Cloro No Tratamento de Esgoto
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Desinfecção de efluentes sanitários
com uso de cloro: avaliação daformação de trihalometanosEloisa Helena PianowskiPaulo Roberto Janissek
Resumo
Poluição ambiental, e mais especificamente po-luição hídrica, tem sido assunto para debates,reuniões e preocupações em todo o mundo, dei-xando claro que muito ainda há para ser feito.Lançar no meio ambiente esgoto sanitário, mes-mo que tratado e ainda desinfetado, também nãoestá livre de causar sérios danos principalmentese a desinfecção for efetuada sem rigoroso con-trole. Visando colaborar com o tema, neste tra-
balho foi avaliada a formação de trihalometanosnas dosagens de cloro recomendadas na litera-
tura disponível para desinfecção de esgoto sa-nitário, utilizando-se amostras dos efluentes daETE Colombo-Sede. De propriedade daSanepar, a ETE localiza-se na cidade deColombo, que integra a Região Metropolitanade Curitiba no Paraná, cujo processo de trata-mento é composto de um Reator Anaeróbio deLeito Fluidizado (Ralf) e um Filtro BiológicoAnaeróbio (FA). Foram analisados os teores declorofórmio, bromofórmio, iodobromocloro-metano e dibromoclorometano por croma-
tografia gasosa. Observou-se que dos THMsanalisados, houve formação significativa do clo-rofórmio, e os resultados obtidos para adiçãode cloro variando de 4 a 30 mg/L, com 30 mi-nutos de contato, foram de 16,80 a 936,40 mg/L. No entanto, para adições de cloro entre de 6e 10 mg/L e tempo de contato de 21 horas, asconcentrações de clorofórmio alcançaram347,60 e 474,30 mg/L respectivamente, cujosvalores são muito acima do permitido (100 mg/L). Os elevados resultados obtidos na dosagemdo clorofórmio podem ser justificados pelas
características do efluente pesquisado, devendoser observado principalmente, que o objetivo
deste trabalho em hipótese alguma é contestar ouso do cloro na desinfecção, cuja tecnologia jádifundida no País, é atualmente, a que melhor se adapta à realidade econômica e cultural.
Palavras-chave: desinfecção; efluentes sanitá-rios; cloro; trihalometanos; cloraminas.
Abstract
Environment pollution, more specifically
water pollution, has been the topic of debates,meetings and much concern worldwide showingthat there is a lot yet to be done. Releasingsewage water (even if treated and further disinfected) into the environment can also causeserious damage, especially if such disinfectionis not carried out under strict control. Aimingat providing some collaboration to the issue,in this paper we assessed the production of trihalomethanes at different chloride concen-trations (recommended in literature) for
disinfection of sanitary sewage, using samplesfrom the effluents of the Water Treatment UnitETE Colombo-Sede. Run by Sanepar, the Unitis located in the city of Colombo, part of theMetropolitan Area of Curitiba, in Paraná, andthe treatment process consists of Fluidized BedAnaerobic Reactor (FBAR) and an AnaerobicBiological Filter (ABF). Chloroform,
bromoform, bromoiodinechloromethane, anddibromochloromethate contents were analyzedthrough gas chromatography. We observed thatamong the THMs analyzed, there was
os elevados
resultados
obtidos na
dosagem do
clorofórmio
podem ser
justificados
pelas
características
do efluentepesquisado
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significant production of chloroform. Theresults of adding chlorine ranging from 4 to 30mg/L, for a 30-minute contact period, were16.80 to 936.40 g/L. However, for the additionof chlorine ranging from 6 and 10 mg/L – for a 21-hour contact period – chloroformconcentrations were 347.60 and 474.30 g/Lrespectively, amounts way beyond the allowedlimits. The high results for chloroform dosagemay be justified by the characteristics of theeffluent analyzed. We must stress, however,that with this paper we do not intend to contestthe use of chlorine for disinfection purposes,since such technology is widely used in thecountry and is, currently, the most suitable one
to our economic and cultural reality.
Key words: disinfection; sanitary effluents;chlorine; trihalometanes; cloramines.
Introdução
Preservar os recursos hídricos para garan-tir o abastecimento de água de boa qualidade aolongo das próximas décadas será o grande de-safio. O Brasil, como vários outros países do
mundo, vem enfrentando crises econômicas cadavez mais drásticas. O crescimento desordenadodos grandes centros e a falta de recursos parasaneamento básico colaboraram para que, nadécada de 90, ressurgissem doenças deveiculação hídrica, praticamente erradicadas noPaís, como, por exemplo, a cólera. Medidasemergenciais tiveram de ser tomadas para con-ter o surto que alarmou o Brasil entre 1991 e1994.
A partir destes acontecimentos, tornou-se
acentuada a necessidade de tratamento e desin-fecção dos efluentes sanitários produzidos emtodo País, principalmente nos grandes centros,onde a poluição nos rios e córregos é mais evi-dente. A Resolução do Conselho Nacional deMeio Ambiente (Conama) n.º 20, de 16 de ju-nho de 1986, em especial os Artigos 21 e 23,que tratam de lançamento nos corpos d’água,
passou então a ser exigida com maior rigor. Vi-sando atender às exigências do Conama 20, oInstituto Ambiental do Paraná (IAP), tomoucomo uma das metas o controle da desinfecção
do esgoto tratado, antes do lançamento no cor- po receptor. A Sanepar, responsável pela gran-de maioria dos Sistemas de Esgotamento Sani-tário (SES) do Estado, adotou então a cloraçãocomo uma das soluções para diminuir oscoliformes totais e fecais, conforme os limitesestabelecidos pela referida resolução. Esta al-ternativa de desinfecção é observada na grandemaioria dos projetos que tramita no IAP, o qualnão procede a aprovação dos projetos das Esta-ções de Tratamento de Esgoto (ETEs) sem uni-dade de desinfecção.
