ANÁLISE DA EFICIÊNCIA DAS LAGOAS FACULTATIVAS DA ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE EFLUENTE MUNICIPAL DE INHUMAS-GOIÁS

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1 1 ANÁLISE DA EFICIÊNCIA DAS LAGOAS FACULTATIVAS DA ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE EFLUENTE MUNICIPAL DE INHUMAS-GOIÁS Goiânia, 2007/1 Gilberto Júnior de Oliveira Neto 1 Harlen Inácio dos Santos 2 Resumo: A falta de tratamento do esgoto sanitário é considerado um grande problema para a população brasileira tanto no aspecto da saúde como no do meio ambiente e na melhoria da qualidade de vida. Os altos custos dos sistemas tradicionais de tratamento e políticas públicas ineficientes são apontadas como barreiras para resolver esta situação. Este trabalho apresentará a análise da eficiência das Lagoas Facultativas da Estação de Tratamento de Esgoto Sanitário de Inhumas GO entre os anos de 2003 a Para escopo do projeto foram definidos os seguintes parâmetros para serem avaliados conforme boletins de análise do esgoto: ph, Oxigênio dissolvido, DBO, DQO, Sólidos sedimentáveis, Sólidos suspensos e Eficiência do tratamento (%). As lagoas demonstram potencial de redução para os parâmetros físicoquimicos avaliados. Palavras-chave: efluente doméstico, saneamento; lagoa facultativa. Abstract: The lack of sewerage system treatment is considered a major problem to the brazilian society, concerning health, life quality and environmental aspects. The traditional treatments high costs and the public politics incompetency are difficulties to solve this issue. This paper will present the efficiency analysis of facultative pools, from the sewerage system treatment in Inhumas GO, between the years of 2003 and Some parameters were defined to be studied, according to sewerage analysis reports, which are: ph, Dissolved Oxygen, DBO, DQO, Sediment Solids, Suspended Solids and treatment Efficiency (%). The pools showed reduction to the parameters studied. Key-words: Domestic Sewerage, Sanitation, Facultative Pool. 1 INTRODUÇÃO O tratamento de efluentes é um problema existente em todo o país. Esgoto ou despejo doméstico é aquele que provem principalmente de residências, estabelecimentos comerciais, instituições ou quaisquer edificações que dispõe de instalações de banheiros, lavanderias e cozinhas. Sua composição é basicamente água de banho, fezes humanas e urina, restos de comida, sabão, detergentes, águas de lavagem entre outros. A prática de despejar águas residuárias, independentemente de serem ou não tratadas, em sistemas hídricos superficiais (rios, lagos, represas, etc.) é uma solução normalmente adotada por várias comunidades em todo mundo. Contudo, esses sistemas 1 Acadêmico de Engenharia Ambiental pela Universidade Católica de Goiás 2 Professor orientador do Projeto Final de Curso, Biólogo, Doutor - Universidade Católica de Goiás.

2 2 aquáticos servem de fonte de abastecimento, muitas vezes, a mais de uma comunidade, gerando com isso uma cadeia de problemas de saúde pública pelo uso inadequado desse recurso. O tratamento correto do esgoto é um tema complexo. Todas as pessoas querem se ver livres do esgoto, porém poucas pessoas se preocupam em saber para onde vão os seus dejetos e o que é feito com eles depois que são afastados. No Brasil, o grau de poluição de nossos cursos d água e dos lençóis freáticos é grave, sendo necessário tomar iniciativas no sentido de minimizar ou sanar as fontes de poluição. Torna-se com isso necessário a conscientização de que a remoção dos nutrientes das águas residuárias é uma medida importante para preservar a qualidade dos corpos receptores de efluentes de sistema de tratamento. Contudo, os custos envolvidos no tratamento desses despejos demandam enormes quantias em investimentos para a construção da rede coletora e da estação de tratamento. Talvez seja esse o principal motivo da imensa maioria dos municípios brasileiros serem desprovidos desse benefício social, visto que os índices de arrecadação dos mesmos não são suficientes para custear essas obras. Dentre as técnicas utilizadas para tratar esgoto doméstico no Brasil, destacam-se as lagoas, sejam elas anaeróbias, aeróbias, facultativas, de maturação, entre outras. Isso se justifica devido nosso país localizar-se na região tropical do planeta, onde há maior incidência de radiação solar, o que favorece o emprego dessas técnicas de tratamento. Um aspecto favorável às ETE s das lagoas é seu baixo custo de manutenção e de operação. Contudo, essa facilidade operacional de sistemas de tratamento constituídos por lagoas pode se tornar um aspecto negativo caso não sejam tomadas medidas de monitoramento dos efluentes, verificando sua eficiência. Erros de projeto e falhas na construção também podem ser apontados como comprometedores da eficiência do tratamento proposto. 1.1 OBJETIVO Objetivo Geral Avaliar a eficiência das lagoas facultativas da estação de tratamento de efluente do município de Inhumas-GO entre os anos de 2003 a 2006.

