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UNIVERSIDADE CANDIDO MENDES

PÓS-GRADUAÇÃO “LATO SENSU”

PROJETO A VEZ DO MESTRE

SISTEMAS ALTERNATIVOS DE TRATAMENTO DE ESGOTOS

SANITÁRIOS PARA VOLTA REDONDA

Por: Jane da Silva Faria

Orientador

Prof. Ms. André Gustavo Guimarães da Cunha

Rio de Janeiro

2004

2

UNIVERSIDADE CANDIDO MENDES



SISTEMAS ALTERNATIVOS DE TRATAMENTO DE ESGOTOS

SANITÁRIOS PARA VOLTA REDONDA

Apresentação de monografia à Universidade Candido Mendes

como condição prévia para a conclusão do Curso de Pós-

Graduação “Lato Sensu” em Gestão Estratégica e Qualidade.

Por: Jane da Silva Faria.

3

AGRADECIMENTOS

À Deus, que sempre esteve ao meu lado,

fortalecendo-me com todo o poder de sua

glória, em toda a perseverança e

longanimidade, efetuando tanto o querer como

o realizar, segundo sua boa vontade.

4

DEDICATÓRIA

Dedico esta monografia aos meus pais, irmão,

professores e amigos do SAAE, que incentivaram

a realização do curso.

5

RESUMO

O presente trabalho aborda soluções de tratamento de esgotos sanitários

considerados alternativos ou simplificados para Volta Redonda. São apresentados os

tratamentos de águas residuárias domésticas de maior aplicabilidade para a cidade e as

tendências consolidadas sob o ponto de vista técnico, econômico e suas interfaces com a

saúde pública.

O conteúdo não é um guia de projeto ou operação de estações de tratamento, mas

uma fonte de dados julgados importantes para conhecimento das pessoas interessadas no

assunto que venham a participar de decisões sobre projetos da área. O trabalho, portanto,

parte do princípio que projetos de tratamento de esgotos devem ser feitos de forma a

envolver a participação da comunidade ou seus representantes, embora o processo adotado

deva ser projetado, operado e mantido por técnicos especialistas.

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METODOLOGIA

Para determinar os processos que podem ser implantados em Volta Redonda, para

aumentar a cobertura do tratamento de esgotos, foram utilizados os métodos de: pesquisa de

campo, bibliográfica, observação do objeto de estudo. É importante ressaltar a importância

do SAAE/VR (Serviço Autônomo de Água e Esgoto de Volta Redonda) que cedeu o

material e que foi o objeto de observação e estudo, visto já ter vários sistemas de tratamento

de esgotos na cidade.

No desenvolvimento do trabalho levantaremos os processos de tratamentos

alternativos e simplificados existentes, verificando principalmente a aplicabilidade às

condições de Volta Redonda, os custos de implantação, operação e manutenção, bem como

a eficiência do tratamento sob o ponto de vista de redução de carga orgânica, nutrientes e

principalmente microorganismos patogênicos.

De posse de todas as informações, poderemos comparar os dados obtidos entre os

processos em si, para efeito de conhecimento de suas vantagens e desvantagens, chegando a

relação Custo X Benefício, e finalmente encontrado o processo de tratamento de esgotos

sanitários mais viável.

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SUMÁRIO

INTRODUÇÃO 8

CAPÍTULO 1 - ESGOTOS 9 CAPÍTULO 2 - CARACTERIZAÇÃO DE ESGOTOS 11 CAPÍTULO 3 - PRINCIPAIS POLUENTES DOS ESGOTOS 13 CAPÍTULO 4 - SISTEMA DE ESGOTAMENTO 14 CAPÍTULO 5 - LEGISLAÇÃO AMBIENTAL 15

CAPÍTULO 6 - TRATAMENTO DE ESGOTOS 17 6.1 - Tipos de tratamento de esgotos 17 CAPÍTULO 7 - REMOÇÃO DE POLUENTES 20 CAPÍTULO 8 - ANÁLISE COMPARATIVA 21 CONCLUSÃO 31 BIBLIOGRAFIA CONSULTADA 32

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INTRODUÇÃO

A solução técnica do esgotamento sanitário é complexa e difícil, devido

principalmente ao crescimento das grandes cidades e formação de aglomerados urbanos

com grande concentração da população, prejudicando os fluxos e requerendo do poder

público investimento de grande porte.

Somente 30% da população tem acesso à coleta de esgotos e deste percentual, cerca

de 8% conta com serviços de tratamento, o que ocasiona o lançamento diário de 10 bilhões

de litros de esgotos in natura nos corpos de água brasileiros.

Em Volta Redonda 100% da população tem acesso à coleta de esgoto, e deste

percentual, cerca 15% conta com serviços de tratamento (fonte: SAAE/VR-Serviço

autônomo de água e Esgoto de Volta redonda, 2003), além de degradar o meio ambiente,

constitui um grave problema de saúde pública.

Segundo a Organização Mundial de Saúde, 65% das internações hospitalares do

Brasil foram provocadas por doenças decorrentes de saneamento básico inadequados.

As razões que recomendam o tratamento dos esgotos podem ser resumidas em:

Ü Razões Ecológicas - Para que sejam mantidas condições adequadas à preservação

do meio ambiente, evitando alterações prejudiciais e a sua degradação.

Ü Razões de Saúde Pública - Para evitar a contaminação das águas receptoras e

conseqüências perigosas para o abastecimento de água, situados à jusante e a

contaminação direta de usuários (banhistas, desportistas, habitantes ribeirinhos, etc.) e

indireta (verdura, leite e outros alimentos);

Ü Razões Estéticas e de Conforto - Para evitar mau aspecto, desprendimento de

gases, mau cheiro, presença de sujeiras, materiais suspeitos e prejuízos para a paisagem;

Ü Razões Econômicas - Para evitar prejuízos consideráveis que podem ser causados

para as comunidades situadas a jusante, aumentando o custo do tratamento das águas

para abastecimento;

Ü Razões Legais - Para evitar penalidades em função do não cumprimento da lei

federal dos Recursos Hídricos.

