AVALIAÇÃO DE UM SISTEMA COMPOSTO POR RALF SEGUIDO POR FILTRO BIOLÓGICO TRATANDO EFLUENTES DOMÉSTICOS. Diego Filipe Belloni 1 - PDF
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Raíssa Lívia Castilho Pacheco
1 AVALIAÇÃO DE UM SISTEMA COMPOSTO POR RALF SEGUIDO POR FILTRO BIOLÓGICO TRATANDO EFLUENTES DOMÉSTICOS Diego Filipe Belloni 1 Sandro Rogério Lautenschlager 2 RESUMO Este trabalho apresenta os resultados de avaliação da estação de tratamento de esgoto (ETE) SUL2 na remoção da Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO), Demanda Química de Oxigênio (DQO), Sólidos Sedimentáveis (SD), Óleos e Graxas (O&G) Fósforo Total (PT). As amostras de esgoto foram coletadas a montante e a jusante da ETE e analisadas pela Companhia de Saneamento do Paraná SANEPAR. Estas análises foram comparadas quanto ao preconizados na Resolução CONAMA n 357/2005, que estabelece condições e padrões de lançamento de efluentes em corpos d água. Os valores de DBO, DQO, SD, ph e O&G apresentaram valores compatíveis aos valores estabelecidos na Resolução CONAMA 357/2005. Verificou-se que a remoção de fósforo é baixa ou até negativa, ou seja, o sistema produziu um efluente com concentração maior do que o afluente. Palavras-chave: Estação de Tratamento de Esgoto; lançamento de efluente; Resolução CONAMA 357/ Mestrando, Universidade Estadual de Maringá-UEM, Programa de Pós-graduação em Engenharia Urbana- PEU, 2 Prof. Dr., Universidade Estadual de Maringá-UEM, Programa de Pós-graduação em Engenharia Urbana - PEU,
2 1. INTRODUÇÃO Segundo Mota (1995), os esgotos domésticos (ou sanitários), são originários predominantemente das habitações, sendo provenientes de instalações sanitárias, lavagens de utensílios domésticos, pias, banheiros, lavagens de roupas e outros domiciliares. Ainda que conscientes da grande importância do tratamento de esgotos, no Brasil muito pouco se tem investido para melhorar as redes coletoras de esgotos e posterior tratamento. Apenas 30 % da população urbana brasileira têm seus esgotos coletados, e destes, apenas 10% têm tratamento adequado (SILVA JUNIOR et al., 1996). Os descasos com o tratamento e o lançamento inadequado dos esgotos sanitários levam a degradação do ambiente e a enfermidade da população. Segundo Silva et al (1999) para evitar a poluição dos mananciais e da águas subterrâneas e reduzir ou mesmo eliminar a disseminação de doenças de veiculação hídricas é necessário submeter às águas residuárias ao tratamento antes do seu lançamento em corpos receptores devido a sua composição. Uma Estação de Tratamento de Esgotos (ETE) deve funcionar de maneira correta para não acarretar problemas tanto do ponto de vista social, quanto do ponto de vista ambiental. De acordo com Braga & Hespanhol (2003) as substâncias presentes no esgoto exercem ação deletéria nos corpos de água. A matéria orgânica presente no esgoto pode ocasionar a redução de oxigênio dissolvido, causando a morte de peixes e outros organismos aquáticos, escurecimento da água e aparecimento de maus odores (Braga & Hespanhol 2003). O esgoto sanitário é constituído de aproximadamente 99,9% de água e 0,1% de sólidos. O líquido nada mais é que o meio de transporte das substâncias orgânicas, inorgânicas e dos microrganismos eliminados pelo homem, que são responsáveis, quando não tratados, pela deterioração do corpo receptor (Braga et al, 2002). Mas quando encaminhados para tratamento alguns destes microrganismos são responsáveis pela deterioração