PROMOÇÃO E REALIZAÇÃO

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1 PROMOÇÃO E REALIZAÇÃO REDE METROLÓGICA DO ESTADO DE SÃO PAULO - REMESP REDE DE SANEAMENTO E ABASTECIMENTO DE ÁGUA - RESAG 29 a 31 de outubro de 2014 Local: Associação Brasileira da Indústria de Máquinas e Equipamentos ABIMAQ ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ESGOTO UNIFAMILIAR Raizer Neto, Ernesto 1, Dias do Prado, Júlio 2, Leal Marcelino, Marlon 3 1 Bolsista FINEP, Joinville, Brasil, raizerneto@ig.com.br 2 UNISOCIESC, Joinville, Brasil, julio.dias@sociesc.org.br 3 Bolsista FINEP, Joinville, Brasil, marlon.marcelino@sociesc.org.br Resumo O presente artigo descreve as etapas de desenvolvimento do projeto Estação de Tratamento de Esgoto Unifamiliar, realizado na UNISOCIESC, sendo este um equipamento capaz de tratar o esgoto doméstico e possibilitar o reuso deste esgoto tratado, em residências localizadas preferencialmente em áreas rurais ou isoladas. Palavras-chave: esgoto sanitário, estação de tratamento, unifamiliar. 1. INTRODUÇÃO Constitucionalmente a responsabilidade do tratamento do esgoto sanitário é das companhias de distribuição de água e a responsabilidade de fiscalização é dos órgãos ambientais municipais. No entanto, até 2009, conforme relatório do Ministério das Cidades, Sistema Nacional de Informações sobre Saneamento SNIS, em relatório publicado em maio de 2011 (1), afirma que: Pois, com efeito, até o ano de referência de 2008, era bastante comum a ocorrência de casos em que o prestador de serviços, sobretudo os de abrangência regional (as chamadas companhias estaduais) fornecia apenas dados referentes ao abastecimento de água para muitos municípios, mantendo todos os campos sobre esgotamento sanitário em branco, já que não operava esse serviço. Tal situação, muitas vezes, ocorria até mesmo em municípios onde o prestador regional informava possuir a concessão para operar os serviços de esgotamento sanitário. Ou seja, em termos práticos, tinha-se uma situação em que se desconhecia completamente o modo pelo qual se operava o serviço de esgotamento sanitário em milhares de municípios brasileiros. No caso específico de Santa Catarina, a situação do esgotamento sanitário foi objeto de um projeto de Cooperação Técnica (024/2005) entre o Ministério Público do Estado de Santa Catarina e a Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e outras entidades. Em relatório divulgado pelo MPSC, Guia do Saneamento Básico em SC Perguntas e Respostas (2) foi constatado que: - a destinação inadequada de esgotos sanitários é a principal causadora da poluição do solo, de águas subterrâneas, de mananciais de superfície e de cursos d água em Santa Catarina; - dos 293 Municípios existentes no Estado de Santa Catarina, apenas 22 deles (8%) são atendidos com serviços adequados de esgoto (média nacional é de 19%); - estão desprovidos dessa infraestrutura mais de 4 (quatro) milhões de catarinenses que residem na área urbana, sendo 576 (quinhentos e setenta e seis) milhões de litros de esgoto despejados diariamente nos mananciais de água superficiais e subterrâneos; 1

2 - apenas 37 (12,63%) dos 293 Municípios catarinenses possuem alguma rede coletora de esgoto sanitário implantada e sistema de tratamento licenciado; e - apenas 12% ( ) das pessoas que vivem nas cidades catarinenses são atendidas adequadamente por serviços de esgoto, enquanto a média nacional é de 44%. Ora, o lançamento inadequado do esgoto no meio ambiente, seja por responsabilidade pública ou privada, implica em crime de poluição (art. 54, inc. VI, da Lei n /98), podendo ser responsabilizados, por ação ou omissão, além de particulares, também os agentes públicos, a uma pena de um a cinco anos de reclusão, podendo recair sobre esses, ainda, a responsabilidade por ato de improbidade administrativa, nos termos do art. 11, inc. II, da Lei n /92. A legislação, fiscalização e responsáveis pela implantação do esgoto, estão todos definidos por leis, normas e decretos bem