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CAPÍTULO 1 - ESGOTOS

Os esgotos domésticos, ou águas residuárias são os despejos líquidos de casas,

edifícios, estabelecimentos comerciais, indústrias, instituições ou quaisquer edificações que

contenham instalações de banheiros, lavanderias, cozinhas, ou qualquer dispositivo de

utilização de água. Compõe-se essencialmente da água de banho, urina, fezes, papel, restos

de comida, sabão, detergentes e águas de lavagem. O esgoto é repelente pela qualidade e

não pela quantidade de suas impurezas. Os esgotos domésticos são constituídos de 99,9 %

de água. A fração restante inclui sólidos orgânicos e inorgânicos, suspensos e dissolvidos,

bem como microorganismos. Portanto, é devido a essa fração de 0,1 % que há necessidade

de se tratar esgotos.

As impurezas podem ser:

Ü Impurezas físicas - substâncias que afetam as características da água,

independentemente de sua natureza química ou biológica. São partículas insolúveis, ou

sólidos, que alteram a transparência de água e precipitam-se em forma de lodo, podendo

causar cor, odor e também elevação da temperatura.

Ü Impurezas químicas - substâncias orgânicas e minerais solúveis. A fração orgânica do

esgoto é representada por proteínas, gorduras, hidratos de carbono, fenóis e por uma

série de substâncias artificiais, fabricadas pelo homem, como detergentes e defensivos

agrícolas.

Ü Impurezas biológicas - representadas pelos seres vivos liberados junto com os dejetos

humanos (bactérias, vírus, leveduras, vermes e protozoários). Alguns destes seres

habitam normalmente no intestino do homem sem prejudicar a saúde, mas outros

causam doenças e são denominados organismos patogênicos.

A implantação de um sistema de saneamento significa interferir no meio ambiente, de maneira a interromper o ciclo de transmissão da doença.

10

O controle da transmissão das doenças, além da intervenção em saneamento e dos cuidados médicos, completa-se quando é promovida a educação sanitária, adotando-se hábitos higiênicos.

As principais doenças relacionadas com esgotos são: Poliomielite, Hepatite tipo A,

Giardíase, Disenteria, Diarréia, Febre tifóide, Febre paratifóide, Cólera, Ascaridíase (lombriga),

Tricuriase, Ancilostomíase (amarelão), Teníase, Cisticercose, Esquistossomose, Filariose

(elefantíase).

Podemos classificar o esgoto, conforme o tipo de efluente:

Domésticos - incluem águas fecais ou imundas e águas residuárias ou servidas;

Industriais - incluem águas residuárias orgânicas, inertes, tóxicas ou agressivas.

Os efluentes industriais podem exercer uma grande influência no projeto dos

sistemas de esgotos sanitários e na operação das estações de tratamento. Para que o

tratamento seja eficaz, é necessário que sejam previamente removidos dos despejos

industriais os contaminantes que possam causar um dos seguintes problemas:

Ü Toxidez aos microrganismos responsáveis pelo tratamento biológico dos esgotos;

Ü Toxidez ao tratamento do lodo gerado no tratamento dos esgotos e à sua disposição

final;

Ü Riscos à segurança dos trabalhadores e problemas na operacionalidade da rede de coleta

e interceptação;

Ü Presença de contaminantes no efluente do tratamento biológico, devido ao fato dos

mesmos poderem não ser removidos pelo tratamento.

Para os despejos industriais são possíveis as seguintes soluções:

Tratamento dos efluentes industriais em estação de tratamento própria e lançamento

direto no corpo d'água receptor;

Pré-condicionamento dos efluentes industriais em estação própria e lançamento em rede pública de coleta, desde que exista estação de tratamento de esgotos para atendimento ao município.

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CAPÍTULO 2 - CARACTERIZAÇÃO DE ESGOTOS

A quantidade de esgoto produzido depende principalmente da quantidade de água

consumida, isto é, em média 120 litros/pessoa/dia, sendo que o esgoto estaria em torno de

80 % dessa água, mas além desta contribuição ainda existem outras como: infiltração,

águas de chuva, despejos de indústria e águas de resfriamento, etc.

A infiltração no sistema de esgotamento ocorre através de tubos defeituosos,

conexões, juntas ou paredes de poços de visita. A quantidade de água infiltrada depende de

diversos fatores, como tipo de tubulação, tipo de junta empregada, extensão da rede

coletora, área servida, tipo de solo, profundidade do lençol freático e densidade

populacional. Assim pode esperar um volume maior de esgoto do que de consumo de água.

A característica da qualidade dos esgotos é função dos usos à qual a água foi

submetida. Esses usos, e a forma com que são exercidos variam com o clima, situação

social e econômica, e hábitos da população.

Os parâmetros que definem a qualidade do esgoto podem ser divididos em três

categorias: físicos, químicos e biológicos. Os quadros a seguir apresentam as principais

características físicas, químicas e biológicas dos esgotos domésticos.

Quadro 1 - Principais características físicas dos esgotos domésticos

Parâmetro Descrição

Temperatura Superior à água de abastecimento, varia conforme as estações do ano. Influência

na atividade microbiana, solubilidade dos gases e viscosidade do líquido.

Cor Esgoto fresco é ligeiramente cinza, já o séptico é cinza escuro ou preto.

Odor O esgoto fresco apresenta odor oleoso, relativamente desagradável, enquanto o

séptico tem odor fético (desagradável), devido ao gás sulfídrico e produtos da

decomposição. Já os despejos industriais possuem odores característicos.

Turbidez Causada por uma grande variedade de sólidos em suspensão, os esgotos mais

frescos ou mais concentrados, geralmente são maior a turbidez.

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Quadro 2 - Principais características químicas dos esgotos domésticos

Parâmetro Descrição

Sólidos Totais Orgânicos e inorgânicos; suspensos e dissolvidos; sedimentáveis.

Matéria Orgânica Mistura heterogênea, sendo os principais: proteínas, carboidratos e lipídios.

Nitrogênio Total e

Fósforo

São nutrientes indispensáveis para o desenvolvimento dos microrganismos no

tratamento biológico. O Nitrogênio Total inclui o nitrogênio orgânico,

amônia, nitrito e nitrato. O Fósforo existe na forma orgânica e inorgânica.

pH Os processos de oxidação biológica normalmente tendem a reduzir o pH.

