CENTRO DE TECNOLOGIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL CURSO DE ENGENHARIA AMBIENTAL
Jéssica Camila de Azevedo
POTENCIAL DE REÚSO DE ÁGUAS RESIDUÁRIAS TRATADAS
DE UMA ETE COMPOSTA POR REATOR UASB SEGUIDO DE LODO ATIVADO NA REGIÃO URBANA DE NATAL/RN
Natal/RN 2020
POTENCIAL DE REÚSO DE ÁGUAS RESIDUÁRIAS TRATADAS
DE UMA ETE COMPOSTA POR REATOR UASB SEGUIDO DE LODO ATIVADO NA REGIÃO URBANA DE NATAL/RN
Trabalho de conclusão de curso apresentado à coordenação do curso de Engenharia Ambiental da Universidade Federal do Rio Grande do Norte como parte dos requisitos para obtenção do título de Engenheira Ambiental.
Orientador: Prof. Dr. Paulo Eduardo Vieira Cunha
Natal/RN 2020
É evidente o crescimento da demanda de água potável em todo o mundo devido ao aumento populacional exacerbado e do padrão de consumo, tal fato torna-se particularmente problemático em regiões de seca e má distribuição de água como o Nordeste no Brasil. Diante deste quadro a procura por alternativas sustentáveis para o abastecimento de água tem sido bastante discutida, sendo uma destas o reúso de efluentes tratados. Logo, tendo em vista que a cidade de Natal/RN passa por uma ampliação do seu sistema de esgotamento sanitário, o presente trabalho objetivou analisar a viabilidade da aplicação dos efluentes tratados na ETE do Baldo, quanto à qualidade e demanda, como forma de reúso urbano na desobstrução das redes coletoras de esgoto da cidade. Os resultados mostraram que a referida ETE tem capacidade de suprir as demandas para a finalidade proposta, contudo não atende, nas condições atuais, aos padrões de qualidade quanto aos parâmetros Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) e coliformes termotolerantes conforme legislações pertinentes: NBR 13.969 de 1997, Resolução conjunta SES/SMA/SSRH de 2017 e a Lei municipal de Caicó 4.603/2013. Porém, é possível uma readequação no tratamento para tornar a qualidade viável, afinal o reúso apresenta grande vantagem na esfera ambiental, já que a prestadora de serviços pode economizar água potável, além de parte dos efluentes tratados não serem mais despejados em rios, diminuindo possíveis impactos negativos nos corpos receptores e melhorando a disponibilidade hídrica.
The growing demand for drinking water worldwide is evident due to the exacerbated population increase and the consumption pattern, this fact is particularly problematic in regions of drought and poor water distribution such as the Northeast in Brazil. In this context, the search for sustainable alternatives for water supply has been widely discussed, one of which is the reuse of treated effluents. Therefore, considering that the city of Natal/RN is going through an expansion of its sanitary sewage system, the present study aimed to analyze the feasibility of the application of treated effluents in the Baldo, regarding quality and demand, as a way of reuse in the unblocking of sewage collection networks in the city. The results showed that the referred ETE has the capacity to supply the demands for the proposed purpose, however, under current conditions, it does not meet the quality standards regarding the parameters Biochemical Oxygen Demand (BOD) and thermotolerant coliforms according to the relevant legislation: NBR 13.969 of 1997, Joint Resolution SES / SMA / SSRH of 2017 and the Municipal Law of Caicó 4.603 / 2013. However, it is possible to readjust the treatment to make the quality viable, after all, reuse presents a great advantage in the environmental sphere, since the service provider can save drinking water, in addition to part of the treated effluents not being discharged into rivers, reducing possible negative impacts on receiving bodies and improving water availability.
1 INTRODUÇÃO ... 6
2 LEGISLAÇÃO PERTINENTE AO REÚSO PROPOSTO ... 8
3 MATERIAIS E MÉTODOS ... 12
3.1 Área de estudo ... 12
3.1.1 ETE do Baldo ... 15
3.2 Atividade de desobstrução de rede coletora de esgoto ... 18
3.3 Estimativa da demanda de água necessária ... 19
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO ... 23
4.1 Atendimento da qualidade do efluente para o reúso proposto ... 23
4.2 Resultado da demanda de água para atividade de desobstrução ... 24
5 CONCLUSÃO ... 28
1. INTRODUÇÃO
O aumento excessivo da população ocasiona uma grande demanda de água para diversos usos, bem como resulta na geração de uma elevada quantidade de efluentes a serem dispostos no ambiente que quando realizado de maneira inadequada (sem tratamento ou com tratamento deficiente) resulta em poluição dos mananciais superficiais, dificultando ou mesmo inviabilizando o seu aproveitamento para fins de abastecimento doméstico.
Além do aumento populacional, no Brasil existe uma grande falta de sintonia entre a distribuição dos potenciais hídricos para abastecimento e a localização das demandas, esse é o estigma da escassez. A região Norte, que concentra aproximadamente 68,5% dos recursos hídricos do país, abriga apenas 8,3% da população. Em contrapartida, a região Sudeste, que detém 6,0% do total de água do país, abriga 42,1% da população. E a situação mais crítica é a da região Nordeste com 27,8% da população brasileira, mas apenas 3,3% do volume de água do País (TRATA BRASIL, 2018).
Devido a isso, o reúso da água tem se tornado uma ação importante e os efluentes de estações de tratamento de esgotos (ETE’s) se destacam como possibilidade para fins de uso potável e não potável, trazendo vários benefícios como a redução do lançamento de esgotos em corpos receptores, reduzindo impactos ambientais e aumentando a disponibilidade hídrica, uma vez que preserva a água para usos mais nobres como o abastecimento humano.
Dentre as classes de reúso, o não potável envolve uma variedade enorme de aplicações, tais como: agrícola, industrial, manutenção de vazões, recarga de aquíferos, recreativo, aquicultura e no meio urbano. Já o reúso potável direto (quando as águas residuárias são tratadas por meio de tratamento avançado e diretamente reutilizadas no sistema de água potável) não tem sido recomendado devido à dificuldade de caracterização detalhada dessas águas, constituindo um risco à saúde humana (FERNANDES, 2018).
