Tratamento de Esgotos Sanitários e Efluentes Industrias Orgânicos

7/23/2019 Tratamento de Esgotos Sanitrios e Efluentes Industrias Orgnicos

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SUMRIO

1. INTRODUO: IMPORTNCIA DO TRATAMENTO DE ESGOTOS E DO RESO

DA GUA .......................................................................................................................... 03

2. CARACTERSTICAS DOS EFLUENTES ORGNICOS................................ .................... 132.1. Parmetros Significativos. Composies Tpicas................... ...................................... 13

2.2. Monitorizao: Importncia e Procedimentos ................... ......................................... .. 18

3. POLUIO E AUTODEPURAO DAS GUAS ................... ......................................... . 20

3.1. Poluio Hdrica. Causas e Consequncias ..................... ......................................... .. 20

3.2. Autodepurao das guas. Curva de Depleo do Oxignio..................................... .. 23

3.3. Grau de Tratamento ....................................................................................................32

4. TRATAMENTO DE GUAS RESIDURIAS. VISO GERAL DAS TECNOLOGIASDISPONVEIS....................................................................................................................33

4.1. Processos Fsicos e Qumicos. Processos Biolgicos Aerbios e Anaerbios............ 33

4.2. Tratamentos Anaerbios. Fundamentos Tericos.................................... .................... 34

4.3. Reatores Anaerbios ................................................................................................... 39

4.4. Tratamentos Aerbios. Estabilizao da Matria Orgnica na Presena de Oxignio . 39

4.5. Reatores Aerbios ......................................... ......................................... .................... 40

4.6. Processos Combinados. Instalaes Tpicas. Eficincia. Custos............. .................... 43

5. REATORES DE MANTA DE LODO................................................................................... 515.1. Caractersticas Gerais e Princpios de Funcionamento................................................ 51

5.2. Critrios e Parmetros para o Dimensionamento .................. ...................................... 54

5.3. Problemas Operacionais................................. ......................................... .................... 55

6. PROCESSO DOS LODOS ATIVADOS .............................................................................. 58

6.1. Caractersticas e Variantes do Processo ............................... ...................................... 58

6.2. Fatores Intervenientes ................................................................................................. 63

6.3. Sistema de Aerao ....................................................................................................65

6.4. Sedimentao do Lodo (Decantador Secundrio)......... ...................... ......................... 666.5. Problemas Operacionais................................. ......................................... .................... 67


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7. LAGOAS DE ESTABILIZAO..........................................................................................69

7.1. Caractersticas e Campo de Aplicao ........... ......................................... .................... 69

7.2. Tipos de Lagoas .......................................................................................................... 70

7.3. Estabilizao da Matria Orgnica. Fatores Intervenientes...................... .................... 73

7.4. Dimensionamento das Lagoas Facultativas pelo Mtodo Emprico............... ............... 757.5. Lagoas Aeradas...........................................................................................................78

7.6. Lagoas Anaerbias......................................................................................................81

7.7. Lagoas de Aguaps.....................................................................................................84

7.8. Lagoas Coadjuvantes.................................................................................................. 85

8. TRATAMENTO DE EFLUENTES INDUSTRIAIS.......................... ...................................... 86

8.1. Caractersticas dos Despejos Industriais. Alternativas para o Tratamento ................... 86

8.2. Mtodos Gerais de Tratamento. Processos Combinados................... ......................... 90

9. TRATAMENTO E DISPOSIO DO LODO .......................................................................93

9.1. Gerao e Tratamento................................................................................................. 93

9.2. Composio e Interesse Agrcola ................................................................................ 97

9.3. Utilizao Agrcola..................................................................................................... 105

10. ASPECTOS LEGAIS E GERENCIAIS .............................................................................. 112

10.1. Legislao Ambiental Especfica................... ......................................... .................. 112

10.2. Padres de Qualidade Ambiental DN. 10/86 COPAM........................................... 113

REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS................. ......................................... ....................... 118

APNDICES.................................................................................................................... 119

I Amostragem de Efluentes Lquidos ..........................................................................120

II Medies de Vazo.................................................................................................. 128

Referncias Bibliogrficas ........................................................................................ 141


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1. INTRODUO

1.1. IMPORTNCIA DO TRATAMENTO DE ESGOTOS E DO REUSO DA GUA.

A gua e a umidade circulam continuamente em nosso planeta constituindo o chamadociclo hidrolgico. (Figura 1.1) A irradiao solar evapora as guas dos mares, dos lagos, dos cursossuperficiais e do solo, provocando ainda a transpirao das plantas e dos animais. Acredita-se que,

anualmente, 300.000 Km3 de gua so evaporados dos oceanos, enquanto 100.000 Km3provmdas reas continentais. Os vapores aquosos sobem e juntam-se para formar as nuvens e, sob certascondies, de temperatura e presso, a umidade destas condensa-se e cai na terra sob as formas dechuva, granizo ou neve, constituindo as chamadas guas metericas. A precipitao total da

atmosfera sempre igual evaporao por ela recebida. Assim, em cada ano, 400.000 Km3de guavertem sobre a terra e deste total cerca de 25% cabe s superfcies continentais, constituindo aorigem de todos os suprimentos de gua doce. Uma parte, depois de molhar a folhagem e o solo,escoa sobre a superfcie em direo aos lagos e cursos d'gua, outra infiltra-se e uma terceiraparcela evapora-se. Uma frao das guas de infiltrao fica retida na zona das razes das plantas,

retornando eventualmente superfcie, pela ao dos vegetais ou pela capilaridade do solo; parte,porm, continua a mover-se para baixo at alcanar os aquferos. Ao juntar-se massa de guasubterrnea, a gua infiltrada move-se atravs dos poros do subsolo podendo reaparecer nasuperfcie em forma de fontes, as quais alimentam os rios. Estes, recebendo o escoamentosuperficial e as descargas do subsolo, conduzem as guas de volta aos oceanos. Neles desaguamdiretamente as guas subterrneas que no tenham outro processo de descarga, natural ou artificial.

A gua disponvel origina-se, assim, de fontes superficiais ou subterrneas. Em contatocom o ar, o solo e a vida, vegetal e animal, leva consigo impurezas, em suspenso ou em soluo,que podem torn-la imprpria ao consumo qualquer que ele seja. Alm disso, para garantir suapotabilidade, deve-se trat-la adequadamente e preservar as suas condies naturais, de modo queos processos de purificao artificial no venham a ficar comprometidos, pela deteriorao daqualidade da gua "in natura", em decorrncia das atividades e aes humanas.

Por outro lado as guas servidas, resultantes das atividades higinicas domsticas e dosusos pblicos, comerciais, industriais e agrcolas, so descarregadas nos corpos d'gua receptores.Na maioria das vezes, so lanadas sem qualquer tratamento e, assim, passam a constituir umacarga de poluio que, dependendo da magnitude, poder impedir ou dificultar a utilizao da guapara mltiplas finalidades.

As guas de abastecimento devem sempre ser distribudas puras. A populao mundialno pode continuar acreditando que as fontes de suprimento so ilimitadas. Devero ser tomadasmedidas de carter global para conservar e proteger os recursos hidrulicos, a fim de assegurar aprosperidade e o crescimento econmico das naes. No h propriamente, grande escassez degua na hidrosfera (Quadros 1.1 e 1.2). O que existe um volume predominante de gua salgada,

nos oceanos e mares, assim como de gua congelada, nas calotas polares, o que dificulta ou impedea sua utilizao, visto no se dispor ainda de uma tecnologia capaz de possibilitar o seuaproveitamento econmico, sob estas formas.


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FIGURA1.1:CICLOH

IDRO

LGICO

(DEBRIGGS,GERALD

F,

1969,FEUFPR/OPAS)


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As reservas de gua doce, em sua quase totalidade, encontram-se nos lenissubterrneos, cuja extrao requer tecnologia avanada, s vezes onerosa e nem sempre disponvelem nosso meio. As guas superficiais, menos abundantes, no se encontram uniformementedistribudas, havendo regies muito bem aquinhoadas em relao a outras onde se registra umagrande aridez.

A importncia da gua para o desenvolvimento scio-econmico, diversifica a suautilizao e impe tambm a necessidade de controlar a sua qualidade, quer para o consumoindustrial e agrcola, quer para a psicultura e as atividades recreativas, ou ainda para a navegaoem hidrovias.

A poluio hdrica atinge os seres humanos bem como os animais e os

vegetais. Assim, a vida, em qualquer de suas formas, diretamente afetada peladeteriorao da qualidade da gua. A poluio, por outro lado, cria um srio problema qualseja o de encontrar um meio ao mesmo tempo eficaz e econmico, para o seu controle.Da a necessidade cada vez mais premente, de se dispor de melhores e mais amplos conhecimentosbem como de dados mais exatos e confiveis, a fim de que se tenha maior segurana para projetar osistema de controle, coloc-lo em funcionamento e avaliar o seu rendimento.

Reservas

(Km3) ( % )

Oceanos 1.300.000.000 97,2472

Gelo e capas polares 28.500.000 2,1319

Vapor d'gua atmosfrico 12.700 0,0010

guas dos Continentes 8.289.230 0,6199

TOTAL 1.336.801.930 100,0000

Volume

Quadro 1.1: Reservas Mundiais de gua

Fonte: UNESCO

Reservas

(Km3

) ( % )Lagos de gua salgada e mares interiores 100.000 1,2064

guas subterrneas 8.000.000 96,5108

guas do solo, prximas superfcie 65.000 0,7841

guas superficiais 124.230 1,4987

Lagos de gua doce 123.000 1,4838

Curso de gua (mdia) 1.230 0,0149

TOTAL 8.289.230 100,0000

Volume

Quadro 1.2: Reservas Continentais de gua

Fonte: UNESCO


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H quem afirme que o grau de tecnologia necessrio preveno da contaminao dasguas, j foi alcanado e que as limitaes ao seu emprego so de ordem financeira ou causadaspela existncia de barreiras institucionais, de um ou de outro tipo. Em muitos casos isso no verdade e, no futuro, a reduo da poluio aqutica depender cada vez mais dos avanostecnolgicos, medida em que forem desaparecendo as barreiras artificiais para a sua aplicao.

A maior parte dos problemas de poluio das guas se agrava porque os governos nodedicaram, no devido tempo, ateno necessria matria. As indstrias, por seu turno, semprealegaram que a construo de instalaes depuradoras de guas residurias, representava umencargo financeiro insuportvel. Confiou-se sempre e de uma maneira exagerada, na capacidade deautopurificao dos rios e lagos. No passado os problemas eram de ordem local ou municipal; hojecom as transformaes havidas numa sociedade em expanso, o quadro inteiramente diferente. Aurbanizao, a elevao do nvel scio-econmico das populaes, a extenso das reas municipaisat as zonas industriais formando um conglomerado nico, provocaram o aumento de volume e adiversificao da natureza das guas residurias municipais.