Alcalinidade Devido à presença de bicarbonato, carbonato e íon hidroxila (OH-).

Cloretos Provenientes da água de abastecimento e dos dejetos humanos.

Óleos e Graxas Nos esgotos domésticos, as fontes são óleos e gorduras das comidas.

Quadro 3 - Principais características biológicas dos esgotos domésticos

Microrganismo Descrição

Bactérias Organismos protistas unicelulares apresentam-se em várias formas e tamanhos.

São os principais responsáveis pela estabilização da matéria orgânica, algumas

são patogênicas, causando doenças intestinais.

Fungos De grande importância na decomposição da matéria orgânica, podem crescer

em condições de baixo pH, sendo organismos aeróbios, multicelulares, não

fotossintéticos e heterotróficos.

Protozoários Organismos unicelulares sem parede celular. A maioria é aeróbia ou

facultativa, podendo ser patogênica. Alimentam-se de bactérias, algas e outros

microrganismos. São essenciais no tratamento para o equilíbrio dos grupos.

Vírus Organismos parasitas, formados pela associação de material genético (DNA ou

RNA) e uma carapaça proteica. Causam doenças e podem ser de difícil

remoção no tratamento.

Helmintos Animais superiores, sendo que seus ovos podem causar doenças.

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CAPÍTULO 3 - PRINCIPAIS POLUENTES DOS ESGOTOS

O quadro a seguir apresenta os efeitos dos principais poluentes dos esgotos.

Quadro 4 – Principais poluentes dos esgotos

Poluentes Parâmetros Efluentes Conseqüências

Sólidos em

Suspensão

Sólidos em

Suspensão Totais

- Domésticos

- Industriais

Problemas estéticos, depósitos de

lodo, adsorção de poluentes e

proteção de patogênicos.

Sólidos

Flutuantes

Óleos e graxas - Domésticos

- Industriais

Problemas estéticos.

Matéria

Orgânica

Biodegradável

Demanda

Bioquímica de

Oxigênio

- Domésticos

- Industriais

Consumo de oxigênio,

mortandade de peixes e

condições sépticas.

Patogênicos Coliformes - Domésticos Doenças de veiculação hídrica.

Nutrientes Nitrogênio

Fósforo

- Domésticos

- Industriais

Crescimento excessivo de algas e

toxidade aos peixes e doenças.

Compostos não

Biodegradáveis

Pesticidas

Detergentes

Outros

- Industriais

- Agrícolas

Toxidade, espumas, redução de

transferência de oxigênio e maus

odores.

Metais Pesados Zinco, arsênio,

cádmio, cromo,

mercúrio, etc.

- Industriais Toxidade, inibição no tratamento,

problemas de disposição do lodo

na agricultura, contaminação da

água subterrânea.

Sólidos

Inorgânicos

Dissolvidos

Sólidos

Dissolvidos Totais

Condutividade

Elétrica

- Reutilizados Salinidade excessiva - prejuízo às

plantações (irrigação), toxidade a

plantas e problemas de

permeabilidade do solo (sódio).

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CAPÍTULO 4 - SISTEMA DE ESGOTAMENTO

Caso não seja dada uma adequada destinação aos esgotos, estes acabam poluindo o

solo, contaminando as águas superficiais e subterrâneas e freqüentemente passam a escoar a

céu aberto, constituindo-se em perigosos focos de disseminação de doenças.

Com a construção dos esgotos sanitários em uma comunidade, procura-se atingir os

seguintes objetivos:

- Coleta dos esgotos individual ou coletiva;

- Afastamento rápido e seguro dos esgotos sejam através de fossas ou sistemas de redes;

- Tratamento e disposição sanitariamente adequada dos esgotos tratados.

Como conseqüência, temos os seguintes benefícios:

U Melhoria das condições sanitárias locais;

U Conservação dos recursos naturais;

U Eliminação de focos de poluição e contaminação;

U Eliminação de problemas estéticos desagradáveis;

U Melhoria do potencial produtivo do ser humano;

U Redução das doenças ocasionadas pela água contaminada por dejetos;

U Redução dos recursos aplicados no tratamento de doenças;

U Diminuição dos custos no tratamento de água para abastecimento.

Os tipos de instalações que compõem um sistema de esgotos (tubulações, caixas,

aparelhos sanitários, fossas, estações de tratamento), são definidos em função de fatores

locais, isto é, tipo de solo, quantidade de líquido escoado, número de pessoas, custos, tipo

de efluentes e outros.

15

CAPÍTULO 5 - LEGISLAÇÃO AMBIENTAL

- A qualidade dos esgotos tratados que se deve alcançar através do tratamento deve

satisfazer à legislação vigente.

A Resolução CONAMA nº20, de 18/06/86, dividiu as águas do território nacional

em águas doces (salinidade 0,05 %), salobras (salinidade entre 0,05 % e 0,3%) e salinas

(salinidade 0,3%). Em função dos usos previstos, foram criadas nove classes. O quadro a

seguir apresenta um resumo dos usos preponderantes das classes relativas à água doce.

Nesta estrutura, Classe Especial pressupõe os usos mais nobres, e a Classe 4, os menos

nobres.

Quadro 5 - Classificação das águas doces em função dos usos preponderantes

Classe Uso

especial 1 2 3 4

Abastecimento doméstico x x (a) x (b) x (b)

Preservação do equilíbrio natural das comunidades aquáticas x

Recreação de contato primário x x

Proteção das comunidades aquáticas x x

Irrigação x (c) x (d) x (e)

Criação de espécies (agricultura) x x

Dessedentação de animais x

Navegação x

Harmonia paisagística x

Usos menos exigentes x

Notas: (a) após tratamento simples; (b) após tratamento convenciona; (c) hortaliças e frutas

rentes ao solo; (d) hortaliças e plantas frutíferas; (e) cultura arbórea, cerealíferas e

forrageiras.

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A cada uma das classes listadas acima corresponde uma determinada qualidade é

expressa na forma de padrões, através da referida Resolução CONAMA (a nível nacional).

