5.3.1. Condições operacionais dos sistemas
Na primeira fase do experimento, compreendida em um período de quinze dias de tratamento, a temperatura do reator mesofílico permaneceu fixa em 35°C ; a temperatura do reator termofílico foi gradativamente elevada até os 45°C; as concentrações de SST para os reatores mesofílico e termofílico foram 5.512 e 5.864 mg.L-1, respectivamente. As concentrações de SSV para os reatores mesofílico e termofílico foram 4.430 e 4.578 mg.L-1, respectivamente. As médias das eficiências de remoções de DQO para os reatores mesofílico e termofílico foram de 94 e 92,5%, respectivamente. As eficiências médias de remoções de DQO foram 94,2 e 92,5% para os reatores mesofílico e termofílico, respectivamente.
Na segunda fase do experimento que compreendeu quinze dias de tratamento, a temperatura do reator mesofílico manteve-se fixa em 35°C, a temperatura do reator termofílico, por sua vez, iniciou em 45°C e foi gradativamente aumentada até a temperatura de 55°C; as concentrações médias de SST para os reatores mesofílico e termofílico foram 8.032 e 6.845 mg.L-1, respectivamente. As concentrações de SSV para os reatores mesofílico e termofílico foram 4.804 e 4.470 mg.L-1, respectivamente. As eficiências médias de remoções de DQO na segunda fase foram 92,5 e 90,2% para os reatores mesofílicos e termofílicos, respctivamente.
Na terceira fase do experimento, que compreendeu um período de nove dias de tratamento, as temperaturas dos reatores mesofílico e termofílico mantiveram-se fixas em 35 e 45°C, respectivamente. As concentrações de SST nos reatores mesofílicos e termofílicos foram 8.443 e 6.450 mg.L-1, respectivamente. As concentrações de SSV nos reatores mesofílicos e termofílicos foram 6.780 e 4.681 mg.L-1, respectivamente. As eficiências médias de remoções de DQO foram 97,4 e 91,2% para os reatores mesofílico e termofílico, respectivamente.
Menores concentraçoes de SST e SSV e uma menor eficiencia de remoção de DQO para os tratamentos termofílicos foram observadas também por LAPARA e ALLEMAN (1999).
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A concentração de OD no reator foi mantida em concentraçoes superiores a 2 mg.L-1 até a temperatura de 49ºC. Acima dessa temperatura, o oxigênio dissolvido chegou a níveis não detectados pelo oxímetro utilizado, fator que pode ser também uma das causas da menor eficiência de remoção da matéria orgânica pelo reator termofílico.
A turbidez do efluente tratado, para ambos os reatores, manteve-se em 0,1 UNT durante todo o experimento.
5.3.2. Análise de diversidade genética - DGGE
Avaliou-se a diversidade genética presente nas amostras de lodo biológico, nas diferentes temperaturas, com a técnica de Eletroforese em Gel com Gradiente Desnaturante - DGGE. Essa técnica é uma das mais indicadas para estudos que requerem a avaliação da distribuição temporal e espacial de populações bacterianas, sendo amplamente utilizada em estudos de microbiologia ambiental e ecologia microbiana (MUYZER, 1999). As amostras de DNA total dos lodos biológicos, após a amplificação com os iniciadores universais do rDNA 16S para o domínio Eubactéria, foram submetidas à técnica de DGGE. A Figura 5.17 apresenta o resultado do gel de DGGE.
A B
Figura 5.17. Resultado do gel de DGGE. (A) imagem do gel sob luz UV, capturada e digitalizada peloEagle Eye (II Still Video System (Stratagene – Califórnia USA) e (B) Bandas identificadas E analisadas pelo programa Gel Pro Analyser® 3.1 (Media Cybernetics Inc., Maryland-USA).
35°C 40°C 45°C 50°C 55°C
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Foram observadas 17 Unidades Taxonômicas Operacionais (UTOs) nas condições de temperatura de 35ºC e 40ºC. Nas temperaturas de 45ºC, 50ºC e 55ºC, houve uma redução destas UTOs para 7, 6 e 5, respectivamente.
A Tabela 5.9 apresenta a abundância, em relação à intensidade das bandas da UTOs do gel de DGGE, nas diferentes temperaturas.
Tabela 5.9. Abundância das Unidades Taxonômicas Operacionais (UTOs) do gel de DGGE, nas diferentes temperaturas.