No que se refere ao reúso não potável da água, aponta-se como muito importante o reaproveitamento no meio urbano em que a população tem crescido demasiadamente nas últimas décadas e por conseguinte também às necessidades pelo uso e gestão da água de abastecimento das cidades. Neste meio a aplicabilidade da água residuária tratada é diversa podendo ser reutilizada para: irrigação de campos esportivos, parques jardins, cemitérios, canteiros de rodovias; usos ornamentais e paisagísticos; descargas de toaletes; combate a incêndios; lavagem de veículos; limpeza de ruas; usos na construção, como a compactação do
solo e o abatimento de poeira; e desobstrução de redes de esgoto e de drenagem pluvial (REZENDE, 2016)
Diversos países no mundo já exerciam a prática de reuso urbano não potável desde os anos 80. Como exemplo, o Japão vem utilizando efluentes secundários para diversas finalidades na cidade de Fukuoka com aproximadamente 1,2 milhões de habitantes, na qual diversos setores operam com rede dupla de distribuição de água, uma das quais com esgotos domésticos tratados em nível terciário para uso em descarga de toaletes em edifícios residenciais; irrigação de árvores; e alguns usos industriais como resfriamento. Outras cidades do Japão, entre as quais Ooita, Aomori e Tóquio, fazem uso de esgotos tratados ou de outras águas de baixa qualidade, para fins urbanos não potáveis, proporcionando uma economia significativa dos escassos recursos hídricos localmente disponíveis (NARUMI et al.1, 1987 apud HESPANHOL, 2002).
No Brasil também já existem exemplos práticos de reúso, como na cidade de São Paulo, onde a ETE Jesus Neto que está localizada no bairro de Ipiranga, opera no fornecimento de água de reúso, sendo a primeira estação a formalizar contrato de fornecimento para indústrias. A prefeitura da cidade também já utiliza de águas servidas para lavagem de pátios e rega de jardins. Tudo isso com intuito de minimizar a poluição dos rios e córregos e a escassez hídrica (TELLES; COSTA, 2007).
Também em São Paulo, o estudo de Morelli (2005) mostra que a utilização de água de reúso no meio urbano, na lavagem de carros já era uma prática constante naquela época, e conclui que é possível reduzir de 70 a 80 % dos custos com a água de lavagem de veículos contribuindo com a preservação do meio ambiente e com a economia nas empresas desse ramo. No Semiárido, onde 38% das famílias brasileiras residem, existem exemplos de que o reúso de efluentes é possível e viável. O estudo de Mayer et al. (2020) mostrado no capítulo VI do livro de Grankow (2020), analisa o desenvolvimento de uma tecnologia de saneamento básico rural familiar como alternativa para produção de água de reúso para fins agrícolas, no qual os resultados comprovaram que esta tecnologia promove uma satisfatória redução dos níveis de matéria orgânica, preserva os nutrientes necessários para o crescimento vegetal e diminui a concentração de microrganismos patogênicos. Com isso, têm-se um efluente com
1 NARUMI, S. et al. Reuse of Treated Effluents for Moat Restoratation in Ooita City, Sewage Works in
qualidade satisfatória para ser utilizado na irrigação de culturas forrageiras, madeireiras, cerealíferas e frutíferas.
Compreendendo o potencial de melhoria do meio ambiente e qualidade de vida com os projetos de reúso, principalmente no meio urbano no qual a população tem adensado em grande escala, é possível realizar uma leitura da cidade de Natal e visualizar problemas e possíveis soluções. Visto que atualmente a cidade passa por projetos de ampliação do seu Sistema de Esgotamento Sanitário (SES) com intuito de universalizar a coleta e o tratamento de esgoto, o número de obstruções na rede coletora de esgoto tende a aumentar e consequentemente os diversos transtornos também, tais como: transbordamentos indesejados, principalmente em decorrência de inconveniências como o lançamento inadequado de materiais sólidos e de águas pluviais nas redes coletoras de esgoto que se agrava nos períodos chuvosos em decorrência das ligações clandestinas das águas da chuva.
No Brasil adota-se como sistema de esgotamento sanitário o sistema separador absoluto, no qual a tubulação de drenagem de águas pluviais é separada da tubulação da coleta de esgoto, ou seja, se as águas pluviais são jogadas de forma clandestina na rede de esgoto acaba promovendo transbordamentos, deficiência no tratamento dessa água devido ao aumento da vazão e da alteração da qualidade do esgoto bruto que chega na ETE, e o retorno de esgotos em algumas residências, ocasionando reclamações por parte da população, que transformam-se em ações indenizatórias pelos danos causados em utensílios domésticos, entre outros (SCALIZE; LEITE; SOUZA, 2010).
Diante do exposto, o presente trabalho tem como objetivo avaliar o potencial de reúso das águas residuárias tratadas da Estação de Tratamento de Esgotos do Sistema Central de Natal, popularmente conhecida como ETE do Baldo, como alternativa de uso não potável para desobstrução de redes coletoras de esgoto na cidade de Natal/RN possibilitando aumento da disponibilidade hídrica com a diminuição do gasto de água potável para esta finalidade.
2. LEGISLAÇÃO PERTINENTE AO REÚSO PROPOSTO
As diretrizes legais e normatizações técnicas pertinentes específicas referentes ao reúso ainda estão em fase de desenvolvimento em todo o Brasil, em geral são adotados padrões referenciais internacionais ou orientações técnicas produzidas por instituições privadas. As principais diretrizes e orientações utilizadas no Brasil referentes ao reúso de águas são: A Resolução do Conselho Nacional de Recursos Hídricos (CNRH) Nº. 54, de 28 de novembro de
2005 que estabelece modalidades, diretrizes e critérios gerais para a prática de reúso direto não potável de água, e dá outras providências; a NBR 13.969/1997 que sugere critérios para reúso de águas residuárias de origem doméstica ou com características similares reutilizadas para fins não potáveis; e a de Resolução conjunta SAS/SMA/SSRH nº1 de 2017, criada pela Secretaria de Estado de Saúde (SES) em conjunto com a Secretaria de Estado de Meio Ambiente (SMA) e a Secretaria Estadual de Energia, Recursos Hídricos e Saneamento (SERHS) do Estado de São Paulo, para disciplinar o reúso direto não potável de água, para fins urbanos, proveniente de Estações de Tratamento de Esgoto Sanitário e dá providências correlatas (REZENDE, 2016).
De acordo com o artigo 3º da Resolução do CNRH Nº. 54, o reúso direto não potável de água abrange cinco modalidades mostradas no Quadro 1; e conforme §2º essas modalidades têm seus critérios e parâmetros definidas pelos órgãos competentes.
