DISINFECTION OF DOMESTIC WASTEWATER USING CHLORINE DIOXIDE

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1 DESINFECÇÃO DE EFLUENTES SANITÁRIOS ATRAVÉS DE DIÓXIDO DE CLORO DISINFECTION OF DOMESTIC WASTEWATER USING CHLORINE DIOXIDE FLÁVIO RUBENS LAPOLLI Engenheiro Civil e Mestre em Engenhri de Produção pel Universidde Federl de Snt Ctrin (UFSC). Especilist em Engenhri Snitári e Doutor em Engenhri Hidráulic e Snemento pel Universidde de São Pulo (USP, São Crlos) com Doutordo Snduíche n Université de Montpellier II (Frnç). Professor do Deprtmento de Engenhri Snitári e Ambientl d Universidde Federl de Snt Ctrin (UFSC) MARIA ELIZA NAGEL HASSEMER Engenheir Snitrist, Mestre em Engenhri Ambientl e Doutornd em Engenhri Ambientl pel Universidde Federl de Snt Ctrin (UFSC) JEFFERSON GREYCO CAMARGO Químico Industril pel Universidde Metodist de Pircicb. Mestre em Engenhri Ambientl pel Universidde Federl de Snt Ctrin (UFSC) DIEDRE LAUFFER DAMÁSIO Engenheir Snitrist pel Universidde Federl de Snt Ctrin (UFSC) MARÍA ÁNGELES LOBO-RECIO Grdud, Mestre e Doutor em Químic pel Universidde Complutense de Mdrid - Espnh. Pós-Doutordo em Químic pel Université de Montpellier II - Frnç. Pesquisdor do Deprtmento de Engenhri Snitári e Ambientl d Universidde Federl de Snt Ctrin (UFSC) Recebido: 7// Aceito: // RESUMO A desinfecção dos esgotos deve ser considerd qundo se pretende reduzir os riscos de trnsmissão de doençs infecto-contgioss. Nesse sentido, os requisitos de qulidde de um águ devem ser vlidos em função dos usos previstos pr mesm. O dióxido de cloro (ClO ) possui excelentes proprieddes bctericids, virucids, esporocids e lgicids e, devido isso, é usdo como desinfetnte de águ de bstecimento e efluente doméstico, bem como inibidor de crescimento de lgs. O objetivo do trblho foi estudr melhor dosgem pr um bo desinfecção de efluentes snitários previmente trtdos medinte lodos tivdos por erção prolongd, vlir intivção de coliformes e o residul de dióxido de cloro remnescente. Form relizdos ensios pr diferentes dosgens de dióxido de cloro e diferentes tempos de contto. Os resultdos obtidos mostrrm que dosgem mis indicd pr desinfecção do efluente estuddo foi, mg ClO /L com um tempo de contto de minutos, condições sob s quis é tingido de de coliformes fecis e oxidd prcilmente mtéri orgânic remnescente, em tnto que os vlores de ph e residul de ClO do efluente mntêm-se dentro dos dmitidos pels normtivs brsileir e estdunidense em vigor. O estudo econômico levdo cbo permitiu concluir que desinfecção de efluente doméstico medinte dióxido de cloro pode ser economicmente viável. PALAVRAS-CHAVE: Desinfecção, dióxido de cloro, efluentes snitários, residul de dióxido de cloro. ABSTRACTS Disinfection of sewge must be considered when reduction of infectcontgious disese trnsmission risks is intended. Thus, wter qulity requirements hve to be evluted in function of its predetermined uses. Chlorine dioxide (ClO ) hs excellent bctericide, viruscide, sporicide nd lgecide properties nd, by these resons, it is used s disinfectnt for drinking wter nd municipl sewge nd s n lgl growing inhibitor. The objective of this work ws to investigte the most dequte ClO doses for n dequte disinfection of municipl sewge previously treted by n ctivte sludge with extended ertion process, evluting the fecl coliform inctivtion nd the remining residul chlorine dioxide. Essys were crried out for different ClO doses nd different contct times. The results showed tht the most dequte dose for sewge disinfection ws, mg ClO /L in min of contct time. Under this condition, coliform removl is ttined, the remining orgnic mtter is prtilly oxidized nd ph nd residul ClO vlues of effluent re mintined in the rnge determined by the Brzilin nd USA regultions. It ws concluded, from the economicl study crried out, tht disinfection of municipl sewge using chlorine dioxide is economiclly vible. KEYWORDS: Disinfection, chlorine dioxide, municipl sewge, residul chlorine dioxide. Eng. snit. mbient. Vol. - Nº - jul-set, -8

