SISTEMA DE ESGOTO

SANITÁRIO

VALDINEI DA SILVA

LUCY ANNE GUTIERREZ

JOSÉ ALMIR PEREIRA

O termo esgoto é comumente utilizado sanitário na engenharia sanitária para

denominar a água residuária acumulada a partir das contribuições de esgoto doméstico,

de efluentes industriais e de água do terreno que entra nas tubulações coletoras de

esgoto (PEREIRA E SOARES, 2006).

Normalmente, o maior volume do esgoto sanitário na área urbana é relacionado

com o esgoto doméstico, que é constituído por material fecal e por águas servidas de

banheiros, cozinhas e lavatórios de residências, de estabelecimentos comerciais e de

áreas e instalações públicas.

Os efluentes dos processos e as águas de lavagem formam o esgoto industrial,

que pode apresentar grande vazão e elevado potencial de poluição / contaminação do

meio ambiente, mais particularmente dos recursos hídricos.

As águas de infiltração são aquelas que ao escoar ou infiltrar no terreno,

penetram nos coletores de esgoto, seja por juntas mal executadas ou aberturas nos

componentes da rede coletora de esgoto.A figura 1.1 representa as parcelas que formam

o esgoto sanitário.

ESGOTO SANITÁRIO

Esgoto doméstico Esgoto Industrial Águas de Infiltração

Figura 1.1 - Constituição do Esgoto Sanitário.

1.1VAZÃO DE ESGOTO SANITÁRIO

O volume de esgoto sanitário gerado em determinado tempo édenominado de

vazão, expresso normalmente em L/s, m3/h ou m

3/d, com valores variando de acordo

com o horário, o padrão sócio-econômico da população, as condições climáticas, a

regularidade do sistema de abastecimento de água e a manutenção da rede coletora

de esgoto, conforme representado na figura 1.2.

m a x

Vazão

H o ra

m e d

m i n

Figura 1.2 - Variação da Vazão de Esgoto Sanitário.

O conhecimento dos valores máximo, médio e mínimo da vazão de esgoto

sanitário é empregado no planejamento, projeto e operação dos sistemas de esgotamento

sanitário, pois permite.

Identificar a ocorrência de contribuições indevidas1 de águas de infiltração

(pluviais e subterrâneas) e de efluentes industriais;

Verificar se o valor da contribuição per capita de esgoto (l/hab.dia) é compatível

com as contribuições da área atendida;

Dimensionar as unidades do sistema de esgotamento sanitário.

Quando não é possível a realização da medição da vazão de esgoto sanitário, a

Associação Brasileira de Normas Técnicas (1986), na Norma Brasileira NBR 9649,

recomenda a utilização da vazão média de esgoto sanitário (Qmed), que éa soma das

vazões doméstica, de infiltração (Qinf) e de efluentes industriais (Qind):

Qmed = Qdom+ Qinf + Qind

Qmed = Pop .qe + Qinf + Qind

A Qmedcorreponde a multiplicação do número de habitantes pelo valor da

produção de esgoto de um habitante por dia, enquanto a Qind é a soma das vazões dos

efluentes das indústrias que contribuem para a rede coletora de esgoto sanitário2.

1 A diluição ocasionada pela entrada de águas pluviais nos coletores reduz as concentrações de

sólidos, compostos orgânicos e compostos inorgânicos, podendo resultar em transtorno para o

tratamento do esgoto sanitário.

2 Na NBR 9800 da Associação Brasileira de Normas Técnicas (1986) são recomendados limites

máximos, em termos de composição, para o lançamento de efluentes industriais na rede coletora de

esgoto, o que pode tornar necessário o tratamento prévio dos efluentes líquidos industriais antes do

lançamento no sistema coletor público de esgoto sanitário.

Por sua vez, a Qinf é a multiplicação do comprimento total da rede pelo valor da

taxa de infiltração. Segundo a NBR 9649 da Associação Brasileira de Normas Técnicas

(1986), o valor da taxa de infiltração pode ser adotado entre 0,05 e 1,0 L/s.km.

O fato de muitos locais não terem rede coletora de esgoto sanitário dificulta a

determinação da vazão e, naturalmente, do valor percapita de esgoto sanitário (qe).

Assim, os projetistas consideram o valor per capita de esgoto sanitário como o

resultado da multiplicação do valor per capita de água (q) por um coeficiente de

retorno (C), que relaciona o volume de esgoto com o volume de água utilizada, sendo

usual o valor de C = 0,80.

O valor per capita de água é mais fácil de ser obtido, em razão de a

concessionária do sistema de abastecimento de água ter conhecimento do volume de

água efetivamente consumido. A

Tabela 1.1 apresenta valores per capita de água (q) obtidos em experimentos

realizados em municípios brasileiros:

Tabela 1.1Consumo de Água em Cidades Brasileiras.

CIDADE-ESTADO População (hab) Ano Percapta (L/hab.dia) Fonte

Caieiras – SP 16.000 1980 200 SABESP

S. Bernardo do Campo – SP 264.000 1980 250 SABESP

Aracaju – SE 320.000 1979 192 ABES

Porto Alegre – RS 1.123.000 1981 318 DMAE

Salvador – BA 1.295.000 1979 248 ABES

Rio de Janeiro – RJ 4.410.000 1968 359 CEDAE

Grande São Paulo – SP 12.400.000 1980 282 DAE

Fonte: Pereira e Maciel (1999).

O valor per capita de água é utilizado para estimar a parcela doméstica da vazão

de esgoto sanitário. Exemplificando a vazão doméstica média (Qdomméd) na Região

Metropolitana de Belém (cerca de 1.700.000 habitantes), com o consumo per capita

de água de 265 L/hab.dia observado na pesquisa de Pereira e Maciel (1999) e o

coeficiente de retorno de 0,80:

Qdom med = Pop .q . C

Qdom med = 1.700.000 hab . 265 (l/hab.dia) .0,80

Qdommed = 360.400.000 L/dia= 360.400 m3/dia

Esse resultado indica que o volume médio diário de esgoto doméstico gerado no

município de Belém é semelhante ao de um prédio de 60 m de largura x 60 m de

comprimento x 100 m de altura, sendo importante ressaltar que nesse valor não estão

computadas as vazões de infiltração e de efluentes industriais.

1.2 COMPOSICÃO DO ESGOTO SANITÁRIO

O esgoto sanitário tem suas características físicas, químicas e biológicas

alteradas de acordo com o tipo de contribuição. Teoricamente é constituído por 99,9%

de água e 0,1% de sólidos, conforme representado na figura 1.3.

ESGOTO BRUTO 100%

Água (99,9%) Sólido (0,1%)

Orgânicos (70%) (30%) Inorgânicos

Figura 1.3Percentuais dos componentes presentes no esgoto

Os sólidos (grosseiros e suspensos), os compostos orgânicos e inorgânicos e os

microrganismos são poluentes / contaminante encontrados no esgoto sanitário e que,

portanto, precisam ser identificados e quantificados.

Entre as determinações laboratoriais mais comuns estão as físicas (temperatura,

sólidos totais, sólidos suspensos, sólidos sedimentáveis etc.), as químicas (pH,

alcalinidade, teor de matéria orgânica, metais etc.) e as biológicas (bactérias,

protozoários, vírus etc.).

ATabela 1.2 mostra a classificação do esgoto sanitário em fraco, médio e forte

proposta por Metcalf&Eddy (1991).

Tabela 1.2 - Classificação do Esgoto Sanitário Quanto à Composição.

Constituintes

Concentrações

(mg/L, onde não indicados)

Forte Médio Fraco

1. Sólidos totais 1200 720 350

1.1 Dissolvidos totais 850 500 250

1.1.1Fixos 525 300 145

1.1.2Voláteis 325 200 105

1.2Suspensos totais 350 220 100

1.2.1Fixos 75 55 20

1.2.2Voláteis 275 165 80

2. Sólidos sedimentáveis 20 10 5

3. DBO5, 20°C 400 220 110

4. Carbono total (TOC) 260 160 80

5. DQO 1000 500 250

6. Nitrogênio total (como N) 85 40 20

6.1Orgânico 35 15 8

6.2Amônia livre 50 25 12

6.3Nitritos 0 0 0

6.4Nitratos 0 0 0

7.Fósforo total 15 8 7

7.1Orgânicos 5 3 1

7.2 Inorgânicos 10 5 3

8.Cloretos 100 50 30

9.Alcalinidade (como CaCO3) 150 100 50

10.Graxa 150 100 50

Fonte:Metcalf&Eddy (1991).

