LODO DE ESGOTO x USO AGRICOLA

LODO DE ESGOTO x USO AGRICOLA

O lodo orgânico é o principal subproduto do tratamento de esgotos, e contem produtos que foi utilizado pela população nas áreas abrangidas pela rede coletora de esgoto.

Portanto a sua constituição e a produção de lodo proveniente do esgoto podem atingir valores muito altos, sendo necessário buscar soluções para o tratamento correto destes resíduos, e suas possíveis aplicações no ambiente. Alguns projetos de estações de tratamento simplesmente ignoram a forma de destino desse material, que acaba se tornando uma situação gerenciada de forma emergencial por parte dos operadores, com altos custos financeiros e ambientais, comprometendo os benefícios de todo o sistema de coleta e tratamento de esgotos.

Mais de 90% de todo lodo produzido no mundo tem sua disposição final por meio de dois processos principais:

1. Disposição em aterros sanitários e

2. Uso agrícola.

Outros métodos conhecidos são a de disposição oceânica, a disposição superficial e a incineração, sendo que estes não são mais utilizados na atualidade.

• O método de Incineração utiliza a decomposição térmica via oxidação, tornando o resíduo menos volumoso, menos toxico, ou convertendo-o em gases ou resíduos incombustíveis. É uma alternativa utilizada nos Estados Unidos, Europa e Japão, porem no Canadá esta ocorrendo um processo de desativação dos incineradores, visto que a população tem se manifestado contra esta técnica, incentivando processos mais ecológicos.
•  
• A disposição oceânica representa cerca de 6% dos biossólidos produzidos nos Estados Unidos e na Europa, sendo que atualmente vem sendo substituída pelo uso agrícola. A pratica foi proibida nos Estados Unidos e desde o ano de 1992 não é mais utilizada e provavelmente no futuro bem próximo não haverá mais a disposição oceânica de lodos.
•  
• A disposição superficial com o espalhamento do lodo em grandes áreas, para que ocorra sua oxidação, gera problemas ambientais relacionados ao odor, presença de vetores, à lixiviação e a contaminação do lençol freático.
•  
• A disposição em aterros sanitários depende da localização em áreas próximas aos centros urbanos onde o lodo é produzido, sendo que o terreno deve ter características especiais de impermeabilização, e condições geomorfológicas.

E finalmente a disposição com uso agrícola, valorizando os solos com a aplicação de lodos de ETEs devidamente tratados constituindo uma forma de descarte ambientalmente adequada deste resíduo, sendo usado para recuperação de solos com possibilidades de retorno econômico positivo para a atividade agrícola. O material orgânico presente nesses resíduos aumenta a resistência dos solos à erosão, atuando como excelente fonte de nutrientes, principalmente de nitrogênio e fósforo pois este biossólido contem matéria orgânica, e micronutrientes que exercem um papel fundamental na produção agrícola e na manutenção da fertilidade do solo, melhorando a capacidade de armazenamento e de infiltração de água no solo, aumentando a resistência dos agregados e reduzindo a erosão.

Esta alternativa possui um grande beneficio, pois transforma um resíduo em um insumo agrícola, capaz de fornecer matéria orgânica e nutriente ao solo; assim como reduz os efeitos adversos à saúde causados pela incineração, diminuindo a dependência de fertilizantes químicos, e melhorando as condições para o balanço do CO2 pelo incremento da matéria orgânica no solo. Porém para que esta aplicação seja segura os biossólidos necessitam passar por processos de redução de patógenos e de atratividade de vetores, o que implica em um tratamento adequado para esta finalidade.

Ou seja, enquanto os efluentes das estações de tratamento de esgoto já se apresentam devidamente tratados, podendo ser lançado nos corpos d águas, os sólidos provenientes dos esgotos (lodo) necessitam de uma etapa posterior de tratamento para sua disposição no solo, este processo de tratamento é denominado de higienização do lodo, que ocorre a partir da remoção ou inativação dos microrganismos patogênicos por mecanismos físicos - químicos e/ou biológicos.

Os principais sistemas de higienização do lodo são:

1. Caleação

2. Temperatura e

3. Compostagem

Dentre estas alternativas a utilização da energia solar para higienização e secagem do lodo apresenta-se como promissora em Mato Grosso, sendo mais que suficiente para promover uma temperatura de 55 a 70oC por mais de 1h no lodo.

                                                                                          leito de secagem

                                                         Lodo pré higeinizado por temperatura

 

Como tratamento complementar pode ser utilizado a Caleação (CaO) que é um processo barato, de fácil aplicabilidade e bastante eficiente, gerando um produto alcalino, de alta reatividade, em condições de corrigir a acidez do solo.

A caleação do lodo é um processo de higienização que consiste na mistura de cal virgem (CaO) ao lodo em proporções que variam de 30% a 50% em função do peso seco do lodo. A cal em contato com a água do lodo resulta em uma reação exotérmica. Os fatores que intervêm no processo de desinfecção são a alteração da temperatura, a mudança do pH e a ação da amônia resultante de reações ocasionadas pelo aumento de temperatura e pH.

A calagem inviabiliza os ovos de helmintos sendo que os ovos remanescentes não apresentam viabilidade biológica, portanto, não apresentam potencial efetivo. Alem de que adicionalmente, a cal minimiza odores gerados por lodos de esgoto, promovendo uma maior estabilização dos processos biológicos.