O cloro, substância largamente utilizada para desinfecção da água de abastecimento emtodo o mundo, apesar da indiscutível eficiência,
tem contribuído significativamente para o apa-recimento de subprodutos tóxicos na malhahídrica global. Entre os subprodutos, destacam-se os ácidos haloacéticos (HAA) e ostrihalometanos (THMs). Ao contrário do queacontece nas estações de tratamento de água,onde vários estudos referentes ao assunto já fo-ram realizados, nas estações de tratamento deesgoto o problema não é abordado com a mes-ma ênfase no Brasil. Em vários países comoFrança, Alemanha, Estados Unidos, Canadá,
entre outros, desde que o problema da forma-ção de THMs foi detectado na água potável,observa-se a preocupação com as conseqüênci-as da utilização do cloro também nas plantas deesgotos.
A justificativa pela opção em estudar osefeitos do cloro como alternativa de desinfec-ção, respalda-se no fato de se tratar de tecnologiadominada, utilizada com este fim há quase doisséculos e de amplo emprego no Brasil. Os cus-tos de implantação e manutenção são reduzidos
se comparados com as demais opções disponí-veis e ainda pouco exploradas no País, aliadasà disponibilidade de mão-de-obra operacionalqualificada ou de fácil treinamento.
Independentemente do método adotado para a desinfecção, é indiscutível que a maioriadeles forma subprodutos indesejáveis ao meioambiente. Esses efeitos podem ser minimizadosou suplantados diante da real necessidade de se
proceder a desinfecção. Não se questiona a con-taminação da malha hídrica do País, com o lan-çamento diário em torno de 15.500.000 m3/dia
o cloro, apesar
da indiscutível
eficiência, tem
contribuído
significativamente
para o
aparecimento
de subprodutos
tóxicos na
malha hídrica global
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de esgoto. Desse valor, apenas um terço recebealgum tipo de tratamento o que representa 5%do volume diário de toda água distribuída. Emqualquer área de atuação da engenharia, funda-mentar a solução tecnológica apenas no custo
benefício do processo, sem avaliar os aspectosambientais e ainda, a mão-de-obra disponível,é um princípio que está há décadas ancorado notempo. Hoje, compete ao profissional avaliar criteriosamente sua função na sociedade, poisalém de eleger a melhor solução técnica dentrodo menor custo, não deve esquecer do fator hu-mano e da preservação do meio ambiente, poissoluções brilhantes podem ter resultados desas-trosos ao longo do tempo.
Considerando-se o consagrado uso do clorocomo alternativa de desinfecção e com o intuitode colaborar com tão relevante assunto, um es-tudo de caso foi realizado na ETE Colombo-Sede/PR. Amostras do efluente da ETE foramtratadas com várias dosagens de hipoclorito desódio e posteriormente analisadas para detectar a formação de THMs.
Antes de comentar o estudo de caso e osresultados obtidos, faz-se necessária uma ex-
planação de como este assunto está sendo abor-
dado hoje no mundo e no Brasil, de que formase procede a desinfecção, as causas e efeitosdos subprodutos resultantes.
Desinfecção
No Brasil, a desinfecção tem por objetivoa redução de coliformes totais e fecais (indica-dores de contaminação por dejetos humanos) dosefluentes das ETEs, de modo a alcançar níveisque atendam os índices preconizados pelo
Conama 20 (16/06/1986), em função da classi-ficação do corpo receptor.
Nos países mais desenvolvidos, a práticada desinfecção de esgoto cresceu lenta, mas con-tinuamente entre os períodos de 1910 e 1970.Desde o início, até a década de 70, o cloro foiutilizado quase que universalmente na desinfec-ção do esgoto; conseqüentemente, o desenvol-vimento da desinfecção do esgoto está atreladoao desenvolvimento do processo de cloração. Por volta dos anos 70, a ênfase em padrões de qua-lidade foi para o reúso dos efluentes. Até então,
pouco controle e atenção existiam sobre as do-sagens de cloro. A toxicidade resultante dascombinações de cloro residual sobre os orga-nismos aquáticos não era reconhecida e não ti-nha grande importância. Só a partir da décadade 70 este assunto veio à tona com maior inten-sidade e começou a se pensar na real necessida-de da desinfecção (SELLECK e COLLINS,1974; CHEREMISSINOFF, 2002).
Segundo WHITE (1999), o primeiro casoregistrado na história, utilizando-se o cloro comodesinfetante em sistema de esgotamento sanitá-rio, foi em 1893, em Hamburgo, Alemanha. NoBrasil, até 1995, a cloração de esgoto bruto outratado era praticamente inexistente, em razão
do custo elevado e pela deficiência na capaci-dade de tratamento em todo o País (JORDÃO ePESSOA, 1995).
METCALF e EDDY (1991), LIU (1999),WHITE (1992,1999), (QASIM, 1999), entreoutros autores, citam os principais fatores quedevem ser considerados na eficiência da desin-fecção, que são: tempo de contato, concentraçãoe tipo do agente químico, intensidade e naturezado agente físico, temperatura, número de orga-nismos, tipos de organismos e natureza do
efluente.
Cinética da desinfecção
O objetivo da desinfecção é sempre a eli-minação ou inativação dos microorganismos
patogênicos, tanto para Sistema de Abasteci-mento de Água (SAA) como para um SES. Con-tudo, o resultado final esperado é muito dife-rente para as duas situações. Na desinfecção daágua, a pretensão é a destruição total de todos
os patógenos presentes e o risco de não alcan-çar este objetivo deve ser mínimo. No esgotosanitário, o resultado esperado na desinfecçãodepende do destino final do efluente a ser trata-do e, na maioria dos casos, a presença demicroorganismos é admissível, em maior oumenor escala (USEPA, 1999a; USEPA, 1999b).
