REM0C2Í0 DE M A T E R I A O R G S N I C A , S Ó L I D O S SUSPENSOS E I N D I C A D O R E S B A C T E R I O L Ó G I C O S EM LAGOAS
ANTONIO AUGUSTO PEREIRA DE SOUSA
REMOCSO DE MATÉRIA ORGÂNICA s SÓLIDOS SUSPENSOS
E INDICADORES BACTERIOLÓGICOS EM LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO EM ESCALA REAL
Dissertação a p r e s e n t a d a ao c u r s o de Mestrado em E n g e n h a r i a C i v i l da U n i v e r s i d a d e F e d e r a l da Paraíbas em c u m p r i m e n t o às exigências p a r a obtenção do g r a u de Mestre
ÓREA DE CONCENTRAÇÃO - RECURSOS HÍDRICOS ORIENTADORES - ANNEMARIE KONIG
BEATRIZ S. 0. DE CEBALLOS
CAMPINA GRANDE - PB 1994
REMOCSQ DE M A T É R I A ORGÂNICA, S Ó L I D O S SUSPENSOS E I N D I C A D O R E S B A C T E R I O L Ó G I C O S EM LAGOAS
DE E S T A B I L I Z A C S O EM E S C A L A REAL
Proi R U I DE O L I V E I R A - P h D E x a m i n a d o r I n t e r n o
P r o - f H Ê N I O NORMANDO DE 6 . MELO - DOUTOR E x a m i n a d o r E x t e r n o
C A M P I N A GRANDE - PB 1 9 9 4
AGRADECIMENTOS
As p r o f e s s o r a s Annemarie Konig e B e a t r i z Susana 0. C e b a l l o s p e l a dedicação, a p o i o e orientação no d e s e n v o l v i m e n t o do t r a b a l h o .
Aos meus p a i s p e l o a p o i o , dedicação e estímulo.
A minha esposa Ianna Sodré, p e l a paciência, i n c e n t i v o e c a r i n h o nas horas mais difícies d u r a n t e a realização d e s t e t r a b a i h o .
A p r o f3. M a r i l d a M e i r a , p e l a competência e abnegação na
revisão do t e x t o .
Aos funcionários da AESA p e l a imprescindível colaboração no período em que foram r e a l i z a d o s os t r a b a l h o s de campo.
A Companhia de Água e Esgotos da Paraíba - CAGEPA, R e g i o n a l do B r e j o , p e l a s f a c i l i d a d e s o f e r e c i d a s para realização d e s t a p e s q u i s a .
Ao Conselho de A p o i o a P e s q u i s a - CAPES p e l o s u p o r t e • f i n a n c e i r o .
A t odos a q u e l e s que, de alguma forma contribuíram p a r a realização d e s t e t r a b a l h o .
OFERECIMENTO:
A minha mãe Eone P e r e i r a e meu p a i José Raimundo > p e l a s orientações e ensinamentos m i n i s t r a d o s em minha v i d a e na do meu irmão» com a esperança de uma melhor q u a l idade de v i d a para t o d a humanidade.
LISTA DE ABREvIACÕES
A1G - l a g o a a n a e r a b i a de Guarab i r a CF - c o l i f o r m e s f e c a i s
DB05 - demanda bioquímica de oxigénio
DQO - demanda química de oxigénio EBG - e s g o t o b r u t 0 de G u a r a b i r a EBS - e s g o t o b r u t o de Sapé
EEi - estacão elevatória 1 de G u a r a b i r a EEE - estacão elevatória £ de G u a r a b i r a
EEB - estação elevatória da s u b - b a c i a B de Sapé EEC - estação elevatória da s u b - b a c i a C de Sapé EF - e s t r e p t o c o c o s f e c a i s
ETE - estação de t r a t a m e n t o de e s g o t o
F1G - l a g o a f a c u l t a t i v a secundária de G u a r a b i r a FiS - l a g o a f a c u l t a t i v a primária de Sapé
OD - oxigénio d i s s o 1 v i d o SS - sói i d o s suspensos
RESUMO
0 o b j e t i v o d e s t e t r a b a l h o f o i e s t u d a r as s i s t e m a s de l a g o a s de estabilização das c i d a d e s de G u a r a b i r a - PB Í6°51'18" S e 35°29'24" 0; 98m a.n.m.) e Sapé - PB <7°Ô6'00" S e 35°13'48" 0» lEMm a.n.m.)» através da caracterização da vazão média a f l u e n t e às ETE'si do m o n i t o r a m e n t o da q u a l i d a d e físico-química e microbiológica do e s g o t o b r u t o e dos e f l u e n t e s de cada l a g o a e da análise da eficiência dos s i s t e m a s na remoção da matéria orgânica, sólidos suspensos e i n d i c a d o r e s bacteriológicos.
A ETE da c i d a d e de G u a r a b i r a é formada por d o i s módulos em p a r a l e l o , cada um com duas lagoas em série, sendo uma anaeróbia < 3,7m) - AiG, s e g u i d a de uma o u t r a f a c u l t a t i v a (2,Sm) - F i G , t o t a l i z a n d o uma área de 1 *92 ha. A p e s q u i s a f o i d e s e n v o l v i d a apenas em um dos módulos. Na c i d a d e de Sapé o t r a t a m e n t o de esgotos é f e i t o através de uma l a g o a f a c u l t a t i v a primária - F1S, com p r o f u n d i d a d e de E,£m e uma área t o t a l de E,6 ha.
As c o l e t as f o r a m r e a l i z a d a s às S h, com frequênc i a q u i n z e n a l , e o p r o c e s s a m e n t o f o i f e i t o no má«imo quat r a h o r a s após a c o l e t a .
Gs t r a b a l h o s de campo foram r e a l i z a d o s no período de setembro de 1991 a j u l h o de 1992 na ETE de G u a r a b i r a e de setembro de 1991 a j u n h o de 1992 na ETE de Sapé, dando c o n t i n u i d a d e a e s t u d o s de m o n i t o r a m e n t o desses s i s t e m a s
a n a l i s a d o s foram t e m p e r a t u r a s pH, oxigénio d i s s o l v i d o , DBO5, DQO, sólidos s u s p e n s o s , c o l i f o r m e s f e c a i s e e s t r e p t o c o c o s
f e c a i 5.
As vazões médias a f l u e n t e s aos s i s t e m a s foram de 8,0 1/s e 10,2 l / s , r e s p e c t i v a m e n t e , p a r a a ETE de G u a r a b i r a e a de Sapé. Estes v a l o r e s p e r m i t i r a m o cálculo das c a r g a s orgânicas volumétricas e s u p e r f i c i a i s das l a g o a s . Na ETE de G u a r a b i r a , as c a r g a s volumétricas p a r a AiG e FÍG foram de 60 e 1,2 gDBOs.m~3. d "1 e s u p e r f i c i a i s de 2220 e 27 k g D B O s - h a- 1. d- 1,
r e s p e c t i v a m e n t e . 0 r e a t o r f a c u l t a t i v o primário de Sapé a p r e s e n t o u c a r g a s volumétricas e s u p e r f i c i a i s de 11 gDB05,m"3. d "1 e 234 kgDBOs.ha"*1. d- 1, r e s p e c t i v a m e n t e .
Ao l o n g o da série de l a g o a s da ETE de G u a r a b i r a , as reduções o b s e r v a d a s foram de 93% p a r a DBO5 ( 3 2 7 - 22 m g / l ) , 36'/. para DQO (1029 - 655 m g / l ) , 79ÍÍ p a r a SS ( 2 9 6 - 63 m g / l ) , ?9,B10JÍ para CF ( 2 , 9 x 1 07 - 5,5 x 10* u f c / 1 0 0 m l ) e 99,913% p a r a EF ( 4 , 3
x 1 06 - 3,7 x 1 03 u f c / 1 0 0 m l ) . Na l a g o a f a c u l t a t i v a primária da
ETE de Sapé, as reduções foram de 94ÍÍ p a r a DBO5 (689 - 44 m g / l ) , 76ÍÍ p a r a DQO (3745 - 885 m g / l ) , 75JÍ p a r a SS ( 7 5 2 - 187 m g / l ) , 99,388íí p a r a CF ( 8 , 5 x 1 07 - 5,2 x 10^ u f c / 1 0 0 m l ) e 99,831% p a r a
EF ( 1 , 6 x 107 - 2,7 x i«* u f c / 1 0 0 m l ) .
0 m o n i t o r a m e n t o m o s t r o u que os s i s t e m a s de t r a t amento das c i d a d e s de G u a r a b i r a e Sapé estão f u n c i o n a n d o s a t i s f a t o r i a m e n t e , a p r e s e n t a n d o eficiência compatível com as con figurações e x i s t e n t e s . E n t r e t a n t o o e f l u e n t e f i n a l dos s i s t e m a s não«atende ao padrão recomendado p a r a descarga no meio a m b i e n t e , p o i s podem o c a s i o n a r sérios r i s c o s à saúde.
ABSTRACT
The aim o f t h i s work was t h e s t u d y w a s t e s t a b i 1 i s a t i o n pond system o f G u a r a b i r a <6°5i'iB" S and 35°29'24" W) and Sape
<7°06'O0" S and 35°i3*48" U) t h r o u g h f l o w c h a r a c t e r i z a t i o n , p h y s i c o - c h e m i c a l m o n i t o r i n g and e v a l u a t i o n o f ponds e f f i c i e n c y .
Uaste s t a b i l i z a t i o n ponds i n G u a r a b i r a comprised t w o s e t s of ponds i n s e r i e ( a n a e r o b i c f o i 1owed by a f a c u l t a t i v e ) w i t h t o t a l area o f 1,92 ha. T h i s r e s e a r c h was c o n d u c t e d i n one o f them. The Sape sewage t r e a t m e n t p l a n t , was formed by a s i n g l e p r i m a r y f a c u l t a t i v e pond , w i t h t o t a l a r e a o f 2,6 ha.