Atualmente, com o advento da srie 14.000 da ISO - Internacional StandartizationOrganization, a produo industrial, alm da qualidade do produto, dever atender tambm aosaspectos de gesto ambiental, anlise do ciclo vital do bem produzido e avaliao de desempenho,que garantam a qualidade da vida e o ambiente saudveis. De forma simplificada a ISO-14.000,abrange duas grandes vertentes, uma direcionada para o produto e outra para a organizao. mdio prazo permitir a identificao de reas degradadas, impactos ambientais e avaliao deriscos, assim como a preparao de planos de emergncia, auditorias ambientais e novos projetospara o meio ambiente. A longo prazo possibilitar a produo de bens atravs de processos maislimpos, conservao dos recursos naturais, gesto racional do uso de energia, reutilizao deresduos industriais e reduo global da poluio. Portanto, a modernizao do parque industrial e acapacitao para competir numa economia globalizada, implicar tambm numa posturaconsentnea com os presupostos bsicos da abordagem ecolgica para o crescimento sustentado.

A variada produo de bens de consumo e o aparecimento de indstrias cada vez maissofisticadas, esto ocasionando o aparecimento de despejos mais complexos, incluindo-se entre elesos que desafiam a capacidade dos tcnicos para trat-los ou mesmo para detectar a sua presenana gua. A generalizao do uso de fertilizantes qumicos e de praguicidas nas atividadesagropecurias, tem acarretado novos problemas de contaminao, em decorrncia da drenagem dosolo. Ademais, o uso crescente da energia nuclear e a utilizao de materiais radioativos poder nofuturo, agravar o problema da contaminao das guas, se os rejeitos produzidos no foremdevidamente acondicionados e dispostos.

Os processos convencionais de tratamento de guas residurias, esto sendo utilizadosao mximo para conter a poluio dentro de certos limites, mas para um nmero cada vez maior de

cidades estes processos se revelam inadequados. Existe uma preocupao crescente com respeito eficincia das instalaes depuradoras, medida que cresce e se diversifica a massa decontaminantes qumicos e biolgicos.


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No Brasil de um modo geral e, em Minas Gerais em particular, as reas densamentepovoadas continuam desaguando seus despejos em corpos d'gua mais ou menos importantes, comum grau de tratamento mnimo ou mesmo inexistente. Em consequncia a poluio das guas temcrescido assustadoramente, ficando cada vez mais difcil e dispendioso combat-la.

O despejo direto de efluentes nas colees naturais de gua, constitui problemacomplexo, que pode acarretar inconvenientes os mais diversos, dependendo estes das condieslocais, sobretudo do volume e natureza dos esgotos, vazo e caractersticas fsicas, qumicas ebiolgicas das guas receptoras. Na anlise das principais consequncias do lanamento podem serdistinguidas as formas de poluio: fsica, qumica, biolgica, radioativa e trmica.

Essa realidade estabelece um limite, quanto higiene e segurana, para utilizao dagua, do qual estamos nos aproximando rapidamente, medida que o consumo aumenta em rtmoacelerado. A reutilizao sucessiva da gua hoje uma evidncia, que no se pode ignorar, da anecessidade premente do planejamento global dos recursos hdricos, de modo que se obtenha aotimizao do seu uso, em todos os seus aspectos. Portanto, o controle da poluio e o tratamentodos despejos lquidos, constitui uma das mais importantes questes dos tempos hodiernos, tanto doponto de vista sanitrio, quanto do desenvolvimento comprometido com a preservao do meioambiente, em condies saudveis. Alm disso, a escassez de gua e a obrigao de pagar peloseu uso (consumidor-pagador) e as sanes econmicas pela poluio dos recursos hdricos(poluidor-pagador), criam um cenrio novo, ao qual as empresas tero que se adaptar rapidamente.

O reuso de recursos hdricos pressupe a aplicao de tecnologias, cujo grau deeficincia depende dos fins aos quais a gua se destina e de como ela foi usada anteriormente. Oque dificulta, entretanto, a conceituao precisa da expresso reuso de gua a definio do exatomomento a partir do qual se admite que a reutilizao est sendo feita. Por exemplo, entre uma

comunidade que capta gua de um grande rio que recebeu os esgotos de uma metrpole e umaoutra cidade, s margens de outro grande rio, onde apenas algumas pessoas lanam despejoslquidos, existem diferenas acentuadas em termos de diluio, distncias percorridas pelosefluentes e fatores naturais referentes recuperao da qualidade das guas desses rios. Sendoassim, impossvel determinar o instante preciso em que foi iniciado o reuso. Este fica evidente,entretanto, quando se trata da utilizao direta de efluentes, tratados ou no.

A prtica de lanar guas residurias em corpos de gua superficiais, sejam elas brutasou depuradas, a soluo normalmente utilizada no mundo inteiro. Tais corpos de gua podemservir como fontes de abastecimento de vrias comunidades, havendo casos em que a mesmacidade descarrega seus esgotos e faz uso do mesmo corpo hdrico como manancial de gua para

consumo humano. Deste modo a caracterizao do reuso deve levar em considerao as vazesdos esgotos e do corpo receptor. De maneira geral, o processo pode ocorrer de forma direta ouindireta e por aes planejadas ou no.


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De acordo com a OMS - Organizao Mundial da Sade, tem-se:

Reuso indireto:ocorre quando a gua j servida, aps consumo domstico ouindustrial, descarregada em guas superficiais ou subterrneas e utilizadanovamente a jusante, de forma diluda;

Reuso direto: a utilizao planejada e deliberada de esgotos tratados, para

certas finalidades como irrigao, abastecimento industrial, recarga de aqferos eat mesmo consumo humano; Reciclagem: o reuso da gua nas dependncias internas das industrias, tendo

como objetivo a economia e o controle da poluio hdrica.

Assim o termo reuso empregado para designar descargas de efluentes que sosubseqentemente utilizados por outros usurios, diferentes do original. A reciclagem definidacomo o reuso interno da gua, para o uso original, em circuito fechado.

O reuso indireto pode ser intencional ou no intencional. No primeiro caso enquadra-se areutilizao indireta que decorre de descargas planejadas montante ou de recargas planejadas doaqfero subterrneo. O reuso direto planejado, para consumo humano, pode ser classificado comoreciclagem, desde que os efluentes tratados sejam utilizados novamente pela mesma entidade queos produziu.

A Figura 1.2, apresenta uma classificao mais abrangente do reuso de gua. Aterminologia empregada pode ser assim definida:

Reuso indireto no planejado:ocorre quando a gua j utilizada, uma ou maisvezes, descarregada no ambiente e novamente utilizada a jusante, em sua formadiluda, de maneira no controlada.

Reuso planejado: verifica-se quando o processo resulta de ao consciente,podendo o efluente ser usado de forma direta ou indireta.

O reuso intencional direto pressupe a existncia de um sistema de tratamento queatenda aos padres de qualidade requeridos pelo novo uso da gua. Neste caso, os efluentespodero sofrer tratamento adicional e/ou armazenamento, mas em momento algum so despejados

em guas receptoras.

O reuso planejado indireto, implica no controle da descarga de montante e da captao ajusante, alm do monitoramento de eventuais lanamentos no percurso. Os objetivos visam melhorara qualidade do efluente tratado, modular as vazes, armazenar a gua ou mesmo atendermotivaes psicolgicas para os usurios.

O reuso potvel direto ocorre quando os esgotos submetidos a tratamentos avanadosso diretamente reutilizados no sistema de gua potvel. Em nosso meio, tal prtica invivel para amaioria dos efluentes, seja por questes culturais, seja pelos riscos decorrentes da falta de controlerigoroso. Alm disso, os custos envolvidos podem tomar o processo invivel sob o aspectoeconmico.

O reuso potvel indireto o caso em que o efluente tratado lanado em guassuperficiais ou subterrneas, antes de ser novamente utilizado como gua potvel. Deste modobeneficia-se da autodepurao natural, antes da nova captao e subseqente tratamento.

O reuso no potvel abrange a utilizao agrcola, industrial, recreativa, domstica e paraa aqicultura. Alm destas, vale ressaltar a recarga de aqferos e o reforo da vazo nosmananciais de superfcie.


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FIGURA 1.2: MODALIDADES DE REUSO DE GUA


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Os agravos sade e ao meio ambiente, associados reutilizao de guas servidas,decorrem da poluio hdrica e das limitaes tecnolgicas e econmicas, para a depurao dosefluentes. Apesar dos avanos obtidos nos ltimos anos, nem todas as substncias indesejadaspodem ser removidas por meio de processos convencionais de tratamento. Assim sendo, necessrio compatibilizar as relaes custo/benefcio e custo/eficcia, tendo em vista que quantomais nobre o uso, mais alto ser o investimento necessrio.

A escassez e a baixa qualidade das guas, vem fazendo com que a avaliao e ogerenciamento dos riscos, sejam um dos principais desafios para o reuso das mesmas. Uma dastarefas mais importantes para a anlise de risco fornecer aos tomadores de decises, critrios eprocessos os mais claros e precisos possveis. Tais caractersticas so fundamentais para aelaborao de programas consistentes.

A avaliao de riscos pode ser entendida como o conjunto de metodologias que calculame avaliam a probabilidade de um efeito adverso ser provocado por agentes fsicos, qumicos ou

biolgicos, emanados do processo industrial ou resultantes da tecnologia utilizada. A definio deefeito adverso um julgamento de valor, podendo se constituir de mortes, doenas, diminuio daqualidade de vida, prejuzos econmicos, danos ambientais e outros.

O gerenciamento de riscos o conjunto de normas, regras e procedimentos, objetivandocontrolar e minimizar danos pessoais, sociais e econmicos. A questo julgar se um determinadorisco aceitvel ou no. Esta deciso envolve aspectos ticos, polticos, sociais e tcnicos, da maiorrelevncia.

Existem vrios mtodos que auxiliam a tomada de deciso como os tradicionais balanosrisco/benefcio e custo/benefcio, assim como a anlise comparativa de riscos. Nenhum mtodo

aplicvel a todos os casos e, em geral, uma combinao deles sempre necessria.

O objetivo garantir que a deciso tomada resulte em proteo adequada ao ser humanoe ao ambiente como um todo em consonncia como a viabilidade tcnica e econmica das medidasde controle a serem adotadas. Portanto, a segurana, no sentido mais amplo, o parmetrofundamental para o gerenciamento de risco. Entretanto, um programa de avaliao de riscos nopermite traar uma linha definitiva entre o que ou no seguro, se a segurana for entendida comoausncia total de perigo. A garantia absoluta s existe se o agente no for usado para nenhum fimou, em outras palavras, se a exposio ao risco no ocorrer.

