segunda-feira, 24 de junho de 2013

TRATAMENTO DE ESGOTOS SANITÁRIOS POR PROCESSO ANAERÓBIO E DISPOSIÇÃO CONTROLADA NO SOLO.

TRATAMENTO DE ESGOTOS SANITÁRIOS POR PROCESSO ANAERÓBIO E DISPOSIÇÃO CONTROLADA NO SOLO.

A disposição de esgotos brutos no solo ou em corpos receptores naturais, como lagoas, rios, oceanos, é uma alternativa que foi e ainda é empregada de forma muito intensa.

Dependendo da carga orgânica lançada, os esgotos provocam a total degradação do ambiente (solo, água e ar) ou, em outros casos, o meio demonstra ter condições de receber e de decompor os contaminantes até alcançar um nível que não cause problemas
ou alterações acentuadas que prejudiquem o ecossistema local e circunvizinho.

Esse fato demonstra que a natureza tem condições de promover o tratamento dos esgotos, desde que não ocorra sobrecarga e que haja boas condições ambientais que permitam a evolução, reprodução e crescimento de organismos que decompõem a matéria orgânica. Em outras palavras, o tratamento biológico de esgotos é um fenômeno que pode ocorrer naturalmente no solo ou na água, desde que predominem condições apropriadas.

UMA ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ESGOTOS É, EM ESSÊNCIA, UM SISTEMA QUE EXPLORA ESSES MESMOS ORGANISMOS QUE PROLIFERAM NO SOLO E NA ÁGUA.

Em estações de tratamento procura-se, no entanto, otimizar os processos e minimizar custos, para que se consiga a maior eficiência possível, respeitando-se as restrições que se impõem pela proteção do corpo receptor e pelas limitações de recursos disponíveis.
Em estações de tratamento procura-se, geralmente, reduzir o tempo de detenção hidráulica (tempo médio que o esgoto fica retido no sistema) e aumentar a eficiência das reações bioquímicas, de maneira que se atinja determinado nível de redução de carga orgânica, em tempo e espaço muito inferiores em relação ao que se espera que ocorra no ambiente natural.

Assim sendo, mesmo a disposição no solo pode constituir-se em uma excelente forma  de  tratamento,  desde  que  se  respeite  a  capacidade  natural  do meio  e  dos microrganismos decompositores presentes.

                                         Plantio de mamona irrigada com esgoto tratado

Durante os últimos 20 anos, verificou-se uma verdadeira revolução nos conceitos concernentes com o tratamento de águas residuárias. Nesse período, além de ampliar e  valorizar  a   aplicabilidade  do  processo  anaeróbio,  também  foi  aumentado significativamente o número de alternativas para concepção física das unidades para conversões biológicas.

A consciência atual coloca em destaque a importância da multidisciplinaridade do assunto e envolve elementos de biologia, microbiologia, bioquímica, engenharias, arquitetura, economia, política, sociologia e educação ambiental.
Há que se tentar a otimização da construção, da operação e da manutenção do reator (custos) fundamentada na otimização do processo biológico. Em suma, para  cada  cidade,  em  função de  suas características próprias, deve-se sempre escolher aquela solução que corresponda a uma eficiência e a custos compatíveis com as circunstâncias que prevalecem no local.

Dada a dificuldade em caracterizar todos os patogênicos presentes no esgoto, adota-se como recurso a determinação da densidade de microrganismos coliformes, NMP (número mais provável de  coliformes/100 ml de amostra), que  indiretamente  constitui um indicador da presença provável de organismos patogênicos nesse meio. Organismos coliformes são bactérias que têm seu hábitat favorável no trato intestinal de animais de sangue quente.

De maneira geral, devem ser coletadas amostras e determinados pelo menos os seguintes parâmetros: pH, temperatura, DBO (Demanda Bioquímica de Oxigênio), DQO (Demanda Química de Oxigênio), nitrogênio (nas formas de nitrogênio orgânico, amoniacal, nitritos e nitratos), fósforo, alcalinidade, materiais solúveis em hexano, sólidos sedimentáveis, resíduos (em suas diferentes formas: suspensos, dissolvidos, fixos e voláteis), coliformes totais e coliformes fecais. Recentemente, também a avaliação do número de nematoides começou a receber maior atenção.

