TRATAMENTO DE ESGOTO URBANO
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TRATAMENTO DE ESGOTO URBANO: COMPARAÇÃO DE CUSTOS E AVALIAÇÃO DA EFICIÊNCIA Mônica de Souza Ferreira Nascimento1 Osmar Mendes Ferreira2 Universidade Católica de Goiás – Departamento de Engenharia – Engenharia Ambiental Av. Universitária, N.º 1440 – Setor Universitário – Fone (62)3946-1351. CEP: 74605-010 – Goiânia - GO. RESUMO Todas as cidades produzem suas águas residuárias, também denominado de esgoto urbano, que tem características similares com alto poder de poluição. Estes resíduos necessitam de tratamento e disposição final adequada sob pena de comprometerem o meio ambiente e a saúde pública. Essa pesquisa tem o objetivo estabelecer uma ferramenta de auxílio para escolha do sistema de tratamento desse esgoto urbano a ser implantado, tomando-se como base o estudo comparativo de custos de implantação e avaliação da eficiência nos sistemas dos municípios de Quirinópolis e Silvânia do Estado de Goiás. Para tanto, foram feitos levantamentos em fontes bibliográficas, bancos de dados digitais e visitas em campo. E através desta pesquisa, pode-se recomendar o sistema que apresentar o menor custo de implantação e eficiência eficaz dentro dos padrões de qualidade exigida na legislação vigente. Palavras-chave: Tratamento de esgoto, custos, eficiência do tratamento, lagoas de estabilização, reator anaeróbio. ABSTRACT: All of the cities produce their waters residuary, also denominated of urban sewer, that he/she has similar characteristics with high pollution power. These residues need treatment and final disposition adapted under penalty of they commit the environment and the public health. That research has the objective to establish a tool of aid for choice of the treatment system of that urban sewer to be implanted, being taken as base the comparative study of implantation costs and evaluation of the efficiency in the systems of the municipal districts of Quirinopolis and Silvania of the State of Goias. For so much, they were made risings in bibliographical sources, digital databases and visits in field. And through this research, the system can be recommended that presented the smallest implantation cost and effective efficiency inside of the quality patterns demanded in the effective legislation. Key- words: Treatment of sewage, cost, efficiency of treatment, the stabilization ponds, anaerobic reactor. Goiânia - Dezembro 2007 1 2 Acadêmica do curso de Engª Ambiental da Universidade Católica de Goiás. ([email protected]) Orientador Profº Msc. Dep. Engª Universidade Católica de Goiás - UCG. ([email protected]) 2 1 INTRODUÇÃO Para implantação de um sistema de tratamento de esgoto urbano, deve-se considerar vários aspectos relevantes para obter uma eficiência favorável. A princípio, a área onde a Estação de Tratamento de Esgoto – ETE será implantada tem que ser analisada juntamente com outros fatores importantes como topografia do terreno e localização, pois deve estar próxima de um corpo receptor para o lançamento do esgoto urbano tratado, estar afastada da população devido o odor gerado dentre outros transtornos, o solo tem que ser favorável à compactação para evitar maiores gastos com transposição do solo. A profundidade do lençol freático é outro fator relevante devido a contaminação que pode ser causada, para isto deve-se executar sondagens no terreno para averiguar esta distância. A viabilidade financeira é outro fator que, no estudo de implantação, tem que ser levantado para evitar retardamento e paralisação da obra. A falta de saneamento básico tem acarretado vários problemas à população, pois a proliferação de doenças de veiculação hídrica é gerada através dos esgotos que correm a céu aberto e também pela poluição dos mananciais. Além disso, outros impactos causados, como a poluição do solo e do ar como também a escassez dos recursos naturais, são decorrentes do crescimento desordenado dos municípios, do aumento do consumismo pela população e pela busca do desenvolvimento sem garantir a sobrevivência destes recursos para as gerações futuras. O Brasil tem buscado seu desenvolvimento sem garantir a qualidade do meio ambiente, com isso vários impactos foram acarretados. O país tardou em obter uma lei específica para o saneamento, retardando a implantação dos sistemas de tratamento de esgotos urbanos nos municípios. Hoje, com a lei de saneamento já criada, estes sistemas devem atender os padrões vigentes, garantindo um tratamento eficaz para a população. Os corpos hídricos atendem a população sobre dois aspectos: captação para abastecimento público e diluição de esgoto tratado ou não. Logo, para que este manancial atenda às exigências de qualidade para captação, deve-se alcançar a qualidade no tratamento de esgotos urbanos e evitar o lançamento sem o devido tratamento garantindo a sobrevivência destes corpos hídricos para os demais usos. Partindo destes questionamentos, foi pesquisado dois sistemas de tratamento de esgotos urbanos distintos em dois municípios goianos: Quirinópolis e Silvânia com áreas de 3.780 km2 e 2.265 km2, respectivamente. A cidade de Quirinópolis está