Processos de tratamento e reuso de esgotos – parte 2

Transcrição

Problemas operacionais em lagoas de estabilização
Os quadros a seguir mostram um resumo dos principais problemas operacionais que
podem surgir em sistemas de lagoas de estabilização, bem como ações de
prevenção e recuperação.
Quadro 23. Problemas operacionais em lagoas anaeróbias.
Odores desagradáveis
Causas
Prevenção/Recuperação
Sobrecarga de esgotos.
Se existir uma lagoa facultativa após a lagoa
Presença
nos
anaeróbia recircular o líquido da LF para entrada
esgotos.
de
substâncias
tóxicas
do esgoto na LA.
Queda brusca da temperatura dos esgotos.
Quimicamente, pela adição de nitrato de sódio em
vários pontos da LA.
Adição de cal para elevar o pH e assim cessar a
fase
de
fermentação
ácida
responsável
para
produção de H2S.
Proliferação de insetos
Causas
Causas
Material gradeado ou areia removida não
Havendo grade ou caixa de areia junto à lagoa, o
dispostos
corretamente
encaminhados
a
aterros
(enterrados
ou
material deverá ser enterrado em valas previamente
sanitários)
ou
abertas.
mesmo deixados expostos em algum ponto
da área externa da lagoa.
Os vegetais deverão ser cortados tão logo ocorra
Crescimento de vegetais no talude interno
o seu aparecimento. Cuidado para que os vegetais
da lagoa, na parte em que o nível de água
não caiam na massa líquida.
está em contato com o talude.
A
origem de grandes quantidades de
Quando ocorrerem moscas junto às LA, é sempre
moscas poderá também ser proveniente da
conveniente revolver, com o auxílio de um rastelo
película da escuma e óleo sempre presente
ou jato d’água, a camada de material flutuante que
nas
cobre as lagoas anaeróbias.
lagoas
anaeróbias,
bem
como
sua
disposição inadequada, quando removida.
Crescimento de vegetação
Causas
Manutenção Inadequada.
Vegetais aquáticos (crescem no talude interno) remoção total evitando a sua queda na lagoa.
Vegetais terrestres (arbustos, ervas, capins etc.),
que crescem no talude externo capinar o terreno;
aplicar algum produto químico.
Obs: outros problemas detectados em lagoas anaeróbias são relacionados ao entupimento das tubulações de
entrada e aparecimento de uma camada espessa de escuma.
Fonte: Jordão e Pessoa (2005).
Guia do profissional em treinamento - ReCESA
1
Quadro 24. Problemas operacionais em lagoas facultativas.
Presença de Escuma
Causas
Superflorescimento de algas que chegam a
O
formar
fotossíntese.
uma
nata
esverdeada
sobre
a
bloqueio
da
A
passagem
escuma
da
deverá
luz
ser
prejudica
removida
a
de
superfície líquida.
imediato pelo uso de um rastelo.
Lançamento de material estranho na lagoa.
A escuma de algas, se não for destruída ou removida,
Placas de lodo desprendidas do fundo.
certamente produzirá odores desagradáveis devido à
Pouca circulação e atuação do vento.
morte das mesmas.
A escuma proveniente das placas de lodo que se
desprendem do fundo deve ser removida de imediato.
Odores desagradáveis
Causas
Sobrecarga
de esgotos que
causa um
Recomenda-se:
abaixamento de pH, queda do nível de O2,
1.
mudança na cor do efluente de verde para
aquela que apresenta o problema deverá ser retirada de
amarelado, aparecimento de zonas cinzentas
operação até que se recupere, enquanto que se coloca
junto à alimentação do afluente.
em operação a segunda célula;
2.
no caso de existirem duas células facultativas,
no caso de existir apenas uma única célula recircular o efluente;
3.
havendo aeradores superficiais flutuantes, estes
poderiam ser instalados;
4.
verificar a possibilidade de expandir o número de
tubulações de distribuição do afluente de forma a evitar
curtos-circuitos.
Presença de substâncias tóxicas no esgoto.
Recomenda-se:
1.
tentar descobrir a origem do composto causador
de toxicidade;
2.
colocar uma segunda lagoa em operação paralela,
se possível, isolando a primeira lagoa;
3.
instalar aeradores superficiais na segunda lagoa
que entrou em operação.
Formação
de
caminhos
preferenciais
Recomenda-se:
em caso de entradas múltiplas de afluente associados à má distribuição do afluente pela
1.
forma geométrica da lagoa ou à presença de
regularizar a sua distribuição uniforme;
vegetação aquática no interior da lagoa.
2.
em caso de entrada única de esgotos aumentar
o número de entradas.
Presença de massas flutuantes de algas na
superfície líquida.
Associadas às más condições atmosféricas.
Instalar aeradores próximos à entrada da lagoa.
Fonte: Jordão e Pessoa (2005).
2
Debate
Você já operou alguma estação que possuía lagoa de estabilização? Caso
já tenha, foi verificado algum problema operacional semelhante aos
citados anteriormente? Quais foram as medidas tomadas para sanar o
problema?
Dentre
as desvantagens citadas referentes ao uso de
lagoas de
estabilização para tratamento de esgotos, qual você acredita ser a de
maior importância em sua cidade/localidade? Por quê?
Compartilhe suas experiências com
com os demais
participantes da oficina e com o instrutor!!!
Exercícios propostos
1. Explique
a
relação
existente
entre
algas
e
bactérias
para
o
perfeito
funcionamento do sistema de lagoas de estabilização.
2. Liste as principais vantagens e desvantagens das lagoas de estabilização para o
seu estado e Nordeste do Brasil.
3. Quais as principais diferenças existentes entre lagoa anaeróbia, facultativa e de
maturação?
4. Liste os serviços mais importantes envolvidos na construção de lagoas de
estabilização.
5. Descreva os principais problemas operacionais encontrados em lagoas de
estabilização, e proponha as devidas soluções.
3
Noções de tratamento aeróbio de esgotos
Autores: André Bezerra dos Santos, Sandra Tédde Santaella e Fernando
José Araújo da Silva
Introdução
O tratamento aeróbio é uma etapa normalmente presente em estações de tratamento
de esgotos por processos biológicos, já que o tratamento anaeróbio sozinho
geralmente não possibilita o enquadramento dos contaminantes dentro dos padrões
de descarte. Como o assunto é extremamente amplo, abordam-se no presente
capítulo, informações fundamentais sobre as seguintes tecnologias: lagoas aeradas,
lodos ativados, filtros biológicos percoladores, biofiltros aerados e wetlands. Dentre
as tecnologias listadas, os biofiltros areados e as wetlands, detalhados no presente
capítulo, assim como as lagoas de estabilização, detalhadas no capítulo anterior, são
as que oferecem o maior potencial de aplicação no Nordeste do Brasil.
Lagoas aeradas mecanicamente
Em muitos projetos de lagoas de estabilização, a área requerida para implantação de
um sistema convencional de lagoas é superior à disponível. Uma alternativa de
solução do problema consiste em aumentar a eficiência do processo de estabilização
da matéria orgânica, com a subseqüente redução da demanda de área, o que pode
ser alcançado com o uso de lagoas com aeração artificial. As duas categorias de
Fonte: http://www.saaegarca.com.br/Esgoto2.htm
lagoas aeradas são: aerada facultativa e aerada com mistura completa.
Figura 49. Vista aérea de uma lagoa de tratamento aerada artificialmente,
a jusante de uma lagoa anaeróbia.
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Lagoa Aerada Facultativa
Nas lagoas facultativas aeradas (Figura 50), injeta-se artificialmente oxigênio no
sistema pelo uso de aeradores de superfície ou ar comprimido, de tal maneira que
haja a oxigenação de apenas uma parte da profundidade útil da lagoa. Nesta zona, a
matéria
orgânica
será
decomposta
aerobiamente
pelos
microrganismos
ali
existentes. A parte da lagoa que não sofre influência da aeração serve para acumular
o lodo formado que se sedimenta, sofrendo posterior processo de digestão
anaeróbia. Em termos de operação e manutenção são mais complexas quando
(2005)
Figura 50. Esquema de ETE composta por lagoa aerada facultativa.
Fonte: Adaptado de von Sperling
comparadas às lagoas facultativas convencionais.
Lagoas Aeradas de Mistura Completa Seguidas de Lagoas
Lagoas de Decantação
Diferente das lagoas aeradas facultativas, nas de mistura completa o grau de mistura
e oxigenação, introduzidos no sistema é bem elevado e suficiente para alcançar toda
a altura útil da lagoa, sem que haja uma zona de sedimentação. Há um intenso
contato dos microrganismos com a massa líquida, colaborando para incremento da
remoção de matéria orgânica. Como não há um dispositivo que faça uma separação
sólido-líquido, normalmente projeta-se uma lagoa de decantação à jusante. Ela terá
a função de separação de sólidos suspensos e sedimentáveis, permitindo a
clarificação do efluente. Uma ilustração do sistema de tratamento composto de lagoa
aerada de mistura completa seguida de lagoa de decantação é mostrada na Figura
Figura 51. Esquema de ETE composta por lagoas aeradas de mistura completa.
5
(2005)
Fonte: Adaptado de von Sperling
51.
A lagoa de decantação é dimensionada para um tempo de detenção hidráulica (TDH)
bem reduzido, em torno de 2 dias. Nela, os sólidos vão para o fundo, onde são
armazenados por um período de alguns anos, após o qual são removidos. Há
também as lagoas de decantação com remoção contínua do lodo de fundo (VON
SPERLING, 2005).
LembreLembre-se,
sua
importante.
Caso
participação
você
fazer
tenha
comentários
a
abordados,
exponhaexponha-os
sobre
a
é
muito
dúvidas
dúvidas
os
ou
assuntos
todos
os
participantes!!!
Filtros biológicos percoladores
Filtros biológicos percoladores (FBP), também conhecidos como filtros biológicos
aeróbios, são sistemas de tratamento de efluentes domésticos e industriais com
grande potencial de aplicação, em razão da simplicidade e do baixo custo de
operação.
Ao contrário do que o nome suscita, estes sistemas não têm o objetivo de remover
sólidos por filtração, uma vez que os espaços vazios existentes entre o material de
enchimento são grandes para impedir que ocorra retenção de sólidos. O principal
objetivo é que o material de enchimento sirva de meio para fixação de
microrganismos que utilizarão a matéria orgânica presente no esgoto.
Filtros biológicos são tanques preenchidos com material de alta permeabilidade, com
área superficial grande e resistente à degradação química, física e biológica. O
material que preenche o tanque é chamado de “meio suporte” e ao conjunto de meio
suporte dentro do tanque é dado o nome de “leito”.
Vários materiais podem ser empregados como meio suporte: pedra, brita, materiais
poliméricos, materiais cerâmicos, escória de alto-forno, bambu, casca de coco,
espuma de poliuretano, etc. (Figura 52).
O esgoto é aplicado sobre o meio suporte e percola até o fundo do tanque de onde é
drenado. Sobre o meio suporte é formada uma película, denominada de “biofilme”,
composta por microrganismos e polissacarídeos extracelulares. Inicialmente, a
matéria orgânica presente no esgoto é adsorvida ao biofilme e é consumida
lentamente pelos microrganismos. Para que o metabolismo dos microrganismos seja
eficiente, é necessário que haja, no esgoto, outras substâncias que sirvam como
fonte de macro e micronutrientes.
6
Os microrganismos presentes nos filtros biológicos percoladores são, em geral,
aeróbios e utilizam o oxigênio do ar que circula naturalmente entre o meio suporte.
Microrganismos facultativos e anaeróbios também se encontram presentes, mas em
(a)
(b)
com/1996foul.htm
Fonte: http://www.jaeger.
Fonte: http://www.multivis.nl/
ac.uk/Pages/default.aspx
Fonte: http://www.napier.
escala muito menor.
(c)
Figura 52. Material usado como meio suporte em filtros biológicos percoladores: brita (a);
material polimérico estruturado (b) e material polimérico anelar (c).
Com a aplicação contínua de esgoto no FBP, o biofilme formado (Figura 53) vai
crescendo, dificultando a percolação, diminuindo os espaços vazios entre o meio
suporte e a difusão de matéria orgânica, nutrientes e oxigênio para o interior do
biofilme. Essa continua até um ponto em que há rompimento do biofilme, seja pelas
forças de cisalhamento, seja pela morte e desprendimento dos microrganismos na
camada mais interna do biofilme. Sendo assim, ocorre naturalmente o controle da
massa microbiana dentro dos FBP.
