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UNIVERSIDADE CANDIDO MENDES
PÓS-GRADUAÇÃO “LATO SENSU”
PROJETO A VEZ DO MESTRE
SISTEMAS ALTERNATIVOS DE TRATAMENTO DE ESGOTOS
SANITÁRIOS PARA VOLTA REDONDA
Por: Jane da Silva Faria
Orientador
Prof. Ms. André Gustavo Guimarães da Cunha
Rio de Janeiro
2004
2
UNIVERSIDADE CANDIDO MENDES
PÓS-GRADUAÇÃO “LATO SENSU”
PROJETO A VEZ DO MESTRE
SISTEMAS ALTERNATIVOS DE TRATAMENTO DE ESGOTOS
SANITÁRIOS PARA VOLTA REDONDA
Apresentação de monografia à Universidade Candido Mendes
como condição prévia para a conclusão do Curso de Pós-
Graduação “Lato Sensu” em Gestão Estratégica e Qualidade.
Por: Jane da Silva Faria.
3
AGRADECIMENTOS
À Deus, que sempre esteve ao meu lado,
fortalecendo-me com todo o poder de sua
glória, em toda a perseverança e
longanimidade, efetuando tanto o querer como
o realizar, segundo sua boa vontade.
4
DEDICATÓRIA
Dedico esta monografia aos meus pais, irmão,
professores e amigos do SAAE, que incentivaram
a realização do curso.
5
RESUMO
O presente trabalho aborda soluções de tratamento de esgotos sanitários
considerados alternativos ou simplificados para Volta Redonda. São apresentados os
tratamentos de águas residuárias domésticas de maior aplicabilidade para a cidade e as
tendências consolidadas sob o ponto de vista técnico, econômico e suas interfaces com a
saúde pública.
O conteúdo não é um guia de projeto ou operação de estações de tratamento, mas
uma fonte de dados julgados importantes para conhecimento das pessoas interessadas no
assunto que venham a participar de decisões sobre projetos da área. O trabalho, portanto,
parte do princípio que projetos de tratamento de esgotos devem ser feitos de forma a
envolver a participação da comunidade ou seus representantes, embora o processo adotado
deva ser projetado, operado e mantido por técnicos especialistas.
6
METODOLOGIA
Para determinar os processos que podem ser implantados em Volta Redonda, para
aumentar a cobertura do tratamento de esgotos, foram utilizados os métodos de: pesquisa de
campo, bibliográfica, observação do objeto de estudo. É importante ressaltar a importância
do SAAE/VR (Serviço Autônomo de Água e Esgoto de Volta Redonda) que cedeu o
material e que foi o objeto de observação e estudo, visto já ter vários sistemas de tratamento
de esgotos na cidade.
No desenvolvimento do trabalho levantaremos os processos de tratamentos
alternativos e simplificados existentes, verificando principalmente a aplicabilidade às
condições de Volta Redonda, os custos de implantação, operação e manutenção, bem como
a eficiência do tratamento sob o ponto de vista de redução de carga orgânica, nutrientes e
principalmente microorganismos patogênicos.
De posse de todas as informações, poderemos comparar os dados obtidos entre os
processos em si, para efeito de conhecimento de suas vantagens e desvantagens, chegando a
relação Custo X Benefício, e finalmente encontrado o processo de tratamento de esgotos
sanitários mais viável.
7
SUMÁRIO
INTRODUÇÃO 8
CAPÍTULO 1 - ESGOTOS 9 CAPÍTULO 2 - CARACTERIZAÇÃO DE ESGOTOS 11 CAPÍTULO 3 - PRINCIPAIS POLUENTES DOS ESGOTOS 13 CAPÍTULO 4 - SISTEMA DE ESGOTAMENTO 14 CAPÍTULO 5 - LEGISLAÇÃO AMBIENTAL 15
CAPÍTULO 6 - TRATAMENTO DE ESGOTOS 17 6.1 - Tipos de tratamento de esgotos 17 CAPÍTULO 7 - REMOÇÃO DE POLUENTES 20 CAPÍTULO 8 - ANÁLISE COMPARATIVA 21 CONCLUSÃO 31 BIBLIOGRAFIA CONSULTADA 32
8
INTRODUÇÃO
A solução técnica do esgotamento sanitário é complexa e difícil, devido
principalmente ao crescimento das grandes cidades e formação de aglomerados urbanos
com grande concentração da população, prejudicando os fluxos e requerendo do poder
público investimento de grande porte.
Somente 30% da população tem acesso à coleta de esgotos e deste percentual, cerca
de 8% conta com serviços de tratamento, o que ocasiona o lançamento diário de 10 bilhões
de litros de esgotos in natura nos corpos de água brasileiros.
Em Volta Redonda 100% da população tem acesso à coleta de esgoto, e deste
percentual, cerca 15% conta com serviços de tratamento (fonte: SAAE/VR-Serviço
autônomo de água e Esgoto de Volta redonda, 2003), além de degradar o meio ambiente,
constitui um grave problema de saúde pública.
Segundo a Organização Mundial de Saúde, 65% das internações hospitalares do
Brasil foram provocadas por doenças decorrentes de saneamento básico inadequados.
As razões que recomendam o tratamento dos esgotos podem ser resumidas em:
Ü Razões Ecológicas - Para que sejam mantidas condições adequadas à preservação
do meio ambiente, evitando alterações prejudiciais e a sua degradação.
Ü Razões de Saúde Pública - Para evitar a contaminação das águas receptoras e
conseqüências perigosas para o abastecimento de água, situados à jusante e a
contaminação direta de usuários (banhistas, desportistas, habitantes ribeirinhos, etc.) e
indireta (verdura, leite e outros alimentos);
Ü Razões Estéticas e de Conforto - Para evitar mau aspecto, desprendimento de
gases, mau cheiro, presença de sujeiras, materiais suspeitos e prejuízos para a paisagem;
Ü Razões Econômicas - Para evitar prejuízos consideráveis que podem ser causados
para as comunidades situadas a jusante, aumentando o custo do tratamento das águas
para abastecimento;
Ü Razões Legais - Para evitar penalidades em função do não cumprimento da lei
federal dos Recursos Hídricos.