localizada na região Sudoeste do Estado de Goiás e tem como principais atividades econômicas a agricultura e a 3 pecuária. Silvânia está na região da “estrada de ferro”, no Sul goiano, as atividades econômicas predominantes são pecuária, agricultura e produção de cerâmica. A população atual de Quirinópolis é de 37.263 habitantes e Silvânia 18.443 habitantes, segundo o censo realizado pelo Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística – IBGE neste ano de 2007. Os sistemas de tratamento de esgotos urbanos destes dois municípios foram implantados pela empresa de Saneamento de Goiás S.A. – SANEAGO. Em Quirinópolis o sistema de tratamento utilizado foi reator seguido de lagoa que considera uma área menor, porém o custo de implantação pode ser mais elevado. Já em Silvânia o sistema foi concebido por lagoas de estabilização que requer uma área considerável, porém é um sistema cuja operação é simples, sem equipamentos, não necessitando de mão de obra especializada, com custo baixo de funcionamento. Hoje, muitos pesquisadores estudam formas alternativas para estes tratamentos de esgotos urbanos a fim de diminuir os custos e garantir a implantação de um sistema eficiente. Uma destas formas está nesta pesquisa, que visa apresentar custos e eficiência de dois sistemas de tratamento distintos através de planilhas orçamentárias e análises dos esgotos urbanos tratados dos municípios de Quirinópolis e Silvânia. 2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA Segundo Von Sperling (1996) a interferência do homem, quer de forma concentrada, como na geração de despejos domésticos ou industriais, quer de forma dispersa, como na aplicação de defensivos agrícolas no solo, contribui na introdução de compostos na água, afetando a sua qualidade. Von Sperling (1996) caracteriza o uso da água para abastecimento doméstico seguindo os seguintes requisitos de qualidade: - isenta de substâncias químicas prejudiciais à saúde; - adequada para serviços domésticos; - baixa agressividade e dureza; - esteticamente agradável (baixa turbidez, cor, sabor e odor); - ausência de macrorganismos. A resolução do Conselho Nacional do Meio Ambiente – CONAMA Nº 357 de 2005 apresenta padrões de qualidade dos corpos receptores, como também do lançamento de efluentes. Esta resolução é recente e veio para somar com os órgãos fiscalizadores a fim de garantir a qualidade dos mananciais para a população. Von Sperling (1996) diz que o 4 interrelacionamento entre esses padrões de qualidade dos mananciais e de lançamento de efluentes se dá no sentido de que um efluente, além de satisfazer os padrões de lançamento, deve proporcionar tais condições no corpo receptor, de tal forma que a qualidade do mesmo se enquadre dentro dos padrões para os corpos receptores. Os esgotos domésticos contêm aproximadamente 99,9% de água, a fração restante inclui sólidos orgânicos e inorgânicos, suspensos e dissolvidos, bem como microrganismos. Portanto, é devido a essa fração de 0,1% que há necessidade de se tratar os esgotos. A característica dos esgotos é função dos usos à qual a água foi submetida. Esses usos, e a forma com que são exercidos variam com o clima, situação social e econômica e hábitos da população. Os parâmetros físicos, químicos e biológicos definem a qualidade do esgoto (VON SPERLING, 1996). Para Von Sperling (1996) a vazão doméstica é função do consumo de água, assim, para uma pequena localidade com faixa de população entre 10.000 a 50.000 habitantes, o consumo percapita varia de 110 a 180 l/habxdia. A introdução de matéria orgânica em um corpo d’água resulta, indiretamente, no consumo de oxigênio dissolvido. Tal se deve aos processos de estabilização da matéria orgânica realizados pelas bactérias decompositoras, as quais utilizam o oxigênio disponível no meio líquido para a sua respiração. O decréscimo da concentração de oxigênio dissolvido tem diversas implicações do ponto de vista ambiental, constituindo-se, em um dos principais problemas de poluição das águas em nosso meio. O fenômeno da autodepuração está vinculado ao restabelecimento do equilíbrio no meio aquático, por mecanismos essencialmente naturais, após as alterações induzidas pelos despejos afluentes (VON SPERLING, 1996). Assim, deve-se utilizar a capacidade de assimilação dos rios e impedir o lançamento de despejos acima do que possa suportar o corpo d’água. Os principais sistemas de tratamento de efluentes são as lagoas de tratamento, estas surgiram de forma acidental, em 1924 na Califórnia e, posteriormente o sistema foi projetado de forma a garantir a eficiência e a economia no tratamento. São consideradas como uma das técnicas mais simples de tratamento de esgotos. Dependem da área disponível, da topografia do terreno e do grau de eficiência desejado. O tratamento é constituído unicamente por processos naturais através de três zonas: anaeróbia, aeróbia e facultativa. A percolação do efluente leva alguns dias de acordo com o tempo de detenção hidráulica da lagoa para a estabilização da matéria orgânica. A fonte de energia para esta estabilização se dá através da radiação solar, logo, a temperatura é um fator importante para