2 Desinfecção de efluentes snitários por dióxido de cloro INTRODUÇÃO O interesse n desinfecção dos efluentes snitários é cd vez mior dd crescente deteriorção ds fontes de bstecimento de águ pr uso humno. O objetivo principl d desinfecção é destruir os microorgnismos enteroptogênicos, que podem estr presentes no efluente trtdo, pr tornr segur águ receptor de uso posterior. O risco de contminção está relciondo o fto que os esgotos contêm um série de orgnismos ptogênicos que são excretdos juntmente com s fezes de indivíduos infectdos. Nem sempre os processos convencionis de trtmento de esgotos são suficientes pr de microorgnismos ptogênicos. Nesse sentido, desinfecção dos esgotos deve ser considerd fim de se reduzir os riscos de propgção de doençs infeccioss, qundo é provável que ocorr o contto humno com águs contminds. N miori ds estções de trtmento de esgotos snitários do Brsil inexistem processos de desinfecção e, qundo existem, dá-se comumente, por meio de clorção do efluente produzido no trtmento secundário. Durnte s décds recentes, o cloro tem sido o desinfetnte mis lrgmente utilizdo no mundo todo, presentndo-se, prtir de então, um grnde melhori n súde d populção mundil. Contudo, foi descoberto que interção do cloro com mtéri orgânic nturl do meio produz subprodutos d desinfecção, entre eles os trihlometnos (THMs), presumidos como crcinogênicos (Bird, ). Este problem estimulou procur por um desinfetnte lterntivo, pssndo-se investigr o dióxido de cloro (ClO ), o ozônio e rdição ultrviolet entre outros. O dióxido de cloro foi estuddo como um dos substitutos do cloro por ser um desinfetnte de ção rápid, igul ou superior o cloro n intivção de bctéris e vírus, sendo mis efetivo n destruição de cistos de protozoários ptogênicos. Ao contrário do cloro, s proprieddes oxidntes e desinfetntes do dióxido de cloro permnecem prticmente inlterds em um grnde fix de ph (de ). Segundo Cffro (), dosgem de dióxido de cloro requerid pr de 9 de bctéris do grupo coliforme em efluentes snitários é bix, estndo compreendid num fix de, mg/l. O dióxido de cloro foi descoberto por Sir Humphrey Dvy em 8, cidificndo clorto de potássio com ácido sulfúrico e ssim produzindo o gás (Ribeiro, ). O dióxido de cloro, à tempertur mbiente, é um gás verdemreldo e prece-se com o cloro n prênci e no odor. No estdo gsoso, é ltmente instável e pode tornr-se explosivo se su concentrção no r for superior em volume. Porém, o contrário do cloro, o ClO não sofre hidrólise em contto com águ, permnecendo estável n solução como gás dissolvido sob condições de tempertur inferior o C e mbiente preservdo d luz. (Junli et l, 997). Se ests condições não forem obedecids hverá um celerção n decomposição do mesmo, formndo clorito e clorto (Cffro, ). O dióxido de cloro é ltmente solúvel em águ, té mesmo, mis que o cloro e o ozônio. Como o dióxido de cloro é um gás reltivmente instável, ele não pode ser comprimido ou liquefeito e deve, ssim, ser gerdo in situ e dissolvido em águ. Existem muitos processos de produção de dióxido de cloro pr plicção em escl rel; em resumo, pode ser obtido por oxidção do clorito ou por redução do clorto. Segundo Chernichro et l (), crcterístic químic mis destcd do dióxido de cloro é su cpcidde de oxidr outrs substâncis trvés de um mecnismo de trnsferênci de um único elétron, onde o ClO é reduzido clorito (ClO - ) sem produção de hipoclorito ou cloro gsoso. Por não produzir cloro nem hipoclorito qundo oxid mtéri orgânic, e por oxidr os precursores dos trihlometnos, o dióxido de cloro present reduzid formção de subprodutos orgnoclordos. Além disso, não rege com môni, fto que evit formção de clormins potencilmente tóxics. No entnto, cloro e clorto, potencilmente nocivos à súde humn e suspeitos de produzir nemi hemofílic e outros efeitos, são pontdos como subprodutos d reção de obtenção de ClO, embor em concentrções muito bixs (prticmente usênci de Cl e menos que de ClO - ) se o sistem gerdor de ClO é operdo ns condições dequds. As quntiddes