da matéria orgânica complexa em compostos orgânicos mais simples e estáveis, possibilitando a separação das fases sólida e líquida, e, gerando com isso um efluente tratado assimilável pelo meio ambiente sem efeitos negativos. Na cidade de Maringá-PR a Companhia de Saneamento do Paraná SANEPAR tem a concessão para cuidar das ações de saneamento na cidade, que entre as suas principais atividades está à coleta, tratamento e disposição final de todo o esgoto coletado na cidade. Atualmente a cidade de Maringá tem uma população estimada em habitantes (IBGE, 2007), onde 95% da população é contemplada com a coleta de esgoto. Para atender a esta demanda gerada, o efluente produzido no município conta com três estações de tratamento de esgotos (ETE s). Segundo Almeida (2005), é possível tratar o esgoto a qualquer grau que se deseje para torná-lo utilizável para qualquer fim. A eficiência do tratamento é a percentagem removida de um determinado atributo do esgoto. O presente trabalho tem por objetivo avaliar o desempenho da Estação de Tratamento de s Sul-2 (ETE-S2) na remoção da Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO), Demanda química de Oxigênio (DQO), Sólidos Sedimentáveis (SD), Fósforo Total (PT), óleos e graxas (O&G) e na oscilação do ph usando como base para os valores do efluente os padrões preconizados na Resolução CONAMA n 357/ MATERIAIS E MÉTODOS 2.1 ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE EFLEUNTES SUL-2 (ETE-S2) A ETE-S2 entrou em operação efetiva no ano de 2006, e possui capacidade de tratar 482 litros de esgoto por segundo, o que representa uma carga orgânica de KgDBO 5 /dia. O sistema de tratamento de esgotos é do tipo convencional, com um Reator Anaeróbio de Leito Fluidizado 2
3 (RALF) seguido por Filtro Biológico Percolador de Alta Carga e Decantador Secundário. O tratamento é dividido em níveis: preliminar e secundário. Uma vista superior é apresentada na Figura 1. No tratamento primário ocorre a remoção de sólidos grosseiros presentes no esgoto bruto (no gradeamento) e da areia (caixa de areia). Figura 1- Vista aérea da Estação de Tratamento de Esgotos ETE SUL 2 O tratamento secundário consiste na passagem do esgoto pelos reatores anaeróbio de leito fluidizado (RALF) onde o efluente será tratado anaerobicamente e onde serão removidos parte dos sólidos em suspensão, posteriormente o esgoto é dirigido para o Filtro Biológico que pela ação de microrganismos específicos aderidos ao meio suporte (britas n 4), ocorre a biodegração aeróbia de compostos carbonáceos. Após degradação biológica, o efluente passa para os decantadores secundários, onde os sólidos resultantes (lodo) passiveis de sedimentação são removidos e o efluente, já tratado, é encaminhado para o corpo d água receptor, neste caso o Ribeirão Pingüim. O lodo produzido é encaminhado para tratamento que consiste em Adensador, Centrifuga, Higienização e Desinfecção. É importante salientar que na ETE-S2 não ocorre o tratamento terciário do afluente (nitrificação e desnitrificação). 2.2 ANÁLISES FÍSICAS E QUÍMICAS Os dados analisados no presente trabalho foram obtidos junto a Companhia de Saneamento do Paraná (SANEPAR). 3
