Estações de Tratamento de Águas Residuais

Dentro das estruturas onde se efetua o tratamento de águas residuais, existem vários processos de tratamento, instalados consoante o nível de tratamento necessário. Na escolha dos processos e equipamentos, existem muitos fatores a considerar como os constituintes e limitações do efluente a tratar, proximidade da área urbana, perfil do terreno, requisitos energéticos e o orçamento disponível para a construção da ETAR (Qasim, 1999). No projeto de uma estação de tratamento de águas residuais é necessário garantir, que o efluente tratado se encontra dentro dos parâmetros definidos pelo quadro legal e que este não afeta negativamente a massa de água, onde é descarregado. Para o cumprimento dos objetivos propostos numa ETAR encontramos habitualmente, duas fases de tratamento diferentes, ou

seja, uma linha de tratamento da fase líquida e uma linha de tratamento da fase sólida (Vesilind, 2003).

Linha de Tratamento da fase líquida

Por norma, a linha de tratamento da fase líquida detém quatro níveis de tratamento distintos (Tabela 2.4).

Tabela 2.4 – Níveis de tratamento de águas residuais (adaptada de Metcalf & Eddy, 2003; Von Sperling, 2007)

Nível Capacidade de Tratamento

Preliminar Remoção de sólidos, areias, óleos e gorduras,

Primário Remoção de sólidos suspensos e de matéria orgânica.

Secundário Remoção de sólidos suspensos e de matéria orgânica _{biodegradável (solúvel e em suspensão).}

Terciário ou Avançado Remoção da restante parte de sólidos suspensos, de nutrientes, de metais, de compostos não biodegradáveis, de compostos inorgânicos não dissolvidos e de organismos patogênicos.

Quando a água bruta chega à obra de entrada de uma ETAR, primeiro passa por um certo número de operações exclusivamente físicas e mecânicas que compõem o tratamento preliminar. De acordo com a dimensão do caudal recebido e a qualidade do mesmo, pode existir uma ou mais das seguintes operações (Degrèmont, 2002):

 Gradagem grossa – Esta operação remove os sólidos grosseiros e outros detritos de dimensões elevadas existentes na água bruta, de modo a evitar obstruções nos equipamentos e estruturas de tratamento localizadas a jusante;

 Gradagem fina - Remove sólidos finos e pequenas partículas para que estes não afetem as eficiências de tratamento de processos seguintes;

 Desarenação – Esta etapa tem como objetivo remover a areia presente no efluente, de forma a prevenir a deposição e acumulação desta noutros equipamentos;

 Flotação – Aplica-se esta etapa quando é necessário remover óleos e gorduras, com o intuito de evitar entupimentos e outros problemas operacionais em processos de tratamento posteriores.

O efluente após atravessar as operações correspondentes ao tratamento preliminar é conduzido até ao tratamento primário. Quase todas as plantas de tratamento incluem nesta fase, um processo de decantação como etapa de tratamento. O propósito da decantação é a remoção de uma parte substancial de matéria orgânica e de sólidos suspensos existentes no

efluente, que de outra maneira seriam descarregados diretamente num curso de água. A legislação portuguesa de acordo com o Decreto-Lei nº 152/97, de 19 de Junho, obriga a remover pelo menos 20% de CBO5 e 50% das partículas sólidas em suspensão – independentemente do processo físico e/ou químico que envolva a decantação, ou qualquer outro processo de igual capacidade. O rigor dos requisitos legislativos a cumprir e o tamanho da instalação definem geralmente o número de decantadores a instalar e as suas dimensões (Metcalf & Eddy, 2003).

Finalizado o tratamento primário, segue-se o tratamento secundário. Os principais objetivos nesta etapa são a remoção da matéria orgânica solúvel e coloidal que não é possível eliminar através do tratamento primário, a remoção de nutrientes como o fósforo (P) e o azoto (N) e a remoção dos sólidos que ainda se encontram no efluente. Face aos desafios existentes, o mais comum nesta etapa é o recurso ao tratamento por processos biológicos, onde os microrganismos desempenham o papel principal, mas também é possível recorrer a processos químicos ou a sistemas naturais (Qasim, 1999). Existem vários diagramas possíveis de aplicar no tratamento secundário, mas os mais típicos são as lamas ativadas, as lagoas de estabilização, os leitos percoladores, os biofiltros e os discos biológicos (Metcalf & Eddy, 2003). O tratamento secundário tem um grande peso no cumprimento da legislação, nomeadamente dos requisitos presentes no quadro nº 1 e nº 2 do Decreto-Lei nº 152/97, de 19 de Junho (Tabela 2.2 e Tabela 2.3).

Por último na linha de tratamento da fase líquida ocorre o tratamento terciário ou o tratamento avançado. Um dos objetivos deste nível de tratamento é a remoção complementar de sólidos suspensos, de nutrientes, de metais, de compostos não biodegradáveis e de compostos inorgânicos não dissolvidos, caso estas substâncias ainda estejam presentes em proporções que justifiquem a sua eliminação. Em caso afirmativo, as tecnologias mais comuns que se costumam utilizar na sua supressão são os processos de filtração por membrana (Metcalf & Eddy, 2003). Outro dos objetivos principais do tratamento terciário é erradicar os organismos patogénicos presentes no efluente (Qasim, 1999). Os métodos de desinfeção que podem ser usados estão divididos em quatro categorias: físicos, químicos, mecânicos e por radiação (Metcalf & Eddy, 2003). Por norma, o cloro e os seus compostos são o método de desinfeção mais usado em todo o mundo, apesar de a radiação por ultravioleta também ser bastante usada (Qasim, 1999).