Saraples were c o l l e c t e d b i - m o n t h l y a t 8 am and p r o c e s s e d w i t h i n f o u r h o u r s . F i e l d work was c o n d u c t e d f r o m Septeraber 1991 t o June 1992 f o r G u a r a b i r a and September 1991 t o J u l y 1992 f o r Sape. Samples were a n a l y s e d f o r t e m p e r a t u r e , pH, d i s s o l v e d OKygen, BOD, COD, suspended s o l i d s , f a e c a l c o l i f o r r a s and s t r e p t o c o c c i .
For G u a r a b i r a (mean f l o w o f 8,0 l / s ) t h e v o l u m e t r i c and s u p e r f i c i a l o r g a n i c l o a d s f o r t h e a n a e r o b i c pond were 60 gBDDs-m~3.d_ 1 and £200 k g B O D g . h a- í. d- 1 and f o r t h e f a c u l t a t i v e pond
1,2 gB0Dg.m~3.d- í and 27 k g B G D g . h a- 1. d- 1, r e s p e c t i v e l y . I n Sape
the mean f l o w was 10,2 l / s s r e s u l t i n g i n a v o l u m e t r i c and
s u p e r f i c i a l o r g a n i c l o a d s o f 11 g B 0 D 5 - r a ~3. d- 1 and 234 kgBQDg.
The G u a r a b i r a pond system r e d u c e d 93% o f B0D5 (327 - 22
m g / l ) , 36'/. o f COD (1029 - 655 m g / l ) , 79'/. o f suspended s o l i d s (£96 - 63 m g / l ) , 99,810% o f f a e c a l c o l i f o r m s ( 2,9 x 10^ - 5,5 x 10^ CF/100ml) and 99,913*/í o f s t r e p t o c o c c i ( 4 , 3 x 1 0ó x 3,7 x 1 03
EF/100ml). E f f i c i e n c i e s f o r Sape pond system were 94% f o r BGDg (689 - 44 m g / l ) , 76% f o r CQD (3745 - 885 m g / l ) , 757. f o r suspended s o l i d s (752 - 187 m g / l ) , 99,388% f o r f a e c a l c o l i f o r m s
(8,5 x 10? - 5,2 x 1 04 CF/100ml) and 99,831% f o r s t r e p t o c o c c i
(1,6 x 1 07 x 2,7 x 1 04 EF/100ml).
The p e r f o r m a n c e s o f G u a r a b i r a and Sape sewage t r e a t m e n t p l a n t s were i n a c c o r d a n c e t o t h e i r d e s i g n s p r o j e c t n e v e r t h e l e s s t h e f i n a l e f f l u e n t s were not a p p r o p r i a t e f o r e n v i r o n m e n t a l d i s c h a r g e .
Í N D I C E 1 - INTRODUCZO 001 £ - REv"I52D BIBLIOGRÁFICA 004 5.1 - Lagoas de estabilização 004 2.1.1 - Introdução 004 2.1.2 - Classificação das l a g o a s de estabilização 007 2.1.3 - Lagoas de estabilização em série.... 008
2.2 - Processo de remoção de matéria orgânica
em l a g o a s de estabilização 008 2.2.1 - Digestão anaeróbia de compostos
orgân i c o s 010 2.2.2 - Oxidação aerób i a da matéria
orgânica 013 2.3 - Processo de remoção de bactérias
i n d i c a d o r a s em l a g o a s de estabilização 015 2.3.1 - I n d i c a d o r e s bacteriológicos 015 2.3.2 - Remoção de i n d i c a d o r e s bacteriológicos em l a g o a s de estabilização 018 2.4 - Mecanismos do p r o c e s s o de estabilização em l a g o a s de estabilização 022 £.4.1 - Lagoas anaeróbias 022 2.4.2 - Lagoas f a c u l t a t i v a s 023 £.4.3 - Lagoas de maturação 027 £.5 - Eficiência de t r a t a m e n t o em l a g o a s de estabilização ; 0£8 2.5.1 - F a t o r e s l o c a i s 029 2.5.2 - F a t o r e s p a r c i a l m e n t e controláveis...-030
2.5.3 - F a t o r e s r e l a c i o n a d o s ao p r o j e t o .... 031 2.5.4 - Eficiência na remoção de mat éria
orgânica e b a c t e r i a s i n d i c a d o r a s em l a g o a s de e s t a b i l ização 0 3 3 2 . 5 . 4 . 1 - Lagoas anaeróbias 0 3 3 2 . 5 . 4 . 2 - Lagoas f a c u l t a t i v a s 0 3 4 2 . 5 . 4 . 3 - Lagoas de maturação 0 3 5 3 - MATERIAIS E MÉTODOS 0 3 Ó 3 . 1 - S i s t e m a de l a g o a s de estabilização de G u a r a b i r a 0 3 6 3 . 2 - S i s t e m a de l a g o a s de estabilização de Sapé 0 3 7 3 . 3 - Alimentação dos s i s t e m a s de l a g o a s de estabilização 0 3 7 3 . 3 . 1 - Lagoas de estabilização de G u a r a b i r a 0 3 7 3 . 3 . 2 - Lagoas de estabilização de Sapé .... 0 4 1
3 . 4 - Medição da vazão média de e s g o t o 0 4 3
3 . 4 . 1 - ETE de G u a r a b i r a 0 4 3 3 . 4 . 2 - ETE de Sapé 0 4 4 3 . 5 - C o l e t a de a m o s t r a 0 4 4 3 . 6 - Parâmetros a n a l i s a d o s 0 4 5 3 . 6 . 1 - Parâmetros físico-químicos 0 4 6 3 . 6 . 1 . 1 - Temperatura 0 4 6 3 . 6 . 1 . 2 - PH 0 4 6 3 . 6 . 1 . 3 - Oxigénio D i s s o l v i d o 0 4 7 3 . 6 . 1 . 4 - DB05 0 4 7 3 . 6 . 1 . 5 - DQO 0 4 7 3 . 6 . 1 . 6 - Sólidos Suspensos 0 4 8
"3.6.2 ~ Parâmetros microbiológicos 049 3.6.2.1 - C o l i f o r m e s f e c a i s 049 3.6.2.2 - E s t r e p t o c o c o s f e c a i s 049
4 - APRESENTAC20 E ANÁLISE DOS RESULTADOS 050 4.1 - Medição da vazão média de e s g o t o s a f l u e n t e s
dos s i s t e m a s e x p e r i m e n t a i s 050 4.1.1 - ETE de G u a r a b i r a 050 4.1.2 - ETE de Sapé 055 4.2 - M o n i t o r a m e n t o físíco-químico e microbiológico 063 4.2.1 - ETE de G u a r a b i r a 063 4.2.2 - ETE de Sapé 076 4.3 - Eficiência de remoção de f a t o r e s físico-químico
e microbiológicos dos s i s t e m a s Estudados ... 088
4.3.1 - ETE de G u a r a b i r a 088 4.3.2 - ETE de Sapé 090 5 - DISCUSSSO 091 6 - CONCLUSSO 100 7 - REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 102 ANEXO i 113
ÍNDICE DE FIGURAS
F i g u r a 2.1 - Fases do p r o c e s s o de conversão da matéria orgânica,
em s i s t e m a s anaerób i o s 011
F i g u r a 2.2 - Esquema de f u n c i o n a m e n t o de uma l a g o a f a c u l t a t i v a . 0 2 5
F i g u r a 3.1 - R e p r e s e n t a c a o esquemática da ETE de G u a r a b i r a ( P B ) . 0 3 9
F i g u r a 3.2 - R e p r e s e n t a c a o esquemática da ETE de Sapé(PB) .... 040
F i g u r a 3.3 - Esquema do p r o j e t o da rede c o l e t o r a dos e s g o t o s
de Sapé<PB) 0-42
F i g u r a 4.1 - Medição da vazão média gráfica de e s g o t o5 de um
p e r f i l típicoj r e a l i z a d o no d i a 10-11/12/92, na ETE
de G u a r a b i r a ( P B ) - poco da EEe 053
F i g u r a 4.2 - Distribuição das vazões médias gráficas na EE2 da
ETE de G u a r a b i r a de t o d o o período 054
F i g u r a 4.3 - Medição da vazão média gráfica de e s g o t o , de um p e r f i l típica, r e a l i z a d o no d i a 00-07/05/92, na ETE
de SapéCPB) - Sub-bacia A 060
F i g u r a 4.4 - Distribuição das vazões médias gráficas da
F i g u r a 4.5 - Média mensal da t e m p e r a t u r a no e s g o t o b r u t o <EBG1 e e f l u e n t e s das l a g o a s anaeróbia CA1G) e f a c u l t a t i v a
(FIG) da ETE de Guarab i r a , n o período de s e t e m b r o / 9 1
a j u l h o / 9 2 065
F i g u r a 4.6 - Média mensal de pH no e s g o t o b r u t o (EBG) e e f l u e n t e s das l a g o a s anaeróbia(A1G> e f a c u l t a t i v a CF1G) da ETE de G u a r a b i r a , n o período de s e t e m b r o / 9 1 a j u l h o / 9 2 . 0 6 6
F i g u r a 4.7 - Média mensal de oxigénio d i s s o l v i d o no e s g o t o b r u t o (EBG) e e f l u e n t e s das l a g o a s anaerób i a í A1G) e f a c u l t a t i v a ( F I G ) da ETE de G u a r a b i r a , no período de
s e t e m b r o / 9 1 a j u l h o / 9 2 068
F i g u r a 4.8 - Média mensal da DBO5 no e s g o t o b r u t o (EBG) e e f l u e n t e s das l a g o a s anaeróbia (A1G) e f a c u l t a t i v a
(FIG) da ETE de G u a r a b i r a , n o período de s e t embro/91
a j u l h o / 9 2 069
F i g u r a 4.9 - Média mensal da DQO no e s g o t o b r u t o (EBG) e e f l u e n t e s das l a g o a s anaeróbia (A1G) e f a c u l t a t i v a
(FIG) da ETE de G u a r a b i r a , n o período de s e t e m b r o / 9 1
a j u n h o / 9 2 071
F i g u r a 4.10- Média mensal de sólidos suspensos no e s g o t o b r u t o (EBG) e e f l u e n t e s das l a g o a s anaeróbia ( A i G ) e f a c u l t a t i v a ( F I G ) da ETE de G u a r a b i r a , no, período de
F i g u r a 4 . 1 1 - Média mensal do l o g do N° de c o l i f o r m e s f e c a i s p o r 100ml no e s g o t o b r u t o (EBG) e e f l u e n t e s das l a g o a s anaeróbia (A1G) e f a c u l t a t i v a ( F I G ) da ETE de Guarabira» no período de setembro/91 a j u l h o / 9 2 . 074