3 Objetivos Específicos Como objetivos específicos, têm-se: Realizar uma avaliação comparativa do comportamento dos parâmetros: ph; OD; DBO 5 20; DQO; Sólidos Sedimentáveis, Sólidos Suspensos e Eficiência do Tratamento; Buscar identificar possíveis fatores que comprometam o desempenho das lagoas facultativas da ETE. 2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 2.1 O quadro atual do saneamento no Brasil A coleta das águas servidas já era uma preocupação das civilizações antigas. Em a.c. eram construídas galerias de esgoto em Nipur (Índia) e na Babilônia. Em a.c., segundo pesquisas históricas, já eram utilizadas manilhas cerâmicas (AZEVEDO NETTO, 1984). Na Roma imperial eram feitas ligações diretas das casas até os canais. (METCALF e EDDY, 1991). A adição de nutrientes inorgânicos e de matéria orgânica aumenta a fotossíntese e a respiração nos corpos d água. Esta é uma situação chamada de eutrofização, e é uma condição para um processamento de energia de alto metabolismo (BEYERS e ODUM, 1994). As suas principais conseqüências nos sistemas aquáticos são: aumento da biomassa e da produção primária do fitoplâncton; diminuição de diversidade de espécies; diminuição da concentração de oxigênio dissolvido; diminuição na concentração de íons; aumento do fósforo total no sedimento; aumento da freqüência do florescimento de cianofíceas (TUNDISI, 1986). Os mananciais brasileiros não estão a salvos de problemas, como: a eutrofização, a contaminação por metais pesados, acidificação. Poluentes orgânicos, e outros efluentes tóxicos degradam os corpos hídricos de áreas densamente povoadas. A poluição é ainda mais séria quando esta afeta os recursos hídricos subterrâneos, onde a contaminação é lentamente diluída e as práticas de despoluição são extremamente onerosas (HESPANHOL, 2001). Atualmente, o principal déficit do setor de saneamento está na área de esgotamento sanitário, mais especificamente no que tange ao tratamento dos esgotos. Segundo dados da Pesquisa Nacional Por Amostragem de Domicílios PNAD (1996), 49% do esgoto

4 4 sanitário produzido no Brasil são coletados em rede pública, sendo que, destes, apenas 32% são tratados, ou seja, aproximadamente 16% dos esgotos produzidos. A análise da evolução dos níveis de cobertura dos serviços de saneamento no Brasil revela também, que houve melhorias sensíveis no atendimento à população, sobretudo urbana. Por outro lado, constatam-se, ainda, déficits significativos que refletem o padrão desigual de crescimento trilhado pela economia do país nas últimas décadas (CARVALHO, 2002). Em Goiás, segundo a concessionária de Saneamento de Goiás-SANEAGO (2002), a situação atual do saneamento é preocupante. Apenas 8,5% dos residentes na capital do estado e 11,71% dos demais goianos têm seu esgoto tratado antes de retornar aos mananciais hídricos. Apesar da importância do tratamento adequado do esgoto, sabe-se que esse tratamento inexiste na maior parte dos municípios brasileiros. 2.2 Técnicas tradicionais empregadas no tratamento de efluentes domésticos O esgoto ou despejo sanitário, segundo a definição da Norma Brasileira Registrada (NBR 9648), da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT, 1986), é o despejo líquido constituído de esgoto doméstico e industrial, água de infiltração e a contribuição pluvial parasitária. As características dos esgotos variam quantitativa e qualitativamente. De acordo com as características do esgoto são determinadas as etapas de tratamento necessárias para o mesmo. O tratamento de despejos pode ser realizado por três etapas: tratamento físico, químico e biológico. No tratamento físico objetiva-se eliminar sólidos grosseiros, não interferindo muito na remoção da DBO. A etapa química desse processo consiste na correção de ph e eliminação de agentes patológicos. A função de um processo de tratamento biológico é remover a matéria orgânica do efluente, através do metabolismo de oxidação e de síntese de células (VON SPERLING, 2005). Este tipo de tratamento é normalmente usado em virtude da grande quantidade de matéria orgânica facilmente biodegradável, presente em sua composição (BRAILE, 1979). Existem inúmeras metodologias e técnicas para tratamento de efluente, como o processo de lodos ativados, que envolve uma alta concentração de microrganismos que são mantidos no tanque de aeração, através do retorno dos lodos, o que reduz o tamanho total do reator biológico (BRANCO, 1971). Outro método, a técnica de valo de oxidação engloba