Linha de Tratamento da fase sólida

Quando as águas residuais são tratadas de forma a retornarem ao meio-ambiente, geram-se sólidos ricos em nutrientes, vulgarmente apelidados de lamas, compostas por 0,25% a 7% de fração sólida (Turovskiy e Mathai, 2006). Dos constituintes extraídos ao longo do tratamento da fase líquida, as lamas são de longe a substância que gera um maior volume acumulado de

resíduos, constituindo um dos problemas mais complexos de resolver no tratamento de águas residuais (Metcalf & Eddy, 2003). A quantidade de lamas normalmente tratada representa apenas 1% da quantidade de águas residuais tratadas, mas enquanto o processo de tratamento da fase líquida demora horas até se completar, o tratamento de lamas só é finalizado ao fim de vários dias ou mesmo semanas (Turovskiy e Mathai, 2006). Os problemas relacionados com o tratamento de lamas são difíceis de resolver, devido a estas serem na sua maioria compostas por substâncias responsáveis pelo carácter perigoso das águas residuais não tratadas. (Metcalf & Eddy, 2003). As características e quantidade das lamas geradas são muito variáveis, dependendo de forma direta da qualidade do efluente e do tipo de tratamento a que este foi sujeito na linha líquida (Vesilind, 2003).

O principal propósito do tratamento da fase sólida é a redução de volume e a estabilização biológica das lamas. A redução de volume pode ser conseguida através de processos de espessamento, de desidratação e de incineração. As lamas podem ser estabilizadas a partir de processos como a digestão anaeróbia, a digestão aeróbia, a estabilização química e a incineração (Degrèmont, 2002).

Usualmente o primeiro processo da linha de tratamento da fase sólida é o espessamento de lamas, que ocorre habitualmente por espessamento gravítico, flotação ou centrifugação, dependendo da qualidade de lamas afluentes. A etapa de espessamento permite aumentar a concentração das lamas através da remoção de parte da fração líquida (Metcalf & Eddy, 2003). Se as lamas forem consideradas inorgânicas (compostas por uma percentagem de matéria orgânica <30%), normalmente não necessitam de serem estabilizadas. Caso contrário, antes da etapa de desidratação, é comum existir um processo de estabilização biológica de lamas (Degrèmont, 2002).

O principal objetivo da estabilização de lamas é a redução de organismos patogénicos, eliminação de odores e controlo do potencial de putrefação da matéria orgânica. Atualmente, a capacidade de produzir metano (biogás) também é muito apreciada, tornando-se uma vantagem adicional (Metcalf & Eddy, 2003). Nos últimos anos a digestão anaeróbia tem sido o processo de estabilização mais usado nas estações de tratamento de média e grande dimensão, por possuir uma boa eficiência energética e necessitar de uma reduzida quantidade de químicos (Qasim, 1999).

No fim da linha habitualmente, está instalada uma operação física de desidratação, de modo a reduzir mais uma vez o volume das lamas. A redução de volume nesta fase é particularmente importante pela redução dos custos associados ao armazenamento e transporte das lamas a destino final. A desidratação também aumenta o poder calorífico das lamas - o que é vantajoso caso as lamas sigam para incineração - e reduz os problemas de acondicionamento das

mesmas, se estas forem enviadas para compostagem (Metcalf & Eddy, 2003). A seleção da tecnologia a empregar na desidratação depende das características das lamas e do espaço disponível na instalação. Quando existe área disponível e a quantidade de lamas a desidratar não é elevada, sistemas naturais como os leitos de secagem são opções bastante válidas. Perante locais com menos espaço disponível, os sistemas mecânicos são a melhor opção, ou seja as centrífugas, os filtros prensa, os filtros banda e os filtros de vácuo (Qasim, 1999). Segundo o PENSAAR 2020, o destino final das lamas em Portugal é quase sempre a valorização agrícola, no entanto pretende-se analisar e criar nos próximos anos novas soluções integradas para a gestão de lamas, promovendo mais-valias do ponto de vista económico e ambiental. Um dos objetivos operacionais “imperiosos” do PENSAAR 2020 é o aumento da ecoeficiência nas ETAR, através da valorização das lamas com valor para outros usos e da gestão e produção de energia. Considera-se que a energia elétrica consumida no saneamento de águas residuais pode ser minimizada, através do aproveitamento do potencial energético das lamas, no processo de digestão anaeróbia para produção de biogás. Perante a melhoria pretendida no desempenho energético das ETAR, afirma-se também que no atual contexto económico-ambiental, se deve mudar o paradigma de visão das lamas como um resíduo para uma visão de recurso valorizável e estudar formas de otimizar o rendimento dos equipamentos e processos.