F i g u r a 4.12- Média mensal do l o g do N° de e s t r e p t o c o c o s f e c a i s p o r 100ml no e s g o t o b r u t o (EBG) e e f l u e n t e s das l a g o a s anaeróbia (A1G) e f a c u l t a t i v a <F1G) da ETE de G u a r a b i r a , no período de novembro/91 a j u n h o / 9 2 . 075
F i g u r a 4.13- Média mensal da t e m p e r a t u r a no e s g o t o b r u t o (EBS) e e f l u e n t e da l a g o a f a c u l t a t i v a (F1S) da ETE de Sapé,
no período de setembro/91 a j u n h o / 9 2 078
F i g u r a 4.14- Média mensal de pH no e s g o t o b r u t o <EBS) e e f l u e n t e da l a g o a f a c u l t a t i v a (F1S) da ETE de Sapé,no período
de s e t e m b r o / 9 1 a j u n h o / 9 2 079
F i g u r a 4.15 - Média mensal de oxigénio d i s s o l v i d o no e s g o t o b r u t o (EBS) e e f l u e n t e da l a g o a f a c u l t a t i v a ( F i S ) da ETE de Sapé, no período de s e t e m b r o / 9 1 a j u n h o / 9 2 ... 081
F i g u r a 4.16- Média mensal da DBO5 no e s g o t o b r u t o (EBS) e e f l u e n t e da l a g o a f a c u l t a t i v a ( F I S ) da ETE de Sapé, no período
de s e t e m b r o / 9 1 a j u n h o / 9 2 082
F i g u r a 4.17- Média mensal da DQO no e s g o t o b r u t o (EBS) e e f l u e n t e da 1agoa f a c u l t at i v a ( F i S ) da ETE de S a p é , no período
F i g u r a 4.18- Média mensal de sólidos suspensos no e s g o t o b r u t o (EBS) e e f l u e n t e da l a g o a f a c u l t a t i v a <F1G) da ETE de Sapéj no período de s e t e m b r o / 9 1 a j u l h o / 9 2 ... 085
F i g u r a 4.19- Média mensal do l o g do N° de c o l i f o r m e s f e c a i s p o r 100ml no e s g o t o b r u t o (EBS) e e f l u e n t e da l a g o a f a c u l t a t i v a (F1S) da ETE de Sapé 5 no período de
setembro/91 a j u l h o / 9 2 086
F i g u r a 4.20- Média mensal do l o g do N° de e s t r e p t o c o c o s f e c a i s p o r 100ml no e s g o t o b r u t o (EBS) e e f l u e n t e da l a g o a f a c u l t a t i v a (F1S) da ETE de Sapéj no período de
Novembro/91 a j u n h o / 9 2 087
ÍNDICE DE QUADROS
Quadro 3.1 - Características Físicas e o p e r a c i o n a i s das l a g o a s de estabilização da ETE de G u a r a b i r a - PB, no período de setembro/1991 à j u l h o / 1 9 9 2 (Módulo 1) .... 038
Quadro 3.2 - Características físicas e o p e r a c i o n a i s da de estabilização da4 ETE de Sapé - P.B, no
de setembro/1991 ã j u n h o / 1 9 9 2
1 agoa período . . 038
ÍNDICE DE TABELAS Tabela 4.1 Tabela 4.2 Tabela 4.3 Tabela 4.4 Tabela 4.5 Tabela 4.ó Tabela 4.7
Cálculo do tempo de e n c h i m e n t o do poco da EEp de a c o r d o com o horário de f u n c i o n a m e n t o das bombas da
ETE de G u a r a b i r a (PB) 051
Casões médias dos 6 ( s e i s ) p e r f i s de 24 h o r a s ,
r e a l i z a d o s na EEg da ETE de G u a r a b i r a (PB) 052
Medição da vazão da s u b - b a c i a A, da ETE de S a p é ( P B ) , no d i a 06-07/05/92, p e l o tempo de e n c h i m e n t o de um
volume c o n h e c i d o (V = 1331) 056
Vazões médias dos 6 ( s e i s ) p e r f i s de 24 h o r a s , r e a l i z a d o s na s u b - b a c i a A do s i s t e m a de Sapé(PB).057
Medição da vazão da s u b - b a c i a B nos d i a s 10-11/10/92 com a u x i l i o de uma v a r a graduada a cada 50 cm .. 056
Medição da vazão da com a u x i l i o de uma com cordão graduado
Val o r e s méd i o s r e a l i z a d o s nas Sapé (PB) s u b - b a c i a C nos b o l a de i s o p o r a cada 50 cm d i a s 13-14/10/92 (diâmetro 200 mm) 058 de 24 h o r a s , do s i s t e m a de 059 dos 3 (três) p e r f i s s u b - b a c i a s B e C
Tabela 4.8 - v a l o r e s médios, mínimos e máximos dos parâmetros a n a l i s a d o s no e s g o t o b r u t o (EBG) e e f l u e n t e s da
l a g o a anaeróbia ( M G ) e f a c u l t a t i v a ( F I G ) da ETE de G u a r a b i r a (PB), d u r a n t e o período e n t r e 04/09/91 à
29/07/92 064
Tabela 4.9 - V a l o r e s médios, mínimos e máximos dos parâmetros a n a l i s a d o s no e s g o t o b r u t o (EBS) e e f l u e n t e da l a g o a
f a c u l t a t i v a (F1S) da ETE de Sapé ( P B ) , d u r a n t e o
período e n t r e 04/09/91 à 17/06/92 077
Tabela 4.10 - Percentagem de remoção de DBO5, DQO,sólido suspensos c o l i f o r m e s f e c a i s e e s t r e p t o c o c o s f e c a i s d u r a n t e o
m o n i t o r a m e n t o dos s i s t e m a s e x p e r i m e n t a i s 089
Tabela i - T e n t a t i v a de medição das vazões horárias da s u b - b a c i a B nos d i a s 10-11/10/92, com auxílio de uma v a r a
g r a d u a s a a cada 50 cm 115
Tabela 2 - T e n t a t i v a de medição das vazões horárias da s u b - b a c i a C nos d i a s 13-14/10/92, com auxílio de uma b o l a de i s o p o r (diam. 200 mm) com um cordão graduado a
1 i . INTRODUCSO
As a t i v i d a d e s de saneamento p r o c u r a ms através da proteção
a m b i e n t a l , a segurança sanitária necessária p a r a a m e l h o r i a da q u a l i d a d e de v i d a da população. Se até há pouco tempo a preocupação com a n a t u r e z a e r a a l g o r e s t r i t o a uma e l i t e , h o j e t a l quest ão i n t e r e s s a ao homem comum, que começa a v e r na ameaça às condições de equilíbrio da n a t u r e z a um r i s c o à sua própria
sobrevivência. I s t o não s i g n i f i c a d i z e r que já e x i s t a uma consciência n a c i o n a l com relação à proteção do meio a m b i e n t e . Embora t e n h a aument ado o g r a u de r e s p o n s a b i l i d a d e das empresas,
que, p o r força da l e i , são o b r i g a d a s a c o n s i d e r a r o p r o b l e m a a m b i e n t a l em seus empreendimentos, p e r s i s t e m a i n d a a t i v i d a d e s predatórias, que devem s e r c o r r i g i d a s .
Porém, a questão a m b i e n t a l no B r a s i l , como em q u a l q u e r país-, está m u i t o l i g a d a à q u a l i d a d e de v i d a , t r a d u z i d a nas condições de m o r a d i a , de saneamento básico, de educação e saúde.
E necessário que, além da boa alimentação, i t e m básico à
sobrevivência de qual quer s e r humano, a s o c i e d a d e possa c o n t a r com boa q u a l i d a d e do a r e água, com i n s t alaçoes san i t ár i a s adequadas, com r e d e s e t r a t a m e n t o de e s g o t o s , com áreas de
l a z e r , e n f i m , com i t e n s necessários a uma v i d a saudável. 0 B r a s i l , apesar de o s t e n t a r a posição de décima economia do mundo, a p r e s e n t a p o r o u t r o l a d o , índices p r e o c u p a n t e s com r e s p e i t o à qual idade d^e v i d a do seu povo,, t a i s como: d o i s terços da população v i v e s u b a l i m e n t a d o , o índice de m o r t a l i d a d e i n f a n t i l é de 65 p o r 1000 (o m a i o r da América L a t i n a ) , 54
a
milhões de pessoas não dispõem de a b a s t e c i m e n t o de á g u a , 108 milhões não têm esgotamento sanitário e 75 milhões não contam com c o l e t a de resíduos sólidos (Saneamento A m b i e n t a l , 1 9 9 0 ) .
Uma das a t i v i d a d e s básicas no saneamento é o t r a t a m e n t o adequado de águas residuárias. Este tem como f i n a l i d a d e a remoção dos p r i n c i p a i s c o n s t i t u i n t e s indesejáveis do e s g o t o : sólidos em suspensão, matéria orgânica biodegradável, o r g a n i s m o s patogênicos e n u t r i e n t e s ( p r i n c i p a l m e n t e fósforo e n i t r o g é n i o ) . 0 lançamento de e f l u e n t e s o r i u n d o s de estacões de t r a t a m e n t o de águas residuárias em c o r p o s r e c e p t o r e s deve a t e n d e r aos l i m i t e s e s t a b e l e c i d a s p e l o s órgãos de fiscalização, para d i m i n u i r o p e r i g o à saúde e m e l h o r a r a q u a l i d a d e de v i d a da população a j u s a n t e .