implantação deste sistema. Logo depois, foram implantados os reatores anaeróbios, que, por sua vez, iniciam o tratamento seguido de lagoas de estabilização, assim, economiza em área e em tempo de detenção hidráulica. É um sistema compacto, cuja eficiência é menor do que a dos sistemas 5 aeróbios. O volume de lodo produzido é pequeno e no descarte, este encontra-se praticamente estabilizado. A seguir, é apresentada no Quadro 1 a descrição desses dois sistemas. Quadro 1: Principais sistemas de lagoas de estabilização e reator anaeróbio Sistema Descrição Lagoa facultativa A DBO solúvel e finamente particulada é estabilizada aerobicamente por bactérias dispersas no meio líquido, ao passo que a DBO suspensa tende a sedimentar, sendo convertida anaerobicamente por bactérias no fundo da lagoa. O oxigênio requerido pelas bactérias aeróbias é fornecido pelas algas, através da fotossíntese. Lagoa anaeróbia A DBO é em torno de 50 a 70% removida na lagoa anaeróbia (mais profunda e com menor volume), enquanto a DBO remanescente é removida na lagoa facultativa. O sistema ocupa uma área inferior ao de uma lagoa facultativa única. Lagoa de maturação O objetivo principal da lagoa de maturação é a remoção de organismos patogênicos. Nas lagoas de maturação predominam condições ambientais adversas para bactérias patogênicas, como radiação ultravioleta, elevado pH, elevado OD, temperatura mais baixa que a do corpo humano, falta de nutrientes e predação por outros organismos. Ovos de helmintos e cistos de protozoários tendem a sedimentar. As lagoas de maturação constituem um pós-tratamento de processos que objetivem a remoção da DBO, sendo usualmente projetadas como uma série de lagoas, ou como uma lagoa única com divisões por chicanas. A eficiência na remoção dos coliformes é elevadíssima. Reator anaeróbio A DBO é estabilizada anaerobicamente por bactérias dispersas no reator. O fluxo do líquido é ascendente. A parte superior do reator é dividida nas zonas de sedimentação e de coleta de gás. A zona de sedimentação permite a saída do efluente clarificado e o retorno dos sólidos (biomassa) ao sistema, aumentando a sua concentração no reator. Entre os gases formados inclui-se o metano. O sistema dispensa decantação primária. A produção de lodo é baixa, e o mesmo já sai estabilizado. Fonte: Adaptado de Von Sperling (1996). A eficiência é de suma importância para implantação de um projeto de tratamento de esgoto, deve ser analisada paralelamente com os requisitos de área, com a viabilidade econômica e com o tempo de detenção hidráulica. No Quadro 2 que se segue, são apresentadas as características típicas desses dois sistemas. Quadro 2: Características típicas dos sistemas de tratamento de esgotos Sistemas de tratamento Eficiência na remoção (%) DBO N P Coliformes Requisitos Área (m2/hab) Custos de implantação (US$/hab) Tempo de detenção hidráulica (dias) Lagoa facultativa 70-85 30-50 20-60 60-99 2,0-5,0 10-30 15-30 Lagoa anaeróbia 70-90 30-50 20-60 60-99,9 1,5-3,5 10-25 12-24 Lagoa aerada 70-90 30-50 20-60 60-96 0,25-0,5 10-25 5-10 Reator anaeróbio 60-80 10-25 10-20 60-90 0,05-0,10 20-40 0,3-0,5 Fonte: Adaptado de Von Sperling (1996). 6 Os reatores anaeróbios de manta de lodo são também freqüentemente denominados UASB – Upflow Anaerobic Sludge Blanket ou, de acordo com a tradução para o português, RAFA – Reatores Anaeróbios de Fluxo Ascendente. A concentração de biomassa nesses reatores é bastante elevada, justificando a denominação de manta de lodo. Devido a esta elevada concentração, o volume requerido para os reatores anaeróbios de manta de lodo é bastante reduzido, em comparação com todos os outros sistemas de tratamento e o fluxo do líquido é ascendente. Como resultado da atividade anaeróbia, são formados gases (principalmente metano e gás carbônico), as bolhas dos quais apresentam também uma tendência ascendente. De forma a reter a biomassa no sistema, impedindo que o gás saia com o efluente, a parte superior dos reatores de manta de lodo apresenta uma estrutura que possibilita as funções de separação e acúmulo de gás e de separação e retorno dos sólidos (biomassa). O gás é coletado na parte superior, de onde pode ser retirado para reaproveitamento (energia do metano) ou queima. Os sólidos sedimentam na parte superior desta estrutura cônica ou piramidal, escorrendo pelas suas paredes, até retornarem ao corpo do reator. Pelo fato das bolhas de gás não penetrarem na zona de sedimentação, a separação sólido-líquido não é prejudicada. O efluente sai clarificado, e a concentração de biomassa no reator é mantida elevada. A produção de lodo é bem baixa, o lodo já sai estabilizado, podendo ser simplesmente desidratado em leitos de secagem (VON SPERLING, 1996). Para os requisitos de implantação vários fatores devem ser observados, pois através desta análise sucinta que iniciará o processo de viabilidade de implantação do sistema de tratamento e também a busca de recursos financeiros para início das obras. Muitas obras são realizadas através de licitações, onde a escolha é feita pela empresa que apresentar menor custo para realização de toda obra, mas cabe avaliar todo material e método empregado para segurança da qualidade na implantação. No Quadro 3 são analisadas as principais vantagens e desvantagens desses dois sistemas de tratamento, onde a eficiência e a viabilidade econômica estão sendo correlacionadas. Esta comparação é de suma importância para iniciar um planejamento de uma estação de tratamento de esgoto. 