AP2

Question 1

As bactérias são o principal grupo de microrganismos presentes no tratamento biológico de efluentes. Uma das características que as torna importantes é a capacidade que elas possuem de formar flocos. Explique como é formado o floco biológico e que outros microrganismos fazem parte da constituição do mesmo.

Answer 1

Um floco biológico é formado por bactérias filamentosas (estrutura rígida do floco), matriz de polissacarídeos, bactérias formadoras de floco, protozoários e partículas coloidais aderidas. Esses microrganismos tem a capacidade de se unirem, aderindo uns aos outros e a matéria orgânica particulada presente no meio. A fácil retirada por processos de sedimentação promovem a formação de um efluente clarificado.

Question 2

Explique como ocorre a degradação da matéria nitrogenada em um efluente

Answer 2

A amônia presente é convertida em nitrito por meio de bactérias nitrosomonas, e conversão de nitrito para nitrato através das bactérias nitrobacter. E por fim a conversão de nitrato em nitrogênio gasoso. O processo resulta em uma economia de oxigênio.

NH3 -> NH4+ -> NO2- ->NO3-
(amônia -> nitrito -> nitrato -> nitrogênio gasoso)

Question 3

A matéria orgânica presente em um efluente pode ser convertida por via anaeróbica e aeróbica. Expliquem como ocorrem a degradação da matéria orgânica dessas duas vias.

Answer 3

Conversão da Matéria
- Aeróbica
É representado pela equação:
C6H12O6 + 6 O2 -> 6 CO2 + 6H2O + Energia
-> Há a degradação da matéria orgânica em produtos inertes
-> Conversão da matéria orgânica a CO2 e H2O
-> Utilização do oxigênio
-> Produção de gás carbônico
-> É uma via catabólica pela produção de energia

-Anaeróbica
É representado pela equação:
C6H12O6 -> 3CH4 + 3CO2 + Energia
-> Neste processo a oxidação não é exclusiva
->Ocorre apenas a transformação da matéria orgânica em compostos

Question 4

A matéria orgânica de um efluente é comumente dividida em carbonácea e nitrogenada e essas, por sua vez, também podem ser divididas de acordo com suas frações. Como é essa divisão?

Answer 4

Caracterização da matéria carbonácea

A matéria carbonácea (baseada no carbono orgânico) presente nos esgotos a serem tratados pode ser dividida quanto à sua biodegradabilidade em:

(a) matéria orgânica inerte (não biodegradável) passa pelo sistema de tratamento sem mudança em sua forma
- solúvel
(matéria orgânica não biodegradável) não sofre transformações, deixando o sistema na mesma concentração em que entrou.
-particulada (em suspensão) envolvida pela biomassa, sendo removida conjuntamente com o lodo.

(b) matéria orgânica biodegradável
sofre alterações na sua passagem pelo sistema.
Duas frações podem ser identificadas, com relação à fragilidade de degradação e, indiretamente, ao estado físico:

-Rapidamente biodegradável
-Lentamente biodegradável

Question 5

A matéria orgânica de nitrogenada pode ser divididas de acordo com suas frações. Como é essa divisão?

Answer 5

A matéria orgânica nitrogenada pode ser dividida em:
-inorgânica
-orgânica, que pode ser dividida em:
—-inerte
———-solúvel e particulada
—- biodegradável
———–Rapidamente biodegradável
————Lentamente biodegradável
———— Amônia

Question 6

Os micro-organismos, na natureza, se entrarem em contato com um ambiente contaminado conseguem “restaurar” esse ambiente através da autodepuração. Em uma estação de tratamento biológico de efluentes, a ideia é que o processo da autodepuração ocorra. Explique como é possível que a autodepuração ocorra dentro da estação de tratamento de efluentes.

Answer 6

O tratamento biológico de esgotos, ocorre inteiramente por mecanismos biológicos. Esses processos biológicos reproduzem, de certa maneira, os processos naturais que ocorrem em um corpo d’água após o lançamento de despejos. Em um processo de autodepuração, os micro-organismos convertem a matéria orgânica proveniente do efluente em produtos mineralizados inertes com o objetivo de restaurar as condições do corpo d’água antes do despejo. Assim, em uma estação de tratamento o mesmo processo de autodepuração é realizado, empregando os agentes biológicos específicos para a degradação de cada efluente e tecnológico que permitem o controle e o alcance de altas taxas do processo.