claros, o que não existe é a disseminação da aplicação e a cobrança daquilo que a lei já estabelece. Isto foi constatado durante a execução deste projeto de Estação de Tratamento de Esgoto Unifamiliar, pois ao se visitar as companhias municipais de distribuição de água, estes orientam que deve ser procurado o órgão ambiental do município, pois no entender destas companhias, a responsabilidade do esgoto sanitário era de quem liberava o habite-se, portanto a prefeitura municipal. Para o caso de residências unifamiliares o habite-se é conseguido se a residência possui a instalação de um sistema de tratamento previsto na NBR (3). Esta norma apresenta inúmeros processos de tratamento, o mais simples e aceito pela maioria dos municípios é a exigência de fossa e filtro, que quando bem dimensionada, e operada com a manutenção adequada oferece índices no máximo de 70% de rendimento sobre a eliminação da DBO original, e nenhuma desinfecção ou controles sobre rendimentos são exigidos sobre um sistema de fossa e filtro. A implantação de um sistema de tratamento de esgoto sanitário (STES) é de fundamental importância para a saúde pública, preservação ambiental de cursos de água, do solo e do ar. O maior investimento para se implantar um STES está na captação do esgoto, compreendendo a construção de redes de coleta de esgoto e interligação destas redes com as estações de tratamento de esgoto (ETE). A dimensão continental do Brasil, a baixa densidade demográfica da maioria das cidades brasileiras, a topografia montanhosa de algumas regiões, a indisponibilidade de grandes áreas para construir as ETE, tudo isso encarece a oferta generalizada deste tipo de serviço por parte do poder público. Por exemplo, em Santa Catarina, a maior área do estado é constituída de cidades com densidade demográfica entre 5 e 20 hab/km 2(4). Os pequenos municípios que tomaram para si a responsabilidade do fornecimento de água e tratamento de esgoto estão em situação pior, pois não apresentam capacidade de investimento neste setor. A ocupação rural no Brasil é de 29,37 milhões de pessoas, aproximadamente 7 milhões de residências, segundo a Pesquisa Nacional por Amostra de Domicílios (PNAD), divulgada pelo Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE). A base de dados é de 2011 e mostra que a população residente rural representa 15% da população total residente no Brasil, que é de 195,24 milhões de pessoas. Enquanto que o residente em área urbana, para averbar sua residência, é obrigado a obter o habite-se, que em tese sua liberação só é fornecida quando na fiscalização verificar-se que além de outras obrigações a instalação da fossa séptica foi contemplada. Na área rural, os habitantes estão sujeitos às normas do INCRA, desta forma, não há qualquer exigência e portanto, não se faz necessário sequer apresentar a planta da casa, para obter o habite-se, e por consequência só instala o sistema de fossa e filtro quem quiser. Sendo assim, é comum encontrar na população rural, nenhum tipo de tratamento, e o esgoto é descartado em valas a céu aberto e despejados nos cursos de água mais próximos da residência. Considerando que a densidade demográfica na área rural é baixa, pode-se induzir que a grande maioria das nascentes, córregos são contaminados todos os dias. Este projeto trata do desenvolvimento de um equipamento de tamanho e preço similar ao da fossa e filtro e adequado para instalação em área muito pequena e capaz de tratar totalmente o esgoto sanitário de uma residência unifamiliar com garantia de tratamento conforme a legislação vigente, incluindo-se a desinfecção. Nos USA existe o programa RDWEP Rural Development Water and Environmental Program (5), que proporciona financiamento direto ou oferece garantias de até 90% de empréstimo contraído em sistema bancário privado. Sua aplicação é exclusiva para o meio rural em comunidades com menos de habitantes. Além do sistema de tratamento propriamente dito a comunidade pode ainda se beneficiar da assistência