SEMINÁRIO SOLUÇÕES INOVADORAS DE TRATAMENTO E REÚSO DE ESGOTO EM COMUNIDADES ISOLADAS ASPECTOS TÉCNICOS E INSTITUCIONAIS Centro de convenções da Unicamp Campinas, 20 e 21 de junho de 2013 SOLUÇÃO INOVADORA PARA TRATAMENTO E USO (REÚSO) DE ESGOTO Cícero Onofre de Andrade Neto
Quando o corpo receptor apresenta boa capacidade de diluição, ou quando o efluente da estação de tratamento de esgotos (ETE) é disposto no solo, alguns órgãos estaduais de controle ambiental têm aceitado a DBO no efluente com até 60 mg/l, o que permite a implantação de ETEs mais simples e mais econômicas. Outros órgãos ambientais aceitam ETEs com eficiência na remoção de DBO e SST igual ou maior que 80%, como solução para tratamento dos esgotos, em alguns casos. Tanto um decanto-digesto como um reator de manta de lodo, seguido de um filtro anaeróbio, pode propiciar eficiência maior que 80% na remoção de DBO e SST, e efluentes com DBO menor que 60 mg/l e com menos de 30 mg/l de SS.
Das pesquisas realizadas no âmbito do PROSAB, com filtros anaeróbios utilizados para o pós-tratamento de efluentes de tanques sépticos e reatores UASB, tem-se observado que os filtros anaeróbios são capazes de produzir efluentes que atendem aos padrões de lançamento estabelecidos pelos órgãos ambientais, em termos de concentração de DBO (GONÇALVES et al, 2001). Atualmente, os filtros anaeróbios já vêm sendo utilizados, após reatores UASB, para garantir efluente final com DBO < 60 mg/l, inclusive para cidades com população superior a 50.000 habitantes. Mesmo em condições operacionais que resultam um tempo de detenção, no filtro, metade daquele recomendado pela NR 13.969/1997, da ABNT, o efluente final sempre apresenta DBO 60 mg/l. (ALEM SOBRINHO e JORDÃO, 2001).
No Rio Grande do Norte, desde 1992 um sistema que associa decanto-digestor e filtros anaeróbios (sistema RN) vem sendo aplicado e desenvolvido tecnologicamente, com algumas unidades de porte médio em operação. Sistemas semelhantes ao desenvolvido no RN foram projetados também para: Rio de Janeiro, Mato Grosso, Maranhão e Alagoas. O sistema é constituído de um grande tanque séptico de câmaras em série com um pequeno filtro agregado e dois filtros anaeróbios que o ladeiam (ANDRADE NETO, 1997). Arranjo inovador, pequeno filtro acoplado ao TS, filtros descendentes afogados, facilidades na construção e na operação.
UFRN Efluente de filtros anaeróbios
As pesquisas na UFRN, durante seis anos, mostraram, entre outras conclusões, que filtros anaeróbios podem ser utilizados com eficácia para tratamento de esgotos sanitários diluídos, ou efluentes de outros reatores anaeróbios, podendo produzir efluentes com DBO média menor que 30 mg/l e menos de 20 mg/l de sólidos suspensos, e que é possível obter alto rendimento (tempo de detenção de 5 horas e remoção de DQO maior que 85%) operando-os com carga orgânica elevada. (ANDRADE NETO, 2004)
Com o uso do filtro anaeróbio, e somente assim, é possível ter uma estação de tratamento de esgoto totalmente anaeróbia, com custos baixíssimos de implantação e operação, porém eficiente o suficiente para atender padrões de órgãos ambientais para os efluentes. Pesquisas recentes têm indicado que doses de cloro da ordem de 10 mg/l aplicadas em efluentes de filtros anaeróbios com tempo de contato superior a 25 minutos pode propiciar alta eficiência na remoção de coliformes fecais (termotolerantes ou E. coli). Ademais, as pesquisas mais recentes têm demonstrado que os filtros anaeróbios são muito eficientes na remoção de ovos de vermes.
