View
212
Download
0
Category
Preview:
DESCRIPTION
Efluentes do Lagoas
Citation preview
21º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental
ABES – Trabalhos 1
II-007 – USO AGRÍCOLA DOS EFLUENTES DAS LAGOAS DEESTABILIZAÇÃO DO ESTADO DE SÃO PAULO
Milton Tomoyuki TsutiyaEngenheiro Civil pela Escola Politécnica da USP (1975). Mestre em Engenharia pelaEscola Politécnica da USP (1983). Doutor em Engenharia pela Escola Politécnica da USP(1989). Professor do Departamento de Engenharia Hidráulica e Sanitária da EscolaPolitécnica da USP. Gerente de Pesquisa da Superintendência de Pesquisa eDesenvolvimento Tecnológico da SABESP.
Endereço: Rua Palestina, 531 Apto 74 – Vila Mascote – São Paulo – SP – CEP: 04362-030. Tel: (11) 30304265 – e-mail: mtsutiya@sabesp.com.br
RESUMO
A disposição de esgotos no solo é prática bastante antiga. Até fins do século passado e início deste, essa foi aforma mais praticada e bem sucedida de tratamento e disposição de esgotos resultantes da atividade humana.Embora as primeiras experiências tivessem como objetivo inicial o tratamento de esgotos, a irrigação comomeio de reciclagem de água e produção agrícola, constitue também, uma prática centenária.O reúso implica em redução de custos, principalmente se for considerado em associações com novos projetosde sistemas de tratamento, uma vez que os padrões de qualidade de efluentes, necessários para os diversostipos de uso, são menos restritivos do que os necessários para proteção ambiental. O uso agrícola dosefluentes de esgotos sanitários, também proporciona uma economia significativa de fertilizantes, além dealiviar a demanda e preservar a oferta de água. Além de conter matéria orgânica, macro e micronutrientes, osefluentes da lagoas de estabilização contêm cerca de 30 g/m3 de nitrogênio total, 14 g/m3 de fósforo e 30g/m3 de potássio. Em se tratando de esgotos domésticos, os metais pesados não constituem problemas para aaplicação agrícola, e os micronutrientes provavelmente estarão em concentração abaixo dos teores tóxicos eacima da demanda nutricional da maioria das culturas.A tecnologia mais adequada para o tratamento de esgotos para o uso agrícola, são as lagoas de estabilização.A SABESP opera cerca de 195 lagoas de estabilização no Interior do Estado de São Paulo, cuja vazãorepresenta aproximadamente 3% do total de água de irrigação previsto para o Estado de São Paulo, e poderáirrigar cerca de 15.000 hectares.A principal limitação do uso agrícola dos efluentes de lagoas de estabilização, refere-se a qualidademicrobiológica das águas residuárias, pois os esgotos sanitários podem veicular os mais variadosmicrorganismos patogênicos, como virus, bactérias, protozoários e helmintos. Para o reúso agrícola éimprescindível que se obedeça as diretrizes microbiológicas, como o da Organização Mundial de Saúde.O conhecimento acumulado sobre a utilização agrícola de efluentes de ETEs é ainda pequeno, o que tornapremente a necessidade de pesquisas e ações na direção do reúso controlado, incluindo sua regulamentação.Recomenda-se que os governos estaduais e federais iniciem processos de gestão para estabelecer basespolíticas, legais e institucionais para o reúso de efluentes de ETEs, pois o réuso agrícola apresenta-se comouma solução sanitariamente segura, economicamente viável e ambientalmente sustentável.
PALAVRAS-CHAVE: Uso Agrícola de Efluentes, Fertirrigação, Lagoas de Estabilização, Reúso agrícola,Reúso de Efluentes.
INTRODUÇÃO
A disposição de esgotos no solo é prática bastante antiga. As cronologias da evolução do saneamento citamseu emprego na Alemanha e na Inglaterra já nos séculos XVI e XVII, encontrando-se referência a suautilização em épocas bem mais remotas, como é o caso da irrigação com esgoto executada em Atenas, antesda Era Cristã. Até fins do século passado e início deste, essa foi a forma mais praticada e bem-sucedida detratamento e disposição de esgotos resultantes da atividade humana. Datam dessa época exemplos desses
21º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental
ABES – Trabalhos Técnicos2
sistemas de tratamento que atingiram nossos dias e que continuam a prestar excelentes serviços a metrópolesdo porte de Berlim, México e Melbourne, entre outras (Paganini, 1997).
Embora as primeiras experiências tivessem como objetivo incial o tratamento de esgotos, a irrigação comomeio de reciclagem de água e produção agrícola, constitui também, uma prática centenária. Entretanto, como desenvolvimento da microbiologia sanitária e as preocupações crescentes com a saúde pública fizeram comque esta alternativa se tornasse praticamente desaconselhada em meadros deste século. Por outro lado, váriosfatores vieram contribuir para que recentemente o interesse pela disposição no solo fosse renovado: acrescente escassez de recursos hídricos, a crescente deterioração dos mananciais de água, as limitaçõestécnico-financeiras de se implantar soluções mais complexas de tratamento e o avanço do conhecimentocientífico (Hespanhol, 1999).
O reúso implica em redução de custos, principalmente se for considerado em associações com novos projetosde sistemas de tratamento, uma vez que os padrões de qualidade de efluentes, necessários para diversos tiposde uso, são menos restritivos do que os necessários para proteção ambiental. O uso agrícola dos efluentes deesgotos sanitários, também proporciona uma economia significativa de fertilizantes, além de aliviar ademanda e preservar a oferta de água. Observados os cuidados necessários e vencidas as resistências denatureza cultural, o reúso apresenta-se como uma solução sanitariamente segura, economicamente viável eambientalmente sustentável. Além disso, com o uso agrícola dos efluentes das Estações de Tratamento deEsgotos (ETEs), não haverá a cobrança pelo lançamento de efluentes, conforme prevê o Projeto de Lei – PL20 que está sendo discutida na Assembléia Legislativa. Esse Projeto de Lei que prevê a implantação dacobrança pelo uso da água no Estado de São Paulo, tem as seguintes estimativas dos valores a cobrar,conforme apresentado na tabela 1.