Além dos padrões de qualidade dos corpos receptores, a legislação apresenta ainda padrões

para lançamento de efluentes nos corpos d'água.

O inter-relacionamento entre os dois padrões se dá no sentido de que um efluente,

além de satisfazer os padrões de lançamento, deve proporcionar condições tais no corpo

receptor, de forma que a qualidade do mesmo se enquadre dentro dos padrões para corpos

receptores. Os principais padrões de qualidade de água encontram-se no quadro seguinte.

Quadro 5 - Padrões de qualidade para corpos d'água (Resolução CONAMA nº20,18/06/86)

Padrão para Corpo D’água (Classe) Parâmetro Unidade

1 2 3 4

Padrão de

lançamento

Cor

Turbidez

Sabor e odor

Temperatura

Material Flutuante

Óleos e Graxas

Corantes artificiais

Sólidos dissolvidos

Cloretos

pH

uH

uT

- oC

-

-

-

mg/l

mg/l

-

30

40

VA

-

VA

VA

VA

500

250

6 a 9

75

100

VA

-

VA

VA

VA

500

250

6 a 9

75

100

VA

-

VA

VA

VA

500

250

6 a 9

-

-

-

-

VA

-

-

-

-

6 a 9

-

-

-

< 40

ausente

-

-

-

-

5 a 9

DBO5

DQO

OD

mg/l

mg/l

mg/l

3

-

6

5

-

5

10

-

4

-

-

2

-

-

Sólidos em Suspensão mg/l - - - - 100

Amônia mg/l 0,02 0,02 - - 50

Coliformes totais

Coliformes fecais

Org/100ml

Org/100ml

1000

200

5000

1000

20000

4000

-

-

-

-

17

CAPÍTULO 6 - TRATAMENTO DE ESGOTOS

Basicamente, uma Estação de Tratamento convencional, tem a finalidade de

promover um tratamento dos esgotos domésticos, tornando-as condições de serem lançados

aos rios, riachos, lagos ou ao mar. Os esgotos são encaminhados a ETE (Estação de

Tratamento de Esgotos) onde, inicialmente são retiradas as impurezas mais grosseiras

(sólidos, gorduras e areia), para após, ser removida a matéria orgânica completando-se o

tratamento.

Os efluentes são lançados, então por um emissário, ao seu destino final com um

elevado índice de purificação. A formação de lodo proveniente desse tratamento

proporciona a sua utilização eventual como adubo, após ter sido tratado convenientemente.

Assim, os objetivos que se deseja alcançar com a implantação de uma estação de

tratamento de esgotos domésticos referem-se à remoção dos principais poluentes presentes

nas águas residuárias, portanto, espera-se remover:

- Matéria orgânica;

- Sólidos em suspensão;

- Organismos patogênicos (organismos causadores de doenças).

Eventualmente, em processos de tratamento mais sofisticados, processa-se a

remoção de nitrogênio e fósforo (nutrientes).

6.1 - Tipos de tratamento de esgotos

Quanto à eficiência, as unidades de tratamento podem ser: preliminar, primário,

secundário e terciário.

No tratamento preliminar removem-se os sólidos suspensos, como sólidos

grosseiros, gorduras e areia. Sendo constituído por: grades; desintegradores; caixas de areia

(desarenadores); tanques de remoção de óleo e graxas.

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O tratamento primário apresenta como objetivo a remoção do material em

suspensão, não grosseiro, que flutue ou decante, composto de decantadores e flotadores,

que produzem os lodos primários ou crus, que deve ser tratado antes de sua disposição.

Além dos processos de tratamento preliminar, inclui:

Ü Decantação (sedimentação simples ou com polieletrólitos);

Ü Flotação (simples ou por ar dissolvido);

Ü Precipitação química;

Ü Digestão do lodo;

Ü Secagem do lodo;

Ü Sistemas compactos (decantação e digestão).

No tratamento secundário, os sólidos dissolvidos e finos sólidos suspensos que não

decantem, não são removíveis apenas com a ação de força de gravidade, para estes é

necessário utilizar microorganismos que se alimentam dessas matérias, transformando-os

em sais minerais e novos microorganismos.

Os microorganismos mais importantes para o tratamento do esgoto são bactérias,

estas se dividem em:

Bactérias aeróbias - quando a energia utilizada pela bactéria é obtida através da

oxidação da matéria orgânica, em que é usado oxigênio na respiração;

Bactérias anaeróbias - não precisam de oxigênio para respiração;

Bactérias facultativas - se tiver oxigênio funcionam como aeróbias e se não tiver

funcionam como anaeróbias.

Já o tratamento terciário ou avançado, é processos mais sofisticados e específicos,

utilizados quando se quer um esgoto tratado de qualidade superior, este tratamento é usual

em nações desenvolvidas com escassos recursos hídricos, como exemplo Holanda e

Israel.Completa os processos anteriores, podendo ser feito por: lagoas de maturação,

desinfecção, remoção de nutrientes e de complexos orgânicos.

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A seguir, através de quadros, podemos verificar as características dos níveis de

tratamento com suas eficiências.

Quadro 6 - Eficiência dos tipos de tratamento

Tipo de

Tratamento

Matéria orgânica

(% remoção DBO)

Sólidos em suspensão

(% remoção SS)

Nutrientes

(% remoção)

Bactérias

(% remoção)

Preliminar 5 – 10 5 - 20 Não remove 10 - 20

Primário 30 – 40 60 - 70 Não remove 30- 40

Secundário 60 – 99 65- 95 Pode

remover

60 - 99

Terciário 40 – 99 80 – 99 Até 99 Até 99,999

Quadro 7 - Nível de tratamento de esgotos

NÍVEL DE TRATAMENTO

ITEM Preliminar Primário Secundário

Poluentes removidos . Sólidos grosseiros .Sólidos

sedimentáveis. DBO

em suspensão

DBO, Sólidos não

sedimentáveis, alguns

nutrientes e

patogênicos.

Mecanismo

predominante

Físico

Físico

Biológico

Cumpre o padrão de

lançamento?

Não

Não

Usualmente sim

Aplicação

. Montante de

elevatória.

