TIPOLOGIA: Serviço

BREVE DESCRIÇÃO: A monitorização da componente biótica de uma Estação de Tratamento de Águas Residuais (ETAR) é fundamental para se compreender o estado de funcionamento da mesma e, assim, melhor identificar e resolver diversos problemas de operação.  Deste modo, pretende-se disponibilizar um serviço de monitorização microbiológica de ETARs ao nível da caracterização da estrutura e atividade metabólica dos agregados microbianos, e da identificação das bactérias filamentosas e protozoários presentes em sistemas aeróbios de tratamento. Para este propósito serão empregues diversas técnicas de coloração e visualização ao microscópio, aquisição e tratamento de imagem e de estatística multivariável para relacionar os diversos parâmetros monitorizados.

PALAVRAS-CHAVE: Monitorização de Estações de Tratamento de Águas Residuais; Protozoários; Bactérias Filamentosas; Agregados Microbianos; Processamento e Análise de Imagens; Estatística Multivariável

UNIDADE ORGÂNICA: Instituto Superior de Engenharia

DEPARTAMENTO: Engenharia Química e Biológica

INVESTIGADOR RESPONSÁVEL: António Luís Pereira do Amaral

CONTACTO: lpamaral@isec.pt

OUTROS INVESTIGADORES: Luís Miguel Moura Neves de Castro

DESCRIÇÃO: O conhecimento a disponibilizar pretende permitir a identificação precoce de problemas que podem prejudicar o normal funcionamento de um sistema de tratamento aeróbio em ETARs. Deste modo, a monitorização microbiológica proposta permitirá a identificação de problemas como bulking (filamentoso e zoogleal), formação de espumas e formação de flocos pinpoint, assim como a identificação dos possíveis microrganismos por detrás destes problemas. Desta forma, o combate atempado, e preciso, a este tipo de problemas poderá ser efetuado, minimizando as consequências negativas que os mesmos podem originar no normal funcionamento de uma ETAR.

ESTADO DA ARTE: Atualmente a monitorização da componente biótica de uma ETAR não se encontra, ainda, suficientemente difundida pelas ETARs, não obstante o conhecimento académico nesta área estar já relativamente bem consolidado.
De facto, as principais bactérias filamentosas que podem provocar problemas de funcionamento em sistemas aeróbios de uma ETAR encontram-se já relativamente bem identificadas, assim como os principais protozoários que podem fornecer informação relevante sobre o estado de funcionamento dos mesmos. Por outro lado, encontram-se já desenvolvidas metodologias de coloração, visualização ao microscópio e aquisição e tratamento de imagens, de comprovada utilidade na caracterização da estrutura e atividade metabólica dos agregados microbianos presentes em ETARs. De modo a correlacionar a informação obtida nos pontos referidos anteriormente, foi já comprovada a utilidade do emprego de diversas técnicas de estatística multivariável que permite uma monitorização eficaz da componente biótica das ETARs.

COMO CONTRIBUI PARA A RESOLUÇÃO DOS PROBLEMAS: A monitorização microbiológica da estrutura e atividade metabólica dos agregados microbianos, e a identificação das bactérias filamentosas e protozoários presentes em sistemas aeróbios de tratamento permite aferir o estado de funcionamento do mesmo e identificar potenciais problemas.  Sabe-se que uma significativa parte dos problemas de bulking que afetam as ETARs são de índole filamentoso ou zoogleal. No primeiro caso é crucial identificar quais as bactérias filamentosas responsáveis pelo fenómeno de bulking de forma a se atuar de modo a minimizá-lo ou mesmo eliminá-lo por completo. No segundo caso, a monitorização do tamanho e estrutura dos agregados microbianos permite detetar, de uma forma precoce, bulking de origem zoogleal de forma a se atuar de modo a minimizá-lo. Já a monitorização dos protozoários (e metazoários) presentes num sistema aeróbio de tratamento permite inferir da alteração de condições de funcionamento (arejamento, presença de tóxicos, idade de lamas, etc.) que levem à formação dos problemas referidos anteriormente. Desta forma, pode-se atuar preventivamente de modo a evitar que estes problemas se manifestem efetivamente.

TRABALHOS EFETUADOS PARA SUSTENTAÇÃO DA TECNOLOGIA: A utilidade da monitorização de bactérias filamentosas e protozoários para aferir das condições de funcionamento dos sistemas aeróbios de tratamento de um ETAR encontra-se vastamente descrita na literatura publicada (Madoni, 1994, 2004; Canler, 1999; Eikelboom, 2000, etc.). Por outro lado, foram já efetuados diversos estudos nas últimas duas décadas que sustentam a utilização de metodologias de coloração, aquisição e tratamento de imagens para aferir do estado de funcionamento destes sistemas (Leal et al., ESPR, 2016; Mesquita et al., CEJ, 2016; Amaral et al., Chemosphere, 2013; Mesquita et al., Chemosphere, 2011, etc.). Em boa parte destes estudos revelou-se fundamental a utilização de técnicas de estatística multivariável (correlação cruzada, análise de componentes principais, mínimos quadrados parciais, etc.) de modo a correlacionar os diversos aspetos da monitorização proposta de modo a integrá-los num todo coesivo. Saliente-se ainda que, o conjunto dos trabalhos atrás referidos não se reporá apenas a procedimentos laboratoriais em pequena escala, mas também em condições reais de funcionamento, isto é, à monitorização de ETARs reais.

GRAU DE DESENVOLVIMENTO (Technology Readiness Level-TRL): (8) Sistema real completo e qualificado em ambiente operacional através de testes e demonstrações (Num sistema real, a tecnologia demonstrou estar de acordo com as condições especificadas. No caso de ser uma tecnologia do sector biomédico, enquadra-se neste TRL a terceira fase de ensaios clínicos, enquanto num produto de software uma demonstração pré-comercial encaixa nesta fase).

VIABILIDADE COMERCIAL: O setor de atividades proposto para este tipo de prestação de serviços é o do tratamento de águas residuais. Desta forma, as empresas concessionárias deste tipo de serviço, dentro de um raio operacional a definir, são as empresas alvo para a prestação de serviços de monitorização microbiológica de ETARs.

OUTRAS APLICAÇÕES: Ainda que direcionado para as empresas concessionárias d serviços de tratamento de águas residuais, o tipo de prestação de serviços proposto pode ser alargado para uma qualquer indústria que possua uma ETAR própria.

CONCORRÊNCIA: A monitorização das bactérias filamentosas e protozoários presentes num sistema aeróbio de tratamento de águas residuais apenas pode ser efetuada por pessoal técnico com formação nessa área específica sendo, atualmente, reduzido o número de pessoas com este tipo de qualificações. No tocante à monitorização dos agregados microbianos por metodologias dedicadas de coloração, aquisição e processamento de imagens específicas para o efeito, é assaz raro esse tipo de conhecimento, sendo, possivelmente, singular em Portugal a presente proposta de prestação de serviços.

OUTRAS INFORMAÇÕES: Monitorização da estrutura e atividade metabólica dos agregados microbianos presentes em sistemas aeróbios de tratamento em ETARs. Identificação das bactérias filamentosas presentes em sistemas aeróbios de tratamento em ETARs. Identificação dos protozoários e metazoários presentes em sistemas aeróbios de tratamento em ETARs.