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UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO
ESCOLA DE ENGENHARIA DE SÃO CARLOS
ANDRÉ PERROUD PALMA
Avaliação da eficiência de tecnologia alternativa de saneamento rural no
Assentamento Nova São Carlos (SP)
São Carlos
2018
ANDRÉ PERROUD PALMA
Avaliação da eficiência de tecnologia alternativa de saneamento rural no
Assentamento Nova São Carlos (SP)
Monografia apresentada ao curso de graduação
em Engenharia Ambiental da Escola de
Engenharia de São Carlos da Universidade de
São Paulo
Orientador: Prof. Dr. Davi Gasparini Fernandes
Cunha
Coorientador: Me. Fellipe Henrique Martins
Moutinho
VERSÃO CORRIGIDA
São Carlos
2018
AGRADECIMENTOS
Gostaria de agradecer aos assentados, por terem sido receptivos e possibilitado
que essa pesquisa fosse feita.
Ao GEISA, que foi a porta de entrada para a discussão sobre impacto social e
tecnologias sociais na minha vida, além de ter sido essencial na minha conscientização e
sensibilização a realidades distantes a minha.
A Associação Veracidade, responsável pelo trabalho de construção das fossas no
assentamento, em especial à Aline Zaffani pelas dicas e orientações que ajudaram muito
nesse estudo.
Ao professor Davi Gasparini, por ter me orientado e por todo o apoio durante as
coletas no assentamento, tornando possível essa pesquisa.
Ao pessoal do BIOTACE, que me ajudou muito durante as análises. Em especial
ao Fellipe Moutinho, que me acompanhou e ajudou durante toda a pesquisa, sendo sua
ajuda e paciência essenciais no desenvolvimento desse trabalho.
RESUMO
PALMA, A. P (2018). Avaliação da eficiência de tecnologia alternativa de
saneamento rural no Assentamento Nova São Carlos (SP). Monografia (Trabalho de
Conclusão de Curso) – Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo,
São Carlos, 2018.
O Brasil apresenta uma falta de cobertura de sistemas de saneamento básico a
considerável parcela de sua população. De acordo com a Pesquisa Nacional por
Amostra de Domicílio (PNAD) do IBGE (2015), aproximadamente 14,6% da população
brasileira não possuíam cobertura de rede de distribuição de água, sendo este valor de
65,5% para a população rural. Já o sistema de rede de coleta de esgoto atende a apenas
59,1% dos brasileiros, enquanto na zona rural apenas 5,5% possuem tal serviço. Além
disso, 10,2% da população rural não possui nenhum tipo de tratamento de esgoto em
suas residências, demonstrando a importância das tecnologias sociais descentralizadas
nesse contexto. O objetivo desse trabalho foi aprofundar o estudo relativo ao modelo de
tratamento de águas negras Fossa Séptica Econômica, avaliando sua eficiência de
remoção de Demanda Bioquímica de Oxigênio, nutrientes e coliformes. Foi também
feita uma análise comparativa entre esse modelo de fossa com a Fossa Biodigestora da
EMBRAPA. Foram feitas três coletas em três diferentes fossas no Assentamento Nova
São Carlos/SP, cujos resultados das análises foram bem variados no decorrer das
coletas. Os valores de maior eficiência de remoção desses parâmetros foram de 52,0%
de remoção de DBO, 31,8% de redução da concentração de Fósforo Total, 88,3% de
redução da concentração de NTK, e os valores mínimos encontrados de coliformes
totais e E. coli no efluente de saída das fossas foram 1x105 e 3,9x104 UFC 100 mL-1,
respectivamente. Em linhas gerais, a eficiência das Fossas Sépticas Econômicas foi
inferior à da Fossa Biodigestora da EMBRAPA em estudo realizado na mesma região.
Esse resultado aponta uma instabilidade no funcionamento das fossas estudadas no
tratamento dos parâmetros analisados e a necessidade de estudos mais aprofundados
para que seja melhor compreendida a eficiência dessa tecnologia.
Palavras-chave: Saneamento rural, tratamento descentralizado de esgoto, Fossa Séptica
Econômica.
ABSTRACT
PALMA, A. P (2018). Evaluation of the efficiency of alternative technology for
sanitation in the rural settlement. Monografia (Trabalho de Conclusão de Curso) –
Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos, 2018.
Brazil presents a lack of coverage of basic sanitation systems to a considerable
part of its population. According to the IBGE National Household Sample Survey
(PNAD) (2015), approximately 14.6% of the Brazilian population did not have a water
distribution network coverage, which is 65.5% for the rural population. The sewage
collection system serves only 59.1% of Brazilians, while in rural areas only 5.5% have
such a service. In addition, 10.2% of the rural population does not have any type of
sewage treatment in their homes, showing the importance of decentralized social
technologies in this context. The objective of this work was to deepen the study on the
black water treatment cesspit model Economic Septic Tank, evaluating its efficiency of
removal of Biochemical Oxygen Demand, nutrients and coliforms. A comparative
analysis was also made between this model and the EMBRAPA septic biodigestor tank.
Three samples collection were made in three different cesspits in the Settlement Nova
São Carlos/SP, whose results of the analyzes were very varied during the samples
collection. The highest efficiency values of removal of these parameters were 52.0% of
BOD removal, 31.8% decrease in total phosphorus concentration, 88.3% decrease in
TKN concentration, and minimum values of total and total coliforms E. coli in the
outlet effluent from the cesspits were 1x105 and 3.9x104, respectively. In general terms,
the efficiency of the Economic Septic Fosses was lower than that of the EMBRAPA
septic biodigestor tank in a study carried out in the same region. This result points to an
instability in the functioning of the studied cesspits in the treatment of the parameters
analyzed and the need for further studies to better understand the efficiency of this
technology.
Keywords: Rural sanitation, decentralized sewage treatment, Economic Septic Tank.