Entre os parâmetros citados é muito importante destacar algumas considerações sobre a DBO. Em esgotos sanitários, a DBO geralmente varia na faixa de 150 a 600
mg/l, em média.
Isso significa, de forma grosseira, que cada litro de esgoto lançado em um corpo aquático pode provocar consumo de 150 a 600 mg/l de oxigênio disponível nesse meio, por intermédio das reações bioquímicas (respiração de microrganismos, principalmente).
Esse ensaio é padronizado para a temperatura de 20°C e 5 dias de duração. Isso significa que, na realidade, o consumo de oxigênio pode ser maior ou menor do que aquele determinado em laboratório, pois, no meio natural, há outras variáveis não ponderadas no ensaio.
Para ter uma idéia grosseira da contribuição de cada pessoa na degradação da água de um corpo d’água natural é interessante notar que as atividades normais de um ser humano leva à .produção de cerca de 50 a 60 g de DBO20ºC,5d por dia, ou seja, cada pessoa, por meio de seus esgotos, provoca consumo de oxigênio no corpo receptor da ordem de 50 a 60g.

Em termos grosseiros, se for considerado que um corpo receptor sadio tem geralmente teor de oxigênio dissolvido de aproximadamente 7 mg/l, cada pessoa provoca a  redução  desse  teor  para  zero mg/l,  correspondente  a  um  volume  de  8 m³/dia, aproximadamente (54 g de DBO20ºC,5d/pessoa · dia).
Extrapolando-se para uma cidade de 100.000 habitantes, por exemplo, chega-se a um volume da ordem de 800.000 m3/dia.
No  que  se  refere  à  contaminação  do  corpo  receptor  por microrganismos potencialmente patogênicos, um número bastante representativo refere-se ao NMP de coliformes por 100 ml, característico dos esgotos sanitários. A faixa de valores mais comuns encontra-se entre 106 e 108 NMP/100 ml.
Isso significa que, em cada litro de esgoto bruto lançado em um rio, tem-se de 107 a 109  organismos  coliformes,  que  indiretamente  podem  estar  relacionados  com  a
presença de patogênicos. Assim dependendo do corpo receptor, deve-se estabelecer o número de estações com a definição de eficiência necessária para o tratamento, áreas disponíveis para implantação do sistema, recursos disponíveis, condições da rede coletora existente etc.

Como diretriz básica e preliminar mínima, deve-se  sempre procurar alcançar eficiência na remoção de DBO superior a 80% ou deve-se procurar ter efluentes tratados com DBO inferior a 60 mg/l. Naturalmente, além de considerar esse parâmetro, também devem ser respeitados limites associados a outros, como sólidos suspensos, NMP de coliformes  etc.,  hodiernamente para determinar a melhor alternativa, no que concerne ao número de estações a serem implantadas, deve-se fazer um estudo econômico e ambiental cuidadoso relativo à análise de costumes de obras, operação e manutenção. Nota-se que, quando se procura concentrar todo o volume de esgotos de uma cidade em um ponto único, é preciso aumentar o diâmetro das canalizações à medida que aumenta a área servida.
Além  disso,  geralmente,  tem-se  de  construir  sistemas  de  bombeamento  para, eventualmente, lançar os esgotos de uma ou mais sub-bacias até canalizações que
posteriormente conduzem os esgotos ao local de tratamento.