9
CAPÍTULO 1 - ESGOTOS
Os esgotos domésticos, ou águas residuárias são os despejos líquidos de casas,
edifícios, estabelecimentos comerciais, indústrias, instituições ou quaisquer edificações que
contenham instalações de banheiros, lavanderias, cozinhas, ou qualquer dispositivo de
utilização de água. Compõe-se essencialmente da água de banho, urina, fezes, papel, restos
de comida, sabão, detergentes e águas de lavagem. O esgoto é repelente pela qualidade e
não pela quantidade de suas impurezas. Os esgotos domésticos são constituídos de 99,9 %
de água. A fração restante inclui sólidos orgânicos e inorgânicos, suspensos e dissolvidos,
bem como microorganismos. Portanto, é devido a essa fração de 0,1 % que há necessidade
de se tratar esgotos.
As impurezas podem ser:
Ü Impurezas físicas - substâncias que afetam as características da água,
independentemente de sua natureza química ou biológica. São partículas insolúveis, ou
sólidos, que alteram a transparência de água e precipitam-se em forma de lodo, podendo
causar cor, odor e também elevação da temperatura.
Ü Impurezas químicas - substâncias orgânicas e minerais solúveis. A fração orgânica do
esgoto é representada por proteínas, gorduras, hidratos de carbono, fenóis e por uma
série de substâncias artificiais, fabricadas pelo homem, como detergentes e defensivos
agrícolas.
Ü Impurezas biológicas - representadas pelos seres vivos liberados junto com os dejetos
humanos (bactérias, vírus, leveduras, vermes e protozoários). Alguns destes seres
habitam normalmente no intestino do homem sem prejudicar a saúde, mas outros
causam doenças e são denominados organismos patogênicos.
A implantação de um sistema de saneamento significa interferir no meio ambiente, de maneira a interromper o ciclo de transmissão da doença.
10
O controle da transmissão das doenças, além da intervenção em saneamento e dos cuidados médicos, completa-se quando é promovida a educação sanitária, adotando-se hábitos higiênicos.
As principais doenças relacionadas com esgotos são: Poliomielite, Hepatite tipo A,
Giardíase, Disenteria, Diarréia, Febre tifóide, Febre paratifóide, Cólera, Ascaridíase (lombriga),
Tricuriase, Ancilostomíase (amarelão), Teníase, Cisticercose, Esquistossomose, Filariose
(elefantíase).
Podemos classificar o esgoto, conforme o tipo de efluente:
Domésticos - incluem águas fecais ou imundas e águas residuárias ou servidas;
Industriais - incluem águas residuárias orgânicas, inertes, tóxicas ou agressivas.
Os efluentes industriais podem exercer uma grande influência no projeto dos
sistemas de esgotos sanitários e na operação das estações de tratamento. Para que o
tratamento seja eficaz, é necessário que sejam previamente removidos dos despejos
industriais os contaminantes que possam causar um dos seguintes problemas:
Ü Toxidez aos microrganismos responsáveis pelo tratamento biológico dos esgotos;
Ü Toxidez ao tratamento do lodo gerado no tratamento dos esgotos e à sua disposição
final;
Ü Riscos à segurança dos trabalhadores e problemas na operacionalidade da rede de coleta
e interceptação;
Ü Presença de contaminantes no efluente do tratamento biológico, devido ao fato dos
mesmos poderem não ser removidos pelo tratamento.
Para os despejos industriais são possíveis as seguintes soluções:
Tratamento dos efluentes industriais em estação de tratamento própria e lançamento
direto no corpo d'água receptor;
Pré-condicionamento dos efluentes industriais em estação própria e lançamento em rede pública de coleta, desde que exista estação de tratamento de esgotos para atendimento ao município.
11
CAPÍTULO 2 - CARACTERIZAÇÃO DE ESGOTOS
A quantidade de esgoto produzido depende principalmente da quantidade de água
consumida, isto é, em média 120 litros/pessoa/dia, sendo que o esgoto estaria em torno de
80 % dessa água, mas além desta contribuição ainda existem outras como: infiltração,
águas de chuva, despejos de indústria e águas de resfriamento, etc.
A infiltração no sistema de esgotamento ocorre através de tubos defeituosos,
conexões, juntas ou paredes de poços de visita. A quantidade de água infiltrada depende de
diversos fatores, como tipo de tubulação, tipo de junta empregada, extensão da rede
coletora, área servida, tipo de solo, profundidade do lençol freático e densidade
populacional. Assim pode esperar um volume maior de esgoto do que de consumo de água.
A característica da qualidade dos esgotos é função dos usos à qual a água foi
submetida. Esses usos, e a forma com que são exercidos variam com o clima, situação
social e econômica, e hábitos da população.
Os parâmetros que definem a qualidade do esgoto podem ser divididos em três
categorias: físicos, químicos e biológicos. Os quadros a seguir apresentam as principais
características físicas, químicas e biológicas dos esgotos domésticos.
Quadro 1 - Principais características físicas dos esgotos domésticos
Parâmetro Descrição
Temperatura Superior à água de abastecimento, varia conforme as estações do ano. Influência
na atividade microbiana, solubilidade dos gases e viscosidade do líquido.
Cor Esgoto fresco é ligeiramente cinza, já o séptico é cinza escuro ou preto.
Odor O esgoto fresco apresenta odor oleoso, relativamente desagradável, enquanto o
séptico tem odor fético (desagradável), devido ao gás sulfídrico e produtos da
decomposição. Já os despejos industriais possuem odores característicos.
Turbidez Causada por uma grande variedade de sólidos em suspensão, os esgotos mais
frescos ou mais concentrados, geralmente são maior a turbidez.
12
Quadro 2 - Principais características químicas dos esgotos domésticos
Parâmetro Descrição
Sólidos Totais Orgânicos e inorgânicos; suspensos e dissolvidos; sedimentáveis.
Matéria Orgânica Mistura heterogênea, sendo os principais: proteínas, carboidratos e lipídios.
Nitrogênio Total e
Fósforo
São nutrientes indispensáveis para o desenvolvimento dos microrganismos no
tratamento biológico. O Nitrogênio Total inclui o nitrogênio orgânico,
amônia, nitrito e nitrato. O Fósforo existe na forma orgânica e inorgânica.
pH Os processos de oxidação biológica normalmente tendem a reduzir o pH.