Em países t r o p i c a i s como o B r a s i l , as l a g o a s de estabilização c o n s t i t u e m um método e f i c i e n t e p a r a t r a t a m e n t o de águas- residuárias, p o i s as e l e v a d a s t e m p e r a t u r a s médias a n u a i s aceleram a a t i v i d a d e m i c r o b i a n a . As l a g o a s a p r e s e n t a m c u s t o s r e l a t i v a m e n t e b a i x o s p a r a sua construção e operação, são de
fácil manut enção e podem t r a t a r grande v a r i e d a d e de águas r e s iduárias domést i c a s e i n d u s t r i a i s . A p r i n c i p a l d e s v a n t agem desse s i s t ema é r e q u e r e r mais t e r r e n o que q u a l q u e r o u t r o s i s t ema de t r a t a m e n t o (Mendonça, 1990).
w ' As l a g o a s de estabilização são constituídas de escavação r a s a c e r c a d a de t a l u d e s de t e r r a , g e r a l m e n t e com a forma r e t a n g u l a r ou quadrada (Mendonça, 1 9 9 0 ) . 0 t r a t a m e n t o de e s g o t o s , em l a g o a s , c a r a c t e r i z a - s e por e l e v a d a redução da matéria orgânica e de organismos patogênicos. A eficiência das l a g o a s , caso e s t e j a m ade quadament e d i m e n s i o n a d a s , dependerá da operação e manutenção do s i s t e m a . P o r o u t r o l a d o , a avaliação do desempenho d e s t a s será mais a c u r a d o , quanto maior f o r a
r e p r e s e n t a t i v i d a d e e método de c o l e t a das a m o s t r a s , da técnica e método a p l i c a d o nas análises de laboratório e da experiência e competência do técnico.
Este t r a b a l h o t e v e como o b j e t i v o a v a l i a r o desempenho de d o i s s i s t e m a s de l a g o a s de estabilização em e s c a l a r e a l (ETE*s de G u a r a b i r a e Sapé), na remoção de matéria orgânica ( e x p r e s s a como DBO5 e DQQ), de sólidos suspensos e de i n d i c a d o r e s bacteriológicos ( c o l i f o r m e s f e c a i s e e s t r e p t o c o c o s f e c a i s ) .
4
2. REVISTO BIBLIOGRÁFICA
2.1. Lagoas de estabilização
2.1.1. Intradução
0 p r o b l e m a de lançamento de substâncias p o l u i d o r a s nos c o r p o s de água r e c e p t o r e s , quer sejam córregos» r i o s , l a g o s , estuários ou f a i x a c o s t e i r a dos oceanos, tem e x i g i d o , de l o n g a d a t a , a atenção dos e n g e n h e i r o s s a n i t a r i s t a s e de o u t r o s p e s q u i s a d o r e s ( R o d r i g u e s , 1 9 7 5 ) . Para solucioná-lo e x i s t e m d i v e r s o s métodos de t r a t a m e n t o de águas residuárias, c u j o o b j e t i v o é m e l h o r a r as características do e s g o t o , de t a l m a n e i r a
que o e f l u e n t e f i n a l possa s e r r e u t i l i z a d o ou que sua disposição f i n a l em águas s u p e r f i c i a i s atendam à q u a l i d a d e d e f i n i d a p e l a legislação v i g e n t e , d i m i n u i n d o o i m p a c t o a m b i e n t a l . 0 t r a t a m e n t o biológico de águas residuárias domésticas é fundamentado na transformação da matéria orgânica em inorgânica (mineralização) e na remoção dos o r g a n i s m o s patogênicos.
Quando a mat éria orgânica é lançada nos c o r p o s aquáticos, a a t i v i d a d e m i c r o b i a n a é e s t i m u l a d a , com o c o n s e q u e n t e consumo de oxigénio d i s s o l v i d o , aumentando também a t u r b i d e z e a concentração de sólidos na água. Os o r g a n i s m o s patogênicos, e x c r e t a d o s com as f e z e s , nas águas residuárias, são responsáveis p e l a s doenças de veiculação hídrica. E s t a s e n f e r m i d a d e s r e s u l t a m em e l e v a d a s t a x a s de mortandade e morbidade nos países em d e s e n v o l v i m e n t o ( C e b a l l o s , 1 9 9 0 ) .
5
Para e v i t a r a degradação dos r e c u r s o s hídricos, é necessário o t r a t a m e n t o das águas residuárias a n t e s de seu
lançamento no meio a m b i e n t e . 0 p r o c e s s o de depuração é f e i t o at r a v e s de métodos de t r a t amento que são c l a s s i f i c a d o s em c o n v e n c i o n a i s e não-convencionai s. Os métodos c o n v e n c i o n a i s , como f i l t r o s biológicos e l o d o s a t i v a d o s , são b a s t a n t e u t i l i z a d o s , mas requerem a l t o s c u s t o s de execução, operação e manutenção, têm construção complexa e apresentam b a i x a s remoções de m i c r o r g a n i s m o s patogênicos ( F l o r e n t i n o s 1 9 9 2 ) .
• e n t r e os s i s t e m a s não-convencionais de t r a t a m e n t o de e f l u e n t e s líquidos, destacam-se as l a g o a s de estabilização. Nessas o m a t e r i a l orgânico p r e s e n t e nas águas residuárias é e s t a b i l i z a d o por p r o c e s s o s biológicos, e p o r t a n t o n a t u r a i s , envolvendo p r i n c i p a l m e n t e bactérias e a l g a s < S i l v a & Mara, 1979). Seu uso é i d e a l em c l i m a s q u e n t e s , onde a t e m p e r a t u r a ambiente não l i m i t a a a t i v i d a d e m i c r o b i a n a ( P e a r s o n , 1 9 8 7 ) .
As l a g o a s de estabilização produzem um e f l u e n t e de a l t a q u a l i d a d e com e x c e l e n t e redução de m i c r o r g an ismos pat ogên i c o s , a um c u s t o b a i x o de execução e operação com um m i n i mo de manutenção, t a r e f a s e s t a s e x e c u t a d a s p o r p e s s o a l não n e c e s s a r i a m e n t e e s p e c i a l i z a d o . Além dessas v a n t a g e n s , a d i e i o n a m -se: (a) b r u s c o s * Pearson, l a g o a s de estabilização podem de c a r g a s hidráulicas e orgânicas 1986» B a r t o n e , 1986); a b s o r v e r aumen t os ( S i l v a , 1982; Mara &
6
( b ) t o l e r a m a l t a s concentrações de m e t a i s pesados, aproximadamente de 30 mg/l (Mara & P e a r s o n , 1 9 8 6 ) , até 60 mg/l (Pearson,1987 ) ;
( c ) p o s s i b i l i d a d e da r e u t ilização do e f l u e n t e f i n a l em a g r i c u l t u r a ou a q u i c u l t u r a , d e v i d o a e l e v a d a eficiência na remoção de patógenos ( S i l v a , 1982; Feachem e t a l • , 1983; B a r t o n e , 1986; Mara S P e a r s o n , 1986);
uma g r a n d e v a r i e d a d e de águas e agrícolas ( D i n g e s , 1982; B a r t o n e ,
( e ) o e f l u e n t e é r i c o em n u t r i e n t e s e a l g a s , o que p r o p i c i a seu uso p a r a a irrigação e a q u i c u l t u r a ( B a r t o n e , 1 9 8 6 ) ;
< f ) são económicas, p o i s u t i l i z a m como f o n t e de e n e r g i a a radiação s o l a r e a e n e r g i a química l i b e r a d a p e l a degradação da matéria orgânica, em vez da e n e r g i a elétrica ( S i l v a , 1982; Mara S Pearson, 1 9 8 6 ) .
Em v i r t ude das l a g o a s at uarem a t r a v e s de p r o c e s s o s i n t e i r a m e n t e n a t u r a i s , a ve1ocidade de oxidação da matéria orgânica é r e d u z i d a , consequent ementej • e l a s n e c e s s i t a m de l o n g o s tempos de detenção hidráulica. P o r t a n t o , uma g r a n d e área de t e r r e n o é r e q u e r i d a p a r a sua implantação. Em l o c a l i d a d e s onde os t e r r e n o s "são disponíveis e de c u s t o r e l a t i v a m e n t e b a i x o , i s s o não é c o n s i d e r a d o como desvant agem (Cost a, 1 9 9 2 ) .
( d ) podem t r a t a r residuárias, i n d u s t r i a i s 1 9 8 6 ) ;
2.1.2. Classificação das lagoas de estabilização
Segundo A r t h u r <1983>, os mais i m p o r t a n t e s p r o c e s s o s que atuam no t r a t a m e n t o de águas residuárias através de l a g o a s de estabilização) são".
- o e f e i t o reservatório que p e r m i t e a l a g o a a b s o r v e r t a n t o a l t a c a r g a orgânica quanto hidráulica;
- a sedimentação, p e r m i t i n d o que sólidos sedimentáveis sejam d e p o s i t a d o s no f u n d o da l a g o a ;
a estabilização da m a t e r i a orgânica p r e s e n t e no e s g o t o p o r bactérias aerób i a s e anaerób i a s .
As l a g o a s de estabilização são g e r a l m e n t e c l a s s i f i c a d a s em anaeróbia) f a c u l t a t i v a e de mat uração, de acorda com a a t i v i d a d e metabólica p r e d o m i n a n t e . Lagoas anaeróbias operam com a l t a s c a r g a s orgânicas e atuam como uma u n i d a d e primária em um s i s t e m a em série de l a g o a s . Esses r e a t o r e s baseiam-se na digestão anaeróbia para d e g r a d a r a matéria orgânica. Por o u t r o l a d o , ,, as l a g o a s f a c u l t a t i v a s operam com cargas orgânicas mais b a i x a s que as u t i l i z a d a s em l a g o a s anaeróbias, p e r m i t i n d o que a l g a s se desenvolvam nas camadas mais s u p e r f i c i a i s e i l u m i n a d a s . Essas, através da a t i v i d a d e fotossintética, oxigenam a massa líquida da
l a g o a , m o d i f i c a m o pH e consomem n u t r i e n t e s inorgânicos. As l a g o a s de maturação são predominantemente aeróbias, em v i r t u d e da remoção da maior p a r t e da c a r g a orgânica a f l u e n t e s e r e f e t u a d a p e l a s u n i d a d e s p r e c e d e n t e s . Sua p r i n c i p a l função é a destruição de o r g a n i s m o s patogênicos.