Os efluentes sanitários contêm inúmeroscompostos e as reações na desinfecção são vari-adas, dependendo principalmente das substânci-as orgânicas e inorgânicas, resultantes do pro-cesso de depuração alcançado no efluente, e do
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amostras do
fluente da ETE
oram tratadas
com várias
dosagens de
hipoclorito de
sódio e
osteriormente
nalisadas para
detectar a
formação deTHMs
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agente desinfetante. Segundo JORDÃO e PES-SOA (1991), as substâncias encontradas nos es-gotos sanitários que mais interferem na cloraçãosão: substâncias orgânicas nitrogenadas, aromá-ticas, certos metais e sulfetos.
A complexidade dos fatores que interfe-rem na desinfecção, qualquer que seja o proces-so ou oxidante escolhido, torna praticamenteimpossível transportar todas as reações, paraum modelo matemático livre de erros, lecionaDANIEL et al. (2001). A cinética da desinfec-ção segue os princípios das observações expe-rimentais, traduzidas em formulações matemá-ticas desde 1908, com a Lei de Chick, onde aconstante de decaimento k depende apenas da
concentração dos microorganismos, até a Leide Hom, que em 1972, desenvolveu um modeloempírico de decaimento de microorganismos,que considera a concentração de desinfetante eo tempo de contato.
METCALF e EDDY (1985), estabelecemmaior importância ao tempo de contato no pro-cesso de desinfecção, já HASSEN et al. (1998),concluíram que a concentração de cloro é maisimportante que o fator tempo. Na pesquisa, osautores aduzem que as reações do cloro com
nitrogênio amoniacal1 , normalmente presente emefluentes sanitários, interferem de forma acen-tuada na cinética da inativação dos micro-organismos indicadores, de modo que o modelode Chick-Watson não pode descrevê-lo, na suaforma original. Os pesquisadores comprovamque considerar a taxa de inativação inicial, naqual a concentração de cloro é mais importanteque o tempo de contato, traduz de forma mais
precisa a cinética da desinfecção de esgoto, prin-cipalmente na presença de nitrogênio amoniacal.
A alteração proposta resulta em:
- modelo original de Chik-Watson
)..( mnt C K
oe
N
N −
=
- modelo proposto por HASSEN et al.,1998
N = número total de coliformes N
0 = número de coliformes em tempo t
0
K = constante de decaimentoC = concentração de desinfetanten = número adimensionalt = tempo de contato em minutosm = constante (>1 índice de inativação diminuicom tempo e <1 índice aumenta com o tempo)
A = taxa de redução inicial no momento do con-tato do efluente com a solução clorada
Subprodutos
A formação de subprodutos da cloraçãona água potável é reportada em centenas de ar-tigos em todo o mundo. USEPA, 1999b; eAWWA, 1994, enfocaram a formação inicial detrihalometanos (THMs), seguida de ácidoshaloacéticos (HAA), sendo os últimos notados
posteriormente como sendo mais tóxicos do queos primeiros.
A matéria orgânica dissolvida na água éapontada como precursora da formação dossubprodutos da cloração, em especial as de ori-gem vegetal, formada basicamente por ácidoshúmicos e fúlvicos. Os ácidos húmicos têmmaior potencial total na formação de THMs, secomparados com os demais precursores. A clo-rofila, presente em algas verdes e algas verde-
azuis, e os compostos alifáticos de carbono tam- bém foram ava liad os como precursores(ARGUELO et al.,1979; DOJLIDO et al., 1998;ZARPELON e RODRIGUES, 2002), emborasejam considerados menos importantes do queos ácidos húmicos.
Apesar da vasta literatura encontrada em todoo mundo sobre o tema, muitas reações não sãototalmente compreendidas. Estudos procuraram
)..(
.
mnt C K
o e A N
N −
=
1 Os reatores anaeróbios, não promovem a oxidação necessária do nitrogênio amoniacal presente nos esgotos sanitári-os, encontrado, portanto, em grande quantidade nos efluentes já tratados por este processo.
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a matéria
orgânica
dissolvida na
água é
apontada como
precursora da
formação dos
subprodutos dacloração
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mio foi detectado com as maiores taxas em to-dos os efluentes pesquisados.
Efeitos nocivos dos subprodutos da cloração
Diversos estudos relacionam ossubprodutos da cloração com efeitos adversosà saúde humana destacando-se os estudos reali-zados por: VILLANUEVA et al. (2000), querelacionam o aumento da incidência de câncer de bexiga e cólon com os THMs na Espanha;TARDIFF (1979), que ressalta os efeitos noci-vos do clorofórmio; BROCK et al. (1998), res-saltando os graves efeitos prejudiciais à saúdehumana ocasionados pelos ácidos haloacéticos.
Os efeitos nocivos dos subprodutos dacloração ao meio ambiente, encontram-se sob oalvo de pesquisadores em todo mundo, da mes-ma forma que outros oxidantes como o ozônio edióxido de cloro. Um importante estudo reali-zado por MONARCA et al.(1999), avalia o
potencial de mutagenicidade e toxicidade dosefluentes sanitários brutos e desinfetados pelosseguintes processos: cloro, dióxido de cloro, ozô-nio, ácido peracético e ultravioleta. A conclu-são foi que todos os processos resultaram em
mutagenicidade das espécies bacterianas estu-dadas, com maiores problemas os efluentes tra-tados com dióxido de cloro e ozônio. Os testesde toxicidade mostraram os piores resultadosno efluente bruto e nos efluentes tratados comdióxido de cloro e ácido peracético. Portanto, odióxido de cloro, foi apontado por esta pesqui-sa, como o mais prejudicial ao meio ambiente.