. Etapa inicial de

tratamento.

. Tratamento parcial.

. Etapa intermediária

de tratamento mais

completa.

. Tratamento mais

completo para

matéria orgânica e

sólidos em suspensão.

20

CAPÍTULO 7 –REMOÇÃO DE POLUENTES

Dependendo do processo a ser utilizado, vários mecanismos podem atuar separadas

ou simultaneamente na remoção de poluentes. Os principais mecanismos estão abaixo.

Quadro 8 - Principais mecanismo de remoção de poluentes

POLUENTE PRINCIPAIS MECANISMOS DE REMOÇÃO

Grosseiros Gradeamento – retenção dos sólidos com dimensões superiores ao

espaçamento entre barras.

Em

suspensão

Sedimentação – separação de partículas com densidade superior à do

esgoto.

Sólidos

Dissolvidos Adsorção – retenção na superfície de aglomerados de bactérias ou

biomassa.

Sedimentação – separação de partículas com densidade superior à do

esgoto.

Adsorção – retenção na superfície de aglomerados de bactérias ou

biomassa.

Hidrólise – conversão da DBO suspensa em DBO solúvel, por meio

de enzimas, possibilitando a sua estabilização.

DBO em

suspensão

Estabilização – utilização pelas bactérias como alimento, com

conversão a gases, água e outros compostos inertes.

Adsorção – retenção na superfície de aglomerados de bactérias ou

biomassa.

Matéria

orgânica

DBO solúvel

Estabilização – utilização pelas bactérias como alimento, com

conversão a gases, água e outros compostos inertes.

Radiação ultravioleta – radiação do sol ou artificial.

Condições ambientais adversas – temperatura, pH, falta de alimento, competição

com outras espécies.

Patogênicos

Desinfecção – adição de algum agente desinfetante, como o cloro.

21

CAPÍTULO 8 - ANÁLISE COMPARATIVA

O objetivo é fazer um trabalho de análise comparativa entre os principais processos

usados para tratamento de esgotos sanitários. Na seqüência são mostrados quadros que

auxiliaram nossa análise.

Quadro 9 – Descrição sucinta dos sistemas de tratamento

LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO

Lagoa

facultativa

A DBO solúvel e finamente particulada é estabilizada aerobiamente por

bactérias dispersas no meio liquido, já a DBO suspensa sedimenta-se, sendo

estabilizada anaerobiamente por bactérias no fundo da lagoa. O oxigênio

requerido pelas bactérias aeróbias é fornecido pelas algas, por fotossíntese.

Lagoa

anaeróbia -

lagoa

facultativa

A DBO é em torno de 50% estabilizada na lagoa anaeróbia (mais profunda e

com menor volume), enquanto a remanescente é removida na lagoa facultativa,

ocupando área inferior ao de uma lagoa facultativa única.

Lagoa

aerada

facultativa

A remoção da DBO é similar ao de uma lagoa facultativa. Só que o oxigênio é

fornecido por aeradores mecânicos, ao invés de fotossíntese. Os sólidos e da

biomassa que sedimenta são decompostos anaerobiamente no fundo.

Lagoa

aerada de

mistura

completa -

lagoa de

decantação

A energia introduzida por unidade de volume da lagoa é elevada, o que faz

com que os sólidos (principalmente a biomassa) permaneçam dispersos no

meio liquido, ou em mistura completa. A decorrente maior concentração de

bactérias no meio líquido aumenta a eficiência do sistema na remoção da DBO,

o que permite que a lagoa tenha um volume inferior ao de uma lagoa aerada

facultativa No entanto, o efluente contém elevados teores de sólidos

(bactérias), que necessitam ser removidos antes do lançamento no corpo

receptor. A lagoa de decantação a jusante proporciona condições para esta

remoção. O lodo da lagoa de decantação deve ser removido em períodos de

poucos anos.

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LODOS ATIVADOS

Lodos ativados

convencional

A concentração de biomassa no reator é bastante elevada,

devido à recirculação dos sólidos (bactérias) sedimentados no

fundo do decantador secundário. A biomassa permanece mais

tempo no sistema do que o líquido, o que garante uma

elevada eficiência na remoção da DBO. Há a necessidade da

remoção de uma quantidade de lodo (bactéria) equivalente à

produzida. Este lodo removido necessita uma estabilização na

etapa de tratamento do lodo. O fornecimento de oxigênio é

feito por aeradores mecânicos ou por ar difuso. A montante

do reator há uma unidade de decantação primária, de forma a

remover os sólidos sedimentáveis do esgoto bruto.

Lodos ativados por

aeração prolongada

Similar ao sistema anterior, com a diferença de que a

biomassa permanece mais tempo no sistema (os tanques de

aeração são maiores). Com isto, há menos DBO disponível

para as bactérias, o que faz com que elas se utilizem da

matéria orgânica do próprio material celular para a sua

manutenção. Em decorrência, o lodo excedente retirado

(bactérias) já sai estabilizado. Não se incluem usualmente

unidades de decantação primária.

Lodos ativados de fluxo

intermitente

A operação do sistema é intermitente. Assim, no mesmo

tanque ocorrem, em fases diferentes, as etapas de reação

(aeradores ligados) e sedimentação (aeradores desligados).

Quando os aeradores estão desligados, os sólidos

sedimentam, ocasião em que se retira o efluente

(sobrenadante). Ao se religar os aeradores, os sólidos

sedimentados retornam à massa líquida, o que dispensa as

elevatórias de recirculação. Não há decantadores secundários.

Pode ser na modalidade convencional ou aeração prolongada.

23

SISTEMAS AERÓBIOS COM BIOFILMES

Filtro de

Baixa

carga

A DBO é estabilizada aerobiamente por bactérias que crescem aderidas a um

meio suporte (comumente pedras). O esgoto é aplicado na superfície do tanque

através de distribuidores rotativos. O líquido percola pelo tanque, saindo pelo

fundo, ao passo que a matéria orgânica fica retida pelas bactérias Os espaços

livres são vazios, o que permite a circulação de ar. No sistema de baixa carga, há

pouca disponibilidade de DBO para as bactérias, o que faz com que as mesmas

sofram uma autodigestão, saindo estabilizadas do sistema. As placas de bactérias

que se despregam das pedras são removidas no decantador secundário O sistema

necessita de decantação primária.

