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Aplicação do sistema combinado por filtro anaeróbio seguido de biofiltro aerado submerso ao tratamento de esgotos sanitários de unidades residenciais unifamiliares

Resumo

Metade da população brasileira não possui rede de coleta de esgoto, contaminando solos, rios, mananciais e praias, com impacto direto à saúde pública, causando inúmeras doenças, entre elas a diarreia, hepatite A e poliomielite, atingindo todas as idades, porém as crianças são as mais afetadas. Frente a essa realidade foi idealizado um sistema combinado de tratamento de esgotos construído em escala de bancada, por Filtro Anaeróbio (FAn) seguido de Biofiltro Aerado Submerso (BAS), cujos volumes útil foi de aproximadamente 20 litros e 9 litros, respectivamente, utilizando como meio suporte espuma de poliuretano envolta em anel de polipropileno, o sistema foi operado por um período de 115 dias e teve o seu desempenho avaliado ao tratar água residuária sintética (ARS) simulando um esgoto sanitário, proveniente de tanque imhoff, de uma unidade residencial unifamiliar. Durante a fase de partida, inicialmente, o sistema operou com vazão média de 0,02 m³/d, e teve aumentada a vazão para 0,04 m³/d na fase de equilíbrio dinâmico. Na fase estabilizada, que teve duração de 67 dias, o sistema operou com Taxa de Aplicação Superficial (TAS) de 0,6 e 1,3 m³/m².d, no FAn e BAS, respectivamente, e apresentou eficiência global média de remoção de 97% de DBO5 com concentração média do efluente de 12 mg/L, 94% de DQO com concentração média do efluente de 30 mg/L, 89% de SST com concentração média do efluente de 6 mg/L, 100% de SSed, 94% de nitrogênio total com concentração média do efluente de 4 mg/L. A produção de lodo foi estimada em 0,03 kgSST/KgDQOaplicada para o FAn e 0,06 kgSST/KgDQOaplicada para BAS. O efluente desse sistema combinado de tratamento de esgotos, nas condições em que operou, apresentou redução da produção de lodo e atendeu as condições e padrões de Temperatura, pH, DBO, SST e SSed previstos pela legislação brasileira, podendo ser lançado em corpos d’água. Portanto, o sistema combinado de tratamento de esgotos por FAn seguido de BAS, com meio suporte constituído por espuma de poliuretano envolta em anel de polipropileno, se mostrou uma alternativa eficiente para tratamento de esgoto doméstico unifamiliar, previamente tratado por tanque imhoff.

Introdução

No Brasil, há um grande déficit no serviço de coleta de esgoto, e um déficit maior ainda quando se trata de tratamento de esgoto, resultando na precariedade ou ausência do esgotamento sanitário nos municípios. Segundo dados do Sistema Nacional de Informações sobre Saneamento (SNIS), apenas 49,8% dos municípios brasileiros tinham serviço de esgotamento sanitário por rede coletora, e deste montante apenas 40,8% faziam o tratamento do esgoto coletado em 2014, sendo que o Distrito Federal aponta 82,11% em rede coletora de esgotos e 70,61% em tratamento, apresentando um dos melhores índices em coleta e tratamento de esgoto. Há uma grande disparidade entre as regiões em relação a coleta e tratamento de esgoto, enquanto algumas regiões avançam para universalização da água e esgotos uma grande parte do Brasil não avança. Um exemplo é a disparidade existente entre as regiões Norte e Sudeste, onde no Pará apenas 5,35% da população tem acesso a rede coletora de esgoto sendo que 2,03% do esgoto gerado é submetido ao tratamento, já em São Paulo a rede de coleta atende 88,05% e 56,24% do esgoto é tratado (SNIS, 2016).

Essa deficiência reflete diretamente no lançamento de esgoto bruto em condições impróprias. Diversos municípios brasileiros lançam esse resíduo em rios, lagos ou lagoas, mar e utilizam ao mesmo tempo esses corpos receptores para vários usos a jusante, como o abastecimento de água, a recreação, a irrigação e a aquicultura. Entre estes municípios, uma parcela, lança o esgoto não tratado nos corpos hídricos e os utilizam a jusante para a irrigação, e/ou os usam para o abastecimento humano, gerando um custo extra para o tratamento desta água, além dos impactos ao meio ambiente e a saúde pública.