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 1 – Porcentagem de domicílios do Brasil que contam com rede de abastecimento de água
..................................................................................................................................................... 28
Figura 2 - Porcentagem de domicílios do Brasil que contam com sistema de coleta e tratamento
de esgoto...................................................................................................................................... 29
Figura 3 - Esquema do sistema de Fossa Séptica Biodigestora da EMBRAPA, destacando a
válvula de retenção (1), as chaminés de alívio (2), as curvas de 90º (3), o “T” de inspeção (4), as
caixas d’água de 1.000 L (5 e 6) e o registro (7) ......................................................................... 37
Figura 4 - Esquema do sistema de Fossa Séptica Econômica com modificações em relação ao
modelo original ........................................................................................................................... 41
Figura 5 - Esquema do assentamento rural Nova São Carlos, com marcação dos três lotes onde
foram feitas as coletas de amostras das fossas ............................................................................ 45
Figura 6 - A) Primeira bombona com excesso de sólidos no Lote 2 (26/02/18); B) Saída de fossa
ao ar livre no Lote 1 (26/02/18) .................................................................................................. 51
Figura 7 - A) Fossas enterradas no Lote 3 (07/06/18); B) Vazamento da primeira bombona da
fossa no Lote 1 (07/06/18) .......................................................................................................... 51
Figura 8 – A) Particularidade na bombona de saída da fossa do Lote 1 (27/09/18); B)
Particularidade na bombona de saída da fossa do Lote 2 (27/09/18) .......................................... 51
Figura 9 – Valores representativos de DBO das fossas nas três coletas realizadas ..................... 54
Figura 10 – Concentrações de Fósforo Total das fossas nas três coletas realizadas Outlier ....... 56
Figura 11 – Concentrações de NTK das fossas nas três coletas realizadas ................................. 58
ÍNDICE DE QUADROS
Quadro 1 - Ocorrências típicas de microrganismos patogênicos e microrganismos indicadores
em ............................................................................................................................... 32
Quadro 2 - Características típicas em águas cinzas com faixas esperadas de parâmetros de
interesse sanitário .......................................................................................................... 34
Quadro 3 - Características típicas em águas negras com faixas esperadas de parâmetros de
interesse sanitário .......................................................................................................... 35
Quadro 4 – Comparação entre tipos de fossas utilizadas para saneamento ............................ 39
Quadro 5 – Coordenadas do lotes onde foram realizadas as coletas de efluente de Fossas
Sépticas Econômicas ..................................................................................................... 44
Quadro 6 – Características gerais das fossas de cada lote .................................................... 49
ÍNDICE DE TABELAS
Tabela 1 - Principais doenças relacionadas à água contaminada com os respectivos agentes
etiológicos, sintomas e fontes de contaminação ................................................................. 33
Tabela 2 - Média de eficiência de remoção de DBO, E. coli, coliformes totais, fósforo total e
NTK das fossas biodigestoras analisadas ......................................................................... 39
Tabela 3 – Valores de DBO média de entrada e saída das fossas dos três lotes com seus
respectivos Desvios Padrões (DP), além das eficiências de remoção de DBO do sistema ........ 53
Tabela 4 – Concentrações de Fósforo Total com seus respectivos Desvios Padrões (DP) e
eficiência de remoção das fossas ..................................................................................... 55
Tabela 5– Concentrações de NTK médio com seus respectivos Desvios Padrões (DP) e
eficiência de remoção das fossas ..................................................................................... 57
Tabela 6 – Coliformes totais e E. coli em amostras das fossas ............................................. 59
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO ................................................................................................. 21
2. OBJETIVOS ...................................................................................................... 23
2.1. Objetivo Geral ................................................................................................ 23
2.2. Objetivos Específicos ...................................................................................... 23
3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ............................................................................. 25
3.1. Saneamento e Saúde Pública ............................................................................ 25
3.2. Saneamento básico no Brasil ............................................................................ 26
3.3. Saneamento básico na zona rural ....................................................................... 27
3.4. Tecnologias sociais para tratamento descentralizado de esgoto ............................. 29
3.5. Esgoto doméstico ............................................................................................ 31
3.6. Fossa Séptica Biodigestora da EMBRAPA ......................................................... 36
3.7. Fossa Séptica Econômica ................................................................................. 39
4. METODOLOGIA ............................................................................................... 43
4.1. Área de estudo ................................................................................................ 43
4.2. Atividades de campo ....................................................................................... 44
4.3. Processamento das amostras ............................................................................. 46
4.3.1. DBO5,20 ...................................................................................................... 46
4.3.2. Fósforo Total .............................................................................................. 46
4.3.3. Nitrogênio total Kjeldahl (NTK) .................................................................... 47
4.3.4. Escherichia coli e coliformes totais ................................................................ 47
5. RESULTADOS E DISCUSSÃO .......................................................................... 49
5.1. Detalhamento das fossas .................................................................................. 49
5.2. DBO5,20 .......................................................................................................... 52
5.3. Fósforo Total .................................................................................................. 54
5.3.1. Nitrogênio total Kjeldahl (NTK) .................................................................... 56
5.4. E. coli e coliformes totais ................................................................................ 58
5.5. Variação de valores de eficiência ...................................................................... 60
6. CONCLUSÃO ................................................................................................... 63
7. RECOMENDAÇÕES ......................................................................................... 65
REFERÊNCIAS ........................................................................................................ 67
21
1. INTRODUÇÃO
O saneamento básico inseguro ou inexistente ainda consiste em um desafio
mundial, sendo responsável, direta e indiretamente, pela mortalidade de milhões de
pessoas todo ano. Segundo a Organização Mundial da Saúde (OMS, 2017), cerca de 4,5
bilhões de pessoas no mundo não possuíam saneamento seguro, sendo que 2,1 bilhões
dessas pessoas não possuíam acesso seguro à água potável no ano de 2015, e 892
milhões de pessoas ainda praticavam defecação a céu aberto naquele mesmo ano. Esse
quadro está associado a inúmeras doenças, sendo relatados milhões de casos de
mortalidade relacionados à falta de saneamento, principalmente em países
subdesenvolvidos, representando uma das maiores causas de mortalidade infantil no
mundo (OMS, 2017b).
No Brasil, o saneamento básico não ocorre de maneira plena, apresentando grande
defasagem na cobertura de serviços, como nos de abastecimento de água e coleta de
esgoto. Segundo a Pesquisa Nacional por Amostra de Domicílio (PNAD) do IBGE
realizada em 2015, cerca de 14,6% da população brasileira não possuíam cobertura de
rede de distribuição de água e 40,9% não possuíam rede coletora de esgoto. Além disso,
os serviços prestados de saneamento básico nem sempre ocorrem de forma adequada,
sendo observados inúmeros casos de distribuição de água fora dos padrões de qualidade,
assim como baixo índice de tratamento das águas residuais coletadas (TEIXEIRA,
2014; SOUZA, 2014). Doenças diarreicas são consequências da falta de cobertura
desses serviços, o que, juntamente com outras doenças relacionadas à falta de
saneamento, leva a uma despesa estimada anual de 2,141 bilhões de reais para o Sistema
Único de Saúde (SUS) com consultas médicas e internações hospitalares (TEIXEIRA,
2014).
Na zona rural, essa situação se mostra ainda mais crítica. Segundo o PNAD (2015),
cerca de 65,5% da população rural do Brasil realizavam captação de água de fontes
alternativas, potencialmente inadequadas ao consumo, enquanto apenas 5,5% dos
domicílios da zona rural possuíam sistema de coleta de esgoto. Em vista à melhoria
dessa situação, os sistemas convencionais centralizados de saneamento apresentam
dificuldades, como os elevados custos de construção, operação e manutenção, além da
necessidade de mão de obra especializada (GREBEL et al., 2013; JORSARAEI et al.,
2014; ZAHARIA, 2017). As tecnologias sociais descentralizadas podem se caracterizar
22
como uma eficiente alternativa por conta de seu baixo custo, maior acessibilidade e
facilidade de instalação, além da possibilidade de manutenção pela própria população
beneficiada (BARBIER, 2008).
Entre as tecnologias sociais de tratamento de efluentes descentralizados, destaca-se
a Fossa Séptica Biodigestora modelo EMBRAPA, que consiste no tratamento de águas
negras por meio da digestão anaeróbia, voltado para o tratamento de efluente doméstico
na zona rural (EMBRAPA, 2013). Em relação às demais fossas, esse modelo apresenta
menor risco de contaminação, além de possibilitar o uso do efluente como
biofertilizante. Seu valor de instalação de R$1.500,00 (EMBRAPA, 2013), apesar de
relativamente baixo, consiste em uma barreira para sua implementação em populações
em situação de extrema pobreza.
Outra alternativa é a Fossa Séptica Econômica, desenvolvida por técnicos da
Prefeitura de Pindamonhangaba (SP), que, apesar de não possibilitar o uso de efluentes
como biofertilizante, mostra-se expressivamente mais econômica que as fossas do
modelo da EMBRAPA, seguindo os mesmos princípios de funcionamento, através da
digestão anaeróbia e sedimentação de material sólido mais grosseiro. Atualmente,
existem oito Fossas Sépticas Econômicas em funcionamento no Assentamento Nova
São Carlos, no município de São Carlos/SP, sem que haja o monitoramento da
eficiência dessas fossas.
Por conta da falta de estudos relacionados a esse modelo, pesquisas aprofundadas
se fazem extremamente necessárias na avaliação da eficiência da tecnologia em relação
à remoção de matéria orgânica, nutrientes e organismos patogênicos. Este trabalho visa
então colaborar para o estudo do funcionamento das Fossas Sépticas Econômicas,
auxiliando pesquisas futuras que possam afirmar sobre a eficiência dessa tecnologia.
23
2. OBJETIVOS
2.1. Objetivo Geral
O objetivo dessa pesquisa foi avaliar a eficiência de sistemas de fossas sépticas
econômicas no tratamento de efluentes domésticos do Assentamento Nova São Carlos,
em São Carlos (SP), aprofundando o estudo relativo a esse modelo de tecnologia
descentralizada para o tratamento de águas negras.
