Lauren Morais da Silva Geraldo Lopes da Silveira José Ilo Pereira Filho

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1 Lauren Morais da Silva Geraldo Lopes da Silveira José Ilo Pereira Filho

2 EFICIÊNCIA DE SISTEMA NÃO CONVENCIONAL DE ESGOTOS SANITÁRIOS E IMPACTO DOS EFLUENTES NO CORPO RECEPTOR Resumo Lauren Morais da Silva Geraldo Lopes da Silveira 2 José Ilo Pereira Filho 3 Os serviços de esgotos para pequenas coletividades devem estar associados a um baixo custo de implantação e de operação, sendo que a sua disposição final não cause poluição dos mananciais. Assim sendo o presente estudo avalia um sistema não convencional de esgotos sanitários que lança os efluentes em manancial superficial de uma pequena bacia hidrográfica. Através do monitoramento continuado busca-se estabelecer uma metodologia para avaliar a eficiência na remoção de poluentes do sistema, de forma integrada e isoladamente (tanque séptico e filtro), e o impacto no corpo receptor através dos aspectos qualiquantitativos dos recursos hídricos. Os resultados na remoção de poluentes do sistema de tratamento são de: 73,3% em termos de DBO; 74% em termos de sólidos totais e 90,3% em termos de coliformes fecais. Verifica-se que os tanques sépticos são os maiores responsáveis pela remoção, necessitando maior controle de operação. No estágio atual de funcionamento do sistema, o lançamento de efluentes altera muito pouco a qualidade da água, que apresenta qualidade de média, conforme o IQA, mas elevadas concentrações de coliformes fecais mesmo antes do lançamento. Com relação à matéria orgânica percebe-se a grande variabilidade de classe de enquadramento mesmo para pequenas vazões, mas há indicações de que o corpo receptor apresente boa capacidade de autodepuração. Palavras-chave: sistema simplificado de esgotos; monitoramento; carga orgânica Introdução A grande carência de sistemas de esgotos em núcleos isolados é realidade notória em todo o território nacional, segundo depreende-se dos dados do último censo do IBGE Os núcleos isolados podem compreender conglomerados rurais, pequenos municípios além de bairros ou distritos de municípios maiores. O fato de serem isolados ou distantes de grandes concentrados populacionais na maioria das vezes os privam de possuir sistemas de esgotos por dificuldades de ordem econômica e financeira de implantação de sistemas convencionais. CEFET- PR, Eng. Civil e de Seg. do Trabalho, Mestre em Recursos Hídricos e Saneamento Ambiental - laurendasilva@pb.cefetpr.br 2 - UFSM, Eng. Civil, Mestre e Doutor em Recursos Hídricos e Saneamento Ambiental geraldo@ct.ufsm.br 3 - CEFET- PR, Eng. Civil e de Seg. do Trabalho, Mestre em Engenharia da Produção ilofilho@pb.cefetpr.br 179

3 Assim, o objetivo geral do presente trabalho é avaliar a aplicabilidade de um sistema de esgotamento sanitário através do monitoramento continuado da eficiência própria do sistema e do impacto no meio (corpo receptor). O esquema de tratamento avaliado por este estudo consiste basicamente de sistema condominial, cujo tratamento inicial dos esgotos ocorre junto à própria economia em tanques sépticos localizados junto à calçada. O efluente dos tanques sépticos é conduzido à jusante da bacia em canalizações de pequeno diâmetro, onde o tratamento final ocorre junto a filtro anaeróbio. Após as efluências são lançadas no corpo receptor (Sanga da Restinga) que caracteriza-se pela bacia hidrográfica de montante que define a variabilidade das vazões de diluição dos efluentes, conseqüência do ciclo hidrológico. A bacia hidrográfica definida pela seção no ponto de lançamento das efluências do sistema compreende pequena bacia hidrográfica com área de aproximadamente 10km 2, cuja ocupação é predominantemente rural (em torno de 96%). O sistema, objeto de estudo encontra-se implantado em parte da Vila São Luiz, no município de Restinga Seca/RS. Projetado para uma população de pessoas, correspondendo a uma densidade demográfica de 69,6 hab/hectare. Atualmente, a vila possui habitantes, em 301 domicílios, sendo as economias de padrão simples em núcleo habitacional popular. Os objetivos específicos do estudo são avaliar e discutir: a eficiência do sistema na remoção de poluentes, de forma integrada e, isoladamente, para o tanque séptico e para o filtro; o impacto na bacia hidrográfica que recebe as efluências do sistema, considerando a indissociabilidade dos processos quali-quantitativos dos recursos hídricos; o sistema de monitoramento, considerando o estágio atual de operação e projeções futuras da qualidade da água conforme a variabilidade das vazões no corpo receptor. Muitas vezes, os sistemas de esgotos podem ter uma eficiência relativa aceitável e o corpo receptor não possuir uma vazão de diluição adequada. Por isso a necessidade de avaliação de forma integrada, considerando o sistema inserido no meio onde ele se desenvolve, mais precisamente a bacia hidrográfica. Metodologia Para a realização de uma avaliação global do sistema de esgoto sanitário implantado, deve-se considerar de forma integrada a eficiência do sistema de tratamento de esgotos e os reflexos produzidos pelo lançamento das suas efluências no corpo receptor (Sanga da Restinga). Desta forma, os seguintes passos metodológicos são desenvolvidos: (1)concepção do sistema de monitoramento para as diferentes etapas do processo, no sistema de tratamento e no corpo receptor (Figura 1); (2) monitoramento quantitativo dos recursos hídricos através de calha do tipo Parshall (Figura 2); (3) monitoramento qualitativo do esgoto do sistema de tratamento e da água do corpo receptor; (4) avaliação da eficiência do tratamento nas diferentes etapas do processo utilizando como parâmetros de controle a DBO5,20; DQO; Sólidos Totais (ST), Sólidos Totais em Suspensão (STS) e Coliformes Fecais (CF). Devido à dificuldade de realizar-se a coleta de amostras na entrada dos 180