Como os sólidos presentes no esgoto sanitário apresentam tamanhos, tipos e

formatos diferentes, é comum classificá-los em 3 grupos, de acordo com o tamanho,

conforme mostrado na fFigura 1.4.

Figura 1.4 Classificação dos tipos de sólidos

É importante observar que a visão humana percebe sólidos com dimensões

acima de 102m, sendo que os vírus, bactérias e protozoários não são perceptíveis a

olho nu pelo homem. Apesar dos 3 grupos para classificação dos sólidos, a

determinação do tamanho dos sólidos somente é possível com o auxílio de microscópio,

o que no caso do esgoto sanitário é pouco utilizado, pois:

a) É grande a variedade de sólidos;

b) São necessários equipamentos especiais para separação dos sólidos por

faixas de tamanho;

c) É demorado o tempo para essa determinação.

Desse modo, é comum a utilização de procedimentos mais simples e rápidos

para determinação dos sólidos. Entre esses procedimentos estão:

a) determinação dos sólidos totais e dos sólidos suspensos, que relacionam as

concentrações dos sólidos com o volume da amostra, sendo normalmente

expressos em mg/l;

b) determinação do volume dos sólidos sedimentáveis, que relaciona o volume de

sólidos que sedimenta em período de 1 hora em um cone Imhoff de 1 L, sendo

normalmente expresso em ml/l.

Os sólidos também podem ser classificados quanto a sua composição química,

sendo divididos em dois grandes grupos:

a) sólidos voláteis são orgânicos;

b) sólidos fixos são referentes a matéria inorgânica ou mineral.

O conhecimento da concentração da matéria orgânica é fundamental na operação

da estação de tratamento ou para avaliar os impactos do esgoto no corpo receptor,

especialmente da fração biodegradável que pode ser utilizada pelos microrganismos,

entre os quais estão os patogênicos.

É comum a utilização da Demanda Química de Oxigênio (DQO) e da Demanda

Bioquímica de Oxigênio (DBO5) para quantificar as concentrações de matéria orgânica

total e de matéria orgânica biodegradável, respectivamente.

A figura 1.5representa as formas em que a matéria orgânica pode ser encontrada

no esgoto sanitário.

Figura 1.5 Classificação da Matéria Orgânica.

No esgoto sanitário também são encontrados compostos de fósforo e de

nitrogênio, os quais são macronutrientes que favorecem o crescimento de algas e de

macrófitas, o que pode ocasionar significativas alterações no ambiente aquático,

como a redução do teor de oxigênio dissolvido e alteração da biota aquática.

Como o metabolismo dos microrganismos (obtenção de energia, crescimento,

reprodução etc) é relacionado com a decomposição de substratos orgânicos e

inorgânicos, o lançamento de esgoto sanitário favorece a proliferação de

microrganismos e, simultaneamente, a redução do teor de oxigênio dissolvido (OD)3

nos corpos d’água.

Assim, o conhecimento da carga do esgoto sanitário é utilizado para avaliar o

grau de poluição/contaminação do esgoto sanitário, definir o tratamento mais

adequado, monitorar o desempenho da Estação de Tratamento de Esgoto - ETE,

verificar o enquadramento do efluente tratado na legislação ambiental e estimar a

capacidade de autodepuração do corpo receptor.

As cargas de poluição/contaminação são normalmente expressas em kg/dia,

sendo o resultado da multiplicação da vazão pela concentração do parâmetro de

interesse. Por exemplo, as cargas de sólido total (CST) e de matéria orgânica

(CODBO5) são CST =Q (m3/d) . ST (g/m

3)e CODBO5 = Q (m

3/d) . DBO5 (g/m

3),

respectivamente.

3 Os microrganismos aeróbios utilizam OD como aceptor de elétrons na decomposição do material

orgânico biodegradável, o que, naturalmente, reduz a concentração do OD na massa líquida,

podendo, em alguns casos, tornar o ambiente anaeróbio.

MATÉRIA ORGÂNICA TOTAL(DQO)

Biodegradável (DBO )5 Não Biodegradável

1.3 SISTEMA DE ESGOTAMENTO SANITÁRIO

Como o lançamento de esgoto sanitário no meio ambiente é relacionado com a

degradação dos corpos d’água e com problemas de saúde pública, o sistema de

esgotamento sanitário (SES) é indispensável na infra-estrutura de áreas urbanas.Esse

sistema é formado pelas unidades coleta, elevação, tratamento e destino final, podendo

ser coletivo ou individual, de acordo com as características da comunidade.

1.3.1 Sistema Individual

O sistema individual é caracterizado pela coleta e/ou tratamento de pequena

contribuição de esgoto sanitário de imóveis domiciliares, comerciais e públicos em

locais desprovidos de rede coletora de esgoto.

Normalmente, esse sistema é utilizado como alternativa de afastamento do

esgoto do local da geração, tendo menor eficiência de remoção de poluentes e de

contaminantes do que a observada nos sistemas coletivos.

O grande número e o lançamento difuso de esgoto bruto ou de esgoto

parcialmente tratado nos sistemas individuais altera as características dos corpos d’água,

dificultando o monitoramento e controle da poluição / contaminação nesses corpos

receptores. Apesar disso, a falta de sistemas de esgotamento sanitário na infra-estrutura

urbana faz com que as soluções individuais ainda sejam muito utilizadas no Brasil,

conforme pode ser observado na tabela 1.3.

Tabela 1.3 Soluções utilizadas em locais sem rede coletora de esgoto.

Regiões Total de

Distritos

Distritos sem Rede Coletora de Esgoto

Principal Solução Alternativa

Total

Fossa

Séptica e

Sumidouro

Fossa

Seca

Vala

Aberta

Lançamentos

em Cursos

D’água

Outras Não

Disponível

Brasil 9.848 5.751 2.776 2.431 197 143 185 19

Norte 607 572 182 284 85 14 4 3

Nordeste 3.084 2.151 1.026 865 94 53 113 -

Sudeste 3.115 571 146 312 10 52 40 11

Sul 2.342 1.841 1.234 555 8 24 17 3

C. Oeste 700 616 188 415 - - 11 2

Fonte: Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (2002).

A fossa seca e o tanque séptico4 não são alternativas mais indicadas para

tratamento de esgoto em locais com grandes densidades populacionais, seja pela menor

eficiência de remoção de poluentes / contaminantes do que a observada nos sistemas

coletivos de tratamento, pela área requerida nos imóveis particulares, pelas dificuldades

do poder público para fiscalização da construção, operação e manutenção etc.

Pereira e Soares (2006) observam que o efluente líquido de tanque séptico ainda

apresenta concentrações de matéria orgânica, de sólidos e de microrganismos que

podem comprometer a qualidade da água dos recursos hídricos.

Dacach (1990) observa que, mesmo quando o tanque séptico é bem projetado e

satisfatoriamente operado, o efluente apresenta de 30 a 40% de sólidos em suspensão e

DBO não inferior a 30% dos valores referentes ao esgoto afluente.

Apesar disso, a falta de soluções coletivas de esgotamento sanitário faz com que

os tanques sépticos ainda sejam muito utilizados na maioria dos municípios brasileiros.

Em algumas situações, o efluente líquido dos tanques sépticos é encaminhado

para tratamento complementar5 em filtro anaeróbio, porém, comumente ocorre o

lançamento direto desse efluente em corpos d’água; na tubulação coletora de água

pluvial que termina em corpo d’água superficial ou em sumidouros que facilitam a

entrada no aqüífero subterrâneo.

Normalmente, essas soluções individuais são empregadas para esgoto

doméstico, porém o lançamento desse material residual em vala aberta ou diretamente

em corpos d’água não pode ser considerado como solução tecnicamente adequada e

ambientalmente segura.

