22º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental

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1 22º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 14 a 19 de Setembro 03 - Joinville - Santa Catarina II 198 UMA INVESTIGAÇÃO SOBRE A QUALIDADE DO EFLUENTE FINAL DA ETE DE MANGABEIRA JOÃO PESSOA (PB) BRASIL Annemarie König(1) - Doutora em Botânica, Universidade de Liverpool, Inglaterra. Bióloga, Universidade Federal de São Carlos. Professora Adjunta do Departamento de Engenharia Civil, área de Engenharia Sanitária e Ambiental da Universidade Federal de Campina Grande. Coordenadora da área de Engenharia Sanitária e Ambiental, AESA/ DEC/CCT/UFCG. Beatriz Susana Ovruski de Ceballos Doutora em Microbiologia Ambiental - Universidade de São Paulo. Mestre pela EPM-SP (Área de Concentração Microbiologia e Imunologia). Bioquímica UNT Argentina. Professora Adjunta do Departamento de Engenharia Civil, área de Engenharia Sanitária e Ambiental da Universidade Federal de Campina Grande. Coordenadora do Curso de Mestrado em Engenharia Civil. Vice Coordenadora do curso de Doutorado Institucional em Recursos Naturais UFPB. Tânia Maia de Almeida Bacharel em Ciências Biológicas pela Universidade Federal da Paraíba; Mestre em Genética de Microrganismos pela UFPB. Bióloga da Companhia de Águas e Esgotos da Paraíba CAGEPA. Endereço(1): Rua Manoel Alves de Oliveia, 186 Catolé Campina Grande - PB - CEP: Brasil - Tel: (83) akonig@dec.ufcg.edu.br RESUMO Lagoas de estabilização têm sido adotadas como método de tratamento para as águas residuárias domésticas nos municípios paraibanos, por serem mais apropriadas para o clima da região, apresentarem baixo custo de construção, operação e manutenção e serem eficientes na remoção da matéria orgânica, organismos indicadores e patogênicos. Programas de monitoramento sistemáticos devem ser implantados para avaliar o grau de tratamento alcançado. As flutuações que ocorrem nas características física, químicas e microbiológicas, do esgoto bruto e efluente final podem ser avaliadas através de estudos do ciclo nictemeral ( horas). Neste trabalho procurou-se avaliar se as variações nos valores

2 de parâmetros, tradicionalmente utilizados no monitoramento de lagoas de estabilização, que ocorrem no período diurno e noturno são significativas ou não. A pesquisa foi realizada na ETE de Mangabeira João Pessoa (PB), constituída de dois módulos de lagoas de estabilização em série (anaeróbia seguida de facultativa). Foram realizados três estudos do ciclo nictemeral, entre setembro e novembro de 00 onde amostras do esgoto bruto e efluente final foram coletadas a cada 4 horas entre 8 horas da manhã até 4 horas da manhã do dia seguinte, totalizando seis amostragens: 3 diurnas (, e horas) e 3 noturnas (, e horas). O teste de variância ANOVA (fator única a = 0,05) foi utilizado para verificar a existência ou não de diferenças estatísticas entre as amostragens diurnas e noturnas como também entre os três perfis realizados. Para o esgoto bruto não foram encontradas diferenças estatisticamente significativas entre as amostragens diurnas e noturnas para a DBO, ST, SS e CF e esta diferença só ocorreu para a DQO. No efluente final as diferenças estatisiticamente significativas foram encontradas tanto entre o período diurno e noturno (SS, Clorofila "a" e OD) como entre os três perfis realizados (DBO, CF, Clorofila "a" e OD). PALAVRAS-CHAVE: Algas, efluente final, lagoas de estabilização, ciclo nictemeral, análise de variância. INTRODUÇÃO O Brasil, com 7 milhões de habitantes, tem 75% de sua população concentrada em centros urbanos (IBGE, 01), que demandam quantidades crescentes de água para satisfazer as necessidades humanas e, nos centros industrializados, as atividades industriais. Em conseqüência dessa urbanização e industrialização crescentes, ocorre um aumento do volume de esgotos produzidos cujo destino é, na maioria das cidades brasileiras, os corpos receptores aquáticos contribuindo para sua degradação. No país, 93,9% da população é atendida com água tratada, mas somente 42,4% têm algum tipo de tratamento de esgoto. O Nordeste se enquadra dentro da média nacional para abastecimento de água, porém a rede de esgotos se restringe a 18,9% (SNIS, 1999 apud Von Sperling, 01). No estado da Paraíba, com seus 223 municípios somente 10 são contemplados com estações de tratamento de esgoto, destacando-se as lagoas de estabilização, por serem mais apropriadas para o clima da região, baixo custo de manutenção e operação e serem eficientes na remoção de matéria orgânica, de organismos indicadores e patogênicos (Keller & Pires, 1998; Von Sperling, 1996; de Oliveira, 1990; Bartone, 1986; Mara & Pearson, 1986; Silva, 1982; Mara, 1976) e ovos de helmintos (WHO, 1989; Leon & Cavalini, 1999), produzindo efluentes cuja qualidade dependerá da configuração do sistema e do uso que se dará ao efluente final. Programas de monitoramento sistemático devem ser implantados para avaliar o grau de tratamento alcançado e caso o efluente seja lançado em águas superficiais, avaliar os impactos causados. As lagoas de estabilização, por serem reatores biológicos que suportam elevadas cargas orgânicas e hidráulicas produzem efluentes finais bastante variados ao longo do ciclo diário. Em regiões tropicais, a elevada intensidade luminosa propicia