Tabela 1: Proposta de Preços pelo Uso de Recursos Hídricos no Estado de São PauloItem Unidade Preço unitário básico
(R$)Preço unitário máximo
(R$)Captação m3 0,01 0,05Consumo m3 0,02 0,10Lançamentos:DBODQOSSCarga inorgânica
kg DBOkg DQOlitrokg
0,100,050,011,00
1,000,500,10
10,00
Fonte: DAEE (1998).
O conhecimento acumulado sobre o reúso no Brasil ainda é escasso e a própria pesquisa sobre tratamento deesgotos desenvolvida no país, pouco recebeu o enfoque do reúso. Como o reúso é prática antiga e frequentenos centros urbanos, torna-se premente a necessidade de pesquisas e ações na direção do reúso controlado,incluindo sua regulamentação.
Como no Brasil não existe experiência em reúso planejado e institucionalizado, é necessário implementarprojetos pilotos. Essas unidades experimentais devem cobrir todos os aspectos das diversas modalidades dereúso, principalmente os relativos ao setor agrícola, e deverão fornecer subsídios para o desenvolvimento depadrões e códigos de prática, adaptados às condições e características nacionais. Uma vez concluída a faseexperimental, as unidades piloto serão transformadas em sistemas de demonstração, objetivando treinamento,pesquisa e o desenvolvimento do setor.
FORMAS DE REÚSO DE ESGOTOS TRATADOS
A figura 1 apresenta os tipos básicos de usos potenciais de esgotos tratados, que podem ser implementados,tanto em áreas urbanas com em áreas rurais.
21º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental
ABES – Trabalhos 3
As possibilidades e formas potenciais de reúso dependem das características, condições e fatores locais, taiscomo decisão política, esquemas institucionais, disponibilidade técnica e fatores econômicos, sociais eculturais.
Hespanhol (1998) apresenta uma série de considerações para os diversos tipos de reúso, os quais serãoapresentados a seguir os mais significativos para este trabalho:
• Usos urbanos: o potencial de reúso de efluentes no setor urbano é muito ampla e diversificado.Entretanto, usos que demandam água com qualidade elevada, requerem sistemas de tratamento e decontrole avançados, podendo levar a custos incompatíveis com os benefícios correpondentes. De umamaneira geral, os esgotos tratados podem, no contexto urbano, ser utilizados para fins potáveis e nãopotáveis.
Figura 1: Tipos de reúso. Fonte: Hespanhol (1997).
• Usos urbanos para fins potáveis: a presença de organismos patogênicos e de compostos orgânicossintéticos em efluentes para reúso, principalmente oriundos de estações de tratamento localizadas emáreas industriais, torna o reúso potável como uma alternativa associada a riscos muito elevados,tornando-se praticamente inaceitável. Além disso, os custos dos sistemas de tratamento avançados queseriam necessários, levariam à inviabilidade econômico-financeira do abastecimento público. Entretanto,caso seja imprescindível implementar reúso urbano para fins potáveis, devem ser obedecidos os seguintescritérios básicos: utilizar apenas sistemas de reúso indireto, utilizar exclusivamente esgotos domésticos eempregar barreiras múltiplas nos sistemas de tratamento de esgotos.
• Usos urbanos para fins não potáveis: envolvem riscos menores e devem ser considerados como aprimeira opção de reúso na área urbana. Podem ser utilizados em irrigação de parques, áreasajardinadas, jardins públicos, gramados, reserva de proteção contra incêndios, descarga sanitária embanheiros etc.
Esgotos domésticos Esgotos industriais
Urbanos Recreação Aqüicultura Agricultura Indústria
Nãopotável
Potável Processos Outros
NataçãoSki aquático,canoagem etc
Pesca
Dessedentaçãode alimentos
Pomares evinhas
Forragem,fibras e culturascom sementes
Culturasingeridas apósprocessamento
Culturasingeridas cruas
21º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental
ABES – Trabalhos Técnicos4
• Usos industriais: os usos industriais mais comuns são os seguintes: torres de resfriamento, caldeiras,construção civil, irrigação de áreas verdes de instalação industriais, lavagens de pisos e processosindustriais.
• Usos agrícolas: o uso de esgotos, particularmente no setor agrícola, constitue em um importanteelemento das políticas e estratégias de gestão de recursos hídricos, pois uma política criteriosa de reúsotransforma a problemática poluidora e agressiva dos esgotos, em um recurso econômico eambientalmente seguro. Maiores detalhes desta modalidade de reúso, são tratados ao longo destetrabalho.
LEVANTAMENTO INTERNACIONAL DA UTILIZAÇÃO AGRÍCOLA DOS EFLUENTES DE ETES
A tabela 2 apresenta o levantamento realizado em diversos países que utilizam os efluentes de estações detratamento de esgotos para o uso agrícola. Observa-se, nessa tabela, que o reúso agrícola é praticado tanto empaíses desenvolvidos como os Estados Unidos, Alemanha, Israel e Austrália, como em países emdesenvolvimento como o México, Peru e Índia. Em vários países, o reúso é regulamentado em legislaçãoespecífica e faz parte de programas governamentais de irrigação e gestão de recursos hídricos.
Tabela 2: Exemplo de países que utilizam o efluente de esgotos para o uso agrícola.Local Cultivo Tratamento Área irrigada (ha)
América Latina• México
Mexicali HortaliçasSistema australiano 250.000
• PeruICASan Juan (Lima)
Algodão, uva,Hortaliças
Lagoas facultativasLagoas facultativa e de
maturação4.300
EUA• Muskegon, Michigan• Lubbock, Texas
VáriosAlgodão
Lagoa aerada e dematuração
Tratamento primário,secundário e desinfecção
14.000
Europa• Alemanha Hortaliças Tratamento primário,
secundário e desinfecção28.000
• Israel VáriosLagoa anaeróbia,facultativa e de
maturação10.000
Ásia• Índia
CalcutáVários Lagoas 73.000
Austrália• Melbourne Forragens Lagoas 10.000
Africa e Oriente Médio• Tunísia Vários Lagoas 7.350
• Kuwait Vários Tratamento primário,secundário e desinfecção
12.000
• Sudão Bosques Tratamento primário esecundário
2.800
Fonte: Adaptado de Kellner & Pires (1998) e Bastos (1999).