Provavelmente o estudo mais compreensí-vel sobre a toxicidade do residual de cloro paraa vida aquática nos corpos receptores, foi re-
portado em 1975, por ARTUR et al., citado por WHITE (1999). Os sistemas de desinfecção sobinvestigação, que utilizavam cloro e ozônio, fo-ram capazes de produzir um efluente com ní-veis de coliformes menores do que 1000 NMP/100 mL. Todos os estudos foram em rios de águadoce, portanto peixes e invertebrados foram in-cluídos. A pesquisa mostrou que o efluenteclorado foi mais letal que o efluente ozonizadoou clorado e desclorado, confirmando as obser-vações prévias dos investigadores, de que os
peixes foram mais sensitivos que os inverte-
Os resultados apresentados na tabela 1 para os subprodutos da cloração, reforçam quea teoria da impossibilidade da formação deTHMs na presença da amônia deve ser descar-tada, corroborando com as conclusões obtidasnas pesquisas anteriormente comentadas (AMY
et al., 1984; DORE et al., 1998; FIGUEIREDOet al., 1999). Denota-se também que o clorofór-
descrever modelações matemáticas ideais, capa-zes de traduzir em números as reações que ocor-rem (MORROW e MINEAR, 1985; AMY et al.1987; BOCCELLI et al., 2002; GALLARD eGUNTEN, 2002); porém, em escala real, os re-sultados têm demonstrado variações, com resulta-dos muito distintos da realidade, principalmentequando se trata de efluentes de esgotos sanitários(HASSEN et al., 1999).
Tendo sido observado que a amônia reagerapidamente com cloro, estudos foram feitos nosentido de comprovar a redução da formaçãodos THMs na presença da amônia e possivel-mente utilizá-la como produto secundário nadesinfecção. Pesquisas mais recentes (AMY et
al., 1984; DORE et al., 1998; FIGUEIREDOet al., 1999) comprovaram a redução dossubprodutos, porém não descartaram a forma-ção dos mesmos em reações paralelas.
Como exemplo podem ser citados os re-sultados obtidos na pesquisa de DORE et al.(1998) apresentados no tabela 1, confirmandoa formação de THMs em reações paralelas dediferentes efluentes estudados, com dosagensvariadas de amônia e cloro.
DQO
mg/L
300
340
257
216
152
51
51
50
NH3
mg/L
68.0
69.0
60.0
13.5
7.0
0.7
0.7
0.7
Cl2
mg/L
6
8
10
6
10
2
4
6
CHCl3
mg/L
7
6
9
25
23
13
44
66
CHBr Cl
2
mg/L
-
-
-
-
-
4
14
22
CHBr2Cl
mg/L
-
-
-
-
-
1
4
8
Fonte – DORE et al. (1998)
TABELA 1 – FORMAÇÃO DE THMSDURANTE A CLORAÇÃO
estudos com
amônia
omprovaram a
redução dos
subprodutos,
porém não
descartaram a
formação dos
mesmos em
reações paralelas
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Colombo-Sede/PR, de propriedade da Sanepar.Esta ETE, projetada para atender até 12.000habitantes, em agosto de 2002 operava comvazão média de 16,16 L/s. Além do tratamento
preliminar, a ETE conta com um Ralf seguidode um Filtro Biológico Anaeróbio, com capaci-dade operacional máxima de 24,03 L/s, ambos
projetados pelos engenheiros da Sanepar.O corpo receptor dos efluentes da ETE é
um córrego sem nome, Classe 2, que nasce nazona urbana da cidade e é afluente do Rio Atuba.Segundo informações obtidas na Unidade deHidrogeologia da Sanepar (USHG), o córregoé formado pelo Aqüífero Karst aflorante nomunicípio, pois se trata de uma região de des-
carga do referido aqüífero. A vazão do córregoé sujeita a interferências meteorológicas e cli-máticas, conforme o comportamento doaqüífero. No ponto de lançamento dos esgotosda referida ETE, o corpo receptor é de portemuito pequeno e por interferência do aqüífero,apresenta vazões mínimas quase que desprezí-veis, em épocas de estiagem.
Metodologia
Os experimentos foram desenvolvidos noLaboratório de Saneamento e Meio Ambientedo Senai – CIC/Cetsam - Centro Integrado deTecnologia e Educação Profissional da CidadeIndustrial de Curitiba. Os trihalometanos anali-sados por cromatografia gasosa foram: cloro-fórmio, bromofórmio, diclorometano edibromoclorometano.
O efluente tratado foi coletado antes do lan-çamento, junto ao córrego e encaminhado dire-tamente ao laboratório. Uma parte do efluente
foi destinada às análises físico-químicas,microbiológica e cromatográfica, para caracte-rização do efluente tratado antes da cloração.Uma bancada visando simular as condições deadição de cloro no tanque de contato foi prepa-rada, utilizando um copo de béquer com um li-tro de efluente para cada dosagem de cloro aser pesquisada. O cloro, na forma de hipoclorito,foi acrescentado nas concentrações de 4, 6, 8,10, 12, 16, 20 e 30 mg/L. Após os 30 minutosde contato, as amostras para determinação deresidual de cloro seguiram para o laboratório
brados nos testes com efluentes clorados.Os franceses realizam um diferente e inte-
ressante controle no Rio Sena, com equipamen-tos destinados a mensurar a velocidade de des-locamento dos peixes correnteza acima. Quan-do eles observam que os peixes diminuem a ve-locidade do nado, comunicam imediatamente osoperadores dos sistemas de tratamento de esgo-to que estão à montante do ponto monitorado
pelo equipamento, que provavelmente uma des-carga ofensiva ocorreu e providências devem ser tomadas de imediato (WHITE, 1999).