4 A Associação Brasileira de Normas Técnicas utiliza a denominaçãotanque séptico na Norma

Brasileira 7229/1993 (, 1993) 5 As valas de filtração e de infiltração são alternativas de tratamento complementar do efluente de

tanques sépticos instalados em áreas pouco adensadas

1.3.2 Sistema coletivo

O crescimento populacional e a redução de áreas livres nas habitações

dificultam a utilização de sistemas individuais, caracterizando os sistemas coletivos

como solução mais adequada em locais de médio ou grande adensamento

populacional.

O ideal é que as zonas urbanas sejam dotadas de todas as unidades

componentes do sistema de esgotamento sanitário, no caso as unidades de coleta,

elevação, tratamento e destino final, conforme representado na figura 1.6.

Figura 1.6 Esquema do SES convencional.

Fonte: Pereira e Soares (2006)

A unidade de coleta recebe e transportar o esgoto sanitário. É formada por

ramais prediais, tubos coletores e órgãos acessórios. Sempre que possível, deve ser

instalada para possibilitar o escoamento por gravidade, o que evita o bombeamento do

esgoto sanitário e, naturalmente, os gastos com obras civis e com energia elétrica.

Contudo, existem situações em que a grande profundidade dos coletores requer a

utilização de equipamentos eletromecânicos (conjuntos moto-bombas), para transferir o

esgoto sanitário de cota baixa para cota mais alta ou para locais mais distantes.

Todo esgoto sanitário coletado deve ser encaminhado até a unidade de

tratamento, para remoção dos materiais e compostos poluentes/contaminantes. Essa

unidade é baseada em operações físicas combinadas com processos químicos e/ou

biológicos, sendo o efluente líquido tratado retornado ao meio ambiente, na maioria das

vezes é lançado em corpo d’água próximo da estação de tratamento.

1.3.3 Concepção do sistema coletivo de esgoto sanitário

O estudo da concepção que avalie as alternativas e integre as partes

componentes é a primeira atividade no planejamento de qualquer sistema da infra-

estrutura urbana.

No caso específico do Sistema de Esgotamento Sanitário (SES), é preciso

verificar a viabilidade técnica, econômica, financeira e ambiental do sistema

proposto em função do número e da localização da(s) Estação(ões) de Tratamento de

Esgotos ETE(s), pois essa unidade do sistema é diretamente relacionada com o

projeto e funcionamento das unidades anteriores (rede coletora e estações elevatórias

de esgoto bruto) e posteriores (estações elevatórias de esgoto tratado e destinação

final do efluente tratado).

O projetista precisa definir a viabilidade de implantação de uma ou mais ETEs

de grande capacidade ou a instalação de número maior de ETEs que tenham pequena

capacidade, conforme representado na figura 1.7.

Elevatória de rede - depende da topografia ou da necessidade de transposição do esgoto

Destino Final

B

RedeÁrea/ Bacia 1

RedeÁrea/ Bacia 2

TratamentoETE 1 EEE Final

TratamentoETE 2

EEE 1

RedeÁrea/ Bacia 3

EEE Final

TratamentoETE 3 EEE Final

EEE 2

EEE 3

RedeÁrea/ Bacia 1

RedeÁrea/ Bacia 2

RedeÁrea/ Bacia 3

EEE 1

EEE 2

EEE 3

TratamentoETE

EEE Final

A

Figura 1.7 Sistema centralizado (A) e Sistema descentralizado (B)

Fonte: Silva (2005)

Os que são contrários à centralização da ETE observam que esse tipo de

concepção requer a construção de unidade de tratamento de grandes

dimensões,assentamento de coletores com grandes extensão, profundidade6 e diâmetro

7

e a freqüente necessidade de EEE de esgoto sanitário8, seja para reduzir a profundidade

6 Sempre que possível, os coletores de esgoto devem ser instalados com escoamento por gravidade, o

que faz com que a cota de montante (início) seja maior do que a de jusante (final). 7 A contribuição de esgoto sanitário (número de ligações) aumenta com a extensão do coletor.

8 Normalmente são escavados no máximo 6,0 m para assentar a rede coletora de esgoto.

dos coletores ou para transportar esgoto coletado de uma bacia para outra. Os que

criticam a alternativa centralizada justificam que o maior volume de recursos acaba

dificultando a implantação do SES (PEREIRA E SOARES, 2006).

Os custos também são utilizados como argumento pelos contrários a

descentralização do SES, pois o maior número de ETEs exige a contratação de pessoal

de operação9, maior número de equipamentos eletro-mecânicos, aumento no consumo

de energia elétrica, aumento na freqüência das atividades de manutenção e aumenta a

quantidade das rotinas de controle. Em alguns casos, a descentralização das ETEs

também pode acarretar, de forma global, maiores custos construtivos.

Independentemente das opiniões contraditórias, o certo é que cada sistema de

esgotamento sanitário apresenta características próprias e, portanto, exige a realização

do estudo de alternativas antes da definição da concepção, sendo essa etapa

imprescindível para reduzir futuros erros de projeto, falhas operacionais e investimentos

desnecessários.

Com a concepção do SES é possível definir as características e calcular as

dimensões básicas das unidades de tratamento e, com isso, selecionar a área mais

apropriada para a construção da Estação de Tratamento. Essa etapa ocorre no início do

projeto e está ligada diretamente ao planejamento das atividades, já que, em muitas

situações, envolve desapropriações ou aquisições de terrenos.

É importante que o terreno tenha boa consolidação geológica, pois terrenos

alagados necessitam de reforço nas fundações e estruturas das unidades, o que pode

aumentar o custo construtivo em até 30%. Também é recomendado que a ETE esteja

localizada próximo de curso d’água, para reduzir a capacidade dos equipamentos

eletromecânicos e as dimensões das tubulações que irão recalcar e transportar,

respectivamente, o efluente tratado até o corpo receptor, o que, naturalmente, também

resulta em custos de construção e operação.

9 Operadores, técnicos de laboratório, engenheiros, vigias etc.

Conhecidos a área e o corpo receptor, é preciso caracterizar o esgoto sanitário

quanto a sua variação de vazão e composição, o que serve para o estudo das soluções

factíveis e responde às seguintes indagações: Qual o volume e a composição do esgoto?

Como tratar? Qual o tipo de sistema que será utilizado? Qual a eficiência que se espera

nesse tratamento? Quanto custa tratar? e quais são os subprodutos decorrentes desse

tratamento?

Vale ressaltar que na escolha da alternativa de concepção do sistema coletivo de

esgotamento sanitário devem ser consideradas as opiniões de equipe multidisciplinar,

pois existem questões como a adequação da alternativa ao Plano Diretor do município,

desapropriação de áreas e remoção de moradores, características do terreno,

disponibilidade de sistemas de abastecimento de água e energia elétrica etc.

No caso específico do ponto de lançamento do esgoto tratado, devem ser

consultados profissionais que atuem em temas relacionados com recursos hídricos e

meio ambiente, como engenheiros sanitarista, geólogos, biólogos e outros.

Após a definição da concepção, deve ser definido o período de alcance,

calculadas as populações de atendimento (inicial e final) e obtidas as informações para

elaboração do projeto na área a ser atendida pelo sistema de esgotamento sanitário.

1.4. COLETA E TRANSPORTE DE ESGOTO SANITÁRIO

O esgoto sanitário é formado por esgoto doméstico, águas de infiltração e

efluentes industriais, podendo ser coletado isoladamente (sistema separador absoluto),

em conjunto com as águas pluviais que escoam nos logradouros e residências (sistema

unitário) ou em conjunto com as águas pluviais provenientes dos telhados e pátios das

residências (sistema separador parcial).

Na coleta tipo unitário ou combinado é utilizada apenas uma tubulação para

receber os esgotos sanitários e as águas provenientes de precipitações pluviométricas, o

que faz com que:

a) O projeto dos coletores unitário seja mais trabalhoso, pois requer a previsão

das vazões de esgoto sanitário e de águas pluviais;

b) as tubulações, Estações Elevatórias e de Tratamento de Esgotos tenham

capacidade maior, pois devem atender ao aumento da vazão nos períodos

com precipitação pluviométrica

c) Os recursos para construção sejam maiores, em razão da grande dimensão

das tubulações.

