SISTEMAS DE TRATAMENTO DE ESGOTOS

A avaliação adequada dos sistemas de tratamento de efluentes envolve múltiplos objetivos, sendo, o principal, a remoção dos poluentes que possam prejudicar o corpo receptor. A alternativa selecionada deve ser sustentável, ou seja, atender os aspectos ambientais, econômicos e sociais (POPOVIC; KRASLAWSKI; AVRAMENKO, 2013). É importante ressaltar que a escolha do sistema de tratamento de esgotos deve levar em consideração as características do efluente bruto. Além do aporte de matéria orgânica, principal responsável pelo consumo do oxigênio dissolvido, usualmente retratada pelos parâmetros DBO (demanda bioquímica de oxigênio) e DQO (demanda química de oxigênio), outros constituintes também devem ser considerados quando da escolha do sistema de tratamento de esgotos, tais como, o nitrogênio e suas frações, o fósforo e suas frações, e os indicadores de poluição fecal.

De acordo com os autores Lewis Jr., Wurtsbaugh e Paerl (2011), a partir de estudos em vários corpos d’água, o nitrogênio e o fósforo, quando adicionados simultaneamente em cursos d’água, são responsáveis pelo crescimento algal significativamente superior ao que ocorre quando da adição de cada um destes nutrientes separadamente. Por esta razão, os referidos autores ressaltam a necessidade do controle simultâneo dos aportes destes nutrientes.

Von Sperling (2014a) apresenta uma comparação entre os principais aspectos relevantes na seleção dos sistemas de tratamento de esgotos em regiões desenvolvidas e em desenvolvimento. Os critérios utilizados nesta seleção variam de acordo com as especificidades de cada região. Nas regiões desenvolvidas, os aspectos críticos são eficiência, confiabilidade, disposição do lodo, requisitos de área,

e sustentabilidade ambiental. Enquanto nas regiões em desenvolvimento, os aspectos críticos são os custos de construção e operação, sustentabilidade da estação, e simplicidade operacional.

Dentre os impactos ambientais que devem ser analisados durante a escolha do sistema de tratamento de esgotos, Fernandes et al. (2001) destacam: odores, atração de insetos, ruídos, transporte de lodo, riscos sanitários, contaminação do ar e aquecimento global, contaminação do solo e subsolo, contaminação de águas superficiais ou subterrâneas, valorização ou desvalorização de áreas próximas, e incômodos à população afetada.

Nos países em desenvolvimento, a captação e tratamento de águas para o abastecimento da população são as questões mais importantes e responsáveis por consumir a maior parte dos investimentos destinados ao gerenciamento dos recursos hídricos. Cerca de menos de 20% do total de efluentes gerados são destinados ao tratamento antes de serem lançados nos corpos d’água (PERRIN et al., 2014).

De acordo com o Sistema Nacional de Informações sobre Saneamento (SNIS), no ano de 2016, no Brasil, o índice de atendimento de rede de abastecimento de água foi de 83,3%, enquanto o de coleta de esgotos foi de 51,9%, e desta parcela de esgotos coletados, apenas 74,9% passaram por tratamento, evidenciando que a maior parte dos esgotos gerados são dispostos no ambiente sem qualquer tipo de tratamento. No levantamento realizado por BRASIL (2017) foram identificadas 2.768 estações de tratamento de esgotos (ETEs) em operação em 1.592 cidades do Brasil. Estima-se que a população atendida por estas ETEs seja igual a 71,7 milhões de habitantes. Neste estudo, obtiveram-se informações quanto à eficiência de remoção de DBO de 96% das ETEs, nem todas compatíveis com os valores recomendados pela literatura para os referidos sistemas de tratamento, a Tabela 2 elenca estes sistemas de tratamento agrupados por faixas de remoção de DBO.

Tabela 2 – Panorama dos sistemas de tratamento de esgotos em operação no Brasil. Faixa de

remoção de DBO

Principais Processos de Tratamento

População equivalente (em mil hab.) Eficiência média de remoção de DBO (%) Número de unidades Até 60% Primário 7.947,6 35 21 Fossa Filtro/Fossa Séptica + Filtro

Aeróbio/Tanque Imhoff + Filtro Biológico 340,1 49 215 Fossa Séptica + Tanque Imhoff 49,2 51 23

Total 259

60% a 80%

Fossa Filtro/(Fossa Séptica + Filtro Biológico)

+ Disposição no Solo/Sumidouro 6,4 66 10 Reator Anaeróbio + Lodos Ativados 26,3 80 2