3 condições ideais para o crescimento exuberante de algas (Konig, 01), acentuando as flutuações haja vista a forte influência desses microrganismos sobre as flutuações de muitos parâmetros clássicos do monitoramento, particularmente aqueles associados com a matéria orgânica. Este trabalho se propõe a verificar a existência ou não de diferenças significativas entre qualidade física, química e microbiológica diurna e noturna do esgoto bruto e efluente final da ETE de Mangabeira João Pessoa (PB) em três estudos de ciclos nictemerais. MATERIAIS E MÉTODOS A pesquisa foi realizada na cidade de João Pessoa ( "S; "O; 43m acima do nível do mar), estado da Paraíba, Nordeste do Brasil. O clima se caracteriza por temperaturas diárias de a 31 C, com isotermas de 26,5 C e umidade relativa do ar elevada (74%). O período de chuvas se concentra nos meses de março até agosto. A ETE de Mangabeira foi construída para atender o bairro do mesmo nome e a população atendida é de habitantes, estimada a partir do número de ligações e ocupação por domicílio. É constituída de tratamento preliminar (gradeamento e desarenação) seguida de calha Parshall e, secundário (dois módulos de lagoas de estabilização em série anaeróbia: 3,7m de profundidade e 1,4 dias de TDH, seguida de facultativa: 1,8m de profundidade e 7 dias de TDH), ambas em funcionamento. A vazão por módulo é de 13,910m3/dia. O efluente final é lançado em um rio que corre adjacente à ETE. No período de setembro a novembro de 00, foram realizados três perfis de horas com análises de amostras do esgoto bruto (EB) e do efluente final (EF) do módulo 1 (F1) e do módulo 2 (F2) com coletas a cada 4 horas, iniciadas às horas da manhã e encerradas às horas da manhã do dia seguinte. Neste trabalho foram avaliados aqueles parâmetros relacionados à matéria orgânica: OD, DBO5, DQO, ST e SS (APHA, 1995), organismos indicadores de contaminação fecal: CF (APHA, 1995) e biomassa algal: clorofila "a" (Jones, 1979). Foram consideradas amostras diurnas e noturnas aquelas coletadas às, e horas e às, e horas respectivamente. O teste de variância ANOVA (fator único com a = 0,05) foi executado com aux?lio da planilha Excel. RESULTADOS A Tabela 1 mostra os resultados da qualidade do esgoto bruto e do efluente final dos três estudos de ciclo nictemeral realizados no período de setembro a novembro/00, cujos valores obtidos para as amostras diurnas foram estatisticamente diferentes dos valores obtidos para as amostras do período noturno. A Tabela 2 mostra os resultados da análise de variância ANOVA (fator único) do estudo comparativo das médias diurnas e noturnas daqueles parâmetros que apresentaram significância menor ou igual a 5% (Fcalculado > Fcritico).