A operação é muito simples e eventual
Decanto-digestor com 2 câmaras em série e filtro anaeróbio ascendente com britas acolpado Filtros biológico aerado ascendente Material de enchimento: eletroduto cortado EB EF 2 Filtros anaeróbios descendentes em paralelo Materiais de enchimento: tijolo cerâmico e hidrobol Compressor Filtros biológico aerado descendente Material de enchimento: eletroduto cortado EB Decanto-digestor e Filtro anaeróbio FAN Tijolo FAN1 Eletroduto FA1 Eletroduto FA2 Hidrobol FAN2
Sistema e controle de aeração 16
Recife/PE 19 SET-09
EB FAN s FA1 FA2 EB FAN(1,2) FA2
Biofiltros aerados submersos com alto índice de vazios e sem remoção de lodo Não é lodos ativados nem biofiltro aerado submerso usual. Os reatores aerados com leito fixo submerso de peças de plástico anelares com alto índice de vazios (como conduíte cortado e anéis de plástico) têm princípio de funcionamento bastante distinto dos filtros percoladores, porque são submersos, ou dos biofiltros aerados submersos, porque o lodo retido nos interstícios tem papel de destaque na biodegradação. Distinguem-se também dos reatores MBBR porque o leito é fixo e retêm mais sólidos suspensos ( idade do lodo muito longa). Na verdade constituem nova proposta de reatores, nos quais tanto ocorrem fenômenos semelhantes aos dos biofiltros aerados submersos, como a participação dos flocos de lodo retidos nos interstícios, como se fora milhares de diminutos lodos ativados. Mas não se remove lodo e ocorre respiração endógena.
25º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental USO DE FILTROS AERADOS RUDIMENTARES PARA OXIDAÇÃO DE NITROGÊNIO AMONIACAL CONTIDO EM EFLUENTES DE REATORES ANAERÓBIOS Autores: Raulyson Ferreira de Araújo Cícero Onofre de Andrade Neto Tatiana Cardoso Delgado Henio Normando de Souza Melo Izaldo Breno de Araújo Medeiros Recife, setembro 2009
25º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental Matéria orgânica e amônia Resultados e discussões Tabela: Eficiências médias de remoção por processos biológicos em cada fase de operação Parâmetro Fase 1 Fase 2 Fase 3 FA1-FAN FA2-FA1 FA2-EB FA1-FAN FA2-FA1 FA2-EB FA1-FAN FA2-FA1 FA2-EB DQO 42% 28% 92% 53% 51% 95% 48% 43% 95% DBO 71% 4% 96% 60% 27% 98% 81% 35% 98% NH 4 + - N 19% 35% 42% 57% 7% 55% 80% 33% 85% SET-09 Recife/PE 25
XXXIII Congresso Interamericano de Engenharia Sanitária e Ambiental Salvador, Brasil, 03 a 07 de junho de 2012 II-034 REMOÇÃO DE CARBONO E SÓLIDOS SUSPENSOS TOTAIS EM BIOFILTRO AERADO SUBMERSO COM CONDUITE CORTADO Weliton F. BEZERRA FILHO Cícero O. de ANDRADE NETO André L. C de ARAÚJO
Conclusões A associação entre reator anaeróbio/aeróbio mostrou-se eficiente no tocante a remoção de material carbonáceo, representado neste trabalho pela DQO, reduzindo a DQO afluente de 311 mg/l para 25 mg/l no efluente final, perfazendo uma eficiência de remoção de 92%. O alto índice de vazios do material suporte empregado mostrou-se extremamente eficiente no tocante a retenção de sólidos no interior do reator, tendo produzido efluentes com concentrações médias de SST de 5,3 mg/l, e turbidez de 4,1 UT. Para estes parâmetros o sistema apresentou uma eficiência de remoção em torno de 97% para os dois parâmetros.