4 As análises físicas e químicas da ETE-S2 foram realizadas mensalmente pela COORDENADORIA INDUSTRIAL E CONTROLE DA QUALIDADE da própria companhia. As amostras de efluente foram coletadas na primeira semana de cada mês. Estas amostras foram analisadas quanto a sua DBO (Demanda Biológica de Oxigênio), DQO (Demanda Química de Oxigênio), ph, Óleos e Graxas Vegetais, Fósforo Total e Sólidos Sedimentáveis. Estes parâmetros foram escolhidos para análises, cujas quantificações são importantes do ponto de vista ambiental. Os resultados obtidos foram confrontados com os preconizados na Resolução CONAMA n 357/2005 que estabelece os padrões de emissão de efluentes líquidos em corpos hídricos. Para a DBO em rios classe 2 o limite estabelecido para lançamento de efluentes é 60 mg/l Matéria orgânica Segundo Von Sperling (2005), a matéria orgânica presente nos corpos d água e nos esgotos é uma característica de primordial importância, sendo a causadora do principal problema de poluição das águas: o consumo do oxigênio dissolvido pelos microorganismos nos seus processos metabólicos de utilização e estabilização da matéria orgânica. Normalmente utilizam-se métodos indiretos para a quantificação da matéria orgânica, ou do seu potencial poluidor, sendo a DBO e a DQO os parâmetros de maior importância na caracterização do grau de poluição de um corpo d água e para a caracterização de efluentes brutos e tratados Fósforo total A determinação de fósforo nos efluentes de estações de tratamento de esgotos é de grande importância no estudo dos corpos receptores. Sendo o fósforo o nutriente limitante para o crescimento dos microrganismos, principalmente as algas, descarregados em quantidades significativas nas águas dos corpos receptores pode resultar na proliferação exagerada de algas. Os detergentes são responsáveis por grande parcela da carga de fósforo dos esgotos, pois os fosfatos constituem um dos enchimentos ou aditivos na sua formulação (seqüestrastes). Segundo Grassi (2001) uma restrição ao uso de fosfatos nos detergentes poderia auxiliar na recuperação de rios e lagos, reduzindo os teores de fosfato a médio e em longo prazo ph O ph não tem implicação em termos de saúde publica, porém valores de ph afastados da neutralidade podem afetar a vida dos microrganismos responsáveis pelo tratamento biológico dos esgotos e podem afetar a vida aquática nos corpos hídricos receptores. 3. RESULTADO E DISCUSSÃO A ETE-S2 apresentou índices satisfatórios na remoção de contaminantes por meio dos processos unitários biológicos. A Figura 2 apresenta os valores de DBO presentes no efluente. Observa-se que na maioria dos meses os valores foram inferiores a 60 mg/l. 4
5 DBO(mg/l)/L Demanda Bioquímica de Oxigênio AFLUENTE DBO (mg/l) Jan. Fev M ar Abr M ai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez Meses Figura 2 - Comparação dos resultados das análises de DBO Em termos de remoção de DBO observa-se uma remoção superior a 75% na maioria dos meses do ano de Nos meses de março, julho, agosto e setembro o efluente não apresentou padrões satisfatórios ao lançamento mesmo assim nos meses de julho e setembro a eficiência na remoção de DBO foi superior a 75%. O aumento nos valores de DBO podem ser compreendidos pelo aumento da concentração da DBO afluente juntamente com as baixas temperaturas do liquido (19 C) nos meses de inverno. A DQO também está relacionada com a matéria orgânica, é outro indicativo do potencial poluidor do esgoto sanitário. A DQO é uma medida da quantidade de oxigênio consumido pela oxidação química de substâncias orgânicas e inorgânicas, existente nas águas (Branco, 1962). Como este parâmetro é ligada a oxigenação da matéria existente no esgoto, teve oscilações semelhantes à variação de DBO, inclusive com um pico na