ESTUDO DA EFICIÊNCIA E AVALIAÇÃO DO EFLUENTE FINAL DO SISTEMA DE TRATAMENTO DE ESGOTO DO HOTEL SESC PORTO CERCADO POCONÉ/MT

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1 ESTUDO DA EFICIÊNCIA E AVALIAÇÃO DO EFLUENTE FINAL DO SISTEMA DE TRATAMENTO DE ESGOTO DO HOTEL SESC PORTO CERCADO POCONÉ/MT Thaisa de Souza Contar 1 RESUMO --- Este projeto teve como objetivo avaliar o desempenho do sistema de tratamento de esgoto do Hotel SESC Porto Cercado, composto de tanque anaeróbio, tanque de aeração, decantador secundário e desinfecção final, atreves de análises físico-químicas e microbiológicas, quinzenais, de setembro a dezembro de Foram realizadas análises físico-químicas de ph, alcalinidade, OD, DQO, DBO, sólidos totais, fósforo total, NTK, e exames bacteriológicos para coliformes totais e coliformes fecais. As análises laboratoriais seguiram os métodos recomendados pelo Standard Methods, 20ª edição. Foi encontrada uma eficiência de 90% e 84% de remoção de DBO e DQO, respectivamente, porcentagens essas abaixo das esperadas pelo projeto do sistema. A remoção de nutrientes foi 15% para fósforo e 90% para nitrogênio. Houve 63% de remoção dos sólidos totais. E com relação a coliformes, houve eficiência de remoção de 2 unidades logarítmicas para totais e 1 unidade logarítmica para fecais. Os resultados indicam um efluente final fora dos padrões de lançamento recomendados pela Resolução CONAMA nº. 357 de 17 de março de 2005, pela Deliberação CECA/MS N 003, de 20 de junho de 1997 e pela Deliberação COPAM/MG n 010 de 1986, podendo haver o comprometimento da fauna e flora aquáticas por contaminação do efluente lançado. ABSTRACT --- The maim aim of this work was to verify the performance of the sewage treatment system of Hotel SESC Porto Cercado, by accomplishing physical chemical analysis and bacteriological examinations during fortnightly period from September to December, It was carried out analysis for ph, alkalinity, DO, COD, BOD, total solids, total phosphorus, TKN, total coliforms and fecal coliforms. The laboratorial analysis followed the recommended guidelines from Standard Methods, 20 th edition. It was met a 90% and 84% of efficiency for BOD and COD, respectively, percents below those expected by the system project. The nutrient removing was about 15% for phosphorus and 90% for nitrogen. Total solids removal got only 63%. Regarding coliforms, presented removal efficiency of 2 log for total, and 1 log for fecal. The results are an indication that the system needs better maintenance and operation, resulting in an effluent which is displayed out of standards according to CONAMA 357/2005, CECA 003/1997 and COPAM/MG 010/1986. Those results may also undermine aquatic fauna and flora by contamination resulted from discharging final effluent in the river. Palavras-chave: HSPC, tratamento de esgoto, sazonalidade. 1 Graduada em Engenharia Sanitária e Ambiental pela UFMT. Endereço: Rua 43, 161, kit 04, Boa Esperança, Cuiabá/MT. Telefone: (065) thaisacontar@gmail.com I Simpósio de Recursos Hídricos do Norte e Centro-Oeste 1