2.2. Objetivos Específicos
• Avaliar a eficiência de remoção de Demanda Bioquímica de Oxigênio,
nutrientes e patógenos das Fossas Sépticas Econômicas em diferentes períodos;
• Comparar a Fossa Biodigestora da EMBRAPA com a Fossa Séptica Econômica
em relação à eficiência de remoção dos parâmetros analisados nesse estudo;
• Estabelecer preliminarmente uma relação entre aspectos de
manutenção/operação das Fossas Sépticas Econômicas e sua eficiência de
remoção dos parâmetros avaliados;
24
25
3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
3.1. Saneamento e Saúde Pública
A implementação de sistemas de abastecimento de água e esgotamento sanitário
possui efeitos de longo prazo mais expressivos sobre a saúde do que os efeitos
relacionados a intervenções tradicionais da medicina, conferindo ao saneamento um
efeito positivo multiplicador (BRISCOE, 1987). Além disso, o saneamento ambiental
possui uma abrangência ainda maior sobre a questão da saúde, incluindo fatores
socioeconômicos diretos e indiretos (CVJETANOVIC, 1986). Ainda segundo o autor,
existe uma relação de retroalimentação nos investimentos relacionados ao saneamento,
na qual os benefícios desses investimentos, como melhoria da nutrição, higiene pessoal
e interrupção da transmissão de doenças relacionadas com a água, propiciam o
desenvolvimento econômico, o qual pode ser empregado para a manutenção e expansão
das ações de saneamento.
No relatório do Programa de Monitoramento Conjunto da Organização Mundial da
Saúde (OMS), foi reportado que 844 milhões de pessoas não possuíam acesso a serviço
de abastecimento de água potável no ano de 2015. Entretanto, mesmo para a população
que possui acesso a serviços de saneamento, muitas vezes esses serviços não garantem o
fornecimento seguro de água potável. Dessa forma, uma significativa parcela da
população mundial enfrenta problemas relacionados à falta ou má gestão do saneamento
básico e suas consequências diretas e indiretas na qualidade de vida dessas pessoas.
A falta de saneamento está relacionada a inúmeras doenças, como diarreia,
infecções por helmintos transmitidos pelo solo, esquistossomose e tracoma, as quais
podem ser evitadas com medidas de higiene e saneamento adequadas (OMS, 2016). Em
um estudo realizado pela Global Burden of Disease Study publicado pela The Lancet
Infectious Diseases Journal, estima-se que 1,31 milhão de mortes foram causadas
apenas por doenças diarreicas em 2015, incluindo quase 500 mil casos de mortalidade
infantil. A taxa de mortalidade infantil (TMI) está relacionada com o nível de saúde e
desenvolvimento socioeconômico do país (OLIVEIRA, 2008). Segundo a autora, na
região nordeste do Brasil, a falta de saneamento básico continua a ser um fator relevante
para as elevadas TMI’s, apresentando valor ainda mais expressivo nas camadas sociais
de menor renda.
26
Em relação a questões econômicas, de acordo com a Organização Mundial da
Saúde, por conta do impacto da falta de saneamento na qualidade de vida da população,
o investimento em serviços de saneamento se mostra extremamente vantajoso
economicamente. Estima-se um retorno de aproximadamente 4,3 dólares para cada
dólar investido nesses serviços, por conta da economia em serviços de saúde, aumento
da produtividade no trabalho, entre outros aspectos, relativa à prevenção de doenças
relacionadas à falta de saneamento.
3.2. Saneamento básico no Brasil
Saneamento básico é definido, segundo a Lei Nacional de Saneamento Básico (Lei
Federal Nº 11.445/2007), como o conjunto de serviços, infraestruturas e instalações
operacionais de abastecimento de água potável, esgotamento sanitário, limpeza urbana e
manejo de resíduos sólidos e drenagem urbana. A mesma lei assume como meta a
universalização do acesso do saneamento básico, sendo realizado de formas adequadas à
saúde pública e à preservação do meio ambiente. Com isso, o saneamento básico
consiste em um direito social, assim como uma série de outros direitos constitucionais
como saúde, moradia e alimentação, cabendo ao poder público provê-lo em todo o
território brasileiro.
As porcentagens relativas à cobertura de saneamento no Brasil não levam em
consideração se estes serviços são realizados de forma inadequada e insegura. As
estatísticas oficiais normalmente consideram apenas se existe o serviço de saneamento,
independentemente da qualidade do serviço prestado (TEIXEIRA, 2014).
No trabalho realizado por Barcellos (2005), a poluição da água é tratada não só
como uma causa agravante da saúde, mas também como um resultado de processos
sociais e ambientais. Além disso, a ocorrência de doenças infecciosas está intimamente
ligada à expansão econômica e sua consequente degradação ambiental (CEDDIA, et al.,
2013).
Segundo Teixeira (2014), durante o período de 2001 a 2009, as doenças
relacionadas ao saneamento básico inadequado foram responsáveis por,
aproximadamente, 13 mil óbitos por ano, representando 1,3% das mortalidades no
período. Os maiores números de casos notificados de doenças de notificação
compulsória associadas à falta ou deficiência de saneamento básico nesse período foram
de dengue, hepatite, esquistossomose e leptospirose. Por ano, ocorreram em média 466
mil consultas de doenças de notificação compulsória e 758 mil internações hospitalares
27
entre 2001 e 2009, que levaram a uma despesa total de 2,141 bilhões de reais para o
Sistema Único de Saúde (SUS) com consultas médicas e internações hospitalares. Neste
mesmo período, uma média de 3,3% do gasto total do SUS com internações hospitalares
ocorreu devido a internações por doenças relacionadas ao saneamento básico
inadequado no Brasil, sendo que, de 2001 para 2009, os valores absolutos pagos pelas
internações cresceram em 141,4%.
Os resultados do estudo de Souza (2014) mostram que o aumento percentual nos
níveis de saneamento refletem em quedas de maior magnitude percentual no número de
hospitalizações. Isso indica que os investimentos na área da saúde têm repercussões na
prevenção de surtos, já que a cobertura dos serviços de abastecimento de água no meio
urbano e a melhoria da qualidade da água apresentaram-se como os principais
determinantes dos níveis de morbidade. Com isso, investimentos que promovam a
melhoria do saneamento básico podem reduzir os níveis de mortalidades.
3.3. Saneamento básico na zona rural
Os serviços de saneamento básico nas áreas urbanas e rurais são muito destoantes no
mundo todo, com uma cobertura e qualidade muito inferiores na zona rural. Em 2015,
das 159 milhões de pessoas que não possuíam nenhum tipo de serviço de abastecimento
de água e que contavam com fontes de água superficiais com elevado risco para a saúde
(como rios, lagos e canais de irrigação), 147 milhões viviam em área rural, enquanto
nove a cada dez pessoas que praticavam defecação a céu aberto viviam em área rural
(OMS, 2017a).
Em 2010, a população da zona rural representava 15,6% dos 190.755.799 brasileiros
e, apesar de ser um percentual pequeno, esse número se torna relevante em termos de
população absoluta, uma vez que ela apresenta elevado déficit na cobertura de serviços
de saneamento básico (IBGE, 2010). De acordo com a PNAD (2015) e conforme
apresentado na Figura 1, apenas 34,5% das residências da zona rural possuem cobertura
de rede de distribuição de água. Em contraste, as porcentagens de atendimento do
serviço de cobertura de abastecimento de água é de 93,9% dos domicílios localizados na
área urbana. Além disso, 65,5% da população rural do Brasil realiza captação de água
de fontes alternativas, potencialmente inadequadas ao consumo. Isso se deve ao fato de
que, no meio rural, as principais fontes de abastecimento de água são provenientes de
poços rasos e nascentes, sendo fontes bastante suscetíveis à contaminação (AMARAL,
2003).