Além dos exemplos citados na tabela 2, Bastos (1999) relaciona, também, outros países que utilizam osefluentes de ETEs na agricultura, destacando-se, a China com 1.330.000 ha de área irrigada; Chile com16.000 ha; Arábia Saudita com 4.400 ha e Argentina com 3.700 ha.
21º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental
ABES – Trabalhos 5
Dentre essas aplicações, destacam-se a fertirrigação em Israel e a experiência da cidade do México, da qualcerca de 45 m3/s de esgotos sanitários, combinados a 10 m3/s de águas pluviais, são utilizados em 80.000hectares, principalmente em culturas de forrageiras e cerealíferas, a 60 km da região metropolitana,organizados em perímetros irrigados e abastecidos por um complexo sistema de canais e reservatórios. Outroexemplo de reuso planejado e controlado por autoridades governamentais são os da Arábia Saudita e Tunísia,que apresentam como meta o reúso da totalidade de efluentes domésticos produzidos. Enquanto o primeiroadota rígidos padrões de tratamento e controle rigoroso da distribuição dos efluentes tratados (tratamentoterciário associado à restrição de culturas irrigadas), no segundo convivem o reuso planejado com efluentestratados e esgotos brutos.
Na América Latina, Peru e Chile apresentam também exemplos significativos de reúso. No Chile, todo oesgoto de Santiago (cerca de 5 milhões de habitantes) é usado para irrigação em áreas vizinhas à cidade. Emépocas de estiagem, normalmente se pratica o reúso direto para irrigação maciça de hortaliças.
No Brasil, pouco ou quase nada se tem registrado sobre reúso direto de efluentes, tratados ou não, o que nãoquer dizer que não ocorra e de forma indiscriminada e sem controle. Mas o reúso indireto é com certezaprática corrente, haja vista a quase inexistência de tratamento de esgotos e somente 10% do volume total deesgotos coletados no país são submetidos à algum tipo de tratamento. Além disso, vários estudos sobre aqualidade de águas de irrigação ou de hortaliças comercializadas em diversas regiões do país, reforçam osindícios da prática disseminada de irrigação com esgotos, ao menos de forma indireta. (Bastos, 1999)
DISPONIBILIDADE DE ESGOTOS PARA IRRIGAÇÃO EM SISTEMAS OPERADOS PELASABESP
Os efluentes produzidos pelas ETEs em 365 municípios operados pela SABESP é da ordem de 25 m3/s para oano 2.000 e de 60 m3/s para o ano 2.010. Entretanto, os efluentes produzidos na Região Metropolitana de SãoPaulo, devido a localização das ETEs, dificilmente serão utilizados para a irrigação de culturas agrícolas e noLitoral, a maior parte dos esgotos são lançados no mar através de emissários submarinos. Portanto, somenteos efluentes produzidos no Interior terão grande possibilidade de uso agrícola, principalmente os efluentes delagoas de estabilização. Segundo levantamento realizado por Ebert (1998), no Interior, a SABESP opera 195lagoas de estabilização, cuja vazão dos efluentes dessas lagoas é da ordem de 1.486 l/s (vazão atual) e a vazãode projeto é estimada em 4.325 l/s.
Telles (1999), estimou que a demanda de água de irrigação para o Estado de São Paulo é da ordem de 133,20m3/s (ano 2.010), para atender uma área de 450.000 hectares, representando 16,84% da demanda de água deirrigação no Brasil. Os efluentes das lagoas de estabilização localizadas no Interior, representam cerca de 3%do total de água de irrigação previsto, e poderá irrigar cerca de 15.000 hectares.
PADRÕES DOS EFLUENTES DE ETES RECOMENDADOS PARA O USO AGRÍCOLA
NORMAS E PADRÕES MICROBIOLÓGICAS
A utilização de esgotos para a irrigação, envolve riscos à sáude humana, devido aos microrganismospatogênicos contidos nos esgotos. Quando se estuda o uso de efluentes de ETEs para a irrigação, deve-seavaliar suas características microbianas e bioquímicas segundo as normas de saúde pública, tendo emconsideração o tipo de cultura, o solo, o sistema de irrigação e a forma em que se consumirá o produto.Somente depois de verificar que estas águas reúnem as condições especificadas pelas normas de saúde, deve-se considerar a avaliação em termos de seus componentes químicos.
Para o uso agrícola dos efluentes de ETEs, são geralmente utilizados na maioria dos países, as diretrizes daOrganização Mundial de Saúde (OMS), os padrões de qualidade do Estado da Califórnia e as diretrizesrecomendadas pela Agência de Meio Ambiente dos Estados Unidos, a EPA – Environmental ProtectionAgency. Desde a sua publicação, essas diretrizes tem servido de referência e adotados como normas emdiversos países, seja como meras cópias, seja adaptados às particularidades locais.
