O sistema composto por uma reator UASB seguido de lagoas de polimento em série (UASBLP) tem sido aplicado com sucesso para o tratamento de esgoto doméstico, com eficiente remoção de matéria orgânica e inorgânica, bem como de microrganismos patogênicos. A avaliação da remoção de bactérias patogênicas em sistemas de tratamento ocorre geralmente pelo decaimento de bactérias coliformes fecais e da bactéria Escherichia coli. Atualmente têm-se utilizado a técnica molecular da reação em cadeia da polimerase (polimerase chain reaction - PCR) para detecção de bactérias patogênicas em amostras de água, alimentos e em análises clínicas. O presente trabalho teve por objetivo estabelecer metodologia de preparação e concentração das diferentes amostras que compõem o sistema UASB-LP para aplicação da técnica PCR para detecção de bactérias patogênicas em amostras de esgoto bruto e efluentes tratados. Com este trabalho foram estabelecidas as condições para o monitoramento das espécies Escherichia coli, Salmonella spp., Salmonella thyphimurium, Shigella spp., Shigella dysenteriae, Helicobacter pylori, Enterococcus spp. e Staphylococcus aureus utilizando primers específicos. Os resultados obtidos com o monitoramento das bactérias permitiram concluir que as bactérias Escherichia coli, Enterococcus spp. e Shigella dysenteriae detectadas no esgoto bruto foram removidas ao longo das unidades de tratamento, não sendo detectadas no efluente final. Já a bactéria Salmonella typhimurium foi detectada nos efluentes das lagoas e no efluente final. Helicobacter pylori e Staphylococcus aureus não foram detectadas no esgoto bruto e nos efluentes das unidades de tratamento. Estes resultados mostram a aplicabilidade da técnica PCR para investigação qualitativa de bactérias patogênicas em sistemas de tratamento de esgotos

Wastewater treatment based on a UASB reactor followed by polishing ponds is well established for removing organic and inorganic matter, as well as pathogenic microorganisms. Usually the evaluation of pathogenic bacteria removal in wastewater treatment systems is carried out by analyzing fecal coliforms and Escherichia coli decay. Recently molecular techniques based on polimerase chain reaction method (PCR) have been applied for detecting pathogenic bacteria in water, food and clinical samples. The present work aimed to establish a methodology for sample preparation, DNA extraction and PCR analysis in samples along the UASB- polishing ponds system for several pathogenic bacteria. Monitoring of Escherichia coli, Salmonella spp., Salmonella thyphimurium, Shigella spp., Shigella dysenteriae, Helicobacter pylori, Enterococcus spp., e Staphylococcus aureus were performed by PCR using specific primers. It can be concluded from results obtained in this research that Escherichia coli, Enterococcus spp and Shigella dysenteriae were detected in the raw sewage and were removed along the UASB- polishing ponds system since they were not detected in the final effluent. On the other hand, DNA from Salmonella typhimurium was detected only in the…

A diversidade microbiana metanogênica do lodo anaeróbio de dois reatores UASB (denominados de R1 e R2, sendo R2 precedido por uma unidade de peneiramento forçado), tratando esgoto sanitário, foi avaliada por meio de técnicas moleculares (PCR-DGGE e FISH). Os reatores foram operados com aplicação de diferentes velocidades ascensionais: fase 1 (0,50m/h), fase 2 (0,71 m/h), fase 3 (1,10 m/h), fase 4 (0,50 m/h) e fase 5 (0,71 m/h). As amostras de lodo foram coletadas ao final de cada fase, em três diferentes alturas de cada reator. Os resultados das análises de PCR-DGGE mostraram que a comunidade de arquéias metanogênicas é constituída por cerca de 5 populações distintas, e que essa diversidade não foi alterada pela imposição de diferentes velocidades ascencionais. Porém alterações foram observadas na intensidade das bandas, o que sugere diminuição na abundância destes microrganismos nas fases 3 e 4. Também não houve diferença na diversidade de arquéias entre os dois reatores, sugerindo que a existência de uma unidade de peneiramento forçado não altera os tipos metanogênicos presentes no reator. Análises de FISH de amostras da fase 5 com a sonda ARC915 revelaram 4 tipos morfológicos diferentes: dois similares a metanogênicas acetoclásticas típicas (filamentos do gênero Methanosaeta e agregados de cocos do gênero Methanosarcina) e outros dois filamentos, diferentes dos de Methanosaeta, provavelmente relacionados a metanogênicas hidrogenotróficas. O morfotipo de Methanosaeta foi o mais observado, compreendendo 63 a 87% do total de arquéias. Análises de FISH de testes de AME com lodo retirado dos mesmos reatores UASB, cultivado com substratos específicos, mostraram um número bem reduzido de microrganismos em relação às amostras colhidas diretamente dos reatores. Nos cultivos com acetato e formiato houve a predominância de Methanosaeta e foram os que apresentaram os melhores resultados de AME (70% de eficiência de produção de metano), embora, no cultivo com formiato, era esperada a predominância de metanogênicas hidrogenotróficas uma vez que tal substrato é específico para este grupo microbiano. A associação sintrófica de membros de Methanosaeta com bactérias homoacetogênicas explicaria tal resultado, uma vez que estas produzem acetato a partir da degradação de formiato. O cultivo com glicose mostrou uma baixa eficiência de produção de metano (19%) e baixo pH (5,1), com predominância de arquéias filamentosas diferentes de Methanosaeta. Quanto à remoção de DQO filtrada durante as fases operacionais, ela foi similar em ambos reatores, indicando que a estabilidade da comunidade microbiana foi seguida pela estabilidade do desempenho dos mesmos. Os resultados como um todo sugerem que ambos reatores apresentavam uma comunidade de arquéias similar, constituída principalmente por filamentos típicos de Methanosaeta, confirmando a importância e a predominância deste grupo microbiano na cadeia final de degradação anaeróbia em reatores UASB.