7 Quadro 3: Análise comparativa dos sistemas de tratamento de esgotos Sistema Lagoa facultativa Vantagens - Eficiência na remoção de DBO e patogênicos - Construção, operação e manutenção simples - Reduzidos custos de implantação e operação - Ausência de equipamentos mecânicos - Requisitos energéticos praticamente nulos - Satisfatória resistência a variações de carga - Remoção de lodo necessário apenas após períodos superiores a 20 anos Desvantagens - Elevados requisitos de área - Dificuldade em satisfazer padrões de lançamento bem restritivos - A simplicidade operacional pode trazer o descaso da manutenção (crescimento de vegetação) - Possível necessidade de remoção de algas do efluente para o cumprimento de padrões rigorosos - Perfomance variável com as condições climáticas (temperatura e insolação) - Possibilidade do crescimento de insetos Lagoa anaeróbia - Idem lagoas facultativas - Requisitos de área inferiores aos das lagoas facultativas únicas - Idem lagoas facultativas - Possibilidade de maus odores na lagoa anaeróbia - Necessidade de um afastamento razoável às residências circunvizinhas - Necessidade de remoção contínua ou periódica (intervalo de alguns anos) do lodo na lagoa anaeróbia - Idem à lagoa precedente - Razoável eficiência na nutrientes - Idem à lagoa precedente Lagoa de maturação Reator anaeróbio remoção de - Satisfatória eficiência na remoção de DBO - Baixos requisitos de área - Baixos custos de implantação e operação - Reduzido consumo de energia - Não necessita de meio suporte - Construção, operação e manutenção simples - Baixíssima produção de lodo - Estabilização do lodo no próprio reator - Boa desidratabilidade do lodo - Necessidade apenas da secagem e disposição final do lodo - Rápido reinício após períodos de paralisação - Dificuldade em satisfazer padrões de lançamento bem restritivos - Possibilidade de efluentes com aspecto desagradável - Remoção de N e P insatisfatória - Possibilidade de maus odores (embora possam ser controlados) - A partida do processo é geralmente lenta - Relativamente sensível a variações de carga - Usualmente necessita pós-tratamento Fonte: Adaptado de Von Sperling (1996). Conforme apresentado, todos os sistemas apresentam vantagens e desvantagens relevantes, cabe ao projetista analisar todos os aspectos plausíveis e buscar o sistema que melhor enquadre para o município onde será implantado. De acordo com Von Sperling (1996), os elementos fundamentais para os estudos preliminares de projetos são: caracterização quantitativa dos esgotos afluentes à ETE; - estimativa da vazão doméstica - estimativa da vazão de infiltração 8 - estimativa da vazão industrial caracterização qualitativa dos esgotos afluentes à ETE; - esgotos domésticos - despejos industriais requisitos de qualidade do efluente e nível de tratamento desejado; estudos populacionais; determinação do período de projeto e das etapas de implantação; estudo técnico das diversas alternativas de tratamento passíveis de aplicação na situação em análise; pré-dimensionamento das alternativas mais promissoras do ponto de vista técnico; avaliação econômica das alternativas pré-dimensionadas; seleção da alternativa a ser adotada com base em análise técnica e econômica. Os critérios para projetos, segundo Von Sperling (1996), são: taxa de aplicação superficial (carga orgânica por unidade de área); profundidade; tempo de detenção; geometria (relação comprimento / largura). Posteriormente, seguem os estudos populacionais, o período de projeto e as etapas de implantação, como também o estudo econômico das alternativas, Von Sperling (1996) ressalta que deve ser verificado: Custos de implantação - custos de construção (incluindo equipamentos e instalação); - compra ou desapropriação do terreno; - custos de projeto e supervisão, taxas legais; - juros dos empréstimos durante o período de construção. Custos anuais - juros dos empréstimos; - amortização dos empréstimos; - depreciação da estação; - seguro da estação; - custos de operação e manutenção da estação. Segundo Von Sperling (1996) os sistemas de lagoas de estabilização constituemse na forma mais simples para o tratamento dos esgotos. Há diversas variantes dos sistemas de 9 lagoas de estabilização, com diferentes níveis de simplicidade operacional e requisitos de área. O objetivo principal das lagoas facultativas é a remoção da matéria carbonácea e as lagoas de maturação são direcionadas à remoção de organismos patogênicos. De maneira geral, as lagoas de estabilização são bastante indicadas para regiões de clima quente e países em desenvolvimento, devido a simplicidade da operação e a necessidade de poucos ou nenhum equipamento. O processo das lagoas facultativas, segundo Von Sperling (1996), consiste na retenção dos esgotos por um período de tempo longo o suficiente para que os