4 tanques sépticos, adota-se no presente trabalho a concentração do esgoto bruto (Conc.PC0) a partir de valores típicos da literatura para a concentração de parâmetros físicos, químicos e biológicos (DBO = 350 mg/l; DQO = 700 mg/l; ST = 1100 mg/l; STS = 400 mg/l e CF = 10 7 org/100 ml) e determinam-se os valores destes parâmetros na entrada e na saída do filtro anaeróbio; (5) avaliação do impacto no meio, com o objetivo de avaliar a qualidade da água do corpo receptor, antes e após o lançamento dos efluentes, através de índice de qualidade da água e o atendimento aos padrões de qualidade conforme as classes da resolução CONAMA n 20/86 em conjunto com a verificação do efeito da diluição da carga poluidora, em termos de DBO, em relação às vazões medianas a mínimas e também estimativa da capacidade de autodepuração do corpo receptor através do uso de modelo simples (Streeter-Phelps). TS TS Rede coletora de esgoto TS TS Leito de secagem do lodo Leito de secagem do lodo PC1 Sanga da Restinga Filtro anaeróbio PC2 PC4 PC5 PC3 Monitoramento qualitativo em PC1, PC2, PC3 e PC4 Monitoramento quantitativo em PC1 e PC5 PC3 (calha) TS - tanques sépticos Figura 1 - Sistema de monitoramento 181

5 Figura 2 - Calha Parshal na Sanga da Restinga Com respeito ao lançamento de efluentes no corpo receptor, a Licença de Operação para o sistema de esgoto sanitário implantado, prevê o atendimento de uma população máxima de habitantes e vazão máxima de 365 m 3 /dia, sendo que o efluente final do sistema de tratamento deve a atender aos seguintes padrões de emissão: SSED =1,0 ml/l em teste de uma hora em cone Imhoff; DBO5,20 = 120 mg/l e STS = 120 mg/l. Resultados Os resultados do presente estudo consistiram na implantação do sistema de monitoramento e sua operação, durante o período de abril de 2002 a maio de Neste período, foram realizadas 12 (doze) campanhas de coleta de amostras de esgoto na ETE e de água na Sanga da Restinga, e, também, a leitura diária do nível de água na calha. A calha Parshall implantada (PC5) com comprimento de 180 cm, largura da garganta de 60 cm e altura de entrada de 50 cm, permitiu avaliar vazões até 28,20 m 3 /min sem que ocorra o transbordamento, no caso de transbordamento realizou-se a medição do nível, pois se encontra marcado uma régua na parede de concreto do pontilhão. Adotou-se as vazões deste período de monitoramento como representativas do escoamento na bacia hidrográfica. A calha Parshall implantada permitiu avaliar até a vazão Q25%, que corresponde a 74,8% do fluviograma, as vazões superiores foram obtidas através da correlação da velocidade média e a área da seção transversal. As vazões medianas a mínimas, são apresentados na Tabela 1. Tabela 1 - Permanência de vazões na calha Permanências Vazão (L/s) Permanências Vazão (L/s) de vazões de vazões Q 50% 261,00 Q 75% 150,00 Q 55% 237,00 Q 80% 121,00 Q 60% 202,00 Q 85% 79,00 Q 65% 185,50 Q 90% 48,00 Q 70% 170,00 Q 95% 30,50 182

