Profº Luiz Sérgio Philippi. Florianópolis, outubro de
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1 ATENÇÃO Apresentação do Seminário A Lei da Política Nacional do Saneamento Básico (lei /07) e o Inquérito Civil Público Estadual 04/04/PGJ/MPSC, realizado nos dias 30 e 31 de outubro de Arquivos cedidos pelo Ministério Público do Estado de Santa Catarina
2 UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL GRUPO DE ESTUDOS EM SANEAMENTO DESCENTRALIZADO Profº Luiz Sérgio Philippi Florianópolis, outubro de
3 Efluentes Domésticos Águas residuárias provenientes da utilização de água potável em zonas residenciais e comerciais; Caracterizam-se pela grande quantidade de matéria orgânica, nutrientes (nitrogênio e fósforo) e microorganismos; Podem conter microorganismos patogênicos provenientes de indivíduos doentes (propagação de doenças de veiculação hídrica); COMPOSIÇÃO ÁGUA 99,9% SÓLIDOS 0,1% Substâncias inorgânicas 30% (areias, sais, metais) Substâncias orgânicas 70% (proteínas, carboidratos, gorduras) 3
4 de: A matéria orgânica nos esgotos é representada quantitativamente em termos DBO demanda bioquímica de oxigênio, ou seja, é a demanda de oxigênio necessária para degradar biologicamente a matéria orgânica; DBO esgoto bruto = ± 300 mg/l; DQO demanda química de oxigênio, ou seja, é a demanda de oxigênio necessária para degradar quimicamente a matéria orgânica; DQO esgoto bruto = ± 600 mg/l; Contribuição per capita de matéria orgânica: 45 a 55 g DBO/hab.dia 90 a 110 g DQO/hab.dia Os nutrientes presentes nos esgotos são principalmente o nitrogênio e o fósforo, e estes apresentam-se nos esgotos nas formas orgânicas (± 30%) e inorgânicas (± 70%). 4
5 Efluentes Industriais Águas residuárias provenientes das indústrias; Podem apresentar produtos químicos que impossibilitem a sua coleta no mesmo sistema coletor do esgoto doméstico; Composição: bastante variada dependendo da indústria; Presença de compostos químicos tóxicos e metais pesados; Temperatura elevada, provocando desequilíbrios ecológicos no corpo receptor; Nutrientes em excesso, causando a eutrofização da água; Um mesmo processo industrial pode apresentar grande variabilidade nos efluentes dependendo da matéria-prima utilizada, do processo empregado e do nível tecnológico da empresa. 5
6 Remoção de matéria orgânica Remoção de sólidos em suspensão Por que tratar os esgotos? Remoção de nutrientes Remoção de organismos patogênicos 6
7 Consumo de oxigênio Matéria orgânica 7
8 Demanda de oxigênio DBO 8
9 Curva de depressão de oxigênio 9
10 Curva de depressão de oxigênio em várias condições de saturação 10
11 EUTROFIZAÇÃO 11
12 CONTAMINAÇÃO POR MICROORGANISMOS PATOGÊNICOS DOENÇA ORGANISMO DOENÇA ORGANISMO Cólera Disenteria Enterite Bactéria Poliomielite vírus Bactéria Disenteria amebiana Protozoário Febre tifóide Bactéria Esquistossomose Verme Hepatite infecciosa vírus Ancilostomíase Verme Criptosporidiose Protozoário Malária Protozoário Dengue Vírus Febre amarela Vírus 12
13 DOENÇAS DE VEICULAÇÃO HÍDRICA Esquistossomos e Febre tifóide 13
14 SITUAÇÃO DO SANEAMENTO NO BRASIL No Brasil a porcentagem de cobertura total de redes coletoras de esgotos é de 51,8%, sendo que nas áreas rurais, existem 7 milhões de propriedades, e 96% não possuem ligações em redes; No Estado de Santa Catarina, o índice de atendimento total, em áreas rurais e urbanas é de 11,8%; Com relação à vazões de esgoto em SC, são produzidos em média m 3 /dia, destes, m 3 /dia são coletados e tratados, sendo o restante lançado in natura nos corpos d água; 14