5 5 períodos de aeração maiores do que os comumente adotados nos processos convencionais como o de lodos ativados, devido ao que a nitrificarão se aproxima da estabilização total (HESS, 1971). Tratamento envolvendo os leitos percoladores, segundo Além Sobrinho (1983), indevidamente denominados filtros biológicos, consistem de um leito de percolação feito com material altamente permeável, por onde o esgoto a ser tratado percola no sentido vertical (de cima para baixo). No material de enchimento do leito, forma-se uma película gelatinosa (massa biológica), composta por microrganismos e na qual vai sendo retida a matéria orgânica a ser decomposta. Sistemas compostos por lagoas anaeróbias e lagoas facultativas, segundo Kellner e Pires (1998), caracterizam-se por apresentar a eficiência em torno de 50 a 70% nas lagoas anaeróbias (mais profundas e com volumes menores), enquanto a DBO remanescente é removida nas lagoas facultativas. O sistema ocupa uma área inferior ao de lagoas facultativas únicas. Mediante a necessidade da realização do tratamento de efluentes por lagoas em áreas menores, resultou nas denominadas lagoas aeradas. Ao se fazer a aeração das lagoas, o oxigênio necessário às reações metabólicas dos microrganismos responsáveis pelo tratamento é suprido artificialmente, como no caso de lodos ativados (NUVOLARI, 2002). As lagoas aeradas podem ser classificadas em facultativas e aeradas de mistura completa lagoas de decantação (METCALF e EDDY, 1991). Outro mecanismo de tratamento, os tanques IMHOFF, são considerados um melhoramento baseado no funcionamento das fossas sépticas, onde a eficiência do processo é afetada pela condição da decantação e digestão em uma mesma câmara. Estes consistem em dotar os esgotos afluentes com as mesmas condições impostas em um decantador convencional, onde o lodo decantado é naturalmente encaminhado para um compartimento destinado a digeri-lo convenientemente, de onde é removido para outra unidade de tratamento (IMHOFF, 1985). Os reatores anaeróbios de fluxo ascendente, UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket Reactors) ou em português, reatores anaeróbios de fluxo ascendente e manta de lodo, descrevem outra técnica de tratamento de águas residuárias, que resultam em áreas bastante