O grande desafio para as entidades gestoras de recursos hdricos, refere-se ao balano

entre a oferta e a demanda de gua. No Brasil, a agricultura consome, atualmente, cerca de 70% dagua utilizada. Os 30% restantes destinam-se aos usos domsticos e industriais, em partes iguais. muito provvel que o consumo agrcola, ainda nesta dcada, atinja a 80%, aumentando os conflitoshoje existentes na maioria das bacias hidrogrficas.


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Nas regies ridas e semi-ridas, a gua tornou-se um fator limitativo para odesenvolvimento urbano, industrial e agrcola. Entretanto, o fenmeno da escassez no exclusivodessas regies. Muitas reas com precipitaes pluviomtricas significativas mas insuficientes paraatender as demandas excessivamente elevadas, tambm enfrentam a crise que afeta odesenvolvimento econmico e a qualidade da vida.

Nessas condies, o conceito de substituio de fontes mostra-se como a alternativamais plausvel para satisfazer as demandas menos restritas, liberando as guas de melhor qualidadepara usos mais nobres, como o abastecimento domstico.

Em 1958, o Conselho Econmico e Social das Naes Unidas, recomendou que, emreas carentes, nenhuma gua de boa qualidade deve ser utilizada em consumos que tolerem umaqualidade inferior. As guas tais como as pluviais, as residurias, as de drenagem agrcola e assalobras, sempre que possvel, devem ser destinadas como fontes alternativas para usos menosexigentes.

A gua, considerada o insumo do sculo, um recurso renovvel atravs do ciclohidrolgico. Quando reciclada por sistemas naturais, limpa e segura, sendo deteriorada a nveisdiferentes de poluio por meio da atividade antrpica. Entretanto, uma vez poluda, a gua pode serrecuperada e/ou reutilizada para fins diversos.

A qualidade da gua utilizada e o objeto especfico do reuso estabelecero os nveis detratamento recomendados, os critrios de segurana a serem adotados, os custos de capital, deoperao e de manuteno associados. As possibilidades e formas potenciais de reuso dependem,evidentemente, de caractersticas, condies e fatores locais, tais como deciso poltica,disponibilidade e atendimento legislao.

Embora existam muitas possibilidades de reutilizao de gua no Brasil, para satisfazer auma variada demanda, as mais significativas so o reuso urbano, industrial, rural e o destinado recarga artificial de aquferos. O reuso para fins industriais pode ser visualizado sob mltiplosaspectos, de acordo com as possibilidades existentes no contexto interno ou externo das fbricas.

O reuso com o aproveitamento de fontes externas, pode ser efetuado por companhiasestaduais ou municipais de saneamento, capazes de fornecer esgotos tratados como gua deutilidade para indstrias isoladas ou em conjunto. O sistema de tratamento adicional necessrio,para atender aos padres de qualidade, deve apresentar viabilidade tcnica e econmica;geralmente vivel quando existe concentrao de indstrias, que se associem, num raio de

aproximadamente 5 Km, em torno da estao de tratamento e recuperao da gua para reuso. EmSo Paulo, onde o custo da gua industrial da ordem de R$ 6,00/m3, tem-se obtido custosmarginais prximos de R$ 2,00/m3, com uma economia de 67%. Geralmente, a grande demandaindustrial refere-se s guas de reposio, nas torres de resfriamento, que corresponde a consumoselevados, facilitando a viabilidade do empreendimento.


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Os usos industriais que apresentam possibilidade de reutilizao de gua, sobasicamente os seguintes:

Torres de resfriamento; Caldeiras; Lavagem de peas e equipamentos, principalmente nas indstrias mecnicas e

metalrgicas; Irrigao de reas verdes, lavagens de pisos e de veculos; Processos industriais; Lavagem de gases de chamins.

Os custos elevados das guas industriais, tm estimulado o reuso interno, sobretudo emregies metropolitanas. Essa tendncia tende a se ampliar em face da nova legislao brasileira,associada aos instrumentos de outorga e cobrana pela utilizao dos recursos hdricos, tanto natomada de gua como no lanamento de efluentes. Estes instrumentos esto sendo implantados

pela Agncia Nacional de guas - ANA, em todo o Pas.

As indstrias sero, automaticamente, induzidas a reduzir o consumo de gua, por umasistemtica de racionalizao, reuso e abatimento das cargas poluidoras, por meio de sistemasavanados de tratamento. Dentro do critrio de estabelecer prioridades para usos que j possuamdemanda imediata e que no exijam nveis elevados de tratamento, geralmente convenienteconcentrar nas torres de resfriamento, a fase inicial do reuso interno.

A utilizao de esgotos tratados para refrigerao gera uma pequena desvantagem emrelao ao uso de guas naturais, pelo fato de que aqueles possuem temperatura um pouco maiselevada. Em compensao, apresentam oscilao de temperatura muito menor, tornando os

sistemas de resfriamento mais estveis.

O reuso interno especfico consiste em efetuar a reciclagem de efluentes de quaisquerprocessos industriais, seja para us-los no mesmo local de gerao ou em outras operaes que sedesenvolvam em seqncia e que suportem qualidade compatvel. Neste caso incluem-se as torresde resfriamento, a produo de vapor nas caldeiras e as guas de processo, de vrias tipologias,excludas as da indstria alimentcia.

No caso particular das Usinas de Beneficiamento de Leite e Laticnios em geral, h umaperspectiva muito favorvel ao reuso de gua para irrigao de reas verdes, extino de poeiras,lavagem de veculos, descargas sanitrias, lavagem de pisos e instalaes, resfriamento, produo

de vapor e outros consumos das centrais de utilidades. Obviamente, quanto mais nobre o uso,maiores devero ser os cuidados com o controle de qualidade da gua reutilizada. O desvio doefluente industrial tratado, para uma Estao de Tratamento de gua ETA, amplia enormemente apossibilidade de atender s mais variadas demandas. Entretanto, tais procedimentos devem serprecedidos de estudos de viabilidade econmico-financeira, para que se possa avaliar, compropriedade, a relao custo / benefcio do empreendimento.


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2. CARACTERSTICAS DOS EFLUENTES ORGNICOS

2.1. Parmetros Significativos. Composies Tpicas

Os esgotos domsticos contm, aproximadamente, 99,9% de gua e 0,01% de matriaslida, esta constituda de slidos orgnicos e inorgnicos, suspensos e dissolvidos, alm de

microorganismos diversos. Esta frao de 0,01% que torna necessria a depurao dos mesmos.

A composio dos esgotos sanitrios funo dos usos das guas de abastecimento e

varia com o clima, os hbitos e as condies scio-econmicas da populao, presena de efluentes

industriais, infiltrao de guas pluviais, idade das guas residurias e outros fatores. As

caractersticas dos efluentes industriais, por seu torno, refletem o processamento da matria prima e

as transformaes da mesma at o produto final.

Nem sempre necessrio ou vivel, a determinao de todos os compostos presentes

nos despejos lquidos, no somente pela dificuldade da realizao de vrias anlises laboratoriaisincluindo os custos respectivos, como tambm pelo fato de que os resultados em si, no apresentam

maior interesse prtico, seja para o projeto ou a operao dos sistemas de tratamento. Por isso,

necessria a escolha de parmetros representativos que, direta ou indiretamente, possam revelar o

carter poluidor dos efluentes, sem onerar demasiadamente a monitorizao. Tais parmetros

podem ser classificados em trs categorias: fsicos, qumicos e biolgicos.

Os parmetros fsicos mais importantes so a temperatura, o odor, a cor e a turbidez. A

temperatura, em geral, ligeiramente superior das guas de abastecimento podendo atingir

valores elevados em determinados efluentes industriais. O odor uma propriedade organolpticabastante varivel. No esgoto domstico fresco ligeiramente desagradvel, tornando-se bastante

ftido no esgoto sptico, devido presena de compostos de enxofre, especialmente o gs sulfdrico(H2S). A cor ligeiramente cinza no esgoto fresco passando a cinza escuro ou preto no estado

sptico. Nos digestores aerbios o lquido apresenta-se marron. A turbidez causada pela presena

de slidos em suspenso, manifestando-se mais elevada nos esgotos brutos ou muito concentrados.

As caractersticas qumicas das guas residurias so avaliadas pela determinao do

contedo em slidos, matria orgnica, leos e graxas, pH, alcalinidade, nutrientes (N,P) e,

eventualmente, biocidas, fenis, cianetos e metais pesados txicos. As anlises respectivas podem

ser assim classificadas:


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1 - Slidos totais (ST), orgnicos (SV) e inorgnicos (SF); suspensos (SS) e dissolvidos (SD);

slidos sedimentveis (RS).

- Em suspenso, no filtrveis (partculas e coloides: >1)

fixos ou inorgnicos: componentes minerais inertes, no incinerveis. volteis ou orgnicos: componentes orgnicos, obtidos pela ignio.

- Dissolvidos, filtrveis (coloides, molculas e ons, dimenses inferiores a 1)

fixos ou inorgnicos: componentes minerais.

volteis ou orgnicos: componentes orgnicos.

- Sedimentveis: frao dos slidos totais que se sedimenta no

cone IMHOFF, num tempo determinado, em geral

1h (cm3/l = ml/l)

2 - Oxignio Dissolvido (OD): o parmetro mais importante para o controle da poluio.

A concentrao de oxignio nos corpos de gua, depende

fundamentalmente da temperatura e da presso. Em con-

dies normais (T = 20 C e P = 760 mm Hg) a saturao

de oxignio, na gua limpa, de 9,17 mg/l. A presena

de oxignio, no seio da massa lquida, tanto mais saud-

vel quanto mais prxima da saturao. A ausncia de

oxignio revela pronunciada poluio.

3 - Matria Orgnica: mistura heterognea de compostos orgnicos. Principais com-

ponentes: protenas, glicdios e lipdios.

- Determinao Indireta: medida pelo consumo de oxignio.

Demanda Bioqumica de Oxignio (DBO): associada frao biodegradvel

de compostos orgnicos carbonceos (CHO). Revela o con-

sumo de oxignio no metabolismo de microorganismos aer-

bios, para a estabilizao bioqumica da matria orgnica.

20 Demanda bioqumica de oxignio, em cinco dias, com a amos-DBO 5tra incubada a 20 C (valor padro).

T Demanda bioqumica total ou de 1oestgio ou ltima. Represen-DBO

tta o consumo total de oxignio, requerido para a estabilizaocompleta da matria orgnica, ao final do tempo t, em geral su-perior a 20 dias e na temperatura considerada (T C)


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Demanda Qumica de Oxignio (DQO): Representa a quantidade de oxignionecessria para oxidar quimicamente a matria orgnica einorgnica presente na amostra. Utiliza oxidantes fortescomo o permanganato (KMnO4) ou, de preferncia, o dicro-

mato de potssio (K2Cr2O7).