Nas coletas tipo separador (absoluto ou parcial) são instaladas duas tubulações

coletoras, uma componente do sistema de esgotamento sanitário e a outra do sistema de

drenagem pluvial.

Essas tubulações são menores do que a do sistema de coleta unitário, já que as

águas pluviais em sua totalidade (separador absoluto) ou em parte (separador parcial)

são encaminhadas para a tubulação do sistema de drenagem pluvial.

O sistema separador parcial é pouco utilizado, em razão de ocasionar maiores

trabalhos no projeto, na construção e na operação. No Brasil é muito utilizado nos

projetos o sistema separador absoluto.

Nos locais com intensa precipitação pluviométrica, na Norma de Projeto de

Rede Coletora de Esgoto Sanitário – NBR 9.649 - Projeto de Redes Coletoras de Esgoto

Sanitário (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 1986) é

recomendado o uso do sistema separador absoluto.

Esse sistema também é recomendado na NBR 9648/1986 - Estudo de concepção

de sistema de Esgoto Sanitário, que o define como o conjunto de condutos, instalações e

equipamentos destinados a coletar, transportar, condicionar e encaminhar somente

esgoto sanitário a uma disposição final conveniente, de modo contínuo e higienicamente

seguro (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 1986).

Apesar da coleta de esgoto tipo separador absoluto ter sido projetada em muitos

municípios brasileiros, a falta de sistema de drenagem pluvial faz com que, na prática,

os coletores de esgoto também recebam águas pluviais, funcionando, então, como tipo

unitário.

Essa ligação de águas pluviais é realizada de forma clandestina, aumenta a vazão

em relação ao valor projeto e facilita a entrada de esgoto dos sólidos carreados nas

águas pluviais, o que resulta em problemas na rede coletora de esgoto tipo separador

absoluto de municípios brasileiros, como:

a) acúmulo de areia e outras partículas sólidas no interior dos coletores;

b) transbordamentos em poços de visita;

c) retorno de esgoto nas ligações prediais com cotas menores;

d) extravasamento em poços úmidos de estações elevatórias;

e) diluição do esgoto sanitário;

f) aumento do tempo de funcionamento de conjuntos motor e bomba de

estações elevatórias de esgoto;

g) alteração na eficiência de estações de tratamento de esgoto;

h) aumento dos custos operacionais na estação de tratamento de esgoto

(energia elétrica, produtos químicos, pessoal etc).

Os críticos do sistema separador (absoluto ou parcial) citam que a utilização de

duas tubulações reduz o espaço livre nas ruas, dificultando a conexão das ligações dos

ramais prediais no coletor de esgoto e dos tubos (espinhas) que interligam as bocas de

lobo com a tubulação de drenagem pluvial.

No entanto, a implantação de dois sistemas distintos e independentes nos

logradouros resulta em dimensões menores das tubulações, das demais unidades e dos

dispositivos dos sistemas de esgotamento sanitário e de drenagem pluvial.

Os tipos mais utilizados de coleta de esgoto sanitário são a coleta convencional;

a coleta condominial e a coleta em redes simplificadas, todos tendo coletor em posição

que permite a ligação do ramal predial de esgoto dos imóveis.

1.4.1 Coleta convencional

A coleta convencional de esgoto é a mais utilizada nas cidades brasileiras, tendo

como características principais o assentamento da tubulação em área pública (passeio ou

via), o atendimento das recomendações da NBR no 9.649 (ASSOCIAÇÃO

BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 1986) e a concessionária dos serviços de

água e esgoto ser responsável integralmente pelas atividades de operação e manutenção

(Pereira e Mendes, 2003).

Essa coleta é localizada em área pública (passeio ou na rua) e constituída por

coletor predial, coletor secundário, coletor primário e interceptor, conforme

representado nafigura 1.8.

Figura 1.8 Coleta convencional.Fonte: Pereira e Soares (2006).

De acordo com Pereira e Soares (2006), os coletores secundários recebem a

contribuição de esgoto sanitário das ligações prediais em qualquer ponto da sua

extensão e, normalmente, são instalados no passeio com pequeno diâmetro e extensão.

Já os coletores primários são tubulações que podem receber e transportar

contribuições de esgoto de ligações prediais e de coletores secundários. São

denominados de:

a) coletor tronco quando somente recebem contribuições de coletores

secundários;

b) coletor principal, quando é o coletor de maior extensão na bacia de

esgotamento.

O interceptor recebe e transporta o esgoto dos coletores primários da bacia de

esgotamento até a estação elevatória ou de tratamento. Normalmente, apresenta grande

diâmetro e extensão. Nesse coletor ocorre o amortecimento das maiores vazões, o que

acontece quando:

a) a vazão máxima nos coletores contribuintes não ocorrer de forma

simultânea;

b) o interceptor receber essa contribuição apenas nos poços de visita

(PV)10.

O assentamento dos interceptores é realizado nas partes mais baixas da bacia de

esgotamento, ao longo dos talvegues e às margens dos cursos de água, lagos e oceanos,

para evitar o lançamento direto do esgoto sanitário nesses corpos d’água (ARAÚJO et

al.,2003).

Alguns autores consideram que o último trecho do interceptor, da última

contribuição de esgoto até a estação (elevatória ou de tratamento), pode ser denominado

de emissário, o que faz sentido quando observado que “emissário” é a tubulação que

recebe contribuição apenas de montante. Contudo, não é correto quando o “emissário” é

considerado a tubulação que transporta o esgoto (tratado ou não) até o destino final, ou

seja, o corpo d’água, quando essa tubulação integra a unidade de destino final.

- Órgãos Acessórios ou Singularidades

No início e no final de cada trecho do coletor são instalados órgãos acessórios,

como o poço de visita – PV e o tubo de inspeção e limpeza – TIL, que são dispositivos

fixos e não mecanizados destinados, principalmente, a facilitar a inspeção e a limpeza

dos coletores.

Esses dispositivos são utilizados nos pontos de derivação e/ou mudança de

declividade, diâmetro, material e cota. São importantes na construção, operação e,

principalmente, inspeção e manutenção da rede coletora de esgotos, especialmente em

relação à desobstrução e à remoção de material acumulado no interior desses condutos.

10

Não é permitida conexão de ligações prediais de esgoto no interceptor.

Para isso, a distância entre o início e o final de cada trecho de coletor é

estabelecida de acordo com as características dos equipamentos de manutenção11

, tendo,

normalmente, comprimento máximo de 100 m.

O PV é uma câmara visitável, construída em concreto ou alvenaria, com abertura

na parte superior para possibilitar o acesso de homens e equipamentos, e, com isso, a

realização das atividades de inspeção, desobstrução e limpeza do coletor, enquanto o

TIL é um dispositivo não visitável, fabricado em PVC ou em outro material plástico,

destinado à inspeção visual e à introdução de equipamentos de desobstrução e limpeza

dos coletores, ou seja, os trabalhadores não têm contato com o material residual.

1.4.2 Coleta condominial

O sistema de coleta condominial é instalado em área pública e em área

particular, tendo a característica de redução dos custos construtivos ao não atender

alguns parâmetros de projeto recomendados na NBR nº 9.649/86, da ASSOCIAÇÃO

BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, como os valores mínimos de declividade e

de recobrimento mínimo do coletor.

Nesse tipo de coleta os imóveis da comunidade são atendidos por quadra

(quarteirão), como condomínios horizontais, compartilhando os habitantes da

responsabilidade de manutenção dos coletores com a empresa concessionária.

O sistema de coleta condominial é formado por ramais prediais e rede

condominial. Os ramais prediais são conectados a rede condominial da quadra

(condomínio), que transporta todo o esgoto para a rede básica que atende diversas

quadras e é, normalmente, instalada na rua.

A rede condominial pode ser assentada no fundo do lote, em frente ao lote e no

passeio, conforme mostrado nafigura 1.9.

11

A Companhia de Saneamento Ambiental do Distrito Federal - CAESB adota normalmente 80 m.

a b c

Figura 1.9 Representação do Sistema Condominial Tipo Fundo de Lote (a), Frente de Lote (b) e Passeio

(c).Fonte: Pereira e Mendes (2003).