6 Através do monitoramento quali-quantitativo estima-se que uma pequena parcela da população do bairro encontra-se ligada ao sistema de esgotamento sanitário oscilando entre 13 e 38%. A eficiência média na remoção de poluentes apresentou valores satisfatórios para esta concepção de tratamento (tanque séptico + filtro anaeróbio com enchimento em pedra + filtro de areia), conforme a Tabela 2. Tabela 2 - Eficiência média na remoção de poluentes do sistema de tratamento de esgotos Parâmetro Eficiência do Tanque séptico Eficiência do Filtro anaeróbio Eficiência do Conjunto DBO 66,4% 59,8% 73,3% DQO 76,6% 46,3% 84,7% ST 61,7% 32,8% 74,0% STS 62,3% 45,9% 72,5% CF 89,6% 35,4% 90,3% Para melhorar a qualidade do efluente lançado pelo sistema de esgoto em termos de coliformes fecais, deve-se desenvolver uma forma de desinfecção do efluente do filtro anaeróbio. Verificou-se que o tanque séptico é responsável pela maior parcela na remoção dos poluentes do sistema de tratamento, portanto, deve-se estabelecer um plano de controle (periodicidade da limpeza dos tanques) e conscientização da população atendida para sua perfeita operação. Com o uso do índice de qualidade da água (IQA) proposto pelo Comitêsinos (1990), a nota média da qualidade da água da Sanga da Restinga durante o período de monitoramento à montante do lançamento de esgotos (PC3) foi 53 e a jusante do lançamento de esgotos (PC4) foi 50, o que indica uma leve degradação na qualidade da água, ocasionada pela recepção dos efluentes, classificada como água de qualidade aceitável a boa, conforme a Figura 3. Verificou-se que em todas as campanhas o parâmetro coliformes fecais foi o que apresentou menor nota devido a elevadas concentrações, tanto à montante quanto à jusante do lançamento. O parâmetro coliforme fecal possui o segundo maior peso na composição da nota do índice, portanto foi o parâmetro que mais influenciou o índice de qualidade da água. Nota do IQA PC3 - Montante PC4 - Jusante IQA da Sanga da Restinga IQA - Produtório Período de monitoramento em meses Ótima Aceitável Péssima Figura 3 - Índice de qualidade da água da Sanga da Restinga. Boa Ruim 183

7 Na Figura 4, apresentam-se os gráficos comparativos da classificação, de acordo com a resolução CONAMA 20/86 dos parâmetros de turbidez, ph, DBO, OD, coliformes totais e fecais, antes e após o lançamento de efluentes, durante o período de monitoramento. Através da comparação destes gráficos pode-se perceber a influência do lançamento de esgoto no corpo receptor. Classe 4 Classificação dos parâmetros a jusante (PC4) perante a resolução CONAMA 20/86 Classe 4 Classificação dos parâmetros a montante (PC3) perante a resolução CONAMA 20/ Turb. ph DBO OD CT CF Parâmetros durante o periodo de monitoramento Turb. ph DBO OD CT CF Parâmetros durante o período de monitoramento Figura 4 - Classificação dos parâmetros perante a Resolução CONAMA n 20/86, antes e após o lançamento de efluentes Verificou-se, assim, que a Sanga da Restinga possui contaminação por coliformes fecais, mesmo antes de receber os efluentes do sistema de esgotos, e após o lançamento ocorre o incremento do índice de coliformes fecais, ocasionado pela baixa eficiência do filtro anaeróbio nesta remoção. A Tabela 3 apresenta os resultados obtidos em termos de concentração para o parâmetro DBO para a situação de operação atual e a situação de operação da ETE com os limites da Licença de Operação, diluído na variabilidade de vazões. Percebe-se que para a situação de lançamento dos efluentes nos limites da Licença de Operação, o parâmetro de DBO enquadra-se na Classe 3 e 4, para as vazões de diluição de Q 50% e Q 95% de permanência no tempo. Verifica-se, desta forma, que a adoção de limites para o lançamento de efluentes mesmo em termos de carga poluidora dependerá das características qualiquantitativas do corpo receptor o impacto no meio. Portanto, a eficiência do sistema de tratamento deve ser analisada em conjunto com os reflexos no corpo receptor. Tabela 3 - Concentração e classes de enquadramento para o parâmetro DBO Vazões de DBO (mg/l) Classes CONAMA 20/86 diluição Atual Limite Atual Limite Q 50% 3,71 5, Q 60% 4,80 7, Q 70% 5,71 8, Q 80% 8,02 11, Q 90% 20,20 28, Q 95% 31,81 42, Limites de DBO: Clas.1-3 mg/l; Clas.2-5 mg/l; Clas.3-10 mg/l; Clas.4>10 mg/l. A Tabela 4 apresenta os resultados da simulação da capacidade de autodepuração com o uso do modelo Streeter-Phelps com base no cenário atual e 184