Com a recomendação do uso de cloraminas para controle de THMs na desinfecção da águae a formação dessas na desinfecção de afluen-
tes sanitários ricos em nitrogênio, tem aumen-tado significativamente a presença deste com- posto nas águas de superfície, cuja toxicidade já foi observada . O es tudo desc ri to por PASTERNAK et al. (2003), traz importante in-formação sobre os efeitos das cloraminas aomeio aquático. Ressaltando os enfoques da pes-quisa nos efluentes sanitários, os autores se ba-searam em dados levantados entre 1995 e 1996,nos lançamentos nos corpos receptores e con-cluíram que a maior fonte de contaminação de
cloraminas nas águas de superfície do Canadáé por esgoto tratado, seguido da água tratada eos efluentes industriais em escala bem menor emenos importante. Os autores comprovam atoxicidade das cloraminas e do cloro residual,concluindo também que o esgoto não desinfeta-do é menos prejudicial à vida aquática do que oclorado e desclorado e este, menos tóxico doque o clorado que não sofreu descloração.
Diante do exposto, observa-se que a diversi-dade de pesquisas que comparam os subprodutos
resultantes da desinfecção e a forma como estes secomportam no meio ambiente, tem levado os paí-ses mais desenvolvidos a rever as suas legislaçõescriadas há décadas e avaliar cada vez melhor anecessidade da desinfecção, exemplo que não estásendo aproveitado no Brasil.
Estudo de caso
Visando avaliar a formação de subprodutosna cloração de esgoto sanitário tratado, foi uti-lizada amostra do efluente advindo da ETE
pesquisadores
concluíram que
o esgoto não
desinfetado é
menos
prejudicial à
vida aquática
do que o
clorado edesclorado
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de análises físico-químicas e as amostrascloradas destinadas a contagem de coliformestotais e fecais, acondicionadas em frascos este-rilizados, foram encaminhadas para o laborató-rio de análises microbiológicas. Os frascos des-tinados às análises cromatográficas eram pre-
parados e lacrados pela autora, sendo imediata-mente encaminhados para leitura. Com o intui-to de avaliar a formação de THMs por um perí-odo de contato maior que o normalmente esta-
belecido no cálculo do tanque de contato (30min), as amostras com adição de 6 e 10 mg/Lde cloro foram acondicionadas por 21 horasantes da análise no cromatógrafo.
Resultados e discussão
No intuito de proporcionar uma visão ge-ral da pesquisa, as tabelas 2 e 3 apresentam to-dos os resultados que caracterizam o efluente
bruto e os residuais de cloro nos tempos de 30minutos e 21 horas de contato, respectivamen-te, juntamente com resultados cromatográficose microbiológicos.
Os resultados obtidos identificam que paraesse efluente, o THM formado em doses signi-
ìg/L
ìg/L
ìg/L
ìg/L
mgO2
/L
mgO2/L
mg/L
mg/L
mg/L
mgN-NH3/L
....
oC
mg/L
mg/L
NMP/100 mL
NMP/100 mL
0 mg/L
< 2,0
< 2,0
< 2,0
< 2,0
138,05
65,41
486,00
358,00
128,00
59,92
7,34
21,00
< 0,10
< 0,10
3,0 x106
1,7 x106
4 mg/L
16,80
< 2,0
< 2,0
< 2,0
7,30
22,00
0,60
1,00
< 2,0
< 2,0
8 mg/L
48,80
< 2,0
< 2,0
< 2,0
7,30
22,50
2,00
6,00
80
< 2,0
12 mg/L
97,10
< 2,0
< 2,0
< 2,0
7,30
22,00
4,00
9,00
270
< 2,0
16 mg/L
388,30
< 2,0
< 2,0
< 2,0
7,30
22,50
4,00
10,00
4
< 2,0
20 mg/L
375,40
< 2,0
< 2,0
< 2,0
7,20
23,00
3,00
10,00
< 2,0
< 2,0
30 mg/L
936,40
< 2,0
< 2,0
< 2,0
7,10
24,00
8,00
20,00
4
< 2,0
ETE COLOMBO - Tempo de contato 30 minutos - coleta 26/08/2002
Cloro adicionado
TABELA 2 – RESULTADOS OBTIDOS APÓS 30 MINUTOS DE CONTATO
Unidade
Clorofórmio
Bromofórmio
Diclorobromometano
Dibroclorometano
DQO
DBO
Sólidos Totais
Sólidos Totais Fixos
Sólidos Tot.Voláteis
Nitrogênio Amoniacal
pH
Temperatura
Cloro Residual Livre
Cloro Residual Total
Coliformes Totais
Coliformes Fecais
Parâmetros
ficativas após a cloração foi o clorofórmio, sen-do que os demais alcançaram valores inex-
pressivos ou nem existiram.O gráfico 1 denota de forma mais clara a
evolução da formação do clorofórmio, em fun-ção do tempo de contato e da dosagem de clorodisponível adicionada.
Os resultados obtidos a partir de 12 mg/Lsão preocupantes, e os que ficaram com tempode contato de 21 h são mais ainda, lembrandoque o limite admissível é de 100 mg/ L.
De acordo com a literatura já abordada,não se esperava a formação de THM, desde oinício da cloração. Muitos autores afirmam quenão há possibilidade da formação de THM en-
quanto existir nitrogênio amoniacal disponível.Outros, mais cautelosos, já admitem que a for-mação das cloraminas consomem o cloro maisrapidamente, porém não descartam as possíveisreações paralelas do cloro com a matéria orgâ-nica.
