PROJETO: Caracterização de Lodo de Estações de Tratamento de Esgotos Municipais RELATÓRIO TÉCNICO

Transcrição

1 PROJETO: Caracterização de Lodo de Estações de Tratamento de Esgotos Municipais Contrato FEHIDRO nº 287/2005 CORHI 57 RELATÓRIO TÉCNICO CARACTERIZAÇÃO FÍSICO-QUÍMICA, MICROBIOLÓGICA, PARASITOLÓGICA E ECOTOXICOLÓGICA DE LODOS DE ESTAÇÕES DE TRATAMENTO DE ESGOTO DO ESTADO DE SÃO PAULO Coordenação do Projeto: José Carlos Gurgel do Amaral Coordenação Técnica: Samira Issa

2 Objetivos apresentar e discutir os resultados das análises de caracterização físico-química, microbiológica, parasitológica e ecotoxicológica dos lodos de esgoto gerados em 7 ETEs do estado de São Paulo subsidiar a revisão da norma CETESB P 4.230/1999 e Resolução CONAMA 375/2006

3 Critério para a escolha das ETEs tipo de tratamento biológico realizado condicionamento final do lodo antes do envio a seu destino final tipo de ocupação da região que contribui com o esgoto, predominantemente industrial ou residencial ETEs selecionadas e regiões atendidas pelas redes de esgoto ETE Barueri esgoto sanitário de São Paulo (regiões Sul, Oeste, partes da região Norte e Centro), Cotia, Jandira, Itapevi, Barueri, Santana do Parnaíba, Carapicuíba, Osasco, Taboão da Serra partes dos esgotos de Embu e Itapecerica da Serra contribuição de efluentes domésticos e industriais em proporções variadas (rede coletora e caminhões)

4 ETEs selecionadas e regiões atendidas pelas redes de esgoto ETE Suzano esgoto sanitário de Suzano e Poa parte dos esgotos de Mogi das Cruzes e Ferraz de Vasconcelos contribuição de efluentes domésticos e industriais em proporções variadas - indústrias predominantemente químicas, farmacêuticas, metalúrgicas e de corantes ETE Parque Novo Mundo esgoto predominantemente doméstico (98%) proveniente de parte das Zonas Leste e Central de São Paulo e Zona Norte

5 ETEs selecionadas e regiões atendidas pelas redes de esgoto ETE Americana (ETE Carioba) esgoto sanitário; contribuição de efluentes domésticos e industriais predominam indústrias têxteis e tinturarias ETE Jundiaí esgoto sanitário; proporção de 40% doméstico e 60% industrial predominam indústrias de fiação, compensado, alimentos e bebidas ETE Vinhedo (ETE Pinheirinho) esgoto sanitário; predominantemente doméstico ETE Franca esgoto predominantemente doméstico (inclui caminhões limpa fossa) poucas indústrias de pequeno porte (pequenos curtumes)

6 Tabela 1 - Características e dados das Estações de Tratamento de Esgotos ETE Barueri Suzano Processo de tratamento Q a Lodo Adiciona ao processo de gerado condicionamento (L/s) (t/dia) Fase líquida Fase sólida Cal FeCl 3 Polímero Lodo ativado convencional Lodo ativado convencional Digestor (T 25 C) e filtro prensa Digestor (T C) e filtro prensa Idade do lodo (dia) Tempo de detenção no digestor (dia) b Sim Sim Sim Sim b 6 60 Parque Novo Mundo Lodo ativado por alimentação escalonada Flotadores seguidos de filtro prensa Sim Sim b 6 c Americana (Carioba) Jundiaí Vinhedo (Pinheirinho) Filtro biológico Lagoas Aeradas de Mistura Completa seguidas de Lagoas de Sedimentação. Lodo ativado com aeração prolongada Digestor (T C), centrífuga e leito de b b Sim d 10,5 secagem (15 dias) Centrífuga e secagem ao ar por mais de 40 dias em leiras com b b Sim 4-5 c revolvimento Prensa desaguadora b b Sim 20 c Digestor (T 24 C) e Franca Lodo ativado convencional b Sim Sim 4, filtro esteira T = Temperatura Q a = vazão afluente. b = não é efetuada adição do condicionante c = a ETE não possui digestor d = idade do lodo não é pertinente para filtro biológico Fonte: Pesquisa de campo realizada junto às ETEs em janeiro de 2007.