8 também com a ETE despejando o efluente no limite da Licença de Operação, obtido em termos de concentração para o parâmetro de oxigênio dissolvido no ponto crítico de OD, para a variabilidade de vazões e comparados com as classes de enquadramento da Resolução CONAMA n 20/86. Tabela 4 - Concentração de oxigênio dissolvido no ponto crítico da Sanga da Restinga e Classes de enquadramento Vazões de OD (mg/l) Classes CONAMA 20/86 Atual Limite Atual Limite Q 50% 8,250 7, Q 60% 8,249 7, Q 70% 8,249 7, Q 80% 8,249 7, Q 90% 8,247 5, Q 95% 8,245 4, Concentração de OD: Classe 1-6 mg/l; Classe 2-5 mg/l; Classe 3 4 mg/l e Classe 4-2 mg/l. Para a situação atual, os níveis de OD no ponto crítico permanecem praticamente iguais para a variabilidade de vazões, atendendo aos requisitos da Classe 1, esta situação deve-se ao fato que o lançamento de esgoto no curso d água apresenta pequena carga de matéria orgânica. Já para a situação de lançamento de esgoto nos limites da licença de operação, pode-se verificar que apenas na condição de vazão Q 95%, a concentração de oxigênio dissolvido no ponto crítico, atenderá aos requisitos de qualidade para a Classe 3. Para as demais condições de vazão atenderá aos requisitos da Classe 1 e 2. Conclusões e Recomendações A metodologia testada permitiu avaliar o impacto do lançamento de efluentes, considerando, de forma integrada, a eficiência do sistema de tratamento de esgotos e a influência no corpo receptor que drena pequena bacia hidrográfica. O uso de calha Parshall em pequena bacia hidrográfica permitiu monitorar grande parte do fluviograma (74,8% que corresponde à vazão Q 25% ), além de ser uma estrutura rústica e rígida, o que facilita a operação no ambiente urbano. Mesmo que durante o período de monitoramento em nenhum momento os limites da Licença de Operação foram ultrapassados, percebe-se que este lançamento gera impacto do ponto de vista sanitário devido aos coliformes fecais. A eficiência média do sistema de tratamento de esgotos apresenta valores satisfatórios para esta concepção de tratamento, conforme previsão da NBR 13969/1997, e comparáveis à eficiência na remoção de poluentes, obtida com o uso de outras formas de tratamento simplificado, como lagoas de estabilização e disposição no solo, com exceção da remoção de coliformes fecais. Entretanto estes sistemas utilizam rede coletora convencional para condução do esgoto a ETE, uma vez que conduzem esgoto bruto. Recomenda-se que seja desenvolvida uma forma de desinfecção do efluente do filtro anaeróbio. O impacto na Sanga da Restinga ocasionado pelo lançamento de efluentes 185