2 1. INTRODUÇÃO O Hotel SESC Porto Cercado possui sistema de tratamento de esgoto exclusivo, sistema modular do tipo compacto. Proposta para simples operação, a ETE é capaz de tratar o esgoto de modo que seja lançado um efluente relativamente limpo ao meio ambiente, no caso, o rio Cuiabá. Mesmo assim, para assegurar mínimo impacto ao corpo receptor, o mesmo deve ser monitorado. O método de tratamento estudado e analisado no projeto apresentado é constituído por uma fossa séptica seguida de ETE compacta e modular, composta por tanque anaeróbio, tanque de aeração, tanque de decantador secundário e desinfecção por radiação ultravioleta. Jordão & Pessôa (2005) afirmam que a fossa séptica é classificada como sendo uma câmara convenientemente construída para retenção de esgotos por um período de tempo estabelecido criteriosamente, permitindo a sedimentação dos sólidos e a retenção do material graxo afluentes. Os tanques anaeróbios são utilizados principalmente para o tratamento complementar de tanques sépticos, após essa etapa de tratamento o efluente obteve certa remoção de sólidos, o que confere uma minimização nos riscos de entupimento do meio suporte do filtro anaeróbio. No tanque de aeração são usados difusores de ar para o fornecimento de oxigênio por um compartimento contendo placas de aeração em forma de colméia, o que ajuda no consumo de matéria orgânica pelas bactérias, aumentando a eficiência do tanque. Para não comprometer a mesma pelo volume ocupado pelas bactérias com o tempo, deve ser realizada, periodicamente, a remoção do material sólido. O decantador realiza o processo de separação de partículas sólidas com densidade superior à do líquido envolvente através de tubo coletor de escuma, tubo coletor de sólidos sedimentados, calha coletora do líquido e vertedouro. O efluente avança de forma ascendente com formação de lodo no fundo, resultando em um líquido sobrenadante clarificado. Os sólidos acumulados no decantador retornam ao tanque anaeróbio através de sistema de drenagem denominado air lift, o qual consiste em fazer o uso de ar gerado por sopradores para remoção dos sólidos acumulados no interior do decantador por diferença de pressão. Para a desinfecção, é utilizada uma lâmpada de 254 nm de comprimento de onda e 40W de potência, montada no interior de uma casa de máquinas. O tempo de exposição é de, aproximadamente, 3 segundos. Para recebimento do lodo dos digestores foram projetadas e construídas unidades de leito de secagem para redução de umidade a partir de drenagem e evaporação da água. O presente trabalho avalia o desempenho do sistema, observando sua eficiência com relação a cada módulo de tratamento, para, assim, assegurar a qualidade do seu efluente final, de acordo com condições e padrões de lançamento de efluentes em corpos d água assegurados por leis vigentes. I Simpósio de Recursos Hídricos do Norte e Centro-Oeste 2

3 2. PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS A ETE Compacta, objeto deste estudo, se encontra instalada no Hotel SESC Porto Cercado (HSPC) e trata o efluente gerado no próprio hotel, o qual fica a 145 km de Cuiabá e dista 43 km do município de Poconé, a sudoeste do estado de Mato Grosso, em pleno Pantanal Mato-grossense. Com uma área total de mais de 100 mil hectares, é parte de uma infra-estrutura de lazer e hospedagem da Estância Ecológica SESC Pantanal, de padrão internacional, especialmente planejada para a preservação ambiental e para o turismo ecológico. A metodologia analítica utilizada para a realização dos procedimentos das análises das águas residuárias seguem as especificações normalizadas da 20ª edição da publicação Standard Methods for Examination of Water and Wastewater. As análises foram executadas no laboratório do Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental da Universidade Federal de Mato Grosso, contemplando as variáveis e seus respectivos métodos e equipamentos, especificados na Tabela 01. Tabela 01 Variáveis de parâmetros físico-químicos e microbiológicos Variáveis Método Equipamentos ColiformesTotais (NMP/100ml) Colilert Autoclave; estufa a 35 C. Escherichia coli (NMP/100ml) Colilert Autoclave; estufa a 35 C Temperatura Ar e Água ( C) Sólidos Sedimentáveis (mg.l -1 ) Termômetro de contato. Gravimétrico. Termômetro com coluna Hg, certificado, escala de 0 a 100 C com variação de 0,1 C. Cone Imhoff Sólidos Totais (mg.l -1 ) Gravimétrico. Cápsulas de porcelana; Dessecador com Sílica Gel; Estufa a C; Mufla a C; Balança analítica com precisão de 0,1mg/l, Sólidos Suspensos Totais (mg.l -1 ) Gravimétrico. Membranas com aberturas de 1µ; Bomba à vácuo; Dessecador com Sílica Gel; Estufa a C; Mufla a C; Balança analítica com precisão de 0,1mg/l. ph Elétrométrico. phmetro/digimed Dm20 Alcalinidade (mg.l -1 CaCO 3 ) Fósforo Total (mg P. L -1 ) Potenciométrico. Ácido ascórbico e leitura colorimétrica. phmetro/digimed Dm20; Bureta automática/metrohm Herisau/E ml. Autoclave; Espectrofotômetro/ DR 2010/Comprimento de onda 880nm. I Simpósio de Recursos Hídricos do Norte e Centro-Oeste 3

