UNIVERSIDADE DO SUL DE SANTA CATARINA ANA PAULA MIGNONI BOTELHO
REÚSO DE ESGOTO DOMÉSTICO TRATADO
Palhoça 2017
ANA PAULA MIGNONI BOTELHO
REÚSO DE ESGOTO DOMÉSTICO TRATADO
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Curso de Engenharia Civil da Universidade do Sul de Santa Catarina como requisito parcial à obtenção do título de Engenheira Civil.
Orientador: Prof. Carlos Roberto Bavaresco, MSc.
Palhoça 2017
Dedico este trabalho aos meus pais, que sempre me apoiaram e não mediram esforços para que eu pudesse seguir o meu caminho.
AGRADECIMENTOS
Em primeiro lugar aos meus pais, minha irmã e minha avó, que me passaram os valores da vida, sempre me apoiando e me dando suporte para seguir meus sonhos.
Com carinho ao meu namorado, que esteve comigo durante esses anos ajudando a superar os obstáculos. Por ser meu melhor amigo e companheiro, presente em todas as horas.
Agradeço aos meus amigos, pessoas especiais com quem dividi muitos momentos importantes. Alguns presentes desde a minha infância, outros ganhando espaço ao longo da vida. Obrigada.
Ao meu Professor e Orientador Carlos Roberto Bavaresco e aos membros da banca Professora Maria Eliza Nagel Hassemer e Professor José Gabriel da Silva, que contribuíram para a minha formação não apenas em sala de aula.
Muito obrigada a todos que, mesmo não estando citados aqui, contribuíram para a conclusão deste sonho que está se tornando realidade.
RESUMO
Um recurso limitado e cada vez mais escasso, tanto pelo aumento da população mundial, como pela poluição, os corpos hídricos são essenciais na vida de todos.
O reuso de efluentes tratados é uma alternativa que vem sendo estudada e aplicada em diversos países como forma de preservar os recursos hídricos, aumentar a oferta de água potável para os usos com esta necessidade, diminuir os gastos com tratamento de água para usos de finalidade não potável.
O tratamento adequado para reutilizar o esgoto vai depender do uso final em que a água será aplicada. Considerando que a legislação brasileira ainda é deficiente neste requisito, alguns manuais ou normas internacionais são utilizadas para adequar o tratamento e a qualidade da água de reuso, baseando-se nas características como ausência de cor, cheiro e patogênicos, assim como parâmetros físico-químicos, como DBO, OD, coliforme termotolerantes, pH. Através de revisão bibliográfica este trabalho apresenta formas de tratamento e pós-tratamento de esgotos, resultados experimentais em laboratório, aplicações de reuso de efluente tratado em diversas situações, assim como uma análise da situação do reuso de efluentes e a legislação competente.
ABSTRACT
A scarce resource, because of the world increase population and for the pollution, the water resource is essential in all lives.
The reuse of treated wastewater is an alternative that has been studied and applies in several countries as a solution of preserving water resources, increase the supply of potable water, reducing expenses with water treatment for non-potable purposes.
The most appropriate wastewater treatment is defined by the purposes of the water. Considering the Brazilian legislation is not developed in this requirement, some international laws and standards are used to adjust the treatment and quality of reuse water, based on characteristics of the water.
Through a bibliographic review, this work presents forms of treatment and post-treatment of sewage, experimental results in the laboratory, applications of reuse of treated effluent in various situations, as well as an analysis of the effluent reuse situation and the relevant legislation.
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 1 – Esquema de sistema de coleta de esgotos separador absoluto. ... 16
Figura 2 – Esquema de sistema de coleta de esgotos unitário. ... 16
Figura 3 – Ciclo da água em meio urbano. ... 17
Figura 4 – Fluxograma de um sistema convencional de tratamento de esgotos... 23
Figura 5 – Fluxograma de uma estação de tratamento convencional de esgotos. ... 25
Figura 6 – Reator UV. ... 33
Figura 7 – Fluxograma do ensaio com H2O2/UV. ... 33
Figura 8 – Amostra do permeado com tratamento biológico e amostra após o tratamento com H2O2/UV. ... 34
Figura 9 – Níveis de qualidade da água. ... 35
Figura 10 – Fluxograma do tratamento e os riscos em cada etapa. ... 39
Figura 11 – Distribuição do plantio da área de irrigação. ... 41
Figura 12 – Imagem aérea do complexo da Aquapolo. ... 45
Figura 13 – Processo de coleta de esgoto da Aquapolo. ... 45
Figura 14 – Processo de tratamento avançado da Aquapolo. ... 46
LISTA DE GRÁFICOS
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 – Características qualitativas dos esgotos domésticos. ... 18
Tabela 2 – Quantidade de água utilizada por produto produzido e características do efluente. ... 19
Tabela 3 – Produção de esgotos per capta por atividade. ... 20
Tabela 4 – Subprodutos gerados no tratamento de esgotos. ... 26
Tabela 5 – Resultados da primeira etapa de experimentos com ClO2. ... 28
Tabela 6 – Resultados da segunda etapa de experimentos com ClO2. ... 28
Tabela 7 – Resultados do experimento de ozonização e cloração de efluente tratado em UASB. ... 30
Tabela 8 – Eficiência do POA H2O2/UV. ... 34
Tabela 9 – Modalidades de reuso direto para fins não potáveis. ... 36
Tabela 10 – Exigências mínimas para uso de águas não potáveis... 37
Tabela 11 – Eficiência do sistema de tratamento de esgoto. ... 40
Tabela 12 – Desemprenho da cultura de sorgo... 41
Tabela 13 – Desemprenho da cultura de algodão. ... 41
Tabela 14 – Desemprenho da cultura de forrageiras. ... 42
Tabela 15 – Características da água bruta e do efluente tratado. ... 42
Tabela 16 – Produtividade obtida no cultivo da melancia. ... 43
Tabela 17 – Análise microbiológica das melancias... 43
Tabela 18 – Números da Aquapolo. ... 44
Tabela 19 – Classificação e valores de parâmetros de esgoto para reuso. ... 49
Tabela 20 – Padrões de qualidade para água de reuso ... 49
SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO... 12 2 OBJETIVOS ... 14 2.1 OBJETIVOS ESPECÍFICO ... 14 3 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ... 15 3.1 ESGOTO SANITÁRIO ... 15 3.1.1 Esgoto Doméstico... 17
3.1.1.1 Características dos Esgotos Domésticos ... 18
3.1.2 Esgoto Industrial ... 19 3.1.3 Quantidade Produzida ... 20 3.2 TRATAMENTO DE ESGOTOS ... 22 3.2.1 Tratamento Convencional ... 23 3.2.1.1 Tratamento Preliminar ... 23 3.2.1.2 Tratamento Primário ... 24 3.2.1.3 Tratamento Secundário ... 24 3.2.1.4 Produtos Gerados... 25 3.2.2 Tratamento Avançado ... 26
3.2.2.1 Desinfecção com Cloro ... 27
3.2.2.1.1 Procedimento Experimental ... 27
3.2.2.2 Desinfecção com Ozônio ... 29
3.2.2.2.1 Procedimento Experimental ... 30
3.2.2.3 Desinfecção com Radiação Ultravioleta ... 31
3.2.2.4 Processo Oxidativo Avançado ... 31
3.2.2.4.1 Procedimento Experimental ... 32
3.3 REUSO DO EFLUENTE TRATADO ... 34
3.3.1 Aplicação de reuso de efluente tratado ... 38
3.3.1.1 Residencial Valville... 38
3.3.1.2 Avaliação de culturas irrigadas com esgoto tratado ... 40
3.3.1.3 Irrigação com esgoto doméstico tratado na cultura da melancia ... 42
3.3.1.4 Aquapolo ... 43
4 METODOLOGIA ... 47
5.1 BENEFÍCIOS DO REUSO ... 48 5.2 LEGISLAÇÃO HÍDRICA ... 48 5.3 CONSIDERAÇÕES FINAIS ... 51 6 CONCLUSÃO ... 54 7 RECOMENDAÇÕES ... 56 REFERÊNCIAS ... 57
1 INTRODUÇÃO
Direta ou indiretamente tudo o que fazemos ou consumimos envolve gasto de água. O que nos leva a pensar até que ponto a água utilizada deve ser potável. Segundo experimento feito no cultivo de melancias no Ceará, a maior produtividade foi alcançada com irrigação feita com esgoto doméstico tratado (Rego et.al, 2005). Além de destinar adequadamente o esgoto, outro grave problema é solucionado, a falta de água potável para a população.