processos naturais de estabilização da matéria orgânica se desenvolvam. Chernicharo (2001) definiu que, quando se aplica um pré-tratamento anaeróbio eficiente, antes de se descarregar o esgoto numa lagoa, as concentrações do material orgânico e dos sólidos em suspensão são drasticamente reduzidas, de modo que a remoção destes dois constituintes, em um sistema de lagoas, será muito mais reduzido. Nestas condições, o fator limitante que determina o tempo de detenção mínimo (e, portanto, o volume e a área de um sistema de lagoas) normalmente será a remoção de organismos patogênicos e não a estabilização da matéria orgânica. Para evitar confusão, convém denominar as lagoas de póstratamento de efluentes de sistemas anaeróbios eficientes de lagoas de polimento, distinguindo-as, assim, de lagoas de estabilização que tratam esgoto bruto. O custo do sistema de tratamento está vinculado principalmente ao custo de construção. A obra de se transformar uma área bruta em uma lagoa constitui o custo principal, e seu valor depende fortemente das condições topográficas e geotécnicas do local. Para as condições da Paraíba, uma estimativa recente do custo de construção de uma lagoa de polimento foi de R$ 150.000/ha, o que no caso repercutiria num valor de R$ 1,38 x 150.000/10.000 = R$ 20,70 por habitante, um valor bastante reduzido quando comparado com o custo de uma lagoa para o tratamento de esgoto bruto. Considerando-se um custo per capita de R$ 25 a 35 para o reator UASB, calcula-se um custo de implantação, reator e lagoa de polimento, em torno de R$ 50,00 o que é um valor bem inferior ao de sistemas convencionais que produzem a mesma qualidade de efluente (CHERNICHARO, 2001). Segundo Jordão (2005), modernamente se aceita que as lagoas devem cumprir dois objetivos principais: a proteção ambiental, e nesse caso tem-se em vista principalmente a remoção da DBO; e a proteção da saúde pública, e aí se visa a remoção de organismos patogênicos. Os custos de implantação da estação de tratamento dependerão em primeiro lugar do processo e do grau de tratamento adotados. Depois, os custos serão altamente influenciados pelos aspectos geotécnicos e topográficos, podendo alguns componentes, como 10 aterro do terreno e fundações, representar um elevado percentual nos custos totais. Em geral os terrenos escolhidos para localização das ETEs têm sido áreas afastadas, próximas a cursos d’água, em locais de geotecnia desfavorável, às vezes sem infra-estrutura, e até sujeitos a inundações; a procura de terrenos de custo mais baixo pode conduzir a elevados gastos no preparo para a construção. É relativamente grande a disparidade de custos encontrados nos projetos nacionais, devido, em parte, a fatores extrínsecos ao processo de tratamento, e de natureza econômica, como inflação, moeda nacional, custos financeiros. Nem sempre as empresas de saneamento ou as empresas de consultoria dispõem de indicadores confiáveis para estimativa e projeção de custos. Por outro lado, é difícil comparar custos nacionais com custos levantados em outros países, devido os gastos com mão-de-obra e equipamentos (JORDÃO, 2005). De acordo com as obras analisadas, esta pesquisa buscará traçar um quadro comparativo entre dois sistemas de tratamento, visando custos de implantação e eficiência nestes tratamentos apresentados. 3 METODOLOGIA A fase inicial dos estudos foi marcada pelo levantamento de informações e formação do banco de dados. As pesquisas foram realizadas com levantamentos em fontes bibliográficas, bancos de dados digitais, fontes de dados disponíveis na Internet, legislações pertinentes, e em contatos com entidades, órgãos e instituições públicas estaduais, SANEAGO e a Agência Goiana de Meio Ambiente. A segunda fase foi realizada com visitas as unidades em estudo no município de Quirinópolis e Silvânia, para reconhecimento da área em estudo das Estações de Tratamento de Esgotos (ETE). Para realização do estudo comparativo de custos da implantação desses, foi realizada a análise das planilhas de orçamento das obras atualizadas através de um programa próprio para orçamentos utilizado pela SANEAGO, denominado KOR – Sistema de Orçamento de Obras. Este programa proporciona a atualização de orçamentos tornando possível verificar o custo de um sistema já implantado para os valores atuais. Para a avaliação da eficiência dessas estações de tratamento de esgoto foram realizadas análises ambientais dos efluentes brutos e tratados pela Agência Ambiental de Goiás e pela SANEAGO, conforme é recomendado pelo Standart Methods for the 11 Exanmination of Water and Wastewater (métodos padronizados para análise de água). Os resultados obtidos foram confrontados com os padrões e condições estabelecidas pela Resolução n° 357 (CONAMA, 2005) e a Lei 8.544 (GOIÁS, 1978). 