4 Tabela 01 (continuação) Variáveis de parâmetros físico-químicos e microbiológicos Variáveis Método Equipamentos Nitrogênio Total Kjeldhal (mg N. L 1 ) OD (mg.l -1 ) DQO (mg.l -1 ) DBO (mg.l -1 ) Macro Kjeldhal. Método de Winkler Modificado. Refluxo fehado. Método das Diluições, incubado durante 5 dias a 20 C. Digestor/BÜCHI; Destilador/BÜCHI; Bureta automática/metrohm Herisau/E ml. Titulador. Digestor/HACH/ Espectofotômetro/DR 2010 Bureta automática/metrohm Herisau/E ml/ Oxímetro de bancada/ysi0 5100; Incubadora a 20 C. Foram feitas visitas técnicas quinzenais à ETE para a coleta das amostras, dos pontos especificados na Figura 01, e a seguir descritos: P1 coleta do efluente bruto do Hotel SESC Pantanal; P2 coleta entre a fossa séptica e o tanque anaeróbio do sistema; P3 coleta após a etapa anaeróbia, no tanque de aeração; P4 coleta após a etapa aeróbia, no decantador; P5 coleta após a etapa de decantação, saída do sistema; P6 coleta após a desinfecção ultravioleta do efluente. Figura 01 Pontos de amostragem Layout ETE em Planta e UV em Corte I Simpósio de Recursos Hídricos do Norte e Centro-Oeste 4

5 3. RESULTADOS OBTIDOS Serão apresentados os resultados das análises físico-químicas e exames bacteriológicos das águas residuárias da Estância Ecológica SESC Pantanal para o período de setembro a dezembro de O Quadro 01 apresenta os resultados dos pontos já descritos na metodologia expressos através de valores médios das variáveis levantadas. Quadro 01 valores médios para cada ponto de amostragem VARIÁVEIS UNIDADES P1 P2 P3 P4 P5 P6 Alcalinidade mg/l , DQO mg/l DBO mg/l OD mg/l 1,39 0 5,94 4,54 1,98 2,59 Totais mg/l Sólidos Totais Sólidos Suspensos Sólidos Dissolvidos Fixos mg/l Voláteis mg/l Totais mg/l Fixos mg/l Voláteis mg/l Totais mg/l Fixos mg/l Voláteis mg/l Sólidos Sedimentáveis ml/l 4,64 6, NTK mg/l Fósforo Total mg/l Coliformes Totais NMP/100mL 2, , , , , , Coliformes Fecais NMP/100mL 1, , , , , , DISCUSSÕES DOS RESULTADOS Na interpretação dos resultados das variáveis, foram levados em consideração fatores importantes como a qualidade das águas que muda ao longo do ano; em função de fatores meteorológicos e da eventual sazonalidade de lançamentos poluidores e das vazões. À medida que o rio avança, a qualidade melhora por duas causas: a capacidade de autodepuração do próprio rio e a diluição dos contaminantes pelo recebimento de melhor qualidade de seus afluentes. Esta recuperação, entretanto, atinge apenas os níveis de qualidade aceitável ou boa. Sendo um empreendimento como o Hotel SESC Porto Cercado, as variações da qualidade e quantidade de água se baseiam no fluxo de hóspedes: pode-se dizer que o consumo de água é maior quando se tem um número maior de hóspedes, e em conseqüência tem-se um maior volume de despejo de esgoto, predominantemente doméstico. A Resolução nº 357 do CONAMA preconiza que os padrões de qualidade de água para rios de Classe 2 apresentem valores máximos permissíveis para os seguintes parâmetros: ph - 6,0 a 9,0; I Simpósio de Recursos Hídricos do Norte e Centro-Oeste 5