Com um destino mais nobre, o resíduo além de ajudar o produtor na economia de fertilizantes, aumenta a produtividade

VÁLVULA CONTROLADORA DE NIVEL MÁXIMO

VÁLVULA CONTROLADORA DE NIVEL MÁXIMO

                                                                                Reservatório de jusante, ou de sobras

Um dos grandes problemas operacionais, nos sistemas de abastecimento de água, é o controle do nível máximo dos reservatórios. E por conta deste controle algumas empresas destinam mão de obra especifica para esta atividade (operadores de reservatórios), são cinco profissionais que se revezam em turnos, em um intervalo de 24 h, para evitar que haja o extravasamento; Este é um custo operacional muito alto, considerando que a atividade é improdutiva, e pode ser substituída por um sistema automatizado.

Nesta postagem vamos nos ater apenas ao controle mecânico por meio de válvula controladora de nível máximo. Esta válvula opera com a pressão na tubulação, e propicia o fechamento lento da linha de recalque quando ocorre o nível máximo, e uma pequena bóia inicia o bloqueio, assim é possível evitar o transiente hidráulico, e em conseqüência proteger a tubulação contra possível rompimento.

                                                                                Válvula em fase de Montagem

                                                      Vala para acesso a tubulação de entrada no RAP

                                                                                                  Válvula Montada

Em dependendo da configuração do sistema de abastecimento do RAP, outros sistemas complementares devem ser instalados com o objetivo de cessar o bombeamento, ou o fluxo de outro RAP.

TRATAMENTO PRIMÁRIO:

TRATAMENTO PRIMÁRIO:



A GARANTIA DO SUCESSO NAS ESTAÇÕES DE TRATAMENTO DE ESGOTO.

Os processos de tratamento dos esgotos são formados por uma série de operações unitárias empregadas para a remoção de substâncias indesejáveis, ou para transformação destas substâncias em outras de forma aceitável.

A remoção dos poluentes no tratamento, de forma a adequar o lançamento a uma qualidade desejada ou ao padrão de qualidade estabelecido pela legislação vigente, está associada aos conceitos de nível e eficiência de tratamento.

O tratamento preliminar, ou Primário, objetiva por meio de mecanismos estritamente físicos apenas a remoção dos sólidos grosseiros (materiais de maiores dimensões e areia) e, em decorrência, parte da matéria orgânica.

O tratamento Preliminar é a barreira, que garante as condições iniciais de projeto, do sistema secundário e terciário de tratamento, é nesta fase que se bloqueia principalmente a areia, que produz o assoreamento do sistema de tratamento, reduzindo áreas e volumes, e comprometendo o tratamento.

Gradeamento, com Limpeza manual diária

Desarenador Convencional

 Desarenador Tipo Ciclone

Quando inexiste o tratamento preliminar, ou não é feito a manutenção no processo, as condições de projeto, operação e manutenção deixa de existir e haverá o desequilíbrio entre as condições locais e as cargas poluidoras, e os inconvenientes dos processos aparecerão: exalação de mau cheiro, estética desfavorável, DBO efluente elevada, coliformes fecais em excesso, mosquitos, etc.

e quando se trata de lagoas que abrangem normalmente áreas extensas, as conseqüências do mau funcionamento podem atingir grandes comunidades, principalmente em relação ao mau cheiro. De acordo com a forma predominante pela qual se dá a estabilização da matéria orgânica, as lagoas costumam ser classificadas em:

Lagoas anaeróbias: Onde predominam processos de fermentação anaeróbia; imediatamente abaixo da superfície não existe oxigênio dissolvido. Na verdade tudo se passa como num digestor anaeróbio ou numa fossa séptica. Ocupam áreas menores que as lagoas facultativas, mas têm eficiência mais baixa na remoção de DBO. A profundidade fica em torno de 2,0 a 5,0 metros.

Lagoas facultativas: Nas quais ocorrem, de forma simultânea, processos de fermentação anaeróbia, oxidação aeróbia e redução fotossintética. Há predominância de decomposição anaeróbia, devido ao depósito de lodo no fundo. A zona aeróbia situa-se na parte superior, e na zona intermediária encontra-se a camada facultativa. Sua profundidade varia normalmente entre 1,0 e 2,0 metros.

Lagoas de maturação: São unidades dispostas após a lagoa facultativa, com o objetivo, principalmente, de aumentar a remoção de organismos patogênicos, através da ação dos raios ultravioletas do Sol. Também reduz sólidos em suspensão, nutrientes e uma parcela de DBO. Algumas estações de tratamento contam com várias lagoas de maturação, dispostas em série após a lagoa facultativa. Com adequado dimensionamento podem ser conseguidas remoções de coliformes maiores que 99,99%.

Quando não existe um tratamento preliminar eficiente, somado a um mal gerenciamento da recepção de caminhões fossa, tem como conseqüência a deterioração do sistema de tratamento.

      ETE Tipo lagoa - Sem tratamento preliminar  e lançamento de caminhões Fossa

BIOGÁS UM PRODUTO DA NATUREZA

BIOGÁS UM PRODUTO DA NATUREZA

Atribui-se o nome de Biogás (também conhecido como gás dos pântanos) à mistura gasosa, combustível, resultante da fermentação anaeróbica da matéria orgânica (decomposição de matérias orgânicas, em meio anaeróbio, por bactérias denominadas metanogênicas). A proporção de cada gás na mistura depende de vários parâmetros, como o tipo de digestor e o substrato a digerir. De qualquer forma, esta mistura é essencialmente constituída por metano (CH4), com valores médios na ordem de 55% a 65%, e por dióxido de carbono (CO2) com aproximadamente 35% a 45% de sua composição. Estando o seu poder calorífico diretamente relacionado com a quantidade de metano existente na mistura gasosa.