O biofilme que é desprendido sai com o esgoto e, nesse momento, a qualidade do
esgoto tratado diminui e, por isso, o efluente dos FBP deve ser encaminhado para
um decantador secundário como forma de diminuir a quantidade de sólidos
at Boulder (2008).
Fonte: University of Colorado
presentes no efluente final do sistema de tratamento.
Figura 53. Biofilme formado em um Filtro biológico percolador.
Os FBPs (Figura 54) podem ser circulares ou retangulares, com vários metros de
diâmetro ou comprimento, e o esgoto é disposto sobre a superfície através de
distribuidores mecânicos móveis. Conforme o distribuidor avança, o esgoto é
despejado, por gotejamento ou por jatos, sobre a superfície e percola rapidamente
pelo leito do filtro, fazendo com que, imediatamente após a disposição, a área
7
molhada tenha contato com o ar novamente. Eles são classificados de acordo com as
cargas orgânica ou hidráulica às quais são submetidos. Desta forma, são conhecidos
como FBP de: baixa taxa (Figura 55A), taxa intermediária, alta taxa (Figura 55B), taxa
super alta e FBP grosseiro. Os principais parâmetros de projeto de alguns FBP são
mostrados na Tabela 1.
A
Fonte: http://industrial-landscape.com.
com/ EducationTours.htm
Fonte: http://www.greenwoodmetro.
B
Figura 54. Filtros biológicos percoladores: (a) acima da superfície, (b) enterrado.
Tabela 1. Principais parâmetros de projeto de filtros biológicos percoladores.
Taxa
Alta taxa
Condições operacionais
Baixa taxa
Meio suporte
Pedra
Pedra
Pedra
Taxa de aplicação superficial (m3/m2.dia)
1,0-4,0
3,5-10,0
10,0-40,0
Carga orgânica volumétrica (kgDBO/m3.dia)
0,1-0,4
0,2-0,5
0,5-1,0
Recirculação
Mínima
Eventual
Sempre
Moscas
Muitas
Variável
Variável
Arraste de biofilme
Intermitente
Variável
Contínuo
Profundidade (m)
1,8-2,5
1,8-2,5
0,9-3,0
Remoção de DBO (%)
80-85
50-70
65-80
Nitrificação
Intensa
Parcial
Parcial
intermediária
Fonte: Adaptado de Chernicharo (2001).
8
Fonte: Chernicharo (2001).
A
Fonte: Chernicharo (2001).
B
Figura 55. Filtro biológico percolador de baixa (A) e alta (B) taxa.
Lodos ativados
Amplamente utilizado, em nível mundial, para o tratamento de águas residuárias
domésticas e industriais, quando se deseja elevada qualidade do efluente e há
problemas de disponibilidade de área, situação comum para grandes vazões e ETEs
situadas próximas a aglomerados urbanos, ou ainda em países de clima temperado,
onde outros processos biológicos como os de lagoas de estabilização ou tratamento
anaeróbio não apresentam boas eficiências de remoção.
O sistema de lodos ativados possui custos de implantação, operação e manutenção
elevados, comparado a outros processos de tratamento, o que o inviabiliza como
alternativa de tratamento, principalmente no Nordeste do Brasil. Ademais, são
sistemas que produzem grande quantidade de lodo, o qual necessita de tratamento.
Um sistema de lodos ativados pode ser classificado de diversas formas, conforme
mostrado no Quadro 25. Os itens mostrados na Figura 56 são partes integrantes e a
essência de qualquer sistema de lodos ativados de fluxo contínuo.
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Quadro 25. Classificação dos sistemas de lodos ativados.
Idade do lodo
Fluxo
Objetivos
Objetivos do tratamento
•
Lodos ativados convencional
•
Contínuo
•
Remoção de carbono (DBO)
•
Aeração prolongada
•
Intermitente
•
Remoção
(batelada)
de
carbono
e
nutrientes (N e/ou P)
Fonte: Adaptado de von Sperling (2005)
IDADE
DO
LODO
A Idade do Lodo corresponde ao tempo médio
que uma partícula de lodo permanece no
sistema. O seu valor numérico pode ser
estimado através do quociente entre o volume
de lodo contido no tanque de aeração e a vazão
de retirada de lodo em excesso do sistema.
Tratamento preliminar
Decantador primário (lodos ativados convencional)
Tanque de oxidação ou reator aerado (todas as modalidades)
Decantador secundário ou flotador ou membranas e recirculação de
parte do lodo para o tanque de oxidação
Função do espaço nas
Retirada do efluente clarificado
diversas unidades
Retirada de lodo excedente
Figura 56. Itens que compõem um sistema de lodos ativados de fluxo contínuo.
Lodos ativados convencional (fluxo contínuo)
Na modalidade convencional, depois do tratamento preliminar, onde se removem
principalmente materiais grosseiros e areia, o esgoto segue para o decantador
primário, que retira parte dos sólidos em suspensão presentes que possuam
capacidade de sedimentação, formando assim um resíduo conhecido como lodo
primário (JORDÃO e PESSÔA, 2005).
O esgoto que sai do decantador primário segue para o reator biológico, conhecido
também como tanque de aeração. Devido ao fornecimento de condições ambientais
favoráveis às atividades metabólicas dos microrganismos, tais como suprimento de
oxigênio, nutrientes, controle de pH, mistura, e elevadas concentrações de
10
microrganismos em suspensão, consegue-se elevadas taxas de remoção de matéria
orgânica, e alguma remoção de nutrientes (principalmente por assimilação
microbiana e volatilização) (METCALF e EDDY, 2003).
Após o reator biológico, o esgoto misturado aos microrganismos presentes, se
dirigem ao decantador secundário (ou a um flotador), para separação dos sólidos.
Com isso, o efluente final sai com baixa concentração de sólidos, o qual é
encaminhado para uma posterior desinfecção (normalmente cloração).
Parte do lodo formado no decantador secundário é recirculado para o tanque de
aeração, de forma a manter uma elevada concentração de biomassa no mesmo,
sendo este fator o responsável pela elevada eficiência do sistema. O lodo que não
retorna ao tanque de aeração (lodo excedente) é tratado juntamente com o lodo
formado no decantador primário,
usualmente compreendendo adensamento,
digestão e desidratação.
Na Figura 57, a parte de cima corresponde ao tratamento da fase líquida (esgoto), ao
passo que a parte de baixo exemplifica as etapas envolvidas no tratamento da fase
sólida (lodo).
A idade do lodo é usualmente da ordem de 4 a 10 dias, a relação A/M
(alimento/microrganismos) está na faixa de 0,25 a 0,50 kgDBO5/kgSSVTA.dia, e o
TDH da ordem de 6 a 8 horas (VON SPERLING, 2005). Com esta idade do lodo, a
biomassa retirada do sistema no lodo excedente não se encontra estabilizada,
requerendo, portanto uma etapa de estabilização, que ocorre normalmente nos
digestores (primário e secundário). De forma a reduzir o volume dos digestores, o
lodo é previamente submetido a uma etapa de adensamento, operação que consiste
na retirada de parte da umidade para diminuir o volume de lodo a ser tratado.
Figura 57. Fluxograma de uma ETE de lodos ativados convencional.
11
Fonte: http://www.samaemogiguacu.com.br/ete.htm
Figura 58. Processo de tratamento por lodos ativados, na
modalidade convencional.
Lodos ativados por Aeração prolongada (fluxo contínuo)
Diferencia-se da modalidade convencional pelo maior tempo de aeração, com idades
de lodo da ordem de 18 a 30 dias, mas recebendo a mesma carga de DBO do esgoto
bruto (VON SPERLING, 2005). Tanto a quantidade de biomassa (kgSSVTA) quanto o
volume do reator biológico são maiores, sendo o TDH na faixa de 16 a 24 horas.
Devido à condição de carência de alimento imposta pelo sistema, ou seja, pela baixa
relação A/M, as bactérias passam a utilizar o próprio carbono das suas células para a
realização de seus processos metabólicos, conhecida como respiração endógena.
Com isso, a biomassa é estabilizada aerobiamente no próprio tanque de aeração.
Não são projetados decantadores primários em sistemas de aeração prolongada
(Figura 59), no intuito de se evitar a geração de alguma outra forma de lodo, que
venha a requerer posterior estabilização, já que o lodo do reator biológico já se
encontra estabilizado. Além da eliminação dos decantadores primários, eliminam-se
as unidades de digestão de lodo.
Figura 59. Fluxograma de uma ETE de lodos ativados por aeração prolongada.
12
Lodos ativados de Fluxo intermitente
intermitente (batelada)
Esse sistema consiste na incorporação de todas as unidades, processos e operações,
normalmente associados ao tratamento tradicional de lodos ativados: decantação
primária, oxidação biológica e decantação secundária, em um único tanque, sendo
função apenas de tempos operacionais pré-estabelecidos (Figura 60) (VON
SPERLING, 2005). A duração usual de cada ciclo pode ser alterada em função das
variações da carga afluente, dos objetivos operacionais do tratamento e das
características do esgoto e da biomassa no sistema. Um fluxograma de uma ETE de
lodos ativados em batelada é mostrada na Figura 61.
Enchimento (entrada de esgoto bruto, decantado ou anaeróbio
no reator)
Reação (aeração e/ou mistura da massa líquida contida no
reator)
Sedimentação (sedimentação e separação dos sólidos em
suspensão do esgoto tratado)
Função do tempo para as
Descarte do efluente tratado (retirada do esgoto tratado do
diversas operações
reator)
Repouso (ajuste de ciclos e remoção do lodo excedente)
Figura 60. Ciclos do processo de operação intermitente ou em batelada.
O processo de lodos ativados em batelada pode ser projetado nas modalidades
convencional e aeração prolongada, em função dos ajustes nos tempos de aeração,
interferindo também na qualidade do lodo formado. As ETEs com esse tipo de
tecnologia normalmente possuem vários reatores, cujos ciclos de operação são
diferentes, ou seja, enquanto um reator está na fase de oxidação, o outro está
enchendo, e assim, por diante. A Tabela 2 traz as principais características dos
sistemas de lodos ativados usados no tratamento de esgotos sanitários.
Figura 61. Fluxograma de uma ETE de lodos ativados em batelada.
13
Tabela 2. Principais características dos sistemas de lodos ativados usados no tratamento de
esgotos sanitários.
Item geral
Item específico
Idade do lodo
Idade do lodo (dias)
Modalidade
Convencional
4-10
18-30
0,25-0,50
0,07-0,15
DBO (%)
85-95
93-98
DQO (%)
85-90
90-95
Sólidos em suspensão (%)
85-95
85-95
Relação
Relação A/M
A/M
(kgDBO/kgSSVTA.dia)
Eficiência
de
remoção
Aer. prolongada
Amônia (%)
85-95
90-95
Nitrogênio (%)
25-30
15-25
Fósforo (%)
25-30
10-20
Coliformes (%)
60-90
70-95
Área Requerida
Área
0,2-0,3
0,25-0,35
Volume Total
Volume (m3/hab)
0,10-0,15
0,10-0,15
Potência instalada (W/hab)
2,5-4,5
3,5-5,5
18-26
20-35
A ser tratado (L lodo/hab.dia)
3,5-8,0
3,5-5,5
A ser disposto (L lodo/hab.dia)
0,10-0,25
0,10-0,25
A ser tratado (g ST/hab.dia)
60-80
40-45
A ser disposto (g ST/hab.dia)
30-45
40-45
Energia
(m2/hab)
Consumo
energético
(kWh/hab.ano)
Volume de lodo
Massa de lodo
Custos
Implantação (R$/hab)
100-160
90-120
Operação (R$/hab.ano)
10-20
10-20
1 US$ = R$ 2,70 (2º semestre de 2004). Área total da ETE
Fonte: von Sperling (2005).
Banhados artificiais ou wetlands
Banhados
artificiais,
alagados
artificiais,
terras
úmidas
construídas
são
denominações das constructed wetlands. Esta tecnologia faz parte dos sistemas
naturais de tratamento de esgotos, com mimetização do ambiente dos alagados
naturais, que envolve um rico complexo de plantas e microbiota.
As espécies vegetais devem ser morfologicamente adaptadas para se desenvolverem
em ambientes inundados, com volumes de espaços internos existentes nas folhas e
capazes de transportar oxigênio para o sistema radicular (EPA, 2000; WEF, 2001).