1.4.3 Redes simplificadas

As redes simplificadas são de pequena extensão e instaladas em locais sem

sistema público de coleta (convencional e condominial), sendo utilizadas na ligação das

instalações sanitárias da habitação com o local de lançamento do esgoto sanitário. Em

algumas situações, a rede simplificada também é utilizada em sistema individual de

esgoto, para interligar a unidade de tratamento até o corpo receptor, conforme

representado nafigura 1.10.

Destino Final

Ramal Predial Rede SimplificadaTanque Séptico

Figura1.10Representação de Sistema com Rede Simplificada.

Em áreas com terreno alagado e com moradias tipo palafita, é muito comum a

aplicação apenas desse tipo de rede, já que a falta de espaço dificulta a instalação de

tanques sépticos. Nesse tipo de situação a rede simplificada deve ser assentada acima do

nível máximo da água, o que pode ser conseguido por atracação nas estivas ou apoio em

peças verticais de madeira ou de concreto.

No entanto, essa opção para coletar o esgoto em áreas alagadas requer

concepção ampla que integre as unidades sanitárias, as estivas e a rede coletora, sendo

recomendado que a rede simplificada seja projetada para transportar o esgoto coletado

até estação elevatória ou de tratamento instalada em terreno consolidado e próximo da

comunidade.

1.4.4 Unidade de elevação de esgoto sanitário

Quando as tubulações dos sistemas de coleta de esgoto convencional,

condominial ou simplificado apresentam trechos instalados em locais com

acentuados desníveis topográficos, no sentido montante para jusante, pode ser

necessária a utilização de equipamentos eletromecânicos para bombear a massa

líquida para posição mais elevada, conforme mostrado nafigura 1.11.

Figura 1. 11 Equipamento eletromecânico – EEE 413N Caesb-DF

Para isso são utilizadas Estações Elevatórias de Esgoto (EEE), que podem ser

instaladas:

a) Na própria rede coletora, tendo os conjuntos motor e bomba instalados em

poço úmido para armazenar o esgoto sanitário até o bombeamento;

b) Em local próprio, com poço úmido e poço seco, para armazenamento do

esgoto e instalação dos conjuntos motor e bomba.

Apesar de essenciais em algumas situações, as EEE aumentam os custos de

construção, operação e manutenção do sistema, razão para, sempre que possível,

serem projetadas unidades de coleta com escoamento por gravidade em todos os

trechos.

1.5 TRATAMENTO DE ESGOTO SANITÁRIO

De maneira simplificada, a estação de tratamento pode ser considerada como a

unidade de processamento que transforma o esgoto sanitário (matéria-prima) em

efluente líquido tratado (produto final), gerando nesse processo dois subprodutos (lodo

e gases), conforme representado nafigura 1.12.

Matéria PrimaEsgoto Bruto

Unidade de ProcessamentoEstacão de Tratamento de Esgoto

Produto FinalEfluente Líquido Tratado

SubprodutosLodos e Gases

Figura1.12 Tratamento de esgoto

Van Haandel e Lettinga (1994) citam que o objetivo principal do tratamento é

corrigir as características indesejáveis do esgoto, de tal maneira que o seu uso ou

disposição final possa ocorrer de acordo com as regras e critérios definidos pela

legislação ambiental.

A seqüência de etapas comumente encontrada em estações de tratamento de

esgoto é mostrada nafigura 1.13.

1.5.1 Tratamento preliminar

O tratamento preliminar é localizado na entrada da ETE e antecede ao medidor

de vazão de esgoto sanitário. Normalmente é constituído por grade de barras paralelas e

caixa de areia, para retenção de sólidos grosseiros e de sólidos de grande densidade

(areia, silteetc), respectivamente. Afigura 1.14 mostra imagens dessa etapa do

tratamento de esgoto.

Figura1.13 – Seqüência de tratamento de esgoto

TratamentoPreliminar

TratamentoPrimário

TratamentoSecundário

Sólidos grosseiros GordurasAreia

Componentes removidos

Sólidos não sedimentáveisDBO

NutrientesPatogênicos

Sólidos em suspensão sedimentáveis

DBO em suspensão (matéria

orgânica componente dos sólidos em suspensão (sedimentáveis)

EsgotoBruto

TratamentoTerciário

EsgotoTratado

NutrientesPatogênicosCompostos não biodegradáveisMetais pesados

Sólidos inorgânicos dissolvidosSólidos em suspensão remanescentes

TratamentoPreliminar

TratamentoPrimário

TratamentoSecundário

Sólidos grosseiros GordurasAreia

Componentes removidos

Sólidos não sedimentáveisDBO

NutrientesPatogênicos

Sólidos em suspensão sedimentáveis

DBO em suspensão (matéria

orgânica componente dos sólidos em suspensão (sedimentáveis)

EsgotoBruto

TratamentoTerciário

EsgotoTratado

NutrientesPatogênicosCompostos não biodegradáveisMetais pesados

Sólidos inorgânicos dissolvidosSólidos em suspensão remanescentes

Figura 1.14 – Gradeamento da ETE Gama no DF (a), Peneira Rotativa da ETE Piracicamimirim SP (b),

Desarenador ETE Sideral PA e Medidor de vazão da ETE Parque das Palmeiras em SP.

A grade de barras paralelas é instalada transversalmente ao fluxo do esgoto

sanitário no canal de entrada, podendo ter limpeza manual ou mecânica. De acordo com

o porte da ETE e o tamanho dos sólidos, também pode ser utilizada peneira estática ou

móvel.

A unidade de desarenação é instalada após a grade, tendo largura maior do que a

do canal na entrada da ETE, para reduzir a velocidade de escoamento e facilitar a

sedimentação dos sólidos inorgânicos de maior peso específico presentes no esgoto.

Essa remoção parcial dos sólidos melhora o aspecto estético do esgoto sanitário

e o desempenho das unidades subseqüentes de tratamento, protegendo os conjuntos

motor e bomba, raspadores de lodo, removedores de escuma, aeradores, tubulações,

válvulas, peças especiais e dispositivos de entrada e de saída.

De acordo com as características do esgoto bruto, no tratamento preliminar

também pode ser instalada unidade para remoção de óleos, graxas e gordura, bem como

tanque para equalização e homogeneização da vazão e da composição do esgoto que

será tratado.

1.5.2 Tratamento primário

Na etapa de tratamento primário ocorre a remoção de parte dos sólidos

suspensos não retidos na caixa de areia, no caso os sólidos orgânicos. Para isso são

utilizados tanques de grandes dimensões, o que reduz a velocidade de escoamento a

valores inferiores ao da caixa de areia, resultando na separação dos sólidos mais densos

e do material flotante.

O esgoto distribuído na parte inferior da região central do sedimentador tem

fluxo ascendente, para facilitar a saída do efluente líquido na parte superior da unidade e

a sedimentação de partículas para o fundo do tanque, as quais passam a forma o lodo

sedimentado. A figura 1.15 representa o decantador primário12

.

Lodo Acumulado no Fundo

Efluente Clarificado

Saída de lodo

Figura 1.15Sedimentador utilizado no tratamento primário do esgoto

Fonte: Leite (1999).

O raspador giratório é localizado no fundo do decantador e tem a finalidade de

encaminhar o lodo acumulado até o ponto de descarga (saída de lodo). Na área

periférica superior do sedimentador são instalados vertores para coleta do efluente

líquido, que ainda apresenta os sólidos suspensos de baixa sedimentabilidade.

Os sólidos removidos nas unidades de tratamento preliminar e de tratamento

primário precisam ser retirados do sistema e encaminhados para destinação final

12

Em termos de eficiência, tanque séptico dos sistemas individuais pode ser classificado como

tratamento primário.

adequada, o que, normalmente, ocorre em aterro sanitário. Para reduzir os custos de

transporte, é conveniente que seja retirado o excesso de líquido do lodo (desaguamento).

As grandes dimensões, a pequena remoção de poluentes, a necessidade de

proteção dos recursos hídricos e a evolução das alternativas de tratamento vêm

transferindo a remoção de partículas orgânicas para a etapa secundária, o que reduz a

aplicação da etapa de tratamento primário de esgoto.