9 para a situação de operação atual é mínimo, tal constatação é verificada com o estabelecimento do IQA e também com o enquadramento em classes, conforme a resolução CONAMA n 20/86. Pois, atualmente, estima-se que o sistema atenda uma pequena parcela da população do bairro. Em ambas as formas adotadas para avaliação do impacto verifica-se que os coliformes fecais são os maiores responsáveis pela degradação da qualidade da água. Os resultados observados evidenciam que, mesmo para vazões de pequena magnitude, ocorre expressiva variabilidade de classe de enquadramento. Verifica-se assim que a adoção dos limites máximos de operação para as fontes poluidoras devem estar associados ao monitoramento do corpo receptor para impedir impacto ao meio. Portanto, para compreensão dos impactos os aspectos quali-quantitativos devem ser tratados em conjunto, devido à amplitude de variação de vazão na pequena bacia hidrográfica, onde uma mesma carga poluidora pode ser diluída. Como recomendação final, deve-se buscar a participação da comunidade do bairro, através do esclarecimento sobre as vantagens da coleta e tratamento dos esgotos, já que o sistema depende muito da adesão da população para que possa funcionar plenamente. Referências Bibliográficas ANDRADE NETO,C.O. Sistemas simples para tratamento de esgotos sanitários: experiência brasileira. Rio de Janeiro: ABES, p. APHA, AWWA, WEF. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. 19 th edition., American Public Health Association, Washington, D, C, ; ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Projeto, construção e operação de sistemas de tanques sépticos: NBR Rio de Janeiro, p.. Tanques sépticos Unidades de tratamento complementar e disposição final dos efluentes líquidos Projeto, construção e operação: NBR Rio de Janeiro, p.. Projeto de redes coletoras de esgoto sanitário: NBR Rio de Janeiro, p. BRASIL. Resolução CONAMA n 20/86, de 18 de junho de Estabelece a classificação das águas doces, salobras e salinas do Território Nacional. Brasília, COMITÊSINOS. Programa integrado de monitoramento da qualidade da água do Rio dos Sinos e seus Afluentes. Aplicação de um índice de qualidade da água no Rio dos Sinos. Relatório Técnico. Porto Alegre: 1990, 33p. CETESB. Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental - São Paulo. Guia de coleta e preservação de amostras de água. São Paulo: CETESB, p. CYNAMON, S. E. Sistema não convencional de esgoto sanitário a custo reduzido para pequenas coletividades e áreas periféricas. 2. ed. Rio de Janeiro: Publicação da Escola Nacional de Saúde Pública, Fundação Oswaldo Cruz - FIOCRUZ, p. FEPAM/RS. Fundação Estadual de Proteção Ambiental Henrique Luís Roessler/RS. Licença de operação LO N 838/2002-DL. Sistema de esgoto sanitário da Vila São Luiz, constituído de rede coletora e estação de tratamento de esgoto. Restinga Seca/RS. 186

10 GASTALDINI, M. C. C. & TEIXEIRA, E. C. Avaliação da qualidade da água. In: : PAIVA, J. B. D. de & PAIVA, E. M. C. D. de (Orgs.) Hidrologia aplicada à gestão de pequenas bacias hidrográficas. Porto Alegre: ABRH, p IBGE. Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística. Disponível on-line em: < em: 30/03/2003. MINISTÉRIO DO EXÉRCITO. Restinga Seca/RS. Folha SH.22-V-C-V-3. Escala 1:50.000, Diretoria de Serviço Geográfico - DSG, PROSAB. Programa de Pesquisas em Saneamento Básico. Disponível on-line em < Acesso em: 25/04/2002. REETZ, E. F. Avaliação quali-quantitativa dos recursos hídricos superficiais na bacia hidrográfica do campus da Universidade Federal de Santa Maria f. Dissertação (Mestrado em Recursos Hídricos e Saneamento Ambiental) Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, SILVEIRA, G. L. da Quantificação de vazão em pequenas bacias carentes de dados f. Tese (Doutorado em Recursos Hídricos e Saneamento Ambiental) - Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, SILVEIRA, G. L. da & TUCCI, C. E. M. Monitoramento em pequenas bacias para a estimativa de disponibilidade hídrica. In: Revista Brasileira de Recursos Hídricos, v. 3, n p SILVEIRA, G. L. da; TUCCI, C. E. M. & SILVEIRA, A. L. L. da Quantificação de vazão em pequenas bacias sem dados. In: Revista Brasileira de Recursos Hídricos, v. 3, n p VON SPERLING, M. Introdução à qualidade das águas e ao tratamento de esgotos. 2. ed. Belo Horizonte: Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental; Universidade Federal de Minas Gerais, p. (Princípios do tratamento biológico de águas residuárias, v. 1.). EFFICIENCY OF SANITARY SEWER NOT CONVENTIONAL SYSTEM AND THE DRAINED FLUID IMPACT IN THE RECEPTOR BODY ABSTRACT The services of sewers for small collectives should be associated to a bass established cost and of operation, and its final disposition doesn't cause pollution of the springs. Being the present study evaluates like this a non conventional system of sanitary sewers that throws the drained fluid in superficial spring of a small basin hidrographical. Through the continuous monitoring it is looked for to establish a methodology to evaluate the efficiency in the removal of pollutants of the system, in an integrated way and separately (septic tank and I filter) and the impact in the receiving body through the quali-quantitative aspects of the fountainhead. The results in the removal of pollutants of the system of healthy treatment of: 73,3% in terms of DBO; 74% in terms of total solids and 90,3% in terms of fecal coliforms. It is verified that the septic tanks are the largest responsible persons for the removal, needing larger operation control. In the current apprenticeship of operation of the system the drained fluid release alters the quality of the water, that presents average quality medium according to IQA, but high concentrations of fecal coliforms even before the release. With relationship the organic matter is noticed the great variability of class of same framing of the analyzed for small out flow, but there are indications that the receiving body presents good auto depuration capacity. 187

11 Key Words: simplified system of sewers; monitoring; organic load 188