8
2.1.3. Lagoas de estabilização era série
0 número de l a g o a s numa série é g e r a l m e n t e d e t e r m i n a d o p e l o g r a u de t r a t amento d e s e j a d o , que depende do d e s t i n o do e f l u e n t e f i n a l . A configuração mais comum em p r o j e t o s de s i s t emas de l a g o a s em série é de uma l a g o a anaeróbia, s e g u i d a de uma f a c u l t a t i v a e um número d e t e r m i n a d o de l a g o a s de maturação (Mara S Pearson, Í986 > .
M a r a i s (1974) o b s e r v o u que o e f l u e n t e de uma série de lagoas de estabilização é de melhor q u a l i d a d e física, química e microbiológica do que o e f l u e n t e de uma única l a g o a , com mesma área, tempo de detenção e c a r g a orgânica. E s t u d o s e f e t u a d o s p o r Mara (197á) c o n f i r m a r a m esse comportamento, em v i r t u d e de uma série de 1agoas se a p r o x i m a r , no c o n j u n t o , a um r e a t o r de c a r g a não d i s p e r s a , que é comprovadamente ma i s e f i c i e n t e do que um r e a t o r de c a r g a t o t a l m e n t e d i s p e r s a . 6 eficiência de 1agoas em série aumenta com um número maior de 1agoas (Mara & P e a r s o n , 1 9 8 6 ) , p r i n c i p a l m e n t e se forem empregados tempos de detenção i g u a i s em cada u n i d a d e ( M a r a i s , 1974).
2.2. Processo de remoção de matéria orgânica em 1agoas de estabilização
Nas l a g o a s de estabilização, os m i c r o r g a n i s m o s t r a n s f o r m a m b i o l o g i c a m e n t e a matéria orgânica, p r e s e n t e no e s g o t o , em p r o d u t o s f i n a i s mais e s t ávei s, a t r a v e s da digestão anaeróbia de
compostos orgânicos, p o r bactérias anaeróbias e da oxidação aeróbia da matéria orgânica por bactérias aeróbias e/ou
f a c u l t at i v a s .
• m a t e r i a l sólido decantável do e s g o t o b r u t o é d e p o s i t a d o no funda das 1 a g o a s i na forma de l o d o , e s o f r e p r o c e s s o de digestão anaeróbia, que decompÕe a massa de l o d o em novas bactérias, gases e s a i s m i n e r a i s . P a r c e l a da matéria orgânica em suspensão na massa líquida de l a g o a anaeróbia também será e s t a b i l i z a d a através da digestão anaeróbia. A concentração de sólidos suspensos em e f l u e n t e s de s i s t e m a s de l a g o a s de estabi1ização é e l e v a d a . Contudo, não há um consenso e n t r e a u t o r e s sobre a remoção de sólidos suspensas nesses s i s t e m a s (Gloyna & T i s c h l e r , 1 9 8 1 ; A r t h u r , 1 9 8 3 ) . • excesso de sólidos, de a c o r d o com A r t h u r ( 1 9 8 3 ) , é c o n s i d e r a d o como uma desvantagem do uso desse método de t r a t a m e n t o.
Glosna e T i s c h l e r ( 1 9 B 1 ) , no e n t a n t o , ponderam que os sólidos suspensos no e f l u e n t e de l a g o a s são d e v i d a s k presença de a l g a s , c u j a s características d i f e r e m dos sólidos de e s g o t o ou de o u t r o s p r o c e s s o s de t r a t a m e n t o . As a l g a s quando lançadas no meio amb i e n t e at r a v e s do e f l u e n t e de l a g o a s de estabilização são d i s p e r s a s e nas h o r a s i l u m i n a d a s a u x i l i a m na oxigenação do c o r p o r e c e p t o r (Mara et. aj_. , 1 9 9 2 ) , podendo s e r consumida p e l o zoaplâncton e não e x e r c e n d o uma DBQ no c o r p o r e c e p t o r .
Í 0
2.2.1. Digestão anaeróbia de compostos orgânicos
G u j e r e Zehnder ( 1 9 8 3 ) , c i t a d o s p o r van Haandel e L e t i n g a ( 1 9 9 1 ) , mostram que o p r o c e s s o de conversão da matéria orgânica em s i s t e m a s anaeróbios pode s e r d e s c r i t o em q u a t r o f a s e s d i s t i n t a s ( F i g u r a 2 , 1 ) .
As bactérias f e r m e n t a t i v a s dos s i s t e m a s anaeróbios» na f a s e da h i d r o l i s e i degradam o mat e r i a l orgân i c o p a r t i c u l a d o , como as proteínas, os c a r b o i d r a t o s e os lipídeos, que serão c o n v e r t i d o s em aminoácidos, açúcares solúveis (mana e dissacarídeas) e ácidos g r a x o s de c a d e i a s l o n g a s e glicerol» r e s p e c t i v a m e n t e .
Na f a s e da acidogênese, as bactérias f e r m e n t a t i v a s absorvem os compostos d i s s o l v i d o s da f a s e de hidrólise e e x c r e t a m compôstos s i m p l e s , como ácidos g r a x o s voláteis, álcoois, ácido
1át i c o e compost os m i n e r a i s corno dióxido de carbono» hidrogénio, amônia e s u l f e t o de hidrogénio. Esses p r o d u t o s são c o n v e r t i d o s em a c e t a t o , hidrogénio e dióxido de c a r b o n o , na f a s e da acet ogênese.
F i n a l m e n t e , o c o r r e a produção do metano, na f a s e da metanagênese, com intervenção das bactérias acetotrópicas e h i d r o g e n o t r d p i c a s , de a c o r d o com as s e g u i n t e s equações:
Metanogênese Acetotrópica
i l
M a t e r i a I Orgânico P articulado Proteínas, Carbohídratos, Lipídeos
H I D R O L I S E
Produtos Intermediários Propionato, Butirato etc.
A c e t a t o
ACIDOGENESE
A C E T O G E N E S E
METANOGENESE
Figura: 2A - Fases do processo de conversão da matéria orgânica, em sistemas anaeróbios.
Metanogênese H i d r o g e n o t róp i c a
4 H2 + C 02 > CHA + 2 H20 ( 2 . E )
Segundo A r t h u r ( 1 9 8 3 ) , a remoção biológica da matéria orgânica na digestão anaeróbia é um p r o c e s s o de d o i s estágios de degradaçãoj no qual o p r i m e i r o d e l e s é denominado putrefação, ou fermentação ácida, e o segundo, fermentação metanogênica. Na f a s e de putrefação, compostos orgânicos h i d r o l i z a d o s são c o n v e r t i d o s em ácidos orgânicos, t a i s como, acético, propiônico e b u t i r i c o , p o r bactérias anaerób i a s p r o d u t o r a s de ácidos (de 0 1 i v e i r a , 1990; van Haandel & L e t i n g a , 1 9 9 1 ) .
Ma t e r i a Bactérias p r o d u t o r a s Novas Ác i d o s assoe i a d os ) células + (acético, b u t i r i c o , Orgânica de ácido b a c t e r i a n a s propiônico) ( 2 . 3 )
Após serem n e u t r a l i z a d o s p e l a ação tamponadora de b i c a r b o n a t o s p r e s e n t e s na solução , os ácidos orgânicos, p r o d u t o s do p r i m e i r o estágio, são b i o q u i m i c a m e n t e t r a n s f o r m a d o s em met ano e o u t r o s p r o d u t os s i m p l e s , p e l a ação de bactérias metanogênicas (Oswald, 19ó8; A r t h u r , 1983; de O l i v e i r a , 1983,
1990). E s t a segunda f a s e é c o n h e c i d a como fermentação met anogên i c a . Bactérias p r o d u t o r a s Novas Ácidos ) células A s s o c i a d o s de metano b a c t e r i a n a s + Metano + C02 + NH3 + H20 ( 2 . 4 )
Na digestão anaeróbia a neutralização, o c o r r i d a p e l a ação do b i c a r b o n a t o , é de suma importância p a r a a realização do p r o c e s s o , v i s t o que as bactérias metanogênicas são m u i t o sensíveis a condições ácidas, variações no pH, presença de d e t e r g e n t e s e m e t a i s pesados, variações de a l c a l i n i d a d e , t e m p e r a t u r a e concentrações de s u l f et os ÍMiddlebrooks e t a l . , 1982, de O l i v e i r a , 1983, 1 9 9 8 ) .
