Controle de efluentes de ETEs – o caso das lagoas de estabilização

A administração da qualidade da água requer ações mitigadoras para preservação e, se necessário, melhoria. O controle da qualidade da água tem premência contextual como recurso exigido para apoiar a administração eficiente dos recursos hídricos (ARAÚJO, 2005; LIU; YANG; GUO, 2008).

A qualidade do efluente gerado por uma estação de tratamento de esgotos deve apresentar correspondência entre o desempenho efetivamente alcançado pela tecnologia e o esperado pela mesma. Para tanto, admite-se inicialmente um equipamento projetado e implantado de acordo com critérios técnicos consagrados.

Satisfeitas as premissas de Engenharia, deve ser estabelecido um sistema de controle relacionado à conformidade legal e ao desempenho. Para tanto é necessário um programa de monitoração da ETE que deve seguir orientações normativas técnicas (NBR

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9897/87; NBR 9898/87, ABNT, 1987a e b), planos de desempenho ambiental e normas legais (e.g. CONAMA 357/05).

Kellner e Pires (1998) lembram que um bom programa de monitoração possibilita conhecer melhor a ETE, e deve ensejar uma escolha criteriosa dos parâmetros a serem analisados. Assim, a avaliação da performance do sistema de tratamento será mais precisa e, quando necessários, os procedimentos corretivos serão mais seguros. Os programas de monitoração objetivam especificar não só as características para avaliação, como também a frequência com que serão realizadas as campanhas, o número de amostras a serem coletadas e o local onde serão feitas as coletas.

A monitoração de lagoas de estabilização deve obedecer a certos critérios que distingue tipos de amostra a serem coletadas (composta ao longo de 24 horas, amostra de coluna líquida e de efluente). Tal enfoque é proposto por Pearson, Mara e Bartone (1987) e Mara (2004) (Quadro 3.2). Assinala-se, entretanto, que a frequência de coleta e o emprego de amostras compostas ou mesmo de coluna líquida das lagoas são práticas que exigem suporte técnico e laboratorial que muitas vezes não está disponível, ou é impraticável. Destaca-se ainda que a complexidade proposta pelos autores citados é contrária à idéia de simplicidade e baixo custo de manutenção e operação concernentes à tecnologia de lagoas de estabilização.

Na prática, mesmo em investigações acadêmicas, o uso de amostras de efluentes é mais comum em razão da simplicidade e baixo custo. A frequência e o conjunto de parâmetros a serem analisados dependem do propósito da monitoração. Há que se reconhecer que em países como o Brasil, em geral não há uma definição normativa para isto. Em princípio, uma monitoração com bom delineamento de parâmetros e frequência depende do grau de exigência dos entes do SISNAMA (Sistema Nacional do Meio Ambiente) para controle da qualidade ambiental, das agências reguladoras dos serviços de saneamento (quando pertinentes) e do sistema de gerenciamento de recursos hídricos. Por fim, as prestadoras de serviços de água e esgotos tendem a dar maior atenção ao controle da qualidade da água de abastecimento humano, posto que água é produto com consumo definido, enquanto o esgoto corresponde a serviço.

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Quadro 3.2: Parâmetros a serem analisados para avaliação da qualidade do efluente de lagoa.

Parâmetro Tipo de amostra Frequência Comentário

Vazão Composta D Afluente e efluente final

Temperatura Meia profundidade da

coluna líquida D Afluente e efluente de cada lagoa

DBO Composta S

Afluente e efluente de cada lagoa, amostra filtrada em efluente de lagoas

facultativa e de maturação

DQO Composta S

Afluente e efluente de cada lagoa, amostra filtrada em efluente de lagoas

facultativa e de maturação Sólidos suspensos totais Composta S Afluente e efluente de cada lagoa

pH Efluente/Composta D -

Coliformes

termotolerantes Efluente S -

Clorofila “a” Coluna S Lagoas facultativa e de maturação

Amônia Composta S Afluente e efluente de cada lagoa

Nitrato Composta S Afluente e efluente de cada lagoa Fósforo total Composta S Afluente e efluente de cada lagoa Sulfeto Efluente/Coluna S Afluente e efluente de cada lagoa Oxigênio dissolvido Perfil de coluna líquida D -

Condutividade elétricaa Composta S Afluente e efluente de cada lagoa Ovos de helmintos Composta S Afluente e efluente de cada lagoa Razão de adsorção de

sódioa Composta S Afluente e efluente de cada lagoa Cloretoa Composta S Afluente e efluente de cada lagoa D – diária; S – semanal; a– quando é pretendido o reúso do efluente para fins agronômicos. Fonte: adaptado de Mara (2004).