A NBR 9649/1986 define o coeficiente de retorno como:
“Relação média entre os volumes de esgoto produzido e de água efetivamente consumida. “
Este índice, segundo a mesma Norma Brasileira, é de 0,8, ou seja 80% da água potável que consumimos retorna a sua origem como água residuária. Em um cenário ideal, 80% do que é consumido volta ao ciclo natural da água após tratamento apropriado, porém sabemos que isto não acontece. A grande maioria dos efluentes retornam ao corpo hídrico com muita carga orgânica, nutrientes, patógenos, coliformes, fármacos, toxinas em geral.
Enfrentamos hoje um problema mundial, que não diferencia países em desenvolvimento ou desenvolvidos, a poluição ambiental. Para Teixeira e Jardim (2004), vários fatores podem ser apontados para a causa deste problema, legislações ineficientes e/ou não cumpridas, mau uso dos recursos naturais e falta de consciência ambiental.
Pensar além das soluções confortáveis cotidianas pode mudar o jeito de fazer engenharia. Novas tecnologias são necessárias para atender as novas demandas. Não se pode mais descartar efluentes sabendo que ainda podem e devem servir há alguns usos não potáveis, assim é possível deixar a água tratada para uso exclusivo potável.
Os sistemas convencionais de saneamento com sua lógica de fim de tubo não atendem as demandas atuais. Ao poluir as fontes de água e solos também estamos lidando com a saúde da população, segundo dados de Cohin e Kiperstok (2007), 10% da população de países em desenvolvimento sofrem com vermes intestinais, 200 milhões de pessoas no mundo estão infectadas por esquistossomose, 4 bilhões de casos de diarreia no mundo causam 2,2 milhões de mortes, especialmente em crianças abaixo de 5 anos, entre outros casos de doenças causadas por falta de saneamento.
Como no Brasil a disponibilidade de água é abundante, não se tem uma preocupação com o consumo racional deste recurso. A industrialização e a urbanização
aumentam o problema de oferta e demanda, abrindo espaço para estudo e discussões sobre o reuso de águas residuárias (ALMEIDA, 2011).
A definição de conservação da água engloba todas as praticas, técnicas e tecnologias que melhoram a eficiência do uso. Aumentar a eficiência do uso, racionalizar e reutilizar a água, representam um aumento na disponibilidade para outros usuários e outros fins, deste modo o crescimento populacional, novas industrias e conservação do recurso natural podem estar assegurados (FIESP e CIESP, 2004).
O reuso de água é viável devido a dois fatores, o aumento na disponibilidade de água potável e a limitação de água doce; aproveitar os benefícios das águas residuárias, principalmente econômicos (EPA, 2012).
2 OBJETIVOS
Este trabalho tem como objetivo geral apresentar alternativas para o reuso de esgoto doméstico tratado.
2.1 OBJETIVOS ESPECÍFICO
Como objetivos específicos estão:
Analisar os processos de pós-tratamento de esgoto doméstico, Analisar os parâmetros das águas de reuso;
Apontar as atividades que podem ser desenvolvidas com o efluente tratado;
Comparar os resultados pesquisados com a legislação de reuso de efluentes.
3 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
3.1 ESGOTO SANITÁRIO
O termo esgoto é utilizado pra caracterizar despejos provenientes de diversos uso e origens, como o doméstico, comercial, industrial, agrícola, infiltração, pluvial entre outros (JORDÃO E PESSOA, 1995).
A geração de esgoto é uma consequência do uso da água, segundo Sperling, Costa e Castro (1995) a construção do sistema de esgotamento sanitário visa:
Coletar os resíduos individual ou coletivamente; Escoar rapidamente e com segurança;
Tratar e dispor adequadamente. Como consequência podemos citar:
Melhoria das condições sanitárias do local; Preservação dos recursos naturais;
Redução de doenças causadas por contaminação da água;
Menor gasto com saúde pública relacionada com a falta de saneamento. Podemos dizer que existem dois tipos de sistemas de esgotamento sanitário utilizados hoje em dia, o sistema unitário coleta esgoto domestico, industrial e pluvial em um único coletor, já no sistema separador absoluto, utilizado no Brasil, os despejos provenientes do uso doméstico em geral, indústrias e infiltração são levados ao tratamento de esgotos, já as águas pluviais são direcionadas as galerias de drenagem totalmente independentes e sem tratamento. O custo deste tipo de sistema é relativamente menor, já que, de acordo com o Manual de Saneamento da FUNASA (2015), o diâmetro dos coletores pode ser reduzido devido a vazão constante e menor do sistema. Além disso, o sistema de tratamento torna-se mais eficiente, uma vez que é possível manter constante os parâmetros do esgoto, a água pluvial dilui o efluente e em casos extremos pode extravasar uma estação elevatória de esgoto ou a própria estação de tratamento de esgoto. O esgoto industrial deve passar por um tratamento prévio se for lançado na rede de esgotos domésticos ou ser encaminhado à rede própria, já que suas características físico-químicas são bem particulares. A Figura 1 apresenta o sistema separador e a Figura 2 o sistema unitário.
Figura 1 – Esquema de sistema de coleta de esgotos separador absoluto.
Fonte: Barros, 1995 apud Funasa, 2015.
Figura 2 – Esquema de sistema de coleta de esgotos unitário.
Fonte: Barros, 1995 apud Funasa, 2015.
Tsutiya e Além Sobrinho (2011) destacam as vantagens do sistema separador absoluto:
Utilização de material mais barato (tubo PVC);
Reduz a extensão de grandes galerias por toda a cidade, já que muitas ruas não necessitam ser atendidas por rede pluvial;
Não prejudica o tratamento do esgoto sanitário.
Como citado anteriormente, esgoto doméstico e industrial tem características bem distintas, por esta razão Jordão e Pessoa (1995) dividem o esgoto sanitário em dois grupos:
Esgoto doméstico; Esgoto industrial.
3.1.1 Esgoto Doméstico
“O esgoto doméstico é um despejo líquido resultante do uso da água pelo homem em seus hábitos higiênicos e necessidades fisiológicas” (TSUTIYA e ALÉM SOBRINHO, 2011). A Figura 3 mostra o ciclo de consumo de água em meio urbano.
Figura 3 – Ciclo da água em meio urbano.
Podemos definir esgoto doméstico como despejo principalmente de residências, edifícios comerciais, instituições ou quaisquer edificações que contenham instalações de banheiros, lavanderias, cozinhas, ou qualquer dispositivo de utilização da água para fins domésticos. É composto basicamente por água de banho, urina, fezes, papel, restos de comida, sabão, detergentes e águas de lavagem (JORDÃO e PESSOA, 1995).
A utilização da descarga hídrica demorou a se popularizar apesar de ser inventada em 1596. Quando utilizada em grande escala tornou-se um problema, espalhando epidemias. Este fator foi fundamental para começar a coletar e afastar os esgotos domésticos (TSUTIYA e ALÉM SOBRINHO, 2011).
3.1.1.1 Características dos Esgotos Domésticos
Segundo o manual de saneamento da FUNASA (2015) e Tsutiya e Além Sobrinho (2012), as características dos esgotos podem ser divididas em físicas, químicas e biológicas. A Tabela 1 apresenta as características qualitativas dos esgotos domésticos.
Tabela 1 – Características qualitativas dos esgotos domésticos.
Características Físicas
Matéria Sólida
É a matéria que permanece no resíduo após a evaporação. 99,9% do esgoto doméstico é constituído por água, 0,1% representa a parte de sólidos, causadores da poluição das águas.
Temperatura A temperatura do esgoto é, em geral, um pouco superior à das águas de abastecimento e da temperatura do ar. A velocidade de decomposição do esgoto é proporcional ao aumento da temperatura.
Odor O odor do esgoto é causado pelos gases formados na decomposição. O odor de mofo é típico de esgoto fresco, já o odor mais forte, como ovo podre, é característico de esgoto velho, devido a presença de gás sulfídrico.
Cor e turbidez Caracterizam o estado de decomposição do esgoto. A tonalidade acinzentada com turbidez indica esgoto fresco e a cor preta é típica de esgoto velho.
Características Químicas
Matéria Orgânica
Aproximadamente 70% dos sólidos no esgoto são de origem orgânica, geralmente são combinações de carbono, hidrogênio, oxigênio e, algumas vezes, com nitrogênio.
Os grupos de substancias orgânicas são compostos por:
Proteínas (40 a 60 %): o gás sulfídrico no esgoto é proveniente do enxofre fornecido pelas proteínas.