2.2.2. Oxidação aeróbia da matéria orgânica
A oxidação aeróbia promove a depuração das águas residuárias at r a v e s da remoção de mat éria orgân i c a e de algumas sAibst âncias inorgânicas p e l o metabolismo de o r g a n i s m o s d i v e r s o s em presença de oxigénio d i s s o l v i d o na água. A estabilização da matéria orgânica é e f e t u a d a p r i n c i p a l m e n t e por bactérias e protozoários e o oxigénio necessário para a oxidação é p r o d u z i d o por a l g a s (Hess, 1975)
Na oxidação aeróbia, p a r t e do m a t e r i a l orgânico m e t a b o l i z a d o é t r a n s f o r m a d o b i o q u i m i c a m e n t e em p r o d u t o s f i n a i s estáveis, t a i s como dióxido de c a r b o n o , água, f o s f a t o e amónia, num p r o c e s s o denominado de c a t a b o l i s m o ou dissimilação, que é
acompanhado p o r liberação de e n e r g i a . P a r t e dessa e n e r g i a é u t i l i z a d a para a síntese de nova massa c e l u l a r , em o u t r o p r o c e s s o que o c o r r e s i m u l t a n e a m e n t e ao p r i m e i r o , e é denominado a n a b o l i s m o (Mara, 1976; van Haandel, 1 9 8 1 ) . As equações a b a i x o r e p r e s e n t a m as reações que ocorrem em ambos os p r o c e s s o s :
IA
. C a t a b o l i s m o
CxHyOHN > C 02 + H20 + N H4 + + P 04 2- + E n e r g i a ( 2 . 5 )
. A n a b o l i s n o
CxHy02N + E n e r g i a > C5H7NLI2 (nova massa c e l u l a r ) ( 2 . 6 )
0 met a b o l i s m o aerób i o t ambém pode s e r r e p r e s e n t ado através da equação g e r a l a b a i x o ( A r t h u r , 1983)
M.O + 02 > nova massa c e l u l a r + H20 + C 02 +NH4+ + PD4e"" ( 2 . 7 )
0 oxigénio r e q u e r i d o para a oxidação aeróbia da matéria orgânica é -Fornecido p r i n c i p a l m e n t e p o r a l g a s e c i a n o b a c t e r i a s
( a l g a s v e r d e - a z u l a d a s ) através de a t i v i d a d e fotossintética que pode s e r e x p r e s s a de m a n e i r a s i m p l e s a t r a v e s da equacão ( A r t h u r , 1983):
l u z
C 02 + 2H2D > H20 + 02 + CH20 (nova massa c e l u l a r ) ( 2 . 8 )
2.3. Processo de remoção de bactérias i n d i c a d o r a s em l a g o a s de estabilização
2.3.1. I n d i c a d o r e s bacteriológicos
As doenças de veiculação hídrica, como h e p a t i t e i n f e c c i o s a , p o l i o m i e l i t e , as f e b r e s tifóide e paratifóide, d i s e n t e r i a s b a c i l a r e s , a cólera, amebíase, e s q u i s t ossomose e
ancilostomíase são causadas por vírus, bactérias, protozoários e h e l m i n t o s que p a r a s i t a m o i n t e s t i n o do homem e de a n i m a i s doentes ÍCETESB, 1 9 7 8 ) . A disseminação das doenças de transmissão hídrica é f a v o r e c i d a p e l a s deficiências higiénicas da população, tendo como causa p r i n c i p a l a f a l t a de saneamento básico (Sewéll, 1978).
Com a f i n a l i d a d e de e f e t u a r o c o n t r o l e da q u a l i d a d e bacteriológica de d i f e r e n t e s t i p o s de águas e e f l u e n t e s , foram d e f i n i d a s bactérias i n d i c a d o r a s de contaminação f e c a l . Sejundo Feachem e t a l • C1983), essas b a c t e r i a s devem r e u n i r as s e g u i n t e s características:
(a) s e r um c omponent e normal da f l o r a i n t e s t i n a l de indivíduos s a d i o s ,
< b) s e r de o r i g e m e x c l u s i v a m e n t e f e c a l ;
( c ) e s t a r a u s e n t e no meio a m b i e n t e e em a n i m a i s ;
(d) e s t a r p r e s e n t e sempre que m i c r o r g a n i s m o s patogênicos i n t e s t i n a i s e s t i v e r e m p r e s e n t e s ;
<e) a p r e s e n t a r números mais e l e v a d o s que os patógenos i n t e s t i n a i s ;
16 ( f ) não se r e p r o d u z i r -fora do i n t e s t i n o ; ( g ) a p r e s e n t a r t a x a de morte i g u a l ou l e v e m e n t e menor que os patógenos i n t e s t i n a i s ; ( h ) ser fácil de d e t e c t a r e q u a n t i f i c a r ; ( i ) nao s e r patogênica.
Não e x i s t e nenhuma bactéria que reúna t o d a s essas condições.Os três p r i n c i p a i s g r u p o s que cumprem com a l g u n s desses r e q u i s i t o s e são denominadas bactérias i n d i c a d o r a s ) são c o l i f o r m e s t t o t a i s e f e c a i s ) , e s t r e p t o c o c o s f e c a i s e o C l o s t r i d i u m p e r f r i n g e n s (Feachem et a l • , 1983*, Mara, 1 9 7 4 ) . Nos últimos anos foram p r o p o s t o s o u t r o s i n d i c a d o r e s , d e s t a c a n d o - s e B i f i d o b a c t e r i u m S P P ; Pseudamonas a e r u g i n o s a e colífagos
( C e b a l l o s , 1 9 9 0 ) .
A determinação dos o r g a n i s m o s patogênicos é inviável p a r a o c o n t r o l e bacteriológico de r o t i n a , p o i s aparecem na água g e r a l m e n t e em números b a i x o s e de forma i n t e r m i t e n t e . Além d i s s o , seu i s o l a m e n t o e identificação e x i g e m p e s s o a l e s p e c i a l i z a d o e as a n a l i s e s são de c u s t o e l e v a d o e m u i t o demoradas (em média, s e i s d i a s ) .
0 grupo C o l i f o r m e é constituído p e l o s géneros K l e b s i e l 1 a « C i t r o b a c t e r i Ent erobaçter e p e l a espécie E s c h e r i c h i a c o l j . 0 grupo pode s e r d i v i d i d o em o r g a n i5mos f e c a i s e t o t a i s . Os
c o l i f o r m e s f e c a i s (espec i a l ment e c o l i ) são de o r i g e m e x c l u s i v a m e n t e f e c a l , enquanto que os c o l i f o r m e s t o t a i s estão p r e s e n t e s nas f e z e s , em águas n a t u r a i s , no s o l o e em v e g e t a i s
17
Os c a l i formes f e c a i s e t o t a i s são b a s t o n e t e s Gram n e g a t i v o s , não e s p o r u l a d o s de aproximadamente 0,2 0,3 um x 2 -3 um, aeróbios ou f a c u l t a t i v o s . Fermentam a l a c t o s e em 24 - 48 h o r a s a 35 - 37°C com produção de ácido e g á s . A diferenciação e n t r e os d o i s g r u p o s é f e i t a u t i 1 i z a n d o - s e a p r o p r i e d a d e dos c o l i f o r m e s f e c a i s em f e r m e n t a r a l a c t o s e a 44,5°C, com a produção de ácido e g á s . Devi do a e s t a c a p a c i d a d e de c r e s c e r a t e m p e r a t u r a s mais e l e v a d a s , são denominados c o l i f o r m e s t e r m o t o l e r a n t e s . Como os c o l i f o r m e s t o t a i s podem não s e r de o r i g e m f e c a l , são de v a l o r l i m i t a d o na avaliação de contaminação de águas, sendo preferível o uso de c o l i f o r m e s f e c a i s . E s t a s bactérias estão nas f e z e s humanas na concentração de 1 06 - 10^
u f c / g r a m a .
Out r o s i n d i c a d o r e s de poluição f e c a l são os est r e p t ococos f e c a i s , que d e v i d o a sua maior c a p a c i d a d e de sobrevivência e e s c a s s a tendência a se m u l t i p l i c a r no e x t e r i o r , t o r n a m - s e i n d i c a d o r e s com v a n t a g e n s s o b r e os c o l i f o r m e s . No laboratório, são fáceis de i s o l a r e quant i f i c a r e crescem bem a 3 7 ° C . Servem p a r a c o n f i r m a r a poluição f e c a l quando os c o l i f o r m e s estão ausent es.
Os e s t r e p t o c o c o s f e c a i s são bactérias em forma de c o c o s , Gram p o s i t i v a s , de aproximadamente 1 um de diâmetro, que se
apresentam em c a d e i a s c u r t a s e formam p a r t e da b i o t a i n t e s t i n a l dos a n i m a i s de sangue quente e do homem (APHA, 1 9 8 9 ) . E s t a s bactérias estão nas f e z e s humanas na concentração de 1 03 - 10^
EF/grama (Feachem e t a l . , 1 9 8 3 ) . 0 g r u p o a t i n g e espécies de o r i g e m a n i m a l <S. b o v i s , S. e g u i n u s , S. g a l l i n a r u m ) e espécies
1 0
de o r i g e m p r i n c i p a l m e n t e humana ( S . f a e c a l i s , S. f a e c i u m ) i sendo as mais r e s i s t e n t e s no meio ambiente ( C e b a l l o s , 1 9 9 0 ) .
£.3.5. Remoção de i n d i c a d o r e s bacteriológicos em l a g o a s de estabilização.
P o l p r a s e r t e t a l . ( 1 9 8 3 ) , em e s t u d o s d e s e n v o l v i d o s com l a g o a s em e s c a l a de laboratório, p i l o t o e r e a l , v e r i f i c a r a m que o decaiment o b a c t e r i a n o é um fenómeno compiexo e n v o l v e n d o
f a t o r e s a m b i e n t a i s e interaçSes e n t r e os m i c r o r g a n i s m o s e x i s t e n t e s num r e a t o r . D e n t r e os f a t o r e s mencionados na l i t e r a t u r a como i m p o r t a n t e s para a c e l e r a r o d e c a i m e n t o de c o l i formes, os mais c i t a d o s são:
(a) t e m p e r a t u r a e l e v a d a < P a r k e r , 19ó£);
(b> radiação s o l a r ( M o e l l e r S C a l k i n s , 1 9 8 0 ) ,
( c ) pH e l e v a d o (Parhad & Rao, 1974; Pearson e t a l • 1987; Mayo, 1 9 8 9 ) ;
(d) diminuição de n u t r i e n t e s orgânicos (James, 1 9 8 7 ) ,
(e) condições aeróbias ( M a r a i s , 1974) e s p e c i a l m e n t e com níveis de saturação de oxigénio d i s s o l v i d o (Pearson 8 S i l v a , 1 9 7 9 ) ;
( f ) competição e n t r e espécies de bactérias, inibição d e v i d o a excreção de p r o d u t os e x t r a c e 1 u l a r e s p o r espécies do fitoplâncton e predacão p o r espécies do zooplâncton (Legendre e t a l • , 1 9 8 4 ) ;
( h ) tempo de permanência (Smallman, 1 9 8 6 ) ;
( i ) e f e i t o sinergístico de a l g u n s desses f a t o r e s (Pearson e t a l • , 1987)
A eficiência da l a g o a na remoç ão de i n d i c a d o r e s bacteriológicos aumenta; d e n t r o de c e r t o s limites» com a elevação da t e m p e r a t u r a (Branco, 1 9 8 6 ) . As mundanças de t e m p e r a t u r a podem c a u s a r t a n t o variações nas t a x a s de
fermentação b a c t e r i a n a , como também» na concentração de oxigénio d i s s o l v i d o na massa líquida e mundança na população de a l g a s ( G l o y n a & Herman, 1 9 5 6 ) . P a r k e r (1962) p e s q u i s a n d o a redução de E. c o l i , e S. f a e c a l i s , em l a g o a s de e s t ab i 1 i sacão nos E.U.A., s u g e r i u que além do tempo de detenção, a t e m p e r a t u r a e x e r c e u
influência s o b r e a redução de 99»9fí das bactérias e s t u d a d a s .