técnica dos órgãos federais para treinamento das pessoas, projetos e desenvolvimentos futuros. No ano de 2013 foram investidos U$1,212,871,247 beneficiando de pessoas. Mais informações podem ser obtidas em No Japão desde 1980 é utilizado o sistema JOHKASOU (6) (sistema de tratamento on site) constituindo-se de uma mini estação de tratamento, e que nos serviu de inspiração para a realização deste trabalho de pesquisa, observadas as condições locais de qualidade e quantidade de esgoto gerada no Brasil. De 100 milhões de yen subsidiados de 1987, passou para 21 bilhões em 2000 e neste valor se mantém atualmente. Em 2005 eram 35 milhões de japoneses servidos com este sistema ou 27,4 % da população da época. Na França o governo libera até euros a taxa zero de juros para amortizar em 5 anos, para sistemas de tratamento de esgoto unifamiliar em meio rural. Até 2013 eram 6,5 milhões de habitantes servidos com este tipo de tratamento de esgoto. A 2

3 fiscalização e liberação dos recursos é feita pela agência regional de águas ( Na Alemanha não é mais aceito o tratamento em fossa e filtro em residências unifamiliares (descentralizados), sendo obrigados a montar sistema de tratamento completo. Lá, no entanto, o tratamento de esgoto é um dever das comunidades e fiscalizado pelo governo central. Como é exigido o cumprimento da lei, hoje sem qualquer subsídio especial, 92% da população alemã é atendida em tratamento de esgoto sanitário. 2. OBJETIVO Este projeto trata do desenvolvimento de um equipamento de tamanho e preço similar ao da fossa e filtro e adequado para instalação em área muito pequena e capaz de tratar totalmente o esgoto sanitário de uma residência unifamiliar com garantia de tratamento conforme a legislação vigente, incluindo a desinfecção. A tecnologia de tratamento de esgoto foi estudada por muitos anos e considerada totalmente dominada com a sequência dos processos anaeróbio, aeróbio e desinfecção. O objetivo do projeto Estação de Tratamento de Esgoto Unifamiliar é miniaturizar estes processos e construir um equipamento que atenda as exigências de tratamento in situ, e que reduza a geração de lodo e permita o reuso do esgoto tratado para alguns usos, especialmente na área rural. Considerando-se apenas as 100 maiores cidades brasileiras, elas geraram em 2011, a quantidade de 5,1 bilhões de metros cúbicos de esgoto e desse total, mais de 3,2 bilhões de metros cúbicos não receberam tratamento. Se for considerado as cidades menores e a população concentrada na área rural, que em 2011 representava 15% da população brasileira, ou quase 30 milhões de habitantes, a situação é ainda pior, pois todo o esgoto é diretamente descartado em valas a céu aberto. Considerando que 73% dos municípios brasileiros tem menos de habitantes e que são inexistentes redes de coleta e de esgoto em mais de 80% delas, constata-se que mais de 56% da população brasileira não conquistou ainda esse direito. A proposta aqui apresentada, visa ser um produto complementar para o tratamento do esgoto frente as soluções existentes, especialmente para a área rural ou regiões isoladas, por um sistema eficiente e capaz de tratar o esgoto de uma residência, porém com um nível de tratamento adequado e preço equivalente a um sistema de fossa e filtro. 3. MÉTODOS E MATERIAIS Para o desenvolvimento do projeto do sistema de tratamento de esgoto unifamiliar, algumas premissas foram consideradas: a. Sistema de fácil instalação, similar a um sistema composto de fossa e filtro; b. Atender a legislação em termos de parâmetros de tratamento; c. Manutenção e operação simples; d. O preço não pode ultrapassar significativamente o valor do sistema de fossa e filtro. Diante das premissas destacadas, as seguintes etapas de pesquisa e desenvolvimento foram estabelecidas em um cronograma, para ser executado em um prazo estimado de 10 meses, com as seguintes atividades e sub-atividades: a. Identificação, aquisição e estudo de normas aplicáveis referentes ao tratamento de esgoto i. Pesquisa em base de dados de patente (INPI); ii. iii. Identificação e aquisição de normas (principalmente as ABNTs); Estudo das normas aplicáveis e adequação do projeto em relação as normas técnicas. b. Desenvolvimento do projeto conceitual i. Projeto em 2D; ii. Dimensões do Sistema; iii. Definição e especificação dos componentes. c. Construção do Protótipo 3