7 Amostragem Quatro campanhas de amostragem (trimestrais): abril, julho e outubro de 2007 e janeiro de 2008 Total de 28 amostras de lodo de esgoto Pontos de coleta ETE Barueri e ETE Suzano: após a filtração no pátio de acumulação de lodo; lodo recém produzido ETE Parque Novo Mundo: após o desmonte das placas no filtro prensa ETE Americana: leito de secagem; lodo mais antigo ETE Jundiaí: leira de secagem; lodo pronto para envio para uso agrícola ETE Vinhedo: saída de prensa desaguadora ETE Franca: saída do filtro esteira

8 Tabela 4 - Preparo das amostras de lodo de esgoto realizado de acordo com as características do teste realizado Preparação de amostras de lodo Testes realizados Massa bruta Extrato aquoso Extrato orgânico Análises químicas X X Análises microbiológicas X Teste de toxicidade aguda com bactérias luminescentes Vibrio fischeri Teste de toxicidade aguda com Daphnia similis Teste de mutação reversa com Salmonella typhimurium Ensaios de germinação e alomgamento de raízes X X X X X

9 Caracterização físico-química Substâncias inorgânicas Arsênio, Bário, Cádmio, Chumbo, Cobre, Cromo, Mercúrio, Molibdênio, Níquel, Selênio, Zinco, Alumínio, Antimônio, Boro, Cálcio, Cianeto, Cobalto, Estanho, Ferro, Fluoreto, Fósforo, Magnésio, Potássio, Prata, Sódio, Sulfato, Vanádio, N nitrato total, N nitrito total, N amoniacal e N Kjeldahl total Carbono orgânico total Sólidos totais e sólidos voláteis ph e umidade

10 Caracterização físico-química Compostos orgânicos semi voláteis e voláteis Benzenos clorados, Ésteres ftálicos, Compostos fenólicos, Hidrocarbonetos aromáticos Voláteis, Hidrocarbonetos policíclicos aromáticos e Pesticidas (POPs da Convenção de Estocolmo) Dioxinas e furanos PCBs Caracterização microbiológica e parasitológica Coliformes termotolerantes Salmonella spp Ovos viáveis de Ascaris spp Enterovírus

11 Substâncias inorgânicas Não foram ultrapassadas as concentrações máximas permitidas na Resolução CONAMA 375/2006 em nenhuma das campanhas das ETEs para arsênio, bário, cádmio, chumbo, cobre, mercúrio e selênio Concentrações acima das permitidas pela Resolução CONAMA 375/2006: ETE Suzano em pelo menos uma campanha para cromo, molibdênio, níquel e zinco (indústrias químicas e metalúrgicas) ETE Parque Novo Mundo para o zinco (região eminentemente residencial)

12 Substâncias inorgânicas Em todas as amostras coletadas das ETEs foram detectados bário, chumbo, cobre, cromo e zinco ETEs Vinhedo e Franca foram detectadas baixas concentrações dos metais regulamentados pela Resolução CONAMA 375/2006 (predominam esgotos domésticos) Os lodos das ETEs apresentaram elevados teores de alumínio entre 1,52 e 28,0 g/kg Elevados teores de cálcio nas ETEs Suzano (9,7% a 20,6%) e Parque Novo Mundo (10,7% a 23,9%) - relacionados à utilização da cal

13 Substâncias inorgânicas ETEs Barueri e Suzano - concentrações mais elevadas de cobalto (contribuição de despejos industriais) Estanho detectado apenas nas ETEs Barueri, Suzano e Americana em concentrações de até 121 mg/kg (descarte de efluentes industriais não tratados) ETEs Franca, Barueri, Suzano e Parque Novo Mundo teores mais elevados de ferro de 24,63 a 79,39 g/kg (utilizam o cloreto férrico para o condicionamento) nas outras ETEs teores entre 8,83 e 25,52 g/kg Vanádio detectado nas amostras de todas as ETEs até 194 mg/kg