4 No esgoto bruto, com exceção da DQO, os parâmetros não exibiram diferenças significativas entre as amostras diurnas e noturnas (Fcalculado menor que Fcrítico), indicando que a matéria orgânica expressa como DBO5, SS e ST e os microrganismos indicadores (CF) pouco variaram no ciclo de horas. No entanto a DQO, cujos valores pontuais diurnos, além de mais elevados, também foram mais variados que os noturnos (Tabela 1), indicando aportes de diferentes origens são lançados na rede coletora durante o dia e que são mais resistentes à degradação biológica, objetivo do teste de DBO5. Ao analisar os resultados do efluente final (Tabelas 1 e 2) com relação aos parâmetros clássicos que expressam a matéria orgânica em efluentes de lagoas de estabilização (DBO5, SS e ST) não foram verificadas diferenças estatísticas entre as amostras coletadas durante o dia e à noite. Porém diferenças estatisticamente significativas ocorreram para os sólidos suspensos e clorofila "a", que expressam a biomassa algal, em conseqüência da sua presença maciça nas lagoas de estabilização durante as horas iluminadas do dia, como também do produto do intenso metabolismo do fitoplancton durante o dia, o oxigênio dissolvido. Tabela 1 Parâmetros analisados no esgoto bruto e no efluente final da ETE de Mangabeira João Pessoa (PB), em três estudos nictemerais, cujos valores diurnos e noturnos mostraram diferenças significativas (análise de variância ANOVA fator único com a = 0,05). DQO (mgo2/l) no esgoto bruto OD (mg/l) no efluente final Perfil Horário Diurno Valor Horário Noturno Valor Horário Diurno

5 Valor Horário Noturno Valor Primeiro ,8 4, ,1 3,5 88

6 530 6,0 2,0 Segundo ,6 1, ,2 0,4

7 ,0 0,5 Terceiro ,8 1,

8 3,6 0, ,2 0,6 SS (mg/l) no efluente final Clorofila "a" (m g/l) no efluente final Primeiro

9 Segundo 60 58

10 Terceiro 1

11

12 Tabela 2 Resultados da análise de variância (ANOVA fator único com a = 0,05) para comparação das médias diurnas e noturnas. Esgoto bruto (entre período diurno x noturno) Efluente final (entre período diurno x noturno) Parâmetro F calculado F crítico F calculado F crítico DBO (mgo2/l) 1,809 4,493 0,0011 4,493 DQO (mgo2/l) 8,282 4,493 0,07 4,493 ST (mg/l)

13 0,035 4,493 0,0062 4,493 SS (mg/l) 0,358 4,493 18,234 4,493 CF (UFC/100mL) 0,597 4,493 1,032 4,493 Clorofila "a" (m g/l) - - 6,3 4,493 Oxigênio Dissolvido (mg/l) - - 6,259 4,493

14 Quando se aplicou a análise de variância entre os três perfis, somente aqueles parâmetros apresentados na Tabela 3, mostraram diferenças estatisticamente significativas, ou seja, onde o Fcalculado foi maior que Fcritico (Tabela 4). Para esgoto bruto, somente houve diferenças estatísticas entre os perfis para os coliformes fecais cujos valores máximo e mínimo foram de 5,2x107UFC/100mL (primeiro perfil) e 1,3x107UFC/100mL 1,3E+07 (segundo perfil) respectivamente, quando a literatura aponta como valores típicos para águas residuárias brutas, valores entre 106 até 1UFC/100mL (Feachem et al., 1983). No efluente final as diferenças estatísticas entre os três perfis também ocorreram para os coliformes fecais. Este resultado tem implicações de ordem sanitária e ambiental, pois as concentrações estão relacionadas à eficiência da ETE em remover esses organismos indicadores e na carga fecal que está sendo lançada no corpo receptor. No efluente final também foram encontradas diferenças estatisticamente significativas entre os três perfis para os parâmetros OD, DBO5 e clorofila "a", sugerindo que estudos do ciclo diário realizados na mesma época climática, que neste trabalho foi o verão, não necessariamente devem ter comportamentos idênticos. Neste trabalho, as diferenças foram uma expressão da presença, no efluente final, da biomassa algal (clorofila "a") que exerce uma demanda de oxigênio ao ser degrada via processo aeróbio (DBO), mas cujo metabolismo produz quantidades consideráveis de oxigênio dissolvido, que podem contribuir na oxigenação do corpo receptor. Na Europa, os corpos receptores podem receber efluentes de lagoas de estabilização desde que excedam uma DBO5 de 25mgO2/L e sólidos suspensos de 5mg/L (EEC, 1991), por se tratar de biomassa viva. Tabela 3 Parâmetros analisados em três perfis de horas, no esgoto bruto e no efluente final da ETE de Mangabeira João Pessoa (PB), e que mostraram diferenças significativas entre eles quando submetidos a análises de variância (ANOVA fator único com a = 0,05). CF (UFC/100mL) no esgoto bruto OD (mg/l) no efluente final DBO5 (mo2g/l) no efluente final