15 Representação espacial do índice de atendimento total de coleta por faixas percentuais, segundo os estados brasileiros. Fonte: SNIS (2003) 15
16 Medidas de caráter corretivo Programa de controle da poluição da água 1. Diagnóstico da situação existente; 2. Definição da situação desejável; 3. Estabelecer e desenvolver medidas de controle; 4. Programas de acompanhamento; 5. Suporte institucional legal. 16
17 1. Diagnóstico da situação existente Dados do meio biológico Áreas sujeitas à erosão Uso e ocupação do solo Caracterização Sócio-econômica Condições hidráulicas do corpo d água Levantamento usos múltiplos Dados fisiográficos da bacia Estudo das condições do corpo d água e de sua bacia hidrográfica Diagnóstico de qualidade da água do manancial 17
18 Água escoamento superficial Efluentes industriais Fezes de animais IQA * Avaliação da carga poluidora Identificação e quantificação das cargas poluidoras Efluentes domésticos Água de escoamento superficial *Fontes de Perfil sanitário Fertilizantes poluição Efluentes D&I Lixo (chorume) Pesticidas Dejetos de animais 18
19 2. Definição da situação desejável Qual é a situação desejável para um corpo d água? Dependerá dos usos a que o mesmo se destina Portanto, os requisitos de qualidade serão estabelecidos em função dos usos, o que exigirá, de antemão, a definição dos usos e a classificação do corpo d água. As medidas adotadas visando garantir que sejam observados os limites e condições estabelecidos para uma dada classe, constituise no enquadramento. 19
20 3. Estabelecer e desenvolver medidas de controle (específicas para os efluentes) a) Implantação de Sistemas de Coleta e Tratamento de Esgoto b) Reuso da Água c) Afastamento das Fontes de Poluição d) Modificação no Processo Industrial 20
21 4. Programas de acompanhamento A Organização Mundial de Saúde (OMS) sugere três tipos para acompanhamento da qualidade das águas A) MONITORAMENTO B) VIGILÂNCIA C) ESTUDO ESPECIAL 21
22 5. Suporte Institucional Legal INSTITUTO BRASILEIRO DE MEIO AMBIENTE IBAMA CONSELHO NACIONAL DO MEIO AMBIENTE CONAMA POLÍTICA NACIONAL DO MEIO AMBIENTE LEI FEDERAL Nº 6.938/81 ÓRGÃOS DE CONTROLE DA POLUIÇÃO E LEGISLAÇÃO Resolução ESTADUAIS Nº 6 (ANA) - PROGRAMA NACIONAL DE DESPOLUIÇÃO DE BACIAS HIDROGRÁFICAS regulamenta: O pagamento pelo esgoto tratado e estimula a construção de ETEs. Introdução do conceito de POLUIDOR-PAGADOR Lei /07 institui a Política Nacional de Saneamento BásicoB 22
23 Coletores Coletor Predial: canalização que conduz os esgotos sanitários dos edifícios; Coletor de esgotos ou coletor secundário: canalização que recebe efluentes dos coletores prediais; Coletor Tronco: canalização principal de maior diâmetro, que recebe os efluentes de vários coletores de esgotos, conduzindo-o a um interceptor e emissário. 23
24 Interceptores Canalizações de grande porte que interceptam o fluxo dos coletores com a finalidade de proteger cursos de água, lagos, praias, etc, evitando descargas diretas; Emissário Conduto final de um sistema de esgotos sanitários, destinado ao afastamento dos efluentes da rede para o ponto de lançamento (descarga), sem receber contribuições no percurso; 24