14 Substâncias inorgânicas ETEs Suzano e Parque Novo Mundo - o ph do lodo variou pouco entre 10,4 e 12,5 (adição de cal) nas demais ETEs ph variável entre 2,59 e 8,21(com exceção da ETE Vinhedo) ETE Vinhedo em três das amostras a relação SV/ST ultrapassou o limite de 0,7 da Resolução CONAMA 375/2006 (sistema de tratamento por lodos ativados com aeração prolongada/estabilização do lodo no reator) ETE Americana - resultados mais baixos de umidade (leitos de secagem) ETE Jundiaí grande variação de umidade (leiras com revolvimento) quanto maior a umidade maior a variação da taxa de aplicação

15 Poluentes orgânicos Os pesticidas aldrin, clordano, dieldrin, DDT, endrin, heptacloro, hexaclorobenzeno, lindano, mirex e toxafeno não foram quantificados acima do limite de detecção nas 4 campanhas de todas a ETEs Dioxinas e furanos expressos como TEQ (total de toxicidade equivalente) da 2,3,7,8 TCDD (tetracloro-dibenzo-para-dioxina) calculados considerando os Fatores de Equivalência de Toxicidade da Resolução CONAMA 316/2002

16 Poluentes orgânicos Dioxinas e furanos e bifenilas policloradas foram detectadas em todas a ETEs Limites internacionais: União Européia concentração de dioxinas 100 ng/kg TEQ Austrália concentração de dioxinas 50 ng/kg TEQ Nova Zelândia concentração de dioxinas entre 30 e 50 ng/kg TEQ Estados Unidos concentração de dioxinas e furanos 300 ng/kg TEQ Maior concentração de dioxinas encontrada entre as ETEs foi de 99 ng/kg TEQ

17 Figura 34 Teores de Dioxinas e Furanos em TEQ (pg/kg) na massa bruta das amostras de lodo de esgoto coletadas nas campanhas de amostragem de Resultados expressos em base seca.

18 Poluentes orgânicos Considerados PCBs alvo os congêneres 2,4,4'-Triclorobifenila (28), 2,2',5,5'-Tetraclorobifenila (52), 2,2',4,5,5'-Pentaclorobifenila (101), 2,3',4,4',5-Pentaclorobifenila (118), 2,2'4,4'5,5'-Hexaclorobifenila (153), 2,2',3,4,4'5'-Hexaclorobifenila (138), 2,2',3,4,4'5,5'-Heptaclorobifenila (180) Em todas as amostras analisadas foram detectados PCBs

19 Poluentes orgânicos Figura 35 Teores de PCBs alvo na massa bruta das amostras de lodo de esgoto coletadas no período de 2007 a Resultados expressos em base seca.

20 Poluentes orgânicos Além dos PCBs e das dioxinas e furanos foram pesquisados um total de 56 poluentes orgânicos incluindo os pesticidas Foram analisadas todas as substâncias orgânicas listadas na Resolução CONAMA 375/2006 Para a ETE Barueri destacaram-se os metilfenóis, o tolueno (concentrações de até 54 mg/kg) e os HPAs. Para a ETE Suzano destacaram-se seis benzenos clorados, entre eles, o 1,2,4-Triclorobenzeno (teores de até 0,045 mg/kg) e o 1,2,4,5- Tetraclorobenzeno (0,17 mg/kg), o dietilexil ftalato, os metilfenóis, o tolueno e os HPAs

21 Poluentes orgânicos Para a ETE Parque Novo Mundo foram detectados fenóis não clorados, tolueno (0,16 a 0,64 mg/kg), HPAs (teores de até 0,074 mg/kg de benzo(a)antraceno e 0,15 mg/kg de naftaleno) e dietilexil ftalato (128 mg/kg) Para a ETE Americana destacam-se os HPAs com teores de até 6,5 mg/kg de antraceno, 4,4 mg/kg de benzo(a)antraceno, 6,0 mg/kg de benzo(a)pireno e 4,5 mg/kg de indeno(1,2,3-c,d)pireno teores 10 vezes superiores aos das ETEs Barueri e Suzano não foram detectados em todas as campanhas (descartes pontuais) Para a ETE Jundiaí foram encontrados teores de até 95 mg/kg de dietilexil ftalato, 1,2 mg/kg de 3-metilfenol, 124 mg/kg de 4-metilfenol, 0,27 mg/kg de tolueno e 7,2 mg/kg de naftaleno