1.5.3 Tratamento secundário

A etapa de tratamento secundário pode ser considerada o “coração” da ETE,

sendo destinada a remoção de matéria orgânica particulada ou solúvel na massa líquida.

Para isso podem ser empregadas unidades com:

Operações físicas e processos químicos;

Processos biológicos aeróbio;

Processos biológicos anaeróbios;

Combinação de operações e processos de tratamento.

A decomposição da matéria orgânica biodegradável é realizada pela ação de

microrganismos aeróbios ou anaeróbios, o que resulta em menor custo operacional

quando em comparação com sistemas que utilizam produtos químicos.

a- Operações Físicas e Processos Químicos

Nesse tipo são aplicados produtos químicos para remoção de material orgânico

particulado e solúvel na forma de flocos (agregados) ou de precipitados,

respectivamente.

Entre as alternativas mais utilizadas estão os processos físico-químicos de

coagulação e a floculação, os quais, de acordo com o peso específico dos flocos, podem

ser instalados na seqüência unidade de decantação ou flotação. Também existem ETEs

que utilizam membranas filtrantes, adsorção, oxidação química etc.

Segundo Campos et al. (1996), o tratamento físico-químico, com ênfase à

aplicação da flotação por ar dissolvido, precedida de coagulação química e floculação,

tem apresentado elevada eficiência na remoção da carga orgânica residual, de sólidos

em suspensão e da concentração de fosfato total presentes nos efluentes de reatores

anaeróbios.

b- Processo Biológico Aeróbio

Os microorganismos aeróbios utilizam oxigênio molecular (O2) como receptor

de elétrons na decomposição da matéria orgânica, o que requer o fornecimento externo

de oxigênio para a massa líquida, conforme mostrado nafigura 1.16.

AlimentoMatéria Orgânica

presente no esgoto

MicroorganismosOxidação da Matéria Orgânica

e consumo de O 2

Parcela LíquidaEfluente Líquido Tratado

Parcela SólidaNovos Microorganismos

(Bios lido)ó

O2

Figura 1.16 Decomposição da matéria orgânica.

Há uma grande variedade de sistemas aeróbios de tratamento de esgoto, como

os sistemas de lodo ativado, lagoas aeradas, filtros biológicos aeróbios, valos de

oxidação.

O sistema de lodo ativado é o mais utilizado no tratamento de esgoto sanitário e

de efluentes industriais, tendo microrganismos na forma de flocos no tanque de aeração,

que apresenta equipamentos para agitação, mistura e aeração da massa líquida.

A agitação evita a sedimentação dos flocos e facilita o contato do grande número

de microrganismos presentes nos flocos suspensos na massa líquida, razão para a grande

decomposição do material orgânico no tanque de aeração. Afigura1.17 mostra tanques

de aeração e flocos de microrganismos.

Figura 1.17 Tanque de aeração da ETE Jardim das Flores SP (a), Microorganismos em Lodos Ativados

identificados por Mendez (2004) (b)

O efluente líquido do tanque de aeração é encaminhado para unidade de

sedimentação (decantador secundário), sendo a fração sólida (flocos) sedimentada e

acumulada até a remoção do material sedimentado no fundo do tanque (lodo).

O lodo é recirculado para a entrada do tanque de aeração, sendo descartado

quando excede a quantidade estabelecida como limite no sistema de lodo ativado,

conforme representado na figura 1.18.

Figura 1.18 Esquematização do funcionamento do sistema de lodos ativados

Até o final dos anos 80 do século passado, predominaram ETEs convencionais

aeróbias para tratamento de esgoto sanitário, principalmente nas regiões sul e sudeste

do Brasil, justamente as que apresentam condições ambientais mais aproximadas das

que ocorrem nos países da Europa e da América do Norte, locais em que essa

alternativa de tratamento é bastante difundida.

Em que pese a grande eficiência dos sistemas aeróbios, a necessidade de

fornecimento de oxigênio, o grande número de unidades e a grande produção de lodo

são desvantagens desse tipo de tratamento quando em comparação com os sistemas

anaeróbios13

.

c- Processo Biológico Anaeróbio

Nas pesquisas realizadas para reduzir as desvantagens ou encontrar alternativas

ao tratamento aeróbio de esgoto foi intensificada a tecnológica baseada no processo

anaeróbio, no qual os microrganismos não utilizam oxigênio molecular, O2 , como

aceptor de elétronsna decomposição da matéria orgânica, mas sim oxigênio combinado.

Os digestores anaeróbios convencionais, ditos de baixa taxa, foram otimizados

até a concepção dos atuais reatores anaeróbios de alta taxa, que possuem grande

aplicação nas mais diversas alternativas de tratamento de esgoto. Entre esses estão o

Reator Anaeróbio de Manta de Lodo e o Reator anaeróbio de Leito Expandido /

Fluidificado.

O Reator Anaeróbio de Manta de Lodo, citado na literatura inglesa como

UpflowAnaerobicSludgeBlanket - UASB, foi inicialmente utilizado no tratamento de

águas residuárias industriais concentradas, tendo no Brasil várias denominações como

Reator Anaeróbio de Fluxo Ascendente - RAFA, Digestor Anaeróbio de Fluxo

Ascendente - DAFA (VAN HAANDEL E LETTINGA, 1994).

13

O metabolismo e a taxa de crescimento de muitas bactérias anaeróbicas é intensificado em

temperaturas da ordem de 30º C, sendo essa é uma das características das regiões Norte e Nordeste

do Brasil.

O UASB é caracterizado pela capacidade de reter grandes quantidades de

biomassa de elevada atividade, mesmo com a aplicação de baixos tempos de detenção

hidráulica, o que possibilita a concepção de reatores compactos, com volumes bastante

inferiores aos digestores anaeróbios convencionais, garantindo elevado grau de

estabilização da matéria orgânica (METCALF & EDDY, 1991; CHERNICHARO,

1997).

O funcionamento de reator UASB consiste basicamente no esgoto entrar pelo

fundo do reator em fluxo ascendente, passando pela zona de digestão (manta de lodo)

formada por leito denso com elevada atividade biológica.

Após a reação do esgoto afluente com a biomassa ativa presente na manta de

lodo, o escoamento continua em direção ao sistema separador de fases, o que possibilita

a separação das parcelas sólidas, liquidas e gasosas.

A parcela líquida é encaminhada aos vertedores, enquanto as bolhas de biogás,

resultantes da decomposição da matéria orgânica, são direcionadas ao sistema de coleta

de biogás. A maior parte da parcela sólida permanece retida no interior do reator, o que

aumenta o tempo de permanência dos microrganismos no reator. Afigura 1.19 apresenta

o funcionamento de reator UASB.

Figura 1.19 Funcionamento de reator UASBFonte: Adaptado de Campos, 1999.

Vertedor Vertedor

ZONA DE DECANTAÇÃO

ZONA DE DIGESTÃO

1.5.4. Tratamento terciário

O efluente líquido do tratamento secundário ainda apresenta microrganismos,

pois nos processos biológicos (tratamento secundário) ocorre ambiente favorável para o

crescimento, o que resulta em maior número do que no esgoto bruto14

.

Esses microrganismos precisam ser eliminados ou inativados na etapa de

tratamento terciário. Para isso podem ser empregadas unidades com desinfetantes

químicos (cloro, ozônio etc) ou sistemas com radiação ultra-violeta.

O tratamento terciário ainda pode ser destinado à remoção de macronutrientes,

na forma de compostos de fósforo e de nitrogênio. Contudo, a maioria das ETEs

brasileiras ainda não dispõe desse tipo de unidade.

a- Combinação de unidades de tratamento

A associação de processos aeróbios, anaeróbios e físico-químicos é uma

alternativa para aumentar a eficiência e reduzir os custos (construtivos e operacionais)

nas estações de tratamento de esgoto sanitário. Por muito tempo, a associação de

processos biológicos somente foi observada nas lagoas de estabilização, conforme

representado na figura 1.20.