6 6 reduzidas. (FIGUEIREDO, 1992). Esses modelos apresentados são em sua maioria onerosos, o que dificulta sua instalação em municípios com baixa receita, que acabam por fazer o lançamento dos despejos, quando da existência de uma rede coletora de efluente, em corpos d água que os cortam (CARVALHO, 2002) Lagoa facultativa Lagoas facultativas são aquelas que apresentam no seu perfil estratigráfico uma camada ou zona anaeróbia (mais ao fundo) e outra aeróbia (mais a superfície). Devido a existência dessa estratificação, ocasionado pela profundidade empregada em sua construção (em média 4,0 metros), a carga orgânica presente nos efluentes nela depositados é removida por meio desses dois processo bioquímicos, a degradação aeróbia e a anaeróbia. Segundo Von Sperling (2005), este mecanismo é o sistema mais simples de lagoas de estabilização. Consiste na retenção dos esgotos por um período de tempo suficiente para o desenvolvimento de processos naturais de estabilização da matéria orgânica. As vantagens e desvantagens do sistema estão associadas ao fenômenos naturais. A natureza é lenta, necessitando de longos tempos de detenção para que as reações se completem e em temperatura adequada. Por implicar em grandes requisitos da áreas, são apropriadas para locais onde o custo da terra seja barato e o clima favorável. A eficiência do sistema é alta equiparando com o de tratamentos secundários. Ainda, conforme Von Sperling (2005), dentro das lagoas facultativas ocorrem três zonas de tratamento dos esgotos: zona aeróbica, zona facultativa e zona anaeróbia. A matéria orgânica em suspensão sedimenta constituindo o lodo de fundo zona anaeróbia onde ocorre a decomposição por microorganismos anaeróbios. A matéria orgânica dissolvida permanece dispersa, sendo que na camada mais superficial zona aeróbia ela é oxidada por meio da respiração aeróbia. O oxigênio é suprido ao meio pela fotossíntese realizada pelas algas, mantendo-se um equilíbrio entre o consumo e produção de oxigênio e gás carbônico. As bactérias consomem oxigênio e produzem gás carbônico. Na zona intermediária, onde a penetração da luz solar é menor, a partir de uma certa profundidade vai ocorrer a ausência de oxigênio livre.

7 7 Essa zona onde grupos de bactérias sobrevivem tanto na presença de oxigênio (condições aeróbias) quanto na de nitratos (condições anóxicas) e sulfatos e CO 2 (condições anaeróbias) é denominada zona facultativa (VON SPERLING, 2005). A figura 1 apresenta as reações que ocorrem na lagoa facultativa durante o tratamento dos despejos. Figura 1 Esquema da dinâmica do tratamento do efluente na lagoa facultativa (SANEAGO, 2002). 3 METODOLOGIA O estudo foi realizado na Estação de Tratamento de Efluente ETE do município Inhumas-GO (Figuras 2a e 2b), mediante a permissão da concessionária SANEAGO. A estação alvo desse estudo é responsável pelo tratamento dos esgotos domésticos, comerciais e industriais do todo o município em questão. O quadro 1 traz os dados referentes a estação. Foram levantados os boletins de análises do monitoramento periódico da estação de 2003 à Para escopo do projeto foram definidos os seguintes parâmetros : ph, Oxigênio dissolvido (mg/l O 2 ), DBO 5 20 (mg/ L O 2 ), DQO (mg/ L O 2 ), Sólidos sedimentáveis (mg/ L), Sólidos suspensos (mg/ L) e Eficiência do tratamento (%).

8 8 (a) (b) Figuras 2a e 2b vista da lagoa de maturação no início das atividades (a) e nos dias atuais (b) Quadro 1 - Dados operacionais da ETE Inhumas (SANEAGO, 2002). E.T.E - INHUMAS População atendida (hab) Carga orgânica incluindo despejos Processo de Tratamento 42 ton BDO/dia Área total do conjunto das 05 alqueires goianos lagoas Corpo Receptor Rio Meia Ponte biológico, por duas Lagoas Facultativas trabalhando em paralelas em seguida de uma Lagoas de Maturação Os dados obtidos nas análises foram processados com o auxílio do programa Excel, de modo a facilitara a comparação dos mesmos e comparando-os com valores da Resolução CONAMA 357/2005 art. 34 que estabelece os padrões de lançamento de efluentes de qualquer natureza em águas interiores, superficiais ou subterrâneos, obtendo com isso, os resultados finais da pesquisa. 4 RESULTADOS E DISCUSSÃO Os resultados das análises laboratoriais dos parâmetros físico-químicos estão descritos nos Quadros 2, 3, 4 e 5, separados em dados do afluente, dados da Facultativa A e da Facultativa B.