- Determinao Direta: medida pela produo de gs carbnico.

Carbono Orgnico Total (COT):Medida direta da matria orgnica carboncea,atravs da converso do carbono orgnico em gscarbnico (CO2).

4 - leos e Graxas (OG): Parcela da matria orgnica solvel em hexanos.

5 - Nitrognio Total (N): Inclui o nitrognio orgnico, amnia, nitrito e nitrato. asoma de todos os compostos de nitrognio.

- Nitrognio orgnico: Encontra-se na forma de protenas, aminocidos euria.

- Nitrognio KJELDAHL(NK): a soma do nitrognio orgnigo e da amnia (NH3)

Amnia (NH3): Resultante da decomposio do nitrognio orgnico.

Nitrito (NO2): Estgio intermedirio da oxidao da amnia.

Nitrato (NO3): Produto final do ciclo do nitrognio, resultante da oxidao

dos nitritos.

6 - Fsforo (P): Encontra-se na forma orgnica ou de sais minerais.- Fsforo Orgnico: Combinado com a matria orgnica.

- Fsforo Inorgnico: Ortofosfatos e polifosfatos.

7 - Concentrao Hidrogeninica (pH): Obtida pela dissoluo eletroltica. Indicador dascaractersticas cidas, bsicas ou neutras dos esgotos.

8 - Alcalinidade, em CaCo3: Indicadora da capacidade tampo do meio, ou seja, da resis-

tncia s variaes do pH. Causada pela presena dehidrxidos, carbonatos e bicarbonatos.

9 - Cloretos (Cl): Oriundos das guas de abastecimento, dejetos humanose resduos industriais.

10 - Detergentes (ABS): Provenientes dos produtos de limpeza. Podem interferir nosprocessos de tratamento de esgotos.


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No caso dos efluentes industriais, alm dos parmetros mencionados, pode haver anecessidade de monitorizar os metais pesados, micropoluentes orgnicos, como os biocidas efenis, alm de substncias txicas como os fluoretos, sulfetos e cianetos. Em cada caso, a eleiodos parmetros de maior significncia, deve ser precedida de um exame criterioso daspeculiaridades locais, de modo a evitar omisses comprometedoras ou custos desnecessrios.

Os principais microorganismos presentes nos esgotos so:

1 - Bactrias:- Organismos protistas unicelulares, procariotas;-Possuem vrias formas (cocos, bacilos, espirilos) e tamanhos (1 a 4 );- So principalmente heterotrficas, saprfitas e de vida livre;- Podem ser aerbias, anaerbias ou facultativas;- So os principais agentes da estabilizao da matria orgnica;-Algumas so patognicas, podendo causar doenas intestinais (Sal-

monelas, Shigelas, Vibries, etc).

2 - Fungos:- Organismos aerbios, multicelulares, heterotrficos;- So tambm muito importantes na decomposio da matria orgnica;- Podem crescer em ambientes de baixo pH.

3 - Protozorios:-Organismos unicelulares do grupo dos protistas, eucariotas (amebas, flagelados

e ciliados);- A maioria aerbia ou facultativa;- Alimentam-se de bactrias, algas e outros microorganismos;- So essenciais manuteno do equilbrio vital na biomassa;

- Algumas espcies so patognicas como a ameba (E. hystoltica) e agirdia (G. lambria).

4 - Vrus Entricos- Parasitos intracelulares estritos, formados pela associao de uma

carapaa protica e material gentico (DNA ou RNA);- Alguns tipos encontrados nos esgotos so patognicos (Poliovirus, vrus

cossakie, hepato vrus, adenovirus e virus ECHO).

5 - Helmintos- Animais superiores, tais como scaris, necator, shistosoma e outros;- Os ovos e as larvas, presentes nos esgotos domsticos, podem

disseminar muitas verminoses.

O Quadro 1.3 apresenta a composio tpica dos esgotos sanitrios, em relao aosparmetros mais importantes. As caractersticas dos efluentes industriais so muito variadas emfuno das peculiaridades de cada indstria. De um modo geral, destacam-se os despejos orgnicos,biodegradveis, de natureza semelhante aos esgotos domsticos e os despejos inorgnicosprovenientes da indstria qumica. Alm destes, existem os despejos especiais ou exticos, como osdas refinarias de petrleo e indstria petroqumica, os da indstria farmacutica, os radioativos eoutros.


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QUADRO 1.3: COMPOSIO QUMICA E BIOLGICA DOS ESGOTOS SANITRIOS

Contribuio "per capita" (g/hab x dia) Concentrao (mg/l)Parmetro

Faixa Valor tpico Intervalo Valor Tpico

Slidos Totais 120 - 220 180 700 - 1 350 1 100* Em suspenso 35 - 70 60 200 - 450 400

- Fixos (inorgnicos) 10 - 15 10 40 - 100 80

- Volteis (orgnicos) 25 - 55 50 160 - 350 320

* Dissolvidos 85 - 150 120 500 - 900 700

- Fixos (inorgnicos) 50 - 90 70 300 - 550 400

- Volteis (orgnicos) 35 - 60 50 200 - 350 300

* Sedimentveis (ml/l) - - 10 - 20 15

DBO5 40 - 60 54 250 - 350 300

DBO20 total 60 - 90 75 365 - 500 450

DQO 80 - 130 90 415 - 600 500

COT 30 - 60 45 170 - 350 250

Nitrognio Total (N) 6,0 - 40,0 8,0 35 - 70 50

* N. orgnico 2,5 - 5,0 3,5 15 - 30 20

* N. amoniacal (NH3) 3,5 - 7,0 4,5 20 - 40 30

* N. ntroso (NO2) traos traos traos zero

* N. Ntrico (NO3) 0,0 - 0,5 traos 0 - 2 zero

Fsforo Total (P) 1,0 - 4,5 2,5 5 - 25 14

* Fsforo orgnico 0,3 - 1,5 0,8 2 - 8 4

* Fsforo inorgnico 0,7 - 3,0 1,7 3 - 17 10

pH - - 6,7 - 7,5 7,0

Alcalinidade (CaCO3) 20 - 30 25 110 - 170 140

Cloretos 4 - 8 6 20 - 50 35

leos e Graxas 10 - 30 20 55 - 170 110

Microorganismos Contribuio "per capita"(ORG/hab x dia) Concentrao (ORG / 100 ml)

Bactrias Totais 1012- 1013 109- 1010

Coliformes Totais (CT) 109- 1012 106- 109

Coliformes Fecais (CF) 108- 1011 105- 108

Estreptococos Fecais (EF) 108- 109 105- 106

Protozorios (cistos) < 106 < 103

Helmintos (ovos) < 106 < 103

Virus Entricos 10

5

- 10

7

10

2

- 10

4

Fontes: Metcalf & Eddy ; Von Sperling, M e Botelho, H.P.


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2.2. Monitorizao. Importncia e Procedimentos

A monitorizao dos efluentes lquidos deve ser encarada como o mais poderosoinstrumento de gesto dos recursos hdricos. Permite avaliar a natureza e a magnitude da poluiodas guas; possibilita o controle do desempenho das instalaes depuradoras de guas residurias;

orienta os tcnicos, as autoridades e os empresrios; contribui para o esclarecimento da opiniopblica, em geral; fornece os elementos indispensveis constituio de bancos de dados para oacompanhamento da evoluo dos acontecimentos. O monitoramento, enfim, instrumentaliza asaes que devam ser tomadas em defesa do meio ambiente e benefcio pblico. Somente em ltimainstncia deve ser usado como mecanismo de punio.

O ideal seria que os rgos fiscalizadores da poltica ambiental se responsabilizassemdiretamente pela monitorizao de efluentes industriais. Enquanto isso no for possvel, cumpreestimular o automonitoramento, cercando-o dos cuidados indispensveis sua credibilidade. Paratanto necessria a idoneidade dos laboratrios e a conscincia profissional dos envolvidos noprocesso. Mas imprescindvel tambm que se evite us-lo para sanes apressadas sem que hajatempo suficiente para as indstrias sanar os problemas identificados. Isso poderia ocasionar umdesestmulo para aperfeioamento e uso adequado da automonitorizao.

Existem dois tipos de monitorizao: contnua e intermitente. O monitoramento contnuose faz atravs de estaes fixas ou mveis, estas ltimas montadas em veculos apropriados. Amonitorizao intermitente realizada atravs de campanhas sazonais, semestrais, mensais,quinzenais, semanais ou mesmo dirias. A freqncia estabelecida em funo dos objetivos que setem em vista.

A monitorizao contnua depende de recursos tecnolgicos mais sofisticados, quepermitam a colheita automtica de amostras em intervalos programados, a realizao "in loco" dasanlises de um elenco de parmetros representativos, o processamento local dos resultados e a

remessa automtica dos dados para o sistema central computadorizado. Naturalmente, essesprocedimentos avanados, que se encontram disponveis nos paises desenvolvidos, so escassosem nosso meio.

As campanhas de amostragem baseiam-se em alguns pressupostos bsicos, a saber:

- Escolha judiciosa dos pontos de amostragem;- Definio da freqncia das coletas;- Seleo adequada do elenco de parmetros;- Adoo de mtodos apropriados para a coleta e o transporte das amostras;- Realizao das anlises laboratoriais segundos mtodos padronizados, como

os da APHA (Standart Methods for the Examination of Water and Wastewater).

- Processamento e interpretao correta dos dados laboratoriais.


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O valor de qualquer resultado de laboratrio depende da integridade da amostra. O

propsito da amostragem recolher uma poro do lquido a ser analisado, sendo essa poro

suficientemente pequena em volume, para ser convenientemente manuseada, e, ao mesmo tempo,

representativa. Deve ser recolhida de tal forma que no se agregue e nem se perca nada da poro

tomada, nem ocorra variao durante o transcorrer do tempo entre a coleta e o exame no laboratrio.Para evitar essas variaes necessrio o uso de substncias preservativas, que so especificadas

de acordo com o parmetro que se deseja avaliar.

A amostragem pode ser simples ou composta. Amostragem simples aquela onde a

coleta feita apenas em um determinado instante, sendo obrigatoriamente utilizada em efluentes em

batelada e em anlises de gases dissolvidos, cloro residual, sulfetos, temperatura, pH e leos e

graxas. Pode tambm ser utilizada em efluentes de caractersticas relativamente constantes, no que

diz respeito vazo e concentrao. Nestes casos podem ser tomadas alquotas constantes

durante a campanha. No caso de flutuaes de vazo e modificaes acentuadas de concentrao,

as alquotas devem ser proporcionais vazo, no momento da coleta. Neste caso, a amostragem

denominada composta e, em geral, usada para determinar as caractersticas de efluentes

industriais e sanitrios.

