II-38 USO DE LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO PARA TRATAMENTO CONJUGADO DE PERCOLADO E ÁGUAS RESIDUÁRIAS DOMÉSTICAS Gilson Barbosa Athayde Júnior (1) Engenheiro civil pela Universidade Federal da Paraíba (1995). PhD em engenharia sanitária pela Universidade de Leeds, Inglaterra (1999). Ex-bolsista CNPq categoria DCR na Universidade Estadual da Paraíba. Professor da Faculdade de Engenharia da Universidade Vale do Rio Doce. Cibele Medeiros de Carvalho Graduanda em química industrial na Universidade Estadual da Paraíba. Bolsista CNPq categoria IC na Universidade Estadual da Paraíba. Valderi Duarte Leite Engenheiro químico pela Universidade Federal da Paraíba (198). Mestre em engenharia civil pela Universidade Federal da Paraíba (1986). Doutor em engenharia civil pela Escola de Engenharia de São Carlos USP (1997). Professor da Universidade Estadual da Paraíba. Wilton Silva Lopes Químico industrial pela Universidade Estadual da Paraíba (1998). Mestre em Desenvolvimento e meio ambiente pela Universidade Estadual da Paraíba (2). Bolsista CNPq categoria DTI na Universidade Estadual da Paraíba. Salomão Anselmo Silva Engenheiro civil pela Universidade Federal da Paraíba. Mestre em engenharia civil pela Universidade Federal da Paraíba. PhD pela Universidade de Dundee, Escócia (1982). Professor da Universidade Federal da Paraíba. José Tavares de Sousa Engenheiro químico pela Universidade Federal da Paraíba (198). Mestre em engenharia civil pela Universidade Federal da Paraíba (1986). Doutor em engenharia civil pela Escola de Engenharia de São Carlos - USP (1996). Professor da Universidade Estadual da Paraíba. Endereço (1) : Universidade Vale do Rio Doce, Faculdade de Engenharia. Rua Israel Pinheiro, 2, Bairro Universitário Cep: 35.2-22 Governador Valadares-MG Brasil. Telefone: (33)3279-549 E-mail: gilson@univale.br RESUMO O presente trabalho estudou o tratamento de percolado em conjunto com águas residuárias domésticas num sistema de lagoas de estabilização em escala piloto, sendo o principal motivo desta combinação, a adequação das características do percolado à passividade de tratamento biológico. Foi verificada a eficiência do sistema no que diz respeito à remoção de coliformes fecais, DBO 5, DQO e amônia. A concentração de contaminantes e poluentes no efluente final do sistema foi bastante semelhante àquelas encontradas em estudo prévio, quando as águas residuárias domésticas, sem a adição de porção de percolado, foram tratadas no mesmo sistema ora relatado, evidenciando que o processo biológico de tratamento não foi comprometido pela alta toxicidade do percolado. Tal alternativa de tratamento conjugado portanto, por ser de baixo custo operacional e de implantação, além de eficiente, pode contribuir para reversão do lamentável quadro do Saneamento Básico no Brasil. PALAVRAS-CHAVE: percolado, esgoto doméstico, tratamento conjugado, lagoas de estabilização INTRODUÇÃO São freqüentes os problemas causados pela disposição inadequada de resíduos, quer sejam sólidos ou líquidos, gerados nos aglomerados urbanos de países em desenvolvimento, sendo os principais deles a poluição do meio ambiente e a disseminação de doenças infecciosas. Segundo a recente Pesquisa Nacional de Saneamento Básico (IBGE, 22) 94% do lixo no Brasil é disposto em vazadouros (lixões) ou aterros (controlados ou sanitários). Tais alternativas de disposição de resíduos sólidos apresentam como principal problema, a formação de líquidos percolados, os quais apresentam alto poder poluidor: DQO = 3 8 mg/l; DBO 5 = 2 5 mg/l; Amônia = 1 4 mg/l ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 1