de hletos orgânicos bsorvíveis e totis encontrds em águs trtds com ClO são mínims, entre e ds encontrds em águs trtds com cloro (Cffro, 997). Estudos toxicológicos demonstrm que s dosgens de dióxido de cloro usds no trtmento de águs não presentm risco pr súde humn (Zvlett, 99). Os ftores mis importntes que influencim desinfecção d águ são: nturez e concentrção do gente desinfetnte, tempo de contto, tempertur, número e tipo de microorgnismos presentes e qulidde d águ ser desinfetd. Pode-se dizer que qunto mior concentrção do desinfetnte e o tempo de contto e menores o número de microorgnismos e o teor de sólidos suspensos n águ, mis efetiv será desinfecção. A vlição d eficiênci d desinfecção gerlmente é bsed no ftor CT (concentrção x tempo), ou sej, concentrção (C, em mg/l) do residul de dióxido de cloro e o tempo de contto (T, em min) necessários pr intivção d espécie seleciond (Bssni, ). Atrvés do ftor CT, em relção um microorgnismo seleciondo, é possível comprr eficiênci de vi dióxido de cloro com eficiênci vi outros desinfetntes. Qunto mis bixo for o ftor CT, mior será ção do desinfetnte. Dess form é evidente que, qunto mis lto o vlor CT, mis resistente é o microorgnismo em questão. N Tbel, os vlores do ftor CT estão relciondos com eficáci de lguns desinfetntes n intivção de 99 dos microorgnismos. O objetivo do presente trblho é estudr desinfecção medinte dióxido de cloro de esgoto snitário previmente trtdo em sistem de lodos tivdos de erção prolongd, visndo determinção d dosgem e do tempo de contto mínimos que levm o gru de desinfecção necessário requerido pels normtivs. O estudo foi efetudo em plnt piloto como um primeir etp prévi à implementção de um sistem de desinfecção escl de Estção de Trtmento de Esgoto (ETE). Foi tmbém efetudo um estudo econômico sobre os custos de implementção e operção do processo em nível de ETE o objeto de determinr su vibilidde econômic. O trblho foi inicido dentro ds pesquiss correspondentes o Progrm de Pesquis em Snemento Básico PROSAB (Gonçlves et l, ). METODOLOGIA Pr o estudo d desinfecção de esgoto trtdo por dióxido de cloro form instldos dois sistems piloto junto à Estção de Trtmento de Esgotos Insulr d CASAN (Compnhi Ctrinense de Águs e Snemento) Florinópolis, SC, que tende. hbitntes. Como fluente pr os estudos de desinfecção foi usdo o efluente proveniente do sistem de lodos tivdos por erção prolongd dest ETE. Eng. snit. mbient. Vol. - Nº - jul-set, -8

3 Lpolli, F. R. et l. A produção de dióxido de cloro foi feit in situ, trvés de gerdor d mrc BI-O-CHLOR, modelo BOC PLUS, com cpcidde produtiv de g ClO /h. A reção químic foi feit em mbiente controldo, prtir dos regentes químicos clorito de sódio (NClO, m/m, densidde, kg/l) e ácido clorídrico (HCl, m/m, densidde,6 kg/l), bem como águ de rrste pr evitr formção de ClO em concentrção explosiv. A reção químic de formção de ClO é seguinte: () Seguindo indicções do fbricnte, reção efetuou-se com proximdmente de excesso de HCl, sendo eficiênci do gerdor de 9-9. Assim, segundo o fbricnte, pr gerr grm de ClO são necessários 6 ml de solução de NClO, 6 ml de HCl e 8, ml de águ (Sodi Scientific S.P.A., 996). O esquem do gerdor de ClO piloto pode ser visto n Figur. A solução de dióxido de cloro formd no gerdor foi injetd em tnques de contto de fluxo-pistão de,8 m e, m de volume útil (sistems piloto e respectivmente). Ambos os tnques de contto form preservdos d luz, constndo de váris chicns pr homogeneizção (Figurs b e c). As mostrs pr nálise dos prâmetros físico-químicos e biológicos form coletds em seis pontos do tnque de contto, possibilitndo vrição dos tempos de conttos em intervlos de minutos té um tempo de contto máximo de minutos, que foi determindo usndo zul de metileno como trçdor químico. Cistos Cistos Tbel Vlores do ftor CT (mg.min/l) de lguns desinfetntes pr de 99 dos microorgnismos Microorgnismo Fonte: Adptdo de Cffro () Cloro ( p H = 6-7) N Tbel são presentds s diferentes condições experimentis ensids. A vlição d cpcidde de