Ações de saneamento podem evitar danos ao ambiente, especialmente aos solos e corpos hídricos, melhorando a qualidade do efluente tratado, podendo então contribuir para melhorar a saúde e o bem-estar da população.

A Resolução Nº 430 do Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA), de 2011, “dispõe sobre as condições e padrões para lançamento de efluentes de sistemas de tratamento de esgotos sanitários” e em seu artigo 21, trata do lançamento direto de efluentes oriundos de sistemas de tratamento de esgotos sanitários, em que deverão ser obedecidas algumas condições e padrões específicos.

As áreas rurais, aglomerados urbanos, de maneira geral famílias de baixa renda são os mais afetados pela carência no esgotamento sanitário, principalmente no norte e nordeste. Essa parcela da população está disposta a um saneamento básico precário, ou seja, com sistema de coleta e tratamento de esgoto inexistente ou impróprio, ficando mais suscetível as doenças de veiculação hídrica, como a poliomielite, hepatite A, giardíase, disenteria amebiana, diarréia por vírus, febre tifóide, febre paratifoide, diarréias e disenterias bacterianas (como a cólera), ancilostomíase (amarelão), ascaridíase (lombriga), teníase, cisticercose, filariose (elefantíase), esquistossomose, entre outras.

Frente a essa realidade do país, e visando inserir essa parcela da população que está mais distante dos sistemas de coleta e tratamento centralizados de esgoto, se fazem necessárias mais pesquisas em sistemas de tratamento de esgoto com as seguintes características: baixo custo de implantação e operação, baixo requisito de energia, simplicidade operacional, baixo requisito de área, baixa produção de lodo e eficiência adequada para atendimento às normas ambientais.

A associação de sistemas de tratamento anaeróbio e aeróbio representa uma alternativa viável para sistemas combinados de tratamento, sendo o reator anaeróbio a unidade de pré- tratamento, que possibilita a redução de tamanho e do consumo de energia do conjunto e oferece condições de digerir o lodo aeróbio excedente. Neste caso, se tem um volume total de reatores muito menor e mantém-se a qualidade do efluente em patamares elevados pelo pós-tratamento realizado na fase aeróbia (Coura e Van Haandel, 1999).

Os processos anaeróbios apresentam como vantagens a baixa produção de sólidos (lodo) que é mais baixa que em processos aeróbios, como lodos ativados ou filtros biológicos, tolerância a elevadas cargas orgânicas, a tecnologia é relativamente simples, com baixo consumo de energia e baixo custo operacional. Entretanto, esses processos têm como principais desvantagens a produção de um efluente com matéria carbonácea e nitrogenada em concentrações elevadas para o lançamento direto em corpos d’água.

Quando o tratamento aeróbio é utilizado em combinação com o processo anaeróbio, ele complementa a remoção da matéria orgânica remanescente do processo anaeróbio, consumindo menos oxigênio, devido à menor carga orgânica afluente, gerando menor quantidade de lodo e, consequentemente utilizando menos energia elétrica, minimizando os custos de operação, além, do favorecimento da remoção e conversão de nitrogênio e fósforo (Castagnato, 2006).

Tendo em vista a precariedade sanitária do Brasil, principalmente nas comunidades mais afastadas dos centros urbanos e mais carentes de recursos financeiros, buscou-se criar um sistema de tratamento de esgoto unifamiliar que possa tratar de forma eficiente e com baixa geração de lodo, atendendo ao padrão de lançamento de esgoto sanitário e requisitos locais. Desta forma, o presente trabalho se justifica pelo fato de que existem populações isoladas e periféricas que não são atendidas por nenhum sistema de tratamento de esgotos ou são atendidas por sistemas precários. Além disso, as pesquisas científicas voltadas para este tipo de tecnologia, sistemas de tratamento descentralizados, ainda têm muito a avançar.

Este trabalho apresenta um estudo realizado para o tratamento descentralizado de esgoto doméstico, por meio de um sistema combinado, que tenha a possibilidade de ser concebido de forma compacta, com baixo custo, operação simplificada, cuja finalidade foi testar e avaliar a eficiência desse tipo de sistema, composto por um filtro anaeróbio seguido de um biofiltro aeróbio submerso, em escala de bancada, utilizando como meio suporte espuma de poliuretano envolta por anel de polipropileno (bob).

Autor: Thallyta Manuela Rosário da Silva.

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