21º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental
ABES – Trabalhos Técnicos6
• Diretrizes recomendadas pela Organização Mundial de Saúde (OMS) em 1989 - estabelece os critériosbásicos para a proteção dos grupos de riscos, associados a esquemas de reúso agrícola, como mostra atabela 3. Esses critérios e diretrizes foram estabelecidos com base em um longo processo técnico ecientífico preparatório e na evidência epidemiológica, disponível até então. (Hespanhol, 1990)
Tabela 3: Diretrizes Microbiológicas Recomendadas pela OMS para o Uso Agrícola dos EsgotosCategoria Condições de
reúsoGrupos de risco Nematodos
intestinais (1)
(Nº ovos/litro)(2)
Coliformesfecais
(Nº / 100ml) (3)
Sistema detratamento
recomendadopara atingir a
qualidademicrobiológic
a
A Irrigação deculturas a seringeridas cruas,camposesportivos,parques públicos(4)
Operários,consumidores,público
≤ 1 ≤ 1.000 Lagoas deestabilizaçãoem série outratamentoequivalente
B Irrigação decereais, culturasindustriais,forragem, pastose arvores (5)
Operários ≤ 1 Não aplicável Retenção emlagoas deestabilizaçãopor 8 a 10 diasou remoçãoequivalente dehelmintos ecoliformesfecais
C Irrigaçãolocalizada deculturas dacategoria B, senão ocorrerexposição detrabalhadores edo público
Nenhum Não aplicável Não aplicável Pré-tratamentorequerido pelatécnica deirrigaçãoaplicada, masnão menos doque tratamentoprimário
*- Em casos específicos, fatores epidemiológicos, socioculturais ou ambientais devem ser levados emconsideração e essas diretrizes modificadas de acordo.
1 - Ascaris, Trichuris, Necator americans e Ancilostomus duodenalis2 - Média aritmética durante o período de irrigação3 - Média geométrica durante o período de irrigação4 - Um valor diretriz mais restritivo (200 Coliformes fecais por 100ml) é apropriado para gramados públicos,tais como os de hotéis, com os quais o público tenha contato direto.5 - No caso de árvores frutíferas, a irrigação deve cessar duas semanas antes dos frutos serem colhidos, efrutos não devem ser colhidos do chão. Irrigação por sistemas de aspersores não deve ser utilizada.Fonte: Hespanhol (1990).
21º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental
ABES – Trabalhos 7
• Padrões recomendadas pelo Estado da Califórnia para o uso agrícola de águas residuárias (tabela 4) –países industrializados ou com maior disponibilidade de recursos financeiros tendem a seguir o padrãodo Estado de Califórnia, às vezes tornando-se ainda mais exigente, pela inclusão explícita de limites paraoutros organismos patogênicos, tais como, vírus e giardia.
• Diretrizes recomendadas pela EPA (1992) – os resultados propostos por essa norma baseiam-se nosresultados de projetos de demonstração realizados em Monterey, na Califórnia e em numerosos projetosexistentes em diversos estados dos Estados Unidos (tabela 5).
Tabela 4: Padrões de Qualidade do Estado da Califórnia para o Uso Agrícola de Águas ResiduáriasTratamento Mínimo
ReúsoPrimário (1)
Secundário eDesinfecção
SecundárioCoagulação
Filtração (2) eDesinfecção
Coliformes(3)
IrrigaçãoForragens x - - S/exigênciaGrãos x - - S/exigênciaVegetais ingeridos crus
Irrigação superficial - x - 2,2Irrigação por aspersão - - x 2,2
Produtos processados antes deingeridos
Irrigação superficial x - S/exigênciaIrrigação por aspersão - x - 23
Parques e jardins - x 23
Reservatórios
Uso recreacional restrito (4) - x - 2,2Uso recreacional não restrito - x 2,2
(1) Sólidos sedimentáveis ≤1.0 ml/l/h(2) Turbidez ≤ 1,0 UT.(3) NMP/100 ml - amostragem diária.(4) Não é permitido o uso recreacional para natação e outros esportes aquáticos.Fonte: Ongerth (1982).
21º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental
ABES – Trabalhos Técnicos8
Tabela 5: Diretrizes Recomendados pela EPA para o Reúso Agrícola de Efluentes de Esgotos em ZonasUrbanas.
Tipos de reúsoNível de
Tratamento (a)
Qualidade da águapara reúso (b, c, d,
e)
Monitoramento daágua de reúso
Distância deproteção
Secundário pH: 6-9 pH: semanal
Filtração <10 mg/l DBO DBO: semanal
<2 UNT Turbidez: contínuo
Coliformes fecaisnão detectáveis em
100 mlColiformes: diário
Todo tipo de irrigação dejardins, como campos degolfe, parquescemitérios, assim como,lavagem de automóveis,limpeza de mictório,sistema de combate aincêndio e derefrigeração com arcondicionado, e qualqueroutro uso semelhante.
Desinfecção
1 mg/l de clororesidual
Cloro residualcontínuo
15m dos poçosde água paraabastecimentopúblico
(a) Em áreas de irrigação com acesso controlado, as precauções no projeto e na operação reduzemsignificativamente o contato do público com a água de reúso, podendo admitir um nível de tratamentomenor, tais como, tratamento secundário e desinfecção, de modo que não ultrapasse 14 coliformes fecaispor 100 ml.
(b) Águas de reúso não deverá conter níveis detectáveis de microrganismos patogênicos.(c) Águas de reúso deverá ser transparente, inodora e não deverá conter substâncias tóxicas em casos de
ingestão.(d) Pode ser necessário um determinado nível de cloro, ou um tempo maior de contato, a fim de assegurar
que os vírus e os parasitas sejam efetivamente inativados ou destruídos.(e) Recomenda-se um nível de cloro residual igual ou superior a 0,5 mg/l na rede de distribuição para
reduzir os odores, o crescimento da película biológica e a reativação microbiana.Fonte: U.S.EPA (1992).
PROCESSOS DE TRATAMENTO DE ESGOTOS
QUALIDADE DO EFLUENTE DE ESGOTO PARA USO AGRÍCOLA
Os critérios de tratamento para reúso agrícola são distintos daqueles estabelecidos para a descarga emefluentes líquidos em corpos de água, que tem como objetivos do tratamento de esgotos, a remoção de sólidossuspensos, compostos orgânicos e organismos patogênicos. Para o reúso agrícola é importante que osefluentes tratados tenham concentrações significativas de matéria orgânica e o máximo possível dosnutrientes e micronutrientes contidos no esgoto bruto. Pearson (1986) apresenta os padrões para efluentesnormalmente utilizados para irrigação em termos de DBO e coliformes fecais (tabela 6).