4 i. Desenvolvimento do projeto virtual em 3D; ii. Aquisição dos componentes e elementos estruturais; iii. Montagem do equipamento da estrutura da UNISOCIESC; iv. Instalação na estrutura da UNISOCIESC para testes preliminares e instalação em campo. d. Ensaios Laboratoriais i. Realização de ensaios químicos nos laboratórios da UNISOCIESC; ii. Execução piloto do sistema e equacionamento dos processos envolvidos; iii. Testar tratamento de esgoto no protótipo desenvolvido. e. Validação e proteção da invenção i. Validação da tecnologia; ii. Proteção da invenção com depósito no INPI; iii. Prospecção de empresas e licenciamento da tecnologia. No que se refere a legislação brasileira, ela é farta, talvez isto seja até um fator agravante que implica na situação ruim em que o país se encontra, pois de tão completa, torna-se difícil a sua aplicação. Com tantas leis, decretos, normas e instruções, a situação atual descrita, menos de 50% da população é atendida com coleta de esgoto e menos de 30% tem sistema de tratamento, demonstrando que não se obedecem às leis, desde quem as emite, quem as fiscaliza nem até aos que a ela estão afetos. Destaca-se que a Constituição Federal, descreve: - Art Todos têm direito ao meio ambiente ecologicamente equilibrado, bem de uso comum do povo e essencial à sadia qualidade de vida, impondo-se ao Poder Público e à coletividade o dever de defendê-lo e preservá-lo para as presentes e futuras gerações. A lei federal nº /07 (7), em seu art. 45, estabelece que as edificações urbanas deverão, obrigatoriamente, conectar-se às redes públicas de água e esgotamento sanitário, utilizando-se dos serviços prestados pelo Poder Público (diretamente ou por intermédio de terceiros). Enquanto ausentes as redes coletivas de esgotamento sanitário, tanto em zona urbana quanto em zona rural, deverão as residências utilizarem sistemas individuais, os quais são adotados para atendimento unifamiliar, através do lançamento dos esgotos domésticos gerados em uma unidade habitacional, usualmente em fossa séptica seguida de dispositivo de infiltração no solo (sumidouro, irrigação sub-superficial). Para o grupo de pesquisa, o equipamento proposto pretende atender os seguintes princípios, e tudo acima caberia nos três princípios adotados: a. Cada um é responsável pelo seu esgoto produzido. b. Todos devem tratar seu esgoto e descartar após o tratamento com 30 mg/l de DBO e com 100 coliformes por ml. c. Qualquer tipo de tratamento aplicado não pode gerar outro tipo qualquer de poluição. Como proposição conceitual do processo, ficou estabelecido que o equipamento deveria ser uma miniaturização de uma estação de tratamento de esgotos (ETE), composta de uma associação dos processos biológicos anaeróbio e aeróbio (lodo ativado), com os microrganismos em suspensão, e possuir um decantador e uma célula de desinfecção. Embora todos os processos envolvidos apresentem vasta literatura técnica, é sabido entre os pesquisadores que o scale-down é muito mais complicado que a realização de scale-up de um processo. Outro fator que merecerá muita atenção será a variabilidade da composição dos esgotos a serem testados e os choques que normalmente acontecem em determinados horários e em alguns dias da semana, especialmente às segundas-feiras, dia normalmente dedicado à lavação de roupas e uso intensivo de sabões de diversos graus de biodegrabilidade e em algumas regiões o uso intensivo de água sanitária para a limpeza de roupas de trabalho. Faz parte também do produto informar ao usuário as informações para o reuso do efluente tratado, isto porque o objetivo inicial é de utilizá-los em área rural. O equipamento deve estar na mesma linha de desenvolvimento tecnológico de soluções similares, a exemplo do JOHKASOU. 4

