Primeiramente, foi levantado, junto à Gerência de Operações e Desenvolvimento Operacional (GDOPE), o quantitativo mais atualizado de ETEs por bacia administrativa e por tipologia de tratamento de esgotos, considerando, também, o pós-tratamento adotado em cada ETE, como indicado Quadro 5, em que LES = Lagoas de Estabilização; LFC = Lagoa
Facultativa; LMT = Lagoa de Maturação; LAN = Lagoa Anaeróbia; LEP = Lagoa de Polimento; LRF = Lagoa de Resfriamento; DD = Decanto Digestor; CL = Cloração; FAN = Filtro Anaeróbio; FSA = Filtro Submerso Aerado; UASB = Reatores UASB; RA = Reator Aeróbio; DSE = Decantador Secundário; EPC = Estação de Pré-Condicionamento; LAAP = Lodos Ativados de Aeração Prolongada.
Quadro 5 – Classificação das ETEs quanto à tecnologia e à tipologia de tratamento. Tecnologia adotada Tipologia da ETE
LES LFC LFC + LMT LAN + LFC + LMT LFC + DSE + CL LAN + LFC LAN + LMT UASB UASB + FSA + CL UASB + LEP UASB + CL UASB + RA + CL UASB + FAN + CL UASB + FSA + LEP UASB + LFC + LMT DD DD + FAN + CL DD + FAN OUTROS LAAP LRF EPC Fonte: O AUTOR (2019).
Legenda: LES = Lagoas de Estabilização; LFC = Lagoa Facultativa; LMT = Lagoa de Maturação; LAN = Lagoa Anaeróbia; LEP = Lagoa de Polimento; LRF = Lagoa de Resfriamento; DD = Decanto Digestor; CL = Cloração; FAN = Filtro Anaeróbio; FSA = Filtro Submerso Aerado; UASB = Reatores UASB; RA = Reator Aeróbio; DSE
= Decantador Secundário; EPC = Estação de Pré-Condicionamento; LAAP = Lodos Ativados de Aeração Prolongada.
Foi analisado um total de 280 estações de tratamento de esgoto, das quais 158 ETEs localizadas na capital, 121 no interior e uma estação de pré-condicionamento de esgoto (EPC), situada em um ponto na orla Fortaleza, cuja função é tratar previamente o efluente para disposição no mar, por meio de um emissário submarino, a 3.300 metros da costa e a 16 metros de profundidade (CAGECE, 2019), representada pela Figura 15.
Figura 15 – Foto aérea da Estação de Pré-Condicionamento (EPC) de Fortaleza.
Fonte: CAGECE (2019).
A Gerência de Projeto (GPROJ) da companhia, juntamente à unidade de negócio responsável pelo tratamento de esgoto da capital (UN-MTE), disponibilizou informações a respeito das vazões e populações de projeto. Entretanto, devido à data de instalação de muitas ETEs e à inobservância da necessidade de armazenamento desse tipo de informação à época da concepção dessas estações, só foi possível fazer o levantamento desses dados de apenas 151 estações, dentre as quais, em 71 ETEs, havia dados de vazão e população de projeto, em outras 71 só continham dados de vazão e em 9 estações havia apenas dados de população.
Logo, foram realizadas estimativas para os casos destacados pela ausência de informações, considerando os dados do último diagnóstico Atlas Esgotos: despoluição de
bacias hidrográficas, da Agência Nacional de Águas (ANA, 2017), o qual continha
informações para o ano de 2013 e uma previsão de cenário dos mesmos dados para o ano de 2035, a respeito de vazões, cargas afluentes e efluentes às ETEs (kgDQO.dia-1), índices de atendimento e investimentos com coleta e tratamento, tipologia atual e prevista, atenção à remoção de fósforo e de nitrogênio, entre outros parâmetros. Entretanto, para algumas cidades com apenas uma ETE no município, a tabela só continha o total de habitantes atendido para o ano de 2035. Logo, para saber o total de contribuintes com a vazão de esgoto no ano de 2013, foi realizada a multiplicação do percentual atendido pela população estimada na cidade.
Com ajuda do Excel, foi possível classificar as estações analisadas por porte, quanto à população de projeto, de acordo com o Quadro 6.
Quadro 6 – Grupos por intervalo populacional. Porte Intervalos População (Hab)
Micro Pop ≤ 2.000
Pequeno 2.001 ≤ Pop ≤ 10.000
Médio 10.001 ≤ Pop ≤ 100.000
Grande Pop ≥ 100.001
Fonte: O AUTOR (2019).
Analogamente, baseado nos critérios apresentados pela companhia de saneamento do Paraná (Sanepar) em seu módulo referente às diretrizes para elaboração de projetos de sistema de esgotamento sanitário (SANEPAR, 2017), classificou-se também as ETEs por porte quanto a suas respectivas vazões de projeto, como segue: porte pequeno (até 60 L.s-1), médio porte (entre 60 e 200 L.s-1) e grande porte (acima de 200 L.s-1).
Foram analisados e disponibilizados pela Gerência de Controle de Qualidade (GECOQ) dados da Demanda Química de Oxigênio (DQO) de todas as ETEs durante o ano de 2018, tanto para o esgoto bruto, quanto para o esgoto tratado, resultando em uma média de, aproximadamente, 400 dados mensalmente. Esse parâmetro é também um dos quatro utilizados para mensuração da qualidade do efluente, em adição ao potencial hidrogeniônico (pH), à concentração de sólidos totais (ST) e à concentração de Escherichia coli, compondo o Índice de Qualidade de Esgoto Tratado (IQET), também disponibilizado pela gerência supracitada.