(Segato e da Silva, 2; Martinez e Soto, 2; Russo et al. 2; Pessin et al., 2), necessitando portanto de tratamento previamente ao seu lançamento no meio ambiente. Ainda segundo IBGE (22), apenas cerca de 35% do esgoto coletado no Brasil recebem algum tipo de tratamento, completando o lamentável quadro do Saneamento Básico no país. Encontra-se na literatura, bastante escassa, relatos da experiência do tratamento de percolado por processos biológicos tanto anaeróbios (Pessin et al., 2; Reichert e Cotrim, 2) como aerados (Pessin et al., 2; Martinez e Soto, 2), além de processos físico-químicos (Pereira da Silva et al., 2). Nos trabalhos acima citados, pode-se notar valores de DQO e DBO 5 bastante elevados no efluente, tornando estes, inadequados ao lançamento em corpos receptores sem tratamento complementar. Lagoas de estabilização também são sugeridas na literatura como propícias ao tratamento de percolado (Fonceca, 1999; Hamada e Matsunanga, 2). É válido salientar que, existindo área disponível, lagoas de estabilização podem ser dimensionadas para alcançar elevado grau de polimento do efluente. No entanto, alguns empecilhos são aqui levantados: (1) a grande área requerida para o sistema, em função da elevada demanda de oxigênio inerente ao percolado, (2) toxicidade a algas e bactérias por teores elevados de amônia, (3) além de condições de ph e em alguns casos a relação DBO:N:P, não adequadas ao tratamento biológico. Paralelamente, no campo do tratamento de águas residuárias domésticas, lagoas de estabilização constituem uma tecnologia já bastante consolidada, sendo propícias especialmente a países em desenvolvimento, em virtude dos seus reduzidos custos de implantação, manutenção e operação (Arthur, 1983). Pesquisas realizadas por Silva (1982) e de Oliveira (199) denotam o alto grau de polimento alcançado pelo efluente de lagoas de estabilização tratando águas residuárias domésticas, tanto em termos de matéria orgânica como de microorganismos patogênicos. Como forma de atenuar os problemas do tratamento de percolado em sistemas biológicos, cresce a idéia do tratamento do mesmo, diluído em águas residuárias domésticas (Facchin et al., 2; Martinez e Soto, 2). Tal diluição objetiva a adequação das características do percolado à passividade de tratamento biológico. Uma experiência pioneira vem sendo desenvolvida na cidade de Porto Alegre com o uso do tratamento conjugado de percolado e águas residuárias domésticas em lagoas de estabilização (Facchin et al., 2). O presente trabalho estudou o tratamento em lagoas de estabilização de percolado em conjunto com águas residuárias domésticas, sendo o principal motivo desta combinação, a adequação das características do percolado à passividade de tratamento biológico. METODOLOGIA Um sistema de 4 lagoas de estabilização, em série, em escala piloto, foi monitorado quinzenalmente entre 15/3/21 e 18/12/21 na EXTRABES Estação Experimental de Tratamentos Biológicos de Esgotos Sanitários, da UFPB, cidade de Campina Grande-PB. Foram determinados os seguintes parâmetros: coliformes fecais, clorofila a, DBO 5, DQO, amônia, ph, temperatura e oxigênio dissolvido. Com exceção da determinação da clorofila a, que foi de acordo com Jones (1979), a dos outros parâmetros deu-se em conformidade com as recomendações de APHA et al., (1992). A coleta de amostras foi efetuada sempre às 8:h. O tempo de detenção hidráulica (TDH) total do sistema foi de 24,5 dias (incluindo,5 dia de prétratamento em reator UASB). A Figura 1 mostra um esquema das lagoas em escala piloto, enquanto que a Tabela 1 apresenta as características físicas e operacionais das mesmas. O percolado, proveniente de um reator anaeróbio tratando resíduos sólidos orgânicos, era misturado com água residuária doméstica bruta, de modo que a DBO 5 da mistura fosse de cerca de 1 mg/l. Inicialmente a proporção de percolado em relação ao volume total da mistura era de 1%, tendo sido posteriormente aumentada para 5% e subseqüentemente para 15%, de acordo com o envelhecimento e conseqüente diminuição de concentração e aumento do ph do percolado. Em virtude da elevada carga orgânica inicial devida ao percolado, tal mistura era submetida à pré-tratamento em reator UASB, cujo efluente alimentava as lagoas. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 2