22 Poluentes orgânicos Para a ETE Vinhedo foram obtidos teores significativos de tolueno e 4- metilfenol (em apenas uma das 4 campanhas) e um resultado indicando a presença de di-n-butil ftalato Para a ETE Franca foram encontrados os fenóis não clorados ETEs Vinhedo e Franca não indicaram quantidades significativas de poluentes orgânicos (bacia predominantemente doméstica)

23 Poluentes orgânicos Todas a ETEs revelaram teores significativos de 2-metilfenol, 3- metilfenol e 4-metilfenol (cresóis) empregados na formulação de desinfetantes necessidade de verificação do efeito da aplicação destes poluentes no solo Para alguns poluentes ocorrência de picos podem estar associados a descartes de forma ocasional na rede e por meio de caminhões variações evidenciam importância do monitoramento

24 Caracterização microbiológica e parasitológica Figura 47 Resultados das análises de Coliformes termotolerantes na massa bruta das amostras de lodo de esgoto coletadas no período de 2007 a 2008.

25 Caracterização microbiológica e parasitológica Salmonella sp presente nas amostras de lodo onde foram detectados altos valores de coliformes ETEs Suzano, Parque Novo Mundo (adição de cal) e Jundiaí (processo de secagem ao ar por 40 dias) não apresentaram amostras positivas para Salmonella

26 Caracterização microbiológica e parasitológica Figura 48 Resultados das análises de Enterovírus na massa bruta das amostras de lodo de esgoto coletadas no período de 2007 a 2008.

27 Caracterização microbiológica e parasitológica Maiores densidades de vírus foram obtidas na ETE Vinhedo Na ETE Americana não foram detectados vírus Demais ETEs apresentaram uma amostra com valores máximos de concentração de vírus acima do padrão para lodo classe A da Resolução CONAMA 375/2006 (< 0,25 UFP/gST)

28 Caracterização microbiológica e parasitológica Figura 49 Resultados das análises de Ovos viáveis de Ascaris ssp na massa bruta das amostras de lodo de esgoto coletadas no período de 2007 a 2008.

29 Caracterização microbiológica e parasitológica As ETEs que utilizaram processos de secagem do lodo foram as que apresentaram melhores resultados na remoção de ovos de Ascaris Foram apresentados e discutidos dados referentes a ovos viáveis de Ascaris que é o limite estabelecido na Resolução CONAMA 375/2006

30 Caracterização microbiológica e parasitológica Tabela 15 Resultados das análises de coliformes termotolerantes, Salmonella, ovos viáveis de Ascaris e Enterovírus em sete Estações de Tratamento de Esgoto (ETEs) do Estado de São Paulo ETE Coliformes termotolerantes Salmonella Ascaris (ovos viáveis/g ST) Enterovírus (UFP/g ST) (NMP/g ST) Concentração N o (%) N o (%) N o (%) Concentração amostras amostras amostras Concentração Média Intervalo positivas positivas Média Intervalo positivas Média Intervalo Barueri 1, , , /4 (100%) 4/4 (100%) 9,79 2,40-22,50 1/4 (25%) 0,18 <0,05-0,7 Suzano 0,27* <0,43 0,59 0/4 (0 %) 4/4 (100%) 17,48 12,39-20,21 1/4 (25%) 0,12 <0,03 0,47 Parque Novo Mundo /4 (0%) 4/4 (100%) 8,79 8,10-12,70 1/4 (25%) 0,24 < 0,04 0,96 Americana 1, , , /4 (75%) 0/4 (0%) <0,1-0/4 (0%) < Jundiaí 2, , /4 (0%) 2/4 (50%) 0,10 <0,10-0,28 1/4 (25 %) 0,18 <0,01-0,73 Vinhedo 1, , , /4 (75%) 3/4 (75%) 0,78 <0,10-2,02 3/4 (75%) 1,03 <0,03 2,25 Franca 1, , /4 (75%) 4/4 (100%) 3,91 2,90-4,50 1/4 (25%) 0,28 < 0,04-1,13 Lodo Classe A <10 3 NMP/gST Lodo Classe A Lodo Classe A < 0,25/gST Lodo Classe B < 10 6 NMP/gST Ausência/10gST Lodo Classe B < 10/gST Média aritmética devido aos baixos valores de Coliformes termotoleranes detectados nesse local de coleta Lodo Classe A < 0,25 UFP/gST