Parte do oxigênio pode sair também do sistema radicular para a área em torno da
rizosfera da planta, criando condições de oxidação no sedimento, possibilitando a
decomposição da matéria orgânica, bem como remoção de nutrientes (por oxidação
biológica, assimilação e absorção). Anoxia e anaerobiose também estão presentes. A
carga orgânica aplicada ao sistema e a profundidade do leito suporte determinarão
uma maior ou menor ocorrência de destas condições.
14
Os banhados podem ser de fluxo hidráulico superficial (Figura 62) ou sub-superficial
(Figura 63). Este último tem como vantagem a não proliferação de mosquitos, sendo,
Fonte: Adaptado de EPA (2000)
portanto, mas adequados ao Nordeste brasileiro.
Fonte: Adaptado de EPA (2000)
Figura 62. Banhado artificial com fluxo superficial.
Figura 63. Banhado artificial com fluxo sub-superficial.
Mecanismos de remoção de poluentes em banhados artificiais
Em sistemas de banhados artificiais, os poluentes são removidos através de uma
variedade complexa de processos físicos, químicos e biológicos. O Quadro 26 traz
uma compilação dos principais mecanismos atuantes em terras úmidas para
remoção de poluentes e contaminantes.
Quadro 26. Mecanismos de remoção de poluentes em banhados artificiais.
Mecanismo
Contaminante
Descrição
P – Sólidos sedimentáveis
Ação da gravidade
Físico
Sedimentação
S – Colóides
I – DBO, nitrogênio, fósforo,
15
metais
pesados,
orgânico
material
refratário
e
patogênicos
Filtração
Adsorção
S – sólidos sedimentáveis e
colóides
S – colóides
Ação do meio físico inerte
Atração entre partículas (van der Waals)
Químico
Formação
Precipitação
P – fósforo, metais pesados
Adsorção
P – fósforo, metais pesados
Decomposição
P – material orgânico refratário
de
co-precipitação
com
compostos insolúveis
Adsorção no substrato e superfícies de
plantas
Decomposição
ou
alteração
de
compostos menos estáveis por irradiação
UV, oxidação e redução
Biológico
Remoção de sólidos coloidais e orgânicos
solúveis
Metabolismo
microbiano
P – matéria orgânica, nutrientes
e patogênicos
por
bênticas
bactérias
e
perifíticas.
Nitrificação/desnitrificação
Oxidação
de
metais
suspensas,
bacteriana.
mediada
por
superior
ou
microrganismos.
Metabolismo
plantas
a
Decaimento
natural
de S
–
Orgânicos
refratários
e
patogênicos
Absorção
biológica
microbiana. Predação e/ou produção de
compostos tóxicos aos patogênicos
Decaimento natural ou organismos em
P – patogênicos
um meio desfavorável
P: efeito primário; S: efeito secundário; I: efeito incidental (efeito ocorrendo incidentalmente pela
remoção de outro componente).
a
Metabolismo inclui tanto reações de biossíntese como reações catabólicas.
Fonte: Adaptado de Polprasert (1996), EPA (2000) e WEF (2001).
Performance de banhados artificiais
Os banhados artificiais são mais apropriados como pós-tratamento capaz de
garantir nível secundário, porém, com remoção apenas razoável de nutrientes. É
recomendável pelo menos a sedimentação do efluente bruto antes da construção do
banhado (WEF, 2001). Há várias alternativas para tratamento primário de efluentes
para compor uma configuração híbrida com banhados artificiais. Para as condições
climáticas vigentes na maior parte do Brasil (temperatura média elevada e
disponibilidade de luz solar), é mais apropriado o emprego de tecnologias de baixo
custo que já foram demonstradas eficientes como os reatores anaeróbios.
É possível dimensionar banhados artificiais para receberem esgoto bruto, porém
com a exigência de uma área bem maior do que para uma unidade de póstratamento. A construção de unidades em série (tal como se faz com lagoas de
estabilização) ou com fluxo empistonado, utilizando chicanas é uma alternativa, em
princípio, mais eficiente. Tal configuração objetiva diminuir a dispersão hidráulica,
16
criando ecossistemas diferentes, elevando assim a capacidade do sistema na
remoção de poluentes e contaminantes (EPA, 2000).
A Tabela 3 apresenta a eficiência de banhados artificiais no tratamento de esgotos
domésticos. Cabe destacar que banhados também possuem a capacidade de
remoção de metais pesados, compostos orgânicos sintéticos (tóxicos e/ou
recalcitrantes) e patogênicos específicos (enterovírus e protozoários) (EPA, 2000).
Tabela 3. Eficiência média esperada com banhado artificial de fluxo sub-superficial.
Eficiência de remoção (%)
DBO
52 - 90
1
Sólidos
Nitrogênio
Fósforo
Coliformes
suspensos
total
total
termotolerantes1
60
50
40
1-3
– unidades de Log.
Fonte: http://www.uvm.edu/~cwrc/wetland%20overview.JPG
Fonte: Compilado de EPA (2000); WEF (2001).
Figura 64. Wetlands utilizados no tratamento de efluentes.
17
Dinâmica de grupo
Divida a turma em 3 grupos:
1º grupo – Vocês são gestores de um hospital e sofrem com a impossibilidade de destinar
seus efluentes na rede pública de esgotamento sanitário. Além de uma carga orgânica
considerável, o efluente apresenta quantidade muito elevada de patógenos, necessitando,
portanto, de uma unidade de desinfecção. Há uma pequena área disponível no terreno do
hospital para execução de estação de tratamento de efluentes. Além disso, através de um
levantamento com uma empresa de consultoria, verificou-se que o hospital pode bancar
os recursos necessários a uma tecnologia mais avançada de tratamento.
2º grupo – Vocês são assessores técnicos do gestor de um município do interior do seu
estado. O município já dispõe de rede de abastecimento de água, entretanto não
apresenta rede coletora nem estação de tratamento de esgoto sanitário. Através de uma
análise do Plano Diretor, verificou-se a existência de grandes áreas desocupadas nas
regiões periféricas da cidade, onde ainda não há um uso específico previsto.
Recentemente, o município teve acesso a recursos do PAC Saneamento e o prefeito
decidiu implementar a rede e o tratamento de esgotos na cidade. Como o município é
pobre, deve-se buscar uma solução que não demande muitos gastos com operação e
manutenção.
3º grupo – Vocês são empregados da Empresa Estadual de Água e Esgoto e estão se
deparando com alguns problemas referentes ao tratamento de esgotos dentro de
condomínios localizados distantes da rede de esgotamento sanitário. As unidades de
tratamento disponíveis nesses condomínios (tanques Imhoff) proporcionam uma redução
de carga orgânica da ordem de 30%, descartando o efluente em seguida no corpo
receptor. Estudos de autodepuração do corpo receptor demonstraram que, para garantia
da sua qualidade, a eficiência mínima de remoção de DBO no tratamento deveria ser da
ordem de 60%. Não há recursos disponíveis para instalação de uma estação de
tratamento aerada mecanicamente e a área disponível é apenas o terreno onde já estão
instalados os tanques Imhoff.
4º grupo – Vocês são gestores de um município que já dispõe de uma unidade de
tratamento por digestores anaeróbios de fluxo ascendente seguidos de uma lagoa de
estabilização facultativa. Foi verificado que a carga orgânica afluente à lagoa já superou a
carga estipulada em projeto, o que vem provocando queda significativa da eficiência do
tratamento. O município é bem estruturado em relação à mão-de-obra e disponibilidade
de recursos; entretanto, verificou-se que não há mais áreas disponíveis para o projeto de
outra lagoa. A baixa eficiência do sistema vem causando prejuízos na qualidade do corpo
receptor, e necessita de uma solução rápida.
18
Baseados na sua própria experiência e nos processos e tecnologias de tratamento
apresentados ao longo do curso, cada grupo deverá discutir entre seus membros e
escolher a alternativa de tratamento de seus efluentes mais adequada à situação
apresentada.
Em seguida, cada grupo explicará o motivo de sua escolha, discutindo com o instrutor
e com os outros grupos.
Compartilhe suas experiências com os demais
participantes da oficina e com o instrutor!!!
1. Liste os principais processos aeróbios de tratamento de esgotos. Quais os
sistemas aeróbios mais empregados na sua cidade?
2. Quais as principais diferenças existentes entre os sistemas lagoa aerada
facultativa e lagoa aerada de mistura completa seguida de lagoa de decantação?
3. O que consiste o processo aeróbio de lodos ativados e como o mesmo pode ser
classificado?
4. Quais as partes componentes dos sistemas de lodos ativados convencional e por
aeração prolongada?
5. Qual a finalidade do meio suporte utilizado nos filtros biológicos?
6. O que são banhados artificiais? Como se dá a remoção de poluentes nesses
sistemas?
19
Manejo e reuso de águas servidas
Autores: Suetônio Mota e André Bezerra dos Santos
Introdução
O aproveitamento de resíduos, sólidos ou líquidos, tem se constituído numa prática
cada vez mais adotada, a qual deve ser incentivada e ampliada.
Muito mais do que o lucro financeiro, devem ser considerados, com a prática de
aproveitamento
de
resíduos,
os
benefícios
ambientais
proporcionados
pela
diminuição da utilização dos recursos naturais e a redução da poluição causada pela
sua destinação, contribuindo, assim, para a conservação ambiental, observando os
princípios do desenvolvimento sustentável (MOTA, 2006a).
O aproveitamento de esgotos sanitários pode ser feito de diversas maneiras: reuso
da água que se transformou em esgoto; utilização da urina; uso do biossólido (lodo
de esgoto que foi submetido a algum tratamento). A Figura 65 indica as formas de
aproveitamento do esgoto sanitário.
Esgoto
Sanitário
Água
Residuária
Reúso da
Água
Urina
Uso da
Urina
Lodo
Uso do
Biossólido
Figura 65. Formas de aproveitamento de esgotos sanitários.
As águas residuárias podem ser classificadas em: águas negras, compostas pelo
líquido efluente das instalações sanitárias, incluindo as privadas; águas cinzas,
provenientes de pias, lavanderias, ralos e chuveiros; águas amarelas, constituídas da
urina humana. Há ainda a parcela composta pelo lodo do esgoto.
Essas diversas formas de resíduos presentes nos esgotos sanitários podem ser
aproveitadas de várias maneiras, como mostrado a seguir.
20
Reuso de águas
As águas residuárias domésticas tratadas podem ser aproveitadas em diversos usos:
irrigação de culturas, de áreas de parques e de campos esportivos; uso industrial;
dessedentação
de
animais;
uso
recreacional;
aqüicultura;
usos
domésticos
(jardinagem, lavagem de veículos e de pisos, refrigeração, descarga de vasos
sanitários); recarga de aqüíferos subterrâneos; manutenção de vazões mínimas em
cursos d’água; usos urbanos (irrigação de áreas verdes, lavagem de ruas, combate a
incêndios), dentre outros.
O reuso de água pode ser feito de forma direta e indireta. Ele é considerado direto
quando os efluentes, após devidamente tratados, são encaminhados diretamente de
seu ponto de descarga até o local do reuso, que pode ser interno (reciclagem) ou
externo ao local onde são produzidos (Figura 66).
Irrigação
Aqüicultura
Esgotos
Tratamento
Usos
Industriais
Usos Urbanos
Recarga de
Aqüíferos
Figura 66. Reuso direto de água.
O reuso indireto pode ser feito de forma planejada ou não. Diz-se que o reuso
indireto é planejado quando os efluentes, depois de convenientemente tratados, são
descarregados de maneira planejada nos corpos d’água superficiais ou subterrâneos,
para serem utilizados a jusante em sua forma diluída e de maneira controlada, em
algum uso benéfico (Figura 67). O reuso indireto não planejado ocorre quando a
água, já utilizada uma ou mais vezes em alguma atividade humana, é descarregada
no meio ambiente e novamente utilizada, em sua forma diluída, de maneira não
intencional e não controlada (BREGA FILHO e MANCUSO, 2003).
21
Esgotos
Tratamento
Recurso
Hídrico
Captação
de Água
Aproveitamentos:
- Irrigação
- Piscicultura
- Usos industriais
- Usos urbanos
- Abastecimento animal
- Outros usos
Figura 67. Reuso indireto planejado de água.
O uso de esgotos tratados é uma prática indicada para regiões áridas e semi-áridas,
ou mesmo para locais onde há carência de água, apresentando as seguintes
vantagens,
vantagens segundo Mota (2006b):
Aumento da oferta de água.
Suprimento de água durante todo o ano, uma vez que constantemente são
produzidos esgotos.
Possibilidade de se utilizar a água disponível para fins onde há necessidade de
melhor qualidade, como o abastecimento humano.