Alcalinidade Devido à presença de bicarbonato, carbonato e íon hidroxila (OH-).
Cloretos Provenientes da água de abastecimento e dos dejetos humanos.
Óleos e Graxas Nos esgotos domésticos, as fontes são óleos e gorduras das comidas.
Quadro 3 - Principais características biológicas dos esgotos domésticos
Microrganismo Descrição
Bactérias Organismos protistas unicelulares apresentam-se em várias formas e tamanhos.
São os principais responsáveis pela estabilização da matéria orgânica, algumas
são patogênicas, causando doenças intestinais.
Fungos De grande importância na decomposição da matéria orgânica, podem crescer
em condições de baixo pH, sendo organismos aeróbios, multicelulares, não
fotossintéticos e heterotróficos.
Protozoários Organismos unicelulares sem parede celular. A maioria é aeróbia ou
facultativa, podendo ser patogênica. Alimentam-se de bactérias, algas e outros
microrganismos. São essenciais no tratamento para o equilíbrio dos grupos.
Vírus Organismos parasitas, formados pela associação de material genético (DNA ou
RNA) e uma carapaça proteica. Causam doenças e podem ser de difícil
remoção no tratamento.
Helmintos Animais superiores, sendo que seus ovos podem causar doenças.
13
CAPÍTULO 3 - PRINCIPAIS POLUENTES DOS ESGOTOS
O quadro a seguir apresenta os efeitos dos principais poluentes dos esgotos.
Quadro 4 – Principais poluentes dos esgotos
Poluentes Parâmetros Efluentes Conseqüências
Sólidos em
Suspensão
Sólidos em
Suspensão Totais
- Domésticos
- Industriais
Problemas estéticos, depósitos de
lodo, adsorção de poluentes e
proteção de patogênicos.
Sólidos
Flutuantes
Óleos e graxas - Domésticos
- Industriais
Problemas estéticos.
Matéria
Orgânica
Biodegradável
Demanda
Bioquímica de
Oxigênio
- Domésticos
- Industriais
Consumo de oxigênio,
mortandade de peixes e
condições sépticas.
Patogênicos Coliformes - Domésticos Doenças de veiculação hídrica.
Nutrientes Nitrogênio
Fósforo
- Domésticos
- Industriais
Crescimento excessivo de algas e
toxidade aos peixes e doenças.
Compostos não
Biodegradáveis
Pesticidas
Detergentes
Outros
- Industriais
- Agrícolas
Toxidade, espumas, redução de
transferência de oxigênio e maus
odores.
Metais Pesados Zinco, arsênio,
cádmio, cromo,
mercúrio, etc.
- Industriais Toxidade, inibição no tratamento,
problemas de disposição do lodo
na agricultura, contaminação da
água subterrânea.
Sólidos
Inorgânicos
Dissolvidos
Sólidos
Dissolvidos Totais
Condutividade
Elétrica
- Reutilizados Salinidade excessiva - prejuízo às
plantações (irrigação), toxidade a
plantas e problemas de
permeabilidade do solo (sódio).
14
CAPÍTULO 4 - SISTEMA DE ESGOTAMENTO
Caso não seja dada uma adequada destinação aos esgotos, estes acabam poluindo o
solo, contaminando as águas superficiais e subterrâneas e freqüentemente passam a escoar a
céu aberto, constituindo-se em perigosos focos de disseminação de doenças.
Com a construção dos esgotos sanitários em uma comunidade, procura-se atingir os
seguintes objetivos:
- Coleta dos esgotos individual ou coletiva;
- Afastamento rápido e seguro dos esgotos sejam através de fossas ou sistemas de redes;
- Tratamento e disposição sanitariamente adequada dos esgotos tratados.
Como conseqüência, temos os seguintes benefícios:
U Melhoria das condições sanitárias locais;
U Conservação dos recursos naturais;
U Eliminação de focos de poluição e contaminação;
U Eliminação de problemas estéticos desagradáveis;
U Melhoria do potencial produtivo do ser humano;
U Redução das doenças ocasionadas pela água contaminada por dejetos;
U Redução dos recursos aplicados no tratamento de doenças;
U Diminuição dos custos no tratamento de água para abastecimento.
Os tipos de instalações que compõem um sistema de esgotos (tubulações, caixas,
aparelhos sanitários, fossas, estações de tratamento), são definidos em função de fatores
locais, isto é, tipo de solo, quantidade de líquido escoado, número de pessoas, custos, tipo
de efluentes e outros.
15
CAPÍTULO 5 - LEGISLAÇÃO AMBIENTAL
- A qualidade dos esgotos tratados que se deve alcançar através do tratamento deve
satisfazer à legislação vigente.
A Resolução CONAMA nº20, de 18/06/86, dividiu as águas do território nacional
em águas doces (salinidade 0,05 %), salobras (salinidade entre 0,05 % e 0,3%) e salinas
(salinidade 0,3%). Em função dos usos previstos, foram criadas nove classes. O quadro a
seguir apresenta um resumo dos usos preponderantes das classes relativas à água doce.
Nesta estrutura, Classe Especial pressupõe os usos mais nobres, e a Classe 4, os menos
nobres.
Quadro 5 - Classificação das águas doces em função dos usos preponderantes
Classe Uso
especial 1 2 3 4
Abastecimento doméstico x x (a) x (b) x (b)
Preservação do equilíbrio natural das comunidades aquáticas x
Recreação de contato primário x x
Proteção das comunidades aquáticas x x
Irrigação x (c) x (d) x (e)
Criação de espécies (agricultura) x x
Dessedentação de animais x
Navegação x
Harmonia paisagística x
Usos menos exigentes x
Notas: (a) após tratamento simples; (b) após tratamento convenciona; (c) hortaliças e frutas
rentes ao solo; (d) hortaliças e plantas frutíferas; (e) cultura arbórea, cerealíferas e
forrageiras.
16
A cada uma das classes listadas acima corresponde uma determinada qualidade é
expressa na forma de padrões, através da referida Resolução CONAMA (a nível nacional).
Além dos padrões de qualidade dos corpos receptores, a legislação apresenta ainda padrões
para lançamento de efluentes nos corpos d'água.