UASB LF LM 1 LM 2 LM 3 Figura 1: Esquema em planta do sistema experimental Esgoto bruto + percolado afluente ao sistema Efluente final do sistema Afluente de cada unidade da série Efluente de cada unidade da série Tabela 1: Características físicas e operacionais do sistema experimental Largura (m) Comprimento (m) Profundidade (m) Área (m 2 ) Volume (m 3 ) TDH (dias) LF 1, 2,5,57 2,5 1,17 7,5 LM 1,88 2,4,53 1,79,95 6,1 LM 2,88 2,1,48 1,76,84 5,4 LM 3,89 2,,44 1,78,78 5, RESULTADOS As Figuras de 2 a 7 mostram os valores dos parâmetros determinados ao longo do processo de tratamento nas lagoas. O número de coliformes fecais no efluente final do sistema foi de 3,28 x 1 2 ufc/1 ml (menor que 1, x 1 3 ufc/1 ml), sendo portanto, segundo a OMS (WHO, 1989), propício à reutilização, sem restrição, na irrigação de culturas agrícolas. Vale a pena salientar que a taxa de decaimento média de coliformes fecais foi de,442 d -1, de forma que o TDH cumulativo para que o número de coliformes fecais atingisse 1, x 1 3 ufc/1 ml foi de cerca de 2 dias. O decaimento de coliformes fecais em lagoas de estabilização é função quase que exclusivamente do TDH (Athayde Júnior, 1999), sendo, porém, intensificado por elevados níveis de ph e oxigênio dissolvido (Curtis et al., 1992). Neste estudo, os valores de ph e OD no efluente final foram de, respectivamente, 9,4 e 7,9 mg/l. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 3
Coliformes fecais (ufc/1ml) 1E+8 1E+7 1E+6 1E+5 1E+4 1E+3 1E+2 1E+1 1E+ Clorofila a (microg./l) 7 6 5 4 3 2 1 Figura 2: Número de coliformes fecais Figura 3: Concentração de clorofila a ph 9,5 9, 8,5 8, 7,5 7, 6,5 Amonia (mg/l) 5 4 3 2 1 6, Figura 4: Valores de ph Figura 5: Concentração de amônia 3 5 25 4 DBO5 (mg/l) 2 15 1 DQO (mg/l) 3 2 5 1 Figura 6: Concentração de DBO 5 Figura 7: Concentração de DQO ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 4
Com relação à DBO 5 e à DQO, suas concentrações no efluente final foram de, respectivamente, cerca de 5 e 2 mg/l, sendo a grande maioria removida na primeira lagoa. A concentração de amônia no efluente final do sistema foi de 6,6 mg/l, resultando numa eficiência de remoção de 86% e se aproximando bastante do limite máximo de 5 mg/l estabelecido pela Resolução CONAMA No 2/86 para lançamento de efluentes tratados em corpos aquáticos. As concentrações de contaminantes e poluentes no efluente final do sistema foram bastante semelhantes àquelas encontradas em estudo prévio (Athayde Júnior e Leite, 21) quando as águas residuárias domésticas, sem a adição de porção de percolado, foram tratadas no mesmo sistema ora relatado, evidenciando que o processo biológico de tratamento não foi comprometido pela alta toxicidade do percolado. CONCLUSÕES Dados os baixos valores de coliformes fecais, amônia, DBO 5 e DQO no efluente final do sistema, demonstrase a viabilidade do tratamento conjugado de águas residuárias domésticas e percolados em sistemas de lagoas de estabilização. O desenvolvimento da comunidade fitoplactônica, denotados pelos elevados valores de clorofila a, ph e oxigênio dissolvido (atividade fotossintética), mostraram que o processo de tratamento não foi afetado pela alta toxicidade do percolado. A diluição inicial do percolado em esgotos domésticos contribuiu para tal diminuição de toxicidade. Tal alternativa de tratamento conjugado portanto, por ser de baixo custo operacional e de implantação, além de eficiente, pode contribuir para reversão do lamentável quadro do Saneamento Básico no Brasil. AGRADECIMENTOS Os autores expressam seus agradecimentos às seguintes instituições: CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (todos os autores são/eram bolsistas do CNPq), UEPB Universidade Estadual da Paraíba, UFPB - Universidade Federal da Paraíba, CAGEPA - Companhia de Águas e Esgotos da Paraíba. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. APHA, AWWA, WEF. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. 18th edition. Public Health Association Inc., New York. 1992. 2. ARTHUR, J.P. Notes on the design and operation of waste stabilization ponds in warm climates of developing countries. Technical paper No 7. Washingtown DC: The World Bank. 1983. 3. ATHAYDE JÚNIOR, G.B. On the design and operation of wastewater storage and treatment reservoirs in northeast Brazil. PhD thesis. Leeds, England: University of Leeds, School of Civil Engineering. 1999. 4. ATHAYDE JÚNIOR, G.B; LEITE, V.D. Tratamento de águas residuárias domésticas para reuso na agricultura I: lagoas de estabilização. Anais do 1o Simpósio internacional sobre tecnologias de apoio à gestão de recursos hídricos. João Pessoa, 1-13 de julho de 21. 21. 5. CURTIS, T.P., MARA, D.D.; SILVA, S.A. The effect of sunlight on faecal coliforms in ponds: implications for research and design. Water Science and Technology. Vol.26, (7-8), 1729-1738. 1992. 6. DE OLIVEIRA, R. The performance of deep waste stabilization ponds in Northeast Brazil. Tese de doutorado. University of Leeds, United Kingdom. 199. 7. FACCHIN, J.M.J.; COLOMBO, M.C.R.; COTRIM, S.L.S.; REICHERT, G.A. Avaliação do tratamento combinado de esgoto e lixiviado de aterro sanitário na ETE Lami (Porto Alegre) após o primeiro ano de operação. XXVII Congreso interamericano de ingenieria sanitaria y ambiental. Porto Alegre-RS. 2. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 5
8. FONSECA, E. Iniciação ao estudo dos resíduos sólidos e da limpeza urbana. Ed. A União. João Pessoa- PB. 1999. 9. HAMADA, J.; MATSUNAGA, I. Concepção do sistema de tratamento de chorume para o aterro sanitário de Ilhéus-BA. IX Simpósio luso-brasileiro de engenharia sanitária e ambiental. Porto Seguro-BA. p 1515-1524. 2. 1. IBGE. Pesquisa Nacional em Saneamento Básico. URL: www.ibge.gov.br. 22. 11. MARTÍNEZ, S.G.; SOTO, C.A.V. Tratamiento de los lixiviados de un vertedero en un sistema de lodos activados. XXVII Congreso interamericano de ingenieria sanitaria y ambiental. Porto Alegre-RS. 2 12. REICHERT, G.A.; COTRIM, S.L.S. Tratamento de lixiviado de aterro sanitário realizado em filtro anaeróbio em leito de brita construído sob aterro: avaliação de desempenho. XXVII Congreso interamericano de ingenieria sanitaria y ambiental. Porto Alegre-RS. 2. 13. SEGATO, L.M.; DA SILVA, C.L. Caracterização do chorume do aterro sanitário de Bauru. XXVII Congresso interamericano de ingenieria sanitaria y ambiental. Porto Alegre-RS. 2 14. SILVA, S.A. On the treatment of domestic sewage in waste stabilization ponds in Northeast Brazil. Tese de doutorado. University of Dundee, Scotland. 1982. 15. PEREIRA DA SILVA, S.M.C.; FERNANDES, F.; LEONE, G. Possibilidades do tratamento físicoquímico para redução de carga orgânica e precipitação de metais pesados do chorume produzido em aterro sanitário. IX Simpósio luso-brasileiro de engenharia sanitária e ambiental. Porto Seguro-BA. p 1291-1297. 2 16. PESSIN, N.; BRUSTOLIN, I.; FINKLER, R. Determinação da eficiência de tratabilidade de reatores biológicos para atenuação de carga orgânica presente no chorume proveniente de aterros sanitários. IX Simpósio luso-brasileiro de engenharia sanitária e ambiental. Porto Seguro-BA. p 1496-153. 2. 17. RUSSO, M.A.T.; FERREIRA, M.; VIEIRA, C. Caracterização de aterros sanitários de alta compactação. IX Simpósio luso-brasileiro de engenharia sanitária e ambiental. Porto Seguro-BA. p 1789-1798. 2. 18. WHO. Health guidelines for the use of wastewater in agriculture and aquaculture. Technical report series No 778. Geneva: World Health Organization. 1989. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 6