Quadro 1 - Modalidades de Reúso conforme Resolução CNRH nº 54 de 2005
Modalidade Uso
I
Reúso para fins urbanos: utilização de água de reúso para fins de irrigação paisagística, lavagem de logradouros públicos e veículos, desobstrução de
tubulações, construção civil, edificações, combate a incêndio. II Reúso para fins agrícolas e florestais: aplicação de água de
reúso para produção agrícola e cultivo de florestas plantadas. III Reúso para fins ambientais: utilização de água de reúso
para implantação de projetos de recuperação do meio ambiente. IV Reúso para fins industriais: utilização de água de reúso em
processos, atividades e operações industriais. V Reúso na aquicultura: utilização de água de reúso para a
criação de animais ou cultivo de vegetais aquáticos.
Fonte: BRASIL, 2005
A NBR 13.969/1997 da ABNT categoriza as águas de reúso em quatro classes (Quadro 2) e também estabelece alguns critérios da qualidade para cada reuso pretendido (Tabela 1).
Quadro 2 - Classificação de Reúso conforme NBR 13.969 da ABNT (1997)
Classe Usos
1 Lavagem de carros; e outros usos que requerem o contato direto do usuário com a água, com possível aspiração de aerossóis pelo operador incluindo chafarizes. 2 Lavagem de pisos, calçadas e irrigação dos jardins; e Manutenção dos lagos e
canais para fins paisagísticos, exceto chafarizes. 3 Reúso nas descargas dos vasos sanitários.
4 Reúso nos pomares, cereais, forragens, pastagem para gado; e outros cultivos através de escoamento superficial ou sistema de irrigação pontual.
Tabela 1 - Parâmetros de acordo com a classificação de Reúso conforme NBR 13.969 da ABNT (1997)
Parâmetros Classe 1 Classe 2 Classe 3 Classe 4
Turbidez (UT) < 5 < 5 < 10 -
CTer (NMP/100mL) < 200 < 500 < 500 < 5000
SDT (mg/L) < 200 - - -
pH Entre 6,0 e 8,0 - - -
Cloro residual (mg/L) Entre 0,5 e 1,5 > 0,5 - -
OD (mg/L) - - - > 2
CTer: Coliformes Termotolerantes; OD: oxigênio Dissolvido; SDT: sólidos dissolvidos totais Fonte: ABNT, 1997
A Resolução Conjunta SAS/SMA/SSRH de 2017 classifica o reúso em duas categorias: a de Uso com Restrição Moderada que atende aos padrões de qualidade para todas as modalidades; e a de Uso com Restrição Severa que se destina exclusivamente às modalidades de I a V (exceto lavagem interna de veículos). Essas modalidades são mostradas no Quadro 3 e a Tabela 2 mostra os parâmetros para as duas categorias.
Quadro 3 - Modalidades de Reúso conforme Resolução conjunta SES/SMA/SSRH (2017)
Modalidade Uso
I Irrigação paisagística.
II Lavagem de logradouros e outros espaços públicos e privados.
III Construção civil.
IV Desobstrução de galerias de água pluvial e rede de esgotos.
V Lavagem de veículos.
VI Combate a incêndio.
Fonte: SÃO PAULO, 2017
Tabela 2 - Parâmetros por categoria de Reúso conforme Resolução conjunta SES/SMA/SSRH (2017)
Parâmetros Categoria de Uso
Restrição Moderada Restrição Severa
pH 6 a 9 6 a 9
DBO5,20 (mg/L) ≤ 10 ≤ 30
Turbidez (UNT) < 2 -
SST (mg/L) - < 30
SDT (mg/L) < 450 <2000
Cte (UFC/100mL)1 Não detectável <200
Ovos de Helmintos (Ovos/L)2 <1 1
Cloro Residual Total (mg/L)3 <1 <1
1Caso seja utilizado o parâmetro E. coli, o limite para o uso restrito deve ser 120 UFC/100mL;
2Também poderá ser aceito o parâmetro ovos viáveis de Ascaris sp., que deverá limitar-se a <0,1 ovo viável por litro para Uso com Restrição Moderada e a 0,1 ovo viável por litro para Uso com Restrição Severa; 3Outros tratamentos que não utilizem o cloro serão aceitos para desinfecção, desde que tenham eficiência semelhante.
O reúso de águas residuárias tratadas para desobstrução de rede coletora de esgoto é enquadrada na modalidade I (Reúso para fins urbanos) de acordo com a Resolução do CNRH Nº. 54. E deve seguir os parâmetros da Classe 3 da NBR 13.969/1997 da ABNT já que a água que serve para descargas de águas sanitárias também serve para desobstrução da rede coletora de esgoto. E pode também seguir os parâmetros da Categoria de Uso de Restrição Moderada ou de Uso com Restrição Severa (ambos abrangem a desobstrução de redes de esgotos) da Resolução Conjunta SAS/SMA/SSRH de 2013, sendo que a moderada é menos restrita, já que a severa considera a lavagem de carros, atividade na qual há contato direto com o trabalhador. No Rio Grande do Norte, ainda não existe uma resolução específica para o reúso, mas atualmente, foi realizada a divulgação da minuta de lei que dispõe sobre a Política Estadual de Reúso de Águas e um estudo da legislação vigente e de projetos de lei, que se encontra em discussão. Uma proposta de lei é fundamental para dar maior segurança quanto a regulamentação do reúso de água e diminuir a divergência que existe dos padrões de qualidade das legislações referentes ao tema. Todos os estados e países que de forma adequada gerenciam seus recursos hídricos possuem normativas específicas para reúso, o que fomenta a importância da criação de uma para nosso estado. Foi divulgado também que o público externo poderá fazer sugestões sobre a minuta através da disponibilidade de um formulário do Google, no site da Secretaria de Meio Ambiente e Recursos Hídricos – SEMARH, dando oportunidade à população de participar deste importante marco.
Mas, apesar de não haver uma lei estadual para o Rio Grande do Norte, já existem no estado alguns municípios com legislação própria para reúso, como a cidade de Caicó situada na região Seridó. A lei municipal nº 4.603/2013 de Caicó/RN recomenda critérios e padrões de qualidade para água de reuso a ser usada nas atividades: produção agrícola, fins urbanos e psicultura. O reúso para fins urbanos inclui: lavagem de calçadas, vias públicas, veículos, desobstrução de tubulações, construção civil e combate a incêndio (Tabela 3).
