ASOCIACIÓN INTERAMERICANA DE INGENIERÍA SANITARIA Y AMBIENTAL AIDIS

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1 AMBIENTAL AIDIS IV - AVALIAÇÃO DA EFICIÊNCIA DA ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ESGOTOS DE PONTA NEGRA NATAL - RN COM ÊNFASE NA REMOÇÃO DE COLIFAGOS SOMÁTICOS E COLIFORMES TERMOTOLERANTES. Fátima Bezerra Barbosa de Medeiros graduada em Ciências Biológicas pela Universidade Potiguar UnP (2002). Mestre em Engenharia sanitária pela Universidade Federal do Rio Grande do Norte, UFRN (2005). Luiz Pereira de Brito Engenheiro Civil / UFRN. Mestre em Engenharia Química / UFPB Campina Grande. Doutorado em Engenharia Sanitária / UPM Madrid Espanha. PÓS Doutor em Engenharia Sanitária / UPC Barcelona Espanha. Professor da UFRN / PPGES. lbrito@ct.ufrn.br PALAVRAS-CHAVE: Lagoas de estabilização, colifagos somáticos, coliformes termotolerantes, Eficiência de ETE. RESUMO O presente trabalho avaliou o desempenho da Estação de Tratamento de Esgoto de Ponta Negra, em escala real, em termos de remoção dos colifagos somáticos. A ETE de Ponta Negra Natal/RN é composta por uma lagoa facultativa e duas lagoas de maturação. Atualmente o padrão de qualidade microbiológico para água residuária no Brasil inclui somente bactéria fecal, sendo os indicadores os coliformes fecais, que necessitam de 24 horas para sua detecção A determinação desde parâmetro não avalia de maneira eficiente à presença ou ausência de vírus na água. Para suprir as deficiências dos indicadores bacterianos freqüentemente utilizados, os bacteriófagos têm sido proposto como possíveis modelos de vírus para a avaliação da qualidade da água. São três grupos de bacteriófagos considerados como prováveis indicadores da presença de vírus, que são os colifagos somáticos, F-especificos e fagos que infectam a bactéria anaeróbia Bacteroides fragilis. Para avaliação da capacidade de remoção dos patógenos na ETE de Ponta Negra, foi utilizado como indicador os colifagos somáticos, sendo a cepa hospedeira E. coli C (13.706), também foi analisado o coliforme fecal, juntamente com algumas variáveis físicas químicas como ph, temperatura, oxigênio dissolvido (OD), sólidos suspensos (SS), sólidos suspensos fixo (SSF) e sólidos suspensos voláteis (SSV). As médias geométricas dos colifagos somáticos encontra dos no esgoto bruto (EB), lagoa facultativa primária (LFP), lagoa de maturação 1 (LM 1) e lagoa de maturação 2 (LM 2) foram: 3,1 x 10 6 UFP/100mL, 5,8 x 10 4 UFP/100mL, 3,0 x 10 3 UFP/100mL e 4,3 x 10 2 UFP/100mL respectivamente, e para coliformes fecais os resultados foram: 9,5 x 10 7