Os processos de fermentação anaeróbia que produzem metano foram desde sempre, utilizados pelo Homem para o tratamento dos esgotos, nos sistemas conhecidos por "fossas sépticas". Estas serviam quer para tratar os esgotos domésticos de pequenas comunidades, quer os resíduos da indústria agro - alimentar ou agro-pecuária. Com o passar dos tempos, estes sistemas simplificados de tratamento evoluíram nos países desenvolvidos, no final do século passado, quando começaram a ser utilizados os chamados "digestores", para efetuar a estabilização das lamas resultantes da sedimentação primária e do tratamento biológico aeróbio dos esgotos.

A produção do biogás é naturalmente encontrada em pântanos, aterros e esgotos entre outros. Um fato curioso está ligado ao antigo costume de se enterrar o lixo em buracos nos quintais, bastante comum ainda hoje onde não se tem serviço de coleta de lixo. Após aterrado o material orgânico no meio anaeróbico formado, sob a ação das bactérias metanogênicas, passava a produzir gás metano, em alguns casos o volume retido alcançava altas pressões produzindo rompimento do solo e freqüentemente a combustão espontânea, desprendendo enormes chamas com duração de alguns minutos, tal fato algumas vezes era erroneamente associado, por desconhecimento das pessoas surpreendidas, a fenômenos sobrenaturais ou manifestações de seres místicos e folclóricos, como o Minhocão do Pari em Várzea Grande.

http://cpd1.ufmt.br/meel/arquivos/artigos/200.pdf

Neste momento existem duas situações possíveis para o aproveitamento do biogás. O primeiro caso consiste na queima direta (aquecedores, esquentadores, fogões, caldeiras). O segundo caso diz respeito à conversão de biogás em eletricidade. Isto significa que o biogás permite a produção de energia elétrica e térmica. Assim, os sistemas que produzem o biogás, podem tornar a exploração pecuária auto-suficiente em termos energéticos, assim como contribuir para a resolução de problemas de poluição de efluentes.

Em vários países o biogás é produzido em aterros sanitários e aplicado como fonte energética em processos sanitários, e em alguns casos existe até a comercialização do biogás para uso nas indústrias. Em São Paulo o biogás chegou a ser utilizado, experimentalmente, em caminhões de coleta de lixo.

Há processos mais elaborados onde as usinas de açúcar e álcool estão conseguindo produzir biogás a partir do vinhoto, o produto obtido, após tratado e engarrafado, pode ser usado como combustível em varias aplicações nas próprias usinas, além disto a decomposição do vinhoto resulta em fertilizante de excelente qualidade, evitando-se assim, a poluição de rios e mananciais pelo lançamento direto do vinhoto, que é originalmente um resíduo tóxico.

Um dos sistemas de obtenção do biogás dos mais conhecidos é o biodigestor para aplicação rural, existindo grande número de unidades instaladas, principalmente nos países originários dos modelos mais difundidos, Índia (com aproximadamente 300 mil ) e a China ( com mais de 8 milhões ).

Recentemente vários outros países do continente europeu têm realizado programas de disseminação e uso de biodigestores. De construção relativamente simples tais biodigestores funcionam com mistura de água, esterco animal e ou fibras vegetais como capim, cascas etc. Suas principais funções são garantir um meio anaeróbico favorável a biodigestão, permitir a alimentação sistemática da matéria orgânica e a coleta e armazenamento do gás produzido. Os resíduos líquidos e sólidos resultantes do processo formam um biofertilizante de excelente qualidade e larga aplicabilidade na agricultura. O biogás pode ser usado em fogões, motores, lâmpadas e geladeiras a gás, podendo ser considerado uma das fontes energéticas mais econômicas e de fácil aquisição pelas pequenas propriedades rurais.

Os efluentes obtidos são normalmente tratados em sistemas de lagunagem, sendo depois utilizados em rega de terrenos agrícolas ou lançados em linhas de água. Nas restantes instalações, onde este tratamento não existe, o efluente é, em regra, utilizado diretamente na agricultura, ou lançado em linhas de água.

Numa análise global, o biogás é um gás incolor, geralmente inodoro ( se não contiver demasiadas impurezas ) e insolúvel em água.

A Composição média da mistura gasosa é a seguinte:

Metano (CH4) 50 a 75 %

Dióxido de Carbono (CO2) 25 a 40 %

Hidrogênio (H2) 1 a 3 %

Azoto (N2) 0.5 a 2.5 %

Oxigênio (O2) 0.1 a 1 %

Sulfureto de Hidrogênio (H2S) 0.1 a 0.5 %

Amoníaco (NH3) 0.1 a 0.5 %

Monóxido de Carbono (CO) 0 a 0.1 %

Água (H2O) Variável

O Biogás é, devido à presença do metano, um gás combustível, sendo o seu poder calorífico inferior (P.C.I.) cerca de 5500 Kcal/m^3, quando a proporção em metano é aproximadamente de 60 %. A título de comparação, o quadro que se segue apresenta os P.C.I.`s para os outros gases correntes:

O biogás é um gás leve e de fraca densidade. Mais leve do que o ar, contrariamente ao butano e ao propano, ele suscita menores riscos de explosão na medida em que a sua acumulação se torna mais difícil. A sua fraca densidade implica, em contrapartida, que ele ocupe um volume significativo e que a sua liquefação seja mais difícil, o que lhe confere algumas desvantagens em termos de transporte e utilização.