Filtro de

Alta carga

Similar ao sistema anterior, com a diferença de que a carga de DBO aplicada é

maio. As bactérias (lodo excedente) necessitam de estabilização no tratamento

do lodo. O efluente do decantador secundário é recirculado para o filtro, de

forma a diluir o afluente e garantir uma carga hidráulica homogênea.

Biodisco Os biodiscos não são filtros biológicos, mas apresentam a similaridade de que a

biomassa cresce aderida a um meio suporte. Este meio é provido por discos que

giram, ora expondo a superfície ao liquido, ora ao ar.

SISTEMAS ANAERÓBIOS

Reator

anaeróbio

de manta

de lodo

A DBO é estabilizada anaerobicamente por bactérias dispersas no reator. O fluxo

do líquido é ascendente. A parte superior do reator é dividida nas zonas de

sedimentação e de coleta de gás. A zona de sedimentação permite a saída do

efluente clarificado e o retorno dos sólidos (biomassa) ao sistema, aumentando a

sua concentração no reator. Entre os gases formados inclui-se o metano. O

sistema dispensa decantação primária. A produção de lodo é baixa, e o mesmo já

sai estabilizado.

Filtro

Anaeróbio

A DBO é estabilizada anaerobiamente por bactérias aderidas a um meio suporte

(usualmente pedras) no reator. O tanque trabalha submerso, e o fluxo é

ascendente. O sistema requer decantação primária (freqüentemente fossas

sépticas). A produção de lodo é baixa, e o mesmo já sai estabilizado.

24

DISPOSIÇÃO NO SOLO

Infiltração Lenta Os esgotos são aplicados ao solo, fornecendo água

e nutrientes necessários para o crescimento das

plantas. Parte do liquido é evaporada, parte percola

no solo, e a maior parte é absorvida pelas plantas.

As taxas de aplicação no terreno são bem baixas. O

líquido pode ser aplicado segundo os métodos da

aspersão, do alagamento e vala.

Infiltração Rápida

Os esgotos são dispostos em bacias rasas. O

liquido passa pelo fundo poroso e percola pelo

solo. A perda por evaporação é menor, face às

maiores taxas de aplicação. A aplicação é

intermitente, proporcionando um período de

descanso para o solo. Os tipos mais comuns são:

percolação para a água subterrânea, recuperação

por drenagem subsuperficial e recuperação por

poços freáticos.

Infiltração Sub-superficial

O esgoto pré-decantado é aplicado abaixo do nível

do solo. Os locais de infiltração são preenchidos

com um meio poroso, no qual ocorre o tratamento

Os tipos mais comuns são as valas de infiltração e

os sumidouros.

Escoamento Superficial

Os esgotos são distribuídos na parte superior de

terrenos com uma certa declividade, através do

qual escoam, até serem coletados por valas na parte

inferior. A aplicação é intermitente. Os tipos de

aplicação são: aspersores de alta pressão,

aspersores de baixa pressão e tubulações ou canais

de distribuição com aberturas intervaladas.

25

Quadro 10 - Balanço de vantagens e desvantagens dos sistemas

Sistemas de Lagoas de Estabilização

Sistema Vantagens Desvantagens

Lagoa

Facultativa

- Satisfatória eficiência na remoção de DBO.

- Eficiência na remoção de patogênicos.

- Construção, operação e manutenção simples.

- Reduzidos custos de implantação e operação.

- Ausência de equipamentos mecânicos.

- Requisitos energéticos praticamente nulos.

- Satisfatória resistência a variações de carga.

- Remoção de lodo necessário apenas após há 20

anos.

- Elevados requisitos de área.

- Dificuldade em satisfazer padrões de

lançamento bem restritivos.

- A simplicidade operacional pode trazer

o descaso na manutenção (crescimento de

vegetação) e ao crescimento de insetos.

- Possível necessidade de remoção de

algas do efluente para o cumprimento de

padrões rigorosos.

Sistema de

Lagoa

Anaeróbia-

Lagoa

Facultativa

- Idem lagoas facultativas.

- Requisitos de área inferiores aos das lagoas

facultativas únicas.

- Idem lagoas facultativas.

- Possibilidade de maus odores na lagoa

anaeróbica, sendo necessário o

afastamento às residências

circunvizinhas.

- Eventual necessidade de elevatórias de

recirculação do efluente, para controle de

maus odores.

Lagoa

Aerada

Facultativa

- Construção, operação e manutenção

relativamente simples.

- Requisitos de área inferiores aos sistemas de

lagoas facultativas e anaeróbio-facultativas.

- Maior independência das condições climáticas

que os sistemas de lagoas facultativas e

anaeróbio-facultativas, com eficiência na

remoção da DBO superior à das lagoas

facultativas.

- Satisfatória resistência a variações de carga.

- Reduzidas possibilidades de maus odores.

- Introdução de equipamentos.

- Ligeiro aumento no nível de

sofisticação.

- Requisitos de área ainda elevados.

- Requisitos de energia relativamente

elevados.

26

Sistemas de Lodos Ativados


Lodos

ativados

convencional

Elevada eficiência na remoção de DBO.

Nitrificação usualmente obtida.

Possibilidade de remoção de N e P.

Baixos requisitos de área.

Processo confiável, desde que

supervisionado.

Reduzidas possibilidades de maus

odores, insetos e vermes.

Elevados custos de implantação,

operação e consumo de energia.

Necessidade de operação sofisticada.

Elevado índice de mecanização.

Sensível a descargas tóxicas.

Necessidade do tratamento completo

do lodo e da sua disposição final.

Possíveis problemas ambientais com

ruídos e aerossóis.

Lodos

ativados

(aeração

prolongada)

Idem lodos ativados convencional.

Sistema com maior eficiência na

remoção da DBO.

Nitrificação consistente.

Mais simples conceitualmente que lodos

ativados convencionais.

Menor geração de lodo que lodos

ativados convencionais.

Estabilização do lodo no próprio reator.

Elevada resistência a variações de carga

e a cargas tóxicas.