Lagoa anaeróbia lagoa facultativa

(Aeróbia + Anaeróbia) Lagoa de maturação

Figura 1.20Combinação entre lagoas de estabilização

14

A decomposição do material orgânico intensifica o metabolismo e a reprodução dos

microrganismos

Apesar da associação de lagoas anaeróbias e aeróbias, foi muito grande a

resistência ao uso de reatores anaeróbios associados a reatores aeróbios, como UASB e

lodo ativado. Isso perdurou até o início dos anos 90, especialmente pelos que defendiam

o processo aeróbio como única tecnologia aplicável ao tratamento do esgoto.

No entanto, o avanço no Brasil das pesquisas e experiências com reatores

anaeróbios resultou na construção de plantas de tratamento de esgoto sanitário em áreas

urbanas, como a Estação de Tratamento de Esgoto Piracicamirim15

implantada no

município de Piracicaba – São Paulo, na qual foi instalado reator UASB e lagoa aerada,

ao invés de um único sistema aeróbio.

Além de demonstrar a viabilidade da aplicação de reatores UASB em grande

escala, os resultados obtidos na ETE Piracicamirim confirmaram que a combinação de

diferentes processos garante a eficiência e reduz os custos de implantação e operação

das unidades de tratamento.

Paralelamente, outras experiências de associação de processos começaram a ser

realizadas, como os reatores UASB associados com disposição no solo ou lagoa de

polimento. Entre os exemplos práticos de combinação de unidades e processos

utilizados no tratamento do esgoto podem ser citados: a ETE Onça em Belo Horizonte -

MG (UASB+Lodos Ativados), a ETE Rua da Mata em Belém - PA (UASB+Lodos

Ativados) e a ETE Tavares Bastos em Belém - PA (UASB+Tratamento físico-químico

por Flotação. O tratamento físico-químico também é bastante utilizado no Distrito

Federal, como pós-tratamento do sistema de lodos ativados nas ETE`s Sul, Norte e

Melchior.

1.6. LODO DE ESGOTO

No tratamento de esgoto são gerados subprodutos, como escuma, areia, sólidos

grosseiros e o lodo. De acordo com Jordão e Pessoa (1995), o lodo é um subproduto do

tratamento da fase líquida tendo alto teor de umidade, em torno de 99 a 95% em peso.

Catunda et al. (2000) cita que normalmente o lodo é produzido como uma suspensão

15

Projeto do Prof. José Roberto Campos, da Escola de Engenharia de São Carlos – Universidade de

São Paulo

relativamente diluída, com teor de sólidos de 20 a 50 g/L (umidade de 95 a 98%), no

caso de aeróbios e de 50 a 100 g/L (umidade de 90 a 95 %) para lodo de sistemas

anaeróbios.

Os lodos podem apresentar três características indesejáveis, cuja correção é

objetivo do tratamento de lodo. (AISSE et al.,1999).

Instabilidade biológica: no caso de lodo primário e de lodo aeróbio há uma

grande fração de material orgânico biodegradável;

Qualidade higiênica péssima: especialmente no caso de esgoto sanitário há

uma grande variedade de vírus, bactérias e parasitas (protozoários, ovos de

nematóides e helmintos) que constituem uma ameaça à saúde pública;

Grande volume: o volume de lodo é considerável e a concentração de sólidos

é relativamente baixa, sendo necessário aplicar um processo de separação de

fases para reduzir o teor de sólidos.

Assim, o lodo de esgoto é um produto poluente tanto pelas concentrações de

patógenos quanto pelos teores de nutrientes presentes, já que no processo de produção

de lodo, junto com as partículas minerais e a matéria orgânica, também, precipitam

(diretamente ou adsorvidas a partículas maiores) elementos traço com potencial tóxico e

diferentes agentes patogênicos, como ovos de helmintos, cistos de protozoários e

colônia de bactérias (ANDREOLI et al., 2001).

É importante lembrar que uma das finalidades do tratamento de esgoto é

diminuir a concentração de patógenos no efluente tratado. No entanto, os organismos

removidos são concentrados no lodo. A quantidade de patógenos presentes no esgoto de

determinada localidade é bastante variável e depende dos seguintes fatores: condições

sócio-econômica da população, condições sanitárias, região geográfica, presença de

indústrias agro-alimentares e tipo de tratamento a que o lodo foi submetido. Silva et al.

(2001). O quadro 1apresenta estimativas de cargas de patógenos presentes no lodo.

Agente patogênico Tipo de lodo Número de patógenos

Ovos de helmintos Lodo primário

Lodo digerido

Lodo semi desidratado

Lodo de tratamento aeróbio, semi desidratado

Lodo anaeróbio

103-104/kg MS

102-103/kg MS

101-103/kg MS

102-7,5.104/kg MS

6,3.103-1,5.104/kg MS

Cistos de protozoários Lodo primário

Lodo digerido

Lodo desidratado

7,7.104-3.106/kg MS

3.104-4,1.106/kg MS

7.101-102/kg MS

Bactérias Lodo

Lodo ETE Belém -PR

101-8,8.106/kg MS

108kg MS

Vírus Lodo primário

Lodo digerido

Lodo semi desidratado

3,8.103-1,2.105/L

101-103/L

101-8,8.106/kg Ms

Quadro 1 - Concentração de agentes patogênicos no lodo

Fonte: Feix e Wiart (1998), Thomaz Soccolf. (1997) Apud Silva et al. (2001 p. 99)

O lodo acumulado nos sistemas de tratamento de esgoto deve ser periodicamente

ou continuamente descartado, com a quantidade e a qualidade do lodo produzido por

ETE relacionada com a vazão de esgoto tratado, com as características do esgoto, com o

tipo de tratamento e da operação da ETE. (FERREIRA ET AL.,1999). Imhoff (1996)

comenta que quanto mais avançado é o grau de tratamento maior o volume produzido de

lodo. O quadro 2 sugere valores para a quantidade e as características de diversos tipos

de lodo.

SISTEMA

Características do lodo produzido e descartado da fase líquida

(dirigido à etapa de tratamento de lodo)

kgSS/kgDQO

Aplicada

Teor de

sólidos secos

(%)

Massa de lodo

(gSS/hab.d) (a)

Volume de lodo

(L/hab.d) (b)

Tratamento primário (convencional) 0,35 – 0,45 2 - 6 35 - 45 0,6 – 2,2

Tratamento primário (tanques sépticos) 0,2 – 0,30 3 - 6 20 - 30 0,3 – 1,0

Lagoa facultativa 0,12 – 0,32 5 - 15 12 - 32 0,1 – 0,25

Lagoa anaeróbia – lagoa facultativa

Lagoa anaeróbia 0,2 – 0,45 15 - 20 20 - 45 0,1 – 0,3

Lagoa facultativa 0,06 – 0,10 7 - 12 6 - 10 0,05 – 0,15

Total 0,26 – 0,55 - 26 - 55 0,15 – 0,45

Lagoa aerada facultativa 0,08 – 0,13 6 - 10 8 - 13 0,08 – 0,22

Lagoa aerada mistura completa – lagoa sediment. 0,11 – 0,13 5 – 8 11 - 13 0,15 – 0,25

Tanque séptico + filtro anaeróbio

Tanque séptico 0,20 – 0,30 3 - 6 20 0 30 0,3 – 1,0

Filtro anaeróbio 0,07 – 0,09 0,5 – 4,0 7 - 8 0,2 – 1,8

Total 0,27 – 0,39 1,4 – 5,4 27 - 39 0,5 – 2,8

Lodos ativados convencional

Lodo primário 0,35 – 0,45 2 - 6 35 - 45 0,6 – 2,2

Lodo secundário 0,25 – 0,35 0,6 - 1 25 - 35 2,5 – 6,0

Total 0,60 – 0,80 1 - 2 60 - 80 3,1 – 8,2

Lodos ativados – aeração prolongada 0,50 – 0,55 0,8 – 1,2 40 - 45 3,3 – 5,6

Filtro biológico de alta carga

Lodo primário 0,35 – 0,45 2 - 6 35 - 45 0,6 – 2,2

Lodo secundário 0,20 – 0,30 1 – 2,5 20 - 30 0,8 – 3,0

Total 0,55 – 0,75 1,5 – 4,0 55 - 75 1,4 – 5,2

Biofiltro aerado submerso

Lodo primário 0,35 – 0,45 2 - 6 35 - 45 0,6 – 2,2

Lodo secundário 0,25 – 0,35 0,6 - 1 25 - 35 2,5 – 6,0

Total 0,60 – 0,80 1 - 2 60 - 80 3,1 – 8,2

Reator UASB 0,12 – 0,18 3 - 6 12 - 18 0,2 – 0,6

UASB + pós-tratamento aeróbio (c)

Lodo anaeróbio (UASB) 0,12 – 0,18 3 - 4 12 - 18 0,3 – 0,6

Lodo aeróbio (lodos ativados) (d) 0,08 – 0,14 3 - 4 8 - 14 0,2 – 0,5

Total 0,20 – 0,32 3 - 4 20 - 32 0,5 – 1,1

Quadro 2 Características e quantidade do lodo produzido em sistemas de tratamento de esgotos

Nas unidades com longo período de detenção do lodo (ex: lagoas, tanques sépticos, reator UASB,

filtro anaeróbio), os valores apresentados incluem a digestão e adensamento que ocorrem na própria

unidade (os quais reduzem a massa e o volume de lodo).