Com relação aos resultados micro- biológicos apresentados, todos obtidos após 30minutos de contato, observa-se que a dosagemde 4mg/L (no caso desta amostra) já foi sufici-ente para alcançar os níveis admissíveis pelo
não se
esperava a
formação de
THM, desde o
início dacloração
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2 THMFP- potencial de formação de trihalometanos, que mensura a taxa de reação dos precursores com a concentra-ção de cloro disponível.
ETE COLOMBO - Tempo de contato 21 horas - coleta 26/08/2002
Ensaio Unidade Cloro adicionado
TABELA 3 - RESULTADOS OBTIDOS APÓS 21 HORAS DE CONTATO
Clorofórmio
Bromofórmio
Diclorobromometano
Dibroclorometano
DQO
DBO
Sólidos Totais
Sólidos Totais Fixos
Sólidos Tot.Voláteis
Nitrogênio AmoniacalpH
Temperatura
Cloro Residual Livre
Cloro Residual Total
Coliformes Totais
Coliformes Fecais
ìg/L
ìg/L
ìg/L
ìg/L
mgO2/L
mgO2/L
mg/L
mg/L
mg/L
mgN-NH3/L....
oC
mg/L
mg/L
NMP/100 mL
NMP/100 mL
0 mg/L< 2,0
< 2,0
< 2,0
< 2,0
138,05
65,41
486,00
358,00
128,00
59,927,34
21,00
< 0,10
< 0,10
3,0 x106
1,7 x106
6 mg/L(1) 347,6
(1) < 2,0
(1) < 2,0
(1) < 2,0
7,30
22,00
1,50
4,00
500 (2)
< 2,0 (2)
10 mg/L(1) 474,3
(1) < 2,0
(1) < 2,0
(1) < 2,0
7,20
22,50
2,40
6,00
4 (2)
< 2,0 (2)
(1) O tempo de contato com cloro antes da análise foi de 21 horas.(2) Os resultados microbiológicos foram obtidos após 30 minutos de contato, como os da tabela 1.
Conama 20, para o corpo receptor classe 2, ouseja, 1.000 NMP/ 100 mL para coliformes fecaise 5.000 NMP/ 100 mL para coliformes totais.
Fazendo uma análise crítica dos resulta-dos obtidos, avaliando mais detalhadamente oefluente pesquisado e as circunstânciasoperacionais do sistema, buscou-se uma possí-vel causa para os elevados índices de clorofór-mio encontrados. Uma das hipóteses pode estar relacionada com a água que se infiltra na rede,advinda do Aqüífero Karst. Estima-se que 50%
da vazão afluente é de origem cárstica, trans-formando o efluente num misto de água bruta eservida.
A suposição de que a invasão do AqüíferoKarst nas redes coletoras de esgoto possa estar acelerando as reações de formação de THM,
ba se ia- se na pesqu isa de GALLARD eGUNTEN (2002) que envolveu águas naturaise sintéticas de origens diversas (rio, lago e desubsolo). A amostra retirada do aqüífero
Porrentruy, de origem cárstica, teve a maior taxade reação entre a formação potencial inicial efinal de trihalometanos, (k= 0,124/mol.s), ouseja, maior po tenc ial de fo rmação de
trihalometanos (THMFP2), em função do tem- po, valor 10 vezes maior que o encontrado paraáguas de superfície. Este valor foi justificado
pela diferente natureza da matéria orgânica. Osautores comentam que é difícil esclarecer essesresultados, uma vez que não há valores dispo-níveis na literatura para avaliar as taxas de for-
mação de THMs (ou o consumo de cloro)advindos da matéria orgânica natural ou mode-los de compostos orgânicos.
Os valores encontrados para os THMs sãono mínimo preocupantes, pois os graves efeitosnegativos desses elementos no meio aquático não
podem ser desconsiderados. Deve ser ressalta-da a estabilidade do clorofórmio, sendo cumu-lativo e mutagênico podendo causar graves da-nos ao meio ambiente a médio e longo prazos,
buscou-se uma
possível causa
para os
elevados
índices de
clorofórmioencontrados
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GRÁFICO 1 - DOSAGEM DE CLORO E CLOROFÓRMIO PRODUZIDO COM 30 MINUTOS DE CONTATO
Estes danos se acentuam em corpos recepto-res dotados de pequena vazão e volume, sujei-tos a variações climáticas, como neste caso,onde o fator diluição não pode ser levado emconta durante vários períodos do ano. Lembran-do que a água do córrego é utilizada na agricul-tura, pela população que reside nas margens, orisco iminente à saúde e ao meio ambiente já
existe hoje sem desinfecção e, com certeza, seintensificará com o tempo, caso não sejam to-mados os cuidados necessários ao se proceder a desinfecção.
Conclusões
A formação de THMs só ultrapassou oslimites admissíveis, de 100 mg/ L, para dosa-gens de cloro superiores a 12 mg/L e tempo decontato de até 30 minutos. No entanto, para tem-
po de contato superior a 20 horas, resultados preocupantes com relação aos subprodutos dacloração foram observados, alcançando 347,60e 474,3 mg/L para dosagens de cloro de 6 e 10mg/L respectivamente. Vale ressaltar, que os ele-vados teores de clorofórmio encontrados nesteexperimento podem ser um caso isolado, relaci-onado às particularidades do efluente em ques-tão, conforme abordado anteriormente, o quevem reforçar a necessidade intrínseca em se
conhecer todas as características do efluente aser desinfetado.