No caso do controle da poluio dos rios, os pontos de amostragem devem situar-se

montante e jusante dos lanamentos de despejos, assim como antes e depois da confluncia de

afluentes importantes, quer quanto vazo quer quanto ao transporte de cargas poluidoras

significativas. Para se avaliar o desempenho de uma ETE - Estao de Tratamento de Esgotos, a

colheita de amostras deve ser feita, pelo menos, na entrada (afluente bruto) e na sada (efluente

tratado), podendo ainda haver outros pontos intermedirios, quando se tornar necessrio avaliar a

eficincia de determinadas unidades ou resolver problemas operacionais especficos.

Em sntese os fatores a serem considerados nos programas de amostragem so:

- Definio clara dos objetivos;

- Seleo dos parmetros e dos locais de amostragem;

- Determinao do nmero de amostras e tempo de amostragem;

- Seleo dos mtodos analticos;

- Definio dos mtodos de coleta e de preservao das amostras;

- Reavaliao da metodologia e interpretao estatstica dos resultados.

Por ltimo, vale salientar que, no processamento dos dados muito importantedeterminar os parmetros estatsticos (mdia, desvio padro e coeficiente de variao) para que sepossa aquilatar a consistncia dos achados laboratoriais. Somente assim poder-se- verificar aconvenincia da ampliao da amostra, para captar a variabilidade eventualmente encontrada,quando esta se revelar muito grande.


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3. POLUIO E AUTODEPURAO DAS GUAS

3.1. Poluio Hdrica. Causas e Conseqncias

Os poluentes podem atingir as colees de gua diretamente ou, indiretamente, atravs

da poluio atmosfrica ou do solo (Figura 3.1).

As principais fontes de poluio hdrica so as seguintes:- Mineraes;- Desflorestamento. Desmatamento. Eroso;- Agropecurias:

. Fertilizantes. Nutrientes;

. Biocidas. Agrotxicos, (praguicidas, inseticidas, fungicidas, etc);

. Produtos veterinrios (antibiticos, hormnios, etc).- Esgotos sanitrios. Esgotos domsticos:

. Matria orgnica,

. Detergentes,

. Agentes biolgicos (bactrias, protozorios, virus entricos, helmintos).- Despejos industriais:

. Orgnicos;

. Inorgnicos;

. Biolgicos;

. Radioativos.

Alguns poluentes, no biodegradveis, so de remoo mais difcil. Dentre eles podemser mencionados o leo, os detergentes, os metais pesados, os biocidas e outros micropoluentesorgnicos.

As atividades primrias da economia, mineraes e exploraes agropastors, em geral,so responsveis pela maior carga poluidora, podendo ultrapassar a 80% da poluio global. Osesgotos domsticos e os despejos industriais contribuem com os restantes 20%, mais ou menos empartes iguais. Entretanto, as guas residurias urbanas constituem formas concentradas de poluio,ao passo que as atividades agrcolas e minerrias, apresentam-se bastante difusas no imensoterritrio nacional.

Os efeitos da poluio hdrica so bastante variveis e dependem do uso da gua, comose pode observar no Quadro 3.1. Em todos os aspectos os danos so considerveis, mas nenhumdeles mais importante do que o comprometimento da sade e da qualidade da vida.

A poluio orgnica possui caractersticas prprias, sobretudo a biodegradao, podendo

ser removida naturalmente, pelos corpos de gua receptores, mediante aes fsicas, qumicas,fsico-qumicas, bioqumicas e biolgicas. A poluio qumica por substncias txicas, afeta os riosde maneira insidiosa, podendo destruir a vida aqutica e causar muitos outros efeitos adversos.


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FIGURA3.1:FONTESA

NTROPEGNICASDAP

OLUI

OD

OS

OLO

EDASGUAS


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22QUADRO 3.1: DANOS CAUSADOS, PELA POLUIO, AO USO DA GUA PARA

DIFERENTES FINS

N Usos da guaDanos causados utilizao da gua, jusante do ponto de lanamento de guasresidurias

01 Abastecimento Pblico

Deteriorao das caractersticas fsicas, qumicas e biolgicas das guasreceptoras: Variaes bruscas e imprevisveis na qualidade das guasreceptoras e conseqentes riscos e dificuldades para o tratamento dasguas de abastecimento; contaminao qumica e/ou biolgicaacarretando malefcios diversos para a sade dos usurios. Prejuzoseconmicos em conseqncia da poluio qumica (dureza, corroso, etc).

02 Abastecimento Industrial

Limitaes para a utilizao da gua, em conseqncia das alteraesde suas caractersticas, seja como matria prima, seja no aquecimento ourefrigerao de equipamentos, seja como meio de transporte ou nos fluxosde processamento industrial. Prejuzos econmicos decorrentes daconservao de instalaes e equipamentos. Custo do trata-mento.

03 Agricultura e Pecuria

Presena de substncias qumicas ou oleosas prejudiciais irrigao;obstruo de rios e canais; Presena de agentes causadores dedoenas; Destruio de plantaes por substncias nocivas nas reasinundadas pelas enchentes; Poluio qumica e/ou biolgica das guasutilizadas pelos rebanhos podendo causar-lhes doena e morte. Des-pesas elevadas para proteo dos rebanhos ou plantaes; Depreciaodo valor das propriedades pela degradao das guas.

04 Piscicultura

Morte dos peixes por asfixia, presena de substncias txicas ouobstruo das guelras. Degenerescncia e enfraquecimento dos peixes;substituio de espcies mais desejveis por outras mais resistentes;Desaparecimento de organismos aquticos inferiores indispensveis subsistncia dos peixes; Obstruo dos locais adequados deposio dosovos; Sedimentao de lodos em reas que concorrem com alimentos

para os peixes; Desvalorizao de extensas zonas aquticas propcias pesca; Contaminao dos peixes e outros organismos aquticos.

05 Recreao

Contaminao das guas por helmintos, vrus, bactrias, protozorios eoutros microorganismos; Contaminao por produtos qumicos txicosou agressivos s embarcaes; inconvenientes de ordem esttica,especialmente quanto ao aspecto, odores, formao de espumas ou decamadas oleosas, corpos flutuantes, matrias em suspenso e depsitossuspeitos.

06 Navegao

Formao de bancos de lodos nos canais ou rios navegveis;Necessidade de dragagem; Ao agressiva das guas e substnciasnelas contidas sobre as estruturas fixas ou flutuantes; Custo deconservao dos canais e estruturas.

07 AproveitamentosHidroeltricosAumento da viscosidade e das resistncias ao escoamento; Ataque porprodutos qumicos agressivos; Corroso dos equipamentos; Dificuldades e

Custos de manuteno.


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3.2. Autodepurao das guas. Curva de Depleo do Oxignio

As guas servidas, de natureza essencialmente orgnica, como os esgotos domsticos edeterminados efluentes industriais, conduzidos pelos sistemas de esgotamento, at o ponto delanamento nos corpos de gua receptores, neles produzem uma srie de transformaes que, em

seu conjunto, so responsveis pelo fenmeno conhecido por auto-depurao ou auto-purificao.Em condies normais, um corpo d'gua capaz de receber uma carga aprecivel de poluio e deelimin-la gradativamente, por meio de aes fsicas e bioqumicas, que se processam ao longo delargos intervalos de tempo e, no caso de cursos d'gua, podendo desencadear-se por vriosquilmetros de seu percurso. Por isso, Phelps, foi muito feliz ao dizer "Um rio algo mais do que umacidente geogrfico, uma linha em um mapa, um elemento do terreno. Um rio no pode ser

adequadamente descrito simplesmente em termos de topografia e de geologia. Um rio uma cousa

viva, em elemento de energia, de movimento, de transformao" . Oliver Wendell Holmes, Juiz daSuprema Corte dos Estados Unidos, em 1930 disse: "Um rio mais do que uma amenidade, umverdadeiro tesouro".

necessrio considerar qualquer corpo d'gua, como um ambiente pleno de vida, puro sua prpria maneira e que em si encerra um equilbrio vital cujo rompimento acarreta inevitveismalefcios para a utilizao racional dos recursos hdricos proporcionados pela natureza. Portanto, autilizao das guas receptoras para o arrastamento de despejos, somente deve ocorrer quando amatria presente nestes, no possa causar doenas, nem prejuzos ou inconvenientes de qualquernatureza, pois, a capacidade de regenerao limitada.

Quando os poluentes so descarregados num lago, onde as correntes prximas solentas, mudando de direo com os ventos, h muita superposio e as mutaes processam-se demaneira pouco ntida. Entretanto, se as guas residurias so lanadas num curso d'gua, comdescargas uniformes sobre a corrente, as mudanas sucessivas propagam-se a diferentes distnciasdo ponto de lanamento, estabelecendo um perfil de contaminao e purificao natural to bem

definido que pode ser convenientemente estudado atravs de modelos matemticos. Na maioria dascorrentes, as modificaes longitudinais variam de intensidade com os fatores climticos ehidrolgicos. Assim, a poluio atinge os valores crticos nos perodos quentes e de estiagem,quando se verifica a queda do nvel dos rios.

Um curso d'gua ao receber uma forte carga de matria orgnica putrescvel, a turbidezse eleva e a luz solar no consegue penetrar, ocasionando a morte dos vegetais clorofilados. Estesso os responsveis pela fotossntese, atravs da qual absorvem o bixido de carbono das guas elhes proporciona o oxignio indispensvel manuteno de condies aerbias. Os organismos quese alimentam de detritos aumentam at equilibrar a disponibilidade de nutrientes. A sua atividadevital reflete-se na magnitude da demanda bioqumica de oxignio (DBO) com a utilizao em grandeescala das reservas de oxignio dissolvido (OD), podendo inclusive atingir a sua completa exausto

e, neste caso, acarretar o aparecimento de condies anaerbias. O nitrognio, o carbono, o enxofre,o fsforo e outros nutrientes desenvolvem seus ciclos naturais e as sucessivas populaes deorganismos vivos decomponhem a matria orgnica at a sua estabilizao. Os elos de uma cadeiaalimentar vo se estabelecendo a partir dos nutrientes disponveis, graas ao crescimento eadptao ao ambiente dos organismos que se estabelecem e se sucedem na competio vital.


