Estudo de dinâmicas populacionais aplicado a processos de tratamento biológico de efluentes

Abstract

The purpose of this work is to perform studies of mathematical modeling of the relationship of interaction occurring between microrganisms participants from wastewater treatment processes aimed at understanding, through simulations, such as inter-relationships can affect the performance of such units. The methodology was the implementation in FORTRAN computer language of mathematical models of microbial interactions. The first model addresses the interaction of bacteria-forming flakes and filamentous bacteria in activated sludge systems, which seeks to strike a balance between these bacteria to improve efficiency of the process. Another model is studied the interaction between bacteria and protozoa in activated sludge systems and analyzing the efficiency of the process, observing the changes in daily load. Microbial interactions in anaerobic reactors were dealt a third model, in which there is the mutualistic interaction between acidogenic and methanogenic bacteria. In a fourth and final model was examined the relationship between the bacteria Acinetobacter sp. and Gordonia sp., which are present in activated sludge systems, showing the competitive capacity of Acinetobacter sp. can control the growth of unwanted bacteria.

O objetivo do presente trabalho é realizar estudos de modelagem matemática das relações de interação que ocorrem entre microrganismos participantes de processos de tratamento de efluentes visando compreender, através de simulações, como essas interrelações podem afetar o desempenho de tais unidades. A metodologia utilizada foi a implementação em linguagem computacional FORTRAN de modelos matemáticos de interação microbiana. O primeiro modelo trata da interação de bactérias formadoras de flocos e de bactérias filamentosas em sistemas de lodos ativados, o qual pretende-se um equilíbrio entre tais bactérias para uma melhor eficiência do processo. Outro modelo estudado é a interação entre bactérias e protozoários em sistemas de lodos ativados analisando a eficiência do processo, observando-se a variação de carga diária. Interação microbiana em processos anaeróbios foram contemplados num terceiro modelo, no qual destaca-se a interação mutualística entre bactérias acidogênicas e metanogênicas. Num quarto e último modelo foi analisado a relação entre as bactérias Acinetobacter sp. e Gordonia sp., as quais estão presentes em sistemas de lodos ativados, mostrando a capacidade competitiva das Acinetobacter sp. podendo controlar o crescimento de bactérias indesejadas.