desinfecção do dióxido de cloro foi verificd trvés do monitormento físico-químico e biológico do efluente bruto e do efluente desinfetdo. Os ensios form efetudos um vez pr o sistem piloto e em triplict pr o sistem piloto. O ph foi medido com um phmetro Hch modelo sension TM. As nálises de cor prente, residul de dióxido de cloro livre e demnd químic de oxigênio (DQO) form efetuds em um espectrofotômetro d mrc HACH, modelo DR/, operndo l, e nm respectivmente, segundo o Stndrd Methods for the Exmintion of Wter & Wstewter (APHA, 99). As nálises bcteriológics de coliformes totis e coliformes fecis (Escherichi coli) form determinds pel técnic de fluorescênci Colilert trvés do meio enzimático MUG. Clormin ( p H = 8-9) Dióxido de Cloro ( p H = 6-7) RESULTADOS E DISCUSSÃO ) Sistem piloto Ozônio ( p H = 6-7) Escherichi coli,-, 9-8,-,7, Pólivirus,-, 768-7,- 7,-, Rotvírus,-, ,-,,6-,6 de Girdi lmbli 7-6,-, 6 de Girdi muris -6 7,-8,,8-, Criptosporidium prvum O efluente do sistem de lodos tivdos por erção prolongd d ETE Insulr d CASAN foi submetido à desinfecção por ClO no tnque de contto, em diferentes condições experimentis de dosgem de ClO e tempo de contto (Tbel ). Os vlores dos diferentes prâmetros biológicos e físico-químicos estuddos pr o efluente bruto e o efluente desinfetdo presentm-se ns Tbels e, respectivmente. Os ddos ds Tbels são referentes o tempo mínimo de contto com ClO necessário pr tingir o mior gru de desinfecção possível. Em todos os ensios, os vlores obtidos de turbidez e sólidos suspensos totis form inferiores o limite de detectbilidde do equipmento, o que indic o bom funcionmento do decntdor secundário d ETE. Tbel - Condições experimentis dos diferentes ensios * Clculd pr um gerção de esgoto de 6 L/hb.d; ** Crg = Dosgem x Vzão Sistem Piloto Sistem Piloto Cpcidde útil (m ), 8, Vzão (m / h), 6, 6, 6, 6,,,,,, Populção equivlente (hb.)* 8 Dosgem ClO ( mg/l),, 8,,,,,,, Crg ClO ( g/h) ** 7,,, 6 8, 8,,,,, 6 Tempo máx. contto min T empertur Ambiente (~ºC) Eng. snit. mbient. Vol. - Nº - jul-set, -8

4 Desinfecção de efluentes snitários por dióxido de cloro Figur ) Esquem do gerdor de dióxido de cloro; b) Fotogrfi do tnque de contto do sistem piloto ; c) Fotogrfi do tnque de contto do sistem piloto Eng. snit. mbient. Vol. - Nº - jul-set, -8

5 Lpolli, F. R. et l. Tbel - Coliformes totis (NMP/ ml) e coliformes fecis (NMP/ ml) do esgoto trtdo em função d dosgem e do tempo de contto com ClO Dosgem ClO Tempo contto (mg/l) ( min) Afluente -- Tempo de contto mínimo pr tingir percentgem de máxim possível de coliformes fecis. Os melhores resultdos qunto à de coliformes fecis (Tbel ) obtiverm-se com dosgens de 6 e 8 mg ClO /L, csos em que foi tingido proximdmente de de coliformes fecis do efluente trtdo no tempo de contto ensido menor ( minutos). Pr um dose de mg ClO /L form necessários min pr tingir este resultdo. A de de coliformes fecis com dose de mg ClO /L não foi possível mesmo pós min de contto. O resultdo de min de tempo de contto mínimo pr conseguir de de coliformes fecis do efluente n dose de mg ClO /L prece em princípio inconsistente, um vez que com dosgens menores conseguiu-se em min. Porém, s crgs de ClO nos ensios com dosgens de e mg/l form 7, e, g/h respectivmente (Tbel ), bixo e no limite inferior de crg recomenddo pelo fbricnte do gerdor de ClO. Devido este fto, é provável que concentrção de ClO não se mntivesse constnte durnte o tempo do ensio, dndo lugr fluxos de solução de ClO de composição não homogêne, o que impediu dequd desinfecção do efluente. N Tbel são presentdos os prâmetros físico-químicos estuddos. Observou-se em todos os csos um diminuição d cor prente e d DQO pós plicção do dióxido de cloro. Estes ftos podem ser indictivos de um cert oxidção d mtéri orgânic contid no esgoto pelo ClO, de mneir que não Coliformes totis Coliformes fecis Remoção coliformes fecis -,,,,7 99 Afluente 6, 6,,, 99,99 6 Afluente 7,,6,, 99,99 8 Afluente 7,,6,, 99,99 Afluente,,6,, 99,99 todo o ClO gerdo estri disponível pr