Satisfatória independência das condições

atmosféricas.

Elevados custos de implantação e

operação.

Sistema com maior consumo de

energia.

Elevado índice de mecanização

(embora inferior a lodos ativados

convencionais).

Necessidade de remoção da umidade

do lodo e de sua disposição final (embora

mais simples que lodos ativados

convencionais).

Lodos

ativados

(fluxo

intermitente)

Elevada eficiência na remoção de DBO.

Satisfatória remoção de N e P.


Mais simples conceitualmente que os

demais sistemas de lodos ativados.

Menos equipamentos que os demais

sistemas de lodos ativados.

Flexibilidade operacional (através da

variação dos ciclos).

Decantador secundário e elevatória de

recirculação não são necessários.

Elevados custos de implantação e

operação.

Maior potência instalada que os

demais sistemas de lodos ativados.

Necessidade do tratamento e da

disposição do lodo (variável com a

modalidade convencional ou prolongada).

Usualmente mais competitivo

economicamente para populações

menores.

27

Sistemas Aeróbios com Biofilme


Filtro

Biológico de

Baixa Carga

- Elevada eficiência na remoção de DBO.

- Nitrificação freqüente.

- Requisitos de área relativamente baixos.

- Mais simples conceitualmente do que

lodos ativados.

- Índice de mecanização relativamente

baixo.

- Equipamentos mecânicos simples.

- Estabilização do lodo no próprio filtro.

- Menor flexibilidade operacional que lodos

ativados.

- Elevados custos de implantação.

- Requisitos de área mais elevados do que os

filtros biológicos de alta carga.

- Relativa dependência da temperatura do ar.

- Relativamente sensível a descargas tóxicas.

- Necessidade de remoção da umidade do

lodo e da sua disposição final (embora mais

simples que filtros biológicos de alta carga).

- Possíveis problemas com moscas.

- Elevada perda de carga.

Filtro

Biológico de

Alta Carga

- Boa eficiência na remoção de DBO

(embora ligeiramente inferior aos filtros de

baixa carga).


lodos ativados.

- Maior flexibilidade operacional que filtros

de baixa carga.

- Melhor resistência a variações de carga

que filtros de baixa carga.


- Operação ligeiramente mais sofisticada do

que os filtros de baixa carga.


- Relativa dependência da temperatura do

ar.

- Necessidade do tratamento completo do

lodo e da sua disposição final.

- Elevada perda de carga.

Biodisco -Elevada eficiência na remoção da DBO.

- Nitrificação freqüente.

- Requisitos de área bem baixos.


Biodisco lodos ativados.

- Equipamento mecânico simples.


- Reduzida perda de carga.


-Adequado principalmente para pequenas

populações (para não necessitar de número

excessivo de discos).

- Cobertura dos discos usualmente necessária

(proteção contra chuvas, ventos e

vandalismo).

- Relativa dependência da temperatura.

28

Sistemas Anaeróbios


Reator anaeróbio

de manta de lodo

Satisfatória eficiência na remoção de

DBO.


Baixos custos de implantação e

operação.

Reduzindo consumo de energia.

Não necessita de meio suporte.

Construção, operação e manutenção

simples.

Baixíssima produção de lodo.

Boa desidratabilidade do lodo.

Estabilização do lodo no próprio

reator.

Necessita apenas da disposição final

do lodo.

Rápido reinício após períodos de

paralisação.

Dificuldade em satisfazer

padrões de lançamento bem

restritivos.

Efluente com aspecto

desagradável.

Remoção de N e P

insatisfatória.

Possibilidade de maus

odores.

A granulação da

biomassa pode ser difícil.

A partida do processo é

geralmente lenta.

Relativamente sensível a

variações de carga.

Restrito ao tratamento de

afluentes com baixas

concentrações de sólidos.

Fossa séptica-filtro

anaeróbio

Idem reator anaeróbio de fluxo

ascendente (exceção – necessidade de

meio suporte).

Boa adaptação a diferentes tipos e

concentrações de esgotos.

Boa resistência a variações de carga.

Dificuldade em satisfazer

padrões de lançamento bem

restritivos.

Possibilidade de efluentes

com aspecto desagradável.

Remoção de N e P

insatisfatória.

Possibilidade de maus

odores (embora possam ser

controlados).

Riscos de entupimentos.

29

Sistemas de Disposição no Solo


Infiltração

lenta

-Elevadíssima eficiência na remoção de

DBO e de coliformes.

-Satisfatória eficiência na remoção de N e

P.

-Método de tratamento e disposição final

combinado.

-Requisitos energéticos praticamente nulos.

-Construção, operação e manutenção

simples.

-Reduzidos custos de implantação e

operação.

-Boa resistência a variações de carga.

-Não há lodo a ser tratado.

-Proporciona fertilização e

condicionamento do solo.

-Retorno financeiro na irrigação de áreas

agricultáveis.

- Recarga do lençol subterrâneo.

-Elevadíssimos requisitos de área.

-Possibilidade de maus odores.

-Possibilidade de insetos e vermes.

-Relativamente dependente do clima e dos

requisitos de nutrientes dos vegetais.

-Dependente das características do solo.

-Risco de contaminação de vegetais a serem

consumidos, caso seja aplicado

indiscriminadamente.

-Possibilidade de contaminação dos

trabalhadores na agricultura (na aplicação por

aspersão).

-Possibilidade de efeitos químicos no solo,

vegetais e água subterrânea (no caso de haver

despejos industriais).

-Difícil fiscalização e controle com relação

aos vegetais irrigados.

-A aplicação deve ser suspensa ou reduzida

nos períodos chuvosos.

Infiltração

rápida

-Idem infiltração lenta (embora eficiência

na remoção de poluentes seja menor).

-Requisitos de área bem inferiores ao da

infiltração lenta.

-Reduzida dependência da declividade do

solo.

-Aplicação durante todo o ano.

-Idem infiltração lenta (mas com menores

requisitos de área e possibilidade de

aplicação durante todo o ano).

-Potencial de contaminação do lençol

subterrâneo com nitratos.