O biogás, em condições normais de produção, devido ao seu baixo teor de monóxido de carbono ( inferior a 0.1 % ) não é tóxico, contrariamente, por exemplo ao gás de cidade, cujo teor neste gás, próximo dos 20 %, é mortal. Por outro lado, devido às impurezas que contém, o biometano é muito corrosivo.

O gás mais corrosivo desta mistura é o sulfureto de hidrogênio que ataca, além de outros materiais, o cobre, o latão, e o aço, desde que a sua concentração seja considerável. Quando o teor deste gás é fraco, é sobretudo o cobre que se torna mais sensível. Para teores elevados, da ordem de 1% (excepcionais nas condições normais de produção do biogás) torna-se tóxico e mortal. A presença do sulfureto de hidrogênio, pode constituir um problema a partir do momento em que haja uma combustão do gás e que sejam inalados os produtos desta combustão, dado que a formação do dióxido de enxofre (SO2) é extremamente nocivo, causando, nomeadamente, perturbações a nível pulmonar.

O amoníaco, sempre em concentrações muito fracas, pode ser corrosivo para o cobre, sendo os óxidos de azoto libertados durante a sua combustão, igualmente tóxicos.

Os outros gases contidos no biogás, não suscitam problemas em termos de toxicidade ou nocividade. O gás carbônico, em proporção significativa (35 %), ocupa um volume perfeitamente dispensável e obriga, quando não suprimido, a um aumento das capacidades de armazenamento. O vapor de água pode ser corrosivo para as canalizações, depois de condensado.

Curiosidades:


1 – Para quem tem pouco tempo.

http://www.youtube.com/watch?v=LsGDXMsqrME

(Decomposição de matéria orgânica no fundo do rio em São josé do Rio claro MT, libera gás metano CH4), que é um gás combustível! )

2 – Para quem tem Muito Tempo.

http://www.youtube.com/view_play_list?p=40352E4FA24AAF38

Matéria da SKY, canal THE HISTORY CHANEL, tratando de Mega desastres - Explosão de Metano - parte 1

  

PLANASA X PLANSAB

PLANASA X PLANSAB

Plano Nacional de Saneamento (Governo Militar – 1.969)

Plano Nacional de Saneamento Básico (Governo do PT – 2.011)

                                                                     Museu da caixa d’água velha em Cuiabá

Instituído em 1969, o PLANASA – Plano Nacional de Saneamento, só começou a funcionar dois anos depois, ou seja 1.971, quando passou a destinar recursos para os estados criarem suas próprias companhias de saneamento.

Para isso, instituiu o Sistema Financeiro de Saneamento (SFS), gerido pelo Banco Nacional da Habitação (BNH). Para obter o financiamento, cada estado da federação deveria criar, com base em seus recursos orçamentários, um Fundo de Financiamento para Águas e Esgotos (FAE) e uma companhia estadual de saneamento.

A companhia precisava obter a concessão dos municípios de seu estado para neles operar em forma de monopólio. O Planasa exigia ainda que o estado investisse pelo menos 50% do montante global de recursos de seu respectivo FAE. O BNH, por sua vez, utilizando recursos do Fundo de Garantia do Tempo de Serviço (FGTS), oferecia empréstimos, em condições facilitadas de crédito, para compor os 50% restantes.

Em 1990, a estrutura do Planasa foi abandonada na prática.

Na época cada estado da federação tem sua própria companhia estadual de saneamento: Copasa (Minas Gerais); Embasa (Bahia); Corsan (Rio Grande do Sul); Sanesul (Mato Grosso do Sul); Casan (Santa Catarina); Cedae (Rio de Janeiro); Sanacre (Acre); Sanepar (Paraná); Agespisa (Piauí); Caesb (Distrito Federal); Cagepa (Paraíba); Caesa (Amapá); Sabesp (São Paulo); Cagece (Ceará); Sanemat (Mato Grosso); Deso (Sergipe); Compesa (Pernambuco); Saneago (Goiás); Cesan (Espírito Santo); Cosama (Amazonas); Cosanpa (Pará); Caema (Maranhão); Casal (Alagoas); Caern (Rio Grande do Norte); Caerd (Rondônia) e Caer (Roraima).

Hoje depois de 21 anos, de abandono do setor de saneamento, este modelo homogêneo de prestação de serviços vem sendo reformado. Vários governos estaduais têm tomado iniciativas no sentido de reestruturar as operadoras estaduais. A Cedae (Rio) e a Cesan (E. Santo) encontram-se em avançado processo nas operações para suas privatização, Cosama (Amazonas), concedeu o sistema principal que é a capital Manaus. A Sanemat (M. Grosso), municipalizou a prestação de serviços, devolvendo os sistemas locais de oferta de serviços sanitários às prefeituras municipais. A Sanepar (Paraná) e a Sabesp (S. Paulo) adotaram uma estratégia de reestruturar internamente a companhia estadual, privatizando sistemas operadores, abrindo o capital da empresa e modificando os padrões técnicos de operação. A Cagece (Ceará) ampliou seus mercados de operação no interior do estado e subconcedeu parte de suas operações na capital Fortaleza para um operador privado.