2 UFC/100mL (EB), 1,1 x 10 6 UFC/100mL (LFP), 1,9 x 10 5 UFC/100mL (LM 1) e 2,9 x 10 4 UFC/100mL (LM 2). O sistema obteve uma eficiência global significativa em termos de remoção de colifagos somáticos de 99,88%. Nos dimensionamentos das lagoas de estabilização é considerada somente a eficiência em termos de remoção de coliformes fecais. A remoção dos coliformes fecais foi de 99,96%, esse percentual revela que a ETE opera com eficiência global abaixo do projetado em termos da remoção dos coliformes fecais que foi 99,999%. INTRODUÇÃO: Uma das causas principais da poluição ambiental é o lançamento de esgotos domésticos e industriais in natura nos corpos receptores, promovendo a deterioração da qualidade da água. Com o crescimento demográfico o consumo da água também cresce, gerando mais esgotos, que não tratados favorecem ao aumento de casos de doenças de veiculação hídrica como: amebíase, hepatite, ascaridíase, esquistossomose, cólera, diarréia, febre tifóide e paratifóide. Para minimizar estes problemas é necessário aplicar tratamentos eficientes para as águas residuária e que esses sistemas atendam toda a população. Existem várias tecnologias para tratamento de esgoto, sendo as lagoas de estabilização um dos processos de maior aplicabilidade no Nordeste do Brasil, por sua simplicidade construtiva seu baixo custo e sua adequação às condições climáticas da região. Um sistema de lagoas de estabilização consiste em um conjunto de reatores, onde grupos de microrganismos são capazes de degradar a matéria orgânica. Os organismos que habitam as lagoas são protozoários, bactérias, algas, fungos e vírus, sendo as bactérias os microrganismos mais importante, por serem agentes oxidantes rápidos da matéria orgânica. Atualmente o padrão de qualidade microbiológico para água residuária no Brasil inclui somente bactérias indicadoras de contaminação fecal, sendo os coliformes termotolerantes os mais usados. A determinação deste parâmetro não avalia de maneira eficiente à presença ou ausência de vírus na água. Para complementar os indicadores bacterianos freqüentemente utilizados, os bacteriófagos têm sido proposto como possíveis tipos de vírus para a avaliação da qualidade da água. São três os grupos de bacteriófagos considerados como prováveis indicadores da presença de vírus: os colifagos somáticos, os bacteriófagos F-especificos e fagos que infectam a bactéria anaeróbia Bacteróides fragilis (IAWPRC,1991). A quantificação de microrganismos indicadores de contaminação fecal (bactérias e vírus) é ferramenta essencial para avaliar o

3 desempenho do sistema de tratamento na remoção de microrganismos patogênicos. Os estudos sobre colifagos somáticos é importante para avaliar a contaminação fecal com menor tempo de detecção, demora apenas 6 horas, segundo a técnica do Standard Methods, sendo mais rápido que a determinação de coliformes termotolerantes que precisam de 24 horas para sua quantificação. OBJETIVO: Avaliar a eficiência da ETE de Ponta Negra com ênfase na remoção de vírus (colifagos somáticos), e comparar com sua capacidade de remoção de coliformes termotolerantes. MATERIAL E MÉTODOS A presente pesquisa foi realizada na Estação de Tratamento de Esgoto de Ponta Negra Natal-RN, que é operada pela Companhia de Águas e Esgotos do Rio Grande do Norte CAERN, e está localizada no bairro de Ponta Negra, na cidade de Natal RN (5 0 47' 42 de latitude sul e ' 34" de longitude oeste). O sistema possui uma lagoa facultativa primária (LFP) e duas de maturação. A Figura 1 mostra esquematicamente a ETE de Ponta Negra, com detalhes do fluxo de alimentação das lagoas. O efluente final do sistema é infiltrado no solo através da sua disposição em valas de infiltração. O emissário de deságüe, por gravidade, conduz o efluente até a área de infiltração, tem extensão de 470 m, está feito com tubos de PVC (para esgotos) DN 400 mm. Encontramse intercaladas nesse trecho, em linha reta, 3 caixas divisoras. A primeira fica localizada a 180m da saída da última lagoa; a segunda fica a 160 m da primeira e a terceira 130 m da segunda. Cada caixa conta com um sistema de válvulas de manobra que permite controlar a vazão de distribuição. Dados do monitoramento das lagoas, que vêm sendo realizado sistematicamente pela CAERN, indicam que o sistema opera atualmente com vazão media de m 3 /dia. A vazão é controlada diariamente através de um medidor ultra-sônico,(sansor Endress + Hauser LTDA), composto por um transmissor e um indicador de nível por ultrasson, (PROSONIC, modelo FMU 861-RIBIAI) e um sensor (modelo FDU 80 RGIA). Os dados das características físicas e operacionais do sistema de lagoas em série estão resumidos na Tabela 1.