(a) Assumindo 0,1 kg DQO/hab. d e 0,06 kg SS/ hab. dia

(b) Litros de lodo por hab. d = {(gSS/hab.d)/(sólidos secos (%))} x (100/1000) (assumindo densidade

de 1000 kg/m3)

(c) Pós-tratamento aeróbio: lodos ativados, biofiltro aerado submerso, filtro biológico

(d) Lodo ativado do UASB, após redução de massa e volume na digestão e adensamento que ocorrem

no próprio reator UASB (o lodo aeróbio excedente afluente ao UASB é também menor, pois neste

caso a influência da perda de sólidos no efluente do decantador secundário passa a desempenhar uma

maior influência).

Fonte: Von Sperling e Gonçalves (2001)

1.6.1 Gerenciamento do lodo de esgoto

Os processos de tratamento do lodo visam reduzir o teor de material orgânico

biodegradável, os organismos patogênicos e o teor de água no lodo, para que se obtenha

material sólido e estável (VAN HAANDEL E MARAIS, 1999).

O gerenciamento do lodo pode ocorrer em seis etapas (adensamento,

estabilização, condicionamento, desaguamento, higienização e disposição final), as

quais podem ser incluídas no processamento do lodo, dependendo das características

dos mesmos (VON SPERLING E GONÇALVES, 2001)

O adensamento tem a finalidade de reduzir o volume de lodo, pela diminuição de

umidade, para reduzir os custos de implantação e operação das unidades de secagem e

digestão do lodo. Já a estabilização é um processo bioquímico que objetiva a redução de

matéria orgânica, microrganismos e de odores.

O condicionamento do lodo é a etapa do tratamento que precede o

desaguamento, consistindo da adição de agentes coagulantes para proporcionar maior

eficiência na separação sólido /líquido na etapa de desaguamento. Assim, o

condicionamento tem a finalidade de melhorar o desempenho da unidade de

desaguamento, que é a operação destinada a redução do volume de lodo, pelo aumento

do teor de sólidos.

A higienização é uma etapa complementar, que tem a finalidade de diminuir o

número de microrganismos patogênicos, para possibilitar o seu reaproveitamento de

forma segura.

A escolha da destinação final do lodo de esgoto é complexa e depende das

características físicas, químicas e do grau de patogenicidade do lodo gerenciado, o que é

relacionado com a disponibilidade de recursos (pessoal, instalações e equipamentos).

1.7 CORPO RECEPTOR

A Resolução no357, DE 17 DE MARÇO DE 2005 apresenta a classificação e as

diretrizes ambientais para o enquadramento dos corpos de água superficiais, bem como

estabelece as condições e os padrões de lançamento de efluentes.

No entanto, a falta de atendimento da legislação ambiental tem ocasionado

poluição / contaminação dos recursos hídricos, especialmente os localizados na área

urbana, com o lançamento indevido de esgoto sanitário comprometendo

significativamente usos básicos da água, como o abastecimento público e a

recreação.

Valenzuela (1999) comenta que os rios e lagos estão seriamente contaminados

com metais pesados e esgotos, que dizimam muitos tipos de vida aquática benéficas

ao homem e também geram ambiente propício a outras espécies aquáticas não

desejáveis. Esse autor ainda ressalta que aqüíferos subterrâneos estão poluídos por

efluentes de tanques sépticos e sumidouros, resultando disso a contaminação de

pessoas e animais que usam água subterrânea.

Pereira e Mendes (2003) citam os principais inconvenientes do lançamento de

esgoto bruto em corpos d’água:

Prejuízo do aspecto estético, pela presença de materiais grosseiros e de sólidos

suspensos;

Redução do teor de oxigênio dissolvido na decomposição bioquímica do

material orgânico, o que pode ocasionar danos irreparáveis à biota aquática;

Contaminação da massa líquida, pela presença de organismos patogênicos.

Em algumas situações, o corpo receptor tem capacidade de assimilar a carga

poluente/contaminante do esgoto sanitário, porém é indispensável que sejam realizados

estudos para avaliar a capacidade de autodepuração antes e após o lançamento de esgoto

bruto ou efluente tratado no corpo receptor.

No estudo de autodepuração devem ser calculadas a distância e o tempo

necessários para que as características físicas, químicas e biológicas do corpo receptor

voltem a ser similares ao observado antes do lançamento do esgoto bruto ou

parcialmente tratado.

Assim, a eficiência desejada para a ETE é diretamente relacionada com as

características do esgoto (vazão e composição) e com a capacidade de autodepuração do

corpo receptor. Em algumas situações, a grande capacidade de diluição do corpo

receptor e o rápido retorno às condições iniciais podem dispensar tratamentos

completos. Isso ocorre em algumas cidades brasileiras que lançam parte dos esgotos

sanitários coletados no oceano, como Rio de Janeiro e Fortaleza, e em grandes rios,

como Manaus e Belém.

Contudo, o crescimento acelerado da população e o aumento da industrialização

tornam maior a carga poluidora / contaminante do esgoto sanitário, indicando a

necessidade de estudos e monitoramentos para que não sejam atingidos os limites

máximos de autodepuração desses corpos d´água que recebem esgoto bruto ou

parcialmente tratado.

Assim, a escolha do processo de tratamento de esgoto depende das

características quantitativas e qualitativas do esgoto bruto, da eficiência do sistema, dos

custos construtivos e operacionais e dos impactos no corpo receptor.

1.8 CONSIDERAÇÕES FINAIS

Os empreendimentos na área de saneamento estão diretamente relacionados com

a questão ambiental, assim o SES deve ser planejado para atender a toda a zona urbana,

bem como para o incremento da população que, além de aumentar a carga contribuinte

de esgoto sanitário, resulta na necessidade de novo reordenamento urbano.

Em qualquer projeto devem ser realizados estudos detalhados para o

conhecimento das características da área contribuinte, elaboradas diferentes alternativas

de concepção do sistema de esgotamento sanitário e estimados os custos construtivos.

Essa seqüência de atividades deve ser sempre atendida, pois evita decisões apressadas

que podem resultar na utilização de tecnologias não adequadas tecnicamente para a área

que será beneficiada.

Vale observar que na maioria dos municípios brasileiros não existe sistema de

esgotamento sanitário na infra-estrutura urbana, o que resulta na utilização de soluções

individuais, como os tanques sépticos. Apesar de essa solução amenizar os impactos

ambientais, esse tipo de tratamento é classificado como primário, tendo baixa eficiência

na remoção de microrganismos (< 30%), matéria orgânica (< 60%) e sólidos suspensos

(< 70%), o que pode representar ameaça para o meio ambiente e, naturalmente, para a

saúde da população.

Nesse sentido, o sistema coletivo de esgotamento sanitário adquire grande

importância, sendo um desafio para as administrações municipais, que precisam

compatibilizar as alternativas de concepção com a preservação do meio ambiente,

especialmente a dos recursos hídricos, que em muitas cidades ainda são pontos de

recebimento de esgoto bruto.

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