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Dependendo do gradiente hidrulico do rio, a matria em suspenso ou arrastada pelacorrente ou se deposita no fundo, podendo esses depsitos bentais variar desde delgadas camadasat espessos bancos de lodos. Sua decomposio difere consideravelmente da que existe na guacorrente. Em presena do oxignio dissolvido no fluxo sobrenadante, a decomposio bental, variade acordo com a profundidade do depsito, desde condies amplamente aerbias at outraspronunciadamente anaerbias, influenciando recprocamente a corrente lquida.

O efeito inicial da poluio tende a degradar a qualidade fsica da gua. No momento emque a decomposio se ativa, produzem-se biologicamente mutaes que conduzem degradaoqumica, atravs de reaes bioqumicas. Ao mesmo tempo torna-se evidente a degradaobiolgica em termos do nmero e organizao dos seres vivos que persistem ou que aparecem nomeio aqutico, paralelamente ao estabelecimento da cadeia alimentar. Ao longo do curso e nodecorrer do tempo, so utilizados os valores energticos oriundos da carga poluidora. Diminue aDBO e a velocidade de absoro do oxignio da atmosfera, que no incio era lenta, a iguala efinalmente a ultrapassa. A gua se clarifica; as plantas verdes desenvolvem-se novamente e passama produzir oxignio, atravs da fotossntese. Reaparecem os macroorganismos, especialmente ospeixes. As guas correntes recuperam a sua pureza original e a autopurificao se completagradualmente. A autodepurao nunca rpida e as guas muito poluidas podem percorrer grandes

distncias, durante dias, antes de alcanar um grau aprecivel de regenerao.

Se a poluio se mantm, contudo, dentro de limites aceitveis, contribui para afertilidade da gua receptora e para a alimentao das populaes aquticas resultantes, entre asquais se incluem os peixes que se utilizam do nitrognio, do fsforo e de outros nutrientesdisponveis ("NO PLANCTON, NO FISH" - FORBES). Entretanto, na fertilizao das guas, emconsequncia do lanamento de esgotos domsticos, nunca se pode perder de vista os riscos dedisseminao de doenas, atravs da contaminao dos vegetais e animais; tampouco se podeesquecer o perigo da eutroficao, sobretudo, nos lagos quiescentes. A poluio natural podeprovocar a eutroficao natural assim como a "poluio controlada" pode produzir a "eutroficaocultivada", resultantes da administrao racional da contaminao das guas.

A concentrao de oxignio dissolvido um dos parmetros mais significativos para oacompanhamento da evoluo da poluio orgnica e da autopurificao de um corpo d'gua. Deve-se salientar que na maioria dos pases incluindo o Brasil, as legislaes de controle da poluiobaseiam-se, fundamentalmente, no balano de oxignio, indispensvel compreenso dasvantagens oferecidas pelo fenmeno da autodepurao. O corpo d'gua receptor pode serconsiderado como um depurador natural de esgotos, tornando-se necessrio, to somente,determinar a carga orgnica compatvel com o lanamento das guas residurias, de modo a evitardanos, em funo dos mltiplos usos da gua jusante. A capacidade de autodepurao dos cursosd'gua a base lgica para a determinao do grau de tratamento necessrio.

O lanamento de despejos orgnicos biodegradveis, como os esgotos domsticos ediversos resduos industriais, pode causar consequncias s guas receptoras, provocando adepleo do oxignio. A reposio deste se faz, seja pela aerao natural, especialmente nos cursos

d'gua com aprecivel turbulncia, seja atravs da fotossntese, realizada pelas algas e plantasaquticas clorofiladas, presentes notadamente nos lagos.


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Os principais fatores intervenientes na autodepurao so: a diluio, a sedimentao, aaerao, a temperatura, a luz solar e a ao de micro e macroorganismos. A diluio possibilita ofornecimento do oxignio necessrio satisfao da demanda, quer qumica quer bioqumica. Asedimentao remove os slidos em suspenso, formando os depsitos bentnicos. A turbulnciafavorece a homogeneizao dos despejos e facilita a aerao. A temperatura influi

consideravelmente na atividade biolgica relacionada com o consumo de oxignio e com aproduo fotossinttica, alm de regular o teor de oxignio dissolvido; este funo da temperaturae tambm da presso, vale dizer, da altitude do ponto considerado. A luz indispensvel realizao da fotossntese e os raios ultravioleta dela emanados podem destruir alguns seres de vidainferior. Os microorganismos so responsveis pelas reaes bioqumicas de oxidao e reduo. Asreaes de oxidao, realizadas em meio aerbio, consomem o oxignio dissolvido provocando aqueda de seu teor na gua. A ao dos macroorganismos se faz principalmente atravs da predaoe da competio vital.

A Figura 3.2 permite visualizar a ao conjunta e combinada de todos os fatoresintervenientes na autodepurao, atravs da curva de depleo do oxignio. Ao longo da corrente,aps o lanamento do despejo, podem-se distinguir no rio quatro zonas perfeitamente distintas, cadauma delas retratando um estgio da poluio:

a) zona de degradao que se estende desde o lanamento do despejo at o ponto emque a taxa de oxignio dissolvido se reduz a 40% da saturao;

b) zona de decomposio ativa, que se caracteriza pela manuteno do teor de ODabaixo de 40% da saturao, podendo cair at zero;

c) zona de recuperao, na qual o corpo d'gua readquire gradativamente as suascondies normais, a partir da elevao do oxignio acima de 40% da saturao;

d) zona de gua limpa.

Na zona de degradao tem incio a decomposio da matria orgnica, sob a ao de

bactrias e microorganismos saprfitas. As guas tem aspecto sujo, as plantas verdes sodestruidas, aparecem os organismos de gua suja, a concentrao de oxignio decrescerapidamente e os peixes emigram para montante ou so mortos. Na zona de decomposio ativa asguas tornam-se negras ou pardacentas, podendo haver o desprendimento de gases e mau cheiro,as reaes bioqumicas se aceleram e os peixes no sobrevivem. Na zona de recuperao, as guasvo se tornando mais claras, os vegetais verdes reaparecem, as substncias solveis so oxidadas,os animais inferiores servem de alimento para os peixes. A concentrao de oxignio dissolvidoeleva-se desde 40% da saturao at o seu teor normal, em consequncia da aerao superficial e,em parte, pela ao fotossinttica dos vegetais clorofilados.

Com o objetivo de estudar quantitativamente a autodepurao, "PHELPS E STREETER"propuseram um modelo matemtico que, apesar de suas limitaes, permite traar a curva de

depleo do oxignio e atravs dela solucionar diversos problemas prticos (Figuras 3.3 e 3.4). Adepleo ou deficit de oxignio em relao saturao, Dt, no tempo genrico t, pode ser expressapela equao:

(1) Dt=K1 Lo (10

-K1t- 10-K2t ) + D

o10

-K2t

K2 K1


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FIGURA 3.2: EXEMPLO DE FORMAS DE VIDA ASSOCIADAS COM GUA LIMPA E COM

GUA POLUDA POR DESPEJOS ORGNICOS.


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FIGURA3.3

:DISPOSIO

DOSRESDUOSLQU

IDOS


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FIGURA3

.4:CURVAD

EDEPLEOD

O

OXIG

NIO


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O tempo gasto para se ter a mxima depleo, ou o mnimo de oxignio dissolvido,ODmin, chamado tempo crtico, tc, pode ser obtido a partir da equao:

(2) tc= 1 logK2 [1-

Do (K2 K1)]

K2 K1 K1 K1. LoA depleo mxima ou crtica, Dc, correspondente, ser:

(3) Dc= K2 L

o 10

-K1tc

K1Nas equaes (1), (2) e (3), L

o a demanda bioqumica de oxignio total de 1 oestgio,

tambm chamada ltima, da mistura das guas do rio e do efluente. Em relao DBO5

, tem-se:

(4) Lo= DBOmist.= (DBOrx Qr+ DBOex Qe )

(Qr + Qe)sendo, um coeficiente que depende da temperatura (T) e do tempo (t). As demais

grandezas so as vazes do rio (Qr) e do efluente (Q

e) e as respectivas demandas bioqumicas de

oxignio DBOre DBOe, 20oC e para a incubao de 5 dias.

O parmetro Do, denominado depleo inicial de oxignio, representa a diferena entre asaturao e o teor de oxignio dissolvido encontrado na gua do rio aps o lanamento do efluente,podendo ser calculado pela equao:

Do= ODsat- ODo=. CT. CA . Cs- ODo

(5) Do= . 1 . P1 . Cs - (ODrx Qr+ ODEx QE)

1,024(T-20) Po (Qr+ Qe)Os coeficientes , CTe CA, referem-se s condies devidas turbidez, temperatura e presso

atmosfrica ou altitude, respectivamente. Cs a concentrao de saturao de oxignio da gualimpa, ao nvel do mar e 20oC (C

s= 9,17 mg/l)

O coeficiente K1, denominado coeficiente de desoxigenao ou taxa de reao da DBO,

depende da carga poluidora e exprime a velocidade com que a demanda bioqumica satisfeita.Pode ser calculado pela equao:

(6) K1= log LA- log LB

tsendo, LA e LB, respectivamente, as demandas bioqumicas de oxignio, na seo de

montante (A) e de jusante (B) de um determinado trecho do rio de comprimento AB e t o tempo de

percurso da gua entre A e B: t = AB / v, sendo v, a velocidade mdia de escoamento, no trecho AB.Para o clculo de K1, necessrio que a velocidade de escoamento no seja inferior a 0,18 m/s e

que no trecho AB no haja lanamento de despejos ou desaguamento de afluentes significativos. Ovalor a ser adotado para K

1, dever representar uma mdia de diversas determinaes realizadas, de

preferncia no perodo de estiagem.


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O coeficiente K1e a demanda de 1oestgio Lo podem ainda ser calculados por outros

mtodos, entre os quais o de Moore, com auxlio de grficos. O coeficiente K 1 determinado

temperatura de 20oC. Pode-se corrig-lo para qualquer temperatura, atravs das equaes.

(7a) (K1)T= (K1)20. 1,135(T - 20) 4oC < T < 20oC

(7b) (K1)

T= (K

1)

20. 1,056(T - 20) 20oC < T < 30oC

A correlao entre o coeficiente K1, o tempo t e a demanda bioqumica de oxignio (L),pode ser expressa pelas equaes:

(8) Lt= L0. e-Kt

(9) Lt= L0. 10-K1t demanda remanescente

(10) L't= L0(1 - 10-K1t ) demanda satisfeita

(11) Lt=

(1 - 10-K1t) estabilidade relativa (% satisfeita)

Lo(12) Lt = 1 relao entre a DBO total e a satisfeita.

Lo (1 10-K

1t)

(13) = Lo = 1 relao entre a DBO total e a de 5 dias

L5 (1 10-5k

1)

(14) T= 20 (0,02 T + 0,6) correo devida temperatura

Para K1= 0,1 (esgotos domsticos tpicos) = 1,46 20oC e 1,60 a 25oC, por exemplo.