25 Estações elevatórias Instalações eletromecânicas para elevar os esgotos sanitários, com o objetivo de evitar o aprofundamento excessivo das canalizações, proporcionar a transposição de sub-bacias, a entrada nas estações de tratamento ou a descarga final no corpo d água receptor; 25
26 Sifões invertidos Canalizações rebaixadas que funcionam sob pressão, destinadas à travessia de canais, obstáculos como rodovias, ferrovias, etc; Órgãos complementares Obras e instalações complementares que compreendem poços de visita (câmaras de inspeção, também utilizados como elementos de junção e de mudança de declividades) e tanques flexíveis; 26
27 Estações de tratamento de esgotos Têm por objetivo reduzir a carga poluidora dos esgotos sanitários antes de seu lançamento no corpo de água receptor; Obras de lançamento final Destinadas a descarregar de forma conveniente os esgotos sanitários no corpo de água receptor.; 27
28 28
29 CLASSIFICAÇÃO QUANTO À FUNÇÃO DE TRATAMENTO DAS UNIDADES: TRATAMEN TO PRELIMINA Remoção R de gorduras e sólidos grosseiros TRATAMEN TO PRIMÁRIO Remoção de sólidos em suspensão TRATAMEN TO SECUNDÁR Remoção IO de sólidos em suspensão e dissolvidos TRATAMEN TO TERCIÁRIO Remoção de nutrientes (N e P) e/ou patógenos DISPOSIÇÃ O OU REÚSO Disposição no solo ou corpos d água Reúsos diversos 29
30 TRATAMENTO PRELIMINAR Se dá por meio de grades e caixas de areia, visando à retenção dos sólidos em suspensão (galhos e demais materiais mais grosseiros, como terra, areia e gordura decantáveis) que deve ser posteriormente conduzido para aterros sanitários. Finalidades da remoção de sólidos grosseiros: Proteger as unidades subseqüentes; Proteger as bombas e tubulações; Facilitar o transporte do líquido; 30
31 TRATAMENTO PRIMÁRIO Decantação simples por meio da ação da força da gravidade ou por precipitação química, o que requer o uso de produtos químicos. Nesse estágio é gerado o lodo primário que deve ser manuseado com cuidado e tratado por processos de secagem ou incineração antes da sua disposição no solo. 31
32 TRATAMENTO SECUNDÁRIO Remoção de sólidos finos suspensos que não decantam; Filtração biológica; Processos de lodos ativados (colônias de microorganismos mantidas em contato com o líquido); Decantação intermediária ou final; Lagoas de estabilização. 32
33 TRATAMENTO TERCIÁRIO Remoção de nutrientes (N e P) e organismos patogênicos; Quando o lançamento dos efluentes tratados se der em corpos d água importantes para a população, seja porque deles se capta a água para o consumo, seja porque são espaços de lazer, recomenda-se também o tratamento terciário seguido de desinfecção, via cloração das águas residuais. 33
34 CLASSIFICAÇÃO QUANTO À VIA BIOLÓGICA DE TRATAMENTO (COM A PRESENÇA DE OXIGÊNIO OU NÃO): TRATAMENTO ANAERÓBIO Sem a presença de oxigênio TRATAMENTO AERÓBIO Com a presença de oxigênio C 6 H 12 O 6 3CO 2 + 3CH 4 A matéria orgânica, sem a presença de oxigênio, é transformada em gás carbônico e gás metano. C 6 H 12 O 6 + O 2 CO 2 + C 5 H outros produtos finais A matéria orgânica, com a presença de oxigênio, é transformada em gás carbônico, novas células (biomassa), e outros produtos, como água. 34