Os  estudos  técnico  e  econômico  deverão  ser  realizados  com  base  em informações que surgirão por meio da análise dos seguintes tópicos, fases ou considerações.
  • Conhecimento da classe e avaliação da capacidade de autodepuração do corpo receptor.
  • Definição da eficiência necessária para tratamento.
  •  Espaço disponível para a implantação da(s) estação(ões).
  • Sondagem  e  estudos  geofísicos  na(s)  área(s)  para  implantação  da(s)
estação(ões).
  • Definição do número de estações.
  • Definição do módulo que constitui a(s) estação(ões).
  • Utilização de tecnologias disponíveis e apropriadas.
  • Definição de critérios de projeto.
  • Layout de anteprojetos.
  • Análise sobre o balanço de sólidos para avaliar problemas, soluções e custos
para transporte, tratamento e destino final de lodos.
  • Análise sobre o balanço energético para avaliar consumo de energia e seus custos.
  • Análise sobre as condições técnicas gerais de cada alternativa.
  • Análise de custos (construção, operação e manutenção) de cada alternativa (devem ser comparados os valores presentes considerando-se a construção e a operação e manutenção nos próximos 20 anos).
  • Análise do impacto ambiental de cada alternativa.
  • Escolha de melhor solução.
Não há um sistema de tratamento de esgotos que possa ser indicado como o melhor para quaisquer condições, mas obtém-se a mais alta relação custos/benefícios (respeitando-se o aspecto ambiental) quando se escolhe criteriosamente um sistema que se adapta às condições locais e aos objetivos em cada caso.

A disposição no solo é a forma mais antiga de depuração controlada dos esgotos, mas com a aceleração do processo de urbanização, vários fatores, incentivados pela sedução  de  tecnologias  sofisticadas,  levaram  ao  desenvolvimento  de  processos  de tratamento mais  compactos  e  à  disposição  dos  esgotos  nos  corpos  d’água, aparentemente abundantes.
A disposição de esgotos no solo é essencialmente uma atividade de reciclagem, inclusive para a água, que viabiliza um melhor aproveitamento do potencial hídrico e dos  nutrientes  presentes  nos  esgotos,  utilizando  racionalmente  a  natureza  como receptora de resíduos e geradora de riquezas, sobretudo quando se explora o sistema solo-vegetais.

Sempre que possível, a disposição controlada de esgotos ou efluentes tratados no solo é uma excelente providência; seja como destino final, ou antes, que atinjam um corpo d’água. No mínimo porque, dispostos no solo, os esgotos sofrem depuração natural e, qualquer que seja o grau de tratamento alcançado é menos maléficos às águas do corpo receptor. A disposição no solo presta-se como destino final ou tratamento complementar dos efluentes dos mais diversos sistemas de tratamento.

Por si só constitui também uma opção muito eficiente de tratamento (ou reciclagem) e adequada como destino final.
Contudo, mesmo sendo incontestável a excelência do processo como alternativa, não se trata de uma panaceia para o problema do tratamento de esgotos. Há restrições ao seu uso; principalmente quanto à disponibilidade de área e solo adequado (tipo e relevo).
O  risco  sanitário,  visto  como  restrição,  é  na  verdade muito menor  do  que geralmente se imagina e pode ser perfeitamente controlado.

A depuração dos  esgotos no  solo  ocorre,  principalmente,  devido  à  atividade biológica, a sua infiltração e percolação ou por seu escoamento sobre a superfície coberta por vegetação. As técnicas utilizadas nos processos de infiltração-percolação são a irrigação de culturas e a infiltração rápida. A irrigação é o método que requer a maior área superficial, mas é o sistema natural mais eficiente e de maior aproveitamento produtivo. A infiltração rápida presta-se para solos arenosos de alta taxa de infiltração, geralmente sem cobertura vegetal.

O escoamento à superfície é empregado em solos menos permeáveis, cobertos de vegetação. O esgoto é distribuído por meio de canais, tubos perfurados ou aspersores, na faixa superior de um plano inclinado, sobre o qual escoa até ser coletado por valas dispostas ao longo da parte inferior.
Nos processos de infiltração-percolação, o solo e os microrganismos que nele vivem, como um filtro vivo, atuam na retenção e transformação dos sólidos orgânicos, e a vegetação, quando existente, retira do solo os nutrientes transformados, evitando a concentração excessiva (cumulativa) ao longo do tempo. A água que não é incorporada ao solo e às plantas perde-se pela evapotranspiração e parte infiltra-se e percola em direção aos lençóis subterrâneos.
No escoamento sobre superfície, a vegetação que cobre o solo, além de retirar parte dos nutrientes, atua associada à camada superficial do solo, também como um filtro vivo, e ocorrem fenômenos semelhantes de retenção e transformação da matéria orgânica dos esgotos, porém em escoamento horizontal. A água que excede ao pouco que se incorpora ou evapora é coletada a jusante, para adequação no destino, ou continua em rolamento superficial, mais purificada.