O inter-relacionamento entre os dois padrões se dá no sentido de que um efluente,
além de satisfazer os padrões de lançamento, deve proporcionar condições tais no corpo
receptor, de forma que a qualidade do mesmo se enquadre dentro dos padrões para corpos
receptores. Os principais padrões de qualidade de água encontram-se no quadro seguinte.
Quadro 5 - Padrões de qualidade para corpos d'água (Resolução CONAMA nº20,18/06/86)
Padrão para Corpo D’água (Classe) Parâmetro Unidade
1 2 3 4
Padrão de
lançamento
Cor
Turbidez
Sabor e odor
Temperatura
Material Flutuante
Óleos e Graxas
Corantes artificiais
Sólidos dissolvidos
Cloretos
pH
uH
uT
- oC
-
-
-
mg/l
mg/l
-
30
40
VA
-
VA
VA
VA
500
250
6 a 9
75
100
VA
-
VA
VA
VA
500
250
6 a 9
75
100
VA
-
VA
VA
VA
500
250
6 a 9
-
-
-
-
VA
-
-
-
-
6 a 9
-
-
-
< 40
ausente
-
-
-
-
5 a 9
DBO5
DQO
OD
mg/l
mg/l
mg/l
3
-
6
5
-
5
10
-
4
-
-
2
-
-
Sólidos em Suspensão mg/l - - - - 100
Amônia mg/l 0,02 0,02 - - 50
Coliformes totais
Coliformes fecais
Org/100ml
Org/100ml
1000
200
5000
1000
20000
4000
-
-
-
-
17
CAPÍTULO 6 - TRATAMENTO DE ESGOTOS
Basicamente, uma Estação de Tratamento convencional, tem a finalidade de
promover um tratamento dos esgotos domésticos, tornando-as condições de serem lançados
aos rios, riachos, lagos ou ao mar. Os esgotos são encaminhados a ETE (Estação de
Tratamento de Esgotos) onde, inicialmente são retiradas as impurezas mais grosseiras
(sólidos, gorduras e areia), para após, ser removida a matéria orgânica completando-se o
tratamento.
Os efluentes são lançados, então por um emissário, ao seu destino final com um
elevado índice de purificação. A formação de lodo proveniente desse tratamento
proporciona a sua utilização eventual como adubo, após ter sido tratado convenientemente.
Assim, os objetivos que se deseja alcançar com a implantação de uma estação de
tratamento de esgotos domésticos referem-se à remoção dos principais poluentes presentes
nas águas residuárias, portanto, espera-se remover:
- Matéria orgânica;
- Sólidos em suspensão;
- Organismos patogênicos (organismos causadores de doenças).
Eventualmente, em processos de tratamento mais sofisticados, processa-se a
remoção de nitrogênio e fósforo (nutrientes).
6.1 - Tipos de tratamento de esgotos
Quanto à eficiência, as unidades de tratamento podem ser: preliminar, primário,
secundário e terciário.
No tratamento preliminar removem-se os sólidos suspensos, como sólidos
grosseiros, gorduras e areia. Sendo constituído por: grades; desintegradores; caixas de areia
(desarenadores); tanques de remoção de óleo e graxas.
18
O tratamento primário apresenta como objetivo a remoção do material em
suspensão, não grosseiro, que flutue ou decante, composto de decantadores e flotadores,
que produzem os lodos primários ou crus, que deve ser tratado antes de sua disposição.
Além dos processos de tratamento preliminar, inclui:
Ü Decantação (sedimentação simples ou com polieletrólitos);
Ü Flotação (simples ou por ar dissolvido);
Ü Precipitação química;
Ü Digestão do lodo;
Ü Secagem do lodo;
Ü Sistemas compactos (decantação e digestão).
No tratamento secundário, os sólidos dissolvidos e finos sólidos suspensos que não
decantem, não são removíveis apenas com a ação de força de gravidade, para estes é
necessário utilizar microorganismos que se alimentam dessas matérias, transformando-os
em sais minerais e novos microorganismos.
Os microorganismos mais importantes para o tratamento do esgoto são bactérias,
estas se dividem em:
Bactérias aeróbias - quando a energia utilizada pela bactéria é obtida através da
oxidação da matéria orgânica, em que é usado oxigênio na respiração;
Bactérias anaeróbias - não precisam de oxigênio para respiração;
Bactérias facultativas - se tiver oxigênio funcionam como aeróbias e se não tiver
funcionam como anaeróbias.
Já o tratamento terciário ou avançado, é processos mais sofisticados e específicos,
utilizados quando se quer um esgoto tratado de qualidade superior, este tratamento é usual
em nações desenvolvidas com escassos recursos hídricos, como exemplo Holanda e
Israel.Completa os processos anteriores, podendo ser feito por: lagoas de maturação,
desinfecção, remoção de nutrientes e de complexos orgânicos.
19
A seguir, através de quadros, podemos verificar as características dos níveis de
tratamento com suas eficiências.
Quadro 6 - Eficiência dos tipos de tratamento
Tipo de
Tratamento
Matéria orgânica
(% remoção DBO)
Sólidos em suspensão
(% remoção SS)
Nutrientes
(% remoção)
Bactérias
(% remoção)
Preliminar 5 – 10 5 - 20 Não remove 10 - 20
Primário 30 – 40 60 - 70 Não remove 30- 40
Secundário 60 – 99 65- 95 Pode
remover
60 - 99
Terciário 40 – 99 80 – 99 Até 99 Até 99,999
Quadro 7 - Nível de tratamento de esgotos
NÍVEL DE TRATAMENTO
ITEM Preliminar Primário Secundário
Poluentes removidos . Sólidos grosseiros .Sólidos
sedimentáveis. DBO
em suspensão
DBO, Sólidos não
sedimentáveis, alguns
nutrientes e
patogênicos.
Mecanismo
predominante
Físico
Físico
Biológico
Cumpre o padrão de
lançamento?
Não
Não
Usualmente sim
Aplicação
. Montante de
elevatória.
. Etapa inicial de
tratamento.
. Tratamento parcial.
. Etapa intermediária
de tratamento mais
completa.
. Tratamento mais
completo para
matéria orgânica e
sólidos em suspensão.