35 CLASSIFICAÇÃO QUANTO À VIA BIOLÓGICA DE TRATAMENTO (COM A PRESENÇA DE OXIGÊNIO OU NÃO): TRATAMENTO AERÓBIO C 6 H 12 O 6 + O 2 CO 2 + C 5 H outros produtos finais A decomposição é feita por bactérias aeróbias que consomem o oxigênio dissolvido existente na água; Exemplos: Lagoas aeradas, Lodos ativados, Filtros biológicos percoladores, Filtros de areia, Filtros plantados com macrófitas verticais, Biofiltros aerados submersos. 35
36 CLASSIFICAÇÃO QUANTO À VIA BIOLÓGICA DE TRATAMENTO (PRESENÇA DE OXIGÊNIO OU NÃO): TRATAMENTO C ANAERÓBIO 6 H 12 O 6 3CO 2 + Exemplos: Lagoas anaeróbias, Tanques sépticos, Filtros anaeróbios, Reatores anaeróbios compartimentados, Reatores anaeróbios de leito fluidizado, Reatores anaeróbios com manta de lodo e fluxo ascendente (UASB). Uma pessoa produz 110gDQO.dia 3CH 4 Se este esgoto for tratado em um reator anaeróbio com 67% de eficiência de remoção de DQO poderá ser formado 18,4 gch 4 /pessoa.dia, e este metano equivale em energia a: 185,3 wh/pessoa.dia ou 66,8 kwh/pessoa.ano 36
37 37
38 Lagoas anaeróbias, Tanques sépticos, Filtros anaeróbios, Reatores anaeróbios com manta de lodo e fluxo ascendente (UASB), Lagoas facultativas ou aeradas, Filtros biológicos, Lodos ativados. 38
39 Reatores anaeróbios com manta de lodo e fluxo ascendente (UASB) Tratamento de dejetos suínos Braço do Norte/SC 39
40 Reatores anaeróbios com manta de lodo e fluxo ascendente (UASB) Tratamento de dejetos suínos Braço do Norte/SC Coleta e medição da produção de biogás 40
41 Reatores anaeróbios com manta de lodo e fluxo ascendente (UASB) Tratamento de esgotos domésticos São Ludgero/SC 41
42 Reator UASB + Biofiltro Aerado Submerso Tratamento de esgotos domésticos Luzerna/SC, habitantes 42
43 Reator UASB + Biofiltro Aerado Submerso ETE Interlagos (Linhares/ES) habitantes ETE Meaípe (ES) habitantes 43
44 Enquadramento de corpos d ád água e padrões de lançamento amento de efluentes Resolução CONAMA Nº 357 de 17/03/2005: estabelece as condições e padrões de lançamento de efluentes e classifica os corpos d água de acordo com seus respectivos usos; O controle do lançamento de efluentes deve ser feito de maneira que os corpos receptores mantenham-se dentro das condições estabelecidas pelas respectivas classes; A nova resolução exige mais controle que a anterior (CONAMA Nº 20 de 18/06/1986) e prevê com base na Lei de Crimes Ambientais, pena de prisão para os que não observarem os padrões das cargas poluidoras.; Dos quase 600 parâmetros da resolução, há 39 novas condições e 11 valores e condições mais restritivos. 44
45 Legislaçã o CONAMA 357 (2005)* Concent. (mg/l) DBO 5 DQO SS Eficiênci a (%) Concent. (mg/l) Concent. (mg/l) N total ou NH4 Concent. (mg/l) P total Concent. (mg/l) Coliform es fecais Concent. (NMP) AL (1985) GO (1978) MS (1997) MG (1986) PB (1989) ** 1** - RS (1989) Variável - Variável Variável SC (1981) ** 1** - SP (1976) *Para lançamentos de efluentes em corpos d água classe 2 ** Para lançamento de efluentes em trechos de corpos d água contribuintes de lagos, lagoas e represas 45
46 700,00 NO BRASIL O MODELO DE SANEAMENTO É ANCORADO NA CONCEPÇÃO CLÁSSICA, CENTRALIZADORA, QUE SE BASEIA NA CONSTRUÇÃO DE GRANDES ESTAÇÕES DE TRATAMENTO E EXTENSAS REDES COLETORAS, COM A TRANSPOSIÇÃO DOS ESGOTOS DE VÁRIAS MICRO- BACIAS HIDROGRÁFICAS PARA UMA ÚNICA. OBSERVA-SE QUE O CUSTO DAS REDES CORRESPONDE DE 65 À 83% DO TOTAL DO SISTEMA (Ministério das Cidade, 2003). Custo per cápita (R$/ hab.) 600,00 500,00 400,00 300,00 200,00 100,00 - Menor que De a De a Maior que Faixa de população SANEAMENTO DESCENTRALIZADO Tratamento Rede MODELOS ALTERNATIVOS DE SANEAMENTO SANEAMENTO ECOLÓGICO 46