31 Caracterização microbiológica e parasitológica Para a Resolução CONAMA 375/2006 além de atender aos critérios de concentração de organismos: para que um lodo seja classificado como classe A deve ser submetido a um dos processos de redução adicional de patógenos para que um lodo seja classificado como classe B deve ser submetido a um dos processos para redução significativa de patógenos Nenhum dos lodos produzidos nas ETEs atende aos critérios da Resolução CONAMA 375/2006 para lodo classe A nenhuma ETE efetua tratamento para redução adicional de patógenos

32 Caracterização microbiológica e parasitológica Na ETE Americana não foram detectados ovos viáveis de ascaris e enterovírus 75% das amostras foram positivas para Salmonella e as concentrações de coliformes termotolerantes foram elevadas ultrapassando o limite para lodo classe B possível recrescimento de bactérias no leito de secagem Nas ETEs Suzano e Parque Novo Mundo os critérios para coliformes termotolerantes e Salmonella são atendidos (utilização da cal) - foram observadas concentrações elevadas de ovos viáveis de Ascaris

33 Caracterização ecotoxicológica Toxicidade aguda com Daphnia similis e Toxicidade aguda com Vibrio fischeri Resultados expressos em unidade tóxica (100/CE50) quanto maior a toxicidade da amostra maior a UT - foram comparadas as toxicidades das amostras entre si e entre os diferentes organismos As maiores toxicidades para o teste de toxicidade aguda com a Daphnia foram observadas para as amostras das ETEs Parque Novo Mundo, Americana e Jundiaí Na ETE Barueri resultados indicam baixa toxicidade do extrato aquoso para Vibrio fischeri - também foram detectadas baixas concentrações de metais resultados obtidos para Daphnia similis mostram efeitos tóxicos superiores podem estar relacionados às concentrações de amônia

34 Toxicidade aguda com Vibrio fischeri Figura 53 Resultados dos testes de Toxicidade aguda com Vibrio fischeri, expressos em Unidade Tóxica (100/CE50), no extrato aquoso das amostras de lodo de esgoto coletadas no período de 2007 a 2008.

35 Caracterização ecotoxicológica Toxicidade aguda com Daphnia similis e Toxicidade aguda com Vibrio fischeri ETE Suzano extratos aquosos apresentaram os maiores índices de toxicidade ao Vibrio fischeri toxicidade pode estar relacionada às concentrações de alumínio ETE Parque Novo Mundo grande variação da toxicidade ao Vibrio fischeri entre as campanhas realizadas boa correlação com os resultados obtidos para Daphnia similis toxixicidade pode estar relacionada ao efeito sinérgico de metais bário, cobre e níquel ETE Americana grande variação da toxicidade ao Vibrio fischeri entre as campanhas realizadas não foi possível estabelecer correlação entre as toxicidades observadas e as substâncias testadas

36 Caracterização ecotoxicológica Toxicidade aguda com Daphnia similis e Toxicidade aguda com Vibrio fischeri ETE Jundiaí baixa toxicidade do extrato aquoso para Vibrio fischeri na 1ª e 3ª campanhas e ausência de toxicidade na 2ª e 4ª campanhas baixas concentrações de metais no extratos aquosos analisados exceção zinco efeito antagônico ETE Vinhedo ausência de toxicidade na 1ª campanha e toxicidade baixa nas demais baixas concentrações de metais nos extratos aquosos analisados comparáveis aos resultados para Daphnia similis ETE Franca - ausência de toxicidade na 1ª campanha e toxicidade baixa nas demais baixas concentrações de metais nos extratos aquosos analisados toxicidade superior para Daphnia similis pode estar relacionada à amônia