20
CAPÍTULO 7 –REMOÇÃO DE POLUENTES
Dependendo do processo a ser utilizado, vários mecanismos podem atuar separadas
ou simultaneamente na remoção de poluentes. Os principais mecanismos estão abaixo.
Quadro 8 - Principais mecanismo de remoção de poluentes
POLUENTE PRINCIPAIS MECANISMOS DE REMOÇÃO
Grosseiros Gradeamento – retenção dos sólidos com dimensões superiores ao
espaçamento entre barras.
Em
suspensão
Sedimentação – separação de partículas com densidade superior à do
esgoto.
Sólidos
Dissolvidos Adsorção – retenção na superfície de aglomerados de bactérias ou
biomassa.
Sedimentação – separação de partículas com densidade superior à do
esgoto.
Adsorção – retenção na superfície de aglomerados de bactérias ou
biomassa.
Hidrólise – conversão da DBO suspensa em DBO solúvel, por meio
de enzimas, possibilitando a sua estabilização.
DBO em
suspensão
Estabilização – utilização pelas bactérias como alimento, com
conversão a gases, água e outros compostos inertes.
Adsorção – retenção na superfície de aglomerados de bactérias ou
biomassa.
Matéria
orgânica
DBO solúvel
Estabilização – utilização pelas bactérias como alimento, com
conversão a gases, água e outros compostos inertes.
Radiação ultravioleta – radiação do sol ou artificial.
Condições ambientais adversas – temperatura, pH, falta de alimento, competição
com outras espécies.
Patogênicos
Desinfecção – adição de algum agente desinfetante, como o cloro.
21
CAPÍTULO 8 - ANÁLISE COMPARATIVA
O objetivo é fazer um trabalho de análise comparativa entre os principais processos
usados para tratamento de esgotos sanitários. Na seqüência são mostrados quadros que
auxiliaram nossa análise.
Quadro 9 – Descrição sucinta dos sistemas de tratamento
LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO
Lagoa
facultativa
A DBO solúvel e finamente particulada é estabilizada aerobiamente por
bactérias dispersas no meio liquido, já a DBO suspensa sedimenta-se, sendo
estabilizada anaerobiamente por bactérias no fundo da lagoa. O oxigênio
requerido pelas bactérias aeróbias é fornecido pelas algas, por fotossíntese.
Lagoa
anaeróbia -
lagoa
facultativa
A DBO é em torno de 50% estabilizada na lagoa anaeróbia (mais profunda e
com menor volume), enquanto a remanescente é removida na lagoa facultativa,
ocupando área inferior ao de uma lagoa facultativa única.
Lagoa
aerada
facultativa
A remoção da DBO é similar ao de uma lagoa facultativa. Só que o oxigênio é
fornecido por aeradores mecânicos, ao invés de fotossíntese. Os sólidos e da
biomassa que sedimenta são decompostos anaerobiamente no fundo.
Lagoa
aerada de
mistura
completa -
lagoa de
decantação
A energia introduzida por unidade de volume da lagoa é elevada, o que faz
com que os sólidos (principalmente a biomassa) permaneçam dispersos no
meio liquido, ou em mistura completa. A decorrente maior concentração de
bactérias no meio líquido aumenta a eficiência do sistema na remoção da DBO,
o que permite que a lagoa tenha um volume inferior ao de uma lagoa aerada
facultativa No entanto, o efluente contém elevados teores de sólidos
(bactérias), que necessitam ser removidos antes do lançamento no corpo
receptor. A lagoa de decantação a jusante proporciona condições para esta
remoção. O lodo da lagoa de decantação deve ser removido em períodos de
poucos anos.
22
LODOS ATIVADOS
Lodos ativados
convencional
A concentração de biomassa no reator é bastante elevada,
devido à recirculação dos sólidos (bactérias) sedimentados no
fundo do decantador secundário. A biomassa permanece mais
tempo no sistema do que o líquido, o que garante uma
elevada eficiência na remoção da DBO. Há a necessidade da
remoção de uma quantidade de lodo (bactéria) equivalente à
produzida. Este lodo removido necessita uma estabilização na
etapa de tratamento do lodo. O fornecimento de oxigênio é
feito por aeradores mecânicos ou por ar difuso. A montante
do reator há uma unidade de decantação primária, de forma a
remover os sólidos sedimentáveis do esgoto bruto.
Lodos ativados por
aeração prolongada
Similar ao sistema anterior, com a diferença de que a
biomassa permanece mais tempo no sistema (os tanques de
aeração são maiores). Com isto, há menos DBO disponível
para as bactérias, o que faz com que elas se utilizem da
matéria orgânica do próprio material celular para a sua
manutenção. Em decorrência, o lodo excedente retirado
(bactérias) já sai estabilizado. Não se incluem usualmente
unidades de decantação primária.
Lodos ativados de fluxo
intermitente
A operação do sistema é intermitente. Assim, no mesmo
tanque ocorrem, em fases diferentes, as etapas de reação
(aeradores ligados) e sedimentação (aeradores desligados).
Quando os aeradores estão desligados, os sólidos
sedimentam, ocasião em que se retira o efluente
(sobrenadante). Ao se religar os aeradores, os sólidos
sedimentados retornam à massa líquida, o que dispensa as
elevatórias de recirculação. Não há decantadores secundários.
Pode ser na modalidade convencional ou aeração prolongada.
23
SISTEMAS AERÓBIOS COM BIOFILMES
Filtro de
Baixa
carga
A DBO é estabilizada aerobiamente por bactérias que crescem aderidas a um
meio suporte (comumente pedras). O esgoto é aplicado na superfície do tanque
através de distribuidores rotativos. O líquido percola pelo tanque, saindo pelo
fundo, ao passo que a matéria orgânica fica retida pelas bactérias Os espaços
livres são vazios, o que permite a circulação de ar. No sistema de baixa carga, há
pouca disponibilidade de DBO para as bactérias, o que faz com que as mesmas
sofram uma autodigestão, saindo estabilizadas do sistema. As placas de bactérias
que se despregam das pedras são removidas no decantador secundário O sistema
necessita de decantação primária.