PROCESSOS DE TRATAMENTO DE ESGOTO PARA REMOÇÃO DE ORGANISMOSPATOGÊNICOS
A tabela 7, sumariza a informação disponível sobre a remoção de bactérias e helmintos presentes em esgotosdomésticos por diversos sistemas de tratamento, indicando onde as diretrizes da Organização da Saúde, parairrigação irrestrita (categoria A da tabela 3) podem ser atendidas.
A análise da tabela 7 leva a concluir que, em países de clima predominantemente quente, como o Brasil, atecnologia mais adequada para o tratamento de efluentes para o uso agrícola são as lagoas de estabilização.Lagoas em série constituídas por unidades anaeróbias, facultativas e de maturação
21º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental
ABES – Trabalhos 9
com tempos de detenção hidráulicos médios de 10 a 30 dias (dependendo da temperatura) podem serprojetadas para atender às diretrizes da Organização Mundial de Saúde, tanto para coliformes fecais comopara helmintos.
Tabela 6: Padrão do Efluente Irrigação Recomendado para Irrigação.Método de reúso DBO5
(mg/l)Coliformes fecais
(NMP/100 ml)
Irrigação de árvores, algodão e outrasplantações não comestíveis
60 50.000
Irrigação de citricultura, forragens ecastanhas
45 10.000
Irrigação de cana de açúcar, campos deesportes, vegetais que não necessitam decozimento*
35 1.000
Irrigação irrestrita, incluindo parques egramados
25 100
* A irrigação deve ser interrompida duas semanas antes da colheita; além disso, nenhuma fruta deve ser pegado chão.** As concentrações de DBO5 e coliformes fecais não devem exceder em 80% das amostras.Fonte: Pearson (1986).
CARACTERÍSTICAS AGRONÔMICAS DOS EFLUENTES DE ETES
As características dos esgotos estão associadas ao processo de tratamento empregado. De modo geral,processos biológicos de tratamento bem operados podem alcançar eficiências de remoção de matéria orgânicae sólidos em suspensão da ordem de 90%. Quanto aos macronutrientes, em alguns processos, nitrogênio eyfósforo poderão ser transformados, por exemplo através da nitrificação em processos aeróbios edesnitrificação em processos anaeróbios. Entretanto, sólidos e sais dissolvidos praticamente não sãoremovidos por processos convencionais de tratamento.A tabela 8 são apresenta as características típicas do esgoto bruto, efluentes primários, efluentes secundários elagoas de estabilização. Pelo que se observa na tabela 8, os efluentes de ETEs contêm macro emicronutrientes. Quanto aos macronutrientes principais, os efluentes contêm cerca de 30 mg/l de nitrogêniototal, 14 mg/l de fósforo e 30 mg/l de potássio. Também contêm micronutrientes como, cobre, zinco,manganês, boro, molibdênio e cloro. Em se tratando de esgotos domésticos, o metais pesados estão bemabaixo das concentrações recomendadas para águas de irrigação, apresentada na tabela 9.
21º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental
ABES – Trabalhos Técnicos10
Tabela 7: Remoção de Organismos Patogênicos em Sistemas de Tratamento de Esgotos.
TratamentoRemoção (log10)
bactériasHelmintos Vírus Cistos
Sedimentação primária :
Simples 0-1 0-2 0-1 0-1
Com coagulantes 1-2 1-3(f) 0-1 0-1
Lodos ativados(a) 0-2 0-2 0-1 0-1
Filtro biológico(a) 0-2 0-2 0-1 0-1
Lagoa aerada(b) 1-2 1-3 1-2 0-1
Valo de oxidação(a) 1-2 0-2 1-2 0-1
Desinfecção(c) 2-6(f) 0-1 0-4 0-3
Lagoa de estabilização(d) 1-6(f) 1-3(f) 1-4 1-4
Reservatórios de acumulação(e) 1-6(f) 1-3(f) 1-4 1-4
a Incluindo decantador secundário.b Incluída lagoa de sedimentação.c Cloração ou ozonização.d A eficiência depende do número de unidades em série e outros fatores ambientais.e A eficiência depende do tempo de detenção.f Com projeto e operação adequados as diretrizes para irrigação irrestrita podem ser atendidas.Fonte: Hespanhol (1999).
Tabela 8: Caracterização de efluentes de esgotos para o uso agrícolaParâmetro Esgoto bruto Efluente primário Efluente secundário Efluente de lagoa
de estabilizaçãoPH 7,0 6,8 6,6 8,2N total (mg/l) 35 - 70 47,4 34,9 30,2P total (mg/l) 5 - 25 10,9 14,0 14,6K (mg/l) - 31,4 32,7 36,8Ca (mg/l) - 54,6 55,6 74,0Mg (mg/l) - 34,5 34,9 32,2RAS - 6,2 5,9 3,2Cu (mg/l) - <10-100 <10-100 30Mn (mg/l) - - - 13,2Mo (mg/l) - <2,0-3,1 <2,0-2,7 -Cl (mg/l) 20 - 50 155 155 166,9Zn (mg/l) - 20 30 60-570B (mg/l) - 1,1 1,2 1,5
Fonte: Adaptado de Bastos (1999).
21º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental
ABES – Trabalhos 11
Tabela 9: Concentração Máxima de Elementos Químicos em Águas para Irrigação.
ElementoMáxima ConcentraçãoRecomendada (mg/l)
Observação
Al(alumínio)
5,0
Pode causar improdutividade emsolos ácidos (pH<5,5) mas emsolos mais alcalinos (pH>5,5)precipitarão o íon e eliminarãoqualquer toxicidade.
As(arsênio)
0,10
A toxicidade para plantas variaamplamente situando-se entre 12mg/l para pastagem até 0,5 mg/lpara arroz .