15 PERFIS PERFIS PERFIS Hora 1 2 3º 1 2 3º 1 2 3º 4,0E07 4,3E07 1,9E07 3,8 1,6 2,

16 4,5E07 1,7E07 2,3E07 9,1 3,2 3, ,2E07 1,8E07 2,5E07 6,0 3,0 2, ,0E07 4,7E07 4,4E07

17 4,5 1,6 1, ,8E07 3,3E07 1,8E07 3,5 0,4 0, ,0E07 1,3E07 3,3E07 2,0 0,5 0,6

18 13 36 CF (UFC/100mL) no esgoto bruto Clorofila "a" (m g/l) no efluente final Hora 1 2 3º 1 2 3º 3,2E05 3,2E05 2,9E

19 5,4E06 1,1E 1,9E ,3E05 1,8E 2,5E ,6E05 2,2E 6,0E ,8E05 5,1E

20 1,2E ,1E05 2,8E 6,2E Tabela 4 Resultados da análise de variância (ANOVA fator único com a = 0,05) para comparação das médias dos três perfis de horas realizados entre set/00 e nov/00 na ETE de Mangabeira João Pessoa (PB). Esgoto bruto (entre os três perfis) Efluente final (entre os três perfis) Parâmetro F calculado F crítico F calculado F crítico

21 DBO (mgo2/l) 1,399 3,682 6,222 3,682 DQO (mgo2/l) 2,5 3,682 2,146 3,682 ST (mg/l) 2,928 3,682 2,686 3,682 SS (mg/l) 1,2 3,682 1,319 3,682 CF (UFC/100mL) 5,889 3,682

22 1,686 0,218 Clorofila "a" (m g/l) - - 1,402 0,276 Oxigênio Dissolvido (mg/l) - - 6,151 3,682 CONCLUSÕES A utilização de ferramentas estatísticas permitiu entender melhor as variações que ocorrem no ciclo diário tanto no esgoto bruto como no efluente final de lagoas de estabilização, que anteriormente eram conhecidas, porém resultantes da experiência do pesquisador. Este trabalho mostrou que no esgoto bruto alguns parâmetros, como a DBO, ST, SS e CF tiveram o mesmo comportamento ao longo do ciclo diário, não havendo diferenças estatísticas entre as amostragens diurnas e noturnas, essa ocorrendo somente para a DQO. No entanto, no efluente final, as diferenças estatisticamente significativas foram encontradas tanto entre para amostras coletadas durante o dia e à noite assim como também para as amostras dos diferentes ciclos nictemerais, realizados numa mesma época climática (verão) e relacionados aos parâmetros que indicam a presença (DBO, SS, clorofila "a") e o seu metabolismo (OD). Também ficou evidenciado que, para uma mesma época climática, o efluente final da ETE avaliada continha diferentes cargas fecais resultando em implicações de ordem sanitária e ambiental, pois as concentrações encontradas são produto do complexo de interações entre

23 os microrganismos que habitam esse sistema aquático hipereutrófico e estão relacionadas com a eficiência da ETE. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS APHA Standart Methods for the Examination of Water and Wastewater. 19th ed. American Public Health Association BARTONE, C. R. Waste stabilization ponds and reuse of effluents. In: Seminário Regional de Investigation sobre Lagunas de Estabilizacion, CEPIS, Lima Peru de OLIVERA, R. The performance of deep stabilization ponds in Northeast Brazil. PhD Thesis, University of Leeds, U.K EEC - European Community Council Directive of 21 May 1991 concerning urban wastewater treatment (9/271/EEC). Official Journal of the European Communities n L135/40-52 (30May) FEACHEM, R. G.; BRADLEY, D. J.; GARELICK, H; MARA, D. D. Sanitation and diseases health aspects of excreta and wastewater management. Chichester. John Wiley & Sons IBGE. Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística. Sinopse preliminar do censo demográfico de 00. Volume 7. Rio de Janeiro 01. JONES, J. G. A guide to methods for estimating microbial numbers and biomass in freshwaters. FBA Freshwater Biological Association Scientific Publication nº 39 Ambleside U.K KELLER, E.; PIRES, E. C. Lagoas de estabilização: projeto e operação. 1ª edição. Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental (ABES), Rio de Janeiro KONIG, A. Biologia de las lagunas de estabilizacion: algas. In: Sistemas de Lagunas de estabilizacion. Como utilizar aguas residuales tratadas en sistemas de regadio. Capitulo 2. McGraw Hill. Colombia. 01. LEON, G. S.; CAVALLINI, J. M. Tratamento e uso de águas residuarias. OPS/CEPIS, Lima Peru. Trad. de Gheyi, H. R.; Konig, A.; Ceballos, B. S. O.; Damasceno, F. A. V. (UFPB Campina Grande) MARA, D. D. Sewage Treatment in hot climates. Chichester. John Wiley & Sons 1976.

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