0 e f e i t o b a c t e r i c i d a da l u z s o l a r s o b r e a população de c o l i formes f e c a i s p r e s e n t e s em 1agoas de e s t a b i l i zacão f o i estudada por M o e l l e r e C a l k i n s (1980) d u r a n t e o verão, no E.U.A. E l e s observaram uma redução de até 90ÍÍ, em amostras c o l e t a d a s j u n t o à superfície da l a g o a , e x p o s t a s ao s o l por 30 m i n u t o s . A eliminação de bactérias s u b m e t i d a s à ação da l u z s o l a r depende de um c o n j u n t o de f a t o r e s , como b a i x a t u r b i d e z e tempo de exposição ao s o l ( C e b a l l o s e t a l . , 1993)»
Estudos de W h i t e l a m e Cood (1986) r e l a t a r a m que radiações de comprimento de onda s u p e r i o r a 320 nm, em presença de concentrações e l e v a d a s de oxigénio m o l e c u l a r e b a i x o s níveis de CQ2, têm e f e i t o l e t a l s o b r e os m i c r o r g a n i s m o s • Reações
água e no i n t e r i o r dos m i c r o r g a n i s m o s p r o d u z i r i a m a f o t o -oxidaçao de a l g u n s componentes c e l u l a r e s , p a r t i c u l a r m e n t e da membrana citoplasmática. Nestas reacões e s t a r i a m e n v o l vid.as
formas tóxicas de oxigénio formadas sob ação dos f o t o s s e n s i b i l i z a d o r e s - Foram c i t a d o s como s e n s i b i l i z a d o r e s exógenos o ácido húmico e a c l o r o f i l a a l i b e r a d a p e l a s a l g a s m o r t a s . Componentes de ácidos nucleícos ( 4 - t i u r i d i n a ) , t r i p t o f a n o e p o r f i n a s s e r i a m a l g u n s dos s e n s i b i l i z a d o r e s endógenos ( C e b a l l o s , 1 9 9 0 ) .
Os a l t o s v a l o r e s de pH e oxigénio d i s s o l v i d o , o b s e r v a d o s em l a g o a s de estabilização, são r e s u l t a n t e s da fotossíntese das a l g a s . Parhad e Rao ( 1 9 7 4 ) , em e x p e r i m e n t o s de c u l t u r a s m i x t a s de a l g a e bactérias, e v i d e n c i a r a m que pH s u p e r i o r a 9 , £ i n i b i a o c r e s c i m e n t o de E. c o l i . Essa acão inibitória e s t a r i a a s s o c i a d a à ionização da membrana c e l u l a r e à alteração do pH i n t r a c e l u l a r , o que, a n u l a r i a o m e t a b o l i s m o b a c t e r i a n o . Pearson et a l . ( 1 9 S 7 ) , além de c o n f i r m a r e m esses r e s u l t a d o s , s u g e r i r a m que no período d i u r n o , os v a l o r e s de pH próximos ou m a i o r e s que 9 , 0 já desempenhariam um p a p e l i m p o r t a n t e na aceleração da m o r t e dos c o l i f o r m e s f e c a i s em l a g o a s de estabilização, e s p e c i a l m e n t e sob condições n u t r i c i o n a i s d e f i c i e n t e s .
A redução da concentração de n u t r i e n t e s é r e s u l t a n t e de transformações físico-químicas que ocorrem ao l o n g o de uma série de 1agoas, como a precipitação de o r t o f o s f a t o solúvel em pH s u p e r i o r a 9 , 0 (Sawyer e M c C a r t y , 1 9 8 5 ) e volatilização de amónia em PH acima de 9 , 3 a P 0 ° C ( 8 , 6 a 3 0 ° C ) ( v a n Haandel & Let i n g a , 1 9 9 1 ) .
Pearson e S i l v a ( 1 9 7 9 ) , estudando as variações da d e n s i d a d e de c o l i f o r m e s f e c a i s com as concentrações de oxigénio d i s s o l v i d o nos e f l u e n t e s de l a g o a s f a c u l t a t i v a s e de maturação, v e r i f i c a r a m que h a v i a uma reiação i n d i r e t a e n t r e esses d o i s parâmetros. E l e s observaram que na l a g o a f a c u l t a t i v a h a v i a um g r a d i e n t e d e c r e s c e n t e de oxigénio d i s s o l v i d o até 25 cm de p r o f u n d i d a d e , mas somente nos p r i m e i r o s 10 cm a concentração de oxigénio e r a e l e v a d a . Este g r a d i e n t e p r o v o c a r i a uma movimentação das bactérias à p r o f u n d i d a d e onde as concentrações de oxigénio
fossem menores, numa região m u i t o a b a i x o do p o n t o de d e s c a r g a do e f l u e n t e. Est e fenómeno j u s t i f i c a r i a o número r e d u z i d o de b a c t e r i a s no e f l u e n t e , quando a concentração de oxigénio f o s s e e l e v a d a .
As cade i a s a l i m e n t a r e s e x i s t e n t e s nas l a g o a s são constituídas p o r a l g a s , p r o t ozoários, r o t í f e r o s , m i c r o c r u s t áceos e bactérias como os d e c o m p o s i t a r e s (Hammer ,1979, Feachem e t ,.a.l..
, 19B3). Os r e p r e s e n t a n t e s do zooplâncton são os p r i n c i p a i s p r e d a d o r e s de a l g a s e bactérias, além da ação de bacteriófagos que após i n f e c t a r bactérias, causam l i s e s .
A diminuição de C0p_ p r e s e n t e em águas n a t u r a i s d e v i d o à a t i v i d a d e fotossintética das a l g a s é s u g e r i d o p o r Gr ay (1975) como f a t o r i m p o r t a n t e na redução de E. c o l i e o u t r a s bactérias, p o i s sendo um i m p o r t a n t e gás para o m e t a b o l i s m o da E. c o l i , sua ausência a f e t a r i a o mesmo. T r o u s s e l i e r e t a l . (1986) a f i r m a m que a diminuição do COg, nos períodos de fotossíntese i n t e n s a , t o r n a o meio aquático mais básico e consequentemente mais inóspito ãs bactérias c o l i f o r m e s .
2 2 Segundo Smallman ( 1 9 8 6 ) , o tempo de detenção hidráulica pode d e t e r m i n a r a eficiência do s i s t e m a , p o i s tempos c u r t o s i n i b e m a geração do e c o s s i s t e m a algas-bactérias ao- i m p e d i r a proliferação de a l g a s . Por o u t r o l a d o , tempos l o n g o s podem
i n d u z i r o c r e s c i m e n t o exagerado das mesmas, p r o v o c a n d o a formação de uma camada s u p e r f i c i a l v e r d e que f a v o r e c e o a u t o sombreamento e que causa r u p t u r a da interrelação a l g a s -b a c t e r i a s , o a p a r e c i m e n t o de condições anaeró-bias e a diminuição da eficiência na remoção de pat ógenos ( C e b a l l o s , 1 9 9 0 ) .
2.4. Mecanismos do p r o c e s s o de estabilização em l a g o a s de estabilização
2.4.1. Lagoas anaeróbias
São r e a t o r e s p r o j e t a d o s para f u n c i o n a r no t r a t a m e n t o primário de águas residuárias. Seu uso é v a n t a j o s o p a r a o t r a t ament o de e s g o t o s com DBOg em t o r n o de 300 mg/l e com sóii dos suspensos em coneent rações m a i o r e s que 300 mg/l (Mara & Pearson, 198ó). A 1agoa anaerób i a não depende da ação
fotossintética das algas» podendo assim s e r construída com p r o f u n d i d a d e m a i o r do que out r o s t i p o s de l a g o a s . Normal mente, p r o f u n d i d a d e e n t r e 2,0 a 5,0 m (Mendonça, 1990) é recomendada, sendo s u f i c i e n t e p a r a p e r m i t i r a acumulação do l o d o no f u n d o da l a g o a ( B r a d l e a & da S i l v a , 1976). T e m p e r a t u r a s na f a i x a de 15° a 19°C ( S i l v a & Mara, 1979) e pH e n t r e 6,8 e 7,4 são c o n s i d e r a d o s min imos p a r a o p r o c e s s o , sendo que, a b a i x o desses v a l o r e s , a digestão não o c o r r e c o n s i s t e n t e m e n t e e as l a g o a s passam a a t u a r como simp1 es t anques de sedimentação e acumulação de 1odds.
Mara (1976) a f i r m a que o sucesso da operação das l a g o a s anaerób i a s depende do d e l i c a d o equilíbrio e n t r e as bactérias f o r m a d o r a s de ácidos e as f o r m a d o r a s de metano, já que as últimas são m u i t o sensíveis aos f a t o r e s mencionados no p r o c e s s o de digestão anaeróbia de compostos orgânicos ( i t e m 2 . 2 . 1 ) .
As 1agoas anaerób i a s são suscetíveis a a p r e s e n t arem d e s p r e n d i m e n t o de o d o r e s e a formação de escuma na superfície da á g u a3 sob a forma de p l a c a s de c o r c i n z a e s c u r a ou n e g r a que
c ompromet em o a s p e c t o estético das instalações. Os o d o r e s o f e n s i v o s o c o r r e m , p r i n c i p a l m e n t e , quando a c a r g a volumétrica u l t r a p a s s a v a l o r e s s u p e r i o r e s a 400 g DBO5. m ~ 3 . d- 1 (Mara, 1976)
ou quando a concentração de s u l f a t o a f l u e n t e é m a i o r que 500 mg/l ( G l o a n a , 1 9 7 1 ) . Elevadas c a r g a s volumétricas provocam a predominância de condições anaeróbias na l a g o a , e f a v o r e c e m o d e s p r e n d i m e n t o do gás sulfídrico (HP_S). 0 equilíbrio de HgS é e s t a b e l e c i d o quando o pH é m a n t i d o acima de 7,0, p r e d o m i n a n d o as formas não gasosas H+ e S2~ (APHA, 1 9 8 9 ) .