Com relação aos resultados obtidos, algu-mas observações merecem destaque:• As dosagens de cloro utilizadas se encontramdentro dos valores sugeridos pela literatura dis-
ponível. Para a amostra pesquisada, o tempo decontato, passou a ser relevante face aos resulta-dos obtidos na mensuração dos subprodutos,
principalmente naquelas que tiveram tempo de
detenção de 21 horas. Denota-se que as típicasvariações de vazão das ETEs, no decorrer das24 horas do dia, devem ser avaliadas com maisrigor, principalmente nos horários de vazão mí-nima, quando o tempo de contato poderá ser deaté 5 vezes o estabelecido no cálculo do tanquede contato. Uma das sugestões suportadas pe-los resultados obtidos, visando minimizar o pro-
blema, é a interrupção da cloração no períodonoturno.• Observou-se que, para a amostra utilizada, as
reações para formação dos THMs iniciaram si-multaneamente às das cloraminas, contrarian-do parte do que leciona a literatura disponível.• O conhecimento pleno do efluente a ser trata-do não pode ser desconsiderado, lembrando queas tabelas de valores sugeridos para cloração
podem não ser adequadas aos resultados dese- jados durante a desinfecção.• Devido à necessidade de se proceder a desin-fecção dos efluentes da ETE Colombo-Sede,
pode-se concluir que, apesar da discussão gera-da no entorno dos subprodutos da cloração, a
os valores
encontrados
para os THMs
ão, no mínimo,
preocupantes,
pois os graves
efeitos
negativos
desses
elementos no
meio aquático
não podem ser esconsiderados
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utilização do cloro ainda pode ser a alternativamais viável a ser implantada, pelas seguintesrazões:
- os resultados obtidos demonstram que acloração atende a contento a redução de indica-dores microbiológicos estabelecidos;
- a cloração é a tecnologia de maior domí-nio no País, cujos resultados (positivos e nega-tivos) são conhecidos, gerando maior garantianos resultados desejados;
- com o domínio da tecnologia do proces-so recomendado, os efeitos adversos podem ser controlados com maior segurança;
- a mão-de-obra necessária (ou treinamen-to) para operação é encontrada mais facilmen-
te, devido à larga utilização da cloração nosSAA;- a literatura disponível demonstra que as
demais opções para desinfecção, ou estão emfase experimental no País, ou se referendam asexperiências dos países mais desenvolvidos.
Observações importantes
A partir das conclusões obtidas nos expe-rimentos com os efluentes da ETE Colombo, de
uma forma generalizada pode-se dizer que:• Atualmente, a sugestão quanto ao controle nadosagem de cloro na desinfecção dos efluentessanitários, reporta a sistemática utilizada nossistemas de tratamento de água. Esta pode nãoser uma boa alternativa, especialmente com re-lação ao resultado final desejado. Nas plantasde abastecimento de água, o cloro residual é fi-xado, não só para garantia da inativação doscoliformes na saída da ETA, mas também como
preventivo na distribuição, devido ao longo ca-
minho muitas vezes percorrido pela água, entrea ETA e a torneira da residência do usuário.Para os efluentes sanitários, a abordagem é to-talmente diversa, já que o único objetivo da de-sinfecção é a inativação imediata dosmicroorganismos presentes, com o menor resi-dual de cloro possível tanto livre como combi-nado, pois o custo da descloração é proporcio-nal à quantidade de cloro residual no fim do
processo.• A real necessidade de proceder a desinfecçãodos efluentes deve ser melhor avaliada, caso a
caso. Atualmente, a Sanepar não aprova um projeto de implantação de sistema de tratamentode esgoto sanitário, que não venha previamen-te dotado de desinfecção. Se o objetivo destaexigência é garantir melhoria da qualidade devida da população, obtendo pleno controle so-
bre as doenças de veiculação hídrica, esta con-quista pode ficar comprometida, sem o meioambiente equilibrado e salubre. Até o momen-to, pode ser entendido que o primeiro objetivoserá facilmente alcançado por meio da desin-fecção, mas o equilíbrio do meio ambiente po-derá ser irreversivelmente atingido. Assim, ga-rantir saúde diante deste contexto é utopia. Nãohá como separar esses aspectos, pois a saúde
e o bem-estar da população estão obviamentevinculados ao meio ambiente.• Finalizando, as normas vigentes precisam ser revistas, pois os exemplos citados no decorrer deste texto não podem ser desconsiderados.
Agradecimentos
À Sanepar, por meio do seu corpo técnico,especialmente os engenheiros Celso Savelli,Rosilete Busato, Gil Mochida, Décio Jurgensen
e Luís César Baréa. Ao Senai, pelas análisesefetuadas. Aos professores do curso de pós-gra-duação em Engenharia de Recursos Hídricos eAmbiental da UFPR.
Referências
AMERICAN WATER WORKS ASSOCIA-TION. Chlorine for drinking water
disinfection. Mainstream, N.Y.: Awwa, 1994.
AMY, G. L.; CHADIK, P. A.; KING, P. H.Chlorine utilization during trihalomethaneformation in the presence of ammonia and
bromide. Environmental Science Technology,Arizona, v. 18, p. 781-786, 1984.
AMY, G. L.; MINEAR, R. A.; COOPER, W.J. Testing and validation of a multiplenonlinear regression model for predictingtrihalomethane formation potential. Water
Research Center, Miami, v. 21, n. 6, p. 649-659, 1987.
os elevados
teores de
clorofórmio
encontrados
neste
experimento
podem ser um
caso isolado,
relacionado às
particularidadesdo efluente
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http://slidepdf.com/reader/full/cloro-no-tratamento-de-esgoto 11/12
16
ARGUELLO, M. D. et al. Trihalomethanes inwater: a report on the occurrence, seasonalvariation in concentrtions, and precursors of trihalomethanes. Journal Awwa, USA, p. 504-508, 1979.
