Influência da idade do lodo na colmatação das membranas em um biorreator à membrana tratando esgoto sanitário / Effect of solids retention time on membrane fouling in a membrane bioreactor treating municipal wastewater

RESUMO O presente estudo avaliou o efeito da idade do lodo (θc) no potencial incrustante do licor misto em um biorreator à membrana (BRM) tratando esgoto sanitário. Tal avaliação foi conduzida em BRM construído em escala de bancada, com volume útil de 15 L, operado por 420 dias na modalidade de batelada sequencial. Durante o período experimental, foram aplicadas 3 estratégias operacionais, E-1, E-2 e E-3, em que foram testadas as idades de lodo de 80, 40 e 20 dias, respectivamente. Os resultados revelaram que a utilização da idade de lodo de 20 dias resultou em licor misto com maior potencial incrustante, apresentando, neste caso, uma velocidade de colmatação (VC) das membranas de 1,95 mbar dia-1, aproximadamente 2 vezes maior do que a observada nas idades de lodo de 80 e 40 dias. A maior colmatação observada foi atribuída a maior concentração de produtos microbianos solúveis (PMSs) no licor misto e a maior relação proteínas/polissacarídeos (PN/PS) dos flocos biológicos nesse período em questão. Por outro lado, a aplicação da idade de lodo de 80 dias resultou em menor VC das membranas do BRM, com valor de 0,82 mbar dia-1. Contudo, no período final dessa estratégia foi observado crescimento excessivo de bactérias filamentosas, que se refletiu em piora da filtrabilidade do licor misto e aumento da VC das membranas. De maneira geral, os resultados obtidos mostraram que a aplicação da idade de lodo de 40 dias resultou em licor misto com menor potencial incrustante.

ABSTRACT This study evaluated the effect of solids retention time (SRT) on membrane fouling rate in a membrane bioreactor (MBR) treating municipal wastewater. The evaluation was conducted in a membrane bioreactor built in bench scale, with a volume of 15 L, operated for 420 days in the sequential batch regime. During this period, three experimental runs were applied, E-1, E-2 and E-3, in which the solids retention time of 80, 40 and 20 days, respectively, were tested. The results showed that use of 20-days solids retention time resulted in a higher membrane fouling rate (MFR), with value of 1,95 mbar d-1, approximately two times higher than observed in the solids retention time of 80 and 40 days. The higher membrane fouling rate observed was attributed to a higher concentration of soluble microbial products (SMP) in the mixed liquor and to the higher proteins/polysaccharides ratio of the biological flocs in this period. On the other hand, the use of 80-days solids retention time resulted in a lower membrane fouling rate, with a value of 0.82 mbar d-1. However, it was observed in the final period of this experimental run an excessive growth of filamentous bacteria, which was reflected in a deterioration of the mixed liquor filterability and an increase of membrane fouling rate. Overall, the results showed that the 40-days solids retention time resulted in a mixed liquor with lower fouling propensity.

Antifouling activity of twelve demosponges from Brazil / Atividade anti-incrustante de doze demosponjas do Brasil

Benthic marine organisms are constantly exposed to fouling, which is harmful to most host species. Thus, the production of secondary metabolites containing antifouling properties is an important ecological advantage for sessile organisms and may also provide leading compounds for the development of antifouling paints. High antifouling potential of sponges has been demonstrated in the Indian and Pacific oceans and in the Caribbean and Mediterranean seas. Brazilian sponges remain understudied concerning antifouling activities. Only two scientific articles reported this activity in sponges of Brazil. The objective of this study was to test crude extracts of twelve species of sponges from Brazil against the attachment of the mussel Perna perna through laboratorial assays, and highlight promising species for future studies. The species Petromica citrina, Amphimedon viridis, Desmapsamma anchorata, Chondrosia sp., Polymastia janeirensis, Tedania ignis, Aplysina fulva, Mycale angulosa, Hymeniacidon heliophila, Dysidea etheria, Tethya rubra, and Tethya maza were frozen and freeze-dried before extraction with acetone or dichloromethane. The crude extract of four species significantly inhibited the attachment of byssus: Tethya rubra (p = 0.0009), Tethya maza (p = 0.0039), Petromica citrina (p = 0.0277), and Hymeniacidon heliophila (p = 0.00003). These species, specially, should be the target of future studies to detail the substances involved in the ability antifouling well as to define its amplitude of action.

Organismos bentônicos marinhos estão expostos constantemente à incrustação, que pode ser danosa para a maioria das espécies. Assim, a produção de metabólitos secundários com propriedades anti-incrustantes é uma vantagem ecológica importante para organismos sésseis e pode também orientar o estudo de substâncias para o desenvolvimento de tintas anti-incrustantes. O alto potencial anti-incrustante de esponjas tem sido demonstrado nos oceanos Índico e Pacífico, nos mares Mediterrâneo e Caribenho. Esponjas brasileiras permanecem pouco estudadas em relação à atividade anti-incrustante. Apenas dois artigos científicos registraram essa atividade em esponjas do Brasil. O objetivo desse estudo foi testar os extratos brutos de doze espécies de esponjas do Brasil contra a fixação do molusco Perna perna através de ensaios laboratoriais e também destacar espécies promissoras para estudos futuros. As espécies Petromica citrina, Amphimedon viridis, Desmapsamma anchorata, Chondrosia sp., Polymastia janeirensis, Tedania ignis, Aplysina fulva, Mycale angulosa, Hymeniacidon heliophila, Dysidea etheria, Tethya rubra e Tethya maza foram congeladas e liofilizadas logo após a coleta e posteriormente procedeu-se a extração com acetona ou diclorometano. O extrato bruto de quatro espécies inibiu significativamente a fixação de bissos: Tethya rubra (p = 0.0009), Tethya maza (p = 0.0039), Petromica citrina (p = 0.0277), e Hymeniacidon heliophila (p = 0.00003). Essas espécies, especialmente, devem ser priorizadas em estudos futuros para detalhamento das substâncias envolvidas na capacidade anti-incrustante, bem como para definir sua amplitude de ação.