4 Figura 1 Detalhe esquemático do fluxo de alimentação ETE Ponta Negra

5 Tabela 1 características físicas e operacionais da ETE de Ponta Negra Dados/Tipo Facultativa Maturação Maturação Primária Primária secundária Área (m 2 ) Volume (m 3 ) Profundidade ( m ) 2,00 1,50 1,50 Largura (m) Comprimento (m) 445, λ s (KgDBO5/ha.dia) Tempo de detenção ( dia ) 12,6 5,0 5,0 Fonte: Macêdo, MONITORAMENTO DO SISTEMA O monitoramento das lagoas foi realizado no período de janeiro de 2005 a maio de 2005 em coletas com freqüência semanal no horário entre 8:00 e 9:00h, onde foi monitorado o esgoto bruto afluente com coletas no ponto do tratamento preliminar (ponto de coleta 1), no efluente da lagoa facultativa (ponto de coleta 2) e das lagoas de maturação primária (ponto de coleta 3) e secundária ou efluente final (ponto de coleta 4). Após a coleta as amostras eram encaminhadas para o Laboratório Central da Companhia de Águas e Esgotos do RN CAERN para determinação dos parâmetros:, ph, Temperatura, Oxigênio Dissolvido (OD), Sólidos Suspensos e Sólidos Fixos e Voláteis. Os métodos analíticos utilizados seguiram as recomendações de APHA et al. (1992). As análises Coliformes termotolerantes foram realizadas de acordo com APHA et al. (1992). Os Colifagos Somáticos foram medidos conforme o manual da CETESB (2004) Norma Técnica L5.225, e utilizada como bactéria hospedeira, a cepa E. coli C (ATCC Nº ). A leitura e expressão do resultado dos colifagos somáticos foram realizadas através da contagem das placas de lise formadas no ágar (Figura 2) com o auxilio de um contador de colônias.

6 RESULTADOS: Figura 2 Placas de lise de E. coli C, produzidas pela infecção com fagos A vazão diária de esgoto bruto afluente foi monitorada nos dias da coleta, que compreendeu o período de janeiro/2005 a junho/2005. A vazão média do EB afluente foi de 46,28 l/s, e a vazão de recirculação do efluente tratado da lagoa de maturação 2 para a lagoa facultativa primária foi em torno de 15,8 l/s, totalizando no sistema uma vazão de 62,08l/s. A variação da vazão do esgoto bruto no período da pesquisa é mostrada na Figura Vazão l/s Vazão Média 46,28 l/s /04/05 04/05/05 17/05/05 01/06/05 Figura 3 Variação da Vazão Afluente Durante o Monitoramento da ETE, no período de janeiro a maio de 2005.

7 Os resultados médios, faixa de variação (valores máximo e mínimo) e desvio padrão obtidos durante o monitoramento do afluente e efluente das lagoas de maturação estão apresentados na Tabela 2. Tabela 2 Resultados médios, faixa de variação(valores mínimo, máximo) e desvio padrão encontrados no esgoto bruto (EB) e efluentes das lagoas facultativas (LFP), maturação 1 (LM1) e maturação 2 (LM2) na ETE de Ponta Negra, Natal/RN. Pontos ph Tº (ºC) SS (mg/l) SSF (mg/l) SSV (mg/l) OD (mg/l) *CS UFP/100mL *C Termot. UFC/100mL 7,31 29,56 310, ,11 3,1 x ,5 x 10 7 EB 6,90 7, ,2x10 6-5,1x10 6 1,2x10 7-8,8x10 8 0,17 1,2 177,5 25,1 165,5 1,3 x ,7 x ,36 28,0 226,47 27,88 198,98 2,34 5,8 x ,1 x 10 6 LFP 7,10 7, ,0 10,0 6,5x10 3-1,6x10 5 1,5x10 5-5,0x10 6 0,23 1,12 49,49 17,05 50,41 2,28 4,2 x ,6 x ,37 27,9 203,88 21,41 182,47 3,00 3,0 x ,9 x 105 LM 1 6,82 8, ,0 5,50 3,0x10 2-2,4x10 4 2,6x10 4-3,2x10 6 0,27 0,96 34,39 17,84 35,80 1,43 5,3 x ,0 x ,16 27,95 171,05 12,23 158,82 1,84 4,3 x ,9 x 10 4 LM 2 6,75 7,72 0, , , , ,15 0,0 4,50 1,33 5,0x10-5,0x10 3 1,1 x 103 7,7x10 3-7,6x10 4 2,1 x 10 4 * Média geométrica A média geométrica dos colifagos somáticos foi 3,1 x 10 6 UFP/100mL e os coliformes fecais 9,5 x 10 7 UFC/ 100mL, a maior concentração dos colifagos somáticos e coliformes termotolerantes registradas foram 5,1 x 10 6 UFP/100mL e 8,8 x 10 8 UFC/ 100mL respectivamente, esses valores corresponde o afluente do sistema. As Figuras 4 e 5 mostram a distribuição dos colifagos somáticos e coliformes termotolerantes no período de monitoramento de rotina.