Tabela 3 - Parâmetros para fins urbanos de reúso conforme Lei 4.603/2013
Parâmetros Valores padrões
pH 6 - 9
DBO5,20 (mg/L) ≤ 30
SST (mg/L) ≤ 30
Cte (UFC/100mL) ≤ 200
Odor Não perceptível
Ovos de Helmintos (Ovos/L) ≤ 1
3. MATERIAIS E MÉTODOS 3.1. Área de Estudo
O município de Natal, capital do Rio Grande do Norte, está situado na Região Nordeste do país e na mesorregião leste potiguar. Com população no último censo de 803.739 habitantes (IBGE, 2010) e estimativa de 884.122 habitantes para 2019, possui área territorial de 167,401 km² (IBGE, 2019).
De acordo com SEMURB (2017), a capital é dividida em quatro zonas administrativas: Zona Norte (ZN), Zona Sul (ZS), Zona Leste (ZL) e Zona Oeste (ZO) e em 36 bairros compreendidos nas zonas supracitadas. Faz limite com os municípios de Extremoz ao norte, Parnamirim ao sul; São Gonçalo do Amarante e Macaíba a Oeste; e ao leste com o oceano Atlântico, possuindo às coordenadas geográficas: 5º 47’ 42’ de latitude sul e 35º 12’ 34’’ de longitude ao leste do meridiano de Greenwich (Figura 1).
Figura 1 - Mapa de Localização e divisão de zonas e bairros de Natal/RN
Fonte: Autor, 2020
O sistema de esgotamento sanitário de Natal/RN preconiza a divisão do município em duas grandes zonas: o subsistema Sul, que compreende toda parte da cidade que fica à margem
direita do estuário do Potengi, englobando as regiões administrativas Leste, Oeste e Sul; e o subsistema Norte, que compreende a parte da cidade que fica à margem esquerda do mesmo estuário, englobando toda a região administrativa Norte. Cada uma dessas zonas tem a divisão de bacias de esgotamento sanitário identificadas por uma letra do alfabeto. Assim sendo, o subsistema sul possui 15 bacias que vão da letra A até a letra O; e o subsistema norte, 16 bacias de esgotamento, que vão da letra A até a letra Q conforme mostrado na Figura 2 (SEMURB,2017).
Figura 2 – Mapa da divisão das bacias de esgotamento sanitário em Natal/RN
A Companhia de Águas e Esgotos do Rio Grande do Norte (CAERN) é a responsável pela prestação dos serviços públicos abastecimento de água e esgotamento sanitário na capital através de contrato de concessão firmado com a Prefeitura Municipal de Natal.
No último diagnóstico apresentado pelo Sistema Nacional de Informações sobre Saneamento (SNIS) de 2018, constou 50,31% do índice de coleta de esgoto para toda Natal, e 100% do tratamento dos esgotos coletados.
De acordo com o Plano Municipal de Saneamento Básico (PMSB) de Natal elaborado em 2016, entre as zonas administrativas da capital, o maior índice de cobertura do sistema de esgotamento sanitário (SES) era o da Zona Leste com 93,52% de nível de cobertura; seguido da Zona Oeste com 53,00%; a zona Sul com 51,52%; enquanto na Zona Norte era apenas 6,69%.
Ainda de acordo com o PMSB, Natal possuía em 2016 nove Estações de Tratamento de Esgoto (ETE), sendo sete situadas no subsistema sul: Quintas I, constituída por uma lagoa facultativa; Quintas II, constituída por uma lagoa facultativa; Bom Pastor, constituída por uma lagoa aerada; Tq. Imhoff, constituída por um tanque Imhoff; Bairro Nordeste, constituído por uma lagoa facultativa; Ponta Negra, constituída por uma lagoa facultativa e duas lagoas de maturação; e a do Baldo, constituída por tratamento preliminar seguido por reator UASB + Tratamento Aeróbio. E duas estão no subsistema norte: Igapó/Beira Rio, constituída por uma lagoa facultativa e duas lagoas de maturação; e a do Distrito Industrial de Natal (SITEL DO DIN), constituída por uma lagoa aerada de mistura completa, seguida por uma lagoa aerada facultativa e uma lagoa de maturação, mas essa última é responsável apenas pela depuração dos efluentes industriais das unidades fabris localizada no Distrito Industrial de Natal (DIN).
Atualmente, o sistema de esgotamento sanitário de Natal está sendo ampliado, o que proporcionará a Natal o lugar de primeira capital brasileira a universalizar o acesso ao sistema de esgotamento sanitário. Junto com a ampliação das redes coletoras em toda Natal, também estão os projetos de novas ETE’s, entre elas a ETE Jundiaí/Guarapes, que está com sua 1ª etapa em processo de construção, com 17% das suas obras concluídas. Essas obras proporcionarão um aumento considerável na quantidade de efluentes tratados e parte dessa demanda será suprida pela ETE Jundiaí/Guarapes, que faz parte do Sistema de Esgotamento Sanitário da Zona Sul de Natal. O alcance do projeto foi considerado em 20 anos, sendo 2030 o ano de final de plano (BARBOSA, 2020).
Mas enquanto isso, dentre todas às ETE’s já implantadas, a do Baldo, também conhecida como ETE Dom Nivaldo, é a que apresenta um sistema de tratamento mais completo e avançado comparado às demais, resultando em efluentes tratados com melhores parâmetros, os quais serão especificados no decorrer deste trabalho.
3.1.1. ETE do Baldo
A Estação de Tratamento de Esgotos do Sistema Central de Natal, conhecida como ETE do Baldo, é operada pela CAERN e tem seus limites no bairro do alecrim, apesar de seu endereço ser na Av. Governador Rafael Fernandes, nº. 211 no bairro de Cidade Alta, pois sua entrada principal (frente) está para este bairro conforme dados cadastrais da Secretaria de Meio Ambiente e Urbanismo (SEMURB), como mostra Figura 3.