Evita-se o lançamento de efluentes em cursos de água com vazões pequenas ou
nulas, reduzindo-se os riscos de poluição.
Aproveitamento dos nutrientes existentes no esgoto, diminuindo, ou mesmo
eliminando, o uso de fertilizantes artificiais.
Adição da matéria orgânica contida no esgoto, ao solo, contribuindo para a
conservação do mesmo e a prevenção da erosão.
22
Contribuição para o aumento da produção de alimentos, quando usado em
irrigação ou piscicultura, resultando em benefícios econômicos e sociais.
Aumento das áreas verdes, de parques e de campos de esporte.
Ainda de acordo com Mota (2006b), podem ser enumeradas como desvantagens do
reuso de águas:
A rejeição da população a essa prática, por desconhecimento de que é possível
Riscos de contaminação ambiental.
Riscos de transmissão de doenças aos trabalhadores e aos consumidores de
utilizá-la com segurança ou devido a resistências de natureza cultural.
produtos gerados a partir de águas de reuso.
Possibilidade de alterações nas características do solo como conseqüência do
reuso em irrigação, podendo-se citar como exemplo a salinização do solo.
Possíveis danos às culturas, devido à presença de alguns compostos nas águas
de reuso usadas em irrigação.
As vantagens do aproveitamento de esgotos tratados justificam a sua utilização,
contribuindo para minimizar o problema da escassez e má distribuição da água,
como se verifica em regiões semi-áridas. Os esgotos tratados devem ser
considerados como um recurso a ser aproveitado (e não um resíduo líquido),
devendo a sua utilização integrar uma política de gestão dos recursos hídricos de
uma bacia hidrográfica, constituindo, além de outros benefícios, uma alternativa
para o aumento da disponibilidade de água e uma medida efetiva de controle de
poluição.
Entretanto, a utilização de esgotos tratados deve ser acompanhada de medidas
visando evitar ou reduzir as suas conseqüências negativas, podendo-se citar, entre
as mesmas: tratamento adequado do esgoto, em função da qualidade desejada para
o efluente, a qual dependerá do tipo de uso; no caso de reuso em irrigação, escolha
de método que provoque o menor risco de contaminação ambiental; proteção dos
trabalhadores; conscientização da população sobre as vantagens do reuso e das
medidas de controle a serem adotadas, etc.
O Quadro 27 apresenta uma matriz para análise de projetos de utilização de
esgotos, onde são considerados os aspectos técnicos, legais, políticos, sociais,
econômicos e operacionais.
23
Quadro 27. Matriz para análise de projetos de utilização de esgotos
Natureza do problema
• Quais os volumes de esgotos produzidos e qual é a distribuição sazonal?
• Onde os esgotos serão produzidos?
• Quais são as características dos esgotos que serão produzidos?
• Quais são as alternativas de disposição possíveis?
Viabilidade legal
• Que usos se pode fazer dos esgotos, de acordo com a legislação existente, se disponível?
• Se não existem legislações estaduais ou federais, que usos se pode fazer dos esgotos
dentro das diretrizes da Organização Mundial da Saúde (OMS) e da Organização para
Alimentos e Agricultura (FAO)?
• Quais são os direitos dos usuários dos recursos hídricos e como esses poderiam vir a ser
afetados pelo reuso?
Viabilidade Técnica
• A qualidade dos esgotos tratados disponíveis é adequada para irrigação restrita ou
irrestrita?
• Quanto de terra está disponível ou é necessária para os projetos de irrigação?
• Quais são as características do solo nesta terra?
• Quais são as práticas de uso da terra? Elas podem ser modificadas?
• Que tipos de culturas podem ser consideradas?
• A demanda de água pelas culturas é compatível com a variação sazonal dos esgotos
disponíveis?
• Que técnicas de irrigação serão utilizadas?
• Se a possibilidade de recarga de aqüíferos é uma das possibilidades para o uso dos
esgotos, as características hidrogeológicas são adequadas?
• Qual seria o impacto dessa recarga na qualidade das águas subterrâneas?
• Existem problemas adicionais de saúde ou de meio ambiente, que necessitam ser
considerados?
Viabilidade política e social
• Quais foram, no passado, as reações políticas a problemas de saúde e ambientais que,
eventualmente tenham ocorrido em possível conexão com o uso de esgotos?
• Qual é a percepção pública da prática do uso de esgotos?
• Qual é a atitude de grupos de influência em áreas onde esgotos têm possibilidade de
serem utilizados?
• Quais são os benefícios potenciais do reuso para a comunidade?
• Quais são os riscos potenciais?
Viabilidade econômica
• Quais são os custos de capital envolvidos?
• Quais são os custos de operação e manutenção?
• Qual é o valor da taxa de retorno?
• Quais são os custos de implantação dos sistemas de agricultura irrigada com esgotos, isto
é, custos de transporte de água para a área de plantio, instalação de equipamentos de
rrigação, infraestrutura, etc?
• Quais são os benefícios do sistema de irrigação com esgotos?
• Qual é a relação custo/benefício do projeto de irrigação com esgotos?
Viabilidade operacional
• São os recursos humanos e a capacidade operacional locais adequados para as atividades
de operação e manutenção dos sistemas de tratamento, irrigação, recarga de aqüíferos,
operação agrícola e controle de aspectos de saúde e meio ambiente?
• Caso contrário, quais são os programas de treinamento que devem ser implementados?
Fonte: Biswas (1988) apud Hespanhol (2003).
24
Como exemplos de reuso planejado de água citam-se experiências da Sabesp –
Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo (Sabesp, 2008).
Várias prefeituras da Região Metropolitana de São Paulo (RMSP) – São Paulo, Barueri,
São Caetano do Sul, Carapicuíba, Diadema e Santo André – utilizam esgoto tratado
para fins não-potáveis, tais como limpeza pública e rega de jardins, entre outros
serviços. Ao invés de utilizar água tratada para esses serviços de limpeza pública,
caminhões, devidamente identificados e preparados (Figura 68), buscam água de
reuso nas estações da Sabesp de Barueri, Parque Novo Mundo e São Miguel Paulista.
Com isso, todos os meses, são aproveitados 34 milhões de litros de água nessas
práticas, porém, com custos bastante reduzidos.
Figura 68. Caminhão para distribuição de água de reuso. Sabesp, São Paulo.
A Sabesp e as empresas do Pólo Petroquímico de Capuava assinaram termo de
cooperação que vai impulsionar a criação do maior projeto de fornecimento de água
de reuso do país. Denominado Aquapolo Ambiental, essa iniciativa prevê o
fornecimento de água de reuso da Estação de Tratamento de Esgotos da Sabesp no
ABC (ETE ABC) para as empresas do complexo, localizado entre os municípios de
Santo André e Mauá. Por essa parceria, a água captada será transportada por meio
de um duto de aço carbono e 16,5 km de extensão até o Pólo. Para isso, será
construída uma estação elevatória na Estação de Tratamento de Esgotos ABC da
Sabesp. Trata-se de um conjunto duplo de bombas, com capacidade total para 600
litros por segundo – podendo chegar a um potencial de até 1.000 litros por segundo,
suprindo as necessidades atuais e de outras empresas interessadas. A água de reuso
fornecida pela Sabesp, após tratamento complementar, será utilizada nos processos
das plantas petroquímicas, como torres de resfriamento e sistemas de água de
caldeiras.
Uma prática de reuso bastante utilizada no mundo é a irrigação com esgoto tratado.
No Brasil, isso tem sido feito, principalmente, de forma não planejada. No entanto,
vários grupos de pesquisa vêm desenvolvendo trabalhos sobre reuso em irrigação,
como parte do Prosab – Programa de Pesquisa em Saneamento Básico.
25
A Figura 69 mostra um plantio de feijão irrigado com esgoto doméstico tratado em
área de pesquisa da Universidade Federal de Pernambuco, enquanto a Figura 70
apresenta o cultivo hidropônico de flores (Zínia) na Universidade Federal do Rio
Grande do Norte.
Figura 69. Cultivo de feijão com esgoto tratado. UFPE / Prosab
Figura 70. Cultivo hidropônico com esgoto tratado. UFRN / Prosab
A utilização de esgotos sanitários constitui uma possibilidade de expansão das áreas
irrigadas, de alívio sobre a demanda de água, de minimização de fontes de
contaminação dos corpos receptores e de redução de custos de produção, haja vista
o elevado conteúdo de nutrientes presentes nos esgotos (BASTOS et al., 2003a).
Souza (2006), comparando o desenvolvimento de mamoneiras irrigadas com água e
com esgoto, em quatro diferentes tipos de tratamento, encontrou os resultados
constantes da Tabela 4. Na Figura 71 apresenta-se o cultivo de mamona irrigada
com esgoto doméstico tratado.
26
Tabela 4. Valores médios das variáveis produção (PD), peso de 100 sementes (P100S) e
números de frutos (NF) da mamoneira, para diferentes tratamentos. Aquiraz, CE. 2005..
Tratamento
Médias
PD
P100S
NF
1
955,05a
67,30a
250,50a
2
2073,87c
63,10a
604,50b
3
1224,20b
64,62a
349,75a
4
1220,17b
61,92a
344,75a
Nas colunas, médias seguidas de mesma letra não diferem entre si ao nível de 5%, pelo teste de Tukey.
Esgoto utilizado: efluente de estação de tratamento composta de quatro lagoas de estabilização em série.
Tratamentos: T1 - água de poço mais adubação recomendada; T2 - efluente mais adubação
recomendada; T3 – efluente; T4 - efluente mais a metade da adubação recomendada.
Fonte: Souza (2006).
Figura 71. Mamona irrigada com esgoto doméstico tratado. Aquiraz, Ceará.
Os resultados mostram que os nutrientes presentes no esgoto tratado contribuíram
para o desenvolvimento das culturas. Observa-se, para todas as variáveis analisadas,
que os tratamentos com utilização de efluentes apresentaram os maiores
rendimentos de produção da mamona, quando comparados com o controle irrigado
com água de poço. O tratamento com efluente e adubação recomendada pela análise
do solo, superou os demais tratamentos em todos os componentes de produção
estudados.
Como citado anteriormente, o esgoto também pode ser reutilizado no cultivo de
peixes, em que o esgoto sanitário constitui fonte alternativa de produção de proteína
a baixo custo, além de funcionar como uma forma de reciclagem de nutrientes
(BASTOS et al., 2003b).
Santos (2007) mostrou que é possível criar peixes em tanques com esgoto, obtendose uma produtividade do pescado (tilápia do Nilo) maior do que a obtida no viveiro
abastecido com água de poço (controle). Além disso, os peixes mostraram-se
possuir uma qualidade microbiológica satisfatória para o consumo tanto em termos
27
de patogênicos contidos nos músculos, pele e brânquias (Tabela 5), quanto em
relação aos níveis de metais pesados acumulados.
Tabela 5. Resultados das análises microbiológicas realizadas nas tilápia do Nilo cultivadas nos
viveiros experimentais VE-1, VE-2 e VE-3.
Microrganismo
Microrganismo Pesquisado
Estafilococus
Coliformes
Padrão
Repetição Microbiológico
Músculo
VE-1
VE-2
VE-3
Termotolerantes
coagulase
Salmonella
spp positive
45°C*
(Ausência/25g)
UFC/g)
2,0 x 10²
Ausência
<10
(10³ Condições
Sanitárias
Satisfatória
Pele
1,1 x 10³
Ausência
<10
Satisfatória
Brânquias
2,0 x 10²
Ausência
<10
Satisfatória
Músculo
17 x 10³
Ausência
<10
Satisfatória
Pele
1,4 x 10³
Ausência
<10
Satisfatória
Brânquias
2,2 x 10³
Ausência
<10
Satisfatória
Músculo
6,8 x 10²
Ausência
<10
Satisfatória
Pele
1,1 x 10²
Ausência
<10
Satisfatória
Brânquias
9,2 x 10²
Ausência
<10
Satisfatória
* Não existe valor de referência na legislação vigente.
Fonte: Santos (2007).
Os esgotos provenientes de pias, lavanderias, ralos e chuveiros – denominados de
“águas cinzas” -, após serem tratados, podem ser acumulados em um reservatório
separado da edificação e destinar-se às descargas de aparelhos sanitários, irrigação
de jardins, lavagem de pisos e outros usos. Com isso, podem ser economizados de
30 a 35% da água usada no prédio, deixando-se de utilizar para esse fim água
potável, a qual é escassa e de custo elevado.