4 RESULTADOS E DISCUSSÕES Em Quirinópolis o sistema foi implantado em 1998 e sua operação iniciou no ano seguinte, já em Silvânia, a implantação iniciou-se em 2003 e está em operação desde 2006. Estas ETE’s foram elaboradas seguindo as considerações necessárias para implantação de acordo com os padrões vigentes. A ETE da cidade de Quirinópolis pode ser visualizada pelas Figuras 1, 2 e 3. Na Figura 1 é apresentada uma vista aérea deste sistema, onde as unidades de tratamento estão indicadas conforme legenda – ETE / Quirinópolis. LEGENDA: A – GRADEAMENTO, CAIXA DE AREIA E MEDIDOR DE VAZÃO C B – REATOR UASB C – LAGOA FACULTATIVA B A D D – LEITO DE SECAGEM Figura 1: Vista aérea da ETE Fonte: Goiás – SANEAGO (2007) A Figura 2 mostra os dois reatores UASB implantados, que fazem parte do tratamento secundário deste sistema de tratamento do esgoto urbano de Quirinópolis. Está previsto a implantação de um terceiro reator. 12 Figura 2: Reatores UASB Fonte: Goiás – SANEAGO (2007) Na Figura 3 tem-se uma vista da lagoa facultativa que dá continuidade ao tratamento secundário após os reatores UASB, implantado no projeto da ETE de Quirinópolis. Figura 3: Lagoa facultativa Fonte: Goiás – SANEAGO (2007) 13 O sistema de tratamento que opera com lagoas facultativas e lagoas de maturação foi analisado no município de Silvânia. Este sistema é um dos mais convencionais e utilizados nos tratamentos de esgotos domésticos devido a facilidade de operação. Esta ETE se destaca pela beleza de sua implantação: tem uma área relevante, preservada e reflorestada, garantindo uma área verde para o município. As pistas de acesso são permeáveis, outro fator que merece destaque, pois garante a drenagem natural da água pluvial. As Figuras 4, 5, 6 e 7 são para visualização da planta da ETE de Silvânia. A Figura 4 mostra o gradeamento, caixa desarenadora e o medidor de vazão, é a entrada do afluente no sistema, faz parte do tratamento preliminar primário. Figura 4: Gradeamento, caixa desarenadora e medidor de vazão Fonte: Goiás – SANEAGO (2007) A Figura 5 mostra uma das lagoas facultativas que estão operando neste sistema de tratamento destacando-se a urbanização da planta como fator relevante para o ambiente de trabalho do operador e para os visitantes. As lagoas facultativas fazem parte do tratamento secundário e são implantadas após o medidor de vazão. 14 Figura 5: Lagoa facultativa 1 Fonte: Goiás – SANEAGO (2007) A Figura 6 mostra a segunda lagoa facultativa do projeto da ETE de Silvânia. Figura 6: Lagoa facultativa 2 Fonte: Goiás – SANEAGO (2007) 15 A Figura 7 mostra uma das lagoas de maturação, que é disposta após as lagoas facultativas. Neste sistema também são duas lagoas de maturação, após a passagem do esgoto urbano pelas lagoas de maturação, este segue para o corpo receptor. Figura 7: Lagoa de maturação Fonte: Goiás – SANEAGO (2007) Para a avaliação dos custos de implantação desses dois sistemas de tratamento, sendo reator seguido de lagoa, e o segundo apenas lagoas, conforme ilustrados pelas figuras já apresentadas, foram feitas atualizações nos orçamentos existentes pela SANEAGO. E através destes, avaliado custo por unidade de tratamento, como também custo por população atendida e por fim, custo por habitante atendido, juntamente com a influência das unidades primárias e secundárias do processo de tratamento. Assim, pode ser visto qual sistema requer maior investimento na fase de implantação dos sistemas pesquisados. Os resultados obtidos foram sistematizados no quadro 4 analisando as duas cidades pesquisadas de acordo com os dados levantados nos projetos. 16 Quadro 4: Comparativo dos Custos e Influência dos Sistemas apresentados Cidade Quirinópolis Custo da unidade (R$) Influência (%) Silvânia Custo da unidade (R$) Influência (%) População urbana (hab) 37.263 ---- ---- 18.443 ---- ---- População efetivamente atendida (hab) 37.263 ---- ---- 10.980 ---- ---- Gradeamento 560,49 0,04 Gradeamento 613,35 0,02 Caixa desarenadora 83.322,00 5,16 Caixa desarenadora 60.169,00 2,33 21.625,00 1,34 21.625,00 0,84 981.511,00 60,81 ---- ---- 526.936,05 32,65 1.626.353,07 62,93 ---- ---- 875.728,58 33,88 ---- 1.613.954,54 ---- ---- 2.584.489,00 ---- ---- 43,31 ---- ---- 140,13 ---- ---- 43,31 ---- ---- 235,38 ---- ---- ---- 100,00 ---- ---- 100,00 Dados do projeto Secundário Preliminar Primário Medidor de vazão Reator UASB Lagoa facultativa Lagoa de maturação Anaeróbio Aeróbio Custo total de implantação Custo / População atendida Custo / habitante atendido Influência total do tratamento Medidor de vazão Lagoa anaeróbia Lagoa facultativa Lagoa de maturação Para melhor visualização desses custos, foi feita a representação gráfica na Figura 8, mostrando a relação dos custos de cada projeto. 1.800.000,00 1.600.000,00 1.400.000,00 1.200.000,00 1.000.000,00 800.000,00 600.000,00 400.000,00 200.000,00 0,00 Q U IRIN Ó P O L IS ão a aç tiv ur lta L ag oa ag oa de fa m at cu rU ea L M ed R id to de or sa de xa ai C A zã va do re na en am de ra G SB o ra SIL VÂ N IA to C U STO S (R $ ) CUS TO P O R UNIDADE DE TRATAMENTO U N ID A D ES D E TR A TA M EN TO Figura 8: Custo por unidade de tratamento 17 Um fator relevante para esta diferença de custos é a área de cada sistema, onde a lagoa facultativa de Quirinópolis possui 10.000m² e seus dois reatores 1.133m², já Silvânia abrange uma área total de suas lagoas facultativas e de maturação de 42.500m². Depois de avaliar o custo, foram avaliadas as análises físico-químicas e bacteriológica do efluente para se obter a eficiência