Valor Econômico Seminário Tecnologia e Eficiência em Saneamento Ambiental 8 Dezembro 2010 O ESTADO DA ARTE DA TECNOLOGIA EM SANEAMENTO AMBIENTAL Tratamento de esgotos Marcos von Sperling Universidade Federal de Minas Gerais
DESAFIOS NO TRATAMENTO DE ESGOTOS Desafios da ausência do tratamento de esgotos: Implantar ETEs
DESAFIOS NO TRATAMENTO DE ESGOTOS Desafios da existência de tratamento de esgotos: Receber esgotos nas ETEs (interceptores) Garantir o funcionamento das instalações e equipamentos Garantir um nível operacional adequado (treinamento) Garantir o atendimento à legislação ambiental ou a metas Incorporar a remoção de organismos patogênicos Incorporar a remoção de nutrientes, quando necessário Gerenciar o lodo produzido Reduzir custos operacionais Expandir as ETEs se necessário Garantir a sustentabilidade ambiental das ETEs Possibilitar utilização produtiva do efluente, lodo e biogás
MAS O DESAFIO ESTÁ APENAS NO TRATAMENTO DE ESGOTOS? PNSB 2008 (IBGE, 2010) %
Fonte: von Sperling (2007); Salazar (2010) Data base: abril 2010 (levantamento em vários sistemas); US$1,00 = R$1,70 SISTEMA DE ESGOTAMENTO SANITÁRIO CUSTOS GLOBAIS DE IMPLANTAÇÃO Percentis 25% e 75%
SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS No Brasil, não há limitação tecnológica para o tratamento dos esgotos Excelente exemplo de repasse de tecnologia das universidades para o setor produtivo: PROSAB Soluções consolidadas + alternativas recentes
RESOLUÇÃO CONAMA 357/05 Padrões do corpo d água e de lançamento Maior controle sobre os padrões de lançamento, mas necessidade de cumprir também padrões do corpo d água
PARÂMETROS DE INTERESSE PARA ESGOTOS SANITÁRIOS RESOLUÇÃO CONAMA 357/05 - CORPOS DE ÁGUA DOCE Parâmetro Unidade Águas doces 1 2 3 4 DBO 5 mg/l 3 5 10 OD mg/l 6 5 4 2 N amoniacal total (ph 7,5) mgn/l 3,7 3,7 13,3 N amoniacal total (7,5<pH 8,0) mgn/l 2,0 2,0 5,6 N amoniacal total (8,0<pH 8,5) mgn/l 1,0 1,0 2,2 N amoniacal total (ph>8,5) mgn/l 0,5 0,5 1,0 Nitrato mgn/l 10,0 10,0 10,0 Nitrito mgn/l 1,0 1,0 1,0 P total (ambiente lêntico) mgp/l 0,020 0,030 0,050 P total (amb. interm. e tribut. direto lêntico) mgp/l 0,025 0,050 0,075 P total (amb. lótico e tribut. amb. interm.) mgp/l 0,10 0,10 0,15 Coliformes termotolerantes org/100ml 200 / Resol.274 1.000 / Resol.274 (b) Difíceis de serem cumpridos!!!
