Aula 6 compostagem

TRATAMENTO DE

RESÍDUOS SÓLIDOS

Aula 8 – Tratamento Biológico - Compostagem

Compostagem

INTRODUÇÃO

A compostagem pode ser definida como uma

bioxidação aeróbia exotérmica de um substrato

orgânico heterogêneo, no estado sólido ,

caracterizado pela produção de CO2 , água,

liberação de substâncias minerais e formação de

matéria orgânica estável.

Introdução

A compostagem pode ser aeróbia ou anaeróbia, em

função da presença ou não de oxigênio no

processo.

Na Compostagem anaeróbia a decomposição é

realizada por micoorganismos que podem viver em

ambientes sem a presença de oxigênio; ocorre em

baixa temperatura, com exalação de fortes odores,

e leva mais tempo até que a matéria orgânica se

estabilize.

Introdução

Na compostagem aeróbia,

processo mais adequado

ao tratamento dos

resíduos domiciliar, a

decomposição é

realizada por

micoorganismos que só

vivem na presença de

oxigênio.

Introdução

À medida em que o processo de compostagem se

inicia, há proliferação de populações complexas

de diversos grupos de microrganismos (

bactérias, fungos , actinomicetos) , que vão se

sucedendo de acordo com as características do

meio.

Introdução

De acordo com suas temperaturas ótimas , estes

microrganismos são classificados em:

psicrófilos (0 – 20°C);

mesófilos ( 15 – 43°C); e

termófilos (40 – 85°C).

Na verdade estes limites não são rígidos e

representam muito mais os intervalos ótimos para

cada classe de microrganismo do que divisões

estanques

Introdução

Exemplo genérico da evolução da temperatura de uma leira

em compostagem.

FASES DO PROCESSO DE COMPOSTAGEM

Na fase de degradação rápida, também chamada

de bioestabilização, há intensa atividade

microbiológica e rápida transformação da matéria

orgânica . Portanto, há grande consumo de O2

pelos microrganismos , elevação da temperatura e

mudanças visíveis na massa de resíduos em

compostagem , pois ela se torna escura e não

apresenta odor agressivo. Mesmo com tantos sinais

de transformação o composto não está pronto para

ser utilizado.

Fases do processo de compostagem

Na fase de maturação a atividade biológica é

pequena, portanto a necessidade de aeração

também diminui. O processo ocorre à temperatura

ambiente e com predominância de transformações

de ordem química : polimerização de moléculas

orgânicas estáveis no processo conhecido como

humificação.

PARÂMETROS FÍSICO-QUÍMICOS FUNDAMENTAIS

NO PROCESSO DE COMPOSTAGEM

Aeração

Sendo a compostagem um processo aeróbio, o

fornecimento de ar é vital à atividade

microbiana, pois os microrganismos aeróbios têm

necessidade de O2 para oxidar a matéria

orgânica que lhes serve de alimento. Durante a

compostagem, a demanda por O2 pode ser

bastante elevada e a falta deste elemento pode se

tornar em fator limitante para a atividade

microbiana e prolongar o ciclo de compostagem.

Parâmetros Físico-químicos Fundamentais No

Processo De Compostagem

Seja qual for a tecnologia utilizada, a aeração da

mistura é fundamental no período inicial da

compostagem, na fase de degradação rápida,

onde a atividade microbiana é intensa.

Na fase seguinte, a maturação, a atividade

microbiana é pouco intensa, logo a necessidade de

aeração é bem menor.

Parâmetros Físico-químicos Fundamentais

No Processo De Compostagem

Temperatura

A compostagem aeróbia pode ocorrer tanto em

regiões de temperatura termofílica (45 a 85ºC)

como mesofílica (25a 43ºC).

Embora a elevação da temperatura seja necessária e

interessante para a eliminação de microrganismos

patogênicos, temperaturas acima de 65ºC limita as

populações aptas, havendo um decréscimo da

atividade biológica.



Umidade

A água é fundamental para a vida microbiana. No

composto, o teor ótimo de umidade, de modo geral,

situa-se entre 50 e 60%. O ajuste da umidade

pode ser feito pela criteriosa mistura de

componentes ou pela adição de água. Na prática

se verifica que o teor de umidade depende

também da eficácia da aeração, das

características físicas dos resíduos (estrutura,

porosidade).