Be(berílio)
0,10
A toxicidade para plantas variaamplamente situando-se entre 5mg/l para couve até 0,5 mg/l parao feijão
Cd(cádmio)
0,010
Tóxico para feijão, beterraba e,nabo em concentrações tãopequenas quanto 0,1 mg/l emsolução nutriente. Limitesconservativos são recomendadosdevido ao efeito cumulativo emplantas e no solo, paraconcentrações que possam sernocivas aos humanos.
Co( cobalto)
0,050
Tóxico para plantações de tomateem concentrações maiores que 0,1mg/l em solução com nutrientes.Sua toxicidade tende a ser anuladaem solos neutros ou alcalinos.
Cr(cromo)
0,10
Limites conservativos sãorecomendados devido à ausênciade conhecimento de sua toxicidadeem plantas.
Cu(cobre)
0,20
Tóxico para várias plantas emconcentrações variando de 0,1mg/l até 1,0 mg/l em soluçãonutriente.
F(flúor)
1,0Inativo em solos neutros oualcalinos.
Fe(ferro)
5,0
Não tóxico em solos arejados, maspode contribuir para acidificação eperda da disponibilidade de fósforoe molibdênio.Se a irrigação for por aspersão, osequipamentos e a plantação podemadquirir má aparência.
Li(lítio)
2,5
Tolerado por várias plantaçõespara concentrações acima de 5mg/l. Tóxico para plantas cítricasem níveis inferiores a 0,075 mg/l.Atua similarmente ao boro.
Mn(manganês)
0,20Tóxico para várias plantações apartir de pequenas concentrações,mas usualmente em solos ácidos.
21º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental
ABES – Trabalhos Técnicos12
Mo(molibdênio)
0,010Pode ser tóxico para o gado se aforragem for plantada em solo comaltos níveis de molibdênio.
Ni(níquel)
0,20
Tóxico para várias plantas emconcentrações de 0,5 mg/l a 1,0mg/l, tendo sua toxicidadereduzida para pH alcalino ouneutro.
Pb(chumbo)
5,0Em altas concentrações pode inibiro crescimento de células vegetais.
Se(selênio)
0,020
Tóxico para plantas emconcentrações tão baixas quanto0,025 mg/l e tóxico para o gado sea forragem foi plantada em soloscom altas concentrações deselênio. É essencial para osanimais, mas em baixasconcentrações.
Sn(estanho)
-Não se conhecem tolerânciasespecíficas para plantas.
V(vanádio)
0,10Tóxico para algumas plantas embaixas concentrações.
Zn(zinco)
2,0
Tóxico para algumas plantas emvárias concentrações;Toxicidade reduzida para pH>6,0e em solos com fina textura ouconsiderados orgânicos.
Fonte: Metcalf & Eddy (1991).
DESINFECÇÃO DE EFLUENTES DE ETES
Em estações de tratamento de esgotos, índices de remoção de 80 a 90% de contaminantes físico-químicos sãoconsiderados importantes, no entanto, para o caso de microrganismos, tais valores podem não ser suficientes,pois as contagens de organismos são muito elevadas. Por exemplo, os esgoto brutos contêm cerca de 108
coliformes fecais por 100 mililitros e apesar da remoção de 90% em estação de tratamento, ainda restaria 107
coliformes e nesse caso, a remoção não seria significativa.
Para atingir as diretrizes de reúso irrestrito em culturas agrícolas, a OMS recomenda que o efluente de esgototenha menos do que 1.000 coliformes fecais por 100 mililitros, portanto, haverá a necessidade de remoção de5 unidades log10 para atingir esses valores, o que poderá ser obtido através de tratamento por lagoas deestabilização e/ou desinfecção dos efluentes do tratamento. As lagoas de estabilização são processos naturaisde desinfecção de baixo custo, com eficiência comparável ao cloro, mas sem apresentar a potencialidade deformação de subprodutos prejudiciais e manutenção de residuais, que poderiam afetar a reutilização dosefluentes tratados ou a vida no corpo receptor, mas demandam grandes áreas que nem sempre sãodisponíveis.
Os principais processos de desinfecção de efluentes de ETEs para o uso agrícola são: radiação ultravioleta,cloro, ozonização e ácido peracético. A seguir são apresentados algumas considerações a respeito dessesprocessos de desinfecção:
• CloroA cloração constitui no método de desinfecção de efluentes de ETEs mais utilizados, em praticamente todasas partes do mundo, devido ao seu custo relativamente reduzido e razoável eficiência germicida. Entretanto, a
21º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental
ABES – Trabalhos 13
desinfecção com cloro pode gerar residual que, mesmo em baixa concentração, tem efeito tóxico à vidaaquática, apresentando ainda, subprodutos cancerígenos, como por exemplo, os organoclorados. Para Metcalf& Eddy (1991), a desinfecção de efluentes de lodos ativados requer a aplicação de doses de cloro entre 2 e 8mg/l, e para efluentes de reatores anaeróbios que apresentam altas concentrações de sólidos e amônia, adesinfecção requer a aplicação de cerca de 15 mg/l de cloro (Gasi et al, 1988). Para Johnson et al (1979),desinfetar efluentes de lagoas de estabilização com grandes concentrações de sólidos em suspensão devido apresença de algas, requer concentrações de cloro residual de 0,5 a 1,0 mg/l e tempos de contato de 50minutos.
• OzonizaçãoO ozônio apresenta eficiência comparável ao cloro e não mantém residual com ação desinfetante, o que évantajoso no caso específico de desinfecção de esgotos sanitários. Por ser um oxidante forte, pode gerar váriossubprodutos pela quebra de moléculas orgânicas complexas, os quais podem ser potencialmente cancerígenos.Os custos envolvidos, neste caso, são muito superiores àqueles correspondentes ao uso do cloro (Daniel &Campos, 1992).