Rede Renutres (FINEP MCT/MCidades/FINEP/Ação Transversal Saneamento Ambiental e Habitação - 07/2009) 2ª Reunião da Rede Florianópolis 30 e 31 de novembro de 2012. DESENVOLVIMENTO E APERFEIÇOAMENTO DE TECNOLOGIAS DE TRATAMENTO TERCIÁRIO DE ESGOTO SANITÁRIO UFRN Cícero Onofre de Andrade Neto 28
Resultados: Etapa 1 Parâmetro EB SRN ANA AE1 AE2 450 400 Média Desvio padrão Min-Max 1400 1200 1000 Média Desvio padrão Min-Max ph 6,7 6,7 6,8 6,4 6,7 Temperatura (ºC) 27,2 27,2 26,7 26,9 26,3 Alcalinidade (mg CaCO 3 /L) 350 300 250 200 150 100 224 295 316 88 153 DQO (mg/l) 793 800 600 449 400 200 152 96 43 0-200 EB SRN ANA AER ANX Ponto DQO (mg/l) 280 260 240 220 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0-20 Média Desvio padrão Min-Max 152 96 43 ANA AER ANX Ponto 50 0-50 EB SRN ANA AER ANX Ponto Remoção de DQO: - Total: 94% - Biofiltros aerados: 72% 29
Resultados: Etapa 2 Parâmetro EB SRN ANA AE1 AE2 ph 7,3 7,2 7,2 6,8 6,2 700 600 Média Desvio padrão Min-Max Temperatura (ºC) 29,2 28,2 27,8 28,2 27,9 DQO (mg/l) Média Desvio padrão Min-Max 1200 1000 864 800 600 400 288 200 107 77 32 0 Alcalinidade (mg CaCO 3 /L) 500 400 300 200 100 0 367 439 476 157 42 160-200 EB SRN ANA AE1 AE2 Ponto Média Desvio padrão Min-Max -100 EB SRN ANA AE1 AE2 Ponto 140 DQO (mg/l) 120 100 80 60 40 107 77 32 Remoção de DQO: - Total: 96% - Biofiltros aerados: 70% 20 0 ANA AE1 AE2 Ponto 30
200 180 Média Desvio padrão Min-Max 300 SST SSV SSF Média Desvio padrão Min-Max 160 140 145 250 235 Turbidez (UNT) 120 100 80 60 40 67 47 mg/l 200 150 100 202 20 0-20 1 1 EB SRN ANA AE1 AE2 Ponto 50 0 52 47 33 22 19 3 7 3 6 5 3 1 1 EB SRN ANA AE1 AE2 Ponto 70 Média Desvio padrão Min-Max 28 SST SSV SSF Média Desvio padrão Min-Max 60 26 50 47 24 22 20 22 19 40 18 16 30 14 Turbidez (UNT) 20 10 0-10 1 1 ANA AE1 AE2 mg/l 12 10 8 6 4 2 0-2 7 6 3 3 3 1 1 ANA AE1 AE2 Ponto Ponto Remoção de Turbidez: - Total: 99% - Biofiltros aerados: 88% Remoção de SST: - Total: 99% - Biofiltros aerados: 86% 31
Rede Renutres (FINEP MCT/MCidades/FINEP/Ação Transversal Saneamento Ambiental e Habitação - 07/2009) Rede de Pesquisa DESENVOLVIMENTO E APERFEIÇOAMENTO DE TECNOLOGIAS DE TRATAMENTO TERCIÁRIO DE ESGOTO SANITÁRIO 3ª Reunião da Rede Belo Horizonte 16 e 17 de maio de 2012. RECUPNUT Cícero Onofre de Andrade Neto 32
Vazão de esgoto: 10 m 3 /dia TDH: AER1: 8h e 11 min; AER2: 6h e 39 min; Etapa 02 Fase 01: Vazão de ar no AER1: 0,10 m 3 /min. Vazão de ar no AER2: 0,05 m 3 /min Período de Análise:12/09/2012 a 19/12/2012 Número de Coletas: 13 Fase 02: Vazão de ar no AER1: 0,10 m 3 /min. Vazão de ar no AER2: 0,02 m 3 /min. Período de Análise: 10/01 a 18/04 Número de Coletas: 15 Em 02 de maio iniciou-se a Fase 03. Elevação da vazão de ar em AER1 para 0,15 m 3 /min 33
Resultados: Etapa 2 SST Fase 01 SST Fase 02 45 45 40 40 35 35 30 30 25 25 SST 20 15 16 SST 20 15 18 10 7 10 7 5 2 0 ANA AER 1 AER 2 Ponto Remoção de SST: 88% Média Média±DP Min-Max 5 0 ANA AER 1 AER 2 Ponto Remoção de SST: 94% 1 34 Média Média±DP Min-Max
Resultados: Etapa 2 Balanço de Nitrogênio Fase 01 Balanço de Nitrogênio Fase 02 160 160 140 140 120 120 100 80 103 100 80 85 Balanço Nitrogênio 60 40 20 0 53 Remoção de Nitrogênio: 55% 46 ANA AER 1 AER 2 Ponto Balanço Nitrogênio Média Média±DP Min-Max 60 40 20 0 48 Remoção de Nitrogênio: 54% 39 ANA AER 1 AER 2 Ponto 35 Média Média±DP Min-Max
UFRN Tratamento de esgotos em filtros aerados submersos com conduíte cortado (90% vazios) sem remoção do lodo. Alta eficiência: DQO 20 mg/l; SS 5 mg/l; Turb. 2 UT; Amônia 6 mg/l (2 mg/l)
Revista Infraestrutura Urbana (PINI), dez 2011.