9 9 Quadro 2: Resultados das análises físico-químicas da ETE em Ano 2003 Parâmetros Dados do Afluente Dados Facultativa A Dados Facultativa B Analisados 18/03* 12/06 10/09 18/03* 12/06 10/09 18/03* 12/06 10/09 PH 6,74 6,9 7,01 6,56 7,07 7,75 7,88 7,08 8,34 Oxigênio dissolvido (mg/l O2) ,5 0,5 5,3 3,5 1,2 5,5 DBO 20ºC/ 5 dias (mg/ L O2) , , ,5 DQO (mg/ L O2) , Sólidos sedimentáveis (mg/ L) 4 6 4,5 0,1 0,01 0,05 0,01 0,01 0,08 Sólidos suspensos (mg/ L) Eficiência do tratamento % 84,08 86,12 77,34 88,27 87,5 78,12 * Ocorrência de chuva no dia e no dia anterior Os valores encontrados para o ano de 2003, como mostra o quadro acima, estão dentro dos padrões determinados pela legislação ambiental, sendo que para este ano foram observados valores de eficiência variando entre 78% a 88%. Quadro 3: Resultados das análises físico-químicas da ETE em Ano 2004 Parâmetros Dados do Afluente Dados Facultativa A Dados Facultativa B Analisados 08/03 21/06 22/09 08/03 21/06 22/09 08/03 21/06 22/09 PH 6,72 6,96 7,12 6,9 6,78 7,91 10,33 8,89 7,69 Oxigênio dissolvido (mg/l O2) , ,4 4,3 DBO 20ºC/ 5 dias (mg/ L O2) , ,5 46,8 55,7 83,5 DQO (mg/ L O2) 273, ,5 305 Sólidos sedimentáveis (mg/ L) 2 3 2,8 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 4,3 Sólidos suspensos (mg/ L) Eficiência do tratamento % 77,89 79,16 89,42 76,0 84,7 89,3 Quadro 4: Resultados das análises físico-químicas da ETE em Ano 2005 Parâmetros Dados do Afluente Dados Facultativa A Dados Facultativa B Analisados 16/03 20/06 22/11 16/03 20/06 22/11 16/03 20/06 22/11 PH 6,91 6,41 7,35 7,75 6,97 7,95 7,29 6,96 7,94 Oxigênio dissolvido (mg/l O2) ,8 0,0 3,7 6,3 3,5 2,3 DBO 20ºC/ 5 dias (mg/ L O2) , , ,5 DQO (mg/ L O2) ,3 173,5 559,5 332, ,5 342,6 Sólidos sedimentáveis (mg/ L) 2 2 3,5 0,5 2 0,1 0,2 0,2 0,1 Sólidos suspensos (mg/ L) Eficiência do tratamento % 87,4 88,1 86,8 38, ,1 * Ocorrência de chuva no dia e no dia anterior

10 10 Quadro 5: Resultados das análises físico-químicas da ETE em Parâmetros Analisados Ano 2006 Dados do Afluente Dados Facultativa A Dados Facultativa B 15/03 22/06 25/09 15/03 22/06 25/09 15/03 22/06 25/09 PH 6,79 6,63 5,39 7,75 7,52 7,34 7,41 7,96 7,87 Oxigênio dissolvido (mg/l O2) ,5 2,3 1,2 7,1 87,8 DBO 20ºC/ 5 dias (mg/ L O2) ,5 36, ,8 33 DQO (mg/ L O2) ,3 293,6 377,5 386, ,6 339 Sólidos sedimentáveis (mg/ L) 0, ,1 0,3 0,2 0,1 2 0,2 Sólidos suspensos (mg/ L) Eficiência do tratamento % - 81, ,05 - * Ocorrência de chuva no dia e no dia anterior Como se observa nos quadros, os valores destacados em vermelho são aqueles que não atenderam os padrões estabelecidos na Resolução CONAMA 375/2005. Contudo, cabe lembrar que esses dados não são os valores reais de lançamento no curso d água, visto que o efluente ainda é destinado à lagoa de maturação antes de ser lançado no Rio Meia Ponte. Mesmo sabendo deste fato, chama atenção os valores de eficiência obtidos no ano de 2005 para a lagoa facultativa B, se comparados aos valores encontrados para lagoa A. Partindo da premissa de que o efluente que chega a estação, após ter passado pelo gradeamento e caixa de areia, é dividido e encaminhado para as duas lagoas este fato não deveria ocorrer já que o efluente que entra nas duas lagoas possuem as mesmas características. 5 CONCLUSÕES Mediante aos fatos apresentados no projeto, pode-se concluir que as lagoas estão cumprindo a sua cota de remoção da carga orgânica, chegando a atingir uma eficiência média de remoção de DBO em 75,6 %. Uma hipótese para os resultados discrepantes da eficiência encontrados para o ano de 2005, seria o fato de que a estação estava passando por uma reforma neste período, onde estava, dentre outras coisas, sendo instaladas placas de concreto em toda sua borda. Contudo, sugere-se que para trabalhos posteriores que seja estudado a necessidade da implantação de mecanismos de pós-tratamento na referida estação.