O coeficiente K2, chamado coeficiente de reaerao ou de reoxigenao, depende do

regime do rio e em especial da profundidade H e da velocidade de escoamento (v). Para calcul-loforam propostas diversas frmulas, por vrios pesquisadores e dentre eles Edwards & Gibbs;O'Connor & Dobbins; Owens e Churchill. guisa de exemplo, menciona-se a frmula de Churchil:

(15) K2= 2,26 v / H1,67

K = 0 434 K


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Conhecido o coeficiente K2a 20oC, pode-se corrigir o seu valor para uma temperatura T

qualquer pela equao:Valores de Lodos ativados: (1,00 a 1,03)

(16) (K2)T= (K2)20. (T - 20) Lagoas aeradas: (1,06 a 1,09)

Cursos d'gua: (1,024)

Os coeficientes K1e K2 so interdependentes e podem ser correlacionados pelo assim

chamado coeficiente de autodepurao:(17) f = K2/ K1

O Quadro 3.2, apresenta alguns valores do coeficiente de autodepurao, segundoSTEEL, ERNEST W. (1960), "Water Supply and Sewerage", McGraw - Hill Book Company, Inc, NewYork.

QUADRO 3.2: COEFICIENTE DE AUTODEPURAO ( f )

Corpo de gua Valores de f = K2 / K1 20 C

Pequenas lagoas e remansos 0,5 - 1,0Grandes lagos, represas ou rios morosos 1,0 - 1,5Grandes rios de baixa velocidade 1,5 - 2,0Grandes rios de velocidade normal 2,0 - 3,0Rios velozes de alto gradiente hidrulico 3,0 - 5,0Cursos d'gua muito rpidos e cachoeiras > 5,0

Finalmente, pode-se calcular a distncia (Xc) em que ocorrem as condies crticas, pela

equao:

(18) Xc= v tc, sendo v a velocidade mdia de escoamento e tco tempo crtico.

Alm dos coeficientes K1 e K

2, j analisados, poder-se-ia considerar um terceiro

coeficiente K3 , para retratar o fenmeno de deposio ou do arrastamento da matria orgnica

sedimentada. Quando a velocidade de escoamento superior a 0,18 m/s, no h sedimentao eK3 igual a zero, fato que ocorre freqentemente. Se, ao contrrio, em determinado trecho, ocorrer o

revolvimento, a elevao e o arrastamento do lodo depositado, causados pelo aumento davelocidade da corrente, resultar uma demanda adicional de oxignio, no prevista nas equaes deSTREETER E PHELPS, podendo induzir a erro. Contudo, o arrastamento dos sedimentosgeralmente se verifica em poca de cheias o que pode ser neutralizado pelo aumento da vazo.

Por outro lado, quando ocorre a formao de bancos de lodo poder haver a liberao decompostos oxidveis, que atingindo as camadas superiores da gua, consomem oxignio e criam achamada demanda bental, cuja magnitude necessita ser avaliada.


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A taxa de produo fotossinttica de oxignio, representa um fator de elevao da suaconcentrao no meio e ao desprez-la, no modelo estudado, obviamente, ficou-se favor dasegurana. Normalmente, a produo fotossinttica de oxignio desprezvel nos cursos d'guaturbulentos, sendo tambm pequena nos de baixo gradiente hidrulico com guas turvas. Os nossosrios, geralmente so pobres em sais minerais, enriquecendo-se de nutrientes justamente jusantedo lanamento de despejos.

O modelo de STREETER e PHELPS, apesar dessas limitaes tem a sua validade nosseguintes aspectos principais:

a) Permite traar a curva de depleo de oxignio e, atravs dela, visualizar apoluio e a depurao do curso d'gua no decorrer do tempo e ao longo dopercurso da corrente lquida;

b) a anlise da curva permite saber se houve aerobiose ou anaerobiose no processoe se h ou no necessidade de tratamento dos esgotos;

c) possibilita o estabelecimento do grau de tratamento necessrio, partir dedefinio de um teor mnimo de oxignio dissolvido, denominado limite sanitrio,abaixo do qual considera-se comprometida a qualidade da gua, emfuno de seus usos p reponderantes;

d) permite ainda calcular a populao, no caso de esgotos domsticos ou oequivalente populacional, no caso de efluentes industriais, cujos despejos podemser lanados diretamente em condies compatveis com a autodepurao.

3.3. Grau de Tratamento

Chamando de L'oa demanda bioqumica de oxignio de 1o estgio, admissvel para a

mistura, de DBO'ea demanda bioqumica de oxignio de 5 dias, admissvel para o efluente, de D' codeficit crtico admissvel, de t'

c o tempo crtico correspondente e de G o grau de tratamento

necesssrio, em percentagem, pode-se escrever:

(19) G =[1 - DBOe ] x 100

DBOe

(20) DBO'e= Lo(Qe+ Qr) - DBOrx Qr)

. Qe

Para o clculo de L'o tem-se as equaes (2) e (3) com trs incgnitas L'

o, t'

ce D'

c. O

sistema indeterminado e deve ser resolvido por tentativas, arbitrando-se valores para L'o e

calculando-se os valores correspondentes de t'ccom os quais se calcula D'

cat a compatibilizao

dos resultados com o limite sanitrio (LS) admitido.

(21) D'c= OD

sat- LS.

Finalmente, cumpre observar que, em termos de oxignio, as condies crticas ocorremem locais distantes do ponto de lanamento, normalmente entre o 1o e o 3o dia. Todavia, sob oaspecto sanitrio, a pior situao se verifica nas reas adjacentes ao desaguamento dos esgotos,pois, os germes patognicos, por serem parasitas, vo perdendo a sua virulncia na medida em queatingem o meio aqutico que lhes adverso.


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4. TRATAMENTO DE GUAS RESIDURIAS. VISO GERAL DAS TECNOLOGIAS

DISPONVEIS.

4.1. Processos Fsicos e Qumicos. Processos Biolgicos Aerbios e Anaerbios

Os processos fsicos unitrios empregados no tratamento de efluentes lquidos so:

Gradeamento; Peneiramento; Evaporao; Resfriamento; Sedimentao / decantao; Flotao; Equalizao / homogeneizao; Adsoro;

Adensamento; Desidratao / secagem; Separao; Destilao; Eletrodilise; Osmose reversa.

Os processos qumicos especficos, podem ser assim enumerados:

Neutralizao; Correo do pH;

Oxidao Reduo; Precipitao qumica; Permutao de ons; Coagulao; Floculao.

Os processos biolgicos podem ser aerbios ou anaerbios, de acordo com a presenaou ausncia de oxignio. No primeiro caso, podem ser citadas a oxidao bioqumica (percoladoresbiolgicos, lodos ativados), a digesto aerbia e as lagoas de estabilizao fotossintticas ouaeradas. No segundo caso, tem-se a digesto anaerbia que se realiza nos filtros biolgicos ou nosreatores de manta de lodo.

Nas estaes de tratamento de guas residurias procura-se combinar ou associardiferentes processos, de tal modo que se possa obter os melhores resultados.


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4.2. Tratamentos Anaerbios. Fundamentos Tericos

De um modo geral, os processos anaerbios so empregados para depurar esgotossanitrios de pequenas comunidades ou como tratamento primrio nas instalaes de maior porte.Por outro lado, os efluentes industriais orgnicos, muitas vezes so submetidos aos tratamento

anaerbios, para atenuar as cargas de choque ou reduzir as aplicadas aos reatores secundrios.

Os tratamentos anaerbios no dependem da transferncia de oxignio, produzempouca quantidade de lodo, eliminam os gastos com energia eltrica e possibilitam o aproveitamentodo gs metano, sobretudo em instalaes maiores. Alm disso, quando bem operados, apresentameficincias que variam de 50 a 70%, dependendo do tipo de reator.

Os processos anxicos no excluem todavia os tratamentos preliminares, nemdispensam, na generalidade dos casos, o polimento final do efluente, de modo a adequ-lo sexigncias da legislao ambiental. Alm disso, tais processos necessitam de operao cuidadosa,sobretudo na fase de partida dos reatores.

O processo de fermentao no qual certas bactrias, na ausncia de oxignio, produzemmetano e gs carbnico, a partir da degradao de compostos orgnicos complexos, denominadodigesto anaerbia. Esta pode ser considerada como um ecossistema, onde diversos grupos demicroorganismos agem interativamente na converso da matria orgnica em gs sulfdrico, amnia,metano, gs carbnico e gua, alm de novas clulas bacterianas. As bactrias que participam doprocesso podem ser divididas em trs importantes grupos, com comportamentos fisiolgicosdistintos. O primeiro grupo composto de bactrias fermentativas hidrolticas e acidognicas, quetransformam, por hidrlise, os polmeros em monmeros e estes em hidrognio, gs carbnico,cidos orgnicos, aminocidos e outros compostos como, lcoois e glicose. O segundo grupo formado pelas bactrias acetognicas, produtoras de hidrognio, que convertem os compostosgerados pelas bactrias fermentativas (aminocidos, aucares, lcoois e cidos orgnicos) em

acetato, hidrognio e gs carbnico. O terceiro grupo constitudo de bactrias metanognicas, quese utilizam dos produtos finais do segundo grupo, como substratos essenciais.

Atravs da hidrlise, a matria slida complexa (polmeros) convertida em substnciasdissolvidas mais simples, capazes de atravessar a membrana celular. Isso conseguido pela aode exoenzimas excretadas pelas bactrias hidrolticas. A hidrlise dos polmeros ocorre de formalenta, sendo influenciada por vrios fatores entre os quais a temperatura, o pH, o tempo deresidncia no reator, a composio do substrato e outros. Os produtos solveis, oriundos dahidrlise, so metabolizados no interior das clulas das bactrias fermentativas acidognicas, queexcretam cidos graxos volteis, lcoois, cido ltico e gases como o sulfdrico e o carbnico. Asbactrias acetognicas decompem os produtos gerados na fase acidognica e os convertem emsubstratos alimentares apropriados para as bactrias metanognicas. A etapa final do processo de

degradao anaerbia a formao do metano e gs carbnico, a partir dos cidos actico efrmico, metanol, metilaminas, hidrognio e xidos de carbono.


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Alm das fases mencionadas pode ocorrer ainda a sulfetognese. A produo desulfetos se verifica quando os sulfatos e outros compostos do enxofre so utilizados como aceptoresde eltrons durante a oxidao de compostos orgnicos. A reduo de sulfatos e sulfitos asulfetos, se d pela ao de bactrias anaerbias estritas, denominadas sulforedutoras, cujaversatilidade na utilizao do substrato muito grande.