De acordo com Hespanhol (2003), os custos elevados da água industrial, associados
às demandas crescentes, têm levado as indústrias a avaliar as possibilidades internas
de reuso e a considerar ofertas das companhias de saneamento para a compra de
efluentes tratados, a preços inferiores aos da água potável dos sistemas públicos de
abastecimento. A “água de utilidade” produzida em tratamentos de efluentes
secundários e distribuída por adutoras que servem a um agrupamento significativo
de indústrias, constitui-se, atualmente, em um grande atrativo para abastecimento
industrial a custos razoáveis.
Utilização de excretas
A excreta humana (urina e fezes) contêm matéria orgânica, nutrientes, patogênicos,
dentre outros elementos, sendo perfeitamente possível a sua reutilização na
agricultura quando se garante a segurança sob o ponto de vista ambiental e de
saúde pública. Um passo fundamental para essa prática é a separação das excretas
na fonte (Figura 72), no tratamento e reuso, sendo esta a base do conceito do
28
Saneamento Sustentável ou Ecosan. Adicionalmente, prevê-se a separação e reuso
das águas cinzas.
(a)
(b)
(e)
Fonte: EcoSanRes (2006).
(d)
(c)
Figura 72. Componentes do sistema Ecosan, constando da separação das fezes e urina (a) e
separação das águas cinzas (b), vaso de descarga com separação da urina (c), coleta da urina
(d), vista de um banheiro ecológico e do tubo de ventilação (e).
O balanço de nutrientes (N, P e K), assim como o teor de matéria orgânica (DQO),
nos excretas é bem variado, conforme mostrado na Figura 73. Pode-se perceber que
a urina contém a maioria do nitrogênio (87%) e boa quantidade de fósforo (40%) e
potássio (10%), mas contribuindo muito pouco no balanço de DQO (12%). Em termos
de nutrientes, as fezes contém uma boa quantidade de fósforo (40%), um pouco de N
(10%) e K (12%), e representam cerca da metade da DQO do sistema (47%). As águas
cinzas contém boa quantidade de K (34%), um pouco de P (10%) e N (3%) e são
responsáveis por, aproximadamente, 41% da DQO. A Figura 74 fornece alguns
números da carga anual de nutrientes e matéria orgânica devida à contribuição da
urina, das fezes e águas cinzas.
29
Urina
Fezes
Águas cinzas
100%
80%
Fonte: GTZ (2007).
60%
40%
20%
0%
N
P
K
DQO
Parâmetro
Figura 73. Características dos fluxos das águas residuárias domésticas sem a diluição de fezes
e urina.
14,0
P
12,0
(kg DQO/hab.ano)
(kg N,P,K /hab.ano)
5,0
K
4,0
3,0
N
2,0
1,0
Fonte: GTZ (2007).
16,0
6,0
10,0
8,0
6,0
4,0
2,0
0,0
0,0
Urina
Fezes
Águas cinzas
Urina
Fezes
Águas cinzas
Figura 74. Carga anual de nutrientes (à esquerda) e matéria orgânica (à direita) devida à
contribuição da urina, fezes e águas cinzas.
Urina
Uma forma de aproveitamento de esgotos utilizada mais recentemente é o uso da
urina humana como fertilizante natural agrícola. Esse tipo de esgoto tem sido
denominado de “águas amarelas”. Estudos mostram que a urina é praticamente
isenta de patógenos, sendo estes abundantemente presentes nas fezes. O
armazenamento da urina por um período de um mês garantirá o uso seguro da
mesma na agricultura (WINBLAD e SIMPSON-HÉBERT, 2004). Urina bruta (sem
diluição)
é
um
ambiente
impróprio
para
os
microrganismos
sobreviverem,
aumentando a taxa de decaimento dos patógenos, e prevenindo o aparecimento de
mosquitos. Em uma residência onde as culturas são direcionadas para o consumo, a
urina pode ser reutilizada diretamente. É recomendado, entretanto, que deve haver
um mês entre a aplicação da urina e a colheita. Quando a urina é coletada de muitas
residências urbanas e transportada para reuso em agricultura, o tempo de
30
armazenamento recomendado em temperaturas de 4-20º C varia de um a seis
meses, dependendo do tipo de cultura a ser fertilizada.
O reaproveitamento do esgoto doméstico gerado em áreas urbanas possibilita o
reciclo de nutrientes em áreas agrícolas cultiváveis. Um adulto pode produzir cerca
de 400 litros de urina por ano, que, por sua vez, contém 4kg de nitrogênio, 400g de
fósforo e 900g de potássio. Estes macronutrientes se encontram na forma ideal para
serem aproveitados pelas plantas: o nitrogênio na forma de uréia, o fósforo como
ortofosfato e o potássio como íon livre. A proporção destes nutrientes na urina é
mais apropriada se comparada com a quantidade e proporção dos nutrientes
presentes nos fertilizantes industriais. E uma outra vantagem é que a urina
apresenta concentrações muito baixas de metais pesados (ZANCHETA, et al., 2006).
Segundo Winblad e Simpson-Hébert (2004), são várias as formas como a urina pode
ser aplicada:
Não diluída, antes ou durante a semeadura, ou em plantas no início de
crescimento.
Em uma dose grande ou em várias doses menores durante o período de
produção.
Misturada com água; urina diluída pode ser adicionada ao solo onde vegetais
(e plantas como o milho) são cultivados – uma vez por semana ou, ainda, duas
a três vezes por semana, molhando-se as plantas frequentemente com água
outras vezes.
Sobre o solo, de forma não diluída, antes do plantio. Bactérias do solo
transformam a uréia em nitrato, o qual pode ser usado pelas plantas.
Como um “ativador” de leiras de compostagem. O nitrogênio orgânico
transformado estará disponível às plantas quando o composto for maturado.
Urina fermentada concentrada pode ser aplicada ao húmus de folhas secas
como um meio para o crescimento de vegetais e plantas ornamentais.
A Figura 75 mostra um exemplo de separação e coleta da urina em nível domiciliar,
podendo a aplicação ser feita em jardim ou no cultivo de algum vegetal, assim como
a coleta de grandes quantidades de urina e aplicação em larga escala.
31
(b)
(c)
(a)
Figura 75. Separação e coleta da urina em nível domiciliar (a), foto de um tanque de
armazenamento de urina em residência multifamiliar (b) e aplicação da urina em larga escala
(c).
LembreLembre-se,
sua
participação
importante.
Caso
você
fazer
tenha
comentários
a
sobre
abordados,
exponha
exponha-os
a
é
muito
dúvidas
os
ou
assuntos
todos
os
participantes!!!
Fezes
As principais preocupações sobre o uso seguro de excretas são relacionadas às
fezes. Estima-se que 1g de fezes contém, aproximadamente, 106-107 vírus e
bactérias, 103 cistos de protozoários e 100 ovos de helmintos (UNESCO, 2001). As
mais importantes rotas de transmissão de doenças das fezes são as mãos, moscas,
água, solo e comida que foi contaminada por qualquer dos quatro fatores anteriores,
conforme mostrado na Figura 76.
Os sistemas Ecosan são projetados para usar alguns fatores físico-químicos e
biológicos para reduzir e/ou eliminar organismos patogênicos nas fezes. Esses
ocorrem geralmente em duas etapas: o tratamento primário e o tratamento
secundário.
No tratamento primário visa-se reduzir o volume e o peso do material fecal para
facilitar o armazenamento, o transporte, e adiantar o tratamento secundário. Tal
tratamento requer câmaras embaixo do banheiro, nas quais se adiciona material
para secagem das fezes, que lá são mantidas por certo período de tempo. Durante
esse período, o número de patógenos será reduzido como resultado do tempo de
armazenagem (6-12 meses), decomposição, desidratação (ventilação e adição de
material seco) e aumento do pH (adição de cinza, uréia, cal), bem como pela
presença de outros organismos e competição por nutrientes.
32
Fonte: Winbland e Simpson-Hébert (2004).
Figura 76. Diagrama das principais rotas de transmissão de doenças pelas fezes.
O objetivo do tratamento secundário é fazer o retorno seguro das fezes humanas
para o solo. Tal processo pode ser realizado no próprio local de origem (como no
jardim, por exemplo), ou fora da origem (estação de tratamento). Esse passo inclui
tratamentos avançados como alta temperatura de compostagem, aumento do pH
pela adição de uréia ou cal, bem como longo tempo de estocagem. Se um produto
final totalmente esterilizado for requerido, o processo secundário poderia ser a
carbonização ou incineração, o que tornaria inviável para o Nordeste do Brasil pelos
seus elevados custos.
Em lugares onde a temperatura ambiental alcance 20°C, um tempo total de
estocagem de um ano e meio a dois anos eliminará a maioria das bactérias
patogênicas e reduzirá substancialmente vírus, protozoários e parasitas. Para
temperaturas ambientes de até 35°C, um ano de estocagem resultará no mesmo
resultado, com patógenos morrendo mais rápido em temperaturas mais altas.
O tratamento com materiais alcalinos também requer tempo para os patógenos
morrerem num nível aceitável. Um pH acima de 9 unidades por cerca de 6 meses a 1
ano, é suficiente na maioria dos climas para matar a maioria dos organismos
patogênicos.
O Quadro 28 mostra algumas das formas de eliminar patogênicos em excretas.
Quadro 28. Diferentes formas de eliminação de patogênicos contidos em excretas.
Temperatura
A maioria dos microrganismos sobrevive bem em baixas
temperaturas (abaixo de 5º C) e morre rapidamente em altas
temperaturas (acima de 40º C) na água, no solo, esgoto e em
culturas. Em temperaturas de 55-65ºC, todos os tipos de
patógenos (exceto esporos de bactérias) morrem em horas.
pH
Condições altamente alcalinas inativarão microrganismos. A
Amônia
Patógenos em excreta podem ser inativados pela adição de
inativação é rápida em pH 12, mas leva mais tempo em pH 9.
amônia.
33
Remoção
de
umidade
Mistura de solo favorece a sobrevivência de microrganismos.
Desidratação de fezes na câmara do sanitário ecológico
diminuirá o número de patógenos.
Radiação solar
O tempo de sobrevivência de patógenos no solo e na superfície
das culturas será reduzido pela radiação UV.
Presença de outros
O tempo de sobrevivência dos microrganismos pode ser
organismos
encurtado pela presença de outros organismos. Diferentes
tipos de organismos afetam um ao outro pela predação,
lançamento de substâncias antagônicas ou competição por
nutrientes.
Nutrientes
Bactérias adaptadas em viver no trato intestinal não são
sempre capazes de competir com outros organismos em
determinados ambientes por nutrientes escassos. Isso deve
limitar a habilidade da bactéria fecal em reproduzir e
sobreviver no ambiente.
Oxigênio
A maioria das bactérias entéricas é anaeróbia e assim serão
provavelmente vencidas por outros organismos em um meio
ambiente aeróbio
Fonte: Winbland e Simpson-Hébert (2004).
Fezes humanas consistem principalmente de matéria orgânica não digerida, tais
como fibras feitas de carbono. Embora as fezes contenham menos nutrientes do que
a urina, o húmus produzido das fezes contém altas concentrações de fósforo e
potássio.
Após
a
destruição
de
patógenos
através
da
desidratação
e/ou
decomposição, o material resultante pode ser aplicado ao solo para aumentar a
quantidade de nutrientes, aumentar o teor de matéria orgânica e melhorar a
capacidade de retenção de água. Uma forma simples de reciclagem é quando uma
simples família pode utilizar o produto como fertilizante no seu próprio jardim ou
plantação. Entretanto, em áreas urbanas isso pode não ser possível.
Aproveitamento de lodo de esgoto
O lodo de esgoto também não deve ser considerado como um simples resíduo. Suas
características físico-químicas o tornam um excelente condicionador do solo,
podendo auxiliar na melhoria das práticas agrícolas atualmente em uso em nosso
país (MOTA, 2006a).
A reciclagem agrícola é a alternativa mais adequada para a destinação do lodo de
esgoto, desde que sejam tomados os devidos cuidados com relação aos riscos
associados ao conteúdo de elementos traços e à sanidade. Os lodos são, em geral,
ricos em matéria orgânica, nitrogênio, fósforo e micronutrientes, o que possibilita o
seu uso na agricultura, como fertilizante, desde que devidamente avaliados e
equacionados os riscos potenciais definidos pelos elementos traços, agentes
34
patológicos e pelo nível de odor e a conseqüente atração de vetores (ANDREOLI et
al., 1997).
Para ser utilizado, o lodo deve ser tratado, resultando no biossólido, o qual pode ser
manuseado de forma segura na produção agrícola.