Question 7

Explique o fundamento do tratamento biológico de efluentes.

Answer 7

.O tratamento biológico de esgotos, ocorre inteiramente por mecanismos biológicos. Esses processos biológicos reproduzem, de certa maneira, os processos naturais que ocorrem em um corpo d’água após o lançamento de despejos. Em um processo de autodepuração, os micro-organismos convertem (degradam) a matéria orgânica proveniente do efluente em produtos mineralizados inertes com o objetivo de restaurar as condições do corpo d’água antes do despejo. Na estação é introduzida uma tecnologia que reproduza esse processo de autodepuração, que permitem o controle (eficiência) e o alcance de altas taxas do processo.

Question 8

Quem são os principais organismos responsáveis pelo tratamento biológico de um efluente?

Answer 8

Os principais organismos envolvidos no tratamento de esgotos: bactérias, protozoários, fungos, algas e vermes.

Question 9

Como os organismos do tratamento biológico se comportam em relação à fonte de energia e
carbono?

Answer 9

Fontes de energia: Fototróficos (utilizam luz solar) e Quimiotróficos (utilizam a energia de compostos químicos).
Fontes de carbono: Autotróficos (utilizam CO2 e CO) e Heterotróficos (utilizam compostos orgânicos).

Question 10

Os organismos envolvidos no tratamento biológico degradam os poluentes contidos no efluente
através das reações metabólicas (catabolismo/anabolismo). Explique como essas ocorrem (substratos e produtos).

Answer 10

Catabolismo: reações de produção de energia, nas quais ocorrem a degradação do substrato. É o processo metabólico que decompõe moléculas complexas, transformando-as em moléculas menores.

moléculas complexas -> energia + moléculas simples

Anabolismo: é o processo metabólico que sintetiza moléculas complexas por meio de substâncias simples. Reações que conduzem à formação de material celular (crescimento) com o auxílio de energia liberada na desassimilação.

Energia + moléculas simples -> moléculas complexas.

Question 11

Explique a função dos micro-organismos em um tratamento biológico de resíduos.

Answer 11

Bactérias: são os principais responsáveis pela estabilização da matéria orgânica.
Protozoários: alimentam-se de bactérias, algas e outros micro-organismos; são essenciais no tratamento biológico para a manutenção de um equilíbrio entre os diversos grupos.
Fungos: são também de grande importância na decomposição da matéria orgânica.

Question 12

Faça um gráfico que demonstre a predominância dos micro-organismos em um tratamento biológico em função da disponibilidade de matéria orgânica.

Answer 12

1. Protozoários flagelados: atuam no consumo da matéria orgânica por difusão ou transporte ativo.
2. Protozoários ciliados de vida livre: consumem matéria orgânica formando vacúolos ao seu redor. Dentro deste liberam enzimas que facilitam a degradação (fagocitose).
3. Protozoários ciliados fixos: consumem também bactérias, algas e outros protozoários, mantendo o equilíbrio do sistema.
4. rotíferos: consumem bactérias e pequenas partículas de matéria orgânica. Sua presença indica que o tratamento do efluente foi eficiente.
5. Bactérias: principais responsáveis pela degradação da matéria orgânica.

Question 13

Por que as bactérias são os organismos de maior predominância e importância nos tratamentos
biológicos?

Answer 13

As bactérias heterotróficas são os principais agentes de remoção de DBO, e além de desempenharem o papel na depuração da matéria orgânica, possuem a propriedade de se aglomerar em unidades estruturais, como flocos, biofilmes ou grânulos.

Question 14

Quais são os grupos de bactérias que participam das reações de degradação dos compostos
nitrogenados?

Answer 14

Conversão da amônia a nitrito (nitrificação) e conversão do nitrito a nitrato (nitrificação): bactérias autótrofas quimiossintetizantes.
Conversão do nitrato a nitrogênio gasoso (desnitrificação): bactérias heterótrofas facultativas.