desinfecção. N Tbel não estão incluídos os ddos de DQO pr dosgem de mg/l devido o efluente conter um concentrção de cloretos muito elevd (cim de mg/l) que interfere n nálise de DQO. Est lt concentrção de cloretos deve-se à infiltrção de águ do mr ns elevtóris de esgotos d rede coletor, fto que ocorre em períodos de mré chei, já que lgums elevtóris do sistem loclizm-se à beir-mr. Pode-se observr que o ph diminui em todos os csos pós desinfecção (Tbel ). A concentrção residul de dióxido de cloro permneceu prticmente constnte pós tingir eficiênci de de coliformes fecis de (Figur ), exceto no cso d dosgem de mg/l, devido provvelmente à não homogeneidde já comentd d solução. A estbilidde do ClO em águ propici que o seu residul permneç no efluente por um longo tempo, qundo observds s condições de ph inferior e usênci de luz. Os vlores do ftor CT pr cd dose de ClO (Tbel ) form clculdos trvés ds áres sob os gráficos correspondentes os tempos de contto mínimos necessários pr tingir o máximo gru de desinfecção possível (Figur ). Estes vlores presentm-se ltos em relção com os vlores bibliográficos de CT pr ClO (,-,7 mg.min/l, Tbel ). Embor estes ensios tenhm demonstrdo o lto poder oxidnte e biocid do dióxido de cloro no trtmento de esgotos, devem, porém investigrse outrs condições experimentis que levem um vlor menor do ftor CT, com objeto de otimizr desinfecção com dióxido de cloro medinte um bixo consumo do desinfetnte. Tbel - Prâmetros físico-químicos do esgoto trtdo em função d dosgem e do tempo de contto com ClO Dosgem ClO Tempo ph Cor DQO ClO CT (mg/l) contto prente (mg/l) r esidul b ( mg.min/l) ( min) (PtCo) (mg/l) Afluente 8 69,8, Afluente ,8 7, 6 Afluente 6 6, 8,, 8 Afluente 6 6, 96,, 8 Afluente 6 8 8, 8, Tempo de contto mínimo pr tingir percentgem de máxim possível de coliformes fecis. b Clculdo prtir d áre sob os gráficos do perfil do residul de ClO em função do tempo de contto (Fig. ). Eng. snit. mbient. Vol. - Nº - jul-set, -8

6 Desinfecção de efluentes snitários por dióxido de cloro contto (t). Os vlores clculdos reproduzirm fix médi dos vlores observdos, sendo o vlor do coeficiente de correlção, R =,9 (Cmrgo, ). () Figur - Perfis do residul de ClO pr s diferentes dosgens ensids b) Sistem piloto O sistem piloto foi construído com o mesmo gerdor de ClO do sistem piloto, ms com um tnque de contto de cpcidde mior (. m ), que possibilitou operr com dosgens menores de ClO e miores crgs (Tbel ), pr evitr os problems derivdos de trblhr no limite inferior de crg do gerdor de ClO. Form relizdos ensios microbiológicos do efluente inicil e desinfetdo em seis pontos de colet do tnque de contto (Figur c) correspondentes tempos de contto do esgoto com ClO de,,,, e minutos. Os ddos obtidos referentes à concentrção de coliformes fecis mostrm-se n Tbel, precendo representdos grficmente n Figur. É de destcr grnde qued no número de coliformes fecis nos primeiros cinco minutos de contto, especilmente ns doses miores de ClO plicds, e pouc influênci do tempo de contto pós os primeiros minutos pr s dosgens menores (Figur ). O número de coliformes fecis pós desinfecção (N) pode ser clculdo prtir d equção (), obtid por regressão múltipl, onde se considerou o número inicil de coliformes fecis (N ), dose do desinfetnte (D) e o tempo de Não foi possível de de coliformes fecis pr dosgens de, e, mg ClO /L mesmo pós minutos de contto. Entretnto, dosgens de,,, e, mg ClO /L levrm de de coliformes fecis em tempos de contto de, e minutos respectivmente (Tbel ). Estes resultdos são consistentes com os obtidos por Junli et l (997), que evidencirm um de coliformes fecis de 99,9 num tempo de contto de minutos utilizndo um concentrção de ClO de, mg/l, e substncilmente melhores que os obtidos por Ribeiro (), que precisou de um dose de 6 mg ClO /L e um tempo de contto de minutos pr tingir mesm, devido o esgoto desinfetdo proceder de lgos de estbilizção e, conseqüentemente, possuir um teor reltivmente lto de sólidos suspensos que elevm o consumo de desinfetnte. Segundo