operators, https://www.iowaruralwater.org/tools_tips/toni_glymp/Bacteria-Protozoa.pdf
5. (2019).
   Nematodes and flatworms, Climate Policy Watcher, https://www.climate-policy-watcher.org/wastewater-treatment-3/nematodes-and-flatworms-worms.html
6. P Hill (2017). Por que há listras vermelhas na minha lagoa?
   Sobre as Daphnia de lagoa , Triplepoint Water Technologies, http://www.triplepointwater.com/lagoon-daphnia/
7. M Meyer (2018).
   Exclusivo na Web: O que as pulgas d’água dizem sobre a qualidade da água da sua lagoa, Water & Wastes Digest, https://www.wwdmag.com/wastewater-treatment/web-exclusive-what-water-fleas-say-about-your-lagoon-water-quality
8. J Dürbaum, TD Künnemann (2010).
   Biology of Copepods, https://web.archive.org/web/20100525103620/http://www.uni-oldenburg.de/zoomorphology/Biology.html
9. R Fuller (2017).
   Relação entre alimento e massa (F:M), The Wastewater Blog, https://www.thewastewaterblog.com/single-post/2016/12/19/Food-to-Mass-Ratio
10. G. Shamoon (2014), Filamentous Bacteria in Wastewater Treatment (Bactérias filamentosas no tratamento de águas residuais), Mold & Bacteria Consulting Laboratories,
11. LM Coelho, HC Rezende, LM Coelho, PAR de Sousa, DFO Melo e NMM Coelho (2015). Biorremediação de águas poluídas usando microrganismos, https://www.intechopen.com/books/advances-in-bioremediation-of-wastewater-and-polluted-soil/bioremediation-of-polluted-waters-using-microorganism