Carboidratos (25 a 50%): principais substancias a serem destruídas pelas bactérias, produzindo ácidos orgânicos.
Gorduras e óleos (10%): formam camada flutuante (escuma) que dificulta e prejudica a operação na ETE.
Surfactantes: moléculas orgânicas que foram espuma.
de sólidos não voláteis ou fixos.
Características Biológicas
Microrganismos
Bactérias, fungos, protozoários, vírus e algas são os principais organismos presentes nos esgotos. As bactérias são as mais importantes, já que realizam a decomposição e estabilização da matéria orgânica, tanto na natureza como nas estações de tratamento. As algas fazem a oxidação aeróbia nas lagoas de estabilização. Importante ressaltar que o esgoto rico em nutrientes, lançado em lago ou lagoa pode causar eutrofização.
Indicadores de poluição
os coliformes são bactérias típicas do intestino do homem e outros animais de sangue quente, por isso são indicadores de poluição de origem humana. Quando encontrados em amostras examinadas, considera-se que os
organismos patogênicos também estão presentes. No esgoto os coliformes são utilizados como indicadores da eficiência de remoção de organismos
patogênicos nos tratamentos dos esgotos. Fonte: Adaptado de Manual de Saneamento da Funasa, 2015.
3.1.2 Esgoto Industrial
O esgoto industrial deve ser lançado na rede pública de esgotamento sempre que possível. Para isto deve-se conhecer a natureza dos efluentes industriais, verificando se é possível despejar o esgoto in natura ou deve ser feito um pré-tratamento (TSUTIYA e ALEM SOBRINHO, 2000).
A composição dos efluentes pode variar até mesmo entre indústrias do mesmo ramo, isso acontece pois nem sempre a mesma matéria-prima é utilizada. Nunes (2012) sugere que deve ser feita uma análise caso a caso, assim evita-se equívocos. A Tabela 2 apresenta alguns segmentos industriais, seu consumo de água e características do efluente gerado. Tabela 2 – Quantidade de água utilizada por produto produzido e características do efluente.
Industria m3 água Característica do Efluente Produto
Cervejaria 5 a 20 Boa biodegradabilidade, sólidos suspensos inorgânicos sedimentáveis, poucos nutrientes. 1 m3 cerveja
Laticínio 2 a 10 Altamente biodegradável, nutrientes para tratamento biológico, gorduras. 1 m3 leite
Curtume 20 a 40 Compostos tóxicos, sulfetos e cromo. tonelada de pele
Usina de açúcar 0,5 a 10 Grande quantidade de sólidos suspensos sedimentáveis. tonelada de açúcar Destilaria de álcool 60 Vinhoto (resíduo da destilação), alta temperatura e pH baixo. tonelada de álcool Matadouro e
frigoríficos 0,3 a 2,5
Sangue deve ser separado, gorduras, nutrientes
para tratamento biológico. por boi abatido
Industria têxtil 20 a 60 Poucos nutrientes pata tratamento biológico, tóxicos em função da tinturaria. tonelada de produto Fonte: Adaptado de Nunes, 2012.
Não se deve permitir o lançamento na rede pública quando o esgoto in natura for nocivo a saúde ou prejudicial aos trabalhadores da rede coletora; interferir no sistema de tratamento; obstruir a tubulação ou os equipamentos; afete a resistência das tubulações e estruturas; tenham elevadas temperaturas (NUNES, 2012).
3.1.3 Quantidade Produzida
A quantidade de esgoto produzida está diretamente ligada a disponibilidade de água. Contudo alguns fatores podem indicar uma menor ou maior produção de esgoto, como o nível sócio-econômico do local, as atividades desenvolvidas, hábitos de higiene, nível cultural entre outros fatores (TSUTIYA e ALÉM SOBRINHO, 2011).
Quando se trata de produção, coleta e tratamento de esgoto em uma propriedade, ou seja, sistema individualizado, podemos calcular a produção de esgoto de acordo com a NBR 7229/1993, sendo que a quantidade de esgoto é diretamente proporcional a quantidade de água utilizada.
A NBR 7229/1993 indica valores de contribuição, apresentados na Tabela 3, que devem ser utilizados na falta de dados locais:
Tabela 3 – Produção de esgotos per capta por atividade.
Prédio Unidade Contribuição de Esgoto (L/d)
1. Ocupantes permanentes
Residência (alto padrão) pessoa 160
Residência (médio padrão) pessoa 130
Residência (baixo padrão) pessoa 100
Hotel (sem cozinha e lavanderia) pessoa 100
Alojamento (provisório) pessoa 80
2. Ocupantes temporários
Fábrica (em geral) pessoa 70
Escritório pessoa 50
Edifícios públicos ou comerciais pessoa 50
Escolas (externatos) e locais de longa
permanência pessoa 50
Bares pessoa 6
Restaurante ou similar refeição 25
Cinema, teatro e locais de curta
permanência lugar 2
Sanitários públicos * bacia sanitária 480
*Apenas de acesso aberto ao público Fonte: NBR 7229, ABNT.
Quando estamos falando de uma rede coletora de esgotos que atende uma cidade, ou um bairro, existem outros fatores que devem ser levados em consideração na hora de calcular a vazão. Tsutiya e Alem Sobrinho (2000) destacam os seguintes parâmetros para cálculo de vazão de uma rede coletora de esgotos:
Contribuição per capta: é o consumo efetivo de água, multiplicado pelo coeficiente de retorno (80%, segundo a NBR 9649/1986);
População atendida: deve ser feita uma projeção da população para o período de alcance do projeto. Deve-se levar em consideração, além da população residente, a população flutuante. A NBR 9648/1986 define as populações como:
˜População residente: a constituída pelos moradores dos domicílios, mesmo que ausentes na data do censo por período inferior a 12 meses.
População flutuante em certa comunidade: a que, proveniente de outas comunidades, se transfere ocasionalmente para área considerada, impondo ao sistema de esgoto uma contribuição individual análoga à população residente. ˜
Coeficiente de variação de vazão: a vazão varia de acordo com as horas do dia, com os dias, meses e estações do ano. Para o projeto de redes coletoras utiliza-se os seguintes coeficientes:
K1: coeficiente de máxima vazão diária, relação entre a maior vazão diária
no ano e a vazão média diária anual, K1 = 1,2 (NBR 9649);
K2: coeficiente de máxima vazão horária, relação entre a maior vazão em
um dia e a vazão média horária do mesmo dia, K2 = 1,5 (NBR 9649)
K3: coeficiente de mínima vazão horária, relação entre a vazão mínima e a
vazão média anual, K3 = 0,5 (NBR 9649).
Infiltrações: águas subterrâneas que penetram no sistema pelas juntas e paredes das tubulações, pelos poços de visita, tubos de inspeção e limpeza, estações elevatórias, outros. A NBR 9646 limita o valor do coeficiente de infiltração entre 0,05 a 1,0 L/s.km e define:
˜Taxa de contribuição de infiltração depende de condições locais tais como: NA do lençol freático, natureza do subsolo, qualidade da execução da rede, material da tubulação e tipo de junta utilizado. O valor adotado deve ser justificado.˜
Tsutiya e Alem Sobrinho (2000) apresentam a vazão total de esgoto sanitário como a composição das seguintes parcelas:
Onde: Q = vazão de esgoto sanitário (L/s) Qd = vazão esgoto doméstico (L/s)
Qinf = vazão de infiltração (L/s)
Qc = vazão concentrada (L/s).
A vazão concentrada refere-se a uma vazão superior as outras consideradas para o cálculo da rede, alterando consideravelmente a vazão no trecho. Escolas, hospitais, estações rodoviárias, shoppings, grandes edifícios e industrias podem ser enquadrados nas vazões concentradas.
3.2 TRATAMENTO DE ESGOTOS
A finalidade do sistema está relacionada com três aspectos: higiênico, social e econômico.
Higiênico: prevenção, controle e erradicação de doenças transmitidas pela contaminação das águas;
Social: recupera corpos hídricos, promovendo assim melhor qualidade de vida da população, incentivando esportes e lazer ao ar livre;
Econômico: aumento na produtividade, tanto industrial, como na quantidade e qualidade de água para a população (NUVOLARI, 2003). O tratamento de esgotos sanitários consiste na remoção de matérias orgânicas, inorgânicas e microrganismos patogênicos que estão dissolvidos e em suspensão na água, para isto, utilizam-se processos de remoção físicos, químicos e biológicos (LEME, 1982).