Quanto às estações de tecnologia LES, foi analisada a DQO filtrada no efluente final, enquanto que, para as demais tecnologias, foi utilizada a DQO total. Essa peculiaridade se justifica pelo fato de evitar que as algas (sólidos suspensos comumente encontrados em efluentes de lagoas) mascarem o resultado da DQO final da amostra de esgoto analisada. Com relação aos pontos de coleta fornecidos pela GECOQ, alguns exemplos para esgoto bruto são: caixa de entrada da ETE, caixa de equidivisão, calha Parshall, caixa de areia, poço de sucção e PV de entrada; e para o efluente tratado são: caixa de saída da ETE, vertedouro das lagoas, saída do tanque de contato e PV de saída.
Adicionalmente, percebeu-se que não houve anotação desses parâmetros para muitas ETEs com tratamento por lagoas de estabilização, em alguns meses, devido à falta de lâmina de efluente no vertedouro das lagoas, dada a baixa vazão de contribuição e elevada evaporação no estado do Ceará. Além disso, também foi possível notar a ausência de informação para algumas ETEs de, principalmente, tecnologia DD por causa de divergências na programação de coleta de amostras da gerência ou por dificuldade de acesso ao local.
Logo, para aumentar a confiabilidade dos resultados finais, no que concerne à manipulação dos dados de DQO, foram consideradas apenas ETEs de tecnologia reatores UASB para todo o estado do Ceará, separando aquelas contidas na capital e, portanto, pertencentes à UN-MTE; aquelas contidas na RMF e, portanto, pertencentes à UN-BME; e as demais, do restante do estado, ficaram agrupadas como ETEs do interior, independentemente de a que unidade administrativa pertencesse.
Também por meio do Excel, foi possível organizar esses dados disponibilizados de DQO para cômputo dos seguintes parâmetros estatísticos: número de dados, média aritmética, valor mínimo e máximo, coeficiente de variância, desvio padrão, mediana e percentis (10%, 25%, 50%, 75% e 90%). Com isso e aplicando as Equações 11 e 12, determinaram-se os fortuitos valores anômalos, ou outliers, isto é, aqueles valores que se demonstraram estatisticamente discrepantes aos demais do evento (considerando cada mês de 2018 separadamente) por estarem localizados, nos gráficos de box plots, acima do limite superior máximo ou abaixo do limite inferior mínimo, sendo, portanto, excluídos a fim de evitar inconsistências nas variáveis estatísticas supracitadas.
𝒊𝒎𝒊𝒏 = 𝑸𝟏− 𝟏, 𝟓 (𝑸 − 𝑸𝟏) (11) 𝒊𝒎𝒔 𝒑 = 𝑸 𝟏, 𝟓 (𝑸 − 𝑸𝟏) (12)
Em que Liminf = limite inferior; Limsup = limite superior; Q1 = primeiro quartil e
Q3 = terceiro quartil. Dessa forma, por exemplo, quaisquer valores que fossem superiores ao
terceiro quartil acrescido de 1,5 vezes o respectivo intervalo interquartil foram excluídos. Analogamente, quaisquer valores que fossem inferiores ao primeiro quartil subtraído de 1,5 vezes o respectivo intervalo interquartil foram igualmente expurgados da análise estatística. Vale ressaltar que, ainda em se tratando de limites inferiores, como não existe DQO negativa, isto é, como esse parâmetro varia unilateralmente, assim como, consequentemente, a eficiência das ETEs, os valores abaixo de zero foram desconsiderados.
Após o tratamento estatístico dos dados de carga orgânica, calculou-se a eficiência de cada ETE, efetuando a clássica Equação 13, em que E% = eficiência do sistema; S0 = DQO
afluente à estação e S = DQO efluente à ETE. Adicionalmente, para os casos em que a E% do sistema foi negativa, ou seja, nos eventos em que o esgoto teve sua concentração de carga orgânica aumentada após a passagem pelo tratamento biológico, adotou-se o valor zero para fins de cálculo da média de remoção de carga orgânica anual.
% =(𝑺𝟎 𝑺)
𝑺𝟎 𝒙 𝟏𝟎𝟎% (13)
Cabe mencionar que a GECOQ conta com laboratórios de análises físico-químicas e biológicas de água e esgoto, todos com selos ISO 9001 e 17025, referentes, respectivamente, à gestão de qualidade e à acreditação laboratorial, o que permitiu garantir a qualidade dos dados de concentração de DQO, obtidos pelo método titulométrico de refluxação fechada, de acordo com o livro Standard Methods for Examination of Water and
Sewage (APHA et al., 2012), responsável pela padronização de análises laboratoriais de água
e esgoto.
Com base em todos esses dados trabalhados estatisticamente, foram elaborados quadros e tabelas, bem como traçados diversos tipos de gráficos, como gráfico de colunas, de barras, de pizza e box plots, a fim de representar os resultados obtidos qualiquantitativamente. Dessa forma, foi possível comparar a distribuição das ETEs pelo estado com base na sua tipologia, determinar o porte dessas estações quanto à população e à vazão, comparar a eficiência das ETEs de tecnologia reatores UASB com e sem pós-tratamento, calcular o volume de biogás produzido por esses biodigestores anaeróbios e, por fim, estimar o potencial energético do Ceará.