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Materia

Tratamento de Esgoto

ACS CAERN14 jan 2014 16:17

 

ESGOTO

A água após ser eliminada dos diversos usos a que se destina, tais como banho, lavagem das mãos, de roupa, louça e de carros, uso sanitário, produção industrial etc passa a ser denominada de esgoto ou efluente. O esgoto é composto por 99,9 % de água, 0,1% de sólidos e inúmeros organismos vivos, tais como bactérias, vírus, vermes e protozoários, os quais são liberados junto com os dejetos humanos. 

 

TRATAMENTO E IMPORTÂNCIA PARA A SAÚDE PÚBLICA

O tratamento dos esgotos é a remoção física, química ou biológica dos poluentes e microrganismos de forma a atender aos padrões de saúde e qualidade ambiental definidos na Resolução CONAMA nº 357/2005 (alterada pela Resolução CONAMA nº 430/2011). A coleta e o tratamento do esgoto (ou efluente líquido) e do lodo gerado no tratamento são atividades de grande importância para a saúde pública. A elevada incidência de doenças de veiculação hídrica tem como causa epidemiológica principal, a contaminação de fontes de águas e mananciais. A proteção dos mananciais é realizada, em parte, pela destinação correta dos efluentes e resíduos do tratamento (lodo).

 

FASES DO TRATAMENTO

1. Pré-Tratamento    

No primeiro conjunto de unidades, designado por pré-tratamento ou tratamento preliminar, que se destina principalmente a remoção de sólidos grosseiros e areia, o esgoto é sujeito aos processos de:
•    separação grosseira dos sólidos, gradagem ou gradeamento (composto por grades grossas, grades finas e/ou peneiras rotativas ou trituradores);

•    desarenamento nas caixas de areia

•    e desengorduramento nas chamadas caixas de gordura ou em pré-decantadores.
Nesta fase, o esgoto é preparado para as fases de tratamento subsequentes, podendo ainda ser necessário um pré-arejamento ou uma equalização (mistura e fluxo constante) tanto de cargas poluentes como de vazões. A remoção desse material retido pode ser manual ou mecanizada.
Além destas unidades de remoção, inclue-se também uma unidade de medida de vazão, geralmente em uma calha parshall (ex. calha de dimensões padronizadas), onde o valor medido do nível do líquido pode ser correlacionado com a vazão. 

2. Tratamento Primário

Apesar do esgoto apresentar ligeiramente aspecto mais razoável após o pré-tratamento, possui ainda, praticamente inalteradas, as suas características poluidoras. Inicia-se então o tratamento propriamente dito. A primeira fase de tratamento é designada por tratamento primário, onde a matéria poluente pode ser separada da água por sedimentação. Após o tratamento primário, a matéria poluente que permanece na água é de reduzida dimensão, normalmente constituída por colóides (pequenas partículas), não sendo por isso passível de ser removida por processos exclusivamente físico-químicos. 

Sendo necessária a inclusão de uma etapa biológica. A eficiência de um tratamento primário pode chegar a 60% ou mais, dependendo do tipo de unidade de tratamento e da operação da estação. São comuns: decantador primário, tanque imhoff ou fossa séptica.

3. Tratamento Secundário

Neste tipo de tratamento predomina a etapa biológica onde a remoção da matéria orgânica ocorre por reações bioquímicas realizadas pelos microrganismos. Geralmente consistem de reatores do tipo lagoas de estabilização, lodo ativado, filtro biológico ou variantes. Estes reatores são normalmente constituídos por tanques (de formas variadas) com grande quantidade de microrganismos aeróbios ou anaeróbios. O efluente do reator contém ainda matéria orgânica remanescente e grande quantidade de microrganismos, sendo muitas vezes necessário um tratamento terciário. A eficiência de um tratamento secundário pode chegar a 95% ou mais, dependendo da operação da ETE. Os microrganismos sofrem posteriormente um processo de sedimentação nos designados sedimentadores (decantadores) secundários. Finalizado o tratamento secundário, as águas residuárias tratadas apresentam um reduzido nível de poluição por matéria orgânica, podendo na maioria dos casos, serem admitidas no meio ambiente receptor.