6 OD em qualquer amostra não inferior a 5 mgo 2 /L; NTK- 2,18 mgn /l; P até 0,05 mgp/l; Sólidos dissolvidos totais até 500 mg/l; Escherichia coli até 1000 NMP/100ml. A Deliberação CECA/MS pede que sejam atendidas as seguintes condições para lançamento de efluentes nas águas superficiais: ph entre 5,0 e 9,0; Temperatura inferior a 40 C; Materiais sedimentáveis até 1,0 mg/l; DBO 5,20 c no máximo 60 mg/l. Já a COPAM/MG indica os seguintes valores como limites para lançamento: DBO 5,20 c no máximo 60 mg/l; DQO no máximo 90mg/L. Levando-se em consideração esses limites apresentados para Mato Grosso do Sul e para Minas Gerais, o mesmo foi aplicado em Mato Grosso, pelo motivo de o Estado não possuir uma resolução local com relação aos padrões de lançamento de efluentes Vazão A medição da vazão afluente teve como objetivo analisar a variação diária do volume de esgoto que chega à estação. Verificou-se maior vazão no período noturno, como visto na Figura 02. Ressalta-se que os valores mínimo e máximo de descarga são, respectivamente, 0,004 l/s e 1,524 l/s. Foi estimada uma vazão para 250 hóspedes, número máximo de pessoas que o hotel comporta, que resultou em 0,32 l/s. A vazão média monitorada é de 0,23 l/s, menor valor explicado pelo fato de no dia do monitoramento estarem presentes no hotel cerca de 200 pessoas. Verifica-se que ambas as vazões apresentaram-se abaixo da vazão de projeto, que é de 0,58 l/s. A Figura 02 ilustra a variação da vazão ao longo do dia monitorado. I Simpósio de Recursos Hídricos do Norte e Centro-Oeste 6

7 Figura 02 Variação da vazão ao longo do dia monitorado 4.2. ph Durante todo o período monitorado, a variação do ph ao longo do sistema foi de 6,45 a 8,38, valores esses dentro daqueles apresentados por Von Sperling (2005), que diz que a faixa ótima de ph é de 6 a 9, em concordância com o que preconiza a resolução CONAMA 357/ Sólidos suspensos, dissolvidos e sedimentáveis O tanque anaeróbio recebe lodo por recirculação vindo do decantador, com isso há aumento na concentração de sólidos suspensos totais e fixos. A diminuição dos sólidos suspensos voláteis no mesmo ponto se justifica pelo fato de a recirculação acumular somente a fração fixa e a fração volátil não-biodegradável do efluente que, por ser formado basicamente de matéria biodegradável, não é influenciado pela chegada do lodo. Visto o mínimo tamanho das partículas de sólidos dissolvidos, implica-se que as mesmas influem em variáveis como fósforo, sendo removidos, na maioria dos casos, se passados por filtro. Foi vista uma baixa eficiência de remoção para esta variável, o que resulta em uma alta concentração de fósforo dissolvido no efluente final, decorrente de sais de produtos de limpeza. A concentração de sedimentos obteve boa remoção ao longo do sistema. O aumento da concentração no tanque anaeróbio é justificado pelo recebimento do lodo recirculado. No tanque de aeração também há aumento da concentração pó haver agitação das partículas sólidas devido ao recebimento de bolhas por aeração difusa pelo fundo da célula. Conforme CECA n 003/1997 de Mato Grosso do Sul, o limite de sólidos sedimentáveis para lançamento em efluentes é de 1 ml/l, I Simpósio de Recursos Hídricos do Norte e Centro-Oeste 7

8 observando o bom rendimento do sistema, que chega a menos de 0,1ml/L de partículas sedimentáveis, atendendo à Deliberação DBO E DQO O sistema obteve eficiência de remoção de DBO até o tanque decantador, havendo um pequeno aumento após o sistema de desinfecção, como mostrado no Quadro 01. Conforme a Deliberação CECA/MS n 003/1997, o Estado de Mato Grosso do Sul estabelece que para corpos d água de classe 2 o limite máximo permissível para lançamento de efluentes líquidos não deve ultrapassar 60 mgo 2 /L para a variável de DBO, assim como pede a Deliberação COPAM/MG n 010/1986. Percebe-se que o efluente final se encontra pouquíssimo acima do limite, 67 mg/l, sendo necessária uma manutenção do sistema para manter um melhor desempenho do mesmo. Conforme esperado, houve tendência de diminuição da DQO com o tempo, até certo limite, na mesma linha de diminuição dos sólidos voláteis, obtendo bom rendimento de remoção ao longo do sistema, chegando a 111mg/L. Seguindo as condições de lançamento da COPAM 010/86, verifica-se que o efluente se encontra fora dos padrões regidos: a deliberação pede uma concentração máxima para lançamento de 90 mg/l Carga Orgânica Trabalhando com a hipótese de que houve baixa variação da vazão ao longo do período estudado, foi feito o cálculo da carga orgânica com a mesma vazão, a qual foi encontrada após o período das coletas, referente ao mês de fevereiro de Catga Orgânica (Kg/d) ª quinzena/set 1ª quinzena/out 2ª quinzena/out 1ª quinzena/nov 2ª quinzena/nov 1ª quinzena/dez 2ª quinzena/dez Figura 03 Variação sazonal da carga orgânica afluente ao sistema ao longo do período de monitoramento I Simpósio de Recursos Hídricos do Norte e Centro-Oeste 8

9 A Figura 03 mostra os menores valores de carga orgânica nos meses de setembro e dezembro, provavelmente por ocorrência de chuvas Nutrientes Foi encontrada alta concentração de fósforo no esgoto bruto, o que se deve ao fato de o hotel, por ser um local que objetiva proporcionar bem-estar aos hóspedes, utilizar alto volume de detergentes, para limpeza de louças, pisos, etc. Há um aumento da concentração no tanque anaeróbio, que se dá pelas condições anaeróbias locais. O efluente lançado no corpo receptor possui, ainda, alta concentração de fósforo, 5 mg/l. Foi notada baixa remoção de nitrogênio do sistema, o qual se dá pela alta remoção de matéria orgânica já no início do mesmo que, segundo Von Sperling (2005), faz com que haja menor disponibilidade de alimento para as bactérias desnitrificantes, diminuindo a eficiência de remoção Coliformes totais e fecais O sistema utiliza-se de um processo de desinfecção por radiação ultravioleta, como já mencionado anteriormente. Pode ser observada uma eficiência de remoção de 2 unidades log, do efluente bruto ao fim do sistema, sendo que, mesmo com esses 98,08% de remoção, ainda resta alta concentração de coliformes totais. Foi notado, também, que o efluente que passa pela lâmpada sofre um certo aumento na concentração, o que não poderia acontecer, visto que no ponto após a radiação UV, a concentração deveria estar menor, já que é o principal objetivo da desinfecção. Esse aumento é justificado pelo fato de a lâmpada passar certo tempo fora de uso, se encontrando queimada. Mesmo com a troca, a eficiência continua extremamente baixa, e em algumas das coletas, até negativa. Diferente dos resultados para Coliformes Totais, a Escherichia coli é removida pela UV, ainda que em pequena quantidade. Para os coliformes fecais há eficiência de remoção de 1 unidade log mas, ainda, chegando ao fim do sistema com altíssima concentração para lançamento: 5, NMP/100mL, quando deveria ser de, no máximo, 1000 NMP/100mL, segundo CONAMA 357/ CONCLUSÕES O presente trabalho apresentou uma nova concepção de unidade de tratamento de efluentes domésticos, uma ETE compacta composta por tanque anaeróbio, tanque de aeração, decantação e desinfecção, mostrando dados da eficiência e da situação do efluente final do sistema. O monitoramento para a medição da vazão no hotel, o que resultou em um gráfico atípico para essa variável em se tratando de efluente doméstico, por o pico se encontrar em torno das 19 horas, I Simpósio de Recursos Hídricos do Norte e Centro-Oeste 9

10 quando, geralmente, se dá ao meio dia. Tal fato é explicado por o local estudado ser um hotel de hospedagem e lazer, onde os hóspedes passam o dia fora, utilizando-se das dependências do hotel após o pôr do sol, quando adentram seus respectivos alojamentos. Do ponto de vista ambiental, ficou demonstrado que vários contaminantes obtiveram suas concentrações reduzidas, mostrando que esta é uma técnica promissora, embora os dados apresentados concluam que o sistema se encontrava ineficiente, visto que possui tanque anaeróbio, tanque de aeração, decantador secundário e desinfecção, uma combinação que pode chegar a alta eficiência de remoção da matéria orgânica. Isso é justificado pela falta de manutenção da ordem de meses pela qual o sistema passou, observada nos aspectos apresentados pelos módulos de tratamento, o que diminui a eficiência de remoção de matéria orgânica. No que se refere à ferramenta de desinfecção por radiação ultravioleta, a mesma é extremamente dependente das características qualitativas do efluente a ser desinfetado, principalmente quando se diz respeito à matéria em suspensão, a qual impede que a radiação atinja os microrganismos de forma eficiente. O sistema é bastante eficaz na remoção de matéria em suspensão e sedimentável, contudo, o mesmo apresenta uma tendência ao crescimento de sólidos em suspensão na unidade de desinfecção. Logo, conclui-se que a lâmpada de desinfecção pode, ainda, estar com problemas de operação, necessitando nova verificação da mesma. A remoção dos nutrientes resultou em baixas eficiências, sendo o nitrogênio resultando em alta concentração final por falta de matéria orgânica a partir do tanque de aeração. O fósforo não é removido completamente, podendo ser explicado pela não remoção dos sólidos dissolvidos, os quais assimilam o fósforo na sua forma dissolvida. 6. RECOMENDAÇÕES Serão dadas algumas recomendações para melhoria do sistema de tratamento do Hotel, visto que as células de tratamento não se encontram operando com sua maior eficiência, podendo haver melhoras no sistema e, conseqüentemente, na qualidade do efluente final. A fossa séptica manteve boa eficiência de remoção para DBO, mas baixa remoção de sólidos totais, sendo recomendada uma remoção do lodo excedente, da ordem de 80%; Com relação ao módulo de desinfecção, sugere-se que sejam feitos testes com água tratada para verificação da sua eficiência. Caso o problema seja a lâmpada, deverá haver a troca da mesma com constantes testes de funcionamento; Outra sugestão seria a construção de um reservatório com paredes em azulejo branco e profundidade, área superficial e tempo de detenção hidráulico apropriados para desinfecção via radiação solar do efluente; I Simpósio de Recursos Hídricos do Norte e Centro-Oeste 10

11 Para melhor eficiência na remoção de fósforo recomenda-se a instalação de filtro com porosidade suficiente para retenção dos sólidos dissolvidos; Recomenda-se, ainda, que sejam realizados estudos mais detalhados quanto à concentração de matéria sólida, variável que obteve alguns resultados representativos quanto à influência em outras variáveis. 7. BIBLIOGRAFIA APHA/AWWH/WEF (1998) - American Public Health Association, American Water Works Association, Water Environment Federation. Standard Methods for Examination Of Water And Wastewater, 20ª Edição, Washington: APHA; DELIBERAÇÃO CECA/MS N 003 (1997), Dispõe sobre a preservação e utilização das águas das bacias hidrográficas do Estado de Mato Grosso do Sul, e dá outras providências; IBGE (Censo 2000), Pesquisa Nacional de Saneamento Básico. Disponível em < Acesso em 23/12/2006; JORDÃO, E. P. e PESSÔA, C. A. (2005), Tratamento de Esgotos Domésticos, 4ª Edição, Rio de Janeiro, ABES; METCALF & EDDY (1991), Wastewater Engineering: Treatment, Disposal And Reuse. 3ªEd. New York: McGraw-Hill; MIZUMO (2004), Fabricante da ETE Compacta, Catálogo. São Paulo; Resolução CONAMA n 357 (2005), 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; VON SPERLING, M. (2005), Princípios do Tratamento Biológicos de águas Residuárias; Volume 1, Introdução à Qualidade das Águas e ao Tratamento de Esgotos, 3ª Edição, Minas Gerais; VON SPERLING, M. (2005), Princípios do Tratamento Biológicos de águas Residuárias; Volume 2, Princípios Básicos do Tratamento de Esgotos, 3ª Edição, Minas Gerais; VON SPERLING, M. (2005), Princípios do Tratamento Biológicos de águas Residuárias; Volume 4, Lodos Ativados, 3ª Edição. I Simpósio de Recursos Hídricos do Norte e Centro-Oeste 11