28
Figura 1 – Porcentagem de domicílios do Brasil que contam com rede de abastecimento de água
Fonte: Adaptado de IBGE – PNAD/2015
Já em relação à coleta e tratamento de esgoto, a zona rural apresenta dados ainda
mais preocupantes. Segundo a PNAD (2015) e conforme demonstrado na Figura 2,
apenas 5,5% dos domicílios da zona rural possuem sistema de coleta de esgoto, outros
33,3% possuem fossas sépticas, 43,7%, utilizam fossas rudimentares e 7,3% utilizam-se
de outras alternativas. Vale apontar que as fossas rudimentares consistem, basicamente,
em uma escavação no solo sem impermeabilização e, assim como as soluções
alternativas, como valas e despejo de esgoto bruto nos cursos d’água, são soluções
inadequadas e oferecem potencial risco à saúde da população. Os outros 10,2% não
possuem alternativas de esgotamento sanitário. Essas formas de disposição de esgoto
culminam na contaminação do solo e lençol freático, relacionada a diversas doenças que
podem acometer os habitantes do local, por meio do contato com o solo e água
contaminados.
Entre as comunidades que compõem a zona rural, os assentamentos rurais
constituem uma parcela significativa, com cerca de 1,35 milhões de assentados em todo
o Brasil (INCRA, 2016). Bergamasco e Norder (1996) definem assentamentos rurais
como a criação de novas unidades de produção agrícola a partir de políticas
governamentais, buscando assim o reordenamento do uso da terra em benefício de
trabalhadores rurais sem terra ou com pouco acesso à terra. Em 2015, o número de
assentamentos totalizava 7 mil, distribuídos em 48 milhões de hectares com sua maioria
situada na Amazônia (INCRA, 2015).
85,4
93,9
34,5
0
20
40
60
80
100
Total Urbana Rural
%
29
Figura 2 - Porcentagem de domicílios do Brasil que contam com sistema de coleta e tratamento de esgoto
Fonte: Adaptado de IBGE – PNAD/2015
Segundo a revista Retratos de Assentamentos (2016), o acesso à terra pelos
assentados deve ser parte de um conjunto de políticas para o meio rural que incluam o
acesso a recursos naturais, não só à terra como também à água; acesso aos mercados,
capacitação, financiamento e infraestrutura básica, como estradas, luz, saneamento
básico, saúde, educação, entre outras. Porém, observa-se uma inexistência em muitos
assentamentos do Brasil de infraestrutura básica. Sendo assim, essas condições
comprometem a qualidade de vida dos assentados, já que muitas famílias não
conseguem satisfazer suas necessidades básicas. Por conta disso, muitas delas recorrem
a fontes de água inseguras, compondo parte de todo o quadro de déficit de saneamento
básico seguro encontrado na zona rural brasileira.
De acordo com o Plano Nacional de Saneamento Básico (PLANSAB, 2013),
diferentemente do saneamento na zona urbana, o saneamento rural requer uma
abordagem própria e distinta, tanto na dimensão tecnológica quanto na gestão e relação
com a comunidade, apontando que propostas tecnologias sociais se adequam à realidade
de seus habitantes.
3.4. Tecnologias sociais para tratamento descentralizado de esgoto
No tratamento de águas residuais, as soluções coletivas e centralizadas continuam
sendo utilizadas predominantemente, contando com um alto custo de construção,
operação e manutenção. Esse alto custo implica desafios de implementação e operação
em locais com menor disponibilidade de recursos financeiros. Então, os sistemas
descentralizados de tratamento de águas residuais são uma importante alternativa, na
59,1
21,514,7
2,8 1,9
68,1
19,6
9,8
2,0 0,65,5
33,3
43,7
7,3 10,2
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Rede coletora Fossa séptica Fossa rudimentar Outro Sem solução
%
Total Urbana Rural
30
medida em que são sistemas mais simples e econômicos, buscando necessidades
energéticas e de manutenção mínimas, contrapondo-se aos sistemas centralizados, os
quais necessitam de maiores investimentos (GREBEL et al., 2013; JORSARAEI et al.,
2014; ZAHARIA, 2017).
Os sistemas centralizados de tratamento de esgoto costumam lidar com volumes de
águas residuais para grandes comunidades, utilizando equipamentos hidráulicos,
sistemas de bombeamento, várias rotas de acesso, entre outros, longe da fonte de
geração de esgoto. Já os sistemas descentralizados coletam, tratam e descartam o esgoto
individualmente, muitas vezes reutilizando-o localmente ou nas proximidades
(KOHLER et al., 2016; MASSOUD et al., 2009; TCHOBANOGLOUS et al., 2004), o
que contribui para uma maior flexibilidade na gestão. Do ponto de vista ambiental e
econômico, é vantajoso realizar o tratamento de águas residuais o mais próximo
possível da sua fonte, diminuindo a necessidade de um sistema de coleta extenso, sendo
frequentemente caro (ZAHARIA, 2017).
Ho (2005) e Kohler et al. (2016) acrescentam que os sistemas descentralizados de
tratamento de águas residuais reduzem o risco de problemas e falhas futuros, permitindo
também a seleção de tecnologias de tratamento mais adequadas às especificidades
locais, contribuindo para sua flexibilidade, acessibilidade financeira, sustentabilidade e
aceitação social.
Em termos de processos de tratamento de esgoto, estudos apontam a importância de
pesquisas relacionadas a alternativas de tratamento. Entre elas, temos o
desenvolvimento de novos estilos de banheiros (ANAND, 2014), a coleta separada de
fontes das águas residuais domésticas (BDOUR et al., 2009) e tecnologias de
tratamento de diferentes tipos de águas residuais (águas cinzas, negras e amarelas) (MO,
2013).
Sendo assim, e levando-se em conta o fato das comunidades rurais e tradicionais
apresentarem uma diversidade cultural e de costumes diferenciados, o saneamento da
zona rural necessita de um estudo de tecnologias sociais que respeitem os modos de
vida de seus habitantes (COSTA, 2014).
O conceito de tecnologia social abrange o desenvolvimento de produtos, técnicas e
metodologias replicáveis que contribuam para a transformação social da comunidade
em que se aplica. Para isso, é fundamental que a tecnologia seja simples e de baixo
custo, o que a torna acessível. A tecnologia deve contar também com uma fácil
31
instalação e manutenção possíveis de serem realizadas pela própria população
beneficiada e ser eficaz, cumprindo seu propósito técnico (BARBIER, 2008).
A aplicação de tecnologias sociais na melhoria do saneamento ambiental da zona
rural é uma alternativa eficiente, sendo necessário fazer a escolha da tecnologia mais
compatível com a realidade da comunidade e das características do efluente a ser
tratado.
3.5. Esgoto doméstico
Esgoto doméstico tem majoritariamente origem em residências, edifícios comerciais
ou qualquer construção que possua banheiros, lavanderias e cozinhas. Os efluentes
domésticos são compostos, essencialmente, por águas utilizadas para banho, de urina,
fezes, papel, restos de alimentos, sabonetes, detergentes e águas de lavagem (JORDÃO
& PESSOA, 2005).
Os organismos que causam contaminação de seres humanos por contato com esgoto
sanitário são as bactérias, os vírus entéricos ou parasitas intestinais (protozoários e
helmintos). Estes organismos patogênicos estão presentes em grande quantidade e
diversidade no esgoto sanitário, relacionando-se com a quantidade de indivíduos
infectados na população e a densidade de organismos patogênicos nos excrementos
desses indivíduos. Assim como os demais parâmetros físico-químicos utilizados na
caracterização de esgotos sanitários, a incidência de organismos patogênicos varia em
função do tempo, sendo os períodos de ocorrência de epidemias relacionados à água
marcados por uma maior densidade desses organismos (GONÇALVES et al., 2003).
As faixas de densidades dos principais e mais frequentes organismos patogênicos e
microrganismos indicadores presentes no esgoto sanitário são apresentados no Quadro
1. Na medida em que estes organismos ameaçam a saúde humana, sendo agentes
transmissores de doenças infecciosas, a grande quantidade presente no esgoto bruto
mostra a necessidade de processos de desinfecção no tratamento de efluentes
domiciliares. Já os microrganismos indicadores, apesar de normalmente não causarem
doenças, estão associados à presença de patógenos, sendo utilizados na avaliação de
eficiência do tratamento na remoção ou inativação de patógenos, entre outras situações.