No Âmbito do Governo Federal, este se organiza para apresentar um novo plano para o setor, e denominou-o PLANSAB ( Plano Nacional de Saneamento Básico), e é decorrente da Lei 11.445/2007; As regras são outras, sendo a principal a condição de mobilização social, ou seja o Governo quer a sociedade participando do processo de planejamento do setor de saneamento, e para lançamento do programa federativo reúne com dirigentes do setor em diversas regiões do pais, sendo que a última ocorreu na última segunda-feira (9), em Brasília, com o anuncio de uma previsão de investimento de 420 Bilhões até 2.030, sendo 177 Bi do Governo Federal.

A proposta do Plano Nacional de Saneamento Básico (PLANSAB) entra agora em sua fase final de conclusão. O Plansab será a referência para os futuros investimentos no setor saneamento básico brasileiro nos próximos 20 anos, exercendo também o papel indutor junto a estados e municípios para impulsionar a organização e a consolidação dos pilares básicos da gestão do setor. Em suma, os Estados e municípios deverão trabalhar, conforme orientações de um Plano, elaborado em cada célula da federação denominado de Plano Municipal de Saneamento Básico, PMSB, buscando eliminar os fazejamentos, e desperdício de dinheiro público.

TRATAMENTO AERÓBICO X ANAERÓBICO

TRATAMENTO AERÓBICO X ANAERÓBICO

A degradação biológica da matéria orgânica, presente nos esgotos, é um dos processos mais econômicos utilizados nas plantas de tratamento, pois esta degradação ocorre pela ação de agentes biológicos como as bactérias, protozoários e algas.

A degradação pode ocorrer em meio aeróbico (Com presença de oxigênio), e anaeróbico (com ausência de oxigênio), sendo que no primeiro caso, ou seja, degradação aeróbica, é uma solução mais utilizada nos países desenvolvidos, pois a aeração requerida para fornecer oxigênio aos microrganismos aeróbios requer grandes quantidades de energia elétrica, além de produzir significativas quantidades de CO2.

                                                                                      Difusor de Borbulhas

                                                                                        Operação de Difusores

 

                                                         Aeradores de Superficie em Sistemas de Lodos Ativados

Em condições aeróbias a matéria orgânica é convertida a gás carbônico, água e biomassa. A energia potencial presente nos resíduos termina na biomassa (lodo) cuja produção se torna um grande problema. No tratamento de esgotos, por exemplo, a disposição do lodo produzido é o fator de maior custo que também requer grandes quantidades de energia.

No processo de degradação anaeróbia (sem a presença de oxigênio), a matéria orgânica é transformada em gás carbônico, metano, água e biomassa (Lodo). Sendo que a produção de biomassa é significativamente menor quando comparada aos processos aeróbios pois a taxa de crescimento dos microrganismos anaeróbios é baixa, sendo que a energia potencial do resíduo vai em parte para a biomassa e parte para o metano.

Com estas considerações, acrescidas de que o processo anaeróbico, resulta em:

• Baixa produção de lodo, cerca de 5 a 10 vezes inferior a que ocorre nos processos aeróbios;

• Não há consumo de energia elétrica, uma vez que dispensa o uso de bombas e aeradores.;

• Baixa demanda de área, reduzindo os custos de implantação;

• Possibilidade de preservação da biomassa (colônia de bactérias anaeróbias), sem alimentação do reator, por vários meses, ou seja, a colônia de bactérias entra em um estágio de endogenia, sendo reativada a partir de novas contribuições. (Situação contrária é encontrada nos processos aeróbicos, no qual as bactérias morrem e o sistema entra em colapso quando não há mais oxigenação.)

É que descartamos o uso da energia na produção de ar que deve ser insuflado no lodo, devido ao elevado custo operacional, e selecionamos como opção o método de tratamento anaeróbico, sendo que o mais popular é aquele que se processa nos reatores, baseado no princípio de separação das fases sólida, líquida e gasosa, fazendo com que o lodo se acumule e seja mantido no tanque de tratamento com tempos de residência celular bastante superiores aos tempos de residência hidráulica, ou seja o esgoto flui pelo manto de lodo e é digerido.

No reator anaeróbico, o esgoto é distribuído uniformemente pelo fundo do mesmo, forçando assim a passagem pelo manto de lodo estabilizado, rico em bactérias anaeróbias, e famintas, que degradam o esgoto fresco, produzindo um efluente tratado que é recolhido em canaletas no topo do reator. Os sólidos se acumulam no fundo e o gás, contendo como principal componente o metano, é encaminhado para queima. O excesso de lodo é encaminhado para secagem e pode ser disposto em aterro sanitário ou passar por adequação para ser aproveitado como bio-fertilizante.

Esquema de Funcionamento de um Reator Anaeróbico

                                                                                                                     Lodo em fase de desidratação

É obvio porém que por ser o mais barato, o tratamento com reatores anaeróbios tem uma limitação quanto à eficiência de tratamento, sendo necessário um tratamento complementar ou pós-tratamento, que pode ser de diversos tipos. Porém a tecnologia de tratamento complementar de preferência deve seguir a mesma linha de não ser um processo potencial consumidor de energia e sim uma tecnologia que busque a conservação de energia. Sendo que um dos processos que um dos melhores resultados, é a combinação de Reatores Anaeróbios de Lodo Fluidizado (Ralf) com Filtros Biológicos Aeróbios Convencionas (FBA). Sua eficiência em remoção de DQO (demanda química de oxigênio) é em torno de 75% e de DBO (demanda bioquímica de oxigênio) é de 80%. A construção de um RALF representa baixo custo por habitante servido, uma solução bem mais econômica inclusive no que diz respeito a sua manutenção.