• Radiação ultravioletaA radiação ultravioleta é um método de desinfecção com eficiência superior ao cloro e com a vantagem denão gerar subprodutos indesejáveis e não manter residual que poderia afetar o equilíbrio do ecossistema noqual o efluente está sendo lançado. A inativação dos microrganismos ocorre a nível cromossômico, pois aradiação ultravioleta que atinge o DNA gera dímeros de pirimidina que impedem a duplicação normal dosmicrorganismos. As lâmpadas de baixa pressão de vapor de mercúrio são a principal fonte de radiaçãoultravioleta utilizada para desinfecção. A dose mínima de radiação é normalmente fixada em 16 mWs/cm2.Este valor foi determinado em laboratório com o objetivo de inativar 99,999% de Escherichi coli. Doses de30 a 40 mWs/cm2 são mais apropriadas, particularmente quando é necessário inativar virus (Daniel &Campos, 1991).
• Ácido peracéticoO ácido peracético é formado pela reação de ácido acético e peróxido de hidrogênio, sendo um líquidoincolor, com odor acre e irritante, e explode, quando aquecido acima de 110o C. A toxidade aguda do ácidoperacético é baixa, não havendo registro na literatura de que o ácido peracético possa ser cancerígeno ouapresentar toxicidade na reprodução e desenvolvimento humano. As informações disponíveis na literaturasão, em maioria, sobre a desinfecção de esgotos sanitários. Gasi et al (1995) desinfetaram efluentes de lodosativados empregando ácido peracético em dosagens de 5 mg/l e tempo de contato de 27 minutos, obtendoremoção de 99,98%, 99,40% e 96% de coliformes totais, coliformes fecais e colifagos, respectivamente. Alémdisso, verificaram que a aplicação de ácido peracético oxida a matéria orgânica, removendo em média 22,5%de DBO do efluente de lodos ativados.
APLICAÇÃO DOS EFLUENTES DE ETES EM CULTURAS AGRÍCOLAS
QUALIDADE DA ÁGUA DE IRRIGAÇÃO
A água para irrigação deve obedecer a determinados critérios de qualidade que visem a preservação daqualidade das culturas e dos níveis de produção, a preservação do solo agrícola e a proteção da saúde públicado consumidor, principalmente no que se refere a vegetais que possam ser ingeridos sem cozimento. Para airrigação, um dos aspectos mais importantes é o teor de sais presentes na água, os quais se acumulam no soloou são absorvidos pelas plantas ou evaporam. Os principais problemas associados à qualidade da água parairrigação são a salinidade, redução da infiltração de água no solo e toxicidade de íons específicos. (Bastos,1999)
• SalinidadeUma concetração elevada de sais dissolvidos provoca um aumento de pressão osmótica impedindo as plantasde assimilar água. A salinidade excessiva no nível da zona da raiz, ocasiona sucessivamente a queima dasfolhas, impede o crescimento e ocasiona a destruição das plantas. Assim, tanto o crescimento como aprodutividade decrescem quando a salinidade da água de irrigação ultrapassa determinados limites. Até um
21º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental
ABES – Trabalhos Técnicos14
máximo de 1.000 mg/l os efeitos salinos são praticamente negligíveis. Entretanto, acima de 5.000 mg/lapenas algumas culturas bastante tolerantes apresentam boa produtividade. (Tsutiya, 1978)
• Infiltração de águaAlta salinidade aumenta a velocidade de infiltração da água, inversamente, baixa salinidade reduz acapacidade de infiltração. Os problemas de infiltração associados aos altos teores de sódio são avaliados pelamedida da relação de adsorção de sódio (RAS), que leva em conta o excesso de sódio em relação ao cálcio emagnésio.
• ToxidadeOs íons mais tóxicos são o cloreto, o sódio e o boro. Uma vez absorvidos tendem a se acumular nas folhasdurante o processo de transpiração, causando danos como queimaduras e queda de rendimento. O sódio ecloreto podem também ser absorvidos diretamente pelas folhas durante a irrigação por aspersão. Diferentesculturas apresentam ainda tolerância variada ao excesso de nitrogênio, que pode provocar inclusivecrescimento vegetativo, porém com queda de qualidade do produto.
TÉCNICAS DE IRRIGAÇÃO DE EFLUENTES DE ETES
A aplicação de esgotos tratados pode ser efetuada através dos seguintes métodos básicos de irrigação:• Inundação – consiste na cobertura de toda a área cultivada com um lençol d’água com uma determinada
espessura, que é função do tipo de solo e da cultura;• Sulcos e canais – o efluente é distribuído através dos canais e se infiltra no solo, molhando apenas uma
pequena parte da superfície do solo;• Aspersores – o efluente é aplicado em tubulações sob pressão, dispostas no solo, e aspergido através de
bocais especiais sobre o terreno, fazendo com que o solo e as culturas sejam molhados de maneirasemelhante ao que ocorre durante as chuvas;
• Irrigação subsuperficial – apenas uma pequena porção do solo é molhada, mas permitindo a saturação dosubsolo;
• Irrigação por gotejamento – irrigação localizada, na qual a água é aplicada a cada planta,individualmente.
Cada um desses métodos de irrigação implica em diferentes riscos de saúde pública para os grupos de risco,diferentes custos e diferentes eficiências no uso da água aplicada. A tabela 10 relaciona todos esses fatores eserve como base para levantar os benefícos e custos associados a cada método de irrigação.
Tabela 10: Escolha dos Métodos de Irrigação para os Efluentes de ETEsMétodo de irrigação Fatores que afetam a escolha Medidas protetivas necessáriasInundação Menores custos
Não é necessário nivelamentopreciso do terreno
Proteção completa para operários agrícolas,consumidores e manuseadores de culturas
Sulcos Custo baixoNivelamento pode sernecessário
Proteção para operários agrícolasPossivelmente necessária para consumidores emanuseadores de culturas
Aspersores Eficiência média do uso daágua
Algumas culturas da categoria B, principalmenteárvores frutíferas são excluídasDistância mínima de 100 metros de casas e estradas
Subsuperficial oulocalizada
Custos elevadosElevada eficiência do uso daáguaAlta produtividade agrícola
Filtração para evitar entupimentos de orifícios(exceto no caso de irrigação por “bubbles”)
Fonte: Hespanhol (1999).