s diretrizes bcteriológics pr lnçmento de esgotos trtdos em águs superficiis sugerids pel norm NBR 969 d ABNT (997), os vlores limites de concentrção de coliformes fecis no efluente devem ser inferiores NPM/ ml pr águs ds clsses, b e d, e inferiores NPM/ ml pr águs d clsse. Tbel - Concentrção (NMP/ ml) e percentgem de de coliformes fecis no esgoto trtdo em função d dosgem e do tempo de contto com ClO Tempo contto (min) fecis Dosgem plicd de ClO (mg/l),,,,, fecis fecis fecis fecis,6x,6x,6x,6x,6x,x 9,,x 99,7 9,x 99,66,x 99,9,x 99,96,x 9, 8,x 99,67,8x 99,89 7,x 99,97,x 9,96 8,x 99,69,x 99,9,x 98 6x 99,7,x 9,8x 99,86,x 9,x 99,87 Clsse : n repres destind o bstecimento público, ou nos rios formdores de repres té km montnte del, independente d distânci do ponto de cptção e do volume de reservção d repres; Clsse b: nos corpos receptores com cptção jusnte pr bstecimento público: Clsse c: ns águs litorânes, pris e nos rios que deságum ns pris freqüentds pels pessos pr recreção; Clsse d: nos demis corpos receptores. Eng. snit. mbient. Vol. - Nº - jul-set, -8

7 Lpolli, F. R. et l. Conseqüentemente, desinfecção com ClO em dosgens de,, e, mg/l durnte, e minutos respectivmente, tende os pdrões exigidos pel normtiv vigente. Os vlores médios dos prâmetros físico-químicos nlisdos em triplict do esgoto ntes e pós minutos de tempo de contto com o desinfetnte estão presentdos n Tbel 6. Anlogmente o cso do sistem piloto, o dióxido de cloro reduziu os vlores de cor prente e DQO, sendo miores s reduções qunto miores s doses de ClO plicds, fto indictivo d cpcidde do ClO pr oxidr mtéri orgânic ind contid no esgoto. A concentrção residul de ClO cresceu n medid em que dosgem umentou. Não há ddos n legislção brsileir sobre o controle de residul de ClO. Entretnto, segundo norms ditds em 99 pel EPA (Agênci de Proteção Ambientl dos EE.UU.), o vlor máximo permitido pr o lnçmento do residul de dióxido de cloro pós desinfecção é,8 mg ClO /L. Por outro ldo, o vlor do ph do esgoto desinfetdo tmbém diminuiu n medid que dosgem de ClO umentou. Pr dosgens entre, e, mg ClO /L, o vlor do ph permneceu entre 6 e 9, conforme determin norm NBR 969 d ABNT (997). Porém, o vlor do ph do esgoto desinfetdo foi menor que nos csos de dosgens de, e, mg ClO /L. Assim, considerndo os vlores de residul de ClO e ph, s dosgens de, e, mg ClO /L ficm descrtds embor consig-se de de coliformes fecis em tempos de contto bixos (Tbel ). Conseqüentemente, dosgem de ClO mis dequd pr tingir de de coliformes fecis do esgoto considerdo é, mg ClO /L, ddo que tende o vlor permitido pel EPA de ClO residul e os pdrões bcteriológicos e de ph d normtiv d ABNT. c) Análise de custos Os custos do sistem de desinfecção de esgoto medinte dióxido de cloro form clculdos medinte vlição dos custos de quisição do gerdor de ClO e dos custos opercionis e de mnutenção do sistem. Os custos de instlção do retor e d energi elétric e águ de diluição utilizds n operção do sistem form desconsiderdos devido os bixos vlores qundo comprdos os outros componentes do sistem. Figur - Intivção de coliformes fecis em função do tempo pr diverss doses de dióxido de cloro Tbel 6 - Prâmetros físico-químicos [vlores médios (n = ) ± desvio pdrão] do esgoto desinfetdo em função d dosgem de ClO pós min de tempo de contto Dosgem ClO (mg/l) ph Cor prente (PtCo) DQO (mg/l) ClO residul (mg/l) 7 ±,, ±, 8 9, ±,, 6 ±,,7 ±, 6, ± 8, 7, ±,, ±,, ±,, ±,,6 ±,, ±,, ±, 9, ±,,7 ±,,,8 ±,, ±, 6,7 ±,, ±,,,6 ±, ±, 9, ±, 6, ±, O preço de quisição do gerdor ument com o umento d cpcidde de gerção de ClO, embor o custo por unidde de gerção de ClO diminu com o umento d cpcidde de gerção, como pode ser observdo n Figur (Cmrgo, ). Pr clculr cpcidde de gerção de ClO necessári considerou-se um dosgem de, mg/l (, kg/m ) ddo que, como determindo nteriormente, foi dosgem testd mis dequd, e um gerção de,6 m de efluente por hbitnte e di. Assim, cpcidde de gerção mensl necessári de ClO (CG), em kg/mês, é dd pel Equção (): () n qul P = populção (hb.) e D(ClO ) é dosgem plicd de desinfetnte (kg/m ). O custo unitário de quisição do gerdor (CUN), em R$/Kg ClO, foi clculdo prtir d equção, que é equção correspondente à curv d Figur : () O preço do gerdor (PG) em R$ é ddo pel Equção : () O custo de quisição do gerdor por economi fmilir (CAE), considerndo um fmíli médi de,7 hbitntes, é ddo pel Equção 6: (6) Eng. snit. mbient. 6 Vol. - Nº - jul-set, -8