                                                                                                                 Reator Anaeróbico em operação

ESPUMA X ESCUMA

ESCUMA X ESPUMA

O que é escuma?

Diversas são as definições para a escuma em processos de tratamento de águas residuárias, de uma maneira geral, trata-se de uma camada de materiais que flutuam superficialmente nos reatores.

Uma grossa camada de escuma pode ser constituída por compostos de difícil degradação, as gorduras, além de outras matérias flutuantes. Assim, essas referências motivam a idéia inicial de que escuma seja essencialmente uma camada de óleos, graxas e gorduras provindos do afluente que por serem de difícil degradação, pouco densos e insolúveis em água, se acumulam numa camada de topo na unidade de tratamento.

Talvez uma das definições mais extensas, mas nem por isso a mais completa, é, resumidamente, a de que a escuma pode conter gordura, óleos, ceras, sabões, restos de comida, cascas de frutas e vegetais, cabelos, papel e algodão, pontas de cigarros, plásticos, partículas de areia e materiais similares, apresentando massa específica menor que 1,0.

Ou, escuma é uma mistura de cabelos de animais, partículas de pele, palhas de leitos de animais, penas, fibras e qualquer coisa que flutue.

Ou ainda, é uma camada gelatinosa espessa, extremamente pegajosa e oleosa, coberta com uma fina crosta, contendo ainda pedaços de partículas grosseiras, lodo granular morto e outras partículas mais finas.

Portanto, a constituição da escuma parece depender fundamentalmente do tipo de água residuária a ser tratada e do tipo de reator de tratamento.

Resumindo: escuma, no contexto de reatores de tratamento de águas residuárias, é um subproduto de processo que se acumula na superfície dos tanques em geral. Potencialmente se constitui de materiais diversos, sendo, conseqüentemente, bastante heterogênea.

Escuma x Espuma

Recorrendo-se ao conceito vernáculo, é encontrado que espuma é sinônimo para escuma. Seja pela questão lingüística, ou mesmo em virtude da semelhante característica de ser flutuante, ou menos densa do que a água, o termo escuma e espuma são freqüentemente usados indistintamente. De fato, há relações, mas também diferenciações entre escuma e espuma que precisam ser desanuviadas para que os dois fenômenos tenham gestões adequadas.

Muito embora ambas, escuma e espuma, se constituam em possíveis problemas para a operação de reatores anaeróbios, a incidência e solução desses distintos problemas são também diferenciadas. Moen (2003) afirma que aos compostos de óleos e graxas, os quais segundo ele próprio são precursores da escuma, podem aderir bolhas de gás causando a formação de uma camada densa de espuma. Por outro lado, Gerard (2003) relata que a escuma pode conter bolhas de gás aderidas. Para Cook e Boening (1987), uma diferenciação entre espuma e escuma é que a primeira sempre tem bolhas de gás aderidas, porém a escuma pode não ter gases associados com sua formação. Nesse sentido, óleos e graxas, bolhas de gás e microrganismos não parecem ser elementos distintivos para as ocorrências de escuma e espuma. Assim sendo, a elucidação da diferença entre escuma e espuma deve passar, inicialmente, por uma compreensão dos fenômenos envolvidos na formação e acumulação de cada uma.

Espumação

São considerados pré-requisitos para formação de espuma em reatores: presença de bolhas de gás e material hidrofóbico combinados com substâncias surfactantes, isto é, aquelas que têm a propriedade de diminuir a tensão superficial da água (FOOT e ROBINSON, 2003, BARBER 2005).

Depreende-se, portanto, que a espuma, biológica e estável, forma-se quando há o encontro de bolhas de gás e células hidrofóbicas na superfície de um líquido com tensão superficial diminuída pela ação de surfactantes ou biosurfactantes, os quais são surfactantes produzidos pelos microrganismos.

São eventos que causam as ocorrências evidenciadas de espuma em digestores anaeróbios:

• Instabilidade metabólica em situações de partida do reator ou mesmo em condições de má mistura, aumento da alcalinidade dentro do digestor, fatores que intensificam o efeito surfactante;

• Lodo de alimentação do digestor com elevada proporção de bactérias filamentosas, promovendo acúmulo de hidrofóbicos;

• Mistura do digestor com recirculação de gás em lugar da mistura mecânica, gerando acréscimo das bolhas de gás.

Problemas relacionados com acumulação de espuma em reatores anaeróbios,

• Perda de capacidade volumétrica,

• Entupimento das tubulações de coleta de gás devido à aderência de sólidos da espuma,

• Perda de geração de energia elétrica a partir de menos biogás conseguido,

• Extravasamento de espuma no reator gerando maus odores, bloqueio de dispositivos de mistura a gás,

• Inversão do perfil de sólidos, cobrimento de bomba de recirculação de lodo, entre outros

Produção de escuma

A escuma, em seu processo de formação, prescinde de surfactantes, pois, o aprisionamento de bolhas de gás, em excesso motivado pelos agentes superfície ativa, pode ocorrer em um menor grau ou mesmo não se verificar sem que isto seja determinante na produção da camada de materiais flutuantes. No entanto, se houver quantidade significativa de surfactantes na massa líquida, materiais que formariam a escuma, por surgir flutuando na superfície, passam a agir estabilizando a espuma se estiverem enevoados de gases.