21º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental
ABES – Trabalhos 15
CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES
• O uso agrícola de efluentes das estações de tratamento de esgotos é um importante elemento das políticase estratégias de gestão de recursos hídricos, pois uma política criteriosa de reúso, transforma aproblemática poluidora e agressiva dos esgotos, em um recurso econômico.
• A fertirrigação com esgotos sanitários tratados irá proporcionar uma economia significativa defertilizantes, além de aliviar a demanda e preservar a oferta de água. A sua aplicação com os devidoscuidados e vencidas as resistências de natureza cultural, o reúso agrícola apresenta-se como uma soluçãosanitariamente segura, economicamente viável e ambientalmente sustentável.
• Recomenda-se que os governos estaduais e federais iniciem processos de gestão para estabelecer basespolíticas, legais e institucionais para o reúso, tanto ao uso de efluentes, como aos planos estaduais ounacionais de recursos hídricos.
• O conhecimento acumulado sobre a utilização agrícola de efluentes de ETEs no Brasil ainda é pequeno,o que torna premente a necessidade de pesquisas e ações na direção de reúso controlado, incluindo suaregulamentação.
• A tecnologia mais adequada para o tratamento de esgotos para o uso agrícola, são as lagoas deestabilização. A SABESP opera cerca de 195 lagoas de estabilização no Interior do Estado de São Paulo,cuja vazão representa aproximadamente 3% do total de água de irrigação previsto para o Estado SãoPaulo, e poderá irrigar cerca de 15.000 hectares.
• Os efluentes das ETEs contêm matéria orgânica e macro e micronutrientes. Quanto ao macronutrientes,os efluentes contêm cerca de 30 g/m3 de nitrogênio total, 14 g/m3 de fósforo e 30 g/m3 de potássio. Em setratando de esgotos domésticos, os metais pesados não constituem problemas para a aplicação agrícola, eos micronutrientes provavelmente estarão em concentração abaixo dos teores tóxicos e acima dademanda nutricional da maioria das culturas.
• A principal limitação do uso agrícola dos efluentes de ETEs, refere-se a qualidade microbiológica daságuas residuárias, pois os esgotos sanitários podem veicular os mais variados microrganismospatogênicos, como os vírus, bactérias, protozoários e helmintos. Para o reúso agrícola é imprescindívelque se obedeça as diretrizes microbiológicas, como o da Organização Mundial de Saúde.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
1. BASTOS, R. K. X. (1999). Utilização agrícola de esgotos sanitários. ABES. São Paulo.2. CAMPOS, J. R.; DANIEL, L. A (1991). Potencialidade do emprego da radiação ultravioleta na
desinfecção de esgotos sanitários. 16o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental. ABES.Goiânia. GO.
3. DANIEL, L. A.; CAMPOS, J. R. (1992). Fundamentos e aspectos de projeto de sistemas de desinfecçãocom radiação ultravioleta. Revista DAE, nº 163. São Paulo.
4. EBERT, R. (1998). Lagoas de estabilização operadas pela SABESP. Relatório Interno. Superintendênciade Pesquisa e Desenvolvimento Tecnológico. SABESP. São Paulo.
5. ENVIRONMENTAL PROTECTION AGENCY – EPA. (1986). Design manual – Municipal wastewaterdisinfection. Washington. U.S.A.
6. ENVIRONMENTAL PROTECTION AGENCY – EPA. (1992). Manual on guidelines for water reuse.Center for Environmental Research Information. Cincinnati, Ohio
7. GASI, T. M. T. (1996). Cloração de efluentes de lagoas de estabilização. Escola Politécnica da USP.Departamento de Engenharia Hidráulica e Sanitária. São Paulo.
8. HESPANHOL, I. (1990). Guidelines and integrated measures for public health protection in agriculturalreuse systems. J. Water SRT – Aqua. Vol. 39, Nº 4.
9. HESPANHOL, I. (1997). Esgotos como recurso hídrico – Parte I: Dimensões políticas, institucionais,legais, economico-finaceiras e sócios culturais. Instituto de Engenharia de São Paulo, nº 523. São Paulo.
10. HESPANHOL, I. (1998). Reuso integrado à gestão de recursos hídricos – Bases para planejamento.Seminário Internacional de Reuso da Água na Região Metropolitana de São Paulo. ABES/SP. São Paulo.
11. HESPANHOL, I. (1999). Água e saneamento básico – Uma visão realista. Capítulo 8. In: Águas Docesno Brasil. Instituto de Estudos Avançados da USP. São Paulo.
12. HESPANHOL, I.; PROST, A. (1994). Who guidelines and national standards for reuse and waterquality. Water Research, 28 (1). London.
21º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental
ABES – Trabalhos Técnicos16
13. KELLER, E.; PIRES, E. C. (1998). Lagoas de estabilização: projeto e operação. ABES. Rio de Janeiro.14. METCALF & EDDY. (1991). Wastewater engineering: treatment, disposal, and reuse. McGraw-Hill.
New York.15. PAGANINI, W. S. (1997). Disposição de esgotos no solo. AESABESP. São Paulo.16. PEARSON, H. W. (1986). The reuse of waste stabilization pond effluents for aquaculture and
agriculture. Centro Panamericano de Ingenieria Sanitaria y Ciencias del Ambiente. Lima.17. TELLES, D. A Água na agricultura e pecuária. Capítulo 9. In: Águas Doces no Brasil. Instituto de
Estudos Avançados da USP. São Paulo.18. TSUTIYA, M. T. (1978). Aplicação de águas residuárias na irrigação. Escola Politécnica da USP.
Departamento de Engenharia Hidráulica e Sanitária. São Paulo.19. WATER POLLUTION CONTROL FEDERATION (1989). Water reuse. Manual of Practice SM-3.
Alexandria. U.S.A.
Recommended