4. Tratamento Terciário

Normalmente antes do lançamento final no corpo receptor, é necessário proceder à desinfecção das águas residuárias tratadas para a remoção dos microrganismos ou, em casos especiais, à remoção de determinados nutrientes, tais como o nitrogênio e fósforo, que podem potencializar, isoladamente e/ou em conjunto, a degradação dos corpos d’água. Essa etapa de remoção de microrganismos e nutrientes do esgoto chama-se tratamento terciário. Formas de tratamento terciários são:

1)    Desnitrificação: requer condições anóxicas (baixa concentração de oxigênio) para que as comunidades biológicas apropriadas se formem. A desnitrificação é facilitada por um grande número de bactérias. Métodos de filtragem em areia, lagoa de polimento, etc. pode reduzir a quantidade de nitrogênio. O sistema de lodo ativado, se bem projetado, também pode reduzir significante parte do nitrogênio;

2)    Remoção de fósforo: pode ser feita por precipitação química, geralmente com sais de ferro (ex. cloreto férrico) ou alumínio (ex. sulfato de alumínio). O lodo químico resultante é difícil de tratar e o uso dos produtos químicos torna-se caro. Apesar disso, a remoção química de fósforo requer equipamentos muito menores que os usados por remoção biológica;

3)    Desinfecção: pode ser através do método de cloração (o de menor custo e de elevado grau de eficiência em relação a outros), ozonização (bastante dispendiosa), radiação ultra-violeta (não é aplicável a qualquer situação) que também reduzem significativamente a emissão de odores em estações de tratamento de esgoto.

5. Tratamento de Sub-produtos

Os subprodutos sólidos gerados nas diversas unidades de tratamento, tais como: material gradeado, areia, escuma e lodo devem ter um tratamento apropriado que inclue etapas de adensamento, estabilização, condicionamento, desidratação e/ou disposição final.

 

TIPO DE TRATAMENTO MAIS ADOTADO PELA CAERN

A Companhia de Águas e Esgotos do Rio Grande do Norte - CAERN tem como uma de suas missões a coleta e o tratamento dos esgotos. O sistema predominante de tratamento de esgoto utilizado pela Companhia é com lagoas de estabilização. Essas em geral realizam tratamento a nível secundário e são consideradas a forma mais simples para o tratamento dos esgotos, podendo ser construídas isoladas ou em série. As principais vantagens das lagoas de estabilização são:

1) Elevada eficiência para reduzir matéria orgânica (70 a 80%) e patogênica (> 90%); 

2) Não requer mão-de-obra especializada para operação; 

3) Apresenta baixo custo operacional.

Atualmente a CAERN opera em todo o Estado um total de 60 estações de tratamento de esgoto (ETE’s) do tipo lagoas de estabilização. 

 

TIPOS DE LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO

1. Lagoas Anaeróbias

Forma alternativa de tratamento secundário que exige condições estritamente anaeróbias, tendo usualmente 3,0 a 5,0 m de profundidade (para reduzir a possibilidade de penetração de oxigênio). São normalmente empregadas para estabilização de altas cargas orgânicas aplicadas e atuam como unidade primária num sistema de lagoas em série. A função principal é a degradação da matéria orgânica envolvendo a participação de bactérias facultativas e estritamente anaeróbias. A eficiência nesse tipo de sistema poderá atingir até 60% na remoção da matéria orgânica, dependendo da temperatura.

2. Lagoas Facultativas

As lagoas de estabilização facultativas são os tipos mais comuns e operam com cargas orgânicas menores que as utilizadas nas lagoas anaeróbias, permitindo um desenvolvimento de algas nas camadas mais superficiais e iluminadas, que através da atividade fotossintética oxigenam a massa líquida da lagoa, modificam o pH e consomem nutrientes orgânicos. Têm profundidade entre 1,5 m a 2,0 m.