A  retenção  física  (filtração),  nos  processos  de  infiltração-percolação,  a sedimentação e filtração superficial, no escoamento, e a ação dos microrganismos, presentes nos solos não estéreis e nas plantas, são, também, os principais fatores de remoção de microrganismos patogênicos. A ação dos microrganismos na remoção de patogênicos tanto é direta (competição vital) como indireta, devido às transformações bioquímicas do substrato.

Outro fator que determina a eficiência na remoção de patogênicos, no sistema solo-planta, é o tempo durante o qual eles permanecem submetidos à ação biológica e às condições adversas de sobrevivência (temperatura, luz e radiações, pH etc.).
Em verdade, na prática da disposição de esgotos no solo, ocorrem vários processos ativos na depuração dos  esgotos, quase  sempre de  forma  conjugada ou  conjunta, concomitante. Afora as bacias de infiltração sem cobertura vegetal, todas as outras técnicas não deixam de ser formas de irrigação com esgoto, com ou sem excedente de água a ser drenada após eficiente ação de transformação do sistema solo-planta, no qual sempre ocorrem também certa infiltração, evaporação e formação de biomassa vegetal.

São, via de regra, processos de tratamento e reuso ao mesmo tempo. A retomada dos métodos de disposição de esgotos no solo faz-se atualmente em larga escala e  com grande  sucesso em  todo o mundo. Muitos  são os exemplos de velhos casos, ainda em pleno uso, e de novos sistemas que são implantados com grande intensidade.
Como se pode notar, são muitas as opções de sistemas simples e adequados às condições brasileiras. No entanto, a adequação à realidade depende de condicionantes físicos, ambientais, epidemiológicos, socioculturais e econômicos, que são muito variados.
Em decorrência das várias opções e dos inúmeros condicionantes, são muitas as variáveis determinantes a serem consideradas na escolha de alternativas tecnológicas para tratamento dos esgotos sanitários. Devem ser analisadas, avaliadas e comparadas, no mínimo: a eficiência na  remoção de  sólidos, matéria orgânica, microrganismos patogênicos  e  nutrientes  eutrofizantes;  a  capacidade  de  observar  as  variações qualitativas e quantitativas do afluente; a capacidade do sistema de se restabelecer de perturbações funcionais e a estabilidade do efluente; os riscos de maus odores e de proliferação  de  insetos;  a  facilidade  de modulação  e  expansão;  a  complexidade construtiva; as facilidades e dificuldades para manutenção e operação; o potencial produtivo e os benefícios econômicos diretos e indiretos, inclusive o destino final do dinheiro investido e seu retorno social; e os custos diretos na implantação, manutenção e operação. Em cada caso real, umas ou outras dessas variáveis se revelarão como mais importantes e determinantes da opção a ser escolhida, sem se perder a visão do conjunto de fatores intervenientes.

Nas  condições  ambientais,  climáticas  e  econômicas  do Brasil,  não  se  pode desprezar  as  vantagens  e  conveniências  da  aplicação  de  reatores  anaeróbios  para tratamento dos esgotos, seja para atingir um primeiro patamar sanitário de forma massificada, seja para reduzir os custos de sistemas mais eficientes; como também não se deve prescindir da utilização da enorme extensão de solo, para disposição dos esgotos com retorno econômico e social do capital investido.

                                                                                                       COPASA - MG
                                                                                                      COPASA - MG

O esgoto proveniente das redes e interceptores é disposto no solo, após o tratamento preliminar (grade e caixa de areia), fornecendo água e nutrientes necessários para o crescimento de gramíneas.
Os esgotos são distribuídos na parte superior de um terreno inclinado percolando na interface solo-planta  até serem coletados por uma canaleta na parte inferior. A aplicação é feita por meio de tubulações ou canais de distribuições com aberturas intercaladas.

Do líquido percolado, parte é absorvida no crescimento das gramíneas, parte perde-se com a evapo-transpiração e o efluente final, já tratado, provê condições para o lançamento final no corpo receptor (córregos, rios,etc).


Fonte: PROSAB - FINEP