Escoamento

superficial

-Idem infiltração rápida (mas com geração

de efluente final e com maior dependência

da declividade do terreno).

-Dentre os métodos de disposição no solo, é

a com menor dependência das

características do solo.

-Idem infiltração rápida.

-Maior dependência da declividade do solo.

-Geração de efluente final.

30

Quadro 11 - Características típicas dos principais sistemas de tratamento de esgotos

Eficiência na remoção

(%)

Requisitos Sistemas de

tratamento

Matéria

orgânica

Patogênico Área

(m2/hab)

Potência

(W/hab)

Custos

(U$/hab)

Quantidade

de lodo a ser

tratado

(m3/hab.ano)

Tratamento

preliminar

0-5 0 < 0,001 0 2-8 -

Tratamento

primário

35-40 30-40 0,03-0,05 0 20-30 0,6-1,3

Lagoas sem

aeração

80-90 60-99,9 1,5-5,0 0 10-30 -

Disposição

no solo

85-99 90-99 1-50 0 5-20 -

Sistemas

anaeróbios

60-90 60-90 0,05-0,4 0 20-80 0,07-0,1

Lagoas com

aeração

70-90 60-99 0,2-2,5 1-1,7 10-30 -

Filtros

biológicos

80-93 60-90 0,15-0,7 0,2-1,6 40-120 0,4 –1,5

Lodos

ativados

85-98 60-90 0,2-0,35 1,5-4,0 40-120 0,7-1,5

31

CONCLUSÃO

Se verificarmos os processos de tratamentos de esgotos, sob o ponto de vista

econômico ou de saúde pública, chegaremos a conclusão de que não existe o sistema ideal

de tratamento para quaisquer condições. Cada caso deve ser analisado individualmente,

levando em conta tanto aspectos técnicos como financeiras possibilidades de operação e

manutenção, conciliando-os de maneira a atender os anseios da população interessada, sem

perder de vista as particularidades locais no processo de investigação e decisão.

Um estudo levando em consideração prerrogativas citadas, abre vias múltiplas, onde

se pode chegar realmente a uma solução eficaz, econômica e adequada, não somente de

projeto, mas principalmente, na garantia efetiva do funcionamento da estação de

tratamento.

A presença de um profissional da área, com visão integrada sobre os diversos

processos é fundamental. Os processos ditos alternativos, principalmente aquele que

utilizam a respiração anaeróbia, afiguram-se como uma solução de altíssimo potencial para

as condições encontradas em Volta Redonda e diversos municípios brasileiros, ou seja, pela

economia de custos em implantação e manutenção como também sobre os diversos tipos de

doenças associadas aos esgotos.

É possível, na maioria das situações encontradas em Volta redonda, implantar-se

um processo menos eficiente em primeira etapa ou que remova um menor número de

poluentes e mesmo microorganismos, para delegar a uma segunda etapa a evolução de um

sistema mais eficiente ou mais abrangente que remova os poluentes e microorganismos.

Esta alternativa de etapalização de qualidade é seguramente muito mais desejável

do que um grande descumprimento aos padrões e de solução imprevisível no tempo.

Naturalmente deverá ser tomado o máximo cuidado no sentido de e evitar que as soluções a

custos muito baixo ou provisório sejam definitivas.

A seleção e escolha do processo de tratamento devem ser, portanto, uma proposta

consciente e discutida onde todos os fatores devem ser levados seriamente em consideração

e ainda consideramos que os processos alternativos e de baixo custo devem e merecem ser

aplicados não só para solucionar problemas, mas, também, comprovarem sua viabilidade.

32

BIBLIOGRAFIA CONSULTADA

DACACH, N.G. Tratamento Primário de Esgoto. Rio de Janeiro: Didática e Científica,

1991.

PESSOA, C.A. Tratamento de Esgotos Domésticos. Rio de Janeiro: BNH/ABES, 1982.

WEBER, P.S. Manual de Treinamento de Operação de Estação de Tratamento de Esgoto.

Paraná: SANEPAR, 1988.

DIAS, C.A.B. Sistemas Públicos de Esgotamento Sanitário. Rio de Janeiro: FIOCRUZ,

1996.

ROCHA, N.H.S. Relatório Diagnóstico e Intenções do 1º Distrito de Água e Esgoto. Rio de

Janeiro: CEDAE, 1991.

VON SPERLING , M. Critérios e dados para uma seleção preliminar de sistemas de

tratamentos de esgotos. Rio de Janeiro: BIO, 1994.

AZEVEDO NETTO, J.M. Manual de hidráulica. São Paulo: Editora Edgard Bücher, 1982.

SAAE. Relatório Anual de Gestão. Volta Redonda, 1999.

PROSAB.Tratamento de Esgotos Sanitários por Processo Anaeróbio e Disposição

controlada no Solo. Rio de Janeiro:ABES , 1999.

33

ÍNDICE

FOLHA DE ROSTO 3 DEDICATÓRIA 4 RESUMO 5 METODOLOGIA 6 SUMÁRIO 7 INTRODUÇÃO 8

CAPÍTULO 1 - ESGOTOS 9 CAPÍTULO 2 - CARACTERIZAÇÃO DE ESGOTOS 11 CAPÍTULO 3 - PRINCIPAIS POLUENTES DOS ESGOTOS 13 CAPÍTULO 4 - SISTEMA DE ESGOTAMENTO 14 CAPÍTULO 5 - LEGISLAÇÃO AMBIENTAL 15

CAPÍTULO 6 - TRATAMENTO DE ESGOTOS 17 6.1 - Tipos de tratamento de esgotos 17 CAPÍTULO 7 - REMOÇÃO DE POLUENTES 20 CAPÍTULO 8 - ANÁLISE COMPARATIVA 21 CONCLUSÃO 31 BIBLIOGRAFIA CONSULTADA 32

ÍNDICE 33

34

FOLHA DE AVALIAÇÃO

Nome da Instituição: UNIVERSIDADE CANDIDO MENDES



Título da Monografia: Sistemas Alternativos de Tratamento de Esgotos Sanitários

para Volta Redonda

Autor: Jane da Silva Faria

Data da entrega: 01/04/04

Avaliado por: Conceito:



Conceito Final:

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