Em sntese, a microbiologia da digesto anaerbia, pode ser assim apresentada:

- Hidrlise Bactrias fermentativas hidrolticas e

- Acidognese acidognicas

Bactrias acetognicas produtoras e- Acetognese

consumidoras de hidrognio

Bactrias formadoras de metano e de- Metanognese

gs carbnico

- Sulfetognese Bactrias sulforedutoras

Os cidos volteis permitem a determinao e a manuteno do equilbrio entre asdiversas espcies de microorganismos que atuam no processo. Na bioqumica da digestoanaerbia os principais cidos intermedirios so o cido proprinico presente na fermentao decarboidratos e decomposio das protenas e o cido actico,resultante da fermentao de quasetodos os compostos orgnicos.

O mecanismo bsico da formao do metano o seguinte:

- Quebra do cido actico: CH3COOH CH4+ CO2- Reduo do gs carbnico: CO2 + H2O CH4+ 2 H2O- Decomposio da glicose: C6H12O6 3 CH4+ 3 CO2

O bom funcionamento dos processos metanognicos depende da presena de nutrientesnas propores seguintes:

- Nitrognio (0,12 SSV);- Fsforo (0,02 SSV);- Enxofre (0,02 SSV);- Micronutrientes (Fe, Co, Ni, etc).


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importante destacar tambm a influncia dos fatores ambientais entre os quais sedestacam os seguintes:

- Temperatura;- pH;- Alcalinidade;- cidos volteis;- Substncias txicas.

As principais vantagens dos processos anaerbios so:

- Baixa produo de slidos;- Baixo consumo de nutrientes;- Dispensa de energia eltrica;- Produo de gs metano;- Tolerncia a elevadas cargas orgnicas e volumtricas;- Possibilidade de preservao da biomassa por vrios meses.

Como desvantagens podem ser mencionadas as seguintes:

- As bactrias anaerbias so inibidas por um grande nmero de compostos;- A partida do processo pode ser lenta na ausncia de lodo de semeadura

adaptado;- Alguma forma de ps-tratamento usualmente necessria;- A experincia prtica ainda est em desenvolvimento.

A eficincia dos reatores anaerbios depende do perodo de deteno, supostosadequados ou favorveis os demais fatores intervenientes. As equaes de McCarty e de Lettinga,permitem calcular as eficincias para diferentes perodos de residncia hidrulica, respectivamentepara os filtros biolgicos e os reatores de manta de lodo:

( 1 ) EDBO= 100 ( 1- 0,87 . RH0,5

) Filtro Biolgico (McCarty)( 2 ) EDBO= 100 ( 1 0,70 RH

0,5) Reator de Manta de Lodo (Lettinga)

- EDBO : eficincia na remoo da DBO, em percentagem;- RH : perodo de deteno ou de residncia hidrulica, em horas.

A eficincia relaciona-se com a temperatura atravs da equao:

( 3 ) ET= E30.( T-30 )

ET - eficincia temperatura ( T );E30- eficincia temperatura de 30 C (Equaes 1 e 2);

- coeficiente de temperatura (1,02 a 1,04);T - temperatura operacional.

As Figuras 4.1 e 4.2, permitem a leitura direta das eficincias em funo dos perodos depermanncia ou de deteno.


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4.3. Reatores Anaerbio s.

Os marcos histricos mais importantes na evoluo dos reatores anaerbios so osseguintes:

1900 - Utilizao intensiva da fossa sptica comum (decantao e digestoem compartimento nico);

1938 - Separao dos compartimentos de sedimentao e de digesto (fossasde cmaras sobrepostas);

1960 - Desenvolvimento do filtro anaerbio (McCarty);

1980 - Desenvolvimento do processo UASB (Lettinga).

Os reatores anaerbios mais empregados so;

Sistema Fossa - sumidouro;

SumidouroSistema Tanque Sptico - Filtro Anaerbio

Valas de infiltrao;

Lagoas Anaerbias;

Reatores de Leito Fluidificado

Reatores de Manta de Lodo.

O ps-tratamento de efluentes de reatores anaerbios, em geral realizado em terraosde gramneas ou em lagoas facultativas, convencionais ou aeradas.

4.4. Tratamentos Aerbios. Estabil izao da Matria Orgnic a na Presena de...................Oxignio

Os processos aerbios so usados nas cidades e nas industriais para remover a matriaorgnica dos efluentes lquidos, por meio da oxidao biolgica. A matria orgnica morta transformada e incorporada ao protoplasma celular dos microorganismos, com a reduo da DBO Demanda Bioqumica de Oxignio.

A remoo da matria orgnica solvel se d pela ao de bactrias e microorganismossaprfitas que, em seu metabolismo, se utilizam do oxignio e do alimento disponveis no meio emque se encontram. No ambiente natural ou no reator, ocorrem as reaes bioqumicas de oxidaoda matria orgnica ternria (CHO) e, em determinadas condies, da matria quaternrianitrogenada (CHON). A biomassa formada por bactrias de vida livre e outros microorganismosheterotrficos, saprfitas, aerbios e mesofilos, se utiliza do substrato alimentar presente no esgotoe do oxignio provido por meios naturais (fotossntese e aerao) ou artificiais (aerao mecnica).No desenrolar do processo a matria orgnica morta utilizada como alimento, dando como sub-

produtos nutrientes minerais. Em conseqncia, o efluente se depura. A biomassa susceptvel desedimentao nos decantadores secundrios.

Os processos aerbios apresentam a grande vantagem de reduzir os riscos de maucheiro, quando o sistema bem operado, em razo de sua elevada eficincia. A maior desvantagemrefere-se ao custo tanto de implantao quanto operacional, sobretudo quando h necessidade daaerao artificial.


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4.5. Reatores Aerbios

Os principais reatores aerbios so:a) Lagoas de estabilizao, fotossintticas ou aeradas artificialmente;b) Filtros biolgicos de fluxo descendente;c) Biodisco aerbio;d) Lodos ativados, processo convencional ou suas variantes;e) Valos de oxidao.

As lagoas tipicamente aerbias, fotossintticas, so raras; as aeradas artificialmente, nageneralidade dos casos, no so empregadas isoladamente. As lagoas de estabilizao facultativas,convencionais ou aeradas e os sistemas em srie, anaerbio-facultativo ou aerado-facultativo,constituem excelentes mtodos de tratamento, quer pelo seu baixo custo, quer pela facilidade esimplicidade de operao e manuteno. So processos muito eficientes que se identificam com aautodepurao natural das guas, dispensam o uso de equipamentos eletromecnicos, exceto aslagoas aeradas, alm de exigirem somente cuidados simples e de fcil execuo. Alm disso,praticamente eliminam a gerao de lodo. Entretanto, apresentam como desvantagem anecessidade de reas relativamente grandes, nem sempre disponveis.

Os filtros ou percoladores biolgicos aerbios (Figura 4.3) tm sua ao baseada nocontato intensivo dos esgotos com os microorganismos que oxidam a matria orgnica, empresena do ar, provida por meios naturais. O esgoto aplicado sobre uma camada espessa debrita, colocada em tanques circulares de grande dimetro. Na superfcie das pedras forma-se amassa biolgica responsvel pela estabilizao da matria orgnica. Em verdade, a filtraobiolgica no constitui um tratamento nico ou isolado, mas insere-se uma linha maiscomplexa na qual se incluem tratamentos preliminares (gradeamento, remoo de areia, etc) eprimrios (decantao e digesto do lodo), devendo ainda ser complementada pela sedimentaosecundria. Em comparao com o processo dos lodos ativados, a maior vantagem da percolaobiolgica dispensar o consumo de energia eltrica para a aerao, que provida por meiosnaturais. O maior inconveniente a possvel proliferao da incmoda mosca "Psychoda alternata",sobretudo em climas quentes e temperados como o de Minas Gerais. A opo por esta tecnologiaimplica na tomada de medidas corretivas capazes de evitar este problema, seja atravs darecirculao do efluente tratado ou da cobertura do meio filtrante. A eficincia da percolaobiolgica da ordem de 85 - 95% para as unidades de baixa carga e de 80 - 90% para as de altacarga.

Os biodiscos so diferentes dos filtros biolgicos, mas apresentam a similaridade de quea biomassa cresce aderida a um meio suporte. Este meio provido por discos que giram oraexpondo a superfcie ao lquido, ora ao ar. O processo se aplica a instalaes de pequeno porte.

O processo convencional dos lodos ativados (Figura 4.4) tambm exige tratamentosprvios e complementares, como os filtros biolgicos, diferindo destes em relao ao sistemade aerao que, no caso dos lodos ativados, feita artificialmente, em tanques apropriados, por

meio de dispositivos eletromecnicos. No tanque de aerao desenvolve-se a massa biolgicaque removida no decantador secundrio. Parte do lodo decantado recirculado para aceleraras reaes bioqumicas e o restante encaminhado unidade de desidratao. Esta tecnologia deveser preferida sempre que a populao atendida superar os 100 000 habitantes.


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FIGURA

4.3:FILTROS

BIOLGICOS

CONVENC

IONAIS


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42

FIGURA

4.4:LODOS

ATIVADO

SPROCESSOS

CONVENCIO

NAIS


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Dentre as variantes do processo destaca-se a chamada aerao prolongada, que o tornamuito verstil, simples e adequado s situaes em que h necessidade de promover a oxidaototal da matria orgnica. A maior vantagem a dispensa do tratamento primrio, incluindo adecantao e a digesto anaerbia do lodo. Na modalidade aerao prolongada, os rotoresasseguram a mistura completa com a disperso uniforme do oxignio em todos os pontos do tanquede aerao, garantindo assim a aerobiose do processo e a completa ausncia de mau cheiro. Em

sntese, trata-se de um reator biolgico de alta eficincia, baixo custo relativo e mais fcil de seroperado, que sempre deve ser preferido para instalaes em que a populao contribuinte inferiora 20.000 habitantes. Saliente-se, ademais, a menor produo de lodo.

Os valos de oxidao tambm constituem uma variante do processo dos lodos ativadose uma modalidade de oxidao total. O sistema foi desenvolvido na Holanda, com o objetivo de seencontrar um processo de tratamento a um s tempo eficiente, simples, de baixo custo e,sobretudo, adaptvel aos pequenos espaos disponveis. Em geral, no sofrem os efeitos danososde situaes naturais adversas, nem apresentam problemas de mau cheiro.

No valo de oxidao convencional, o esgoto bruto submetido aerao por um perodoprolongado (1 a 3 dias). O efluente conduzido a um decantador onde se separa o lquidoclarificado, que lanado no corpo d'gua receptor. O l

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Tratamento de Esgotos Sanitários e Efluentes Industrias Orgânicos