Figura 3 – Mapa localização da ETE do Baldo em Natal/RN
Fonte: Autor, 2020
Possui um sistema de tratamento convencional híbrido: Upflow Anaerobic Sludge
Blanket (UASB), seguido de lodo ativado com biodiscos, e desinfecção ultravioleta e após o
tratamento os efluentes são encaminhados para o destino final que é o Estuário Potengi. É a ETE mais avançada em tecnologia do estado e com maior capacidade de tratamento, com sua vazão média de projeto de 450 L/s (SILVA, 2015).
A Figura 4 mostra a vista aérea da ETE, na qual é possível ver a separação das fases do tratamento em: Tratamento Preliminar, UASB, Câmara Anóxica e Tanque de Aeração com Biodisco e os Decantadores.
Figura 4 - Vista aérea da ETE do Baldo
Fonte: OLIVEIRA et al., 2016
O fluxograma da Figura 5 mostra de uma forma mais detalhada como é realizado o tratamento dos efluentes que chegam na ETE.
Figura 5 - Fluxograma do tratamento de efluentes na ETE do Baldo
Fonte: Adaptado de FERRAZ, 2014
Inicialmente no tratamento preliminar: o esgoto bruto passa por gradeamento grosseiro constituído por barras verticais de limpeza mecânica, com espaçamento de 20 mm; e seguido pelo gradeamento fino realizado por peneiras finas mecanizadas com placas paralelas com
espaçamento entre barras de 3 mm, o resíduo sólido retirado nesta etapa é levado até as caçambas, para posterior disposição final. Com o gradeamento realizado, o esgoto passa pelo processo de desarenação, através de caixas de areia quadradas, de fluxo horizontal e limpeza mecanizada (FERRAZ, 2014).
Após o esgoto passar pelo tratamento preliminar tem como destino os reatores UASB, entretanto, 25% da vazão afluente é destinada diretamente as câmaras anóxicas para complementar a necessidade de carbono durante o processo de desnitrificação. Nesta etapa, a digestão anaeróbia é realizada em oito reatores UASB operando em paralelo. Os efluentes dos 8 reatores anaeróbios são reunidos e seguem para as câmaras anóxicas juntamente com as vazões de recirculação dos tanques de aeração, uma parcela do esgoto bruto desarenado e a recirculação de lodo dos decantadores secundários (FERRAZ, 2014).
A ETE dispõe de dois reatores aerados cada um com 16 biodiscos que recebem os efluentes das câmaras anóxicas, e dois decantadores secundários do tipo circular equipados com raspador mecânico de lodo e escuma que recebem os efluentes dos tanques aerados com biodiscos. E por fim, a desinfecção do esgoto é realizada por um sistema de emissão de raios ultravioletas, composto por 180 lâmpadas, instaladas em canal com regime livre de escoamento (FERRAZ, 2014).
É importante saber também sobre a qualidade do efluente tratado, para fins de comparação com a legislação pertinente e desta forma obter os resultados qualitativos deste estudo, verificando se esse efluente tratado é adequado para fins de reúso na desobstrução de redes coletoras de esgoto, por isso a Tabela 4 abaixo mostra a caracterização do efluente após tratamento na ETE do Baldo, os dados apresentados são de 2018 pois frente à atual pandemia do COVID-19, análises laboratoriais se tornaram inviáveis.
Tabela 4 - caracterização do Efluente tratado da ETE do Baldo
Parâmetro Valor médio
pH 7
DBO5,20 (mg/L) 45,56
SST (mg/L) 12,79
Coliformes Termotolerantes (UFC/100mL) 8,25E+0,4
Oxigênio Dissolvido (mg/L) 5,51
Fósforo Total (mg/L) 6,6
Fonte:CAERN (2018)2 apud FERNANDES (2018)
2 CAERN. Dados de qualidade dos efluentes tratados na Estação de Tratamento de Efluentes Dom Nivaldo
3.2. Atividade de desobstrução de rede coletora de esgoto
A atividade de desobstrução de rede coletora de esgoto em Natal/RN é realizada pela Companhia de Águas e Esgotos do Rio Grande do Norte – CAERN, e é feita manualmente por operadores que manuseiam mangueiras onde o jato de água é aplicado com alta pressão (hidrojateamento) dos caminhões (Figura 6) em poços de visita (PV) próximos aos pontos de reclamações de ocorrências de obstrução. Atualmente, essa atividade demanda em média 17m³/dia de água para aproximadamente 22 obstruções/dia. Os veículos utilizados para essa atividade são caminhões de diferentes portes, onde o menor que comporta 2m³ é utilizado para desobstrução das redes condominiais e os de portes médio (6m³) e grande (9m³) para a rede convencional (CAERN, 2020).
A rotina de trabalho funciona geralmente da seguinte forma: a equipe recebe uma ligação da direção com instruções do local e horário para limpeza do PV; a equipe se desloca em caminhões para a localidade indicada; cada veículo comporta dois funcionários e possui em sua parte traseira os equipamentos necessários para operação do serviço: mangueira hidrovácuo para sucção e mangueira hidrojato para desentupimento (Figura 6); e um reservatório para água que será utilizada na desobstrução; ao chegar ao local, a equipe estaciona o caminhão próximo ao PV que será desobstruído e dispõe de cones pela via para sinalização da sua presença (Figura 7); inicia-se, o processo de desobstrução das redes de esgoto, com a duração média de 1h e 30 min . Geralmente, o trabalho é realizado por um par de funcionários através do manuseio das mangueiras hidrovácuo ou hidrojato, sem adentrar o poço de visita. De acordo com a necessidade de trabalhos mais manuais, entretanto, um dos membros da equipe pode precisar adentrar no PV. Se for o caso, o outro membro da dupla o auxilia do lado exterior, iluminando o recinto e fornecendo direções e ferramentas (LOPES, 2019).
Figura 6 – Veículo utilizado para atividade de desobstrução da rede coletora de esgoto
Figura 7 – Operador realizando desobstrução de rede coletora de esgoto em um PV
Fonte: POLEZ et al, 2018
3.3. Estimativa da demanda de água necessária para atividade de desobstrução
Para realizar a estimativa quantitativa de demanda de água necessária para desobstrução da rede coletora na cidade de Natal, atualmente e quando as obras de ampliação do SES estiverem concluídas, primeiramente obteve-se os dados atuais de obstruções que ocorrem no sistema de esgotamento sanitário do município. Tais dados foram extraídos a partir da base de informações geradas pelo sistema comercial denominado GSANAS da Prestadora do serviço de esgotamento sanitário (CAERN) para os dois últimos anos, como podemos ver na Tabela 5.