Filtro de
Alta carga
Similar ao sistema anterior, com a diferença de que a carga de DBO aplicada é
maio. As bactérias (lodo excedente) necessitam de estabilização no tratamento
do lodo. O efluente do decantador secundário é recirculado para o filtro, de
forma a diluir o afluente e garantir uma carga hidráulica homogênea.
Biodisco Os biodiscos não são filtros biológicos, mas apresentam a similaridade de que a
biomassa cresce aderida a um meio suporte. Este meio é provido por discos que
giram, ora expondo a superfície ao liquido, ora ao ar.
SISTEMAS ANAERÓBIOS
Reator
anaeróbio
de manta
de lodo
A DBO é estabilizada anaerobicamente por bactérias dispersas no reator. O fluxo
do líquido é ascendente. A parte superior do reator é dividida nas zonas de
sedimentação e de coleta de gás. A zona de sedimentação permite a saída do
efluente clarificado e o retorno dos sólidos (biomassa) ao sistema, aumentando a
sua concentração no reator. Entre os gases formados inclui-se o metano. O
sistema dispensa decantação primária. A produção de lodo é baixa, e o mesmo já
sai estabilizado.
Filtro
Anaeróbio
A DBO é estabilizada anaerobiamente por bactérias aderidas a um meio suporte
(usualmente pedras) no reator. O tanque trabalha submerso, e o fluxo é
ascendente. O sistema requer decantação primária (freqüentemente fossas
sépticas). A produção de lodo é baixa, e o mesmo já sai estabilizado.
24
DISPOSIÇÃO NO SOLO
Infiltração Lenta Os esgotos são aplicados ao solo, fornecendo água
e nutrientes necessários para o crescimento das
plantas. Parte do liquido é evaporada, parte percola
no solo, e a maior parte é absorvida pelas plantas.
As taxas de aplicação no terreno são bem baixas. O
líquido pode ser aplicado segundo os métodos da
aspersão, do alagamento e vala.
Infiltração Rápida
Os esgotos são dispostos em bacias rasas. O
liquido passa pelo fundo poroso e percola pelo
solo. A perda por evaporação é menor, face às
maiores taxas de aplicação. A aplicação é
intermitente, proporcionando um período de
descanso para o solo. Os tipos mais comuns são:
percolação para a água subterrânea, recuperação
por drenagem subsuperficial e recuperação por
poços freáticos.
Infiltração Sub-superficial
O esgoto pré-decantado é aplicado abaixo do nível
do solo. Os locais de infiltração são preenchidos
com um meio poroso, no qual ocorre o tratamento
Os tipos mais comuns são as valas de infiltração e
os sumidouros.
Escoamento Superficial
Os esgotos são distribuídos na parte superior de
terrenos com uma certa declividade, através do
qual escoam, até serem coletados por valas na parte
inferior. A aplicação é intermitente. Os tipos de
aplicação são: aspersores de alta pressão,
aspersores de baixa pressão e tubulações ou canais
de distribuição com aberturas intervaladas.
25
Quadro 10 - Balanço de vantagens e desvantagens dos sistemas
Sistemas de Lagoas de Estabilização
Sistema Vantagens Desvantagens
Lagoa
Facultativa
- Satisfatória eficiência na remoção de DBO.
- Eficiência na remoção de patogênicos.
- Construção, operação e manutenção simples.
- Reduzidos custos de implantação e operação.
- Ausência de equipamentos mecânicos.
- Requisitos energéticos praticamente nulos.
- Satisfatória resistência a variações de carga.
- Remoção de lodo necessário apenas após há 20
anos.
- Elevados requisitos de área.
- Dificuldade em satisfazer padrões de
lançamento bem restritivos.
- A simplicidade operacional pode trazer
o descaso na manutenção (crescimento de
vegetação) e ao crescimento de insetos.
- Possível necessidade de remoção de
algas do efluente para o cumprimento de
padrões rigorosos.
Sistema de
Lagoa
Anaeróbia-
Lagoa
Facultativa
- Idem lagoas facultativas.
- Requisitos de área inferiores aos das lagoas
facultativas únicas.
- Idem lagoas facultativas.
- Possibilidade de maus odores na lagoa
anaeróbica, sendo necessário o
afastamento às residências
circunvizinhas.
- Eventual necessidade de elevatórias de
recirculação do efluente, para controle de
maus odores.
Lagoa
Aerada
Facultativa
- Construção, operação e manutenção
relativamente simples.
- Requisitos de área inferiores aos sistemas de
lagoas facultativas e anaeróbio-facultativas.
- Maior independência das condições climáticas
que os sistemas de lagoas facultativas e
anaeróbio-facultativas, com eficiência na
remoção da DBO superior à das lagoas
facultativas.
- Satisfatória resistência a variações de carga.
- Reduzidas possibilidades de maus odores.
- Introdução de equipamentos.
- Ligeiro aumento no nível de
sofisticação.
- Requisitos de área ainda elevados.
- Requisitos de energia relativamente
elevados.
26
Sistemas de Lodos Ativados
Sistema Vantagens Desvantagens
Lodos
ativados
convencional
Elevada eficiência na remoção de DBO.
Nitrificação usualmente obtida.
Possibilidade de remoção de N e P.
Baixos requisitos de área.
Processo confiável, desde que
supervisionado.
Reduzidas possibilidades de maus
odores, insetos e vermes.
Elevados custos de implantação,
operação e consumo de energia.
Necessidade de operação sofisticada.
Elevado índice de mecanização.
Sensível a descargas tóxicas.
Necessidade do tratamento completo
do lodo e da sua disposição final.
Possíveis problemas ambientais com
ruídos e aerossóis.
Lodos
ativados
(aeração
prolongada)
Idem lodos ativados convencional.
Sistema com maior eficiência na
remoção da DBO.
Nitrificação consistente.
Mais simples conceitualmente que lodos
ativados convencionais.
Menor geração de lodo que lodos
ativados convencionais.
Estabilização do lodo no próprio reator.
Elevada resistência a variações de carga
e a cargas tóxicas.
Satisfatória independência das condições
atmosféricas.
Elevados custos de implantação e
operação.
Sistema com maior consumo de
energia.
Elevado índice de mecanização
(embora inferior a lodos ativados
convencionais).
Necessidade de remoção da umidade
do lodo e de sua disposição final (embora
mais simples que lodos ativados
convencionais).