concentração orgânica no mês de julho (Figura 3). Embora a Resolução CONAMA 357/05 não faça referência ao parâmetro DQO na classificação dos corpos d água e nos padrões de lançamento de efluentes líquidos, algumas legislações ambientais estaduais estabelecem limites máximos para este parâmetro em seus padrões de lançamento, porém no Estado do Paraná não existe nenhuma força de lei que discorra sobre estes parâmetros, assim vigorando a mesma resolução citada. DQO(ml/l Demanda Química de Oxigênio meses Figura 3: Comparação dos resultados das análises de DQO Os resultados observados para o ph na entrada, permaneceram a acima de 7,0 (variando entre 7,2 a 8,1) considerando-se ambiente levemente alcalino (Figura 4). 5
6 8,6 8,4 8,2 8,0 7,8 7,6 7,4 7,2 7,0 ph 8,5 8,1 7,8 7,8 7,7 7,7 7,6 7,6 7,6 7,6 7,6 7,5 7,4 7,6 7,5 7,5 7,4 7,4 7,2 7,3 7,2 7,2 7,2 7,2 Meses Figura 4: Comparação dos resultados das análises de ph Os microrganismos que interessam ao processo de tratamento desenvolvem - se em uma ampla faixa que vai de 2 a 12. Segundo os resultados observados na entrada, as condições são favoráveis para o tratamento biológico. O ph é uma variável importante utilizada no controle da operação de estações de tratamento de esgotos e na caracterização de corpos d água. Sendo assim, a variação de ph esteve dentro do que observa para ETE. Os limites de ph impostos pela Resolução 357 do CONAMA para lançamento de efluente direto em corpos hídricos receptores é na faixa de 5 e 7. Nos meses de julho, setembro e dezembro ocorreram uma alta concentração de óleos e graxas vegetais (Figura 5), porém esses valores no efluente variaram de 3,7 mg/l a 20,1 Mg/L no efluente de saída da ETE-S2, mostrando conformidade no padrão de lançamento (Resolução CONAMA 357). Oléos e Graxas Vegetais (mg/l) 100,0 80,0 60,0 40,0 20,0 0,0 85,4 90,6 81,3 70,6 54,1 54,3 51,4 52,0 43,2 37,8 38,6 25,3 15,6 9,5 8,8 11,5 9,9 20,1 5,4 3,7 5,9 5,0 8,4 9,4 meses Figura 5: Comparação dos resultados das análises de óleos e graxas vegetais O efluente final da ETE-S2 apresentou concentrações de fósforo que variaram de 4,6 mg/l a 10,3 mg/l conforme a Figura 6. Verifica-se que em alguns meses a concentração na saída foi maior do que a concentração na entrada. Estes valores podem ser originados pelo desequilíbrio do sistema ocasionado por uma carga tóxica ou até mesmo um erro na analise da amostra que não representaram o fenômeno. 6
7 (mg/l) Fósforo 12,0 10,0 10,3 8,9 7,7 8,0 7,8 8,0 6,9 6,8 6,0 5,6 6,0 6,6 7,5 5,1 6,0 5,5 6,9 6,6 7,9 6,1 5,4 5,8 4,0 5,9 4,8 4,6 2,0 3,0 0,0 Meses Figura 6: Comparação dos resultados das análises de fósforo total A legislação CONAMA 357/2005 não determina concentrações limites de lançamento do referido nutriente, porém determina que as concentrações de fósforo total não ultrapassem o limite de até 0,050 mg/l, para os rios de classe 2, como o Ribeirão Pinguim. Com relação aos sólidos sedimentáveis os resultados mostraram que na entrada da Estação este parâmetro tem apresentado grandes oscilações variando de 8,5 ml/l a 1,5 ml/l (Figura 7). Os valores de resíduos sedimentáveis na saída da ETE-S2 estiveram entre 0,1 ml/l a 1,0 ml/l. Observa-se que como a maioria dos outros parâmetros houve um aumento no volume de resíduos sedimentáveis durante os mês de julho como pode ser visualizado na Figura 7. (mg/l)_ Sólidos Suspensos Totais Meses Figura 7: Comparação dos resultados das análises de sólidos sedimentáveis Quanto aos valores de resíduos sedimentáveis, a resolução 357 CONAMA, define o limite de até 1,0 ml/l (um milímetro por litro) de materiais sedimentáveis em teste de uma hora em "cone imhoff". A presença de sólidos sedimentáveis tem que ser o mais próximo de zero. Na entrada, altos valores indicam sobrecarga de sólidos, podendo prejudicar as etapas do tratamento. Na saída, não ocorreu falhas relacionadas ao tratamento. Os resultados na saída da estação estiveram dentro do limite da resolução. 