11 11 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ABNT: Associação Brasileira de Normas Técnicas, NBR 9648: Estudo de concepção de sistemas de esgoto sanitário Procedimento, Rio de Janeiro, ALÉM SOBRINHO, Pedro. Tratamento de esgotos domésticos através de filtros biológicos de alta taxa. Comparação experimental de meios de suporte de biomassa. In: Ver. DAE n 135 dez. 1983, p. AZEVEDO NETTO, J.M. Cronologia do abastecimento de água (até 1970) In: Revista DAE v. 44, n. 137, p ,jun.1984; BEYERS, R.J.; ODUM, H.T. Ecological Microcosms. Springer Verlag, New York, NY, p. BRAILE, P. M. Manual de tratamento de águas residuárias industriais. CETESB, São Paulo, BRANCO. S. M. Hidrobiologia aplicada à engenharia sanitária. CETESB, São Paulo, 1971 CARVALHO, R. S. Água, um bem que precisa ser cuidado. Secretaria Nacional de Recursos Hídricos/ Ministério do Meio Ambiente, Brasília, p. COMPANHIA DE TECNOLOGIA DE SANEAMENTO AMBIENTAL-CETESB. Operação e manutenção de lagoas anaeróbias e facultativas. Companhia de Tecnologia e Saneamento Ambiental, São Paulo, 1989, 91p. FIGUEIREDO, R. F. Notas de aula da disciplina Processos de tratamento de esgotos. FEC-UNICAMP, HESPANHOL, I. Potencial de reuso de água no Brasil: agricultura, indústria, municípios, recarga de aqüíferos. São Paulo, Separata de: Resumo de trabalhos técnicos III ENCONTRO DAS ÁGUAS, Chile, HESS, M. L. Histórico, conceito e aplicação Curso sobre valos de oxidação. CETESB, São Paulo, IMHOOF, K. Manual de tratamento de águas residuárias. Ed. Edgard Blucher Ltda, 26ª ed. São Paulo, KELLNER, E., PIRES, E. C. Lagoas de estabilização: projeto e operação. Rio de Janeiro, ABES, p. METCALF & EDDY, Inc. Wastewater engineering, treatment, disposal, reuse. 3ª ed. Mc Graw-Hill, NUVOLARI, A. Inertização de lodo de esgoto em tijolos cerâmicos maciços: espectos tecnológicos e ambientais. Campinas, Faculdade de Engenharia, Universidade Estadual de Campinas, xxi, 238 p. Tese (Doutorado em saneamento).

12 12 Pesquisa Nacional Por Amostragem de Domicílios - PNAD/96. Disponível em: < Acesso em: 07 fev Resolução CONAMA 357 de 17 de março de Dispõe sobre a classificação dos corpos de água e diretrizes ambientais para o seu enquadramento, bem como estabelece as condições e padrões de lançamento de efluentes, e dá outras providências. Disponível em: < >. Acesso em: 27 set SANEAMENTO DE GOIÁS-SANEAGO. Informe Saneago. Goiânia, 29 junho de 2002a. p.3-7. TUNDISI, J.G. Ambiente, Represas e Barragens. Revista Ciência Hoje. v.5, n.27, 1986a, p VON SPERLING, M. Princípios do tratamento biológico de águas residuárias. Vol. 1. Introdução à qualidade das águas e ao tratamento de esgotos. Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental UFMG. 3ª ed. Belo Horizonte,