Lodos
ativados
(fluxo
intermitente)
Elevada eficiência na remoção de DBO.
Satisfatória remoção de N e P.
Baixos requisitos de área.
Mais simples conceitualmente que os
demais sistemas de lodos ativados.
Menos equipamentos que os demais
sistemas de lodos ativados.
Flexibilidade operacional (através da
variação dos ciclos).
Decantador secundário e elevatória de
recirculação não são necessários.
Elevados custos de implantação e
operação.
Maior potência instalada que os
demais sistemas de lodos ativados.
Necessidade do tratamento e da
disposição do lodo (variável com a
modalidade convencional ou prolongada).
Usualmente mais competitivo
economicamente para populações
menores.
27
Sistemas Aeróbios com Biofilme
Sistema Vantagens Desvantagens
Filtro
Biológico de
Baixa Carga
- Elevada eficiência na remoção de DBO.
- Nitrificação freqüente.
- Requisitos de área relativamente baixos.
- Mais simples conceitualmente do que
lodos ativados.
- Índice de mecanização relativamente
baixo.
- Equipamentos mecânicos simples.
- Estabilização do lodo no próprio filtro.
- Menor flexibilidade operacional que lodos
ativados.
- Elevados custos de implantação.
- Requisitos de área mais elevados do que os
filtros biológicos de alta carga.
- Relativa dependência da temperatura do ar.
- Relativamente sensível a descargas tóxicas.
- Necessidade de remoção da umidade do
lodo e da sua disposição final (embora mais
simples que filtros biológicos de alta carga).
- Possíveis problemas com moscas.
- Elevada perda de carga.
Filtro
Biológico de
Alta Carga
- Boa eficiência na remoção de DBO
(embora ligeiramente inferior aos filtros de
baixa carga).
- Mais simples conceitualmente do que
lodos ativados.
- Maior flexibilidade operacional que filtros
de baixa carga.
- Melhor resistência a variações de carga
que filtros de baixa carga.
- Reduzidas possibilidades de maus odores.
- Operação ligeiramente mais sofisticada do
que os filtros de baixa carga.
- Elevados custos de implantação.
- Relativa dependência da temperatura do
ar.
- Necessidade do tratamento completo do
lodo e da sua disposição final.
- Elevada perda de carga.
Biodisco -Elevada eficiência na remoção da DBO.
- Nitrificação freqüente.
- Requisitos de área bem baixos.
- Mais simples conceitualmente do que
Biodisco lodos ativados.
- Equipamento mecânico simples.
- Reduzidas possibilidades de maus odores.
- Reduzida perda de carga.
- Elevados custos de implantação.
-Adequado principalmente para pequenas
populações (para não necessitar de número
excessivo de discos).
- Cobertura dos discos usualmente necessária
(proteção contra chuvas, ventos e
vandalismo).
- Relativa dependência da temperatura.
28
Sistemas Anaeróbios
Sistema Vantagens Desvantagens
Reator anaeróbio
de manta de lodo
Satisfatória eficiência na remoção de
DBO.
Baixos requisitos de área.
Baixos custos de implantação e
operação.
Reduzindo consumo de energia.
Não necessita de meio suporte.
Construção, operação e manutenção
simples.
Baixíssima produção de lodo.
Boa desidratabilidade do lodo.
Estabilização do lodo no próprio
reator.
Necessita apenas da disposição final
do lodo.
Rápido reinício após períodos de
paralisação.
Dificuldade em satisfazer
padrões de lançamento bem
restritivos.
Efluente com aspecto
desagradável.
Remoção de N e P
insatisfatória.
Possibilidade de maus
odores.
A granulação da
biomassa pode ser difícil.
A partida do processo é
geralmente lenta.
Relativamente sensível a
variações de carga.
Restrito ao tratamento de
afluentes com baixas
concentrações de sólidos.
Fossa séptica-filtro
anaeróbio
Idem reator anaeróbio de fluxo
ascendente (exceção – necessidade de
meio suporte).
Boa adaptação a diferentes tipos e
concentrações de esgotos.
Boa resistência a variações de carga.
Dificuldade em satisfazer
padrões de lançamento bem
restritivos.
Possibilidade de efluentes
com aspecto desagradável.
Remoção de N e P
insatisfatória.
Possibilidade de maus
odores (embora possam ser
controlados).
Riscos de entupimentos.
29
Sistemas de Disposição no Solo
Sistema Vantagens Desvantagens
Infiltração
lenta
-Elevadíssima eficiência na remoção de
DBO e de coliformes.
-Satisfatória eficiência na remoção de N e
P.
-Método de tratamento e disposição final
combinado.
-Requisitos energéticos praticamente nulos.
-Construção, operação e manutenção
simples.
-Reduzidos custos de implantação e
operação.
-Boa resistência a variações de carga.
-Não há lodo a ser tratado.
-Proporciona fertilização e
condicionamento do solo.
-Retorno financeiro na irrigação de áreas
agricultáveis.
- Recarga do lençol subterrâneo.
-Elevadíssimos requisitos de área.
-Possibilidade de maus odores.
-Possibilidade de insetos e vermes.
-Relativamente dependente do clima e dos
requisitos de nutrientes dos vegetais.
-Dependente das características do solo.
-Risco de contaminação de vegetais a serem
consumidos, caso seja aplicado
indiscriminadamente.
-Possibilidade de contaminação dos
trabalhadores na agricultura (na aplicação por
aspersão).
-Possibilidade de efeitos químicos no solo,
vegetais e água subterrânea (no caso de haver
despejos industriais).
-Difícil fiscalização e controle com relação
aos vegetais irrigados.
-A aplicação deve ser suspensa ou reduzida
nos períodos chuvosos.
Infiltração
rápida
-Idem infiltração lenta (embora eficiência
na remoção de poluentes seja menor).
-Requisitos de área bem inferiores ao da
infiltração lenta.
-Reduzida dependência da declividade do
solo.
-Aplicação durante todo o ano.
-Idem infiltração lenta (mas com menores
requisitos de área e possibilidade de
aplicação durante todo o ano).
-Potencial de contaminação do lençol
subterrâneo com nitratos.
Escoamento
superficial
-Idem infiltração rápida (mas com geração
de efluente final e com maior dependência
da declividade do terreno).