8 Desinfecção de efluentes snitários por dióxido de cloro Populção Figur - unitário de gerção de ClO em função d cpcidde de gerção Os resultdos ds equções - 6 plicds diferentes populções estão presentdos n Tbel 7. O custo de quisição do gerdor por economi fmilir ci, por exemplo, de R$,7 no cso de tender um populção de 7. hbitntes, pr R$, no cso de tender um populção de. hbitntes. No cso de mortizção do gerdor medinte prestções constntes, o vlor CG ( Kg ClO /mês) d prestção mensl (PRE) é ddo pel equção 7, n qul, PG = custo do gerdor, i = tx mensl de juros e n = número de prestções mensis. Tbel 7 - de quisição do gerdor de ClO em função d populção tendid b CUN PG c ( R$ ) CAE d ( R$/Kg ClO ) (R$/econ. fm. ) 7. 67,.8, 77.87,8, ,7 8.79,9,8. 9,,.,6 8,77.,,.,8. 88, 8,8.7,,79. 8, 7,8 8.99,,8. 8, 9,77.689,6 9,. 9, 7.,.,7 7.7,,8.,,67 6.,8,6., 7 8.,7 CG: cpcidde de gerção mensl necessári de ClO ; b CUN: custo unitário de quisição do gerdor; c PG: preço do gerdor; d CAE: custo de quisição do gerdor por economi fmilir. (7) Considerndo. pessos tendids (proximdmente populção insulr de Florinópolis), o preço do gerdor de ClO scenderi R$ 6.,8 (Tbel 7). Admitindo-se um juro mensl de, o mês e um przo de nos ( prestções mensis), cheg-se, medinte Equção 7, um vlor mensl d prestção de R$.7,7, que corresponde-se com R$,6 per cpit ou R$,8 por economi fmilir. Os custos opercionis do sistem referem-se o custo dos regentes necessários pr gerção do ClO. No cso considerdo de um populção de. hbitntes, são necessários, Kg ClO por mês (Tbel 7), que se correspondem, em bse à reção de gerção de ClO (eq. ) e s condições opercionis indicds pelo fbricnte (Sodi Scientific S.P.A., 996), já comentds n metodologi, com 86 L de NClO e 86 L de HCl por mês. Assumindo-se vlores do litro de NClO de R$, e do litro de HCl de R$,68, o custo totl mensl dos regentes scende R$.8,8, ou sej, R$,8 per cpit ou R$,6 por economi fmilir e mês. Os custos de mnutenção do sistem form vlidos em sobre o vlor dos regentes (Bssni, ), o que se corresponde com R$ 6.7 mensis, ou sej, R$, per cpit ou R$,9 por economi fmilir e mês. N Tbel 8 se mostr o custo totl mensl d desinfecção pós trtmento secundário, medinte dióxido de cloro, do esgoto produzido por um populção de. hbitntes. Qundo comprdo com outros métodos de desinfecção de esgotos, os custos de implntção do sistem medinte ClO são mis elevdos que medinte cloro e mis bixos que medinte rdição ultrviolet ou ozônio. Os custos de operção e mnutenção do sistem medinte ClO são d mesm ordem que os do sistem medinte ozônio, enqunto que são mis elevdos que os dos sistems medinte cloro ou rdição ultrviolet (Jordâo e Sobrinho, ). CONCLUSÕES O dióxido de cloro demonstrou ser um desinfetnte de lto poder oxidnte e biocid em tempos de contto curtos. Em todos os testes, o dióxido de cloro promoveu oxidção d mtéri orgânic, diminuindo DQO e promovendo clrificção do efluente. Eng. snit. mbient. 7 Vol. - Nº - jul-set, -8

9 Lpolli, F. R. et l. Tbel 8 - mensl (R$) d desinfecção por ClO pr. hbitntes globl O gerdor de ClO não deve ser operdo no limite inferior de crg, pois desinfecção do esgoto não é homogêne, não sendo possível chegr um nível ceitável de desinfecção. O umento d cpcidde do tnque de contto permitiu umentr vzão do esgoto e crg de ClO, diminuindo o mesmo tempo su dosgem. A operção do gerdor n fix idel de crg de ClO permitiu testr bixs dosgens do mesmo, entre, e, mg ClO /L. Foi tingid totl de coliformes fecis com doses de ClO de,,, e, mg/l em tempos de contto de, e minutos respectivmente, pr efluentes com concentrção de coliformes fecis de,6x NMP/ ml. Porém, s