Avaliação preliminar da utilização da radiação ultravioleta como alternativa à etapa de desinfecção microbiológica do tratamento de água

Abstract

A busca por processos alternativos no tratamento de água é imprescindível. O aumento populacional alavancado, principalmente, pelo rápido desenvolvimento tecnológico nos últimos séculos, trouxe um passivo ambiental complexo: a poluição, afetando diretamente a qualidade da água captada nos mananciais. Tendo isso em mente, o presente trabalho teve como objetivo o estudo da utilização da radiação ultravioleta como alternativa aos métodos tradicionais de desinfecção microbiológica empregados nas estações de tratamento de água brasileiras. Para isso, procurou-se entender os mecanismos de funcionamento dos principais processos de desinfecção microbiológica praticados. Especificamente no Brasil, o hipoclorito de sódio é o agente desinfetante mais utilizado graças ao seu vantajoso custo-benefício. Entretanto, apresenta algumas desvantagens, como baixa eficiência na inativação de protozoários e propicia a formação de trihalometanos, subprodutos carcinogênicos da etapa de desinfecção, caso a água coletada contenha elevada carga de matéria orgânica. Alternativamente, a radiação ultravioleta é caracterizada por ser um processo de desinfecção físico, agindo diretamente no processo de duplicação do DNA ou RNA do microrganismo, sem a formação de subprodutos nocivos à saúde da população. A parte experimental deste trabalho constituiu-se na análise de dois fatores cruciais no dimensionamento de sistemas de desinfecção com este tipo de tecnologia. O primeiro foi o tempo de exposição necessário da água com a radiação a fim de garantir um grau satisfatório de inativação de microrganismos. Já o segundo foi a espessura da lâmina d’água requerida, visto que a radiação ultravioleta tem baixo poder de penetração. A amostra de água no ponto de captação foi gentilmente cedida pelo Departamento de Água e Esgoto de Porto Alegre (DMAE). Os experimentos foram realizados em capela de fluxo laminar equipada com lâmpada UV. Testaram-se três tempos de residência e espessuras de lâmina d’água. Tanto as amostras tratadas quanto as de controle foram plaqueadas em meio de cultivo sólido e acondicionadas em estufa por 24 horas. Após esse período, realizou-se a estimativa da eficiência do tratamento através do método de contagem de unidades formadoras de colônias. Os resultados foram promissores, visto que não houve crescimento de colônias de microrganismos nas condições mais críticas estudadas.

The search for alternative procedures for water treatment is essential. The increase in population, leveraged mainly by the rapid technological development of the last centuries, brings up a complex environmental liability: pollution, which is directly affecting the quality of the water sampled from assorted sources. With that in mind, the goal of this project is the study of the effects of using ultraviolet radiation as an alternative to traditional methods of microbiological disinfection used in Brazilian water treatment stations. Hence, it became necessary to understand the fundamentals of essential procedures of microbiological disinfection currently in use. In Brazil, specifically, sodium hypochlorite is the most used disinfecting agent, due to its great cost-benefit ratio. However, it has some disadvantages, such as low efficiency on protozoa inactivation and tendency to generate trihalomethanes, carcinogenic side-products that can be formed during the disinfecting steps, should the collected water contain high levels of organic matter. Alternatively, ultraviolet radiation is characterized as a physical mean of disinfection, interfering directly on the microorganism’s DNA and RNA duplication process without the formation of side-products harmful to human health. The experimental part of the project consists of the analysis of two crucial factors on the scaling of disinfecting systems employing this type of technology. The first was the amount of exposure time of water to the radiation needed in order to assure a satisfactory degree of microorganism inactivation. The second was the level of water, given that ultraviolet radiation has low penetrating power. The water sample from the pickup point was kindly donated by Porto Alegre’s Water and Sewage Municipal Department (DMAE). The experiments were performed in a laminar flow hood equipped with an UV lamp. Three different times of exposure and water levels were tested. Both treated and control samples were plated on solid culture media and placed in a bacteriological incubator for 24 hours. After this period, the efficiency of the treatment was estimated by the number of colony forming units. The results were promising, given that under the most critical conditions there was no growth of colonies.