Destacam-se os coliformes fecais como microrganismos indicadores.
32
Quadro 1 - Ocorrências típicas de microrganismos patogênicos e microrganismos indicadores em
esgotos brutos
Microrganismo Contribuição per
capita (org hab-1 d-1)
Concentração
(org 100 mL-1)
Bactérias
Coliformes totais 109 a 1012 106 a 1010
Coliformes fecais 108 a 1011 106 a 109
Escherichia coli 108 a 1011 106 a 109
Salmonellae spp. 105 a 106 102 a 103
Estreptococos fecais 108 a 109 105 a 106
Pseudomonas aeruginosa 104 a 105 101 a 102
Protozoários
Cistos de Giardia sp. 105 a 107 102 a 104
Oocistos de Cryptosporidium spp. 104 a 105 101 a 102
Helmintos
Ovos de helmintos 104 a 106 101 a 103
Vírus
Vírus 105 a 107 102 a 104
Fonte: GONÇALVES et al. (2003)
As enfermidades relacionadas ao déficit de saneamento podem ser divididas em
quatro categorias: enfermidades de veiculação hídrica, na qual a contaminação se dá
pela ingestão direta da água, enfermidades de transmissão durante práticas de higiene
pessoal, enfermidades relacionadas ao contato com água contaminada e enfermidades
através de vetores cujo ciclo de vida é dependente da água. Muitas dessas doenças
apresentam a diarreia como um de seus principais sintomas, como apresentado na
Tabela 1.
Estudos, como o realizado por Lopes (2012), mostram a relação entre saneamento
básico e doenças de transmissão feco-oral. Foi observada uma redução de 52% na
incidência de hepatite na Bahia após um aumento da cobertura de serviços de
saneamento. Na Região Metropolitana de Porto Alegre/RS, entre os anos 2010 e 2014
foi registrada a ocorrência de 13.929 internações por doenças relacionadas ao
saneamento ambiental inadequado (DRSAI), sendo que 93,7% relacionaram-se às
doenças de transmissão feco-oral e com letalidade hospitalar de 2,2%. Dessas doenças,
destacam-se cólera, febre tifoide e gastroenterite (SIQUEIRA, 2017).
33
Tabela 1 - Principais doenças relacionadas à água contaminada com os respectivos agentes etiológicos,
sintomas e fontes de contaminação
Doença Agente Etiológico Sintomas Fontes de
contaminação
Febre tifóide e
paratifóide
Salmonella typhi
Salmonella paratyphi A e
B
Diarreia e febre elevada Fezes humanas
Disenteria Bacilar Shigella dysenteriae Diarreia Fezes humanas
Disenteria amebiana Entamoeba histolytica Diarreia, abscessos no fígado
e intestino delgado Fezes humanas
Cólera Vibrio cholerae Diarreia e desidratação Fezes humanas e
águas costeiras
Giardíase Giardia alamblia Diarreia, náusea, indigestão e
flatulência
Fezes humanas e
de animais
Hepatite A e B Vírus da hepatite A e B Febre e icterícia Fezes humanas
Poliomielite Vírus da poliomielite Paralisia Fezes humanas
Criptosporidiose
Cryptosporidium
Parvum
Cryptosporidium muris
Diarreia, anorexia, dor
intestinal, náusea, indigestão
e flatulência
Fezes humanas e
de animais
Gastroenterite
Escherichia coli
Campylobacter jejuni
Yersinia enterocolitica
Aeromonas hydrophila
Rotavírus
Outros vírus entéricos
Diarreia Fezes humanas
Fonte: Adaptado de LOTFI (2016) apud GONÇALVES et al., (2003)
Em função da diversidade de compostos e organismos no esgoto doméstico, é
vantajosa, para fins de tratamento, sua divisão em dois grupos: águas cinzas e águas
negras. As águas cinzas são compostas basicamente por água provenientes de chuveiros,
tanques, lavatórios e máquinas de lavar roupa, decorrentes do uso de sabão ou produtos
similares para lavagem do corpo, de roupas ou de limpeza geral (RIDDERSTOLPE,
2004). Segundo Friedler et al. (2005), as águas cinzas compõem grande parte do
volume do efluente doméstico, variando de 60-70% do volume total.
Em estudo realizado por Bazzarella (2005), foram analisadas as características
típicas encontradas em águas cinzas domésticas, como demonstrado na Quadro 2.
Quando comparadas às águas negras, as águas cinzas apresentam baixo índice de
matéria orgânica, medido pela DBO, e baixo índice de bactérias patogênicas, medido
34
pelos coliformes totais. Ainda assim, apresenta risco de contaminação e altos índices de
turbidez, sólidos totais e Fósforo Total (RAMPELOTTO, 2014).
Quadro 2 - Características típicas em águas cinzas com faixas esperadas de parâmetros de interesse
sanitário
Parâmetro Faixa
Coliformes totais (105 NMP 100 mL-1) 0,29 - 1,3
E. coli (105 NMP 100 mL-1) 0,101 - 1,3
Oxigênio dissolvido (mg L-1) 5,5 - 7,6
Demanda Bioquímica de Oxigênio (mg L-1) 425 - 725
Demanda Química de Oxigênio (mg L-1) 190 - 1331
pH 5,99 - 7,58
Turbidez (NTU) 90 - 289
Condutividade elétrica (μS/cm) 307 - 600
Sólidos suspensos totais (mg L-1) 70 - 220
Sólidos totais (mg L-1) 686 - 4691
Nitrogênio Amoniacal (mg L-1) 0,9 - 4,1
Nitrogênio total Kjeldahl (mg L-1) 2,3 - 11,2
Nitrito (mg L-1) 0,00 - 0,19
Nitrato (mg L-1) 0,19 - 0,98
Fósforo Total (mg L-1) 1,1 - 13,2
Sulfeto (mg L-1) 0,06 - 0,22
Sulfato (mg L-1) 121,1 - 377,3
Fonte: Adaptado de BAZZARELLA (2005)
Já águas negras são os efluentes provenientes dos vasos sanitários, sendo assim, são
compostos por fezes, urina e papel higiênico. Alguns autores consideram as águas
resíduárias de cozinha como águas negras, por conta de sua elevada concentração de
sólidos em suspensão, compostos graxos, óleos e gorduras (GONÇALVES et al., 2006).
Apesar do volume de águas negras produzido ser muito menor do que o volume de
35
águas cinzas, as águas negras apresentam concentração muito maiores de patógenos e
nutrientes (GALBIATI, 2009).
Rebêlo (2011) realizou a análise de diferentes parâmetros em águas negras, como
apresentado no Quadro 3. Como os valores obtidos de DBO e DQO do estudo
divergiram consideravelmente dos valores encontrados na literatura, estão apresentadas
as concentrações obtidas em estudo por Panikkar et al. (2003, apud Rebêlo, 2011). As
águas negras apresentam faixas superiores em quase todos os parâmetros quando
comparadas às águas cinzas. Destacam-se a DBO e presença de coliformes totais e
termotolerantes das águas negras, apontando uma necessidade de adoção de métodos de
tratamento de matéria orgânica e remoção ou inativação de patógenos.