SISTEMAS DE TRATAMENTO TRADICIONAIS Principal objetivo: redução da matéria orgânica (nível secundário de tratamento) Lagoas de estabilização Disposição controlada no solo Reatores anaeróbios Lodos ativados Reatores aeróbios com biofilme Sistemas naturais Sistemas simplificados Sistemas mecanizados
Fac / Anaer+Fac Lagoas+Matur UASB UASB+1-2 lagoas UASB+3> lagoas UASB+FiltrAn aer UASB+FBP LodAtiv ETE - CUSTOS DE IMPLANTAÇÃO 1000 ETEs - Custos de implantação per capita (R$/hab) 800 600 400 200 25% 50% Max Min 75% 0 Fonte: von Sperling (2007); Salazar (2010) Data base: abril 2010 (levantamento em vários sistemas) US$1,00 = R$1,70
LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO Anaeróbia - Facultativa ETE Lins - SP Desafios: redução de área; redução dos SS efluentes; redução de odores; gerenciamento do lodo da lagoa anaeróbia
LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO Anaeróbia Facultativa - Maturação ETE Maracanaú - CE - 1 LAn + 1 LF + 3 LM (100 ha) Desafios: idem itens anteriores + utilização do efluente para irrigação
DISPOSIÇÃO CONTROLADA NO SOLO Leitos cultivados de fluxo horizontal subsuperficial ETE Experimental UFMG / COPASA ETE UFMG Copasa (50 hab cada) Desafios: reduzir colmatação; gerenciamento da vegetação (poda e destinação) Unidade plantada Unidade não plantada
REATORES ANAERÓBIOS Reator UASB ETE Experimental Arrudas UFMG / COPASA Ferro-cimento; 250 hab
REATORES ANAERÓBIOS Reator UASB ETE Experimental Arrudas UFMG / COPASA UASB + filtro biológico percolador Fibra de vidro; 500 hab ETE Experimental Arrudas UFMG / COPASA UASB; Aço carbono; 700 hab
REATORES ANAERÓBIOS Reator UASB ETE Onça, Belo Horizonte (COPASA) 1 milhão de habitantes
REATORES UASB Desafios Biogás - Tratamento - Recuperação de energia Gás residual - Tratamento - Recuperação de energia? Afluente - Contribuição de águas pluviais - Materiais inertes - Óleos e graxas Efluente - Remoção de H 2 S - Remoção de CH 4 - Recuperação de energia? Fonte: adaptado de Chernicharo (2010) Lodo - Materiais inertes - Patógenos - Desidratação Desafios adicionais: controle de maus odores, corrosão e escuma
LODOS ATIVADOS ETE Arrudas - BH Desafios: boa sedimentabilidade do lodo; redução do consumo energético; incorporação da remoção de nutrientes
LODOS ATIVADOS Avanços no sistema MBBR (Moving Bed Bio Reactors) Reatores de leito móvel aumento da biomassa Fonte: Veolia
LODOS ATIVADOS Avanços no sistema MBR (Membrane bioreactors) Fonte: sites de Trigua e Membrane Technology
LODOS ATIVADOS Avanços no sistema Remoção de nitrogênio por rotas microbiológicas alternativas Exemplo: Anammox (ANaerobic AMMonium Oxidation) Parte da amônia é oxidada a nitrito; a amônia restante e o nitrito são convertidos a N 2 Fonte: imagem de Wikipedia
REATORES AERÓBIOS COM BIOFILME Filtro biológico percolador Desafios: atingir nitrificação; reduzir custos de materiais suporte sintéticos
REATORES AERÓBIOS COM BIOFILME Reator UASB - filtro percolador Sanepar ETE Sul Londrina (224.000 hab)
REATORES AERÓBIOS COM BIOFILME Reator UASB - filtros percoladores ETE Experimental Arrudas UFMG / COPASA
REATORES AERÓBIOS COM BIOFILME Filtros percoladores pesquisa de meios suporte Conduíte Escória alto-forno 220 m 2 /m 3 60 m 2 /m 3 Downflow Hanging Sponge (DHS) 87 m 2 /m 3 (retenção de biomassa intersticial) Anéis plásticos 80 m 2 /m 3
SISTEMAS DE TRATAMENTO AVANÇADO DE EFLUENTES MEMBRANAS Fonte: Silva (SMARH, 2008), adaptado de AWWA (1998) e Koch membranes (2010)
SISTEMAS DE TRATAMENTO AVANÇADO DE EFLUENTES PROCESSOS OXIDATIVOS AVANÇADOS (POA) Remoção de compostos de difícil degradação: H 2 O 2, UV, UV/H 2 O 2, Fe 2+ /H 2 O 2, UV/Fe 2+ /H 2 O 2 (reagentes Fenton, fotofenton) Fonte: DESA (2010)