Simplificadamente, a performance de ETEs consiste em verificar a eficiência (E%) na remoção de poluentes (equação 3.1) ou o valor da função de transferência (C/Co). Para parâmetros de remoção de patogênicos (coliformes termotolerantes) o desempenho é expresso em termos de unidades de log removidas (LogCo – LogC).

x100% Co C Co E%         (3.1)

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Após a implementação do programa de monitoração de uma ETE é necessário interpretar as informações coletadas. Isso envolve a organização e sumarização através de metodologias simples, com estudo básico representativo do conjunto amostral (Quadro 3.3). Além da descrição estatística básica devem ser considerados descritores gráficos e classes de frequências dos valores obtidos para cada parâmetro, de forma a conhecer o comportamento da ETE. Essa abordagem é similar àquela aplicada em sistemas de controle em outras áreas do conhecimento, conforme destacam Morettin (2000) e Pinheiro et al. (2009). O fluxograma da Figura 3.2 representa o processo como um todo.

Quadro 3.3: Estatística básica de conjunto amostral para monitoração de ETEs.

Tipo de descritor Elemento estatístico Representação

Tamanho da amostra Número de dados N

Média aritmética n n 1 i i X n n X ... 3 X 2 X 1 X x         Média geométrica MG = (X1.X2.X3...Xn)1/n Medidas de tendência central

Mediana É o valor central da distribuição (ponto médio)

Variação

(valores mínimo e máximo) R = Xmáx- Xmín

Desvio padrão n x x σ n 1 i 2 _ i



Coeficiente de variação de Pearson

x σ CV Fonte: adaptado de von Sperling (2007).

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Figura 3.2: Diagrama representativo da estatística descritiva na monitoração de ETEs.

Outras formas de interpretação dos dados envolvem, por exemplo, a análise de medidas de posição (quartis, decis e percentis), desvio médio, curtose, assimetria, correlação entre parâmetros e verificação do tipo de distribuição. Segundo McBean e Rovers (1998), na interpretação de dados de controle da qualidade ambiental a maioria das informações é verificada quanto às distribuições normal e lognormal, sendo esse último tipo mais representativo da realidade.

Estudos mais detalhados tratam de inferências estatísticas correspondentes à confiança do investigador acerca dos resultados obtidos, ou para comparar conjuntos de informações relativas a diferentes ETEs. Para isso são efetuados testes de hipóteses, paramétricos e não paramétricos, em que os primeiros utilizam os parâmetros da distribuição, ou uma estimativa destes. Os testes paramétricos são considerados mais rigorosos e possuem mais pressuposições para sua validação. A validação dos resultados exige verificar seus pressupostos, como por exemplo, a normalidade dos dados, considerada condição básica. Interessa ainda verificar até que ponto os resultados dos testes paramétricos serão prejudicados caso a pressuposição de normalidade não venha a ser satisfeita.

Os testes não paramétricos por sua vez fazem poucas suposições sobre as distribuições originais. Entretanto, seguem o mesmo procedimento geral que os testes paramétricos, com formulação de hipóteses a serem testadas, e cômputo do valor da estatística

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do teste, empregando os dados contidos em uma amostra aleatória de observações. Dependendo da grandeza estatística, rejeita-se ou não uma hipótese.

Trabalhos que destacam a importância do controle estatístico da qualidade de efluente de ETEs constituem tema bem estabelecido em alguns países (e.g. NIKU; SCHROEDER; SAMANIEGO, 1979, NIKU; SCHROEDER, 1981; NIKU; SCHROEDER; HAUGH, 1982). As investigações estatísticas sobre o desempenho de ETEs tornam-se particularmente relevantes para detecção de violações ambientais (CHANG, 1995; GUNTER; HODGES; REGENS, 2005; OUYANG et al., 2006). Isso porque, subsidiar agências ambientais e entes reguladores dos serviços de saneamento é prática de crescente interesse na sociedade.

Alguns estudos ressaltam que é necessário construir distribuições de referência para o tipo de tecnologia de tratamento empregada, de maneira a se estimar uma qualidade esperada para o efluente e suas variações (BERTHOUEX; HUNTER, 1981 e 1983; CHARLES et al., 2005). Neste contexto, os estudos de Oliveira (2006) e Monteiro (2009) são exemplos de como devem ser tratados os dados de monitoração de ETEs com atribuição de índices de confiabilidade.