37 Caracterização ecotoxicológica Teste de mutagenicidade Salmonella/microsoma Os resultados obtidos na avaliação da mutagênese da fração aquosa das amostras (substâncias hidrossolúveis) se mostraram positivos para todas as ETEs exceção ETE Vinhedo Resultados positivos de maneira geral bastante altos (10 3 e 10 4 revertentes/litro) significa que os compostos presentes na fração aquosa têm atividade mutagênica significativa Foi verificada atividade mutagênica nos extratos orgânicos obtidos das amostras de lodo para todas as ETEs exceção ETE Barueri e ETE Vinhedo

38 Caracterização ecotoxicológica Teste de mutagenicidade Salmonella/microsoma Para os extratos orgânicos as maiores potências foram encontradas nas amostras das ETEs Suzano, Americana e Parque Novo Mundo ETE Suzano os resultados obtidos nos extratos orgânicos podem ser decorrentes da influência dos efluentes industriais (farmacêuticas, papel e celulose, químicas) tratados nessa ETE nas características do lodo ETE Americana a atividade mutagênica verificada nos extratos orgânicos de todas as amostras analisadas pode ser devida à presença de HPAs (identificados quimicamente nas amostras)

39 Caracterização ecotoxicológica Teste de mutagenicidade Salmonella/microsoma ETE Parque Novo Mundo presença de compostos com atividade mutagênica em todas as campanhas resultados foram inesperados considerando-se os esgotos predominantemente domésticos ETE Vinhedo resultados mostraram ausência de atividade mutagênica tanto nas frações aquosas como nos extratos orgânicos avaliados resultados esperados pois trata esgoto sanitário predominantemente doméstico

40 Ensaios de germinação e alongamento de raízes ETE Vinhedo e ETE Americana extratos aquosos obtidos das amostras apresentaram as menores e maiores inibições na germinação de sementes e no alongamento de raízes, respectivamente ETE Parque Novo Mundo extratos aquosos obtidos das amostras apresentaram fitotoxicidade para todas as espécies vegetais (bacia de contribuição predominantemente doméstica) Os extratos aquosos das amostras da ETEs que apresentaram maior toxicidade nos ensaios de germinação e alongamento de raízes também apresentaram toxicidade nos demais ensaios

41 Conclusões ETEs onde ocorre maior contribuição de esgotos oriundos de atividades industriais apresentaram maiores concentrações dos poluentes pesquisados influência das características da bacia de contribuição Dioxinas e furanos presentes em concentrações elevadas nos lodos das ETEs Suzano, Americana e Barueri ETEs que atendem regiões mais industrializadas HPAs foram detectados nos lodos de todas as ETEs exceto Vinhedo Lodos das ETEs Barueri, Suzano e Americana foram as que apresentaram maiores teores de substâncias orgânicas

42 Conclusões Lodos de esgoto que envolveram a adição de cal forneceram baixas concentrações de coliformes termotolerantes e freqüência de Salmonella Todos os ensaios de toxicidade realizados mostraram-se concordantes no que se refere à toxicidade dos extratos aquosos obtidos das amostras do lodo da ETE Americana ETE Vinhedo menores efeitos tóxicos ao Vibrio fischeri e à Daphnia similis não foi detectada atividade mutagênica foi observado baixo efeito de inibição à germinação de sementes e nenhum efeito tóxico às espécies de plantas ensaiadas

43 Conclusões ETEs que excedem ou apresentam grandes variações nas concentrações dos parâmetros limitados pela CONAMA 375/2006 regiões com maior índice de industrialização Resultados evidenciaram a necessidade da continuidade da caracterização química, microbiológica e toxicológica do lodo de esgoto para formação de banco de dados das ETEs do estado de SP subsídios para inclusão ou exclusão de parâmetros da legislação