Tabelas 5 – Quantidade de ocorrências de obstruções (und) na rede coletora de esgoto de Natal/RN
Mês/Ano 2018 2019 Jan 757 762 Fev 826 902 Mar 742 705 Abr 666 734 Mai 623 694 Jun 575 569 Jul 654 660 Ago 570 542 Set 520 498 Out 575 603 Nov 564 488 Dez 735 705 Total anual 7.807 7.862 Fonte: CAERN (2020)
Com os valores da tabela 5, é possível realizar uma média diária para cada ano do período estudado, por meio da equação 1. Essas médias serão necessárias para os cálculos da demanda final de água para desobstrução da rede coletora de esgoto.
𝑀
𝑜𝑏𝑠𝑡,𝑥=
𝑄𝑜𝑏𝑠𝑡,𝑥365 (1)
Em que:
Mobst, x = Média das obstruções no ano X (obst/dia);
Qobst, x = Quantidade total de obstruções que ocorreram no ano X (obst).
Para as estimativas também são necessários alguns dados do sistema de esgotamento sanitário, tais como os índices de cobertura, extensão de rede, quantidade de ligações, bem como as informações referentes as obras de ampliação do sistema de esgotamento sanitário de Natal, os quais encontram-se sumarizados na Tabela 6.
Os índices de extensão (m/lig) e cobertura foram obtidos no SNIS, para os anos de 2017 e 2018, últimos anos com dados disponíveis. Enquanto para o número de ligações (und) e extensão de rede (km) utilizou-se os dados do último anuário de Natal elaborado pela SEMURB em 2017.
Tabela 6 – Índices do esgotamento sanitário de Natal/RN
Índices 2017 2018 Ano da universalização
Extensão de rede coletora (m/lig) 11,60 12,35 7,792
Ligações (und) 71.892 1 114.0002
Extensão de rede coletora (km) 834 1 8892
Índice de Cobertura (%) 45,71 50,31 100
1 Sem informação de dados para quantidade de ligações e extensão de rede coletora (km) para 2018, os mais recentes foram encontrados no anuário de Natal da SEMURB, para 2017;
2Os dados para quantidade de ligações e extensão de rede coletora para Natal no ano da universalização consistem nas quantidades que estão sendo implantadas nas obras, ou seja, são as quantidades faltantes para concluir a instalação da rede coletora em toda Natal.
Fonte: Adaptado dos SNIS (2017 - 2018), SEMURB (2017) e CAERN (2020)
Com os dados da Tabela 6 é possível calcular a extensão de rede coletora para o ano de 2018 relacionando com o índice de cobertura, através de uma simples regra de três. Este método mostra a proporção entre duas grandezas, que podem ser diretamente ou inversamente
proporcionais, por meio de uma multiplicação cruzada. Em suma, é uma forma de descobrir um valor a partir de outros três, divididos em pares relacionados cujos valores têm mesmas grandeza e unidade. Por meio desta regra matemática, encontramos a equação (2) abaixo, e também as equações (4) e (5) apresentadas mais à frente.
𝐸𝑅
2018= 𝐸𝑅
2017×
𝐼𝐶2018𝐼𝐶2017 (2)
Em que:
ER2018 = Extensão de rede coletora do ano 2018 (km); ER2017 = Extensão de rede coletora do ano 2017 (km); IC2018 = Índice de cobertura do ano 2018 (%);
IC2017 = Índice de cobertura do ano 2017 (%).
Encontrando a extensão de rede coletora para o ano de 2018 com os dados de 2017, e sabendo que de 2018 para 2020 a extensão de rede coletora de esgoto em funcionamento é considerada a mesma, pois apesar do avanço das obras de ampliação do SES, as redes implantadas não se encontram em operação, visto que para seu funcionamento dependem da conclusão de todo o SES (incluindo as estações elevatórias e estações de tratamento de esgoto). Admitindo isso, é possível encontrar também a extensão para o ano em que o sistema de esgotamento sanitário esteja universalizado pela equação (3), já que na tabela 6 têm-se a extensão de rede prevista nas obras de ampliação do SES Natal.
𝐸𝑅100%= 𝐸𝑅𝑎𝑡𝑢𝑎𝑙 + 𝐸𝑅𝑓 (3)
Em que:
ER100% = Extensão de rede coletora para o ano da universalização (km); ER2020 = Extensão de rede coletora em funcionamento atual (km);
ERf = Extensão de rede coletora prevista nas obras de ampliação do SES Natal (km).
Com os dados de extensão de rede quando da conclusão das obras de ampliação do sistema de esgotamento sanitário, pode-se obter os dados de obstruções que ocorrem nestes anos pela equação (4), ainda utilizando os dados da tabela 6 e os resultados de extensões encontrados pelas equações (2) e (3).
𝑀𝑜𝑏𝑠𝑡,100%= 𝑀𝑜𝑏𝑠𝑡,𝑎𝑡𝑢𝑎𝑙× 𝐸𝑅100%
Em que:
Mobst, 100% = Média de obstruções que ocorrerão no ano da universalização (obst/dia); Mobst, atual = Média de obstruções ocorridas atualmente (obst/dia);
ER100% = Extensão de rede coletora no ano da universalização (km); ERatual = Extensão de rede coletora atualmente em funcionamento (km).
A Prestadora do serviço – CAERN – também informou que atualmente são utilizados em média três veículos de portes diferentes, diariamente, com volumes de água mostradas na Tabela 7, para desobstrução no subsistema sul de Natal que abrange as zonas sul, leste e oeste (existem dias que se utiliza o volume total dos três veículos, as vezes é necessário mais uma viagem de algum veículo, e as vezes resta água. Ou seja, os valores da tabela 7 são uma média). Como a zona norte tem uma porcentagem muito pequena de coleta de esgoto por sistema coletivo, não se considerou a demanda desta região nos cálculos. Esse volume mostrado na tabela 7 é o utilizado para desobstrução da rede coletora em funcionamento atualmente, ou seja, para a quantidade de obstruções de 2018 e 2019 que são praticamente as mesmas também em 2020.