Lagoa Anaeróbia 812,8 68 68 Primário com físico químico (Filtro

aeróbio/Decantação/CEPT/Flotação) 1.902,5 68 13 Reator anaeróbio 3.876,5 69 328 Reator anaeróbio + Decantador 226,7 72 16 Lodos ativados meio fixo (Filtro biológico) 323,1 73 22 Reator anaeróbio + Filtro biológico 1.300,0 75 177

Lagoa facultativa 1.421,0 76 203 Lagoa anaeróbio + Lagoa facultativa 5.533,8 77 364 Reator anaeróbio + Disposição no solo 183,3 77 16

Reator anaeróbio + filtro aeróbio 635,8 77 64 Reator aeróbio + Lagoa

anaeróbia/facultativa/de maturação 3.023,5 78 145

Total 1.428

> 80%

Lagoa aerada 743,6 80 42 Reator anaeróbio + Filtro aeróbio +

Decantador 4.436,9 80 121 Reator anaeróbio + Filtro biológico +

Disposição no solo 70,6 80 15 Reator anaeróbio + Filtro biológico + Filtro

aeróbio + Decantador 76,5 80 10 Lodos ativados de aeração prolongada 4.479,0 88 91 Lagoa anaeróbia + Lagoa Facultativa + Lagoa

de Maturação 1.930,4 81 134 Lagoa facultativa + Lagoa de maturação 1.212,5 81 119

Lagoa aerada + Lagoa de

decantação/facultativa/maturação 2.349,0 82 64 Reator anaeróbio + Lagoa aerada 611,2 83 12 Lodos ativados (convencional/deep shaft) 16.538,9 84 110 Reator anaeróbio + Lagoa aerada + Lagoa

facultativa/maturação 322,9 85 7 Reator anaeróbio + Lodos ativados 3.964,8 86 90 Lagoa aerada + Lagoa facultativa + Lagoa de

Maturação 658,2 87 14 Reator anaeróbio + Lodos ativados de aeração

prolongada 53,4 88 4 Reator anaeróbio + Lagoa facultativa +

Disposição no solo 226,7 89 6

Total 839

Tabela 2 – Panorama dos sistemas de tratamento de esgotos em operação no Brasil. Faixa de

remoção de DBO

Principais Processos de Tratamento

População equivalente (em mil hab.) Eficiência média de remoção de DBO (%) Número de unidades > 80% (com remoção de nutrientes)

Reator anaeróbio + Filtro biológico + Filtro

aeróbio + Decantador 0,6 87 1 Lodos ativados em batelada

(Convencional/Unitank) – Remoção de N 1.431,8 88 80 Lodos ativados – Remoção de N (MBBR/IFAS) 365,4 88 7

Reator anaeróbio + Físico Químico

(Decantação/Flotação) – Remoção de P 2.401,4 88 33 Lodos ativados com remoção físico química de

nutrientes – Remoção de N e P 95,3 91 5 Lodos ativados com remoção biológica de

nutrientes – Remoção de N 135,5 93 3 Lodos ativados com remoção biológica de

nutrientes – Remoção de N e P 46,6 95 2

Total 131

Fonte: BRASIL (2017)

No Brasil, a concepção dos sistemas de tratamento de esgotos deveria ser realizada em função das exigências da Resolução CONAMA nº 357/2005, que dispõe sobre a classificação dos corpos d’água e as diretrizes ambientais para seu enquadramento, e da Resolução CONAMA nº 430/2011, que dispõe sobre as condições e padrões de lançamentos de efluentes.

Considerando que no âmbito de uma bacia hidrográfica, com múltiplos lançamentos, cargas de poluentes distintas e corpos d’água com diferentes características de autodepuração, o processo de seleção de um sistema de tratamento de esgotos é complexo, a modelagem matemática da qualidade da água combinada com uma técnica de otimização pode auxiliar significativamente o processo decisório, resultando em alternativas viáveis economicamente. Os trabalhos de Burn e Yulianti (2001), Cho, Sung e Ha (2004), Albertin (2008), Andrade, Mauri e Mendonça (2013), Louzada, Reis e Mendonça (2013), Reis, Valory e Mendonça (2016), Santoro, Reis e Mendonça (2016), Fantin, Reis e Mendonça (2017) e Bringer, Reis e Mendonça (2018) abordaram metodologias para o processo de tomada de decisão do sistema de tratamento de esgotos considerando a associação entre a modelagem matemática da capacidade de autodepuração dos corpos d’água e o emprego de técnicas de otimização. Estes aspectos serão sumariamente discutidos nas seções subsequentes.