Relação C/N

Os microrganismos necessitam de carbono, como

fonte de energia, e de nitrogênio para síntese de

proteínas. É por esta razão que a relação C/N é

considerada como fator que melhor caracteriza o

equilíbrio dos substratos.

Tanto a falta de nitrogênio quanto a falta de carbono

limita a atividade microbiológica.



Estrutura

Quanto mais fina é a granulometria, maior é a área

exposta à atividade microbiana, o que promove o

aumento das reações bioquímicas, visto que

aumenta a área superficial em contato com o

oxigênio.

De modo geral, o tamanho das partículas deverá

estar entre 25 e 75 mm, para ótimos resultados.



pH

É fato conhecido que níveis de pH muito baixos ou

muito altos reduzem ou até inibem a atividade

microbiana. De qualquer forma, e principalmente se

a relação C/N da mistura for conveniente, o pH

geralmente não é um fator crítico da compostagem.

SISTEMAS DE COMPOSTAGEM

As tecnologias de implantação do processo de

compostagem admitem alternativas que podem

variar de sistemas simples e manuais, até sistemas

complexos, altamente tecnificados , onde todos os

parâmetros do processo são monitorados e

controlados com precisão.

SISTEMAS DE COMPOSTAGEM

Os processos de compostagem podem ser divididos

em três grandes grupos:

• Sistema de leiras revolvidas (windrow);

• Sistema de leiras estáticas aeradas (static pile); e

• Sistemas fechados ou reatores biológicos (In-vessel)

Sistema de leiras revolvidas (windrow)

A mistura de resíduos é disposta em leiras , sendo a

aeração fornecida pelo revolvimento dos resíduos e

pela convecção e difusão do ar na massa do composto.

Uma variante deste sistema, além do revolvimento,

utiliza a insuflação de ar sob pressão nas leiras

Nos Estados Unidos, em alguns casos, a leira é montada

sobre tubos perfurados que injetam ar na massa do

composto. Esta alternativa é chamada de leiras

revolvidas aeradas, pois combinam a técnica do

revolvimento com a aeração forçada.


A altura e seção das leiras dependem do resíduo

estruturante e do método de construção da leira,

sendo que as de seção triangular , com 1,50m a

1,80m de altura e 4,0m a 4,5m de base, são as

mais comuns e que apresentam resultados

comprovados. Porém é possível variar as dimensões.

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Comparação entre as dimensões das leiras e área

necessária para a compostagem, pelo sistema de

leiras revolvidas.


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Durante a compostagem , as leiras devem ser

revolvidas no mínimo três vezes por semana.

Na etapa seguinte, a maturação, a necessidade de

aeração é menor , podendo o revolvimento ser

realizado a cada 20-25 dias.

O final da fase de maturação tem duração média, de

2 a 3 meses.

Sistema de leiras estáticas aeradas

Neste sistema, uma vez que a mistura de resíduos é

colocada sobre as tubulações de aeração, ela

permanece estática até o final da fase de

bioestabilização.


Nos Estados Unidos , onde este sistema é bastante utilizado, os sopradores variam de acordo com as características e volume dos resíduos , sendo ligados e desligados de maneira intermitente, durante a fase de bioestabilização.

A aeração deve ser dimensionada de acordo com os objetivos visados:

a) Satisfazer às demandas de oxigênio do processo de biodegradação aeróbia;

b) Remover o excesso de umidade;

c) Remover o excesso de calor para manter a temperatura em torno de 60 °C.


Um sistema muito simples e eficiente para o

tratamento de odores consiste em fazer o ar

aspirado passar por uma leira de composto já

maturado. O composto maturado tem a

capacidade de reter moléculas orgânicas voláteis

causadoras do mau odor. O sistema de aeração

também pode alternar injeção e aspiração de ar.

Compostagem em leiras aeradas

agrupadas

No caso das leiras agrupadas, como o volume de

resíduos fica armazenado em bloco, as produções

de cada dia ficam dispostas umas sobre as outras,

dificultando a gestão e o controle dos diferentes

lotes. Este tipo de leira tem por outro lado , a

vantagem de otimizar o uso do terreno, reduzindo

as áreas necessárias.

Compostagem em leiras aeradas

agrupadas

Sistemas de reatores biológicos

A compostagem realizada em reatores biológicos (In-

Vessel) , oferece a possibilidade de maior controle

sobre todos os parâmetros importantes para o

processo de compostagem , certos casos conferiu, à

compostagem em reator , a denominação de

“compostagem acelerada “.