dosgens de, e, mg ClO /L levrm, no esgoto desinfetdo, vlores de ph bixo do limite inferior estbelecido pel normtiv brsileir (norm NBR 969 d ABNT, 997) e concentrções de ClO residul cim do estbelecido pel EPA USA (99). Conseqüentemente, pode-se concluir que, ns condições ensids, dosgem mis indicd pr desinfecção de esgoto trtdo medinte lodos tivdos é, mg ClO /L, dosgem com qul é tingido de de coliformes fecis e oxidd prcilmente mtéri orgânic remnescente, em tnto que os vlores de ph e residul de ClO do efluente mntêm-se dentro dos dmitidos pels normtivs brsileir e estdunidense em vigor. O dióxido de cloro demonstrou ser um desinfetnte ltmente eficz no trtmento terciário de esgoto snitário, dds s bixs dosgens e curtos tempos de contto necessários pr tingir de de coliformes fecis. O estudo econômico levdo cbo permitiu concluir que desinfecção de efluente doméstico medinte dióxido de cloro pode ser um processo economicmente viável. per cpit AGRADECIMENTOS Os utores grdecem à CASAN, o CNPq, à FINEP - PROSAB III e à firm C.O. MUELLER pelo poio pr o desenvolvimento deste trblho. REFERÊNCIAS por economi fmilir quisição 7,7,6,8 operção 8,8,8,6 mnutenção 67,,9 totl,86,,8 ABNT - ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 969: Tnques sépticos - Uniddes de trtmento complementr e disposição finl dos efluentes líquidos - Projeto, construção e operção. Rio de Jneiro, 6 p., 997. APHA - Americn Public Helth Assocition. Stndrd Methods for the Exmintion of Wter nd Wstewter. 9 ed. Wshington: APHA- AWWA-WEF, 99. BAIRD, C. Environmentl Chemistry, W.H. Freemn nd Compny Ed., ed., NY,. BASSANI, L. Desinfecção de Snitário por Ozônio: Prâmetros Opercionis e Avlição Econômic. Dissertção (Mestrdo em Engenhri Ambientl) Deprtmento de Engenhri Snitári e Ambientl, Universidde Federl de Snt Ctrin, Florinópolis,. BASSANI, L. et l. Desinfecção de s Snitários Atrvés d Ozonizção. In: X SIMPÓSIO LUSO-BRASILEIRO DE ENGE- NHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL. Brg, Portugl: APESB, Setembro. CAFFARO.S.P.A. GRUPO SNIA. Chemicls Business Unit: Chlorine Dioxide Wstewter Disinfection. Disponível em Acesso em novembro. CAFFARO DIVISIONE TRATTAMENTO ACQUE. Chlorine Dioxide Monogrph. Bresci (Itáli), 997. CAMARGO, J. G.; Aplicção do Dióxido de Cloro n Desinfecção de s Domésticos Trtdos pelo Sistem de Lodos Ativdos. Dissertção (Mestrdo em Engenhri Ambientl) Deprtmento de Engenhri Snitári e Ambientl, Universidde Federl de Snt Ctrin, Florinópolis,. CHERNICHARO, C. A. L. (coordendor). Pós-trtmento de s de Retores Aneróbios. Belo Horizonte: Projeto PROSAB; FINEP,. EPA - ENVIRONMENTAL PROTECTION AGENGY OF UNITED STATES. Ntionl Primry Drinking Wter Regultions; Disinfectnts nd Disinfection Byproducts; Proposed Rule. Federl Register Environmentl Documents: July 9, 99. EPA 8-R-99-. Disponível em WATER/996/My/Dy-/pr- 97DIR/ Other/july.txt.html. GONÇALVES, R. F. (coordendor). Desinfecção de s Snitários. Rio de Jneiro: Projeto PROSAB; FINEP,. JORDÃO, E. P.; SOBRINHO, P. A. Análise crític. In: DESINFECÇÃO DE EFLUENTES SANITÁRIOS. ABES. GONÇALVES, R. F. Ed. Rio de Jneiro, cp., p. 9-,. JUNLI, H. et l. Disinfection Effect of Chlorine Dioxide on Bcteri in Wter. Wter Reserch, v., n., p RIBEIRO, L. Aplicção de Dióxido de Cloro como Alterntiv pr Desinfecção de Esgotos Snitários Trtdos Atrvés de Lgos de Estbilizção. Dissertção (Mestrdo em Engenhri Ambientl) Deprtmento de Engenhri Snitári e Ambientl, Universidde Federl de Snt Ctrin. Florinópolis,. SODI SCIENTIFICA S.P.A. Mnul Técnico de Instlção, Operção e Mnutenção. Revisdo, 996. ZAVALETTA, O. (US EPA). Chlorine Dioxide Risk Assessment for Drinking Wter. In: SECOND INT. SYMPOSIUM - CHLORINE DIOXIDE: DRINKING WATER ISSUES. Houston (USA), My 99. Endereço pr correspondênci: Flávio Rubens Lpolli Universidde Federl de Snt Ctrin Deprtmento de Engenhri Snitári e Ambientl Cmpus Universitário Trindde Florinópolis - SC - Brsil Tel.: (8) -77 Fx: (8) -69 Emil: frl@ens.ufsc.br Eng. snit. mbient. 8 Vol. - Nº - jul-set, -8