2.4.2. Lagoas f a c u l t a t i v a s
As 1agoas f a c u l t a t i v a s têm p r o f u n d i d a d e s que v a r i a m de 1,0. a 2,5 m (Mendonça, 1990) e podem t r a t a r águas residuárias b r u t a s
(1agoa f a c u l t a t i va primária) ou p r o v e n i e n t e s de um pré-t r a pré-t amenpré-t o ( l a g o a f a c u l pré-t a pré-t i v a secundária). São chamadas de
f a c u l t a t i v a s d e v i d o à existência de condições aeróbias na região próxima à superfície e condições anaerób i a s mant i d a s na p a r t e
As condições de a e r o b i o s e nas camadas s u p e r i o r e s dessas l a g o a s são, p r i n c i p a l m e n t e , mant i d a s através da a t i v i d a d e fotossintética das a l g a s . D a p a r e c i m e n t o de a l g a s é consequência da presença de n u t r i e n t e s o r i u n d o s da mineralização da matéria orgânica a f l u e n t e p e l a s bactérias, com a produção, e n t r e o u t r o s compostos, de dióxido de carbono e s a i s de nitrogénio e fósforo. As a l g a s u t i l i z a m esses compostos inorgânicos e através da fotossíntese o c o r r e a formação de nova massa c e l u l a r e a liberação de oxigénio m o l e c u l a r . E s t e é u t i l i z a d o p o r bactérias aeróbias e f a c u l t a t i v a s na oxidação de mais matéria o r g â n i c a , c o m p l e t a n d o o c i c l o simbiótico que a p a r e c e r e p r e s e n t a d o na F i g u r a 2.2.
No f u n d o e nas regiões anaeróbias do r e a t a r f a c u l t a t i v o , os sólidos a f l u e n t e s s o f r e m um p r o c e s s o de degradação anaeróbia, com a liberação de gases como metano, s u l f e t o de hidrogénio, nitrogénio amoniacal e dióxido de c a r b o n o , os q u a i s se d e s l o c a m p a r a a superfície e boa p a r t e escapa p a r a a a t m o s f e r a (Ouano, 1983).
As coneent rações de oxigénio d i s s o I v i d a v a r i a m com a a t i v i d a d e f o t oss i n t ét i c a das a l g a s , que p o r sua v e z é d e p e n d e n t e das condições climáticas p r e d o m i n a n t e s . Segundo K o n i g ( 1 9 8 4 ) , as concentrações de oxigénio d i s s o l v i d a podem a t i n g i r v a l o r e s de até 20 m g / l , no período compreendido e n t r e 12 e 16 h o r a s . A e l e v a d a a t i v i d a d e fotossintética das a l g a s também promove aumenta nas v a l o r e s do pH d e v i d o à existência de um déficit de dióxido de carbono d i s s o l v i d o na massa 1íquida. Esse aument o é o c a s i o n a d o p e l o desequilíbrio e n t r e a remoção a c e l e r a d a desse
RADIAÇÃO SOLAR VENTOS NOVAS ALGAS — . FOTOSSÍNTESE A L 0 A S A F L U E N T E COM MATERIAL ORGÂNICO BIODEGRADÁVEL BACTÉRIAS ALGAS FORMAS D E N g P SÓLIDOS (ORGÂNICOS E SOLÚVEIS J
Figura: 2 . 2 - Esquema de funcionamento de uma iagoa facultativa í Modificado de Pessoa e Jordão, 1975.)
2 6
composto p e l a s a l g a s e a produção i n s u f i c i e n t e p e l a s bactérias. Na ausência de dióxido de c a r b o n o , i n i c i a - s e a dissociação dos íons b i c a r b o n a t o s p r e s e n t e s , p r o d u z i n d o mais dióxido de c a r b o n o , com a formação de íons h i d r o x i l a s , responsáveis p e l o aumento de P H :
H C 03" > C 0S + 0 H ~ ( 2 . 9 )
Em l a g o a s f a c u l t a t i v a s , 05 v e n t o s são responsáveis p e l a
m i s t u r a da massa 1íquida, p r o p o r c i o n a n d o sua oxigenação. Esse fenómeno em c o n j u n t o com a fotossíntese, mantém as condições de a e r o b i o s e das camadas s u p e r f i c i a i s das l a g o a s , m e l h o r a n d o a eficiência da estabilização dos resíduos orgânicos. Segundo Mara
( 1 9 7 6 ) , é através da ação das v e n t a s que se impede a formação de áreas com águas e s t a g n a d a s na l a g o a , a ocorrência de c u r t o s c i r c u i t o s hidráulicos e melhor distribuição v e r t i c a l de DBO, a l g a s e oxigénio. A m i s t u r a da massa líquida p e r m i t e que as a l g a s não f l a g e l a d a s se desloquem até a zona fótica p a r a r e a l i z a r a fotossíntese.
Por o u t r o l a d o , em l a g o a f a c u l t a t i v a é v e r i f i c a d a a ocorrênc i a de um fenómeno que impede o t r a n s p o r t e de oxigénio das camadas mais próximas da superfície para as camadas mais p r o f u n d a s da c o l u n a de água. Este fenómeno è c o n h e c i d o como estratificação térmica e se d e s e n v o l v e como r e s u l t a d o da radiação s o l a r i n t e n s a e da ausência de m i s t u r a , que aquecendo as camadas s u p e r f i c i a i s , p r o d u z uma camada quente s u p e r i o r , de b a i x a d e n s i d a d e , na q u a l , m u i t as v e z e s , t emperat u r a s ac ima de 3 5 ° C são comuns ( E l 1 i s , 1 9 8 3 ; Back, 1 9 8 6 ) , A camada q u e n t e
•;Í7
s u p e r i o r é s e p a r a d a da -Fria (mais densa) p o r uma zona, denominada de t e r m o c l i n a ( S i l v a S Mara, 1 9 7 9 ) , que a p r e s e n t a grande variação de t e m p e r a t u r a .
• maior a q u e c i m e n t o da camada s u p e r i o r da l a g o a é responsável p e l a movimentação das a l g a s f l a g e l a d a s , que p o r não s u p o r t a r e m a i n t e n s a radiação s o l a r i n c i d e n t e nas camadas s u p e r f i c i a i s , a f a s t a m - s e p a r a níveis i n f e r i o r e s ~ 300 a 500 mm a b a i x o da superfície ( S i l v a 8 Mara, 1979) - formando uma espessa camada, impedindo a penetração da l u z s o l a r , a b a i x o dessa p r o f u n d i d a d e , c o n s e q u e n t e m e n t e , p r o v o c a n d o uma redução na produção de oxigénio d i s s o l v i d o , comprometendo a degradação do m a t e r i a l orgânico. As a l g a s não f l a g e l a d a s que decantam nas regiões mais p r o f u n d a s e e s c u r a s das l a g o a s , passam a e x e r c e r uma demanda de oxigénio, por e s t a r e m i m p o s s i b i l i t a d a s de e x e c u t a r a t i v i d a d e s fotossintéticas, t o r n a n d o essa região, a b a i x o da t e r m o c l i n a , rápidamente anaeróbia (Mara, 1976)
D u t r a desvantagem da estratificação é o a p a r e c i m e n t o de c u r t o - c i r c u i t o hidráulico, que é a passagem de águas residuárias através das camadas s u p e r f i c i a i s da l a g o a sem se m i s t u r a r com o r e s t a n t e de água acumulada, r e d u z i n d o c o n s i d e r a v e l m e n t e , o tempo de detenção e f e t i v o . Além d i s s o , a estratificação impede a distribuição do oxigénio p o r t o d a a massa líquida, r e d u z i n d o a região onde o c o r r e a t i v i d a d e a e r d b i a .
2.4.3. Lagoas de Maturação
São r e a t o r e s g e r a l m e n t e usados num estágio p o s t e r i o r às l a g o a s f a c u l t a t i v a s e têm como p r i n c i p a l função a destruição de m i c r o r g a n i s m o s patogênicos. Apresentam p r o f u n d i d a d e de 1 a 2 m e
longo tempo de detenção hidráulica. Além d i s s o , essas l a g o a s podem s e r p r o j e t a d a s para algumas das s e g u i n t e s f i n a l i d a d e s
( E l l i s , Í9B3):
Ca) d i m i n u i r a concentração de m a t e r i a l orgânico biodegradável ;
<b) o x i d a r a amónia remanescente p a r a n i t r a t o ; Ccí d i m i n u i r a c o n c e n t ração de sólidos suspensos; Cd) d i m i n u i r a concentração de n u t r i e n t e s solúveis.
As l a g o a s de maturação são aeróbias em t o d a a sua p r o f u n d i d a d e , e x c e t o p o r um c u r t o período de tempo, g e r a l m e n t e a n t e s da amanhecer , quando p adem t o r n a i — s e anaerób i a s ( P e a r s o n , 1987).
2.5. Eficiência de T r a t a m e n t o em Lagoas de Estabilização
D i v e r s o s f a t o r e s i n f l u e n c i a m na eficiência do t r a t a m e n t o de e s g o t o s j f e i t o p o r l a g o a s de estabilização, que são c l a s s i f i c a d o s , segundo Hess ( 1 9 7 5 ) , em f a t o r e s incontroláveis (insolação, t e m p e r a t u r a , ação dos v e n t o s , evaporação e c h u v a ) , p a r c i a l m e n t e controláveis ( p e r m e a b i l i d a d e do fundo da l a g o a , n u t r i e n t e s e c a r g a p o l u i d o r a ) e os f a t o r e s r e l a c i o n a d o s ao p r o j e t o (locação, número e disposição das u n i d a d e s , dimensões, período de detenção e d e t a l h e s c o n s t r u t i v a s ) .