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De acordo com as características dos resíduos e do tipo de equipamento, o tempo de detenção no reator biológico pode variar de 7 a 20 dias, o que faz com que o sistema demande menor espaço para sua implantação.

A aeração é feita sob pressão e como o sistema é fechado , também se torna mais fácil monitorar a taxa de aeração e adequá-la às necessidades do processo. No caso , pode ser medido o teor de oxigênio dos gases de saída do reator e quando a porcentagem de O2 estiver próxima de 2%, aumenta-se a vazão de ar para impedir condições de anaerobiose.


De modo geral os vários tipos de reator se

enquadram em três grandes categorias :

a) Reatores de fluxo vertical

b) Reatores de fluxo horizontal

c) Reatores de batelada

Sistemas de Compostagem w

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Vantagens e desvantagens dos sistemas

Um bom composto não requer, necessariamente, de tecnologia sofisticada para ser produzido. É necessário um bom controle sobre a qualidade dos resíduos que serão utilizados, a definição criteriosa das proporções de combinação dos resíduos e bom monitoramento do processo biológico de compostagem.

Com relação á tecnologia a ser utilizada, a escolha deve ser feita considerando-se critérios técnicos e econômicos.

Sistema

de

compostagem

Vantagens Desvantagens

Leiras

revolvidas

1-Baixo investimento inicial

2-Flexibilidade de processar

volumes variáveis de resíduos

3-Simplicidade de operação

4-Uso de equipamentos simples

5-Produção de composto

homogêneo e de boa

qualidade

6- Possibilidade de rápida

diminuição do teor de umidade

das misturas devido ao

revolvimento

1- Maior necessidade de área

, pois as leiras tem que ter

pequenas dimensões e há

necessidade de espaço livre

elas

2- Problema de odor mais

dificil de ser controlado,

principalmente no momento do

revolvimento

3- Muito dependente do clima.

Em períodos de chuva o

revolvimento não pode ser

feito

4- O monitoramento da

aeração deve ser mais

cuidadoso para garantir a

elevação da temperatura


Sistema

de

compostagem


Leiras estáticas aeradas 1- Baixo investimento

inicial

2- Melhor controle de

odores

3- Fase de

bioestabilização mais

rápida que o sistema

anterior.

4- Possibilidade de

controle da temperatura e

da aeração

5- Melhor uso da área

disponível que no sistema

anterior

1-Necessidade de bom

dimensionamento do

sistema de aeração e

controle dos aeradores

durante a compostagem

2-Operação também

influenciada pelo clima


Sistema

de

compostagem


Compostagem em reator • Menor demanda de área

• Melhor controle do

processo de compostagem

• Independência de

agentes climáticos

• Facilidade para controlar

odores

• Potencial para

recuperação de energia

térmica (dependendo do

tipo de sistema)

• Maior investimento inicial

• Dependência de sistemas

mecânicos especializados, o

que torna mais delicada e

cara a manutenção

• Menor flexibilidade

operacional para tratar

volumes variáveis de

resíduos

• Risco de erro difícil de ser

reparado se o sistema for

mal dimensionado ou a

tecnologia proposta for

inadequada.

Principais problemas, causa e solução

Problemas Causas Solução

A temperatura

demora a

aumentar

•Falta de nitrogênio

•* Umidade baixa

* Falta de oxigênio

(compactação)

* Falta de oxigênio

(encharcamento)

* Adicionar material rico em

nitrogênio (grama)

* Molhar a leira com um chuveiro

fino, ao mesmo tempo em que se

faz o Reviramento

•Revirar a leira

•* Revirar a leira

Odor

desagradável

* Umidade em excesso * Revirar a pilha, adicionar

materiais secos e porosos, como:

folhas secas, serradura ou palha

Surtos de moscas

sobre a pilha

* Baixas condições de

higiene no local

* Geração de chorume

*Manter a área limpa

* Revirar a leira

Cheiro de amônia * Relação C/N imprópria

e muito baixa

* Adicionar material rico em

nitrogênio

USINAS SIMPLIFICADAS DE COMPOSTAGEM

O pátio de leiras de uma usina deve ser plano e bem

compactado, se possível, pavimentado, de

preferência com asfalto, e possuir declividade

suficiente (2%) para escoamento das águas pluviais

e do chorume produzido durante a compostagem.

Esses efluentes, que em leiras bem manejadas são

produzidos em pequena quantidade, devem

receber tratamento sanitário, como, por exemplo,

em lagoa de estabilização.