Os processos físicos consistem em remover ou transformar os poluentes. Geralmente os sólidos em suspensão são retirados (MARTINS, 2011).
Os processos químicos contam com a utilização de produtos químicos para aumentar a eficiência de remoção do poluente, modificar o estado ou alterar as características físicas. Os principais processos são: coagulação, floculação, oxidação, cloração, correção do pH (MARTINS, 2011).
Os processos biológicos dependem da ação de microrganismos, transformando a matéria orgânica presente em compostos simplificados, como sais minerais, gás carbônico, agua, entre outros (MARTINS, 2011).
3.2.1 Tratamento Convencional
Na Figura 4, Campos (1999) apresenta um fluxograma do sistema convencional de tratamento de esgoto dividido por níveis de tratamento.
Figura 4 – Fluxograma de um sistema convencional de tratamento de esgotos
Fonte: Campos (1999, p. 16).
Segundo Nunes (2012) o tratamento dos esgotos tanto industrias como domésticos podem ser classificados em níveis de acordo com as condições do corpo receptor e da eficiência dos processos.
3.2.1.1 Tratamento Preliminar
Remove sólidos grosseiros, areia e gorduras com o objetivo de proteger e evitar o acumulo nas tubulações e em outras unidades da estação de tratamento de esgotos.
Segundo Nunes (2012), os processos adotados no tratamento preliminar são: Gradeamento;
Desarenadores;
Caixas de retenção de óleo e gorduras; Peneiras.
3.2.1.2 Tratamento Primário
São os processos físicos que promovem a remoção de sólidos inorgânicos e matéria orgânica em suspensão (NUNES, 2012). São exemplos de processos primários:
Decantação; Flotação; Coagulação.
Normalmente nesta etapa, os percentuais de remoção variam entre 40 e 70% nos sólidos em suspensão e entre 25 e 40% na DBO e coliformes (FUNASA, 2015).
Alguns autores como Campos (1999) e Jordão e Pessoa (1995) consideram processos anaeróbios como tratamento primário.
3.2.1.3 Tratamento Secundário
Remove a matéria orgânica dissolvida, eventualmente microrganismos e nutrientes como nitrogênio e fosforo. Dependendo do tratamento adotado a eficiência da remoção é alta (FUNASA, 2015). Podemos citar os seguintes processos:
Lodos ativados;
Lagoas de estabilização; Reator anaeróbio (UASB); Lagoas aeradas;
Filtros biológicos.
Dependendo da tecnologia aplicada, poderá ou não existir a etapa de tratamento primário, o percentual de eficiência neste nível de tratamento pode variar entre 60 a 99% na DBO e coliformes e 10 a 50% nos nutrientes (FUNASA, 2015).
Deve-se ressaltar que os processos biológicos geram resíduos ao final do tratamento. As bactérias anaeróbias produzem menos biomassa, reduzindo os custos com tratamento, transporte e disposição final dos lodos biológicos produzidos nesta etapa. Para um mesmo efluente liquido, o volume de lodo produzido no processo anaeróbio, em média, é menor que 30% do volume produzido pelo processo aeróbio. Se tornando uma grande vantagem sobre o processo aeróbio (CAMPOS, 1999).
Pode-se utilizar a recirculação de uma parte do lodo (bactérias ativas) ao reator biológico, conforme indicado na Figura 1. Deste modo tem-se o aumento na produtividade do sistema e maior estabilidade no seu desempenho (CAMPOS, 1999).
Em geral as estações chegam até o nível secundário de tratamento, porém em algumas situações é obrigatório o nível terciário (ou avançado), que tem como objetivo a redução nas concentrações de nitrogênio e fósforo. Este tratamento também gera lodo, devendo ser adensado, digerido, secado e disposto adequadamente (CAMPOS, 1999).
Jordão e Pessoa (1995) apresentam o fluxograma de um tratamento convencional (Figura 5) e apontam as unidades que formam cada nível de tratamento, classificando-as em função da eficiência das unidades.
Figura 5 – Fluxograma de uma estação de tratamento convencional de esgotos.
Fonte: Jordão e Pessoa (1995, p. 54).
3.2.1.4 Produtos Gerados
O tratamento de esgotos gera resíduos que devem receber tratamento antes da disposição final (JORDÃO e PESSOA, 1995).
Após a degradação biológica, os sólidos produzidos devem ser removidos em unidades para este fim, como lagoas de sedimentação, decantadores, flotadores, etc. e o lodo deve ser encaminhado para adensamento, digestão, secagem e disposição adequada. No uso de processo anaeróbio, o tratamento do lodo é simplificado (CAMPOS, 1999).
A disposição adequada desses resíduos pode ser um problema complexo, visto a quantidade gerada, a dificuldade de encontrar locais adequados para dispor o lodo seco, os custos com deslocamento e impactos ambientais (JORDÃO e PESSOA, 1995).
A Tabela 4 apresenta os resíduos de alguns processos do tratamento convencional de esgotos.
Tabela 4 – Subprodutos gerados no tratamento de esgotos.
Tratamento Processo Resíduos
Preliminar
Gradeamento Madeira, folhas, trapos, etc.
Remoção de areia Areia, silte, etc.
Separação óleo Óleo, escuma oleosa
Primário
Sedimentação Sólidos orgânicos. Escuma
Flotação Matéria graxa, escuma
Coagulação Sólidos orgânicos, precipitados químicos, escuma Secundário
Lodos ativados, filtros
biológicos Sólidos gerados no processo biológico
Lagoa aerada Sólidos em suspensão no efluente
Adensamento do lodo Por gravidade, centrífuga Lodo concentrado
Tratamento do lodo Digestão aeróbia ou anaeróbia, compostagem Sólidos orgânicos, gás Fonte: Adaptado de Jordão e Pessoa, 1995.
3.2.2 Tratamento Avançado
O tratamento avançado, alguns autores preferem tratamento terciário, tem como objetivo principal inativar espécies de organismos presente no esgoto sanitário. O tratamento destrói ou danifica a parede celular, o citoplasma ou o núcleo celular, ou ainda altera compostos envolvidos no catabolismo (VALENTINA, 2009)
Para completar o tratamento, deve-se fazer a remoção de organismos patogênicos. Na maioria dos casos, sistemas de tratamento com disposição no solo ou lagoas de estabilização, conseguem eliminar um grande número de patogênicos, sendo dispensável a desinfecção. Em outros casos, é necessária a desinfecção, que pode ser feita pelo uso de cloro, ozônio ou radiação ultravioleta (CAMPOS, 1999).
3.2.2.1 Desinfecção com Cloro
É usualmente conhecida pela desinfecção de águas de abastecimento, porem pouco utilizada em esgotos. O principal motivo é o elevado custo, além disto, estudo mostram que a cloração na matéria orgânica ocorre a formação de compostos organoclorados, cancerígenos (JORDÃO E PESSOA, 1995).
O tempo de contato e a concentração do desinfetante são fatores importantes a serem dimensionados de acordo com a necessidade. Para elevados tempos de contato utiliza-se pequenas concentrações de desinfetante, já para tempos de contato reduzidos deve-utiliza-se aumentar a concentração de cloro (CHERNICHARO, 2001).
Para garantir o tempo de contato necessário para promover a desinfecção, utiliza-se um tanque de contato por onde o esgoto passa e é retido pelo tempo especificado. Segundo Jordão e Pessoa (1995), alguns cuidados devem ser tomados:
Para obter-se uma mistura uniforme ao longo da vazão do efluente, a solução de cloro deve ser injetada por um difusor, podendo ser um tubo perfurado;
Deve-se misturar a solução de cloro com o esgoto por pelo menos 30 segundos, um agitador mecânico ou ate mesmo uma turbulência podem ser utilizados;
O tanque pode ser com chicanas ou retangular com relação comprimento:largura mínimo na ordem de 1:10 (preferencialmente 1:40); Para evitar a sedimentação, a velocidade horizontal mínima deve ser
mantida entre 2,5 e 7,5 cm/s, ainda deve-se prever dispositivo de descarga de fundo.
3.2.2.1.1 Procedimento Experimental
Lapolli et al (2005) analisaram a desinfecção com dióxido de cloro (ClO2) de
esgoto doméstico tratado na Estação de Tratamento de Esgotos (ETE) insular operada pela Companhia Catarinense de Águas e Saneamento – CASAN.
A ETE Insular utiliza o sistema de lodos ativados com aeração prolongada e atende 150.000 habitantes.
O experimento foi dividido em duas etapas, uma primeira, onde um tanque de 1,8 m3 foi utilizado, e uma segunda etapa, em escala maior, com tanque de 11 m3.