Tabelas 7 – Consumo de água para desobstrução da rede coletora de esgoto em Natal/RN Consumo diário de água para desobstrução (L/dia) em 2020
Veículos Consumo Pequeno porte 2.000 Médio Porte 6.000 Grande Porte 9.000 Total 17.000 Fonte: CAERN (2020)
Com as médias de obstruções encontradas pelas equações (1) e (4) e sabendo pela tabela 7 que atualmente demanda-se 17.000 L/dia para desobstruções, consegue-se encontrar o consumo final de água para desobstrução para o ano em que Natal terá seu sistema de esgotamento sanitário universalizado (5).
𝐶
100%= 𝐶
𝑎𝑡𝑢𝑎𝑙×
𝑀𝑜𝑏𝑠𝑡,100%Em que:
C100% = Consumo de água para desobstrução no ano da universalização (L/dia); C2020 = Consumo de água para desobstrução atualmente (L/dia);
Mobst, 100% = Média de obstruções ocorridas no ano da universalização (obst/dia); Mobst, 2020 = Média de obstruções ocorridas atualmente (obst/dia)
A sequência de equações mostrada neste tópico foi uma metodologia criada a partir de equações matemáticas básicas e comparações de dados, e tornou viável a obtenção do resultado final do consumo de água para desobstrução no ano da universalização do sistema de esgotamento sanitário de Natal, que será mostrado e discutido mais à frente nos resultados quantitativos.
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO
4.1. Atendimento da qualidade do efluente para o reúso proposto
Apesar de ainda não existir diretrizes legais e normatizações técnicas específicas sobre reúso no Brasil, a Tabela 8 a seguir apresenta um comparativo entre os dados qualitativos do efluente da ETE do Baldo após tratamento e alguns padrões referenciais internacionais e orientações técnicas produzidas por instituições privadas, que já foram discutidas em tópicos anteriores.
Tabela 8 – Comparativo dos parâmetros da ETE do Baldo com legislações referenciais
Parâmetro ETE do Baldo¹
²Resolução conjunta SES/SMA/SSRH² NBR 13969 da ABNT³ Lei Municipal 4.603/20134 pH 7 6 a 9 6 a 8 6 a 9 DBO (mg/L) 45,56 ≤ 30 - ≤ 30 SST (mg/L) 12,79 < 30 - ≤ 30 CTer (UFC/100mL) 8,25E+0,4 < 200 < 200 ≤ 200 OD (mg/L) 5,51 - - - Fósforo Total (mg/L) 6,6 - - -
Fonte: Adaptado de ¹CAERN (2018) apud FERNANDES (2018), ²SÃO PAULO (2017), ³ABNT (1997), 4CAICÓ (2013)
Como podemos identificar na tabela 8, o efluente da ETE do Baldo está dentro dos valores sugeridos pelas três normas para os parâmetros pH e o SST. Os parâmetros OD e Fósforo total não são mencionados nas orientações técnicas, enquanto a DBO e Coliformes Termotolerantes, estão acima dos referenciais das normas.
Ressalta-se que apesar dos valores de DBO e CTer estarem em desacordo com as legislações pertinentes para reúso urbano, estão em conformidade com a Resolução CONAMA n°. 430/2011 que exige DBO de até 120 mg/l e pH entre 5 e 9 para lançamento de efluentes em corpos receptores.
Mas ainda é possível utilizar os efluentes da ETE do Baldo para o fim proposto neste trabalho, desde que os parâmetros de DBO e CTer sejam readequados e tornem-se aceitáveis conforme as legislações pertinentes ao reúso.
Dado que a ETE do Baldo apresenta atualmente um valor de DBO de 45,56 mg/L, o qual não está muito distante do exigido (30mg/L), sendo para tanto necessário apenas uma melhoria da operação, já que a ETE foi projetada para atingir DBO efluente de 25 mg/L. Quanto aos coliformes termotolerantes, uma solução cabível seria a cloração do efluente após o UV e também a disponibilidade de recipientes com água potável nos veículos para proteção dos operadores que realizarão os serviços de desobstrução da rede coletora, pois caso entrem em contato com o efluente possam lavar a região do corpo acometida.
4.2. Resultado da demanda de água para atividade de desobstrução
A partir das equações explicitada no capítulo anterior (materiais e métodos), foi possível obter os resultados quantitativos que serão discutidos aqui e mostrados de forma resumida na tabela 9.
Pela equação (1) foram encontradas as médias diárias de obstruções para os anos 2018 e 2019. Nenhum outro dado foi calculado para o ano de 2019, como podemos ver na tabela 9, pois não foi encontrado o dado de índice de cobertura de rede do mesmo pelo SNIS, porém todos os índices e valores deste ano são desnecessários para os cálculos finais, já que têm-se o ano anterior para realizar as comparações, e sabemos que de 2018 para 2019 o valor médio de obstruções é praticamente igual, o que indica que se não houve aumento significativo na quantidade de obstruções, também não houve mudanças significativas na cobertura de rede em funcionamento.
Em suma, o ano de 2019 apresenta valores semelhantes ao de 2018 quanto a cobertura e funcionamento de rede coletora de esgoto, o que reforça que podemos utilizar os dados de 2018 como mais atualizados para encontrar os valores para o ano da universalização do sistema de esgotamento sanitário.
Em seguida, pela equação (2) encontrou-se a extensão de rede coletora para o ano de 2018, utilizando os valores de extensão de rede e índices de cobertura do ano de 2017 disponibilizados na tabela 6. Conforme exposto anteriormente, sabe-se que em 2020 a extensão de rede em operação pode ser considerada a mesma desde 2018, uma vez que embora tenha sido implantada uma grande extensão de rede, a mesma não está em funcionamento, portanto, não contribui para o aumento das obstruções.
A partir do valor de extensão de rede em funcionamento em 2020 calculado e o valor necessário para universalização do SES (extensão a ser instalada nas obras de ampliação do SES Natal), disponível também na tabela 6, foi possível pela equação (3) encontrar a extensão de rede coletora para o ano da universalização do sistema de esgotamento.
A média de obstruções diárias para 2020 é considerada a mesma de 2019; e para a universalização do sistema foi calculada pela equação (4) com os dados obtidos para 2020.
Por fim, com todas as médias diárias de obstruções (obst/dia) e as extensões de rede coletora (km) já obtidas e a estimativa do consumo de água para desobstrução atualmente mostrado na tabela 7, tornou-se verossímil encontrar o consumo de água para o ano da universalização por meio da equação (5). Todos os resultados são mostrados na Tabela 9.