Avaliação do emprego de microfiltração para remoção de fibras do efluente de branqueamento de polpa celulósica / Evaluation of the use of microfiltration for removal of fiber from bleaching pulp mill effluent

O processo de branqueamento é o estágio em que ocorre a maior perda de fibras durante a fabricação de polpa celulósica. Além de ser uma perda de produto, estas fibras aumentam a concentração de matéria orgânica do efluente dificultando seu tratamento. O objetivo deste trabalho foi avaliar o emprego de microfiltração (MF) na remoção de fibras de efluente de branqueamento alcalino de polpa celulósica. Foi empregada membrana de poli(éter imida) com tamanho médio de poros de 0,5 µm e área de filtração de 0,05 m². O efeito das condições operacionais no fluxo permeado foi avaliado através do monitoramento do perfil de fluxo durante a operação em diferentes condições de velocidade de escoamento (Reynolds de 1.226, 1.653 e 2.043), pH da alimentação (7, 10 e 10,6), temperatura (28, 43 e 48°C) e pressão de operação através da avaliação da pressão crítica. Os resultados mostraram que a MF é um processo eficiente para remoção de fibras, apresentado 99% eficiência de remoção de sólidos suspensos. O melhor desempenho da operação de MF foi obtido empregando pH 7, pressão de 1 bar e Re de 1.653. Os resultados mostram que a redução do fluxo se deve principalmente à formação de torta.

The bleaching process is the stage where there is the greatest loss of fibers during the pulp production. Besides being a waste of product, these fibers increase the concentration of organic matter in the effluent and make the treatment of effluent more difficult. The aim of this study was to evaluate the use of microfiltration (MF) in the removal of fiber of effluent of alkaline bleaching pulp mill. The membrane employed was hollow fiber poly (ether imide), with average pore size of 0.5 µm and filtration area of 0.05 m². The effect of operating conditions on the permeate flux was evaluated by monitoring the flux profile during operation in different conditions of flow velocity (Reynolds 1,226, 1,653 and 2,043), pH of feeding (7, 10 and 10.6), temperature (28, 43, and 48°C) and pressure operation by evaluating the critical pressure. The results showed that MF is an efficient process for removal of fiber, with 99% removal efficiency of suspended solids. The best performance of the operation of MF was obtained using pH 7, 1 bar and Reynolds number of 1,653. The results show that the flow reduction is mainly due to cake formation.

Formação de biofilme cristalinode Proteus mirabilis em cateterurológico / Formation of crystalline biofilm of Proteus mirabilis in urological catheter

O cateter uretral de longa permanência tem papel de destaque para pacientes com retenção urinária, com obstrução debexiga, com danos neurológicos e outras doenças. A urina contém sais minerais, que em pH alcalino se precipitam,cristalizam-se e bloqueiam o cateter urológico. A cristalização dos componentes iônicos da urina ocorre em presença de urease, enzima produzida por Proteus mirabilis. Esta bactéria tem a capacidade de aderir a superfícies inanimadas e formar biofilme. O objetivo deste estudo foi observar a formação de biofilme cristalino na superfície luminal de cateter urológicode látex siliconizado, por meio de microscópio eletrônico de varredura, após a canalização de urina artificial infectada com Proteus mirabilis. O experimento foi realizado in vitro,em sistema de fluxo dinâmico. A urina artificial, composta de sais de cálcio, magnésio, fosfatos, uréia e albumina deovo, foi infectada com Proteus mirabilis ATCC 25933. O fluxo da urina canalizada foi interrompido após a cristalização dos componentes iônicos. A cristalização foi observada após a alcalinização da urina. A microscopia eletrônica de varredura demonstrou a presença de cristais e morfologiastípicas de bacilos embutidos em massa amorfa. O presente estudo mostrou que a incrustação pode limitar o uso decateter urológico de longa permanência.

The indwelling urethral catheter has an important role for patients with urinary retention, bladder obstruction, neurological damage and other diseases. Urine contains minerals which precipitate in alkaline pH, crystallize and block the urological catheter. Thecrystallization of the ionic components of urine occurs in the presence of urease, an enzyme produced by Proteus mirabilis. This bacterium adheres to inanimate surfaces and forms biofilms. The aim of this study was to investigate the formation of crystalline biofilm on the luminal surface of siliconized latex catheters by means of scanning electron microscope, after channeling artificialurine infected with Proteus mirabilis. The experiment was performed in vitro using a dynamic flow system. The artificial urine compounds were salts of calcium, magnesium, phosphates, urea and egg albumin, and it was infected with Proteus mirabilis ATCC 25933. The urine flow was stopped after crystallization of the ionic components. Crystallization was observed afteralkalinization of urine. Scanning electron microscopy showed the presence of crystals and morphologies typical of bacilli embedded in an amorphous mass on the internal lumen of the catheter. Thepresent study showed that catheter encrustation may limit the use of long-term indwelling catheter.