Quadro 3 - Características típicas em águas negras com faixas esperadas de parâmetros de interesse
sanitário
Parâmetro Faixa
Coliformes Totais (105 UFC 100 mL-1) 03 - 63
Coliformes Termotolerantes (105 UFC 100 mL-1) 06 - 22
Demanda Bioquímica de Oxigênio (mg L-1) 2000 – 3000*
Demanda Química de Oxigênio (mg L-1) 2000 – 6000*
pH 6,8 - 7,8
Turbidez (UNT) 131,0 - 446,0
Cor Aparente (UC) 227,8 - 826,4
Condutividade (μS cm-1) 438 - 1440
Sólidos sedimentáveis (mL L-1) 1,0 - 5,0
Sólidos Voláteis (mg L-1) 90,0 - 700,0
Sólidos Fixos (mg L-1) 60,0 - 402,0
Nitrogênio Amoniacal (mg L-1) 9,4 - 74,2
Fósforo Total (mg L-1) 0,8 - 11,2
Fonte: Adaptado de REBÊLO (2011)
* PANIKKAR et al.(2003) apud REBÊLO (2011)
É importante considerar que a separação das águas cinzas e negras muitas vezes
oferecem um desafio para as tecnologias de tratamento de efluente. Em domicílios que
36
já possuem a mistura desses dois tipos de efluentes a construção de um sistema que trate
apenas um dos tipos resultará em gastos extras para as adaptações hidráulicas.
Uma tecnologia frequentemente aplicada no Brasil é a Fossa Séptica Biodigestora,
responsável pelo tratamento das águas negras, além de outras tecnologias que
necessitam de estudos aprofundados sobre seu funcionamento, como a Fossa Séptica
Econômica.
3.6. Fossa Séptica Biodigestora da EMBRAPA
A Fossa Séptica Biodigestora modelo EMBRAPA é um sistema de tratamento
descentralizado de águas negras, voltado para o tratamento de efluente doméstico na
zona rural, e foi desenvolvida nos anos 2000 pelo pesquisador da EMBRAPA
Instrumentação Antônio Pereira de Novaes.
O tratamento do efluente doméstico ocorre por meio da digestão anaeróbia realizada
com auxílio de microrganismos presentes no esterco bovino ou de outros animais, sendo
introduzidos mensalmente no sistema 10 L de esterco fresco misturados com água
(GALINDO, 2010).
Esse sistema é exclusivo para águas negras, pois os sabões e detergentes presentes
em águas cinzas têm o potencial de eliminar ou prejudicar o desenvolvimento das
bactérias responsáveis pela digestão anaeróbia, comprometendo o funcionamento do
sistema (NOVAES et al, 2002).
O sistema possui três caixas d’água de plástico, com volume de 1.000 L cada,
interligadas por tubos e conexões de PVC de 100 mm, formando um conjunto que é
conectado ao vaso sanitário, recebendo assim a descarga que transita pelas caixas por
ação da gravidade. Esse sistema possui capacidade de tratamento de efluentes de uma
residência com até sete moradores (OTENIO, 2014).
Todas as caixas devem ser enterradas no solo, com as tampas pintadas de preto, para
favorecer a absorção de radiação e para que ocorra um aumento na temperatura. Para
garantir o desenvolvimento das bactérias anaeróbias responsáveis pelo tratamento, as
tampas devem ser vedadas, impedindo o resfriamento e entrada de oxigênio no sistema.
Porém, por conta da produção de gases na digestão anaeróbia, é necessária a instalação
de duas válvulas de alívio para a liberação dos gases. Os processos de biodigestão e
fermentação ocorrem nas duas primeiras caixas, sendo eliminado cerca de 70% dos
microrganismos na primeira caixa e 30% na segunda caixa. Dos microrganismos
eliminados, destacam-se coliformes totais, coliformes termotolerantes, helmintos e
37
Escherichia coli (SOARES, 2016; LOTFI, 2016). Já a terceira caixa serve como
armazenamento para o biofertilizante, que poderá ser utilizado na agricultura
(EMBRAPA, 2010).
A Figura 3 ilustra o esquema da fossa, apontando elementos que compõem o
sistema, como: a válvula de retenção, que pode ser utilizada como estrutura para
inoculação das bactérias contidas no esterco; as chaminés de alívio, responsáveis pela
eliminação dos gases produzidos da digestão anaeróbia; as curvas de 90º, responsáveis
pela conexão dos tubos PVC; o “T” de inspeção, responsável pela inspeção de eventuais
entupimentos; as caixas de 1.000 L, onde ocorre o tratamento e armazenamento do
biofertilizante; e registro, no qual é retirado o efluente.
Figura 3 - Esquema do sistema de Fossa Séptica Biodigestora da EMBRAPA, destacando a válvula
de retenção (1), as chaminés de alívio (2), as curvas de 90º (3), o “T” de inspeção (4), as caixas
d’água de 1.000 L (5 e 6) e o registro (7)
Fonte: NOVAES (2001) apud EMBRAPA (2010)
Assim, além de promover o saneamento rural, a Fossa Séptica Biodigestora também
é responsável pela geração de um biofertilizante com potencial de aumentar a
produtividade agrícola, na medida em que contem nutrientes e matéria orgânica
importantes para o desenvolvimento das plantas, possibilitando a diminuição do uso de
fertilizantes químicos (FAUSTINO, 2007). Em um estudo realizado por Valeriano
(2017) foi observado que o uso do biofertilizante de Fossa Séptica Biodigestora
promove uma melhora na qualidade do solo em culturas de milho, resultando em um
38
aumento da produtividade em grãos. Neste estudo, foi realizado um teste comparativo
entre a aplicação via solo de NPK mineral, efluente + PK mineral, PK mineral, apenas
efluente e uma cultura controle sem adubação, apresentando uma produtividade média
de: 76,5 sacas/ha, 69,2 sacas/ha, 51,5 sacas/ha, 47,0 sacas/ha e 34,1 sacas/ha
respectivamente. Além de apresentar um aumento na produtividade quando comparada
à cultura controle, os resultados sugerem que o biofertilizante pode ser utilizado
substituindo o uso de nitrogênio sintético, já que os tratamentos NPK e Efluente + PK
tiveram pequena diferença na produtividade em grãos.
A Fossa Séptica Biodigestora destaca-se em relação às demais fossas, como as
fossas rudimentar (escavada diretamente no solo, não possuindo revestimentos) e
séptica (revestida de cimento ou alvenaria), apresentando uma maior segurança no
tratamento de efluentes na medida em que oferece menor risco de contaminação. Isso se
deve ao fato da Fossa Séptica Biodigestora apresentar características como a vedação
hermética, evitando a proliferação de vetores e contaminação das águas superficiais e
subterrâneas. Além disso, destaca-se por promover a reciclagem de dejetos, na medida
em que gera um biofertilizante com potencial de uso agrícola. Porém, diferentemente
das outras fossas, a Fossa Séptica Biodigestora não realiza o tratamento de águas cinzas,
sendo necessárias outras tecnologias para este fim. O Quadro 4 apresenta uma síntese de
comparação entre diferentes aspectos de três diferentes fossas: fossa rudimentar, fossa
séptica (convencional) e Fossa Séptica Biodigestora da EMBRAPA.
Em estudo realizado por Lotfi (2016) nos assentamentos rurais Nova São Carlos e
Santa Helena da cidade de São Carlos, foram avaliadas as eficiências de remoção de
DBO, E. coli, coliformes totais, fósforo total e nitrogênio total em sete Fossas Sépticas
da EMBRAPA com tempo de funcionamento de 4 meses a 1 ano e 6 meses. A Tabela 2
apresenta as médias de eficiência de remoção dos parâmetros analisados. Vale ressaltar
que quatro das sete fossas não apresentaram nenhuma remoção de nitrogênio total,
sendo a média de eficiência das três fossas com remoção quantificável.
Segundo a EMBRAPA (2013), o custo médio de instalação desse sistema é de R$
1.500,00. Embora esse valor seja relativamente baixo em relação ao serviço prestado,
encontra-se pouco acessível para parcela da população de baixa renda. Existem outras
alternativas ainda pouco estudadas, como a Fossa Séptica Econômica, que busca prover
o mesmo serviço com um custo ainda mais reduzido.
39
Quadro 4 – Comparação entre tipos de fossas utilizadas para saneamento
Fossa
rudimentar
Fossa
séptica
Fossa
Séptica
Biodigestora
Possibilita de contaminação de águas
superficiais Sim Não Não
Possibilita de contaminação de águas
subterrâneas Sim Não Não
Gera efluente passível de reúso Não Não Sim
Realiza o tratamento de águas cinzas e negras Sim Sim Não
Propicia proliferação de vetores Sim Sim Não
Possui vedação hermética Não Não Sim
Fonte: Adaptado de DA SILVA (2011) apud COSTA & GUILHOTO (2014).