-Dentre os métodos de disposição no solo, é
a com menor dependência das
características do solo.
-Idem infiltração rápida.
-Maior dependência da declividade do solo.
-Geração de efluente final.
30
Quadro 11 - Características típicas dos principais sistemas de tratamento de esgotos
Eficiência na remoção
(%)
Requisitos Sistemas de
tratamento
Matéria
orgânica
Patogênico Área
(m2/hab)
Potência
(W/hab)
Custos
(U$/hab)
Quantidade
de lodo a ser
tratado
(m3/hab.ano)
Tratamento
preliminar
0-5 0 < 0,001 0 2-8 -
Tratamento
primário
35-40 30-40 0,03-0,05 0 20-30 0,6-1,3
Lagoas sem
aeração
80-90 60-99,9 1,5-5,0 0 10-30 -
Disposição
no solo
85-99 90-99 1-50 0 5-20 -
Sistemas
anaeróbios
60-90 60-90 0,05-0,4 0 20-80 0,07-0,1
Lagoas com
aeração
70-90 60-99 0,2-2,5 1-1,7 10-30 -
Filtros
biológicos
80-93 60-90 0,15-0,7 0,2-1,6 40-120 0,4 –1,5
Lodos
ativados
85-98 60-90 0,2-0,35 1,5-4,0 40-120 0,7-1,5
31
CONCLUSÃO
Se verificarmos os processos de tratamentos de esgotos, sob o ponto de vista
econômico ou de saúde pública, chegaremos a conclusão de que não existe o sistema ideal
de tratamento para quaisquer condições. Cada caso deve ser analisado individualmente,
levando em conta tanto aspectos técnicos como financeiras possibilidades de operação e
manutenção, conciliando-os de maneira a atender os anseios da população interessada, sem
perder de vista as particularidades locais no processo de investigação e decisão.
Um estudo levando em consideração prerrogativas citadas, abre vias múltiplas, onde
se pode chegar realmente a uma solução eficaz, econômica e adequada, não somente de
projeto, mas principalmente, na garantia efetiva do funcionamento da estação de
tratamento.
A presença de um profissional da área, com visão integrada sobre os diversos
processos é fundamental. Os processos ditos alternativos, principalmente aquele que
utilizam a respiração anaeróbia, afiguram-se como uma solução de altíssimo potencial para
as condições encontradas em Volta Redonda e diversos municípios brasileiros, ou seja, pela
economia de custos em implantação e manutenção como também sobre os diversos tipos de
doenças associadas aos esgotos.
É possível, na maioria das situações encontradas em Volta redonda, implantar-se
um processo menos eficiente em primeira etapa ou que remova um menor número de
poluentes e mesmo microorganismos, para delegar a uma segunda etapa a evolução de um
sistema mais eficiente ou mais abrangente que remova os poluentes e microorganismos.
Esta alternativa de etapalização de qualidade é seguramente muito mais desejável
do que um grande descumprimento aos padrões e de solução imprevisível no tempo.
Naturalmente deverá ser tomado o máximo cuidado no sentido de e evitar que as soluções a
custos muito baixo ou provisório sejam definitivas.
A seleção e escolha do processo de tratamento devem ser, portanto, uma proposta
consciente e discutida onde todos os fatores devem ser levados seriamente em consideração
e ainda consideramos que os processos alternativos e de baixo custo devem e merecem ser
aplicados não só para solucionar problemas, mas, também, comprovarem sua viabilidade.
32
BIBLIOGRAFIA CONSULTADA
DACACH, N.G. Tratamento Primário de Esgoto. Rio de Janeiro: Didática e Científica,
1991.
PESSOA, C.A. Tratamento de Esgotos Domésticos. Rio de Janeiro: BNH/ABES, 1982.
WEBER, P.S. Manual de Treinamento de Operação de Estação de Tratamento de Esgoto.
Paraná: SANEPAR, 1988.
DIAS, C.A.B. Sistemas Públicos de Esgotamento Sanitário. Rio de Janeiro: FIOCRUZ,
1996.
ROCHA, N.H.S. Relatório Diagnóstico e Intenções do 1º Distrito de Água e Esgoto. Rio de
Janeiro: CEDAE, 1991.
VON SPERLING , M. Critérios e dados para uma seleção preliminar de sistemas de
tratamentos de esgotos. Rio de Janeiro: BIO, 1994.
AZEVEDO NETTO, J.M. Manual de hidráulica. São Paulo: Editora Edgard Bücher, 1982.
SAAE. Relatório Anual de Gestão. Volta Redonda, 1999.
PROSAB.Tratamento de Esgotos Sanitários por Processo Anaeróbio e Disposição
controlada no Solo. Rio de Janeiro:ABES , 1999.
33
ÍNDICE
FOLHA DE ROSTO 3 DEDICATÓRIA 4 RESUMO 5 METODOLOGIA 6 SUMÁRIO 7 INTRODUÇÃO 8
CAPÍTULO 1 - ESGOTOS 9 CAPÍTULO 2 - CARACTERIZAÇÃO DE ESGOTOS 11 CAPÍTULO 3 - PRINCIPAIS POLUENTES DOS ESGOTOS 13 CAPÍTULO 4 - SISTEMA DE ESGOTAMENTO 14 CAPÍTULO 5 - LEGISLAÇÃO AMBIENTAL 15
CAPÍTULO 6 - TRATAMENTO DE ESGOTOS 17 6.1 - Tipos de tratamento de esgotos 17 CAPÍTULO 7 - REMOÇÃO DE POLUENTES 20 CAPÍTULO 8 - ANÁLISE COMPARATIVA 21 CONCLUSÃO 31 BIBLIOGRAFIA CONSULTADA 32
ÍNDICE 33
34
FOLHA DE AVALIAÇÃO
Nome da Instituição: UNIVERSIDADE CANDIDO MENDES
PÓS-GRADUAÇÃO “LATO SENSU”
PROJETO A VEZ DO MESTRE
Título da Monografia: Sistemas Alternativos de Tratamento de Esgotos Sanitários
para Volta Redonda
Autor: Jane da Silva Faria
Data da entrega: 01/04/04
Avaliado por: Conceito:
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Conceito Final: