II AVALIAÇÃO DE ALTERNATIVAS DE PÓS-TRATAMENTO PARA OS EFLUENTES DOS REATORES UASB DA ETE ONÇA (BELO HORIZONTE,

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1 II-43 - AVALIAÇÃO DE ALTERNATIVAS DE PÓS-TRATAMENTO PARA OS EFLUENTES DOS REATORES UASB DA ETE ONÇA (BELO HORIZONTE, 1.. hab) Carlos Augusto de Lemos Chernicharo (1) Engenheiro Civil e Sanitarista. Doutor em Engenharia Ambiental pela Universidade de Newcastle upon Tyne UK, Professor Adjunto do Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental da UFMG. Marcos von Sperling Engenheiro Civil e Sanitarista. Doutor em Engenharia Ambiental pelo Imperial College, Universidade de Londres. Professor Adjunto do Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental da UFMG. Túlio Antônio Silva Monteiro Engenheiro Químico. Mestre em Biotecnologia pela Ecole Nationale d Ingénieurs du Genie Chimique, INP Toulouse França. Engenheiro de Projetos e Obras da COPASA. Endereço (1) : Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental UFMG; Av. do Contorno, nº 842 7º andar Centro Belo Horizonte MG Brasil CEP Tel: (31) calemos@desa.ufmg.br RESUMO A ETE Onça, atualmente em fase final de construção na cidade de Belo Horizonte, se constitui em uma das maiores estações no mundo utilizando o processo de reatores anaeróbios de fluxo ascendente e manta de lodo (UASB). Em virtude do desejo de se aumentar a eficiência global do tratamento, foram efetuados estudos técnico-econômicos e ambientais entre duas alternativas de pós-tratamento: lodos ativados convencional e filtros biológicos percoladores. O trabalho sintetiza, de forma comparativa, os principais aspectos e dados de interesse relativos às duas alternativas. Os itens considerados são: (i) aspectos ambientais; (ii) áreas e volumes requeridos; (c) itens de implantação e operação; (iv) custos totais (absolutos) e (v) custos unitários (relativos). Os estudos de impacto no Rio das Velhas foram efetuados com base em simples diluição. Para os grandes itens analisados (potencialmente diferentes entre as duas alternativas), os maiores custos de implantação recaem sobre o FBP. Todavia, em termos de custos anuais de operação, a alternativa de FBP é amplamente a mais favorável, enquanto a alternativa de LA convencional é a com maior gasto energético em função do fornecimento de oxigênio para a nitrificação (ausente no FBP). PALAVRAS-CHAVE: Estudo de alternativas; filtros biológicos percoladores; lodos ativados; póstratamento; tratamento de esgotos. INTRODUÇÃO A ETE Onça atualmente em fase final de construção na cidade de Belo Horizonte e com início de operação previsto para 26, se constitui em uma das maiores estações no mundo utilizando o processo de reatores anaeróbios de manta de lodo e fluxo ascendente (UASB). Com a capacidade instalada de 2,5 m3/s pretende atender uma população de até 1.3. habitantes, sendo prevista sua duplicação em segunda etapa. A ETE Onça será operada pela COPASA (Companhia de Saneamento de Minas Gerais). No momento, a ETE está sendo implantada apenas com a etapa anaeróbia. No entanto, em virtude do desejo de se aumentar a eficiência global do tratamento, foram efetuados estudos sobre a melhor alternativa para o pós-tratamento dos efluentes anaeróbios. Nesta seleção de alternativas, alguns pressupostos para o processo de pós-tratamento foram seguidos: (i) necessidade de processos compactos; (ii) desejabilidade de se ter processos aeróbios; (iii) expectativa da remoção de DBO média global do sistema igual ou superior a 85%. Em função destes aspectos, foram analisadas as seguintes alternativas de pós-tratamento: Lodos ativados com idade do lodo convencional (com nitrificação) - LA Filtros biológicos percoladores de alta taxa, com enchimento de escória de alto-forno (sem nitrificação) FBP ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 1

2 DESCRIÇÃO DAS ALTERNATIVAS ESTUDADAS A Figura 1 ilustra o fluxograma previsto para a ETE Onça, após a inclusão do pós -tratamento. Conforme pode-se perceber, para qualquer alternativa de pós-tratamento a ser implantada, o fluxograma da estação prevê o retorno do lodo aeróbio excedente para adensamento e digestão nos próprios reatores UASB. Dessa forma, todo o lodo produzido na estação será descartado a partir dos reatores anaeróbios e daí encaminhado para desaguamento em centrífugas. Figura 1- Fluxograma de operações inerentes ao tratamento das fases líquida e sólida da ETE-Onça (etapa com reatores UASB seguidos de pós-tratamento). Fonte: COPASA (24). Configuração da alternativa de pós-tratamento por lodos ativados (LA) Uma alternativa bastante promissora e foco de várias pesquisas e implementações recentes em escala real é a do processo de lodos ativados (com idade do lodo convencional 6 a 1 dias), como pós-tratamento de efluentes de reatores anaeróbios tipo UASB. Neste caso, ao invés de se ter o decantador primário, tem-se o reator anaeróbio. O lodo aeróbio excedente gerado no processo de lodos ativados, ainda não estabilizado, é enviado ao reator UASB, onde sofre adensamento e digestão, juntamente com o lodo anaeróbio. Como esta vazão de retorno do lodo aeróbio excedente é bem baixa, comparada com a vazão afluente, não há distúrbios operacionais introduzidos no reator UASB. O tratamento do lodo é bastante simplificado: não há necessidade de adensadores e digestores, havendo apenas a etapa de desidratação. O lodo misto retirado do reator anaeróbio, digerido e com concentrações similares às de um lodo efluente de adensadores, possui ainda ótimas características para desidratação. A Figura 2 apresenta o fluxograma desta configuração. Figura 2 - Fluxograma de um sistema composto por reator UASB seguido por lodos ativados (Fonte: von Sperling et al, 21) Configuração da alternativa de pós-tratamento por filtro biológico percolador (FBP) Estações de tratamento de esgotos que utilizam reatores UASB seguidos de filtros biológicos percoladores apresentam um fluxograma bastante simplificado (Figura 3). Basicamente, além das unidades de tratamento preliminar (gradeamento e desarenador), o fluxograma compreende as unidades de tratamento biológico anaeróbio e aeróbio, em seqüência (reator UASB, filtro biológico percolador e decantador secundário), além da unidade de desidratação. Notar que, nesta configuração, o lodo aeróbio excedente, retirado do decantador secundário, é enviado de volta ao reator UASB para adensamento e digestão anaeróbia. Assim, com esse fluxograma, são evitados os decantadores primários e as unidades isoladas de adensamento e digestão do lodo ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 2

3 excedente aeróbio, como ocorre nas estações de tratamento convencionais que utilizam filtros biológicos percoladores. O lodo produzido no reator UASB já sai adensado e estabilizado, podendo ser enviado diretamente para desidratação e disposição final. Figura 3 - Configuração típica de uma ETE com reator UASB e filtro biológico percolador Fonte: Gonçalves et al. (21) METODOLOGIA Bases conceituais para o pré-dimensionamento da alternativa LA O dimensionamento efetuado baseou-se no conhecimento mais recente disponível sobre a aplicação de lodos ativados para o pós-tratamento de efluentes de reatores anaeróbios, advindo, notadamente de pesquisas e trabalhos conjuntos com diversos especialistas do setor, em todo o Brasil, centralizados pelo PROSAB (Programa de Pesquisa em Saneamento Básico). Os modelos matemáticos utilizados para o dimensionamento das unidades de tratamento representam uma síntese compilada dos principais modelos estacionários disponíveis na literatura especializada. A descrição detalhada dos modelos, com conceitos, fórmulas e exemplos de aplicação, encontra-se apresentada em von Sperling (22) e von Sperling et al. (21). O dimensionamento das unidades levou em consideração as vazões e cargas de DBO dos seguintes retornos de líquidos: (a) lodo aeróbio excedente, retornado ao reator UASB, (b) líquido drenado da desidratação, retornado ao tanque de aeração. Critérios e parâmetros de dimensionamento da alternativa LA Os parâmetros de projeto do sistema de lodos ativados com idade do lodo convencional como pós-tratamento de reatores UASB são similares aos do sistema de lodos ativados convencional. A principal diferença reside na menor concentração de SSTA usualmente assumida na variante de lodos ativados como pós-tratamento. A Tabela 1 lista os principais parâmetros de projeto utilizados para o dimensionamento do sistema de lodos ativados com idade do lodo convencional como pós-tratamento do efluente dos reatores anaeróbios (von Sperling et a.l, 21). ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 3

4 Tabela 1 - Parâmetros de pré-dimensionamento adotados para o sistema de lodos ativados, como póstratamento de efluentes de reatores anaeróbios Item Parâmetro Valor Idade do lodo (d) 8 Tanque de Concentração de SSVTA (mg/l) 18 aeração Concentração de SSTA (mg/l) 247 Relação SSV/SS no reator (-),73 Requisitos O 2 p/qmax (incluindo nitrif) (kgo 2 /kgdbo rem no LA) 3,9 Sistema de aeração Eficiência de oxigenação padrão ar difuso (kgo 2 /kwh) 1,93 Fator de correção: consumo O 2 padrão / consumo O 2 campo 1,67 Produção lodo aeróbio exced (retornado UASB) (kgss/kgdbo rem) 1,4 Produção de Concentração de SS no lodo retornado ao UASB (mg/l) 556 lodo Eficiência de remoção de SSV do lodo aeróbio no reator UASB,35 Concentração lodo misto (aeróbio + anaeróbio) retirado do UASB (%) 3, Taxa de escoamento superficial (Q/A) (m 3 /m 2.d) 24 Taxa de aplicação de sólidos [(Q+Q r ).X/A] (kgss/m 2.d) 16 Decantador secundário Altura da parede lateral (m) 3,5 Razão de recirculação (Q r /Q),8 Concentração de SS no lodo recirculado ao tanque de aeração (mg/l) 556 Tratamento Teor de sólidos (desaguamento mecanizado) (%) 25 do lodo Captura de sólidos no desaguamento (%) 9 Bases conceituais para o pré-dimensionamento da alternativa FBP De forma similar ao sistema de lodos ativados, o dimensionamento efetuado baseou-se no conhecimento mais recente disponível sobre a aplicação de filtros biológicos percoladores para o pós-tratamento de efluentes de reatores anaeróbios, advindo, notadamente de pesquisas e trabalhos conjuntos com diversos especialistas do setor, em todo o Brasil, centralizados pelo PROSAB (Programa de Pesquisa em Saneamento Básico). Os modelos matemáticos utilizados para o dimensionamento das unidades de tratamento representam uma síntese compilada dos principais modelos estacionários disponíveis na literatura especializada. A descrição detalhada dos modelos, com conceitos, fórmulas e exemplos de aplicação, encontra-se apresentada em Gonçalves et al. (21). O dimensionamento das unidades levou em consideração as vazões e cargas de DBO dos seguintes retornos de líquidos: (a) lodo aeróbio excedente, retornado ao reator UASB, (b) líquido drenado da desidratação, retornado ao FBP. Critérios e parâmetros de dimensionamento da alternativa FBP Os critérios e parâmetros adotados para o pré-dimensionamento dos filtros biológicos percoladores, aplicados ao pós-tratamento dos efluentes dos reatores anaeróbios, seguiram as recomendações contidas em Gonçalves et al. (21), conforme apresentado na Tabela 2. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 4

5 Tabela 2 - Resumo dos critérios e parâmetros de dimensionamento dos filtros biológicos percoladores e decantadores secundários Critérios e parâmetros Valor Filtros biológicos percoladores Profundidade do meio suporte (m) 2,5 Taxa de aplicação hidráulica superficial (m 3 /m 2.dia) 18 Carga orgânica volumétrica (kgdbo/m 3.d),55 Eficiência esperada de remoção de DBO (%) 5 Área de vazios para ventilação (como percentagem da área superficial) (mm) 15 Decantadores secundários Profundidade útil junto à parede (m) 3, Taxa de aplicação superficial média no decantador (m 3 /m 2.d) 24 Produção de lodo Coeficiente de produção de lodo no FBP - Y (kgsst/kgdbo removida ),75 Concentração esperada para o lodo de descarte do decantador secundário (%) 1, Percentual de sólidos voláteis no lodo (%) 75 Densidade do lodo (kg/m 3 ) 1.2 Análise comparativa das alternativas A análise comparativa das alternativas de pós-tratamento foi feita para a primeira e para a segunda etapa. Os itens considerados foram: (i) aspectos ambientais; (ii) áreas e volumes requeridos; (c) itens de implantação e operação; (iv) custos totais (absolutos) e (v) custos unitários (relativos). Uma simplificação introduzida, principalmente na análise de áreas requeridas e custos de implantação e operação, é que foram levados em consideração apenas os itens potencialmente diferentes entre si, nas duas alternativas. Itens essencialmente comuns, como terraplenagem, tubulações, bombeamentos, gastos com pessoal, monitoramento, iluminação etc, ainda que pudessem apresentar alguma pequena variação entre si, não foram considerados. Portanto, os valores de custos não são os valores totais, mas sim aqueles que pudessem contribuir para a análise de alternativas. A Tabela 3 apresenta os principais critérios adotados no levantamento de quantitativos e custos das duas alternativas estudadas. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 5

6 Tabela 3 Resumo dos critérios adotados no levantamento de quantitativos e custos das alternativas Critérios Valor Estruturas de concreto Espessura de parede do tanque de aeração (m),3 Espessura de parede do FBP e dos decantadores secundários (m),2 Espessura de laje de fundo do tanque de aeração (m),3 Espessura de laje de fundo do FBP (m),2 Espessura de laje do fundo falso do FBP (m),3 Espessura de laje de fundo dos decantadores secundários (m),3 Custo unitário de formas planas (R$/m 2 ) 29,96 Custo unitário de formas curvas (R$/m 2 ) 44,56 Custo unitário de concreto, sem ferragem (R$/m 3 ) 42,27 Custo unitário de ferragem aço CA-5 (R$/kg) 4,9 Densidade de ferragem (kg aço por m 3 de concreto) 12 Meio suporte Custo de escória de alto forno (R$/m 3 ) 25, Aeração Custo implantação do sistema aeração (R$/CV instalado) 2.291, Custo do kwh (R$/kWh),12 Outros equipamentos Custo unitário de removedor de lodo para decantador secundário (R$/m) 8., Custo unitário de distribuidores rotativos para FBP (R$/m) 4.5, Disposição do lodo anaeróbio Custo com transporte e aterramento do lodo (R$/m 3 ) 15, RESULTADOS Os resultados são apresentados na forma de tabelas-resumo (para a 1ª e para a 2ª etapas) e figuras (diagramas de barra, apenas para a 1ª etapa). Deve-se notar que, a menos quando especificamente indicado, os dados apresentados referem-se apenas à etapa de pós-tratamento, não incorporando, portanto, os reatores UASB. Aspectos ambientais A Tabela 4 apresenta uma síntese dos principais dados e resultados obtidos de interesse do ponto de vista ambiental. Naturalmente que a alternativa de pós-tratamento por lodos ativados convencional conduz a um melhor desempenho, refletido em uma maior carga de DBO e amônia removida, bem como menores concentrações efluentes. No entanto, a diferença com a alternativa de filtro biológico percolador não chega a ser suficiente para alterar a capacidade de cumprimento aos padrões ambientais. Em outras palavras, as duas alternativas conduzem simultaneamente ao atendimento ou ao descumprimento aos padrões de lançamento e aos padrões do corpo d água (Rio das Velhas, Classe 3). Para a 1ª etapa, as concentrações resultantes no Rio das Velhas são ainda bastante influenciadas pelo fato de se ter uma coleta incompleta dos esgotos nas bacias do Arrudas e do Onça. Na 2ª etapa, assumindo-se coleta total dos esgotos, a situação naturalmente melhora. No entanto, o cenário de atendimento ou não aos padrões para Classe 3 não se altera. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 6

7 Tabela 4. Resumo comparativo das concentrações efluentes, eficiências e cargas removidas das duas alternativas de pós-tratamento Item 1ª etapa 2ª etapa LA FBP LA FBP Dados gerais População (hab) Vazão media (m 3 /s) 2,5 2,5 3,35 3,35 Concentrações efluentes DBO (mg/l) OD (mg/l) Amônia (mg/l) 4,2 37,8 4,2 37,8 Fósforo (mg/l) 9,8 1,8 9,8 1,8 Coli fecais (termotolerantes) (NMP/1mL) 1,E6 1,E6 1,E6 1,E6 Eficiências de remoção DBO (%) Amônia (%) Fósforo (%) Coli fecais (termotolerantes) (%) Cumprimento ao padrão de lançamento DBO (< 6 mg/l) Sim Sim Sim Sim Eficiência DBO > 85% Sim Sim Sim Sim Eficiência DBO > 6% Sim Sim Sim Sim SS (< 6 mg/l) Sim Sim Sim Sim Amônia (< 2 mg/l) Sim Não Sim Não Cumprimento ao padrão do corpo d água (R. Velhas Classe 3), em Q 7,1 OD (> 4, mg/l) Sim Sim Sim Sim Amônia (<13,3 mg/l) Sim Sim Sim Sim Fósforo (<,15 mg/l) Não Não Não Não Coli fecais (termotolerantes) (< 4. NMP/1mL) Não Não Não Não Cargas removidas Carga de DBO 5 removida (kgo 2 /d) Carga de DBO última remov (kgo 2 /d) Carga de amônia remov (kg amônia/d) Carga de O 2 equiv a amônia (kgo 2 /d) Carga total demanda C + N rem (kgo 2 /d) Áreas e volumes requeridos A Tabela 5 apresenta o resumo do número das unidades principais (reatores aeróbios e decantadores secundários), suas dimensões e áreas e volumes requeridos. A Figura 4 sintetiza as áreas e volumes totais para a 1ª etapa. O FBP requer uma maior área para implantação, em virtude de ser composto essencialmente por unidades circulares. Tal não se constitui em problema, uma vez que a área disponível é suficiente para acomodar todas as unidades. Em termos de volume total das unidades, as alternativas de LA convencional e FBP conduzem a volumes totais similares. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 7

8 Tabela 5 - Resumo comparativo das dimensões, áreas e volumes das principais unidades das três alternativas de pós-tratamento Item 1 a etapa (sem Isidoro) 2 a etapa (com Isidoro) LA FBP LA FBP DIMENSÕES DAS UNIDADES Tanque de aeração. número de unidades 3 5. comprimento (m) 9, 9,. largura (m) 2, 2,. profundidade útil (m) 5,5 5,5. profund total (com borda livre) (m) 6,1 6,1 Filtro biológico percolador. número de unidades diâmetro (m) 41, 41,. profundidade útil (m) 2,5 2,5. profundidade total (c/ borda e fundo) (m) 3,8 3,8 Decantador secundário. número de unidades diâmetro (m) 4, 32, 4, 32,. profundidade útil (m) 3,5 3, 3,5 3,. profundidade total (com borda livre) (m) 4, 3,5 4, 3,5 ÁREAS DAS UNIDADES Área superficial útil total das unidades. reator aeróbio decandador secundário Total Área superficial total (incluindo área de influência entre unidades). tanque de aeração (m 2 ) filtro biológico (m 2 ) decantador secundário (m 2 ) Total (m 2 ) Resumo das áreas. útil influência Total VOLUMES DAS UNIDADES Volume total das unidades (m 3 ). reator aeróbio decantador secundário Total Volume útil das unidades (m 3 ). reator aeróbio decantador secundário Total ÁREA TOTAL REQUERIDA VOLUME TOTAL DAS UNIDADES 3, 8, Área (m2) 25, 2, 15, 1, 5, Volume (m3) 6, 4, 2, Influência 3,44 7,44 Útil 12,94 16,996 Dec.sec. 3,159 22,519 Reator aeróbio 32,94 4,136 Figura 4 Áreas e volumes requeridos (1ª etapa) ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 8

9 Itens de implantação e operação A Tabela 5 e a Figura 5 apresentam a comparação de itens de importância associados à implantação (estruturas, aeração, meio suporte) e à operação (aeração, disposição do lodo) das duas alternativas de póstratamento. 1, VOLUME DE CONCRETO Volume (m3) 8, 6, 4, 2, Dec.sec. 2,865 2,493 Reator aeróbio 2,352 6,64 POTÊNCIA INSTALADA PARA AERAÇÃO VOLUME DIÁRIO DE LODO A SER DISPOSTO Potência (CV) Volume (m3/d) Figura 5 Itens de implantação e operação volume de concreto, potência instalada e volume de lodo a ser disposto (1ª etapa) A alternativa de FBP conduz a maiores volumes de concreto, pelo fato de se ter maiores unidades e duas lajes (fundo-falso e fundo). A alternativa de LA está associada às maiores potências instalada e consumida, em virtude do elevado consumo de oxigênio para a nitrificação, a qual não ocorre na alternativa FBP. Obviamente que, no caso do FBP, a aeração é natural, não havendo, portanto, potência instalada ou consumida. A produção de lodo total (aeróbio + anaeróbio) desaguado não varia muito entre as duas alternativas, embora a menor produção corresponda à alternativa de FBP. Custos de implantação e operação Custos globais A Figura 6 apresenta a comparação entre os custos de implantação (estruturas dos tanques, sistema de aeração por ar difuso no LA, distribuidor rotativo no FBP, removedores de lodo nos decantadores secundários, meio suporte no FBP) e operação (consumo de energia para aeração, e transporte e disposição do lodo) das duas alternativas de pós-tratamento. São também apresentados os custos em valor presente, considerando um horizonte de 1 anos e uma taxa de juros de 12% ao ano. Não se pretendeu aqui fazer um orçamento detalhado, mas tão somente uma estimativa de custos dos grandes itens. Para a composição dos custos, foram utilizados custos unitários disponibilizados pela COPASA MG e Construtora Andrade Gutierrez, bem como obtidos de projetos recentes com participação dos autores. Os principais quantitativos e os custos unitários foram detalhados mas não são apresentados neste trabalho. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 9

10 Conforme comentado, os itens de custo analisados são apenas aqueles potencialmente diferentes entre as duas alternativas, não tendo sido computados itens comuns. Portanto, os custos não representam os custos totais a incidirem na implantação e durante a operação. 15,, CUSTOS DE IMPLANTAÇÃO Custo (R$) 1,, 5,, Distrib. FBP 1,476, Remov. lodo 1,92, 2,48, Meio suporte FBP 66,129 Aeração 5,727,5 Concretagem 5,74,64 9,543,961 Custo (R$/ano) CUSTOS ANUAIS DE OPERAÇÃO 2,5, 2,, 1,5, 1,, 5, Aeração 1,829,118 Disposição lodo 47,85 416,1 Custo (R$) CUSTOS (VALOR PRESENTE) 3,, 25,, 2,, 15,, 1,, 5,, Operação 12,995,334 2,351,58 Implantação 13,351,564 13,728,9 Figura 6 Custos de implantação e operação (1ª etapa) O sistema com maior custo de implantação foi o FBP, ligeiramente superior ao de LA. O item de maior peso na composição dos custos de implantação das duas alternativas foi o concreto, responsável por aproximadamente 75% dos custos na alternativa de FBP (maior número de tanques circulares, laje de fundo e laje de fundo-falso). Devido aos menores tanques, a alternativa de LA foi a com menor custo de implantação. Todavia, deve-se enfatizar a possibilidade de redução dos custos de implantação dos FBP, a ser conseguida com a utilização de meio suporte sintético (bem mais leve e com área superficial bem mais elevada que o leito considerado no presente estudo - escória de alto forno). Embora de custo mais elevado (da ordem de R$25, a R$3,/m3), a adoção de meio suporte sintético poderá acarretar em uma economia substancial de concreto, não só devido à redução das espessuras das lajes e paredes, mas também devido à possibilidade de utilização de outros tipos de materiais (ex.: engradamento de madeira para o fundo e alvenaria cintada para as paredes). Ademais, o uso de meio suporte sintético repercutirá na redução dos volumes dos filtros, devido à maior área superficial deste material de enchimento. Todavia, para que esses benefícios sejam alcançados será necessário trabalhar com filtros de maior altura, da ordem de 5 a 6 metros. Em termos de custos anuais de operação, a alternativa de FBP é amplamente a mais favorável, devido ao fato de não se ter gastos energéticos com aeração. Como seria de se esperar, a alternativa de LA é a com maior gasto energético, especialmente em função do fornecimento de oxigênio para a nitrificação. A disposição do lodo não é um fator decisório na análise comparativa, uma vez que a produção total de lodo é similar entre as duas alternativas. Sabe-se que os custos de disposição são essencialmente dependentes da distância de transporte do lodo. No entanto, mesmo que os custos unitários de transporte venham a ser bem diferentes dos assumidos (R$15, por m3 transportado), a influência na análise comparativa não será expressiva. Com relação aos custos em valor presente, a alternativa de maior custo é a de LA. O custo do FBP é substancialmente menor do que o de LA. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 1

11 Custos unitários A Figura 7 apresenta o resumo dos custos unitários, relativos a itens de implantação e operação das principais unidades das duas alternativas de pós-tratamento. Deve-se lembrar que os custos unitários não são os custos totais a incidirem na implantação e operação, por terem sido considerados apenas os grandes itens potencialmente diferentes entre as duas alternativas. De particular interesse na presente análise são os custos por kg de DBO removida. Nestes cálculos, é considerada a DBO total removida, correspondente à demanda carbonácea (oxidação da matéria orgânica) e à demanda nitrogenada (oxidação da amônia, ou nitrificação, a qual gera também consumo de oxigênio). O sistema com maior custo absoluto (LA) passa a ser o sistema com menor custo relativo, ou unitário, em virtude de sua elevada eficiência na remoção da DBO e da amônia. O resultado é coerente: gasta-se mais para se ter uma maior carga removida de poluentes. Como a eficiência de remoção não é proporcional aos custos, o sistema de LA acaba sendo aquele com menor relação custo/benefício. 5, CARGAS DE DBO (C+N) REMOVIDAS Carga (kgo2/d) 4, 3, 2, 1, Demanda nitrogen 27,226 1,673 Demanda carbon 17,59 12,734 Custos (R$/kgDBO) CUSTOS POR kgdbo (C+N) REMOVIDO Implant (R$/kg) Oper (R$/kg) Custos (R$/kgDBO) CUSTOS POR kgdbo(c+n) REM (VALOR PRESENTE) Oper (R$/kg) Impl (R$/kg) Figura 7 Comparação entre custos por kgdbo (carbonácea e nitrogenada) removida (1ª etapa) CONCLUSÕES A alternativa de pós-tratamento por lodos ativados convencional conduz a um melhor desempenho, refletido em uma maior carga de DBO e amônia removida, bem como menores concentrações efluentes. No entanto, as duas alternativas conduzem simultaneamente ao atendimento ou ao descumprimento aos padrões de lançamento e aos padrões do corpo d água (Rio das Velhas, Classe 3). A alternativa de FBP conduz a maiores áreas e volumes de concreto, pelo fato de se ter maiores unidades e duas lajes (fundo-falso e fundo). Todavia, se considerada a utilização de enchimento sintético, existe a possibilidade de redução substancial dos volumes de concreto e dos custos de implantação. A alternativa de LA está associada às maiores potências instalada e consumida, em virtude do elevado consumo de oxigênio para a nitrificação. Obviamente que, no caso do FBP, a aeração é natural, não havendo, portanto, potência instalada ou consumida. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 11

12 A produção de lodo total (aeróbio + anaeróbio) desaguado não varia muito entre as duas alternativas, mas a menor produção corresponde à alternativa de FBP. Para os grandes itens analisados (potencialmente diferentes entre as duas alternativas), custos de implantação ligeiramente maiores recaem sobre o FBP. Todavia, em termos de custos anuais de operação, a alternativa de FBP é amplamente a mais favorável, enquanto a alternativa de LA convencional é a com maior gasto energético em função da aeração (ausente no FBP). A disposição do lodo não é um fator decisório na análise comparativa de custos, uma vez que a produção total de lodo é similar entre as duas alternativas. Com relação aos custos em valor presente, a alternativa de maior custo é a de LA convencional, sendo que a alternativa de FBP apresenta custos substancialmente menores. Pelo fato de trabalhar com uma maior eficiência de remoção (matéria orgânica e amônia), a alternativa de LA convencional, apesar de ter os maiores gastos, é a que possui o menor custo por kg DBO (carbonácea e nitrogenada) removida. Para as duas alternativas de pós-tratamento há suficiente experiência em escala real no Brasil para dar sustento à implantação na escala proposta da ETE-Onça. Em função do balanço de vantagens e desvantagens de cada alternativa, acredita-se que, no presente caso, a opção de pós-tratamento mais recomendada seja a de filtros biológicos percoladores. AGRADECIMENTOS Os autores contaram com o apoio da COPASA MG e da Construtora Andrade Gutierrez no desenvolvimento deste trabalho. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. BRASIL (1986). Resolução CONAMA no 2, 18 de junho de Dispõe sobre a classificação das águas doces, salobras e salinas do Território Nacional. 2. BRASIL (25). Resolução CONAMA no 357, março de 25. Dispõe sobre a classificação das águas doces, salobras e salinas do Território Nacional. 3. COPASA MG (23). Memorial Descritivo da Estação de Tratamento de Esgotos do Ribeirão do Onça. Fundação Christiano Ottoni, março/23, 53 p. 4. COPASA MG (24). Estudo de alternativas de pós-tratamento para os efluentes dos reatores anaeróbios da ETE Onça. Fundação Christiano Ottoni, janeiro/24, 72 p. 5. GONÇALVES R.F., CHERNICHARO C.A.L., ANDRADE NETO C.O, ALEM SOBRINHO P., KATO M.T., COSTA R.H.R., AISSE M.M. & ZAIAT M. (21). Pós-tratamento de efluentes de reatores anaeróbios por reatores com biofilme. Cap. 4. In: CHERNICHARO C.A.L. (coordenador). Pós-tratamento de efluentes de reatores anaeróbios. FINEP/PROSAB, Rio de Janeiro, Brasil, 544 p. 6. VON SPERLING M., VAN HAANDEL A.C., JORDÃO E.P., CAMPOS, J.R., CYBIS, J.F., AISSE, M.M. & ALEM SOBRINHO P. (21). Pós-tratamento de efluentes de reatores anaeróbios por sistema de lodos ativados. Cap. 5. In: CHERNICHARO C.A.L. (coordenador). Pós-tratamento de efluentes de reatores anaeróbios. FINEP/PROSAB, Rio de Janeiro, Brasil, 544 p. 7. VON SPERLING M. (22). Lodos Ativados. Princípios do Tratamento Biológico de Águas Residuárias. Vol.4, DESA/UFMG, 2ª ed, 428 p. Belo Horizonte. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 12