Tabela 9 – Resultados do comparativo dos dados das Tabelas 4, 5 e 6
Índices 2017 2018 2019 2020 Ano da universalização Média diária de obstruções (und) - 21,39 21,54 21,54 42,40 Extensão de rede coletora (Km) 834 918 918 918 1.807
Consumo de água para
desobstrução (L/dia) - - - 17.000 33.464
O resultado final da estimativa de água necessária para desobstrução da rede coletora em Natal atualmente é de 17.000 L/dia, ou seja, 0,20 L/s; e quando estiver universalizada quanto ao esgotamento sanitário será de 33.464 L/dia, ou seja, 0,39 L/s. Como a ETE do Baldo trata um volume de efluente médio de 450 L/s, ela supre demasiadamente essas demandas atual e futura.
Como o volume necessário para desobstrução de rede é muito menor que o volume tratado disponibilizado pela ETE (não chegando nem a 1% do valor disponível), além de suprir a demanda de consumo médio, também supre dias de grandes demandas, ou seja, quando houver picos de obstruções.
Além disso, com a universalização do sistema de esgotamento sanitário da cidade, além do crescimento da extensão de rede, também estão inclusos projetos de novas ETE’s que já estão em implantação, e se o resultado final deste estudo já mostra uma abundância na oferta de efluentes tratados apenas pela ETE do Baldo, quando as demais já estiverem em devido funcionamento essa oferta será maior e consequentemente elevará as possibilidades de diversas modalidades de reúso dentro de Natal e nos municípios circunvizinhos.
É importante salientar, que o consumo encontrado de água para desobstrução das redes coletoras de esgoto foi calculado a partir de uma estimativa de obstruções de uma rede antiga, que é feita de material manilha cerâmica onde ocorre muitas quebras que ocasionam obstruções, já as novas são de PVC que apresentam menos problemas. Ou seja, é provável que ocorram menos obstruções com a rede nova, exigindo uma demanda menor do que a que foi estimada neste estudo, mas esse provável volume restante pode ser destinado a manutenção preventiva (limpezas).
Analisando o valor acumulado da estimativa de demanda de volume necessário de 33.464 L/dia para realizar a atividade de desobstrução da rede coletora de Natal, no ano em que ocorrer a universalização, durante o período de um ano podemos notar uma quantidade significativa de água que seria economizada pela CAERN, valor que superaria os 12.000.000 L/ano o que equivale a aproximadamente 12.000 m³/ano (Figura 8).
Figura 8: Gráfico do consumo acumulado da água (L) utilizada para desobstrução da rede coletora de esgoto para Natal universalizada durante o período de 365 dias
Fonte: Autor, 2020
De acordo com a Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo - SABESP, o consumo de água por pessoa no Brasil pode chegar a mais de 200 litros/dia, ou seja, 0,2m3/dia. Considerando famílias com a média de 4 pessoas, temos 0,8 m3/dia por família, o que equivale em média a 292m³/ano por cada residência. O que significa dizer que a demanda que a CAERN utiliza de 12.000 m3/ano de água potável para desobstrução da rede coletora de Natal, poderia suprir à quantidade de água de 41 famílias durante um ano inteiro, ou uma única família durante 41 anos.
O valor tarifário atual da CAERN para classe de consumo público, com uso excedente de 20m³ é de 11,06 R$/m³ para Natal e 12,11 R$/m³ para o interior. Se analisarmos que a CAERN utiliza 12.000m3/ano para desobstrução da rede coletora de esgoto dentro de Natal, significa que paga R$ 132.720,00 por ano por essa água. Esse valor poderia ser economizado e utilizado para pagamento de energia, adaptação dos veículos atuais com reservatório para disponibilidade de água potável para os operadores, gasolina dos veículos, ou quaisquer outros gastos da empresa. E a água poderia ser economizada e reservada para usos potáveis em épocas críticas de seca na região semiárida.
0 2.000.000 4.000.000 6.000.000 8.000.000 10.000.000 12.000.000 14.000.000 1 16 31 46 61 76 91 10 6 12 1 13 6 15 1 16 6 18 1 19 6 21 1 22 6 24 1 25 6 27 1 28 6 30 1 31 6 33 1 34 6 36 1 V olum e ac u m u la d o (L ) Dias
Consumo (L)
5. CONCLUSÃO
A análise quantitativa mostrou uma média de 21,54 obstruções por dia atualmente sendo suprida por uma demanda de água de 0,20 L/s; e uma média de 42,40 obstruções/dia com uma demanda a ser suprida de 0,39 L/s para desobstrução da rede coletora de Natal quando da universalização do sistema de esgotamento sanitário. Quando comparada a demanda de efluentes tratados da ETE de 450 L/s é considerada uma demanda muito pequena, e assim, completamente possível de ser suprida.
Já a qualidade dos efluentes tratados apesar de indicar valores satisfatórios para parâmetros como pH, oxigênio dissolvido e sólidos suspensos, mostrou as concentrações de DBO e Coliformes Termotolerantes superiores às exigidas nas normas e legislações consultadas. Nesse sentido, a qualidade do efluente possibilita o reúso não potável para fins urbanos, incluindo a desobstrução de rede coletora de esgoto, desde que sejam realizadas melhorias no tratamento e um novo monitoramento quanto a estes parâmetros.
A expressividade do volume de efluentes tratados na ETE do Baldo quanto a demanda necessária para desobstrução da rede coletora de esgoto da cidade de Natal evidencia grande potencial para reutilização desses efluentes, o qual é um passo muito importante para o Rio Grande do Norte na economia de água potável e na sustentabilidade ambiental, pois possibilita que essa vazão seja aplicada tanto para o reúso proposto como para outras modalidades de reúso em Natal, como irrigação de canteiros, lavagem de carros e limpeza de ruas; além do reúso agrícola que pode ser utilizado em cidades vizinhas que são menos urbanizadas e exigem grande demanda para este uso, principalmente porque essa vazão de efluentes tratados será maior quando as novas ETE’s entrarem em operação após conclusão das obras de ampliação do SES Natal.
Portanto, a ETE do Baldo possui alta vazão de efluentes tratados tornando a cidade de Natal e seus municípios arredores grandes potenciais de reúso, capaz de suprir demandas no setor urbano desde que a reutilização seja precedida por um novo monitoramento dos parâmetros de DBO e Coliformes Termotolerantes, e estes estejam em conformidade com as legislações pertinentes.
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