The methanogenic microbial diversity of anaerobic sludge in two UASB reactors (denominated R1…

O presente estudo testou o potencial de aplicação de um reator UASB dotado de duplo estágio de coleta de biogás, tratando esgotos tipicamente domésticos, no controle da formação de escuma e na remoção de matéria orgânica. Para tanto, dois reatores UASB em escala piloto foram comparados em termos do controle da formação de escuma e do desempenho na remoção de matéria orgânica. Um dos reatores foi modificado e confeccionado com uma concepção semelhante a um reator com recirculação interna (IC reactor), com primeiro estágio de coleta de biogás próximo ao fundo. O outro, utilizado como controle, foi um reator UASB convencional. O reator modificado permitia a saída de toda escuma do reator, e o reator UASB convencional retinha toda a escuma formada no separador trifásico e nos decantadores. Os reatores foram inoculados com lodo floculento e foram operados em três fases distintas. Durante a partida os reatores, modificado e controle, operaram com TDH de 7 e 10 horas, respectivamente, após este período ambos operaram sempre com TDH de 7 horas, durante o período operacional remanescente. Os resultados revelaram que o reator UASB modificado foi capaz de manter o desempenho típico de um reator UASB convencional, não apresentando limitações à sua aplicação sob este aspecto, com eficiências médias de 65% para DBO, 60% para DQO e cerca de 85 a 90% de DQOfiltrada. O reator modificado foi mais efetivo que o reator convencional no controle da formação de escuma, devido à possibilidade de ocorrência da degradação da escuma e ou a sua desestruturação e saída do separador trifásico, nesta configuração de reator. Ademais outras vantagens potenciais foram reveladas por esta configuração, como granulação do lodo, taxa de produção de metano mais elevada, e resistência à elevação da fração particulada no afluente. Assim, esta configuração, em função das vantagens potenciais apresentadas, pode representar um avanço no desenvolvimento tecnológico dos reatores UASB tratando esgotos domésticos.

The present study tested the potential of application of a UASB reactor equipped with a double stage of biogas collection, treating domestic sewage, for the control of scum formation and removal of organic matter. For this, two UASB reactors in pilot scale had been compared in terms of the scum formation control and the performance of organic matter removal. One of the reactors was modified and confectioned with a similar conception of a IC reactor (Internal Circulation), with a first stage of biogas collection located next to the bottom. The other one, used as control, was a conventional UASB reactor. The modified reactor allowed the exit of all scum from the reactor, and the conventional UASB reactor held back all the scum formed in the three-phase separator and in the settlers. The reactors were inoculated with flocculent sludge and were operated in three distinct phases. During the start-up the reactors, modified and controlled one, were operated with a HRT of 7 and 10 hours, respectively, after that both reactors were operated with a HRT of 7…