UTOs 35ºC 40ºC 45ºC 50ºC 55ºC
Abundância relativa (DO)
1 15,2 15,2 12,6 11,3 0,0 2 9,6 9,6 0,0 7,1 0,0 3 8,4 8,4 13,0 14,8 0,0 4 10,1 10,1 65,3 6,4 6,8 5 7,1 7,1 0,0 0,0 5,5 6 4,9 4,9 18,3 21,7 14,0 7 6,5 6,7 0,0 0,0 0,0 8 7,4 7,4 0,0 0,0 0,0 9 7,3 7,3 0,0 0,0 0,0 10 6,4 6,4 0,0 0,0 0,0 11 7,0 7,0 0,0 0,0 0,0 12 12,1 12,1 0,0 0,0 0,0 13 14,0 14,0 0,0 0,0 0,0 14 3,9 3,9 25,3 0,0 0,0 15 9,5 9,5 0,0 0,0 0,0 16 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 17 20,5 20,5 0,0 0,0 0,0 18 0,0 0 0,0 13,514 0,0 19 19,2 19,2 15,9 0,0 18,2 20 0,0 0,0 4,2 0,0 3,7
Como esperado, nas temperaturas mesofílicas, foi encontrado um maior número de UTOs, .
Das 20 UTOs encontradas, 17 estavam presentes na temperatura de 35°C (Tabela 5.9). As UTOs identificadas pelos números “4” e “6” estavam presentes em todas as temperaturas. Devido à especificidade dos iniciadores universais do rDNA 16S para o domínio Eubactéria, neste estudo não foram investigados as arquebactérias, o que poderá justificar um número baixo de UTO’s encontrados.
Em temperaturas menores, o Índice de Diversidade de Shannon-Weaver é maior, indicando uma comunidade microbiana mais diversa (Figura 5.18). O Índice de Diversidade de Shannon-Weaver apresenta valores mais altos na medida em que o número de elementos individuais, UTOs, está mais uniformemente distribuído em dada comunidade. Diferentes comunidades que
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apresentam o mesmo Índice de Diversidade podem ser distintamente divergentes quanto a sua riqueza (TÓTOLA e CHAER, 2002).
Índice de diversidade de Shannon-Weaver (H')
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 35ºC 40ºC 45ºC 50ºC 55ºC Temperatura H'
Figura 5.18. Índice de Diversidade de Shannon-Weaver para as temperaturas de 35, 40, 45, 50 e 55°C.
Como já relatado, a diminuição da eficiência do tratamento pode ser justificada pela redução da diversidade da comunidade microbiana em altas temperaturas (TRIPATHI e ALLEN, 1999). Pelo Índice de Diversidade de Shannon-Weaver, foi observado que, a partir da temperatura de 45ºC (Figura 5.15), a diversidade da comunidade microbiana apresentou valores muito baixos em relação ao tratamento mesofílico. Com relação à riqueza de UTOs, também ocorreu uma queda a partir dessa temperatura (Tabela 5.9). Como já citado, em tratamentos biológicos que operam em condições termofílicas, algumas comunidades microbianas não estão presentes, como por exemplo: as bactérias nitrificantes (LAPARA e ALLEMAN, 1999). A menor diversidade da comunidade microbiana presente em sistemas de tratamento termofílico faz com que esses sistemas não estejam aptos a tratarem múltiplos substratos de diferentes efluentes (LAPARA et al., 2001).
5.3.3. Análise do perfil dos ácidos graxos - FAME
Pela análise do perfil de ácidos de graxos foi possível identificar o perfil das comunidades presentes nos reatores, em cada temperatura estudada.
No tratamento mesofílico, a temperatura foi mantida em 35ºC durante todo o período do experimento. Quando a temperatura do reator termofílico atingiu os 40ºC, 45ºC, 50ºC e 55ºC, foram coletadas amostras para análise do perfil de
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ácidos graxos. No momento de coleta dessas amostras também foram coletadas amostras no reator mesofílico. No cladograma da Figura 5.19 está representada a relação da estrutura da comunidade microbiana dos diferentes lodos.
Figura 5.19. Cladograma que relaciona a composição da comunidade microbiana de acordo com programa Sherlock Analysis-MIDI.
Em um cladograma, que relaciona a estrutura microbiana utilizando a escala “Distância Euclidiana” obtida do programa Sherlock Analysis- MIDI, quando a distância menor que 10% é obtida, entende-se que as comunidades microbianas analisadas podem ser consideradas como possuidoras de mesma composição.
5.3.4. Conclusões do Experimento III
A partir do Experimento III, realizado para verificar a diversidade genética e o perfil dos ácidos graxos na condição mesofílica e termofílica de tratamento, obteve-se as seguintes conclusões:
i) O tratamento à temperatura de 55°C apresentou redução no número de UTO’s em comparação ao tratamento realizado a 35°C.
ii) A partir da temperatura de 45ºC, houve uma alteração no perfil de ácidos graxos das comunidades microbianas presentes no reator termofílico.
iii) As comunidades microbianas, presentes no reator abaixo da temperatura de 40ºC e aquelas encontradas no reator à temperatura fixa de 35°C, apresentaram estruturas semelhantes.
Lodo 50º C Lodo 45º C Lodo 55º C Lodo 35º C( 5) Lodo 35º C( 4) Lodo 35º C( 3) Lodo 35º C( 2) Lodo 40º C Lodo35º C ( 1) (%)
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