Question 15

Em relação ao substrato fornecido às bactérias, esses podem ser divididos em duas frações. Quais são elas?

Answer 15

A utilização do substrato disponível no meio pelas bactérias se dá em função do tamanho relativo das partículas utilizada. Basicamente, pode-se considerar as seguintes principais frações da matéria orgânica:
a) fração facilmente biodegradável
b) fração de degradação lenta

Question 16

Quais os principais requisitos ambientais das bactérias?

Answer 16

Os requisitos ambientais das bactérias são as faixas de temperatura (bactérias psicrófilas, mesófilas, termófilas) e pH (6,5 a 7,5).

Question 17

Com relação aos protozoários, como eles podem ser divididos e qual a função de cada grupo?

Answer 17

-Protozoários flagelados: utilização de matéria orgânica solúvel por difusão ou transporte ativo. Neste modo de alimentação, as bactérias são mais eficientes na competição.
-Amebas e protozoários ciliados: formação de um vacúolo em torno da partícula sólida (que pode incluir bactérias) através de um processo denominado fagocitose. A fração orgânica da partícula é então utilizada após atuação enzimática dentro do vacúolo (dentro da célula).
- Protozoários ciliados: predação de bactérias, algas e outros protozoários ciliados e flagelados.

Question 18

Quais tipos de crescimento de biomassa podem ser observados nos tratamentos biológicos de
efluentes? Exemplifique.

Answer 18

.-Crescimento disperso: a biomassa cresce de forma dispersa no meio líquido, sem nenhuma estrutura de sustentação.
ex: sistemas: lagoas de estabilização e variantes; lodos ativados e variantes.
-Crescimento aderido: a biomassa cresce aderida a um meio suporte, formando um biofilme. O meio suporte pode estar imerso no meio líquido, ou receber descargas contínuas ou intermitentes de líquido. A matriz do meio suporte pode ser um material sólido natural (pedras, areia, solo) ou artificial (plástico) ou constituído pela própria biomassa aglomerada (grânulo).

Ex: filtro biológico, biodisco, biofiltro aerado.

Question 19

Explique a importância do “floco biológico” em um tratamento biológico.

Answer 19

O floco apresenta um papel fundamental na remoção da matéria orgânica. Não é apenas a propriedade dos organismos heterótrofos de estabilizarem a matéria orgânica que torna o processo de lodos ativados eficiente. De fundamental importância é também a propriedade que possuem os principais micro-organismos envolvidos de se organizarem na unidade estrutural do floco, o qual é capaz de se separar do líquido por simples mecanismos físicos de sedimentação, em unidades de sedimentação separadas.

Question 20

Que organismos formam o floco biológico?

Answer 20

.O floco apresenta uma estrutura heterogênea que contém material orgânico adsorvido, material inerte dos esgotos, material microbiano produzido para a matriz, células vivas e mortas. Dentre os micro-organismos componentes do floco: bactérias filamentosas e formadoras de floco, protozoários, fungos, rotíferos, nematoides e ocasionalmente até mesmo larvas de inseto.

Question 21

Explique o que pode acontecer com o lodo em função das quantidades de organismos
filamentos e organismos formadores de floco presentes no efluente.

Answer 21

Predominância de organismos formadores de floco:
Há insuficiente rigidez no floco, gerando um floco pequeno e fraco, com má decantabilidade. Tal condição é denominada como “crescimento pulverizado” (pint point floc)

Predominância dos organismos filamentosos:
Os filamentos se projetam para fora do floco, impedindo a aderência de outros flocos. Assim, após a sedimentação, os flocos ocupam um volume excessivo, que podem trazer problemas. Na operação do decantador secundário, causando a deterioração da qualidade do efluente final. Tal condição é denominada “ intumescimento do lodo”.

Question 22

Explique o que é um biofilme e como ele se forma

Answer 22

A imobilização é a aderência de micro-organismos a um suporte sólido ou suspenso. No biofilme, os compostos necessários para o desenvolvimento bacteriano, como matéria orgânica, oxigênio e micronutrientes, são adsorvidos à superfície. O processo de formação de um biofilme pode ocorrer em 3 estágios: fina, intermediária e elevada.