Tabela 2 - Média de eficiência de remoção de DBO, E. coli, coliformes totais, fósforo total e NTK das
fossas biodigestoras analisadas
Parâmetros Remoção (%)
DBO 73,2
E. coli 98,1
Coliformes totais 96,1
Fósforo total 37,0
NTK 43,0
Fonte: Adaptado de LOTFI (2016)
3.7. Fossa Séptica Econômica
A Fossa Séptica Econômica foi desenvolvida por técnicos da Prefeitura de
Pindamonhangaba (SP), e possui aplicações em outras cidades como Caratinga e Sabará
no estado de Minas Gerais (LUCCA, 2015).
Segundo a Prefeitura de Pindamonhangaba, a tecnologia surgiu após a necessidade
do município de resolver problemas de saneamento básico da população de baixa renda,
a qual não possui sistema de coleta de esgoto. Com isso, a Fossa Séptica Econômica
40
mostrou-se como uma alternativa para a falta de saneamento, apresentando um custo de
instalação de aproximadamente R$150,00, expressivamente mais econômica que os
demais modelos de fossa comumente utilizados.
O sistema de Fossa Séptica Econômica, implementado pela Prefeitura Municipal de
Caratinga (MG), consiste num conjunto de três tambores plásticos de 200 litros semi-
enterrados em sequência e com tampa rosqueada. Segundo Costa (2013), o sistema é
responsável pela eliminação de mais de 80% dos resíduos orgânicos e patogênicos.
Diferentemente do modelo da EMBRAPA, a Fossa Séptica Econômica gera resíduos
sedimentado (lodo) no fundo dos tambores, fazendo com que, ao longo do tempo, o
sistema perca sua eficiência. Estima-se que a limpeza e destinação do lodo à aterro
sanitário deve ser feita a cada sete anos.
Apesar disso, o tratamento de efluente doméstico realizado por este modelo de fossa
segue os mesmos princípios de uma fossa de alvenaria convencional, através
inicialmente da sedimentação do material sólido mais grosseiro, seguido de processos
anaeróbios de biodigestão das águas negras e necessitando do inoculo de esterco
bovino.
A Figura 4 ilustra o esquema de construção da Fossa Séptica Econômica realizado
pelo projeto Caravana da Luz em Ribeirão Preto. Nesse projeto, foram realizadas
adaptações, como a adição de mais um tambor, por ter sido considerada uma família de
cinco indivíduos e a interligação deste sistema ao círculo de bananeiras, eliminando a
necessidade de uma vala de infiltração. Assim, observa-se que nesse modelo de fossa
séptica não há a produção de biofertilizante quando comparado ao modelo da
EMBRAPA.
Diante da importância das tecnologias sociais de tratamento de esgoto no Brasil, por
conta da falta de cobertura principalmente na zona rural do sistema de coleta de esgoto,
o estudo e desenvolvimento de novas tecnologias acessíveis se mostra indispensável na
reversão desse quadro. A Fossa Séptica Econômica é um modelo que está sendo
utilizado em diversas cidades no Brasil, podendo ser uma importante alternativa aos
métodos de saneamento descentralizados convencionais
Apesar do baixo custo de construção, nota-se que ainda faltam muito estudos
relativos não só à eficiência dessa tecnologia, como também das diferenças de
funcionamento desse modelo de fossa em relação aos modelos convencionais.
41
Figura 4 - Esquema do sistema de Fossa Séptica Econômica com modificações em relação ao modelo
original
Fonte: Adaptado de PROJETO CARAVANA DA LUZ (2014)
42
43
4. METODOLOGIA
4.1. Área de estudo
A presente pesquisa realizou coleta e análise de amostras de Fossas Sépticas
Econômicas situadas na comunidade rural localizada no Assentamento Nova São
Carlos, São Carlos/SP.
O assentamento, reconhecido oficialmente em julho de 2008, encontra-se sob
responsabilidade do Instituto Nacional de Colonização e Reforma Agrária (INCRA).
Localiza-se em áreas do antigo Horto de São Carlos, com quase toda sua extensão
dentro da bacia hidrográfica do Ribeirão do Feijão, o principal manancial de
abastecimento da cidade de São Carlos. Anteriormente ao estabelecimento do
assentamento, o histórico recente de uso era de silvicultura de eucalipto, que foi
parcialmente ou totalmente suprimido pelas próprias famílias que residem no local a
partir da ocupação de cada lote. Possuindo aproximadamente 954 hectares, o
assentamento está dividido em 82 lotes destinados à ocupação que variam de 5,1 a 7,6
ha, sendo que aproximadamente 3,8 ha da área total são reservados à área comunitária,
cerca de 7 hectares constituem Áreas de Preservação Permanente (APPs) e 314 hectares
averbados como Reserva Legal.
A população de assentados caracteriza-se, em sua maioria, por pessoas que já
moraram e/ou trabalharam no campo anteriormente, o que demonstra conhecimento e
habilidade de manejo para produção agrícola dos assentados. Em 2013, encontravam-se
82 famílias no assentamento, sendo que a maior parte destas é oriunda da cidade de São
Carlos (BERNARDINO, 2013). Porém, ainda segundo a autora, é possível afirmar que
ocorreu um adensamento populacional no assentamento, sendo que cada lote, que
deveria ser ocupado por apenas uma família, é ocupado, em média, por três famílias.
Ciente da atual situação do Assentamento Nova São Carlos em relação ao
saneamento básico, em maio de 2016, o Grupo de Estudos e Intervenções
Socioambientais (GEISA) do campus São Carlos da Universidade de São Paulo realizou
a construção de uma Fossa Séptica Econômica em um lote do assentamento, que se
encontra em funcionamento até o atual momento. Além disso, em 2017 a Associação
Veracidade da cidade de São Carlos realizou a construção de mais sete Fossas Sépticas
Econômicas, através de projeto vencedor do edital 2016 do Fundo Nacional de
44
Solidariedade. Assim, o Assentamento Nova São Carlos conta, atualmente, com oito
Fossas Sépticas Econômicas.
As fossas analisadas nesse estudo foram construídas no projeto desenvolvido pela
Associação Veracidade, possuindo tempo de instalação aproximado entre 8 e 11 meses
da data da primeira coleta realizada nesse estudo. Por isso, será admitido que qualquer
diferença no tempo de instalação das fossas não será significativa.
4.2. Atividades de campo
A fim de uma maior compreensão do funcionamento das fossas, foram levantadas
informações que influenciam o funcionamento das mesmas a partir de entrevistas. As
informações levantadas foram: número de moradores no lote (que utilizam o vaso
sanitário conectado à fossa), presença de entrada de ar no sistema, ocorrência de
vazamentos das fossas, quantidade e frequência de aplicação de esterco bovino nas
fossas e o uso de água sanitária na lavagem dos vasos sanitários conectados às fossas.
Foram realizadas três coletas, nas datas 26/02/18 (segunda-feira), 07/06/18 (quinta-
feira) e 27/09/18 (quinta-feira), nas Fossas Sépticas Econômicas construídas em três
lotes do assentamento (Figura 5), cujas coordenadas estão representadas no Quadro 5. A
escolha dos lotes foi feita de acordo com a disponibilidade dos moradores nas datas das
coletas. As coletas foram realizadas diretamente nas fossas, com amostras no segundo e
último tambor, buscando uma análise de entrada e de saída do esgoto. A coleta do
esgoto bruto nessas fossas não é possível sem que sejam realizadas modificações nas
instalações hidráulicas das casas.