USINAS SIMPLIFICADAS DE COMPOSTAGEM

No dimensionamento do pátio, deve-se prever espaço

entre as leiras para circulação de caminhões, pás

carregadeiras ou máquinas de revolvimento. E

também áreas para estocagem do composto

orgânico pronto.

CARACTERÍSTICAS DO COMPOSTO

ORGÂNICO

O húmus torna o solo poroso, permitindo a aeração

das raízes, retenção de água e dos nutrientes. Os

nutrientes minerais podem chegar a 6% em peso

do composto e incluem o nitrogênio, fósforo,

potássio, cálcio, magnésio e ferro, que são

absorvidos pelas raízes das plantas.

QUALIDADE DO COMPOSTO

No Brasil o composto orgânico produzido em usinas

de compostagem de resíduos domiciliar deve

atender a valores estabelecidos pelo Ministério da

Agricultura para que possa ser comercializado, de

acordo com os índices da Tabela.

QUALIDADE DO COMPOSTO

Uma das principais preocupações dos usuários do

composto orgânico é a presença de metais

pesados em concentrações que possam

prejudicar as culturas agrícolas e o consumidor.

Os metais pesados estão presentes em materiais

existentes no resíduo domiciliar, tais como papéis

coloridos, tecidos, borrachas, cerâmicas, etc. As

usinas devem operar preocupadas em eliminar, no

resíduo recebido, boa parcela desses elementos.

Produção, Uso e Aplicação do Adubo

Quando o produto final da compostagem satisfaz à

legislação em termos de concentração de nutrientes,

exigida pelas normas brasileiras, o produto é então

denominado fertilizante orgânico.

Usado em atividades como:

horticultura

fruticultura

de grãos

parques, jardins e “playgrounds”

reflorestamentos

hortos e cultivo de mudas

Recuperação de solos esgotados

Controle de erosão

Cobertura de aterros

Proteção de encostas e taludes

Produção, Uso e Aplicação do Adubo

As faixas de aplicação variam de acordo com:

As características do produto final;

Do solo;

Do clima;

Com o tipo de cultura;

Atividade agrícola;

A forma de adubação;

Dentre outros

A compostagem de resíduos orgânicos em um pais

com as características do Brasil é de grande

importância.

Atende a vários objetivos:

Sanitários, ambientais, econômicos, sociais,

participação comunitária, eliminação de catadores.

Características tropicais do pais, associada a grande

produção diária de resíduos orgânicos.

Uso Compostagem grande viabilidade

Considerações

Em Belo Horizontes (MG) - No

Centro de Tratamento de

Resíduos (CTR) há um centro de

compostagem que processa

cerca de 60 t de matéria

orgânica por semana: cerca de

40t são provenientes de coleta

seletiva em restaurantes

industriais, comerciais, de

creches e escolas e o restante

de resíduos de poda e

jardinagem de própria

prefeitura.

Unidade de Compostagem - Exemplo

Unidade de Compostagem - Exemplo

Composteira caseira

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acasaencantada.com.br

maiscommenos.net

Composteira Doméstica – Média de

Preço

- Kit Pequeno

Valor: R$ 170,00

Caixas de 15 litros

Tamanho do kit: alt: 43cm (com) x 35cm (lar) x 43cm (alt)

Capacidade de compostagem: 0,5 litros de resíduos orgânicos por dia

Indicado para 1 pessoa que não se alimenta muito em casa

- Kit Médio

Valor: R$ 224,00

Caixas de 28 litros

Dimensões: 50cm (com) x 35cm (lar) x 65cm (alt)

Capacidade de compostagem: 1 litro de resíduos orgânicos por dia

Indicado para 2 pessoas que não se alimentam muito em casa

- Kit Grande

Valor: R$ 242,00

Caixas de 39 litros



Indicado para 3 pessoas que não se alimentam muito em casa

- Kit GG

Valor: R$ 278,00

Caixas de 60 litros



Indicado para 4 a 5 pessoas que não se alimentam muito em casa

As Composteiras Domésticas da

Morada da Floresta são compostas

por: 2 caixas digestoras, 1 caixa

coletora, torneira, tampa, minhocas,

húmus, composto orgânico e Manual

com orientações de uso e

manuseio. São completas e entregues

prontos para uso.