47 Administração tecnológica (baixos padrões gerenciais e de eficiência); Privilégio a grandes projetos Estações de tratamento e redes coletoras; Baixo atendimento às populações carentes, áreas isoladas e áreas rurais; Baixo nível de participação comunitária (controle social); Baixo nível de adesão a programas de educação sanitária e ambiental; Tecnologias pouco adequadas às condições diversas ambientais e sociais; Ausência de mecanismos externos de controle; Estruturas com custos de implantação e operação muito elevados; Dirigentes não tem mandato próprio >> afeta a representatividade política. 47
48 Processos e modos operacionais pouco monitorados e pouco eficientes (perdas - valores > 50%, baixa qualidade dos serviços e produtos); Ingerência política; Problemas sanitários e ambientais; Municípios alienados do processo; Pequena capacidade de inovação tecnológica; Falta de integração com outros setores (saúde, educação, meio ambiente, recursos hídricos, planejamento urbano, energia, agricultura); Ineficiência: bens naturais; Corporativismo. 48
49 Perspectiva da sustentabilidade Conceito base de novas legislações ambientais. Gestão integrada abastecimento de água e geração dos esgotos Tratamento e reutilização dos efluentes tratados (segregados ou não) Aproveitamento dos diferentes fluxo produzidos (não contaminados) CONSERVAÇÃO DOS RECURSOS HÍDRICOS E NATURAIS Saneamento descentralizado insere-se nesta lógica de sustentabilidade. 49
50 Definição: coleta, tratamento e disposição final/reúso dos esgotos em residências, condomínios, bairros, comunidades isoladas, áreas rurais. VANTAGENS: Redução do transporte dos esgotos, com a eliminação de elevatórias e reservatórios; A geração de oportunidades de reutilização local dos efluentes e recarga de aqüíferos; Pequena dependência de sistemas com infra-estrutura complexa, por exemplo, energia ou abastecimento de água; Problemas em uma unidade não causam colapso em todo o sistema; Maior auto suficiência na construção, operação e manutenção dos sistemas (relativa independência de especialistas e de consultores); Desenvolvimento de potencialidades locais - pequenos sistemas de tratamento podem ser projetados, operados e monitorados pelos profissionais locais, ampliando o campo de trabalho. 50
51 NECESSIDADES E DESAFIOS: Melhorar a eficiência dos sistemas rústicos comumente utilizados, como tanques sépticos seguidos de sumidouros, adicionando componentes que permitam maior depuração dos esgotos; Desenvolver novas alternativas tecnológicas; Desenvolver novas pesquisas para os sistemas compactos; Melhorar o gerenciamento dos sub-produtos formados (lodo); Incorporação de conceitos trazidos pelo saneamento sustentável ou ecológico, como, segregação dos esgotos, reúso, redução do consumo de água e conseqüente produção de esgotos. 51
52 52
53 nutrientes em Kg Nutriente Urina (500 l/ano) Fezes (50 l/ano) Total Requerido para 230 Kg de cereais Nitrogênio 5,6 0,09 5,7 5,6 Fósforo 0,4 0,19 0,6 0,7 Potássio 1,0 0,17 1,2 1,2 Total N + P + K 7,0 Kg (94 %) 0,45 Kg (6 %) 7,5 Kg (100%) 7,5 Kg Fonte: Drangert, 1998 Uma pessoa produz 500 L urina por ano = 5,6 Kg Nitrogênio Produção industrial de uréia consome 13,3 kwh/kg Nitrogênio, o aproveitamento da urina resultaria em uma economia de energia de 74,5 kwh/ano.pessoa Energia produzida pela digestão anaeróbia 66,8 kwh/pessoa.ano + 74,5 kwh/ano.pessoa = 141,3 53 kwh/ano pessoa