HIDROPONIA COM ESGOTO TRATADO Os efluentes de sistemas de tratamento de esgotos sanitários são ricos em macro e micronutrientes e podem, portanto, ser utilizados como solução nutritiva, com algumas adaptações das técnicas e, quando necessário, correções nutricionais.
Eluentes de filtros anaeróbios SS < 20 mg/l Ovos Helm < 1 /L Mantêm nutrientes UFRN Tratamento de esgotos em filtros anaeróbios e aerados submersos. Alta eficiência: DBO 5mg/L; SS 7mg/L; Amônia 6mg/L.
Filtro anaeróbio é uma excelente opção para tratamento de esgotos quando se usa o efluente em hidroponia
Uso de esgoto tratado para produção de forragem verde hidropônica (hidroponia em canteiros) para nutrição animal
UFRN
UFV
SCHNEIDER e TSUTIYA 2001
Forragem verde hidropônica com esgoto tratado + Tratamento complementar de esgotos em nível terciário com eficiência inigualável + Controle da poluição: não polui águas, nem solo nem ar + Proteção da saúde pública e do meio ambiente + Reúso de água e reciclagem de nutrientes + É hidropônica: pequena área; alta produção; controle natural de pragas + Hidropônica sem química, natural, orgânica + Produção de alimento + Alta relação benefício / custos e excelente retorno social do investimento + Proteção dos animais (rumem) + Altíssima eficiência evapotranspirométrica (clima) + Alta eficiência fotossintética (<< CO2; >> O2)
www.finep.gov.br/prosab/produtos.htm Os livros do PROSAB não registram apenas os resultados das pesquisas, reúnem o conhecimento dos pesquisadores.
www.finep.gov.br/prosab/produtos.htm BASTOS, Rafael K X (coordenador) et al. Utilização de Esgotos Tratados em Fertirrigação, Hidroponia e Piscicultura. Rio de Janeiro: ABES, RiMa, 2003. 267p. FLHORENCIO, L; BASTOS, R K X; AISSE, M M. (coordenedores) et al. Tratamento e utilização de esgotos sanitários. Rio de Janeiro: ABES, 2006. 427p. MOTA e von SPERLING (coordenadores) et al. Nutrientes de Esgotos Sanitários: utilização remoção. Rio de Janeiro: ABES, 2009.
Cícero Onofre de Andrade Neto Universidade Federal do Rio Grande do Norte Departamento de Engenharia Civil Programa de Pós Graduação em Engenharia Sanitária Laboratório de Recursos Hídricos e Saneamento Ambiental cicero@ct.ufrn.br 55 (84) 3215 3775 Ramal 203
Reatores anaeróbios são vantajosos porque o processo anaeróbio é essencialmente catabólico. Em clima quente, alem da maior atividade microbiana, a hidrólise é bastante favorecida pela alta temperatura. Há que se perceber que o clima quente favorece o processo anaeróbio e não apenas um tipo de reator anaeróbio.