Avaliação de lagoas de lemnas para o polimento de esgoto doméstico com foco na microbiota associada

Abstract

As lagoas de lemnas são uma tecnologia promissora para o tratamento e valorização dos esgotos sanitários, tendo em vista a eficiência, o baixo custo e a produção de biomassa. Contudo, a influência da dinâmica microbiana nestes sistemas de tratamento é desconhecida e pouco estudada. Deste modo, o presente trabalho visa avaliar o potencial de lagoas de lemnas para o polimento do esgoto doméstico, com enfoque na dinâmica da microbiota associada às macrófitas. Para isso, foi desenvolvido um experimento em escala piloto, composto por duas lagoas de lemnas em série (10,8m2 e TDH de 17 dias cada) para o tratamento de esgoto doméstico. O sistema foi operado com uma vazão de 200 L/dia, carga orgânica de 2,5 g DQO.m-2.d-1 e monitorado durante 12 meses por meio de parâmetros físicos e químicos: oxigênio dissolvido, pH, temperatura, série nitrogenada, série de sólidos, fósforo total, fosfato, demanda química de oxigênio, demanda biológica de oxigênio, carbono orgânico dissolvido e turbidez. A avaliação microbiológica foi feita utilizando a contagem de plâncton, bem como técnicas de biologia molecular para identificação e quantificação de grupos bacterianos: Hibridização Fluorescente in situ e sequenciamento genético. Igualmente, foi avaliada a taxa de crescimento da biomassa de macrófitas. Como resultados, observou-se uma eficiência média de remoção de nutrientes de NT = 91% e PT = 93%, e de matéria orgânica DBO = 86%, produzindo um efluente com concentrações de 5,3, 0,5 e 10,5 mg.L-1 para NT, PT e DBO, respectivamente. As análises do zooplâncton revelaram uma elevada densidade de microcrustáceos (ostrácodas, cladóceros e copépodos) chegando a aproximadamente 30.000 ind.L-1, tendo estes organismos uma importante função na redução de turbidez e sólidos suspensos. O sequenciamento genético revelou diversidade de gêneros bacterianos, incluindo organismos patogênicos, nitrificantes, desnitrificantes e fixadores de nitrogênio, com médias de 9,2%, 0,9%, 33,7% e 16,7%, respectivamente. Conclui-se que as lagoas de lemnas operadas sob as condições avaliadas atingiram remoção de nutrientes enquadrando o efluente nos padrões de lançamento da legislação vigente. E que os organismos associados às macrófitas desempenham uma importante função no sistema, com variações sazonais, principalmente na remoção de sólidos suspensos, DBO e na transformação de nutrientes.<br>

Abstract : The duckweed ponds are a promising technology for the treatment and recovery of wastewater, due to efficiency, low cost and biomass production. However, the influence of microbial dynamic in these treatment systems is unknown and little studied. Thus, this study aims to evaluate the potential of duckweed ponds for domestic wastewater polishing, focusing on the dynamics of the microbiota associated with macrophytes. For this, an experiment was conducted in a pilot scale that consisted of two duckweed ponds in series (10,8m2 and HRT of 17 days each) for domestic wastewater treatment. The system was operated with a flow of 200 L/day, organic load of 2,5 g COD.m-2.d-1 and monitored over 12 months by physical-chemical parameters: dissolved oxygen, pH, temperature, all nitrogen forms, solids, total phosphorus, chemical oxygen demand, biological oxygen demand, dissolved organic carbon and turbidity. Microbiological evaluation was made using the plankton counts and molecular biology techniques for the identification and quantification of bacterial groups: fluorescence in situ hybridization and genetic sequencing. Also, it evaluated the growth rate of the biomass macrophytes. As a result, there was an average removal efficiency of nutrients TN = 91% and TP = 93%, and organic matter BOD = 86%, producing an effluent with concentrations of 5.3, 0.5 and 10.5 mg.L-1 for TN, TP and BOD, respectively. Zooplankton analyzes revealed a high density of microcrustaceans (Ostracod, Cladoceran and Copepod) reaching approximately 30,000 ind.L-1, and these organisms had an important role in reducing turbidity and suspended solids. Genetic sequencing revealed a high diversity of bacterial genera, including pathogenic, nitrifying, denitrifying and nitrogen fixing organisms, averaging 9.2%, 0.9%, 33.7% and 16.7%, respectively. It is concluded that the duckweed ponds under that conditions achieved a high nutrient removal efficiency framing the effluent in legislation. In addition, that organisms associated with macrophytes can play an important role in the system, with seasonal variations, especially in the removal of suspended solids, BOD and transformation of nutrients.