Para a primeira etapa as dosagens de ClO2 utilizadas foram 2,0, 4,0, 6,0, 8,0 e 10,0
mg/L, com o tempo de contato máximo de 30 minutos. A Tabela 5 apresenta os resultados obtidos na primeira etapa (LAPOLLI et al., 2000).
Tabela 5 – Resultados da primeira etapa de experimentos com ClO2. Dosagem ClO2 (mg/L) Tempo contato (min)* Coliformes fecais % Remoção coliformes fecais pH Cor aparente (PtCo) DQO (mg/L) ClO2 residual (mg/L) 2 Afluente - 1,0 103 - 6,1 148 - - Efluente 30 3,7 101 96,29 6,1 69 - 1,8 4 Afluente - 1,5 106 - 6,7 80 111 - Efluente 10 1,0 100 99,99 6,6 59 82 0,8 6 Afluente - 7,2 104 - 6,6 63 103 - Efluente 5 1,0 100 99,99 5,2 45 108 1,2 8 Afluente - 7,2 104 - 6,6 63 103 - Efluente 5 1,0 100 99,99 4,1 42 96 1,5 10 Afluente - 2,1 105 - 6,6 80 58 - Efluente 10 1,0 101 99,99 6,3 45 45 1,5
*tempo de contato mínimo para atingir a percentagem de remoção máxima possível de coliformes fecais. Fonte: Adaptado de Lapolli et al., 2000.
Na segunda etapa com tanque de contato maior, foi possível operar com dosagens de ClO2 menores (1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 mg/L), e cargas maiores. O tempo de contato máximo
continuou em 30 minutos. A Tabela 6 apresenta os resultados obtidos na segunda etapa do experimento (LAPOLLI et al., 2000).
Tabela 6 – Resultados da segunda etapa de experimentos com ClO2. Dosagem ClO2 (mg/L) Tempo contato (min)* Coliformes fecais % Remoção coliformes fecais
pH Cor aparente (PtCo) (mg/L) DQO residual ClO2 (mg/L) 1,0 Afluente - 2,6 104 - 6,7 0,2 41,3 2,8 39,0 1,4 - Efluente 30 1,0 103 96,15 6,6 0,1 34,7 0,6 33,5 8,7 0,0 0,0 1,5 Afluente - 2,6 104 - 6,7 0,2 41,3 2,8 39,0 1,4 - Efluente 30 3,4 101 99,87 6,4 0,1 32,0 1,0 32,5 2,0 0,6 0,1 2,0 Afluente - 2,6 104 - 6,7 0,2 41,3 2,8 39,0 1,4 - Efluente 30 0 100 6,0 0,1 24,0 1,0 29,0 1,0 0,7 0,1 2,5 Afluente - 2,6 104 - 6,7 0,2 41,3 2,8 39,0 1,4 - Efluente 30 0 100 5,8 0,1 20,3 0,6 25,7 2,5 1,1 0,1 3,0 Afluente - 2,6 104 - 6,7 0,2 41,3 2,8 39,0 1,4 - Efluente 30 0 100 5,6 0,1 16,2 0,3 19,2 2,6 1,2 0,1
Fonte: Adaptado de Lapolli et al., 2000.
Nas duas etapas há redução da cor aparente, quanto maior a concentração de ClO2 maior é a remoção, deixando claro a capacidade do dióxido de cloro em oxidar matéria orgânica (LAPOLLI et al, 2000).
A concentração mais adequada seria a de 2,0 mg/L de ClO2, onde remove 100%
dos coliformes fecais, atende o valor do pH (entre 6,0 e 9,0 de acordo com a NBR 13969/1997) e deixa pouco cloro residual (LAPOLLI et al., 2000).
3.2.2.2 Desinfecção com Ozônio
O ozônio, gás produzido através de oxigênio do ar, foi utilizado inicialmente para a desinfecção de água para abastecimento, removendo a cor, sabor e odor (CHERNICHARO, 2001).
Os principais parâmetros que influenciam na eficácia do processo de desinfecção são (CHERNICHARRO, 2001):
pH: em meio alcalino o ozônio se decompõe rapidamente,;
Alcalinidade: a presença de bicarbonato e carbonato inibe a decomposição, tornando mais eficiente a desinfecção;
Temperatura: a elevações da temperatura aumenta a cinética da inativação dos microrganismos;
Matéria orgânica: muita matéria orgânica resulta em uma maior demanda de ozônio. Antes do surgimento do ozônio residual, observa-se a oxidação da matéria orgânica;
Sólidos em suspensão: os sólidos limitam o efeito do ozônio, diminuindo eficiência da desinfecção;
Ozônio residual: após a constatação do ozônio residual na água ou esgoto, na faixa de 0,1 a 0,4 mg/L, os microrganismos continuam sendo inativados, ou seja, aumentando a eficiência do processo.
As características físico-químicas do efluente devem ser analisadas para que a melhor dose de ozônio seja aplicada (CHERNICHARO, 2001).
Jordão e Pessoas (1995) apresentam algumas desvantagens na utilização de ozônio para desinfecção de efluentes:
Necessidade de esgoto de alta qualidade;
Custo elevado de equipamentos para geração do ozônio; Necessidade de ozonizadores reserva.
3.2.2.2.1 Procedimento Experimental
Silva e Daniel (2015) analisaram a eficiência da inativação de coliformes e a formação de subprodutos no processo de desinfecção com ozônio seguido de cloração. As amostras utilizadas no experimento vieram da Estação de Tratamento de Esgotos (ETE), que atende a Universidade de São Paulo (USP). A ETE tem tratamento preliminar com gradeamento, caixa de areia e deixa de gordura, seguido por um reator tipo UASB com volume de 18,8 m3.
O ozônio foi aplicado e em seguida uma solução de hipoclorito de sódio foi adicionado ao efluente ozonizado, os tempos de contato foram de 10, 20 e 30 minutos, cronometrados após a adição da solução. Foram feitos 3 ensaios com dosagens diferentes:
Ensaio 1: O3 = 5,0 mg/L Cl2 = 10,0 mg/L Ensaio 2: O3 = 8,0 mg/L Cl2 = 20,0 mg/L Ensaio 3: O3 = 10,0 mg/L Cl2 = 30,0 mg/L
Foram coletadas amostras do efluente ozonizado e do efluente ozonizado/clorado, os ensaios de pH, coliformes totais e Escherichia coli foram realizados. Os resultados estão apresentados na Tabela 7.
Tabela 7 – Resultados do experimento de ozonização e cloração de efluente tratado em UASB.
Ensaio pH % Remoção DQO Coliformes totais (UFC/100ml) E. Coli (UFC/100ml) 1 UASB 6,60 0,13 - 1,0 107 2,0 106 Ozonizado 6,93 0,14 28 - - Ozon./clorado 7,00 0,15 9 4,0 104 > 1,0 2 UASB 6,64 0,08 - 9,0 10 6 2,0 106 Ozonizado 7,01 0,09 50 - -
Ozon./clorado 7,07 0,19 32 8,0 102 > 1,0 3
UASB 6,75 0,13 - 1,0 107 4,0 106
Ozonizado 7,07 0,15 46 - -
Ozon./clorado 7,19 0,19 37 1,2 102 > 1,0
Fonte: Adaptado de Silva e Daniel, 2015.
Foi obtido um bom resultado em relação a inativação dos coliformes fecais e E. Coli. Segundo Silva e Daniel (2015) apenas uma amostra do ensaio 1 não atendeu a resolução CONAMA 357/2005, indicando 1000 coliformes termotolerantes para lançamento de efluente em corpo receptor classe 2, todos os outros parâmetros foram atendidos.
3.2.2.3 Desinfecção com Radiação Ultravioleta
É um processo totalmente físico, onde a energia ultravioleta é absorvida pelos microrganismos, causando alterações no DNA impedindo a reprodução (JORDÃO E PESSOA, 1995).
A radiação deve atingir diretamente os microrganismos, por isto, o efluente a ser tratado deve apresentar baixa concentração de sólidos suspensos (CHERNICHARO, 2001), assim como deve ser feita manutenção periódica na lâmpada, mantendo-a sempre limpa.
Jordão e Pessoa (1995) descrevem algumas vantagens na desinfecção com radiação UV:
Não forma compostos organoclorados; Processo seguro e de fácil operação;
Não utiliza reagentes nem produtos químicos, não formando subprodutos. A eficiência do tratamento está relacionada com a dose de energia que os microrganismos absorvem. Chernicharo (2001) define como dose a quantidade de energia, que é um produto entre a taxa de liberação de energia pela lâmpada, ou seja, intensidade, pelo tempo de exposição.