http://www.moradadafloresta.org.br/produtos-principal/composteiras-domesticas/407-

composteiras-domesticas

Sugestão de Vídeos

http://www.youtube.com/watch?v=iuKbr6-rYLI

Compostagem: manejo e utilização na agricultura

orgânica - TV Embrapa

http://www.youtube.com/watch?v=RTfTTYUYLSU&

feature=related

Compostagem – TV Embrapa




http://www.youtube.com/watch?v=RTfTTYUYLSU&feature=related





Sugestão de Vídeos

http://www.youtube.com/watch?v=uwXcErXvp1E -

Desperdício de comida

http://www.youtube.com/watch?v=-O0gd5_06Ng

Frango à la carte - o que você comeu hoje?

http://www.youtube.com/watch?v=jf1V2eY7IM8

Brasil joga fora comida de 19 milhões de pessoas

todo dia

http://www.youtube.com/watch?v=KAzhAXjUG28

Ilha das flores - filme curta metragem

http://www.youtube.com/watch?v=uwXcErXvp1E

http://www.youtube.com/watch?v=uwXcErXvp1E








Atividade

Dimensionamento de pátio de compostagem

Bibliografia

Brasil. Fundação Nacional de Saúde. Compostagem familiar. / Fundação

Nacional de Saúde - Brasília: Funasa, 2009

PROSAB - programa de Pesquisa em saneamento Básico MANUAL

PRÁTICO PARA A COMPOSTAGEM DE BIOSSÓLIDOS, UEL Universidade

Estadual de Londrina - FINEP Financiadora de Estudos e Projetos CNPq

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico MCT

Ministério da Ciência e Tecnologia CEF Caixa Econômica Federal

Controle dos Impactos Ambientais Associados ao Processo de

Compostagem Gersina N. da R. Carmo Junior

Manual de Gerenciamento Integrado de resíduos sólidos / José Henrique

Penido Monteiro ...[et al.]; coordenação técnica Victor Zular Zveibil. Rio de

Janeiro: IBAM, 2001.

SELEÇÃO DA TECNOLOGIA

Com relação à escolha da tecnologia a ser adotada,

deve ser considerada a disponibilidade

orçamentária do Município, levando-se sempre em

conta que, quanto maior for o nível de

automatização e sofisticação dos equipamentos,

maiores serão o investimento inicial e as despesas

com a manutenção da unidade.

ESTUDOS DE VIABILIDADE

ECONÔMICA

A implantação de uma usina de compostagem pressupõe a elaboração prévia de um estudo de viabilidade econômica no qual devem ser analisados os seguintes aspectos:

Investimento

• licenciamentos ambientais;

• aquisição de terreno e legalizações fundiárias;

• projetos de arquitetura e engenharia;

• obras de engenharia;

• aquisição de máquinas e equipamentos;

• despesas de capital (juros e amortizações) e depreciação dos equipamentos.


ECONÔMICA

Custeio

• pessoal (mão-de-obra, corpo técnico, gerencial e

administrativo);

• despesas operacionais e de manutenção;

• despesas de energia e tarifas das concessionárias

do serviço público;

• despesas de reposição de peças e equipamentos;

• despesas com gerenciamento e administração.


ECONÔMICA

Receitas

•Diretas:

• comercialização de composto orgânico.

• Indiretas:

• economia referente à redução de custos de transporte ao aterro;

• economia referente à redução do volume de lixo vazado no aterro.

• Ambientais

• economia de consumo de energia;

• economia no consumo de recursos naturais;

• redução da carga de resíduos poluentes no ambiente.


ECONÔMICA

Sociais

• oferta de emprego digno e formal para os catadores de lixo;

• geração de renda;

• conscientização ambiental da população.

As receitas diretas dificilmente cobrirão o custeio de uma usina de reciclagem e compostagem, nem esta deve ser encarada como um empreendimento industrial lucrativo segundo um ponto de vista estritamente comercial. Todavia, o quadro se mostra altamente favorável quando se ponderam as receitas indiretas, ambientais e sociais com potencial expressivo de retorno político.

Objetivo da aula

Ao final dessa aula você deverá conhecer:

Conhecer o princípio de funcionamento do sistema de

compostagem;

Os diferentes sistemas de compostagem;

As vantagens e desvantagens dos diferentes sistemas;

Os principais problemas relacionados ao tratamento;

Os impactos relacionados ao sistema de

compostagem;

Dimensionamento de uma usina de compostagem.

Aula 6 compostagem

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