BOCELLI, D.L. et al. A reactive species modelfor chlorine decay and THM formation under rechlorination conditions. Water Research,USA, p. 2654-2666, 2002.
BROCK, K. H.; DOERR, C. L.; MOORE, M.M. Mutagenicity of three disinfection by-
products:di-and trichloacetic acid chloralhydrate in mouse lynploma cells. USA: Elsevier
Sciense, 1998. p. 265-276.
CHEREMISSINOFF, N. P. Handbook of
water and wastewater treatment technologies.Miami: Butterworth-Heinemenn, 2002.
DANIEL, L. A. (Coord.) et al. Processos de
desinfecção alternativos na produção de água
potável. Rio de Janeiro: Rima Artes e Textos;ABES, 2001.
DOJLIDO, J.; ZBIE, E.; SWITLIK, R .Formation of the haloacetic acids during
ozonation and chlorination of water in warsaw
waterworks (Poland). S.l.: Intitute of Meteorology and Water Management, 1997.
DORE, M.; MERLET, J. DE L.; GOICHON.Reactivity of halogens with aqueousmicropollutants: a mechanism for the formationof trihalomethanes. In: _____. Research and
Techonology, USA, p. 103-108, 1998.
FIGUEIREDO, R. F. ; PARDO, S. D. A.;CORAUCCI FILHO, B. Fatores que influenciama formação de trihalometanos em águas de abas-tecimento. In: CONGRESSO BRASILEIRO DEENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL,20., 1999, Rio de Janeiro. Anais... Rio de Janeiro:ABES, 1999. 1 CD-ROM
GALLARD, H.; GUNTEN, U. V. Chlorination
of natural organic matter: kinetics of chlorination and of THM formation. USA:
Elsevier Sciense, 2002. p. 65-74.
HASSEN, A. et al. Inactivation of indicator
bacteria in wastewater by chlorine a kinetics
study. Tunisia: Elsevier Science, 1998. p. 85-93.
_____. UV disinfection of treated wastewater
in a large-scale pilot plant and inactivation of
selected bacteria in a laboratory UV device.Tunis, Tunisia : Bioresourse Technology, 1999.
JORDÃO, E. P. ; PESSÔA, C. A. Tratamento
de esgotos domésticos. 3 ed. Rio de Janeiro:ABES, 1995.
LIU, D. H. F.; LIPTÁK, B. G. Environmentalengineer’s handbook . New Jersey, USA: CRCPress LLC, 1999. 1 CD-ROM.
METCALF; EDDY. Tratamiento y
depuración de las águas residuales. New York:McGraw-Hill, 1985.
METCALF; EDDY. Wastewater engineering
treatment, disposal and reuse.3. ed. New York: McGraw-Hill, 1991. 1335p.
MONARCA, S. et al. The influence of differentdisinfectants on mutagenicityand toxicity of urban wastewater. Pergamon, Milan, v. 34, n.17, p. 4261-4269, 2000.
PASTERNAK, J. P.; MOORE, D. R. J.; TEED,R. S. Na ecological risk assessment of inorganicchloramines in surface water. Human and
Ecological Risk Assessment, v. 9, n. 2, p. 453-482, 2003.
QASIM, S. R. Wastewater treatment plants: planning, design and operation. 2 ed. Lancaster,Pennsylvania, USA: Technomic PublishingCompany, 1999.
SELLECK, R. E.; COLLINS H. F. Thesignificance wastewater disifection. In:INTERNATIONAL CONFERENCE ONWATER POLLUTION RESEARCH, 7, 1974,Paris. Anais... Inglaterra: Pergamon Press, 1974.v. 7. p. 843-855.
de acordo com
os resultados
obtidos, uma
das sugestões,
ara minimizar
o problema, é
interromper a
cloração noeríodo noturno
Sanare. Revista Técnica da Sanepar, Curitiba, v.20, n.20, p. 6-17, jul./dez. 2003
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http://slidepdf.com/reader/full/cloro-no-tratamento-de-esgoto 12/12
17
TARDIFF, R. G. Health effects of organics:rish e hazard assessment of ingest chloroform.1979.
UNITED STATES ENVIRONMENTALPROTECTIONS AGENCY. MunicipalWastewater Disinfection. Design Manual. Wa-shington. D. C. EPA, 1999a. EPA/832/R-99/042.
_____. Microbial and disinfection, byproduct
rules: guidance manual. Washington D.C.: EPA,1999b. EPA/815-R-99-015
VILLANUEVA, C. M.; KOGERVINAS, M.;
GRIMALT, J. O. Cloración del agua potableem Espanã y cáncr de vejiga. Gaceta Sanitaria,Barcelona, p. 48-53, 2000.
WHITE, G.C. The handbook of chlorination
and alternativas disifectants. 3. ed. New York:Van Nostrand Reinhold, 1992. 1.308 p.
_____.The Handbook of chlorination and al-
ternativas disifectants. 4. ed. New York: JohnWiley e Sons, 1999. 1.497 p.
ZARPELON, A.; RODRIGUES, E. M. OsTrihalometanos na água de consumo humano.Sanare Rev. Tec. Sanepar, v.17, n.17, p.20-30, jan./jun. 2002.
Autores
Eloisa Helena Pianowski,
engenheira civil, mestre em Engenharia deRecursos Hídricos e Ambiental pela UFPR,especializações em Engenharia Urbana pela
UFSCar e Engenharia de Segurança pelaUFGO.
Paulo Roberto Janissek,
químico industrial, doutor em QuímicaOrgânica pela USP-São Paulo,
professor do Curso de Engenharia de RecursosHídricos e Ambiental da UFPR
e do Centro Universitário Positivo (Unicenp).
a real
necessidade de
proceder a
desinfecção
dos efluentes
deve ser melhor avaliada
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