Nesse sentido, em situação de concentração reduzida de surfactantes, os materiais de massa específica menor que a da água (óleos, graxas, gorduras, materiais vegetais particulados, cabelos, borrachas, entre outros), apresentando uma tendência natural de flutuar e sendo de biodegradação mais demorada, podem se desvencilhar da massa biológica em digestão e subir no reator em direção à superfície, formando escuma.

A espuma que se forma na superfície dos reatores exige manutenção e vigilância constante da equipe de manutenção, sob pena de redução da área útil do reator, devendo ter uma remoção sistemática, pelas equipes de manutenção. Externamente as unidades de tratamento, dependendo do volume de surfactantes, pode criar uma falsa imagem da ineficiência do reator.

REDE DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA POR QUADRAS

REDE DE DISTRIBUIÇÃO POR QUADRAS

Na década de 70/80, publicamos nos anais da Abes, um trabalho denominado: “ REDE DE DISTRIBUIÇÃO POR QUADRAS”, Este trabalho foi desenvolvido com o objetivo de documentar as observações do cotidiano da "operação" de Sistema de Abastecimento de Água, bem como o seu confronto com o que é teoricamente projetado para ocorrer na prática, no que concerne às redes de distribuição.

Considerando o custo e a importância das redes e das ligações domiciliares, bem como a quantidade destas instalações, esta componente do sistema limita-se as fases de projeto, implantação e eventual manutenção quando ocorre arrebentamento; e em se mantendo estas condições, foi estabelecido critérios para que não haja distanciamento entre a Teoria & a Prática, e recomendado novas metodologias de cálculos para barateamento das obras, a partir do efetivo controle das ligações com sugestão de novos materiais. Incluía ainda um software desenvolvido com o aplicativo Excel, que permite a automatização de todo o dimensionamento da rede por quadras.

HISTÓRIA

O Estado de Mato Grosso teve o seu primeiro sistema de abastecimento de água implantado na cidade de Cuiabá (Capital), o sistema era composto de uma captação no Rio Cuiabá no Bairro do Porto e recebeu o nome de "hidráulica do Porto". Na época as Adutoras eram de aço e construídas com auxilio de calandras e soldas, (tubos "costurados"), as conexões eram rígidas através de juntas de flange, e as redes de Distribuição seguiam o mesmo padrão para os grandes diâmetros, porém, os pequenos diâmetros eram construídos de Ferro Galvanizado, sendo que as ligações domiciliares eram executadas em tubos de Ferro Galvanizado em diâmetro de 1/4, 3/8 1/2 polegada, e conforme registros da época, tudo funcionava muito bem, porém o progresso tecnológico chegou, e novos investimentos foram feitos utilizando o PVC nas redes e ramais, nesta fase o fator corrosão teve maior importância que os redutores de consumo, e as ligações passaram a ter diâmetros únicos de 3/4 de polegadas, incorporando como conseqüência os altos desperdícios das ligações não medidas, devido a uma oferta exagerada. Em nosso Estado o tubo de diâmetro 32 mm foi utilizado em condições tecnicamente incorretas ou em situações onde a falta de controle das ligações induziu à sua condenação, com o rótulo de "ineficiente para as redes de distribuição". Hodiernamente com o advento da necessidade de racionalização de custos e do controle de perdas, buscamos alternativas para o seu uso, o que motivou o estudo.

VAZÃO DE PROJETO EM RAMAL DOMICILIAR

Cabe ao Projetista estabelecer uma cota individual de consumo (per capta) fundamentado nas características regionais. Em alguns casos, porém, este parâmetro é imposto por normas em função das características dos clientes, do local, do tamanho dos imóveis e do número total de ligações. E, portanto a partir deste valor que tudo se inicia, isto é, o per capta irá definir:

O volume de água necessária para atender a demanda do projeto

O diâmetro das redes

O custo total da obra etc.

Assim em uma localidade cuja densidade populacional seja de 4,2

Habitante/domicilio, a variação do per capta terá as seguintes influências no volume final da demanda projetada.

Observe que o per capta tem um efeito multiplicador muito amplo, pois a sua variação é historicamente adotada com uma amplitude mínima de 50 litros/hab./dia.

E no conforto da prancheta, o engenheiro limita um consumo Per Capta cujo resultado dependerá essencialmente da ocorrência simultânea de alguns dos seguintes fatores:

- Alta conscientização da sociedade e compromisso com a utilização racional;

- Existência de redutores de consumo, que consiste em um aparelho que instalado no cavalete, impede a passagem além de um volume pré estabelecido; ou

- Medição do consumo através de hidrômetros, seguida de cobrança proporcional ao uso.

O que assistimos, porém durante décadas é que nenhum destes fatores acompanham a implantação das obras de abastecimento de água, e como conseqüência temos resultados desastrosos com insatisfação das populações beneficiadas com as redes e ligações, seguidas de criticas ao profissional projetista e mais acintosamente à empresa executora. Conseqüentemente para resolver o problema entra em ação as equipes de campo, munidos de ferramentas de Pitometria e produzem novos projetos "desmanchando" integralmente o original, pois geralmente constatam que:

 

- O abastecimento só e possível com a adoção de manobras (rodízio). E para garantir o rodízio são instalados novos registros e o que era para ser um sucesso de projeto vira um desastre. Com o consolo, porém de que com o aumento da produção de água, o bairro ou cidade passará ter água 24 h/dia. E em alguns casos a obra de ampliação chega e o problema não é resolvido, pois o desperdício é diretamente proporcional a oferta.