5. CONCLUSÃO Da analise dos resultados obtidos, verifica-se que a Estação de Tratamento de Esgotos SUL 2 apresentou remoção satisfatória de DBO e DQO embora este desempenho foi prejudicado quando o sistema recebeu uma sobrecarga principalmente no mês julho. 7
8 Em relação ao Fósforo Total, verificou-se que em 10 meses do ano a concentração do mesmo aumentou durante o tratamento. Sendo assim estudos detalhados devem ser feitos em cada unidade de tratamento para apontar quais as causas deste aumento. Os parâmetros, ph, O&G e SD estiveram dentro do limite da Resolução CONAMA nº 357. Novos parâmetros devem ser incluídos nas analises de rotina como sólidos suspensos totais, dissolvidos e nitrogênio visando uma otimização dos processos biológico adotados na ETE. AGRADECIMENTOS Ao Gestor de esgotos da SANEPAR Gilberto Tomazella pela gentileza e colaboração no fornecimento dos dados para a realização da pesquisa. REFERÊNCIAS ALMEIDA, R.; Rev. Elet. de Enfermagem. 2005, 2005, 7, 308. BRANDÃO, D.; Risco de Degradação dos Recursos Hídricos na Bacia do Ribeirão Pinhal - Limeira (SP): Uma Proposta Metodológica. Dissertação (Mestrado em Engenharia Agricula), Universidade de Engenharia Agrícola de Campinas, Brasil, BRAGA, B; HESPANHOL, I., et al.; Introdução à engenharia ambiental, 2 th ed., Prentice Hall,2003. BRAGA, B.; HESPANHOL, I.; CONEJO, J.G.L.; BARROS, M.T.L.; SPENCER, M.; PORTO, M.; NUCCI, N.; JULIANO, N. & EIGER, S., Introdução à engenharia ambiental. São Paulo: Ed. Prentice Hall. BRANCO, S. M.; Rev. DAE. 1962, 45, GRASSI, M. T.; Cadernos Temáticos de Química. 2001, 1, 31. CONSELHO NACIONAL DO MEIO AMBIENTE - CONAMA Resolução Conama n o 357. Disponível em:< Acesso em 31/05/2006. IBGE. Cidades. Disponível em < Acesso 14 maio JORDÃO, E. P; PESSOA, C.A.; Tratamento de Esgotos Domésticos, 3 th ed., Associação Brasileira de Engenharia Sanitária ABES: Rio de Janeiro, MOTA, S.; Preservação e conservação de recursos hídricos. 2 th ed., Associação Brasileira de Engenharia Sanitária -ABES:Rio de Janeiro, PICKBRENNER, Karine ; CYBIS, Luiz Fernando de Abreu. Uso de reator seqüencial em batelada em escala piloto para pós-tratamento de efluentes de tratamento anaeróbio. In: Carlos Augusto Lemos Chernicharo. (Org.). Pós-tratamento de s de Reatores Anaeróbios. Coletânea de Trabalhos Técnicos. 1 ed. Belo Horizonte: FEGRAC, 2001, v. 2, p
9 SILVA JÚNIOR, R. J. C. A indústria da água como atividade econômica Bio, Associação Brasileira de Engenharia Sanitária - ABES, n. 1, jan/mar, p.22-33, SILVA, S. A., de OLIVEIRA R., DINIZ, M. J. L., ATHAIDE JUNIOR, G. B., Estudo da Influência de Chicanas no Desempenho Operacional de Lagoas Facultativas Primárias Profundas Tratando Esgotos Domésticos. IX Simpósio Luso-Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental, SILUBESA, III-052,1999, pp VON SPERLING, M. Introdução à qualidade das águas e ao tratamento de esgotos 3. ed. belo Horizonte: Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental; Universidade Federal de Minas Gerais;