3. Lagoas de Maturação

As lagoas de estabilização do tipo maturação caracterizam-se por pequena profundidade (0,8 a 2,0m) e possibilitam a complementação de qualquer outro sistema de tratamento de esgotos, geralmente são instaladas após a Lagoa Facultativa. Ela faz a remoção de bactérias e vírus de forma mais eficiente devido à incidência da luz solar, já que a radiação ultravioleta atua como um processo de desinfecção. Podem atingir elevadíssimas eficiências na remoção de coliformes (99,99%), cujo efluente pode ser utilizado para irrigação.

4. Lagoas Aeradas Facultativas

Semelhantes à lagoa facultativa convencional, as lagoas aeradas têm como principal diferença a forma de suprimento de oxigênio. São providas de aeradores mecânicos de superfície instalados em colunas de concreto ou do tipo flutuantes e também de difusores. A profundidade varia de 2,5 a 5,0 m, devendo ser compatível com o equipamento de aeração. O esgoto bruto é lançado diretamente na lagoa depois de passar por um tratamento preliminar. Funciona como um tanque de aeração onde os aeradores artificiais potencializam a introdução de oxigênio no meio líquido.

 

ESTRUTURAS ACESSÓRIAS AO TRATAMENTO

1. Leito de Secagem

O leito de secagem é a unidade de tratamento complementar, projetado e construído de modo a receber o lodo (sobrenadante) das lagoas ou todo material grosseiro (areia, lodo e material flotante) que fica retido nas grades, onde se processa a redução da umidade com a drenagem e evaporação da água liberada durante o período de secagem.

Geralmente tem a forma de tanque retangular e o funcionamento do leito de secagem é um processo natural de umidade que se desenvolve devido aos seguintes fenômenos:

•    Liberação dos gases dissolvidos ao serem transferidos das lagoas e submetidos nos leitos de secagem;

•    Evaporação natural da água em virtude de contato íntimo com a atmosfera;

•    Evaporação em virtude do poder calorífico.

O lodo em condições normais de secagem poderá ser removido do leito de secagem depois de um período, que varia de 20 a 40 dias, cuja umidade atinge valores de 60% a 70%, podendo então ser destinado a aterros sanitários ou a condicionamentos para reuso como biossólidos (adubo) etc.

2. Caixa de Areia

A caixa de areia serve para reter os materiais mais pesados, que são conduzidos pelos esgotos. Essa caixa deve ter dimensões que proporcionem velocidade baixa de fluxo, que produzam a deposição de areia e outras partículas no fundo da caixa. As partículas impregnadas de óleo que serão retiradas das caixas devem ser encaminhadas para aterros sanitários. Deve ser feita limpeza periódica do fundo da caixa.

3. Medidor de Vazão

Para a medição de vazão, a CAERN utiliza com regularidade as calhas parshall, geralmente com dimensões padronizadas, onde o valor medido do nível do líquido pode ser correlacionado com a vazão.

 

FATORES QUE AFETAM O TRATAMENTO

Além de condições hidráulicas e biológicas, o processo de tratamento dos esgotos pode ser afetado por uma série de fatores naturais, controláveis ou não pelo homem. Dentre eles, as principais condições ambientais que afetam o funcionamento das lagoas, são: 1) a radiação solar; 2) a temperatura e 3) os ventos. Esses três fatores podem influenciar na velocidade da fotossíntese, na taxa de decomposição bacteriana, solubilidade e transferência dos gases, nas condições de mistura e na reaeração de mistura. Outros fatores naturais, que também afetam o processo de tratamento são representados por variáveis locais, como: infiltração, características do esgoto, entre outros. 