no tratamento averiguando assim se o sistema de tratamento está atendendo os padrões vigentes de qualidade, principalmente quanto a remoção da Demanda Bioquímica de Oxigênio - DBO. Para averiguar os resultados obtidos, recorreu-se a legislação do Estado de Goiás, lei 8.544 de 1978 e também a resolução do CONAMA Nº 357 de 2005, onde nestas são estabelecidos os padrões que devem ser atendidos. Os pontos de coleta para cada sistema de tratamento foram feitos a fim de se obter um comparativo entre o efluente bruto e o efluente tratado na saída da ETE para obter a eficiência do tratamento, e também no corpo receptor à montante do lançamento para averiguar a qualidade do corpo receptor sem o recebimento do efluente tratado e à jusante do lançamento para averiguar o efeito deste lançamento. Segue os quadros referentes às análises dos dois sistemas de tratamento nos pontos discriminados. Os quadros 5 e 6 são referentes a ETE de Quirinópolis e os quadros 7 e 8 das análises da ETE de Silvânia. Quadro 5: Análises físico-químicas e bacteriológica do efluente na saída da Estação de Tratamento de Efluentes – Quirinópolis Parâmetros Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) em 5 dias à 20°C (mg/L) Demanda Química de Oxigênio (DQO) (mg/L) Oxigênio Dissolvido (mg/L) pH Fosfato (mg/L) Nitrito (mg/L) Nitrogênio Amoniacal (mg/L) Sólidos Sedimentáveis (mL/L) Coliformes Termotolerantes (em 100 mL) Ponto 1 Efluente bruto Ponto 2 Efluente tratado 377,5 Padrões e condições de lançamento da água Lei 8.544 de 17/10/78 Resolução CONAMA Nº 357 de 17/03/05 4,0 < 60 mg/L ---- 601,9 43,9 Não regulamentado Não regulamentado ---- 7,1 < 5 mg/L > 5 mg/L 7,0 7,01 5a9 5a9 ---- 0,07 Não regulamentado Não regulamentado ---- 0,11 < 10 mg/L Não regulamentado ---- 0,25 Não regulamentado < 20 mg/L 3,7 < 0,1 Até 1 mL/L Até 1 mL/L 3,2x108 2,5x10² Até 10³/100mL Até 10²/100mL Fonte: Goiás – Agência Goiana de Meio Ambiente (Outubro, 2007) 18 Quadro 6: Análises físico-químicas e bacteriológica do lançamento do efluente tratado no corpo receptor – Quirinópolis Parâmetros Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) em 5 dias à 20°C (mg/L) Demanda Química de Oxigênio (DQO) (mg/L) Oxigênio Dissolvido (mg/L) pH Fosfato (mg/L) Nitrito (mg/L) Nitrogênio Amoniacal (mg/L) Sólidos Sedimentáveis (mL/L) Coliformes Termotolerantes (em 100 mL) Padrões e condições de lançamento da água Lei 8.544 de Resolução CONAMA 17/10/78 Nº 357 de 17/03/05 Ponto 3 Montante do lançamento Ponto 4 Jusante do lançamento 8,0 28,0 < 60 mg/L ---- 74,4 217,0 Não regulamentado Não regulamentado 6,5 4,8 < 5 mg/L > 5 mg/L 7,5 7,07 5a9 5a9 2,51 18,0 Não regulamentado Não regulamentado 0,13 0,18 < 10 mg/L Não regulamentado 0,97 275,0 Não regulamentado < 20 mg/L < 0,1 1,0 Até 1 mL/L Até 1 mL/L 4,6x10² 2,5x10³ Até 10³/100mL Até 10²/100mL Fonte: Goiás – Agência Goiana de Meio Ambiente (Outubro, 2007) Quadro 7: Análises físico-químicas e bacteriológica do efluente na saída da Estação de Tratamento de Efluentes – Silvânia Parâmetros Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) em 5 dias à 20°C (mg/L) Demanda Química de Oxigênio (DQO) (mg/L) Oxigênio Dissolvido (mg/L) pH Fosfato (mg/L) Nitrito (mg/L) Nitrogênio Amoniacal (mg/L) Sólidos Sedimentáveis (mL/L) Coliformes Termotolerantes (em 100 mL) Ponto 1 Efluente bruto Ponto 2 Efluente tratado 75,0 6,0 < 60 mg/L ---- 81,0 29,0 Não regulamentado Não regulamentado ---- 5,5 < 5 mg/L > 5 mg/L 7,59 9,51 5a9 5a9 ---- ---- Não regulamentado Não regulamentado ---- ---- < 10 mg/L Não regulamentado ---- ---- Não regulamentado < 20 mg/L 0,1 0,1 Até 1 mL/L Até 1 mL/L 2,0x105 1,1x104 Até 10³/100mL Até 10²/100mL Fonte: Goiás – SANEAGO (Setembro, 2007) Padrões e condições de lançamento da água Lei 8.544 de Resolução CONAMA Nº 17/10/78 357 de 17/03/05 19 Quadro 8: Análises físico-químicas e bacteriológica do lançamento do efluente tratado no corpo receptor – Silvânia Parâmetros Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) em 5 dias à 20°C (mg/L) Demanda Química de Oxigênio (DQO) (mg/L) Oxigênio Dissolvido (mg/L) pH Fosfato (mg/L) Nitrito (mg/L) Nitrogênio Amoniacal (mg/L) Sólidos Sedimentáveis (mL/L) Coliformes Termotolerantes (em 100 mL) Padrões e condições de lançamento da água Lei 8.544 de Resolução CONAMA 17/10/78 Nº 357 de 17/03/05 Ponto 3 Montante do lançamento Ponto 4 Jusante do lançamento 0,5 1,4 < 60 mg/L ---- ---- ---- Não regulamentado Não regulamentado 2,4 4,3 < 5 mg/L > 5 mg/L 6,41 5,95 5a9 5a9 ---- ---- Não regulamentado Não regulamentado ---- ---- < 10 mg/L Não regulamentado ---- ---- Não regulamentado < 20 mg/L ---- ---- Até 1 mL/L Até 1 mL/L 780 2,0x105 Até 10³/100mL Até 10²/100mL Fonte: Goiás – SANEAGO (Setembro, 2007) Estes Quadros 5, 6, 7 e 8 mostraram a eficiência de cada unidade, comparando com os requisitos legais de padrões de lançamento, apresentados na Figura 9. EFICIÊNCIA POR SISTEMA DE TRATAMENTO 93,00 EFICIÊNCIA (%) 92,00 92,00 QUIRINÓPOLIS 91,00 90,49 SILVÂNIA 90,00 89,00 REATOR UASB LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO SISTEMA DE TRATAMENTO Figura 9: Eficiência por sistema de tratamento 20 5 CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES Para apresentar o resultado final deste estudo, faz-se necessário destacar as vantagens e desvantagens dos projetos pesquisados. Ao implantar uma ETE com lagoas, há uma grande dificuldade para se conseguir a área necessária, pois o requisito desta é elevado, deve-se buscar uma região propícia, onde não haja transtornos à população nem mesmo para a manutenção e operação destas lagoas. Em Silvânia, foi visto que a região onde se implantou a ETE tem ocorrido um afloramento de água, devido a profundidade do lençol freático e ao solo da região, isto pode ocasionar a contaminação destes e também o aumento do volume do efluente a ser tratado, prejudicando assim o tratamento. Outro fator que merece atenção é referente às epidemias causadas no Estado de Goiás e também a proliferação de insetos que, com a variação das condições climáticas da região, há um aumento considerável nos períodos mais quentes do ano. Um dos motivos para estes acontecimentos é a existência das lagoas de tratamento de esgotos urbanos. Ainda não há estudos e valores concretos referente a este fator, mas segundo uma pesquisa realizada com a população circunvizinha à ETE / Parque Atheneu desta capital, onde o sistema de tratamento implantado foi lagoas de estabilização, pode-se afirmar que com o clima quente, a proliferação dos insetos é maior nas suas proximidades. Com base no levantamento desta pesquisa e, de acordo com os resultados obtidos, conclui-se que dos sistemas estudados, o reator anaeróbio seguido de lagoa foi o processo que melhor atendeu às expectativas tanto econômica quanto em relação à eficiência. É um sistema que requer menor requisito de área, facilitando a escolha do local para implantação. Tem a remoção da DBO satisfatória, atendendo os padrões vigentes de qualidade. Mas para a remoção de nitrogênio e fósforo, este sistema é menos eficiente em relação às lagoas, podendo resultar na eutrofização do corpo receptor. Pode-se sugerir então a implantação de um aerador natural no ponto de lançamento, como um dissipador de energia aproveitando o desnível do local, agilizando a dipersão do efluente e facilitando sua oxigenação, amenizando assim este problema. Os sistemas convencionais de tratamento de esgoto são os mais usuais até os dias atuais, mas como foi relatado, há algumas desvantagens que prejudicam este processo. Os custos para implantação na área de saneamento realmente são altos, mas deve-se analisar também o custo-benefício, pois não dá para continuar poluindo, consumindo os recursos naturais sem investir na manutenção e recuperação destes. Há a necessidade de buscar novas tecnologias para que a população seja realmente atendida, garantindo àquelas investimentos 21 necessários no tratamento dos esgotos domésticos e também dos esgotos industriais. Este estudo se resume então na implantação e eficiência dos dois sistemas já implantados, há também a necessidade de se analisar os custos de manutenção destes. Mas para tanto, deve-se recorrer aos custos energéticos e demais custos operacionais que necessita de uma pesquisa cautelosa em um determinado período de funcionamento destes sistemas. Para isso, pretende-se dar continuidade a este estudo devido sua importância para esta fase de manutenção, pois o sistema deve satisfazer nestes dois aspectos, implantação e manutenção. 6 REFERÊNCIAS BRASIL. Congresso Nacional. Lei 11.445 de 5 de janeiro de 2007: Lei de Saneamento Básico. Disponível em: < www.saneago.com.br/novasan/lei11445.pdf > acesso em: 24 de outubro de 2007. 17:10h. BRASIL. Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística – IBGE. Censo demográfico brasileiro 2007. Disponível em: < http://www.ibge.gov.br/cidadesat/default.php > acesso em: 04 de novembro de 2007. 18:25h. BRASIL. Ministério do Meio Ambiente. Resolução do Conselho Nacional do Meio Ambiente – CONAMA Nº 357 de 17 de março de 2005. Disponível em: <www3.agenciaambiental.go.gov.br/site/legislacao/01_legis_reso_conama_357_p3.php> acesso em: 28 de maio de 2007. 8:45h. CHERNICHARO, Carlos Augusto de Lemos (coordenador). Pós-tratamento de efluentes de reatores anaeróbios. Belo Horizonte. Projeto PROSAB 2 – Programa de Pesquisa em Saneamento Básico, 2001. CHERNICHARO, Carlos Augusto de Lemos. Princípios do tratamento biológico de águas residuárias - Reatores anaeróbios. Belo Horizonte. Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental, Universidade Federal de Minas Gerais, 1997. CLESCERI, L. S.; Greenberg, A. E.; Eaton, A. D.; Frason, M. 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Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental, Universidade Federal de Minas Gerais, 1996. VON SPERLING, Marcos. Princípios do tratamento biológico de águas residuárias – Princípios básicos do tratamento de esgotos. Volume 2. Belo Horizonte. Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental, Universidade Federal de Minas Gerais, 1996. VON SPERLING, Marcos. Princípios do tratamento biológico de águas residuárias Lagoas de estabilização. Volume 3, 2ª Edição. Belo Horizonte. Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental, Universidade Federal de Minas Gerais, 1996.
