Desinfecção de água contaminada por Pseudômonas Aeruginosa via radiação ultravioleta: modelagem e desenvolvimento cinético

Abstract

O lançamento no meio ambiente de esgotos sanitários, em estados brutos ou parcialmente tratados, tem constituído uma ameaça à população. A irradiação por luz UV-C é uma técnica de ponta para desinfecção de águas de consumo e residuárias. A bactéria Pseudomonas aeruginosa é resistente ao tratamento convencional por cloração, devido à sua fisiologia oposta via de regra por uma cápsula extracelular, sendo responsável por infecções hospitalares em pacientes imunodeprimidos. Este trabalho está relacionado com o estudo da cinética do processo de desinfecção de água contaminada com a bactéria Pseudomonas aeruginosa por meio de Radiação UV-C. Os estudos cinéticos foram realizados em um fotorreator anular operando em batelada dentro de um ciclo contínuo. A fonte de radiação UV-C utilizada foi a lâmpada germicida, marca Philips modelo TUV 36W. Dois tipos de água modelo foram utilizados: a) água-modelo sem nutriente: suspensão de bactéria em água destilada previamente esterilizada, para processo com e sem radiação, b) água-modelo com nutriente: suspensão de bactéria em água destilada previamente esterilizada e meio asparagina, fazendo-se o estudo com radiação. A concentração de Pseudomonas aeruginosa foi quantificada por meio da técnica de contagem em placas. Concentração inicial da bactéria na água-modelo variou na faixa de 200 a 1600 UFC/cm3. Os parâmetros óticos da Pseudomonas aeruginosa, do meio Asparagina e da suspensão tratada foram medidos de faixa de comprimento de onda de 254 nm. A pressão e temperatura foram a 1 atm e 25ºC, respectivamente. As evoluções dinâmicas da concentração da bactéria e dos parâmetros óticos foram obtidas. Observou-se que o tempo de processo para que esta concentração chegasse a zero aumentou de acordo com a concentração inicial de bactéria, em ambas as situações. Para água-modelo sem nutriente obteve-se a esterilização da água (eficiência de inativação de 100%), no entanto para água-modelo com nutriente obteve-se água desinfetada. Os parâmetros para água-modelo sem nutriente foram invariantes com o tempo, porém para o sistema com nutriente decrescia ao longo do processo. A modelagem do processo foi feita com base nos princípios da conservação da matéria e energia variante. Assumiu-se que o modelo cinético simplificado para a inativação da bactéria em que a taxa de inativação é uma função direta do rendimento quântico, do parâmetro LVRPA, e da concentração inicial de bactéria. O método de Runge-Kutta de quarta ordem foi utilizado para solucionar a equação diferencial do perfil de concentração. Os parâmetros cinéticos foram estimados utilizando-se rotina de otimização Box-Simplex