                                                               Vazamento em ramal

O RAMAL DE PROJETO

Nas condições de rede de diâmetro mínimo adotado de 60 mm, assenta-se um colar de tomada e faz-se um furo com uma broca de diâmetro igual a 1/2" (meia polegada); ajusta-se um adaptador e conecta-se o ramal em tubo de polietileno de alta densidade (PAD) em diâmetro de 1/2", a seguir conecta-se um adaptador e é instalado um cavalete em ferro galvanizado no diâmetro de 3/4" conforme desenho abaixo.

VAZÃO DE CAMPO REAL

Quando o engenheiro estabeleceu a vazão de projeto através do Per Cappta Residencial, ele fundamentou-se em alguns parâmetros comportamentais, que somente serão alcançados se houver controladores de consumo, onde se destaca o hidrômetro, que vinculará custa a previlégios de se ter uma maior quantidade de água para utilização. Ou seja:

A VAZÃO DE PROJETO SOMENTE SE REALIZARÁ SE HOUVER O CONTROLE COM LIMITADOR DE CONSUMO OU HIDROMETRO NA LIGAÇÃO DOMICILIAR.

Os sistemas são projetados e implantados com a metodologia do controle da hidrometração, porem são postergados a instalação dos medidores e os resultados são sempre insatisfatórios, pois não havendo controle e conseqüente custo, o limite de utilização será proporcional a oferta que são geralmente elevadas, visto que o ramal e cavalete utilizados, serve tanto para o per capta inferior como superior, pois o único regulador é o hidrômetro, ou seja, o ramal que atende um barraco na favela é o mesmo que atende uma luxuosa residência na cidade, uma grande escola, ou até um edifício de apartamentos. A razão disto é que estes ramais de ½” são superdimensionados para atendimentos de ligações sem hidrômetros, conforme demonstra o quadro a seguir, que foi obtido a partir de um experimento prático, onde um ramal com furo na rede de ½”, alimentou um reservatórioi localizado em uma altura de 3,80 m, e foi-se variando a presssão na entrada do cavalete, e medindo a vazão em uma torneira de jardim e na chegada do reservatório.

VAZÃO DE CAMPO X VAZÃO DE PROJETO

Em nosso estado a categoria de consumidores residenciais representam 95 do universo de todas as ligações, apresentando uma média de consumo medido inferior a 15.000 l/mês, o que representa um per capta médio de 120 l/hab/dia para uma densidade populacional de 4,2 hab/residência. E nesta condição destacamos:

1. A oferta de água em um cavalete com uma pressão de 15 mca, representa um volume de 38.376 litros/dia....ou 1.151.280 litros/mês

2. O que se disponibiliza, e que pode ser desperdiçado em um residência sem medidor, onde um reservatório vaza diariamente, representa o consumo mensal de 77 ligações medidas.

3. Nada do que foi projetado será realizado

4. Pensar em K1, K2, per capta, é sonhar pois sem controle da ligação haverá previlégios das áreas baixas em detrimento das áreas altas, ocorrendo em conseqüência a falta d´água.

Conclusão:

EM SISTEMAS NÃO MEDIDOS NADA SE REALIZA DO QUE É PROJETADO

REDES DE DISTRIBUIÇÃO

As redes são projetadas com o diâmetro mínimo de 50 mm, e as vazões são perfeitamente balanceadas sob uma ótica virtual, pelo método mais comum de Hardy Cross, que se atendidas as condições pré estabelecidas e normatizadas deve funcionar como projetado. Porém o primeiro fator que descaracteriza o projeto, é a não ocorrência do per capta estabelecido, e daí para frente é só problemas, descarecterizando assim todo preciosismo teórico.

Como forma de minizar os problemas decorrentes das redes de distribuição onde as ligações são desprovidas de controle, bem como reduzir os custos de implantação e de manutenção, além de eliminar os transtornos das paradas para manutenção envolvendo grandes áreas, criamos uma alternativa tecnológica, cuja viabilidade se revela como solução técnica de menor custo e de facilidades de execução, tanto em redes novas como na recuperação de setores de cidades com redes deterioradas, surgindo aí o PROJETO DE REDES DE DISTRIBUIÇÃO POR QUADRAS.

CRITÉRIOS DE DIMENSIONAMENTO

• Áreas de baixa renda, com ligações desprovidas de hidrômetros

• Cavalete projetado com filtro e placa de orifício

• Os cavaletes são identificados por cores, em função do diâmetro do furo

• Os limitadores de consumo são instalados em função da pressão na rede, sendo:

• Pressão <= 5mca.....Furo 32 mm

• Pressão >5e < 15 mca.....Furo 25 mm

• Pressão > 15mca.....Furo 1,5 mm

• As Residências devem dispor de reservatórios

A escassez de recursos, associado a forte onda de modernização, com ênfase principalmente a minimização de perdas, fortalece a idéia de construção de redes por quadras em ligações dotadas de hidrômetros, pois além de facilitar as intervenções de manutenção, reduz custo de sua implantação, com as redes adjacentes ao meio fio.