1. Naturais

•    Ventos

A ação dos eventos contribui para introduzir oxigênio do ar na massa líquida exercendo papel importante na sua homogeneização permitindo maior contato do esgoto com os microrganismos. Em lagoas com espelho de água maior que 10,0 ha, a formação de ondas pela ação dos ventos provocam a erosão nos taludes internos que devem ser protegidos, pelo menos nos 30 cm abaixo e acima dos níveis de água mínimos e máximos de operação; a turbulência provocada pelo vento pode também favorecer a formação de curto-circuito nas lagoas. 

•    Temperatura

Parâmetro incontrolável, mas de grande importância para o bom funcionamento de lagoas de estabilização, devido a sua relação com a radiação solar que influi na velocidade da fotossíntese (predomínio entre as espécies de algas e conseqüente oxigênio produzido) e no metabolismo das bactérias responsáveis pela degradação dos esgotos. A atividade biológica decresce à medida que cai a temperatura - uma queda de 10ºC na temperatura reduzirá a atividade microbiológica pela metade, aproximadamente. 

•    Precipitação Pluviométrica

A precipitação de água de chuva diretamente sobre o espelho de água da lagoa praticamente não provoca, nenhum efeito adverso, mas a admissão de águas pluviais nas redes coletoras provoca uma série de problemas tais como diluição das águas residuárias, diminuição do tempo de detenção, mudança de temperatura da massa liquida e uma redução e até anulação temporária do rendimento da lagoa.

•    Evaporação

A evaporação intensa da água de uma lagoa de estabilização poderá provocar redução da lâmina d’água propiciando o desenvolvimento de vegetação emergente e menor tempo de detenção ou produzir aumento de salinidade no meio alterando o equilíbrio biológico. Em regiões frias pode ser considerada desprezível.

•    Radiação Solar

Indispensável para o funcionamento das lagoas uma vez que contribui primordialmente para a produção de oxigênio.

2. Químicos Controláveis pelo homem

•    pH

Depende do tipo de lagoa e dos processos biológicos de tratamento que se desenvolvem em cada faixa de tratamento no interior da lagoa de estabilização. As lagoas de estabilização apresentam melhor desempenho quando estão em ambiente ligeiramente alcalino (pH > 7).

•    Materiais Tóxicos

Causam grandes problemas no tratamento dos esgotos, pois uma vez que esse é biológico, qualquer material tóxico (metais pesados) que possa interferir no tratamento ou ser misturado com o material residual (lodo) deve ser evitado e tratado na fonte de sua produção. Quando não lançadas bruscamente, comparados a outros processos de tratamento biológico, as lagoas de estabilização, por exemplo, suportam cargas elevadas de substâncias tóxicas. 

•    Nutrientes

Tanto algas como bactérias precisam de uma fonte de nutrientes para se desenvolver. Dentre os vários elementos necessários, o nitrogênio, o fósforo e o carbono são os essenciais. Para o processo biológico, essas necessidades são totalmente supridas com o esgoto doméstico.

3. Físicos Controláveis pelo homem

Geralmente estão relacionados com o projeto das unidades, como: 1) área superficial, 2) altura da lâmina líquida e 3) arranjo arquitetônico (formato, dispositivos de entrada e saída, localização, regularidade do fundo, etc).

 

PRINCIPAIS ETE’S OPERADAS PELA CAERN

1 ) ETE Ponta Negra - Natal/RN;

2) ETE do Baldo - Natal/RN;

3) ETE DIN - Extremoz/RN;

4) ETE Pendências - Pendências/RN.

 

EQUIPE TÉCNICA 

Marcos Antônio Freire da Costa Júnior
Biólogo - M.Sc em Bioecologia Aquática
Analista Ambiental - ALA - DT - CAERN
Tel (84) 3232-4183 

Silvana Fernandes Vilar dos Santos Lima
Eng. Civil - M.Sc em Contaminação Ambiental
Assessora - ALA - DT - CAERN
Tel (84) 3232-4183 





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