Lodo é o termo utilizado para os sólidos gerados durante o processo de tratamento
de esgotos antes do tratamento adequado para disposição final. Os biossólidos são
os produtos orgânicos gerados nos processos de tratamento de esgoto primário e
secundário que podem ser reutilizados de modo benéfico, após tratamento
adequado (MIKI et al., 2001).
A qualidade desejada para o biossólido e, conseqüentemente, o tratamento ao qual
deve ser submetido o lodo de esgoto, dependem do uso ao qual o mesmo se
destinará.
O tratamento do lodo deve visar à estabilização, ao desaguamento e à higienização
do lodo produzido, gerando, assim, um produto final que possa ter uso produtivo ou
cuja destinação final (por exemplo, em aterro sanitário) possa ser feita sem
problemas ambientais e com custo operacional baixo (VAN HAANDEL e ALEM
SOBRINHO, 2006).
A CETESB (1999) define duas classes para os biossólidos, conforme indicadas no
Quadro 29.
Quadro 29. Classes de biossólidos, de acordo com CETESB (1999).
Classe
Restrições / Exigências
A
• Não há restrição de uso, podendo ser comercializado ou distribuído
gratuitamente.
B
• Evitar a aplicação manual e a realização de cultivo ou outro trabalho
manual na área que recebeu o biossólido, por um período de 30 dias
após a aplicação. Caso este tipo de operação não possa ser evitado, os
trabalhadores deverão utilizar equipamentos de proteção adequados e
ser devidamente orientados quanto aos procedimentos de higiene e
segurança.
• Não cultivar, por um período de 14 meses após a aplicação, alimentos
cuja parte consumida toque o biossólido (melões, pepinos, hortaliças,
etc.).
• Não poderão ser cultivados na área alimentos cuja parte consumida
fique abaixo da superfície do solo (batatas, cenouras, rabanetes, etc.):
por um período de 38 meses após a aplicação, se o biossólido for
incorporado durante os 4 meses seguintes ao seu espalhamento.
por um período de 9 meses, se o biossólido não for incorporado
antes de 4 meses após a aplicação.
Fonte: CETESB (1999).
35
Em função da classificação do biossólido, são estabelecidos critérios em termos de
microrganismos patogênicos, para a obtenção dos quais são indicados processos de
redução de patógenos. O Quadro 30 apresenta os critérios de classificação e os
processos de redução de patógenos para os biossólidos classes A e B.
Quadro 30. Processos de redução de patógenos em função da classificação do biossólido.
Tipo
Tipo de
Processo de Redução
Biossólido
Critério de Classificação
de Patógenos
Classe A
Coliformes termotolerantes: densidade <
• Compostagem
1.000 NMP/gST
• Secagem térmica
e
• Tratamento térmico
Salmonella sp: densidade < 3 NMP/4gST
• Digestão
anaeróbia
termofílica
• Pasteurização
Classe B
Coliformes termotolerantes: densidade <
• Digestão aeróbia
2.000.000 NMP/gST em pelo menos uma
• Secagem
amostra
• Digestão anaeróbia
e
• Compostagem
Coliformes
termotolerantes:
média
Fonte: Tsutiya (2001)
• Irradiação
• Estabilização com cal
geométrica da densidade de 7 amostras <
2.000.000
NMP/gST
ou
2.000.000
UFC/gST.
NMP/gST – Número Mais Provável por grama de Sólidos Totais
UFC/gST – Unidades Formadoras de Colônias por grama de Sólidos Totais.
Fonte: Tsutiya (2001)
Algumas pesquisas têm sido desenvolvidas, no Brasil, sobre o uso de biossólidos na
agricultura. Poggiani et al. (2006) observaram que a aplicação de doses crescentes
de lodo provocou incrementos diferenciados no volume de eucaliptos e que a dose
mais adequada a ser aplicada estaria ao redor de 10 t ha-1. A aplicação de lodo
refletiu-se de maneira positiva sobre a ciclagem de nutrientes, aumentando a
produção de folhedo e, conseqüentemente, a transferência de nutrientes das copas
dos eucaliptos para a serrapilheira e para o solo.
Skorupa et al. (2006) avaliaram a viabilidade e o desenvolvimento de espécies
florestais nativas, plantadas em solo degradado tratado com elevadas doses de lodo
de esgoto, tendo como base o acompanhamento quadrimestral de parâmetros
silviculturais básicos, como altura total, diâmetro do caule na base e área da copa.
Os resultados obtidos após 16 meses de plantio indicaram que os tratamentos com
lodo de esgoto apresentaram, ao longo do tempo, respostas superiores para todas
as variáveis analisadas, quando comparadas ao tratamento com adubação mineral
(NPK). Isso ocorreu para todas as espécies. Entre os tratamentos com lodo, o
36
tratamento 100 mg ha-1 foi o que apresentou os melhores resultados, embora, em
alguns casos, já se equipare ao tratamento 200 mg ha-1.
Considerações finais
Como demonstrado, várias são as formas de aproveitamento dos diversos
constituintes de esgotos sanitários, seja na sua forma líquida ou sólida, ou como
lodo. O importante é garantir que os nutrientes presentes nas águas residuárias e no
lodo voltem à natureza.
Como bem destacado por Wimblad e Simpson-Hébert (2004), nas sociedades
urbanas de hoje o fluxo de nutrientes das plantas é linear: os nutrientes são
retirados do solo pelas culturas, transportados para o mercado consumidor,
ingeridos, excretados e descarregados. Em uma sociedade sustentável, a produção
de alimentos deve basear-se no retorno dos nutrientes das plantas ao solo. O uso de
fertilizantes químicos não é sustentável, uma vez que sua produção baseia-se em
recursos não renováveis.
Você sabia...
Segundo o Fundo das Nações Unidades para Agricultura, em 20 anos, 60% da
população deverá enfrentar problemas de escassez de água?
1. Liste as principais formas de aproveitamento de esgotos tratados.
2. Liste as principais vantagens do reuso de águas e quais aspectos devem ser
estudados primeiramente para a adoção dessa prática.
3. Liste os principais nutrientes contidos na urina e fezes humana, e como esses
excretas podem ser reutilizados.
4. Descreva as principais formas de eliminação de patogênicos contidos em
excretas.
5. Liste as possibilidades de reuso de lodo de esgoto, e quais requisitos deve
possuir para ser reutilizado.
6. Pesquise se a prática do reuso de águas, excretas ou lodo é realizada no seu
estado. Você acha que esta prática poderia ser ampliada? Justifique sua resposta.
37
Legislação aplicada ao descarte de esgotos em
corpos d’água e reuso de esgotos em irrigação
Autores: André Bezerra dos Santos e Suetônio Mota
Aspectos gerais
No Brasil, a legislação aplicada às questões ambientais e de saúde é bem ampla,
sendo estabelecidas pelo Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA), Ministério
da Saúde (MS), Secretarias do Meio Ambiente dos Estados da Federação, dentre
outros. Os principais padrões de interesse no presente capítulo são os relativos à
qualidade da água em corpos d’água, lançamento de efluentes e ao reuso de
efluentes tratados em irrigação.
Padrões de qualidade do corpo receptor
No Brasil, a Resolução CONAMA no 357/2005, a qual veio substituir a Resolução
CONAMA no 20/86, dividiu as águas do território nacional em águas doces
(salinidade < 0,05%), salobras (salinidade entre 0,05% e 3,0%) e salinas (salinidade >
3%). Em função dos usos previstos (Capítulo II), foram criadas 13 classes, as quais
são apresentadas no Quadro 31 (BRASIL, 2005).
Quadro 31. Usos preponderantes nas classes de água doce, salina e salobra, segundo a
resolução CONAMA 357/2005.
Uso
Doces
Esp.
Abastecimento
Salinas
1
2
3
4
Esp.
Salobras
1
2
3
Esp.
1
2
3
doméstico
Preservação
equilíbrio
das
do
natural
comunidades
aquáticas
e
ambientes aquáticos
Proteção
das
de
comunidades
aquáticas
Recreação
contato primário
Irrigação
Aqüicultura
Pesca
38
Recreação
de
contato secundário
Dessedentação
de
animais
Navegação
Harmonia
paisagística
Fonte: Brasil (2007b).
Os padrões de qualidade das águas determinados na Resolução CONAMA no
357/2005, no seu Capítulo III, estabelecem limites individuais para cada substância
em cada classe (BRASIL, 2005), sendo os valores dos principais parâmetros de
qualidade de água mostrados na Tabela 6.
39
Tabela 6. Alguns padrões de qualidade da água segundo a classe do corpo hídrico, presentes na Resolução CONAMA no 357/2005.
Doces
Parâmetro
Materiais flutuantes
Óleos e graxas
Substâncias
comuniquem
que
gosto
Salinas
Salobras
Esp
1
2
3
4
Esp
1
2
3
Esp
1
2
3
-
Aus.
Aus.
Aus.
Aus.
-
VA
VA
VA
-
VA
VA
VA
-
Aus.
Aus.
Aus.
Irides.
-
VA
VA
Irides.
-
VA
VA
Irides.
-
Aus.
Aus.
Aus.
Não
-
VA
VA
VA
-
VA
VA
VA
ou
objet.
odor
Corantes provenientes de
-
Aus.
Aus.
Aus.
-
-
VA
VA
VA
-
VA
VA
VA
sólidos
-
Aus.
Aus.
Aus.
-
-
VA
VA
VA
-
VA
VA
VA
ou
-
200
1000
1000a
NE
-
1000
2500
4000
-
1000
2500
4000
fontes antrópicas
Resíduos
objetáveis
Escherichia
coli
coliformes
2500b
termotolerantes
4000c
(NMP/100mL)
DBO5 (mgO2/L)
-
<3
<5
< 10
-
-
-
-
-
-
-
-
-
COT (mg/L)
-
-
-
-
-
-
<3
<5
< 10
-
<3
<5
< 10
OD (mgO2/L)
-
>6
>5
>4
>2
-
>6
>5
>4
-
>5
>4
>3
Turbidez (UNT)
-
40
100
100
-
-
-
-
-
-
-
-
-
Cor verdadeira (mg Pt/L)
-
75
75
-
-
-
-
-
-
-
-
-
pH
-
6-9
6-9
6-9
6-9
-
6,5-8,5
6,5-8,5
6,5-8,5
-
6,5-8,5
6,5-8,5
5,0-
Clorofila a ( g/L)
-
10
30
60
-
-
-
-
-
-
-
-
-
9,0
Aus. = ausentes
Irides. = iridescências
Não objet. = não objetáveis
VA = virtualmente ausentes; a: dessedentação de animais; b: recreação de contato secundário; c: demais usos.
40
Padrão para lançamento de efluentes
Segundo a Resolução CONAMA no 357/2005, no seu Capítulo IV, os efluentes de
qualquer fonte poluidora somente poderão ser lançados, direta ou indiretamente, nos
corpos de água, após o devido tratamento e desde que obedeçam às condições,
padrões e exigências dispostos na supracitada Resolução e em outras normas
aplicáveis. São condições obrigatórias para lançamento (BRASIL, 2005):
Art. 33. Na zona de mistura de efluentes, o órgão ambiental competente poderá
autorizar, levando em conta o tipo de substância, valores em desacordo com os
estabelecidos
para
a
respectiva
classe
de
enquadramento,
desde
que
não
comprometam os usos previstos para o corpo de água.
Art. 34. Os efluentes de qualquer fonte poluidora somente poderão ser lançados,
direta ou indiretamente, nos corpos de água desde que obedeçam às condições e
padrões previstos neste artigo, resguardadas outras exigências cabíveis:
§ 1o O efluente não deverá causar ou possuir potencial para causar efeitos tóxicos aos
organismos aquáticos no corpo receptor, de acordo com os critérios de toxicidade
estabelecidos pelo órgão ambiental competente.
§ 2o Os critérios de toxicidade previstos no § 1o devem se basear em resultados de
ensaios ecotoxicológicos padronizados, utilizando organismos aquáticos, e realizados
no efluente.
§ 3o Nos corpos de água em que as condições e padrões de qualidade previstos nesta
Resolução não incluam restrições de toxicidade a organismos aquáticos, não se
aplicam os parágrafos anteriores.