3.2.2.4 Processo Oxidativo Avançado
Os Processos Oxidativos Avançados (POA) baseiam-se na formação de uma espécie reativa de oxigênio, o radical hidroxila, que é um poderoso oxidante (SOUZA, 2013),
os contaminantes orgânicos são destruídos e transformados em dióxido de carbono, água e ânions inorgânicos (não tóxicos, ou de menor potencial tóxico), por meio de reações de degradação que envolve espécies transitórias oxidantes, principalmente os radicais hidroxila. É um processo limpo, podendo degradar vários compostos independentemente da presença de outros (TEIXEIRA e JARDIM, 2004).
Estes processos podem ser utilizados combinado com pré ou pós tratamento ou até mesmo de forma isolada. Como pós-tratamento, os POA visam a transformação dos compostos de difícil degradação em substancias biodegradáveis.
Teixeira e Jardim (2004) apresentam algumas vantagens:
Mineralizam o poluente e não apenas transferem de fase;
Transformam produtos refratários em compostos biodegradáveis;
Podem ser combinados com outros processos, como pré e pós-tratamento; Geralmente não necessitam de um pós-tratamento ou disposição final; Não formam subprodutos;
Em muitos casos, consomem menos energia, diminuindo os custos.
A geração de radical hidroxila se dá a partir de fortes oxidantes, como H2O2 e O3 .
Tem alto poder oxidante, vida curta e é responsável pela oxidação dos compostos orgânicos. Ainda pode ser combinado com radiação ultravioleta.
Podem ser aplicados ao tratamento de esgoto, tratamento de efluentes farmacêuticos e de indústrias têxteis, produção de água ultrapura, remediação de água subterrânea, degradação de explosivos tóxicos, laboratórios químicos, entre outros (SOUZA, 2013).
3.2.2.4.1 Procedimento Experimental
No laboratório LARA (Laboratório de Reuso de Águas) localizado na Universidade Federal de Santa Catarina, foram feitos experimentos para verificar a eficácia do pós-tratamento com H2O2/UV (BOTELHO, 2014).
Foi utilizado esgoto doméstico proveniente da rede de esgoto da Companhia Catarinense de Águas e Saneamento (Casan), tratado biologicamente.
O procedimento é simples, 3 concentrações diferente de peróxido de hidrogênio foram colocaram em 1 litro de esgoto tratado. Esta mistura foi para o reator UV, apresentado
na Figura 6, onde recebeu a radiação. O efluente foi coletado em tempos pré-determinados e as analises foram feitas logo em seguida. A Figura 7 apresenta o fluxograma do processo.
Figura 6 – Reator UV.
Fonte: Botelho (2014).
Figura 7 – Fluxograma do ensaio com H2O2/UV.
Fonte: Botelho (2014).
As coletas de amostras foram feitas nos tempos de 3, 6, 9, 15, 30 e 60 minutos. A Figura 8 compara o esgoto tratado biologicamente e após passar pelo Processo Oxidativo Avançado H2O2/UV. A Tabela 8 apresenta os melhores resultados obtidos, assim
Figura 8 – Amostra do permeado com tratamento biológico e amostra após o tratamento com H2O2/UV.
Fonte: Botelho (2014).
Tabela 8 – Eficiência do POA H2O2/UV.
Parâmetro Permeado Efluente E Eficiência* (%) Melhor conc. H2O2
Cor (UC) 45,0 1,0 97,8 30 mg Turbidez (NTU) 0,27 0,13 51,8 50 mg COD (mgCOD/L) 8,63 2,96 65,7 50 mg Proteínas (mgproteína/L) 8,75 1,16 81,7 50 mg Polissacarídeos (mgpolissac/L) 4,20 1,96 53,3 30 mg
* Eficiência para 60 minutos de exposição a radiação UV com a melhor concentração obtida para o parâmetro em análise.
Fonte: Botelho (2014).
3.3 REUSO DO EFLUENTE TRATADO
Águas de qualidade inferior, como esgoto domésticos e industriais, águas de drenagem de pátios, águas salobras, devem ser utilizadas como fontes alternativas para usos menos restritivos (PIO, 2005). Assim, o reuso contribui para a diminuição da quantidade de água captada nos mananciais destinadas ao abastecimento, aumento da vida útil das Estações
de Tratamento de Água (ETA) e diminuição dos custos com buscas por novos corpos hídricos e instalações de novas ETA (MORUZZI, 2008).
Para a prática do reuso deve-se avaliar as características do efluente e os requisitos na qualidade exigidos para tal finalidade, para que deste modo, o efluente seja encaminhado para o tratamento adequado (FIESP e CIESP, 2004). A Figura 9 representa os diversos níveis de qualidade da água.
Figura 9 – Níveis de qualidade da água.
Fonte: EPA (2012).
O reuso de efluentes pode trazer inúmeros benefícios, entre eles, o Manual de Conservação e Reuso de Água para a Indústria (2004), destaca:
Benefícios ambientais:
Redução do lançamento de efluentes nos corpos hídricos, melhorando a qualidade da água;
Redução da captação de águas superficiais e subterrâneas;
Aumento na disponibilidade de água para usos exclusivamente potáveis. Benefícios Econômicos:
Entrada de produtos brasileiros no mercando internacional quando segue os padrões e normas ambientais;
Redução de custos. Benefícios sociais:
Melhoria na imagem da indústria; Ampliação e geração de empregos.
A Organização Mundial da Saúde (OMS) em 1973 (apud MORUZZI, 2008) classificou os tipos de reuso de acordo com os usos e finalidades:
Reuso indireto: forma mais comum de reuso, ocorre quando a água já utilizada (uso doméstico ou industrial) é lançada em águas superficiais ou subterrâneas e é utilizada novamente a jusante, de forma diluída. Muitas vezes o esgoto é lançado in natura;
Reuso direto: é o uso planejado do esgoto tratado para certas finalidades. Exige tratamento adequado para o uso pretendido;
Reciclagem interna: reuso de água internamente as instalações industriais, deste modo economizando água e controlando a poluição. É um ciclo fechado, onde a entrada de água de fonte externa deve-se as perdas e ao consumo;
Reuso potável direto: o esgoto é utilizado no sistema de água potável apos passar por tratamento avançado. No Brasil se torna inviável devido ao baixo custo da água e ao alto valor do tratamento avançado;
Reuso potável indireto: o tratamento de esgotos atende aos padrões de lançamento nos corpos hídricos, deste modo é disposto nas aguas superficiais ou subterrâneas, onde ocorre a diluição, e posteriormente é coletado, tratado e volta para a utilização potável.
A Resolução n 54, de 28 de novembro de 2005 classifica as modalidade de reuso direto não potável:
“I – reuso para fins urbanos: utilização de água de reuso para fins de irrigação paisagística, lavagem de logradouros públicos e veículos, desobstrução de tubulações, construção civil, edificações, combate a incendia, dentro da área urbana; II – reuso para fins agrícolas e florestais: aplicação de água de reuso para produção agrícola e cultivo de florestas plantadas;
III – reuso para fins ambientais: utilização de água de reuso para implantação de projetos de recuperação do meio ambiente;
IV – reuso na aquicultura: utilização de água de reuso para a criação de animais ou cultivo de vegetais aquáticos. “
Moruzzi (2008) amplia a classificação da Resolução n 54 para reuso direto para fins não potáveis. A Tabela 9 apresenta a subdivisão proposta por Moruzzi:
Tabela 9 – Modalidades de reuso direto para fins não potáveis.
Fins agrícolas
Irrigação de plantas alimentícias Irrigação de pastagens
Dessedentação de animais
Recarga do lençol freático (indiretamente)
Limpeza
Água para processos Limpeza de veículos
Fins recreacionais Irrigação de plantas ornamentais, campos de esporte, parques Em áreas urbanas: irrigação de parques, arvores em rodovias, espelhos d`água
Fins domésticos
Rega de jardins
Descargas de vasos sanitários Reserva de incêndio
Lavagem de automóveis e pisos Manutenção de vazões
Utilização de efluentes tratados para diluição de potenciais poluidores
Mantem a vazão mínima em estiagens
Aquicultura Utilização dos nutrientes nos efluentes tratados
Recarga de aquíferos subterrâneos
Através de injeção subterrânea
Através da utilização de água com efluentes tratados a montante
Fonte: Adaptado de Moruzi (2008),
Todas estas atividades necessitam diferentes níveis de tratamento, deste modo deve-se considerar a qualidade do esgoto a ser tratado e o uso final para a escolha do tratamento. Mancuso e Santos (2003) sugerem um estudo rigoroso em escala de laboratório e piloto. A Tabela 10 apresenta exigências para o uso águas não potáveis.