54 ALTERNATIVAS TECNOLÓGICAS APLICÁVEIS AO SANEAMENTO DESCENTRALIZADO: TRATAMEN TO PRELIMINA R TRATAMEN TO PRIMÁRIO UNIDADES DE TRATAMENTO PRIMÁRIO Tanque Séptico Filtro Anaeróbio Reator Anaeróbio Compartimentado Reator Anaeróbio com Manta de Lodo (UASB) Lagoas Anaeróbias TRATAMEN TO SECUNDÁR IO TRATAMEN TO TERCIÁRIO UNIDADES DE TRATAMENTO SECUNDÁRIO/TERCIÁRIO Filtro de Areia Filtros Plantados com Macrófitas Biofiltros Aerados Submersos Filtros Percoladores Lagoas Facultativas ou Aeróbias DISPOSIÇÃ O OU REÚSO 54
55 ALTERNATIVAS TECNOLÓGICAS COMBINADAS exemplos de aplicação: CAIXA DE GORDU RA TANQUE SÉPTICO FILTRO PLANTADO COM MACRÓFITAS DE FLUXO HORIZONTAL REDE PLUVIAL Sistema residencial Bairro Sambaqui Florianópolis/SC Atende 5 pessoas Nível de tratamento alcançado secundário Área ocupada: ± 10 m 2 Custo - sistema para 5 pessoas: R$ 357,0 por pessoa Custo - sistema para 50 pessoas: R$ 242,0 por pessoa 55
56 ALTERNATIVAS TECNOLÓGICAS COMBINADAS exemplos de aplicação: ÁGUAS NEGRAS (pia cozinha + vaso sanitário) CAIXA DE GORDU RA TANQU E SÉPTIC O FILTRO DE AREIA INFILTRAÇ ÃO NO SOLO Sistema residencial Bairro Ratones Florianópolis/SC Atende 3 pessoas Nível de tratamento alcançado terciário Área ocupada: ± 6 m 2 Custo - sistema para 5 pessoas: R$ 386,0 por pessoa Custo - sistema para 50 pessoas: R$ 219,0 por pesso 56
57 ALTERNATIVAS TECNOLÓGICAS COMBINADAS exemplos de aplicação: ÁGUAS CINZAS (lavatório + chuveiro + máquina) FILTRO ANAERÓB IO REÚSO VASO SANITÁRIO E REGA DE JARDIM FILTRO DE AREIA Sistema residencial Bairro Ratones Florianópolis/SC Atende 3 pessoas Nível de secundário tratamento alcançado Área ocupada: ± 6 m2 57 -
58 ALTERNATIVAS TECNOLÓGICAS COMBINADAS exemplos de aplicação: CAIXA DE GORDUR A TANQUE SÉPTICO BIOFILTRO AERADO SUBMERSO POTENCIAL DE REÚSO ELEVADO Sistema piloto compacto pesquisa UFSC Florianópolis/SC Atende uma vazão equivalente - 10 pessoas Nível de tratamento alcançado - terciário Área ocupada: ± 2 m2 Custo - sistema para 5 pessoas: R$ 551,0 por pessoa Custo - sistema para 50 pessoas: R$ 133,0 por pessoa 58
59 ALTERNATIVAS TECNOLÓGICAS COMBINADAS exemplos de aplicação: LAGOA ANAERÓB IA FILTRO PLANTADO COM MACRÓFITAS DE FLUXO VERTICAL POTENCIAL DE REÚSO ELEVADO Sistema piloto pesquisa ETE Forquilhas São José/SC Nível de tratamento alcançado - terciário Área ocupada supondo sistema para 50 pessoas: ± 2 m 2 Custo (50 pessoas): R$ 236,00 por pessoa 59
60 Existem opções de tecnologias diferenciadas para aplicação no saneamento descentralizado; Cada tecnologia é mais adequada para uma determinada condição ambiental e social; Os custos variam de acordo com a escala de aplicação; Existem alternativas para o tratamento dos subprodutos (principalmente lodo); Ressalta-se a importância da adoção de medidas conservacionistas paralelas, como a redução do consumo de água, a prática do uso de fontes alternativas de água, etc. 60
61 Luiz Sérgio Philippi Grupo de Estudos em Saneamento Descentralizado Muito Obrigado! 61
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