5 O protótipo da Estação de Tratamento de Esgoto Unifamiliar foi construído em chapa de ferro, porém, ele foi projetado para a produção futura em Polietileno de Média Densidade (PEMD) através do processo de rotomoldagem. Para efeitos de estudos serão construídos dois módulos, um reator anaeróbio e outro aeróbio, e após a análise dos resultados, os dois reatores farão parte de um único equipamento. As análises mencionadas anteriormente nas sub-atividades do projeto, referem-se a ensaios que serão realizados com a aplicação de cargas e frequências normais do esgoto sanitário gerado. São analisados os seguintes parâmetros: a. DBO - Demanda Bioquímica de Oxigênio b. DQO - Demanda Química de Oxigênio c. Ph d. N-NH3 - nitrogênio amoniacal e. OD - Oxigênio Dissolvido 4. RESULTADOS Até o presente momento, boa parte das atividades mencionadas no item 3: métodos e materiais, já foram realizadas. O equipamento encontra-se instalado no Residencial São Francisco de Assis, em Itajaí, Santa Catarina. A figura 01, apresenta o equipamento na estrutura da UNISOCIESC, onde ocorreu a montagem e pré-testes, e a figura 02, apresenta o equipamento instalado em campo para testes. Figura 01: Protótipo na Estrutura da UNISOCESC Figura 02: Instalação do Protótipo O protótipo foi instalado em , e até o presente momento apenas conseguiu-se completar o processo de aclimatação e concentração de microrganismos mínima necessária. Conseguiu-se também observar que a inovação desenvolvida para o reciclo de lodo funciona muito bem para o decantador. Utilizou como aeração, um conjunto de membrana porosa e um soprador. A performance de aeração é muito boa, mas se faz necessário melhorar o protótipo para diminuir o ruído no período em que o aerador é automaticamente ligado pela ação do timer. O peneiramento na entrada e no decantador deverão ser aprimorados, reduzindo-se o diâmetro dos furos. CONCLUSÃO Os primeiros resultados, embora em pouca quantidade, são animadores e dão a certeza de que os objetivos, tanto técnico como financeiro, serão alcançados, pois o protótipo custou na mesma grandeza de um sistema de fossa e filtro. Considerando os ganhos de escala de produção, da construção dos dois módulos num só, do uso de PEMD e não mais chapa de ferro pintado, este preço será ainda inferior. Espera-se que em 2015, a Estação de Tratamento de Esgoto Unifamiliar esteja sendo comercializada. O governo subsidiando a solução proposta no presente artigo, evitaria a poluição gerada por 30 milhões de habitantes, reusaria na agricultura familiar mais de 3 milhões de litros de água por dia e dispensaria o investimento de instalação de rede de esgoto, elevatórias e sistema de tratamento. Esta prática é comum em países desenvolvidos como USA, Japão, Alemanha e França para citar apenas alguns. 5

6 RECONHECIMENTOS A FINEP e CNPq, e em especifico ao projeto NAGI UNISOCIESC (convênio ), que possibilitou recursos para identificar e apoiar o desenvolvimento do projeto descrito, e prospectar empresas apoiadoras a inovação descrita no artigo. REFERÊNCIAS [1] Sistema Nacional de Informações sobre Saneamento: diagnóstico dos serviços de água e esgotos Brasília: Ministério das Cidades, [2] Guia do Saneamento Básico: Perguntas e Respostas CPME Centro de Apoio ao Meio Ambiente MP/SC [3] NBR Tanques sépticos - Unidades de tratamento complementar e disposição final dos efluentes líquidos - Projeto, construção e operação ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas. [4] IBGE Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística Estados. Disponível em [5] RDWEP Rural Development Water and Environmental Program. Disponível em WorkshopSupplementalMaterials.html acessado em 09/2014 [6] Hiroshi Ogawa - Japan Education Center of Environmental Sanitation DOC N Kikukawa, Sumida-ku, Tokyo Japan [7] Lei federal nº disponível em - acesso em 08/