Tabela 10 – Exigências mínimas para uso de águas não potáveis.
Uso Características
Água para irrigação, rega de jardim e lavagem de
pisos
Não deve:
Ter mau-cheiro
Ter componentes que agridam plantas Ser abrasiva
Manchar superfícies
Propagar infecções ou contaminações prejudiciais a saúde humana
Água para descarga
Não deve:
Ter mau-cheiro Ser abrasiva Manchar superfícies
Propagar infecções ou contaminações prejudiciais a saúde humana
Água para refrigeração e sistema de ar condicionado Não deve: Ter mau-cheiro Ser abrasiva Manchar superfícies Deteriorar máquinas Formar incrustações Água para lavagem de
veículos
Não deve:
Ter mau-cheiro Ser abrasiva Manchar superfícies
Conter sais ou substâncias remanescentes após a secagem Propagar infecções ou contaminações prejudiciais a saúde
humana
Água para lavagem de roupas
Não deve: Ser turva Ter mau-cheiro
Deteriorar metais sanitários e equipamentos
Propagar infecções ou contaminações prejudiciais a saúde humana
Deve ser: Incolor Livre de algas
Livre de partículas solidas Livre de metais
Água para uso ornamental
Não deve: Ser turva Ter mau-cheiro
Deteriorar metais sanitários e equipamentos
Propagar infecções ou contaminações prejudiciais a saúde humana
Deve ser: Incolor Água para uso em
construção civil (preparação de concreto, compactação solo, controle poeira) Não deve: Ter mau-cheiro
Alterar as características de resistência dos matérias Fonte: Adaptado de Pio (2005).
3.3.1 Aplicação de reuso de efluente tratado
3.3.1.1 Residencial Valville
O Residencial Valville, localizado na região metropolitana de São Paulo, em 2001 optou por reutilizar os efluentes gerados no local, devido as condições frágeis do corpo hídrico próximo ao local do empreendimento, Sousa (2008) acompanhou o processo em todas as etapas.
A proposta era obter um efluente tratado em condições de reuso e garantir que o esgoto descartado no rio não causasse nenhum problema. Definiu-se que o reuso seria para fins não potáveis, como descarga em vasos sanitários, irrigação de áreas verdes, lavagem de pisos, construção civil e paisagismo (SOUSA, 2008).
Para o tratamento, adotou-se:
Pré-tratamento: grade metálica, seguido por caixas de retenção de areia, medidor de vazão (calha parshall) e uma caixa retentora de gordura.
Tratamento biológico com reator anaeróbio de fluxo ascendente, seguido por dois filtros biológicos aeróbios e um decantador para remoção de fosforo.
Desinfecção com lâmpadas UV, tanque de acumulo de água tratada e adição de cloro na água que segue para o reuso.
Após a cloração, um corante orgânico azul, não prejudicial ao solo ou água, foi adicionado.
A Figura 10 apresenta um resumo do processo de tratamento, assim como os riscos em cada etapa.
Figura 10 – Fluxograma do tratamento e os riscos em cada etapa.
Fonte: Sousa (2008).
No final do tratamento, o índice de remoção da DBO é de 96,3% e de coliformes termotolerantes é de 99,99%. A Tabela 11 mostra os resultados da DBO em cada etapa e o resultado da desinfecção.
Tabela 11 – Eficiência do sistema de tratamento de esgoto.
Etapa Parâmetro Entrada Saída Eficiência (%)
RAFA DBO 300 mgO2/L 120 mgO2/L 60
1o filtro biológico DBO 120 mgO
2/L 42 mgO2/L 65
2o filtro biológico DBO 42 mgO2/L 10 mgO2/L 75
Desinfecção Conc. Coliformes termotolerantes NMP/100 mL 10 106 10
NMP/100 mL 99,99
Fonte: Sousa (2008).
Obrigatoriedade nas ligações hidráulicas separadas foi estipulado em contrato pelo condomínio. Todas as casas têm dois hidrômetros instalados assim como dois reservatórios, com no mínimo 250 litros para o de reuso (SOUSA, 2008).
Importante ressaltar que todos os usuários devem estar conscientizados desta prática, assim como os locais de água de reuso devem estar devidamente indicados, já que pontos críticos estão associados apenas ao risco de contaminação (SOUSA, 2008).
3.3.1.2 Avaliação de culturas irrigadas com esgoto tratado
Pesquisa desenvolvida por Mota, Bezerra e Tomé entre os meses de agosto de 1995 e janeiro de 1996, em Fortaleza.
O efluente utilizado vem da Estação de Tratamento de Esgoto do Campus do Pici que é do tipo lodos ativados com aeração prolongada, a ETE recebe esgoto doméstico.
A pesquisa consiste em comparar o crescimento e a produtividade de três culturas distintas, algodão, sorgo e forrageira, irrigadas com esgoto tratado e água. A disposição do plantio é apresentada na Figura 11.
Figura 11 – Distribuição do plantio da área de irrigação.
Fonte: Adaptado de Mota et al (1997).
Como resultado, obteve-se um melhor desempenho nas culturas de algodão e sorgo irrigados com esgoto tratado, já na cultura de forrageira, o desempenho foi o mesmo. As tabelas 12, 13 e 14 apresentam os resultados.
Tabela 12 – Desemprenho da cultura de sorgo.
Características Irrigada com Esgoto Irrigadas com água
Altura média (m) 1,40 1,00 Florescimento (dias) 53 70 Produção de grãos (kg/ha) 3.535 605 Proteína bruta (%) 1,58 1,86 Fonte: Mota et al (1997).
Tabela 13 – Desemprenho da cultura de algodão.
Características Irrigada com Esgoto Irrigadas com água
Produção (kg/ha) 506 340 % Fibra 35,1 30,7 Produção de fibras (kg/ha) 177,61 103,02 Comprimento médio fibra (cm) 30,7 27,5 Fonte: Mota et al (1997).
Tabela 14 – Desemprenho da cultura de forrageiras.
Características Irrigada com Esgoto Irrigadas com água
Massa seca (%) 17,20 19,18
Proteína bruta (%) 1,45 1,49
Fonte: Mota et al (1997).
Os esgotos domésticos são ricos em nutrientes, melhorando o desempenho de plantações e reduzindo a necessidade da utilização de fertilizantes (MOTA et al, 1997).
3.3.1.3 Irrigação com esgoto doméstico tratado na cultura da melancia
No município de Aquiraz, no Ceará, em 2005, foi realizado o experimento de cultivo de melancia irrigado com esgoto domestico tratado.
Foram adotados quatro tipos de tratamento distintos, com quatro repetições. Tratamento 1: irrigação com água do poço mais adubação;
Tratamento 2: irrigação com efluente mais adubação; Tratamento 3: irrigação com efluente sem adubação;
Tratamento 4: irrigação com efluente mais metade da adubação.
O esgoto foi tratado com sistema de lagoas de estabilização, a Tabela 15 apresenta alguns parâmetros físico-químicos e biológicos da água bruta e do efluente tratado.
Tabela 15 – Características da água bruta e do efluente tratado.
Parâmetros Água Efluente tratado
DBO (mg O2/L) 17 60
Sódio (mg Na/L) 35 89
Potássio (mg K/L) 8 22
Amônia (mg N-N3/L) 0,2 5,3
E. coli (NMP/100mL) 2,6 102 7,6 102
Ovos de helmintos (ovos/L) 0 <1
Fonte: Adaptado de Rego et al (2005).
De acordo com a Organização Mundial de Saúde (OMS), os coliformes fecais devem ser menores de 1000 NMP/100mL e o número de ovos de helmintos menor que 1, para a irrigação restrita, todos os parâmetros atendem (REGO et al, 2005).
A NBR 13.969/97 não permite o uso de efluente mesmo desinfetado na irrigação de hortaliças e frutas rastejantes, como a melancia, como está em desacordo com a norma,
foram realizados testes para verificar a presença de organismos patogênicos. Todos os frutos testados apresentaram ausência de Salmonellas e baixos valores de coliformes fecais, atendendo os limites fixados pela ANVISA (REGO et al, 2005).
Os resultados de produtividade obtidos estão apresentados na Tabela 16 e a Tabela 17 apresenta as características microbiológicas das melancias.