§ 4o Condições de lançamento de efluentes:
I - pH entre 5 a 9;
II - temperatura: inferior a 40ºC, sendo que a variação de temperatura do corpo
receptor não deverá exceder a 3ºC na zona de mistura;
III - materiais sedimentáveis: até 1 mL/L em teste de 1 hora em cone Imhoff. Para o
lançamento em lagos e lagoas, cuja velocidade de circulação seja praticamente nula, os
materiais sedimentáveis deverão estar virtualmente ausentes;
IV - regime de lançamento com vazão máxima de até 1,5 vezes a vazão média do
período de atividade diária do agente poluidor, exceto nos casos permitidos pela
autoridade competente;
V - óleos e graxas:
1 - óleos minerais: até 20mg/L;
2- óleos vegetais e gorduras animais: até 50mg/L; e
VI - ausência de materiais flutuantes.
Art. 35. Sem prejuízo do disposto no inciso I, do § 1o do art. 24, desta Resolução, o
órgão ambiental competente poderá, quando a vazão do corpo de água estiver abaixo
41
da vazão de referência, estabelecer restrições e medidas adicionais, de caráter
excepcional e temporário, aos lançamentos de efluentes que possam, dentre outras
conseqüências: I - acarretar efeitos tóxicos agudos em organismos aquáticos; ou II inviabilizar o abastecimento das populações.
Vazão de referência: vazão do corpo hídrico utilizada como base para o processo de
gestão, tendo em vista o uso múltiplo das águas e a necessária articulação das
instâncias do Sistema Nacional de Meio Ambiente (SISNAMA) e do Sistema Nacional de
Gerenciamento de Recursos Hídricos (SINGRH).
Art. 36. Além dos requisitos previstos nesta Resolução e em outras normas aplicáveis,
os efluentes provenientes de serviços de saúde e estabelecimentos nos quais haja
despejos infectados com microrganismos patogênicos, só poderão ser lançados após
tratamento especial.
Art. 37. Para o lançamento de efluentes tratados no leito seco de corpos de água
intermitentes, o órgão ambiental competente definirá, ouvido o órgão gestor de
recursos hídricos, condições especiais.
Os valores máximos permissíveis de alguns compostos químicos segundo a Resolução
CONAMA 357/05 são mostrados na Tabela 7.
Tabela 7. Valor máximo permissível de alguns compostos químicos segundo a Resolução
CONAMA no 357/05.
Parâmetro
Valor
Máximo
Parâmetro
Valor
Máximo
Permissível CONAMA
Permissível CONAMA
no 357/2005
no 357/2005
Amônia total (mg/L)
20,0
Fluoreto total (mg/L)
Arsênio total (mg/L)
0,5
Manganês (mg/L)
10,0
1,0
Bário (mg/L)
5,0
Mercúrio total (mg/L)
0,01
Boro (mg/L)
5,0
Níquel total (mg/L)
2,0
Cádmio total (mg/L)
0,2
Prata total (mg/L)
0,1
0,3
Chumbo total (mg/L)
0,5
Selênio total (mg/L)
Cianeto total (mg/L)
0,2
Sulfato (mg/L)
Cobre total (mg/L)
1,0
Sulfeto (mg/L)
Clorofórmio (mg/L)
1,0
Tetracloreto
1,0
de
1,0
carbono (mg/L)
Cromo total (mg/L)
0,5
Tricloroeteno (mg/L)
1,0
Dicloroeteno (mg/L)
1,0
Zinco total (mg/L)
5,0
Estanho total (mg/L)
4,0
Materiais
1
Sedimentáveis (mL/L)
Ferro total (mg/L)
15,0
pH
Fenóis (mg/L)
0,5
Temperatura ºC
Regime
5-9
< 40
de
qmax/qmin < 1,5
lançamento
42
Comentários gerais sobre os padrões de qualidade no corpo receptor e
de lançamento de efluentes
Conforme Von Sperling (2005), os padrões de qualidade no corpo receptor e de
lançamento de efluentes estão de certa forma inter-relacionados. O real objetivo de
ambos é a preservação na qualidade no corpo d’água. No entanto, os padrões de
lançamento existem apenas por uma questão prática, já que é difícil se manter o
controle efetivo das fontes poluidoras com base apenas na qualidade do corpo
receptor. O inter-relacionamento entre os dois padrões se dá no sentido de que deverá
ser verificado o atendimento aos padrões de lançamento e do corpo receptor. Devem
ser avaliadas as seguintes situações hipotéticas:
1.
Caso o efluente satisfaça os padrões de lançamento, mas não satisfaça os padrões
do
corpo
receptor,
as
características
de
lançamento
deverão
ser
tais
que,
necessariamente, atendam ao padrão do corpo receptor. Em outras palavras, nestas
condições, o lançamento deverá ter características mais restritivas do que as expressas
pelo padrão de lançamento usual. Esta situação pode ocorrer no caso de corpos
receptores com baixa capacidade de assimilação e diluição.
2.
Caso o efluente não satisfaça os padrões de lançamento, mas satisfaça os padrões
do corpo receptor, o Órgão Ambiental poderá autorizar lançamentos com valores
acima dos padrões de lançamento, desde que estudos ambientais demonstrem que as
características do corpo receptor estarão dentro dos padrões para sua respectiva
classe. Esta situação pode ocorrer no caso de corpos receptores com boa capacidade
de assimilação e diluição.
Padrões de balneabilidade
A balneabilidade pode ser um importante uso das águas internas (ex.: lagos, represas)
em comunidades organizadas. Os padrões microbiológicos para corpos d’água doce
são funções do uso da água e da classe em que se acha enquadrado o corpo d’água,
definidos na Resolução CONAMA no 357/2005 (BRASIL, 2005). Apesar de recente, a
nova resolução manteve os limites definidos na Resolução CONAMA no 274/2000
(BRASIL, 2000), que prevê, além de limites para coliformes fecais (termotolerantes) e
coliformes totais, limites para enterococos ou Escherichia coli. O Quadro 32 apresenta
os padrões de balneabilidade fixados na supracitada resolução.
Quadro 32. Padrões de balneabilidade definidos pela Resolução CONAMA no 274/2000.
Balneabilidade
/
Padrões para o corpo de água
categoria
Própria
Excelente
Máximo
de
250
CF/100
mL
ou
200
E.coli/100mL
ou
43
25
enterococos/100mL, em 80% ou mais das amostras das cinco semanas
anteriores;
Máximo
Muito boa
de
500
CF/100
mL
ou
400
E.coli/100mL
ou
50
anteriores;
Máximo
Satisfatória
de
1.000
CF/100
mL
ou
800
E.coli/100mL
ou
100
anteriores.
a) não atendimento aos critérios estabelecidos para as águas próprias;
b) valor obtido na última amostragem for superior a 2.500 CF
(termotolerantes) ou 2.000 E.coli ou 400 enterococos por 100 mL;
c)
incidência
elevada
ou
anormal,
na
região,
de
enfermidades
transmissíveis por via hídrica, indicada pelas autoridades sanitárias;
d) presença de resíduos ou despejos, sólidos ou líquidos, inclusive
Imprópria
esgotos sanitários, óleos, graxas e outras substâncias, capazes de
oferecer
riscos
à
saúde
ou
tornar
desagradável
a
recreação;
e) pH < 6,0 ou pH > 9,0 (águas doces), à exceção das condições naturais;
f) floração de algas ou outros organismos, até que se comprove que não
oferecem
riscos
à
saúde
humana;
g) outros fatores que contra-indiquem, temporária ou permanentemente,
o exercício da recreação de contato primário.
Fonte: Brasil (2007a).
Padrões para uso agrícola
A água para irrigação deve obedecer a determinados critérios que visam à preservação
da qualidade das culturas, do solo agrícola, dos níveis de produção e à proteção da
saúde do consumidor. A Organização Mundial da Saúde, em 1989, estabeleceu
diretrizes para o uso de esgotos na agricultura, conforme indicado no Quadro 33
(WHO, 1989).
Quadro 33. Diretrizes microbiológicas recomendadas pela WHO, em 1989, para uso de esgotos
na agricultura.
Sistema
de
tratamento
Cat.
Condições do reuso
Grupos
de
risco
Nematodos
Nematodos
Coliformes
recomendado
intestinais 1
fecais
para atingir a
(no ovos/litro)2
(Nº/100ml)3
qualidade
microbiológica
A
44
Irrigação de culturas
Operários,
a serem ingeridas
consumidor
estabilização
cruas,
es e público
em
campos
≤1
≤ 1.000
Lagoas
série
esportivos, parques
tratamento
públicos4
equivalente
de
ou
B
Irrigação de cereais,
Operários
≤1
culturas industriais,
Não
Retenção
em
aplicável
lagoas
de
forragens, pastos e
estabilização
árvores5
por 8 a 10 dias
ou
remoção
equivalente de
helmintos
e
coliformes
fecais
C
Irrigação localizada
de
culturas
Nenhum
da
Não
Não
Pré-tratamento
aplicável
aplicável
requerido pela
categoria B, se não
técnica
ocorrer
exposição
irrigação
de
de trabalhadores e
aplicada,
do público
não menos do
mas
que tratamento
primário
(1)- Ascaris, Trichuris, Necator americans e Ancilostomus duodenalis; (2)- Média aritmética durante o
período de irrigação; (3)- Média geométrica durante o período de irrigação; (4)- Um valor diretriz mais
restritivo (200 coliformes fecais por 100 ml) é apropriado para gramados públicos, tais como os de hotéis,
com os quais o público tenha contato direto.; (5)- No caso de árvores frutíferas, a irrigação deve cessar duas
semanas antes dos frutos serem colhidos, e frutos não devem ser colhidos do chão. Irrigação por sistemas
de aspersores não deve ser utilizada.
Fonte: WHO (2006).
As diretrizes da Organização Mundial de Saúde foram revistas recentemente,
resultando na publicação: Guidelines for the safe use of wastewater, excreta and
greywater. Volume 2. Wastewater use in agriculture (WHO, 2006a), da qual foram
extraídas as considerações seguintes. De acordo com a OMS, é necessário atualizar as
diretrizes para levar em consideração evidências científicas sobre patógenos, produtos
químicos e outros fatores, incluindo as mudanças nas características da população, as
alterações nas práticas de saneamento, a existência de melhores métodos para
avaliação de riscos, os problemas sociais e de equidade, além das práticas sócioculturais.
A OMS, em suas últimas diretrizes, estabeleceu que a meta básica de saúde adotada
corresponde a uma carga adicional de doenças de < 10-6 DALY por pessoa por ano.
Este valor significa que cada pessoa perderá, por ano, o equivalente a 10-6 anos de
vida, ou de boa qualidade de vida, causados por incapacidade. O DALY leva em conta a
perda de anos, tanto por perda de qualidade de vida (incapacidade - perda parcial de
anos), quanto por morte prematura (perda integral dos anos) causado pela doença.
Para fins operacionais, é necessário também calcular o correspondente grau de
redução de patógenos que alcança o nível de proteção da saúde e definir medidas de
verificação apropriadas.
A Tabela 8 traz as metas para alcançar o nível básico de saúde para a agricultura. As
metas para o nível básico de saúde para rotavírus baseiam-se no QMRA (Quantitative
Micobrial Risk Assessment - avaliação quantitativa de risco microbiológico), indicando
45
a redução de patógenos, em log10, requerida para alcançar 10-6 DALY, para diferentes
formas de exposição. Os riscos para transmissão de rotavírus foram sempre estimados
por serem superiores aos riscos associados com infecções por Campylobacter ou
Cryptosporidium.
Anos de vida ajustados por
incapacitação (DALY)
Vida com plena saúde
Vida com menos saúde
Surgimento de
80
60
40
uma doença
Nível de saúde (%)
100
Período de
recuperação
20
Morte prematura
0
0
20
40
DALYs
Perdidos
60
80
Idade (anos)
Figura 77. Ilustração do significado do DALY (ou AVAI).
Tabela 8. Metas básicas de saúde para o uso de esgotos domésticos na agricultura.