8 CS -EB 4,9E6 4,5E6 4,1E6 3,7E6 3,1E6 2,8E6 2,2E6 1,7E6 1,2E6 27/01/05 10/02/05 23/02/05 09/03/05 22/03/05 06/04/05 19/04/05 04/05/05 17/05/05 01/06/05 Figura 4 Variação temporal dos colifagos somáticos no EB da ETE de Ponta Negra, Natal/RN 8,8E8 7,7E8 CF - EB 4,6E8 3,2E8 2,2E8 1,2E7 27/01/05 10/02/05 23/02/05 09/03/05 22/03/05 06/04/05 19/04/05 04/05/05 17/05/05 01/06/05 Figura 5 Variação temporal dos coliformes termotolerantes no EB da ETE de Ponta Negra, Natal/RN. Conclusões: A eficiência global do sistema em termos de remoção de coliformes termotolerantes durante a pesquisa foi de 99, 96%, em relação ao EB apresentando um valor abaixo do previsto. A concentração do C Term esperada no projeto para o efluente da lagoa de maturação 2 é de 208 UFC/ 100mL (Macêdo, 2005), mas a média geométrica apresentada no efluente final foi de 2,9 x 10 4 UFC/ 100mL. A ETE de Ponta Negra, mesmo apresentando alta eficiência de remoção de coliformes termotolerantes (99,96%), não foi suficiente para alcançar a qualidade bacteriológica sugerida pela OMS (1989), para reutilização irrigação irrestrita de 10 3 coliformes termotolerantes /100mL, portanto, desaconselha-se a utilização desses esgotos tratados na irrigação agrícola.

9 O sistema de tratamento estudado apresentou uma eficiência global em termos de remoção de colifagos somáticos de 99,88%. A eficiência de remoção para LFP, LM 1 e LM 2 foi: 98,12% (3,2 x 10 4 ), 94,82% (2,7 x 10 3 ) e 85,66% (7,2 x 10 2 ), respectivamente. Nos dimensionamentos das lagoas de estabilização é considerada somente a eficiência em termos de remoção dos coliformes termotolerantes. Os colifagos somáticos foram detectados em todas as amostras que os coliformes termotolerantes tiveram a presença confirmada. Os microrganismos pesquisados apresentaram correlação positiva entre eles Figura Coeficiente de determinação = 0,8367; R Coeficiente de Correlação r = 0,9147; p = 0,0000; y = -1, , *x Log 10 Colifagos Somáticos Log 10 Coliformes Fecais Figura.6 Diagrama de dispersão das variáveis Coliformes Termotolerantes versus Colifagos somáticos, obtidos na ETE de Ponta Negra. A menor remoção dos colifagos somáticos em relação aos coliformes termotolerantes pode sugerir maior resistência deste microrganismo ao tratamento. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS: APHA-AWWA-WPCF. Standard Methods for the examination of Water & Wastewaster. 19 th edition. American Public Health Association. Washington, D. C CETESB. Determinação de Colifagos em Amostras de Água. Método de Ensaio. (Norma Técnica L5.225), Ed. CETESB São Paulo IAWPRC Study Group on Health Related Water Microbiology. Bacteriophages as model viruses in water quality control (Review Paper). Wat. Res, v 25, p , MACÊDO, S. L. Avaliação da taxa de decaimento de coliformes fecais no sistema de lagoa de estabilização de Ponta Negra Natal/RN Dissertação de Mestrado, PPGES / UFRN p.124, 2005.