Tabela 16 – Produtividade obtida no cultivo da melancia.
Tratamento Produtividade (t/ha) Média da
T 1 16,3
T 2 16,3
T 3 19,5
T 4 23,1
Fonte: Adaptado de Rego et al (2005).
Tabela 17 – Análise microbiológica das melancias.
Análise Irrigado com água Irrigado com esgoto
Salmonella sp. ausente ausente
Coliforme fecal (NMP/g) < 3 < 3
Fonte: Adaptado de Rego et al (2005).
Estes resultados comprovam a viabilidade técnica e econômica do uso de esgoto tratado na irrigação da melancia (REGO et al, 2005).
3.3.1.4 Aquapolo
A região metropolitana de São Paulo abrange 39 municípios, com uma população total de 20 milhões de pessoas. Devia a alta densidade demográfica e a má distribuição de água, os habitantes desta bacia tem sete vezes menos água disponível por pessoa do que o mínimo aceitável pela ONU (http://www.aquapolo.com.br).
A partir destes dados e da grande concentração de industrias, surgiu a Aquapolo. Em 2010 as obras tiveram inicio e em 2012 começou a operação. Hoje, é o maior empreendimento de produção de água de reuso industrial da América do Sul, e o quinto maior do planeta. Para cada litro de água produzido, um litro de água potável é economizado. A Tabela 18 apresenta algumas informações (http://www.aquapolo.com.br).
Tabela 18 – Números da Aquapolo.
Capacidade de armazenação 70.000 L
Capacidade de produção 1.000 L/s
Economia de água potável 2,58 bilhões L/mês
Área construída 15.000 m2
Adutora 17 km
Rede de distribuição 3,6 km
Fonte: http://www.aquapolo.com.br
O esgoto vem da ETE do ABC, operada pela Sabesp, atende 1,4 milhão de habitantes, de cinco cidades e uma parte de São Paulo. A vazão atual da ETE é de 2.086 litros/segundo (média de 2015). O processo de tratamento adotado é de lodos ativados, com eficiência de remoção da carga orgânica de 90%. Da vazão que seria despejada ao Córrego dos Meninos 650 litros/segundo seguem para a operação da Aquapolo (http://site.sabesp.com.br).
O processo da Aquapolo começa com o filtro de discos, que retém particulas de até 400 microns. Logo após o efluente passa por dois reatores, um anaeróbio e outro aeróbio, onde é removida a matéria orgânica remanescente, assim como amônia e fosforo. O processo seguinte é a ultrafiltração, onde sólidos e bactérias são retidos por membranas com microorifícios de 0,5 microns. O armazenamento é feito no tanque 1, e se necessário (alta condutividade) os sais minerais são removidos com osmose reversa. No tanque 2 a água da ultrafiltração é misturada com a água da osmose, também ocorre a desinfecção com dióxido de cloro. Através de uma adutora de 17 km, a água chega ao centro de distribuição, onde é encaminhada para as empresas que compõem o Polo Petroquímico. Na Figura 12 tem-se a vista aérea do complexo da Aquapolo, as Figuras 13, 14 e 15 apresentam etapas do processo de tratamento e a distribuição da água de reuso (http://www.aquapolo.com.br).
Figura 12 – Imagem aérea do complexo da Aquapolo.
Fonte: http://www.aquapolo.com.br
Figura 13 – Processo de coleta de esgoto da Aquapolo.
Figura 14 – Processo de tratamento avançado da Aquapolo.
Fonte: http://www.aquapolo.com.br
Figura 15 – Processo de distribuição da Aquapolo.
4 METODOLOGIA
A metodologia de trabalho adotada consiste em pesquisa bibliográfica a fim de expandir o conhecimento no assunto, assim procedimentos experimentais e práticos na aplicação de reuso de esgoto.
O material utilizado para pesquisa foram dissertações de mestrados e doutorados, artigos científicos e livros especializados no assunto abordado.
Após reunir as informações necessárias, foi possível analisar e discutir os resultados obtidos, levando em consideração as aplicações, tipos de tratamento e a legislação vigente.
5 RESULTADOS E DISCUSSÕES
5.1 BENEFÍCIOS DO REUSO
A prática do reuso pode e deve ser considerada como um instrumento para a gestão de recursos hídricos no Brasil. Uma boa política de gerenciamento de resíduos não se inicia com o tratamento, mas com a diminuição da geração de subprodutos, logo após vem o reuso e a reciclagem. Apenas depois de todas essas etapas serem realizadas ou inviabilizadas, tem-se o tratamento e disposição final (JARDIM, 1998 apud TEIXEIRA e JARDIM, 2004).
Efluentes e águas de segunda qualidade são recursos que devem ser explorados na forma natural, sem necessidade de tratamento se a finalidade justificar. O reuso evita a descarga de efluentes em corpos hídricos, além de promover o planejamento, controle, preservação e recuperação dos recursos hídricos.
Quando se racionaliza em um segmento, tem-se um excedente em outro, deste modo o aumento na demanda com usos domésticos, por exemplo, pode ser solucionado. O abastecimento de água de uso não potável para indústrias e irrigação, pode ser suprido com efluente tratado, destinando a água potável que vem de Estações de Tratamento para usos que necessitam este grau de tratamento.
5.2 LEGISLAÇÃO HÍDRICA
Não existe legislação que regulamente a prática e qualidade do efluente no reuso. Tem-se uma diretriz básica a partir da NBR 13.969 de 1997, que trata no item 5.6 de reuso local
“5.6.2 Os usos previstos para o esgoto tratado
Devem ser considerados todos os usos que o usuário precisar, tais como lavagens de pisos, calçadas, irrigação de jardins e pomares, manutenção das água (sic) nos canais e lagos dos jardins, nas descargas dos banheiros etc. Não deve ser permitido o uso, mesmo desinfetado, para irrigação das hortaliças e frutas de ramas rastejantes (por exemplo, melão e melancia). Admite-se seu reuso para plantações de milho, arroz, trigo, café e outras árvores frutíferas, via escoramento no solo, tomando-se o cuidado de interromper a irrigação de pelo menos 10 dias antes da colheita. “
Ainda na mesma NBR, define-se o grau de tratamento, os usos para cada classe e as características mínimas a serem adotadas. A Tabela 19 apresenta estes dados:
Tabela 19 – Classificação e valores de parâmetros de esgoto para reuso.
Parâmetro Classe 1 Classe 2 Classe 3 Classe 4
Usos Usos com contado direto, como lavagem de carros
Lavagens de pisos, calçadas e irrigação dos jardins, manutenção dos lagos e canais para fins paisagísticos
Descargas de vasos Irrigação de pomares, cereais, forragens Tratamento indicado Tratamento aeróbio; Filtro aeróbio ou lodos ativados Filtração convencional; Areia e carvão ativado Cloração *Pode-se substituir a filtração por membrana filtrante Tratamento aeróbio; Filtro aeróbio ou lodos ativados Filtração convencional; Areia e carvão ativado Desinfecção *Pode-se substituir a filtração por membrana filtrante Tratamento aeróbio; Filtração convencional; Desinfecção -
Turbidez < 5 NTU < 5 NTU < 10 NTU -
Coliformes fecais 200 NMP/100 mL 500 NMP/100 mL 500 NMP/100 mL 5.000 NMP/100 mL Sólidos dissolvidos < 200 mg/L - - - pH Entre 6 e 9 - - -
Cloro residual Entre 0,5 e 1,5 mg/L > 0,5 mg/L - -
OD - - - < 2 mg/L
Fonte: Adaptado de NBR 13.969 (1997).
No estado de São Paulo, a Agência Nacional de Águas (ANA), a Federação da Indústrias do Estado de São Paulo (FIESP) e o Sindicato da Indústria da Construção do Estado de São Paulo (SindusCon-SP), através do manual de Conservação e Reuso da Água em Edificações estabelecem padrões de qualidade da água de reuso e as atividades indicadas para cada classe. A Tabela 20 apresenta os parâmetros para água de reuso:
Tabela 20 – Padrões de qualidade para água de reuso
Parâmetro Classe 1 Classe 2 Classe 3
Usos
Descarga em bacias sanitárias, fins
ornamentais, lavagens de pisos, roupas e veículos.
Lavagem de agregados, preparação de concreto, compactação do solo e controle de poeira
Irrigação de áreas verdes e jardins
Turbidez < 2 NTU - < 30 NTU
Coliformes
fecais Não detectáveis 1.000 NMP/mL 200 NMP/mL