Cenário de exposição
Meta para nível básico
Redução (Log10) de
Número
de
de
patógenos
ovos
de
saúde
(DALYa
por
pessoa por ano)
helmintos
por
litro
Irrigação irrestrita
≤ 10-6 b
Alface (folha)
6
≤ 1c,d
Cebola (raiz)
7
≤ 1c,d
3
≤ 1c,d
4
≤ 1c,d
2
Sem
Irrigação restrita
≤ 10-6 b
Altamente mecanizada
Atividade humana intensa
Irrigação
localizada
≤ 10-6 b
(gotejamento)
Culturas elevadas
recomendação
4
≤ 1e
Culturas rentes ao solo
a
DALY – Desability adjusted life years (Anos de vida ajustados para a incapacidade). Tenta medir o tempo
perdido por causa da incapacidade ou morte resultante de uma doença, comparado com uma longa vida
livre de incapacidade na ausência de doença.
b
Redução de rotavírus. O nível de saúde básica pode ser alcançado, para a irrigação irrestrita e localizada,
por uma redução de 6-7 unidades log de patógenos (obtida por uma combinação de tratamento do esgoto e
outras medidas de proteção à saúde); para irrigação restrita, é alcançada por uma redução de 2-3 unidades
46
log de patógenos. Entende-se como 1 unidade logarítmica uma remoção de 90%, 2 unidades logarítmicas
como uma remoção de 99%, e assim sucessivamente.
c
Quando crianças com menos de 15 anos são expostas, medidas adicionais de proteção à saúde devem ser
adotadas (ex. tratamento para alcançar ≤ 0,1 ovo de helminto por litro no efluente, equipamentos de
proteção como botas e luvas e tratamento com remédios).
d
Uma média aritmética deve ser determinada durante o período de irrigação. O valor de ≤ 1 ovo de helminto
por litro deve ser obtido em pelo menos 90% das amostras, no sentido de permitir ocasionais amostras com
valores altos (isto é, com > 10 ovos por litro). Para alguns processos de tratamento de esgotos sanitários
(ex. lagoas de estabilização), o tempo de detenção hidráulica pode ser usado como um meio para assegurar
conformidade com ≤ 1 ovo de helminto por litro.
e
Nenhuma cultura pode ser apanhada do solo
Fonte: WHO (2006).
Redução de Vírus, Bactérias e Protozoários Patogênicos
Para alcançar a meta básica de saúde desejada, medidas de proteção à saúde devem
ser efetuadas. Geralmente, o nível básico de saúde pode ser alcançado pela
combinação de medidas de proteção a serem desenvolvidas em diferentes níveis do
sistema. Uma redução de patógenos de 6-7 log pode ser alcançada pela aplicação de
medidas de proteção à saúde, cada qual tendo sua unidade log de redução ou faixa de
redução, como mostra o Quadro 34. Uma combinação dessas medidas é usada, de tal
forma que para todas as combinações a soma das reduções individuais de unidades
log de cada medida de proteção da saúde adotada é igual ao total requerido de
redução de 6-7 unidades log.
Quadro 34. Redução de patógenos alcançada por várias medidas de proteção sanitária.
Redução
Medidas de Controle
Controle
Patógenos
de
Observações
(unidades
log)
Tratamento de esgotos sanitários
1-6
A redução de patógenos requerida a ser
alcançada pelo tratamento do esgoto
depende da combinação de medidas de
proteção selecionada (como ilustrado na
Figura 3.2)
Irrigação localizada (gotejamento)
2
– culturas de baixo crescimento
Culturas na forma de raízes e culturas
tais como alface, que crescem acima do
solo, mas em contato com o mesmo.
Irrigação localizada (gotejamento)
4
– culturas de alto crescimento
Culturas, tais como de tomate, cujos
produtos colhidos não têm contato com
o solo.
Controle
aerossóis
da
(na
dispersão
dos
irrigação
por
1
Uso
de
anemômetros
aspersão)
micro-aspersores,
com
aspersores
de
com
controladores de direção automáticos,
de
aspersores
direcionados
para
o
centro.
Barreira à dispersão dos aerossóis
(na irrigação por aspersão)
1
Proteção dos residentes próximos de
áreas de irrigação por aspersão. Uma
47
barreira de proteção deve existir com 50
a 100m.
Decaimento de patógenos (“die-
0,5 – 2 por
Morte na superfície das culturas que
off”)
dia
ocorre entre a última irrigação e o
consumo. A unidade log de redução
alcançada
depende
do
clima
(temperatura, intensidade da insolação,
umidade, tempo, tipo de cultura, etc.).
Lavagem dos produtos com água
1
Lavagem de culturas usadas em saladas,
Desinfecção dos produtos
2
Lavagem de culturas usadas em saladas,
legumes e frutas com água limpa.
legumes e frutas com uma solução
desinfetante fraca, enxaguando-se com
água limpa.
Retirada da casca dos produtos
2
Frutas, culturas tipo raízes
Cozimento dos produtos
6–7
Imersão em água fervente (ou próxima
da fervura) até o alimento ficar cozido
garante a destruição de patógenos.
Fonte: WHO (2006).
A Figura 78 ilustra diferentes combinações de medidas de proteção que podem ser
usadas para alcançar a meta básica de saúde de 10-6 DALYs para as doenças
relacionadas com excretas.
Irrigação
Restrita
Restrita
Irrigação
Irrestrita
8
Manuseio
humano
6
5
Altamente
Mecanizada
Fonte: Adaptado de WHO (2006).
Redução de patógenos (log 10)
7
4
3
2
1
0
A
B
C
D
E
Tratamento
Tratamento
Lavagem
Irrigação gotejamento culturas rastejantes
F
G
H
Decaimento natural
Irrigação gotejamento culturas altas
Irrigação sub-superficial
Figura 78. Exemplos de opções para redução de vírus, bactérias e protozoários patogênicos por
diferentes combinações de medidas de proteção da saúde para alcançar o nível básico de saúde
de ≤ 10-6 DALY por pessoa por ano.
48
Como exemplo de interpretação da Figura 78, observa-se que, em termos de irrigação
irrestrita, para a Opção A, a requerida redução de patógenos é alcançada pela
combinação de: (a) tratamento do esgoto, que proporcione uma redução de patógenos
de 4 unidades log; (b) morte de patógenos entre a última irrigação e o consumo (2
unidades log de redução); (c) lavagem de produtos de saladas e legumes antes do
consumo (redução de 1 unidade log). Esta opção, que garante uma redução de 7
unidades log de remoção de patógenos, é adequada quando culturas tipo raízes que
podem ser ingeridas cruas são irrigadas com esgoto sanitário tratado.
No caso da Opção C, é necessária uma combinação de um tratamento com baixo grau
de eficiência na remoção de patógenos com a irrigação por gotejamento de culturas
com elevado crescimento (tais como tomate), a qual alcança a requerida remanescente
redução de 4 log de redução de patógenos.
Considerando exclusivamente o tratamento do esgoto (Opção E), requer-se uma
redução de 6-7 unidades log, para uso em irrigação irrestrita. Os elevados custos e a
complexidade operacional dos processos de tratamento de esgoto requeridos nesta
opção, geralmente impedem sua aplicação em muitos países. Mesmo em países onde
esta opção é disponível, a mesma deve ser acompanhada de uma robusta análise
custo-benefício.
Em termos de irrigação restrita, as Opções F e G consideram, respectivamente, uma
redução de 4 unidades log, no tratamento do esgoto visando ao uso em agricultura
com alta participação humana, e de 3 log, quando for utilizada agricultura
mecanizada. Para a Opção H é exigido um mínimo de redução de patógenos de 0,5
unidades log (tratamento em tanque séptico seguido por irrigação subsuperficial
através da absorção do efluente no solo). Não há contato entre a cultura e os
patógenos do efluente do tanque séptico; assim, a irrigação subsuperficial deve
proporcionar a redução das remanescentes 6,5 unidades log requeridas para culturas
tipo raízes.
O monitoramento para verificar o desempenho de uma estação de tratamento cujo
efluente será usado em irrigação é feito pela determinação do número de uma bactéria
indicadora no efluente, tal como a E. coli. O Quadro 35 indica o número de E. coli por
100 mL para diferentes níveis de tratamento de esgotos sanitários, relacionando com
as Opções A a G da Figura 78, a serem verificados no monitoramento.
Quadro 35. Monitoramento do tratamento de esgotos sanitários (Número de E. coli por 100 mL
de esgoto tratado), para os vários níveis de tratamento relacionados nas Opções A a G da Figura
78.
Tipo
de
irrigação
Opção
Redução requerida de
Monitoramento
(Ver
patógenos
tratamento (unidades
do número de E.
coli por 100 mL
Observações
Figura)
A
4
≤ 103
Culturas tipo raízes
pelo
log)
Irrestrita
49
B
3
≤ 104
Folhagens
C
2
≤ 105
Irrigação por gotejamento
D
4
≤ 103
E
6 ou 7
≤ 101 ou 100
de culturas elevadas
Irrigação por gotejamento
de culturas rentes ao solo
Nível
depende
exigências
da
das
agência
locala.
Restrita
F
4
≤ 104
Agricultura
com
uso
humano
intensivo
(com
proteção
de
adultos
e
crianças com menos de 15
G
3
≤ 105
anos).
H
0,5
≤ 106
Agricultura mecanizada.
Remoção de patógenos em
fossas sépticas
a
Por exemplo, para tratamento secundário, filtração e desinfecção: Demanda Bioquímica de Oxigênio (5
dias) < 10 mg/L; Turbidez < 2 unidades NF; Cloro residual, 1 mg/L; pH, 6 a 9; e coliformes fecais não
detectados em 100 mL.
Fonte: WHO (2006a).
Redução de helmintos
O valor de ≤ 1 ovo de helmintos por litro de esgoto doméstico tratado é recomendado
para a irrigação irrestrita. Estudos epidemiológicos, no entanto, indicam que alcançar
≤ 1 ovo de helmintos por litro pode não ser suficiente para proteção em situações
onde as condições favorecem a sobrevivência dos ovos (ex. temperatura, condições de
umidade do solo), permitindo a acumulação de ovos no solo e nas culturas,
especialmente onde crianças com menos de 15 anos consomem alimentos não cozidos
levados do campo pelos trabalhadores.
Assim, quando crianças com menos de 15 anos de idade são expostas a consumo de
legumes que tenham sido irrigados com esgoto contendo ≤ 1 ovo de helmintos por
litro, devem ser adotadas medidas adicionais de proteção sanitária, que podem incluir:
tratamento com anti-helmintos mediante campanhas massivas de uso de remédios ou
campanhas de controle nas escolas; promoção da lavagem dos legumes com uma fraca
solução detergente antes do uso. Alternativamente, os esgotos podem ser tratados até
alcançar o nível de ≤ 0,1 ovo de helmintos por litro.
Para a irrigação restrita, também é recomendado o nível de ≤ 1 ovo de helmintos por
litro, com as mesmas observações feitas para irrigação irrestrita, para proteção de
crianças com menos de 15 anos de idade.
50
As diretrizes adotadas
adotadas pelo PROSAB
O PROSAB – Programa de Pesquisas em Saneamento Básico elaborou diretrizes para o
uso de esgotos sanitários na agricultura e na piscicultura (Dos SANTOS, 2006). O
Quadro 36 contém algumas proposições para o uso agrícola de esgotos sanitários,
constantes na bibliografia citada.
Quadro 36. Diretrizes do PROSAB para uso agrícola de esgotos sanitários.
Categoria
CTer 100 mL-1 (3)
Ovos
helmintos
Irrigação
≤ 1 x 103
≤1
irrestrita(1)
de
Observações
L-1 (4)
≤ 1 x 104 CTer 100 mL-1 no caso de
irrigação por gotejamento de culturas
que se desenvolvem distantes do nível
do solo ou técnicas hidropônicas em
que o contato com a parte comestível da
planta seja minimizada.
Irrigação
≤1x
restrita(2)
104
≤1
≤ 1 x 105 CTer 100 mL-1 no caso da
existência de barreiras adicionais de
proteção do trabalhador(5). É facultado o
uso
de
efluentes
(primários
e
secundários) de técnicas de tratamento
com reduzida capacidade de remoção
de patógenos, desde que associado à
irrigação subsuperficial
(6).
1) Irrigação superficial ou por aspersão de qualquer cultura, inclusive culturas alimentícias consumidas
cruas. Inclui também a hidroponia; 2) Irrigação superficial ou por aspersão de qualquer cultura não ingerida
crua, inclui culturas alimentícias e não alimentícias, forrageiras, pastagens e árvores. Inclui também a
hidroponia.; 3) Coliformes termotolerantes (CTer); média geométrica durante o período de irrigação,
alternativa e preferencialmente pode-se determinar E. coli.; 4) Nematóides intestinais humanos; média
aritmética durante o período de irrigação; 5) Barreiras adicionais de proteção encontradas em agricultura de
elevado nível tecnológico, incluindo o emprego de irrigação localizada e equipamentos de proteção
individual. Exclui-se dessa nota a irrigação de pastagens e forrageiras destinadas à alimentação animal; 6)
Neste caso não se aplicam os limites estipulados de coliformes e ovos de helmintos, sendo a qualidade do
efluente conseqüência das técnicas de tratamento empregadas.
Fonte: dos Santos (2006).
51
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Processos de tratamento e reuso de esgotos – parte 2

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