O presente trabalho tem por objetivo investigar a ocorrência de bactérias patogênicas em um sistema de tratamento de esgotos composto por reator UASB e três lagoas de polimento em série (L1, L2 e L3), utilizando-se a técnica da PCR e quantificá-las utilizando-se a técnica de FISH. Foi feita ainda a comparação das técnicas Colilert® e FISH, na quantificação de E. coli. Adicionalmente avaliaram-se as condições ambientais nas lagoas, por meio do monitoramento de parâmetros físicos e químicos, para verificar a sua possível influência na ocorrência e decaimento de bactérias patogênicas. A pesquisa foi realizada nas unidades de tratamento de esgotos em escala de demonstração localizadas no CePTS/COPASA/UFMG, na região metropolitana de Belo Horizonte/MG. Foram feitas quatro coletas para a investigação das bactérias por PCR e sua posterior quantificação pela técnica de FISH. Para a comparação das técnicas Colilert® e FISH na quantificação de E. coli foram feitas seis coletas. O monitoramento dos parâmetros físicos e químicos foi feito de dez/2006 a mar/2009. Quanto à investigação das bactérias patogênicas pela PCR, verficaram-se reações positivas para E. coli, Salmonella spp. (apenas nas lagoas 1 e/ou 3), Enterococcus spp. e Campylobacter jejuni. Salmonella Typhimurium, Shigella spp. e Shigella dysenteriae foram detectadas nos estágios iniciais do sistema (esgoto bruto e/ou UASB e/ou lagoa 1) e não mais foram detectadas nas últimas unidades do tratamento. Quanto às espécies H. pylori, S. aureus e Y. enterocolitica, estas não foram detectadas em nenhuma das unidades nas quatro coletas. Quanto à quantificação das bactérias por FISH encontrou-se valores médios para E. coli de 2,3x107, 4,8x106 e 4,5x106. Para Salmonella valores de 8,6x106, 3,4x106 e 5,4x106. Para Campylobacter spp., média de 4,5x106, 6,1x105 e 7,3x105 e para Enterococcus, valores médios de 1,6x106, 2,6x105 e 1,3x105 respectivamente no EB, L1 e L3. Quanto à comparação do Colilert® e FISH na quantificação de E. coli verificaram-se valores de 1,1x108, 5,5x105 e 2x103 NMP/100mL para o EB, L1 e L3 com o Colilert®. Com o FISH os valores foram da ordem de 4x107, 3,8x106 e 3,1x106 células/100 mL para o EB, L1 e L3 respectivamente. Quanto à avaliação das condições ambientais nas lagoas, por meio do monitoramento de parâmetros físicos e químicos, possivelmente tais parâmetros só podem ser atribuídos às variações encontradas quando associados entre si e a outros fatores externos. Observou-se que, de maneira geral, excetuando-se o pH, O.D, temperatura e possivelmente a vazão, os demais não interferiram, expressivamente, na presença ou ausência de determinados gêneros bacterianos.

The present work aimed to investigate pathogenic bacteria in a wastewater treatment system composed by one UASB reactor and three polishing ponds in series using PCR technique and FISH techniques. A comparison between the Colilert® and FISH techniques to quantify E. coli was also done. Environmental conditions on the ponds were evaluated through monitoring of physical and chemical parameters, in…

O foco deste estudo foi investigar a influencia das condições ambientais proporcionadas por diferentes tipos de materiais suporte (escoria de alto-forno, anéis plásticos, Downflow Hanging Sponge e aparas de conduite), profundidades distintas e duas diferentes cargas orgânicas volumétricas na abundancia e distribuição de bactérias nitrificantes, na diversidade microbiana (dominio Bacteria), assim como no desempenho do reator (remoção de amônia), em quatro filtros biológicos percoladores (FBP) pós-reator UASB tratando esgoto domestico. Microrganismos de diversas complexidades e funções foram visualizados, sendo que o topo dos FBP apresentou a maior diversidade de morfologias, devido à maior disponibilidade de matéria orgânica, luz solar e oxigênio nesta altura. O aumento significativo da quantidade de células de Nitrobacter foi detectado do meio para o fundo de todos os FBP, em ambas as fases de operação (COV de 0,24 e de 0,38 kgDBO/m3.d), em consonância com as elevadas concentrações de nitrato e baixas concentrações de DBO também verificadas nesta porção dos filtros. Contudo, as abundancias de células de AOB e Nitrospira permaneceram constantes. As diferentes composições e configurações dos materiais suporte proporcionam condições ambientais distintas, conduzindo ao desenvolvimento de vários perfis diferentes de distribuição e abundancias de Bactéria, AOB e NOB e T. denitrificans, sendo que o sistema DHS apresentou a maior abundancia de todos os microrganismos investigados nas duas fases de operação. Os espaços intersticiais do DHS são ideais para a retenção da biomassa e também dos substratos disponíveis, resultando em condições ambientais muito favoráveis para a nitrificação. As contagens de Bactéria foram significativamente maiores na COV mais elevada (0,38 kgDBO/m3.d), enquanto houve um decrecimo significativo da quantidade de nitrificantes em todos os FBP. Tais aspectos estabelecem de acordo com a baixa remoção de amônia observada na fase operacional com COV mais elevada. O aumento da COV promoveu o aparecimento de microambientes anóxicos e anaeróbicos. Estas condições ambientais foram determinantes para o desenvolvimento de Thiobacillus denitrificans nos materiais suporte DHS e aparas de conduite. Apesar de os reatores terem sido alimentados pelo mesmo efluente do reator UASB, as diferentes composições e configurações dos materiais de enchimento resultaram no desenvolvimento de diferentes condições ambientais, que favoreceram o estabelecimento diversificado de espécies. Actinobacteria, Firmicutes e o clone UTFS-R12- 90-53 (não-cultivada) foram identificadas em amostras de biofilme com mais de 98% de similaridade com seqüências depositadas no NCBI provenientes de sistemas DHS e de tratamento de esgoto domestico aeróbico/anaeróbico.

The aim of this study was to investigate the influence of environmental conditions provided by four different types of packing media, distinct depths and two different organic loading rates (OLR) on bacterial diversity, and abundance, distribution of nitrifying bacteria, as well as…