Quadro 5 – Coordenadas dos lotes onde foram realizadas as coletas de efluente de Fossas Sépticas
Econômicas
Lotes Latitude Longitude
1 22°04'33.2" sul 47°52'15.8" oeste
2 22°05'06.8" sul 47°51'44.2" oeste
3 22°04'57.0" sul 47°53'02.1" oeste
Fonte: Elaboração própria
45
Figura 5 - Esquema do assentamento rural Nova São Carlos, com marcação dos três lotes onde foram
feitas as coletas de amostras das fossas
Fonte: Adaptado de INCRA (2010) apud Bernardino (2013)
Além disso, em todas as coletas, o efluente nas primeiras bombonas encontrava-se
com elevada concentração de sólidos. Então, as amostras coletadas no segundo tambor
de cada fossa, apesar de já terem sofrido tratamento, foram consideradas como amostras
de esgoto bruto neste estudo. Na coleta do dia 07/06/18, não foi possível coletar amostra
da última bombona do Lote 2 pelo fato do efluente estar muito sólido, sendo feita a
análise da segunda bombona (entrada) e terceira bombona (saída).
Foram utilizadas garrafas plásticas de 500 mL para a realização das coletas. As
amostras foram armazenadas em caixas de isopor com gelo durante o transporte até o
laboratório de Biotoxicologia de Águas Continentais e Efluentes (BIOTACE), sendo
preservadas no freezer até o momento de sua análise. Entretanto, as amostras para a
análise de DBO e coliformes foram utilizadas imediatamente, não necessitando do uso
de refrigeração.
46
4.3. Processamento das amostras
Os métodos para análise laboratoriais foram realizados de acordo com as
recomendações do livro Standard Methods for the Examination of Water and
Wastewater (APHA), 21ª edição, de 2005. Na primeira bateria de análises, foi realizado
um maior número de diluições para que fossem encontrados os intervalos adequados
para a análise de cada parâmetro. Além disso, foi observada a necessidade de retirar
larvas e sementes com pinças para que não influenciassem nas análises.
4.3.1. DBO5,20
Na determinação da DBO5,20 das amostras foi empregado o método descrito em
APHA (2005) sob o código 5210 B (Teste de DBO de 5 dias), consistindo na aferição
das concentrações de oxigênio dissolvido antes e após um período de incubação,
possibilitando a determinação da DBO5,20 de cada amostra.
Foram feitas diluições de 1:150 para que os valores obtidos encontrassem na
faixa confiável de leitura do oxímetro (modelo DM-4/Digimed®), sendo 2 mg L-1 o
valor mínimo detectado.
No cálculo dos valores de DBO5,20 foi utilizada a equação (1):
𝐷𝐵𝑂 (mg L-1) = (𝑂𝐷𝑓 − 𝑂𝐷𝑖) ∗ 𝑓 (1)
Sendo:
ODf = Oxigênio dissolvido após incubação de 5 dias (mg L-1);
ODi = Oxigênio dissolvido inicial (mg L-1);
f = fator de diluição = 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑑𝑎 𝑎𝑚𝑜𝑠𝑡𝑟𝑎 𝑏𝑟𝑢𝑡𝑎
𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑜 𝑓𝑟𝑎𝑠𝑐𝑜.
4.3.2. Fósforo Total
Para a análise do fósforo total, foi utilizado o método descrito em APHA (2005)
sob o código 4500-P B. A análise foi dividida em duas partes principais: digestão da
amostra, possibilitando a oxidação e liberação do fósforo associado à matéria orgânica
como ortofosfato; e a leitura da concentração de ortofosfato com o uso de
espectrofotômetro.
As amostras utilizadas nessas análises foram diluídas de 1:500 para que os
resultados respeitassem o limite de máximo de 250 µg L-1 da curva do
espectrofotômetro (modelo DR4000/Hach®). O limite de detecção calculado no
laboratório para este método é de 2 µg L-1.
47
4.3.3. Nitrogênio total Kjeldahl (NTK)
Na determinação do NTK, foi utilizado o método de digestão, destilação e
titulação descrito em APHA (2005) sob o código 4500-Norg C. As amostras foram
diluídas de 1:2 e lidas no equipamento AutoKjeldahl Unit K-370/Buchi®. O ácido
sulfúrico e sulfato de cobre foram utilizados para digestão do nitrogênio da amostra,
convertendo-o a sulfato de amônio. A destilação resultou na liberação da amônia, que
foi posteriormente titulada com ácido sulfúrico com normalidade conhecida,
possibilitando-se assim determinar o valor de NTK nas amostras.
Na obtenção dos valores de concentração de NTK nas amostras, foi utilizada a
equação (3):
𝑚𝑔 𝑁𝑇𝐾 L-1 =(𝑉−𝐵)∗14∗1000∗𝑁
𝑣 (3)
Sendo:
V: Volume de Ácido Sulfúrico gasto na titulação da amostra (mL);
B: Volume de Ácido Sulfúrico gasto na titulação do branco (mL);
N: Normalidade do Ácido Sulfúrico Titulante;
v: volume de amostra colocada no frasco (mL)
4.3.4. Escherichia coli e coliformes totais
Na determinação de Escherichia coli e coliformes totais nas amostras, foram
utilizados os métodos descritos em APHA (2005), sob os códigos 9222 B e 9222 D,
respectivamente. O procedimento foi realizado com base na diluição seriada das
amostras brutas utilizando balões volumétricos antes da filtração para possibilitar a
contagem das colônias (quantidade próximas a faixa de 20 a 60 colônias por placa). As
diluições utilizadas para as análises foram: 1:105, 1:106, 1:107 e 1:108.
Posteriormente, as amostras foram filtradas a vácuo em membranas de nitrato de
celulose com 0,45 µm de porosidade (modelo AG 37070/Sartorius®). Em seguida, as
membranas foram colocadas em meios de cultura sólidos (Chromocult® Coliform
Agar) e incubadas em estufa a 36 ± 1 ºC por 24 h. Por fim, as unidades formadoras de
colônia (UFC) foram contadas.
O número total de UFC foi calculado a partir da média das diferentes diluições de
cada amostra. Porém, alguns resultados foram desconsiderados por motivos diversos,
como crescimento irregular das colônias nas placas e valores muito distantes das demais
48
diluições. Sendo assim, o valor total de colônias da cor azuis mais vermelhas resultou
nos coliformes totais, e o valor total de colônias azuis resultou nas E. coli.
49
5. RESULTADOS E DISCUSSÃO
5.1. Detalhamento das fossas
No Quadro 6 estão condensadas algumas das informações específicas de cada lote,
como número de moradores no lote, se existe algum aspecto construtivo que permite a
entrada de ar no sistema e a presença de possíveis vazamentos.
Quadro 6 – Características gerais das fossas de cada lote
Lote Número de
moradores
Entrada de ar no
sistema Vazamento
1 2 Sim Sim
2 4* Sim Não
3 4 Sim Não
* com até 11 visitas em finais de semana
Fonte: Elaboração própria.
Em todos os lotes o uso da fossa é constante, ou seja, os moradores utilizam
diariamente o vaso sanitário que alimenta a fossa. Essa informação é importante, pois o
funcionamento das fossas depende de seu uso frequente, já que a utilização das fossas
esporadicamente pode causar a morte dos microrganismos responsáveis pelo tratamento
anaeróbio (EMBRAPA, 2017).
Como mencionado no item 4. Metodologia, em todos os lotes o efluente da
primeira bombona encontrava-se no estado sólido (Figura 6 A), o que impossibilitou a
coleta e análise nessa bombona, sendo então feita a análise nas segundas e quartas
bombonas. Com isso, apesar de ser considerado nesse estudo como efluente bruto,
possivelmente o efluente coletado já passou por um processo de tratamento. Nos três
lotes as fossas apresentavam algum problema de construção e/ou manutenção que
possibilita a entrada de ar no sistema, como chaminés de alívio quebradas e saída de
efluente em contato direto com o ar (Figura 6 B). Por se tratar de um sistema anaeróbio,
a presença de ar interfere no funcionamento do sistema.
As respostas obtidas nas entrevistas com os moradores sobre a aplicação de esterco
bovino e uso de água sanitária para a limpeza dos vasos sanitários foram inconclusivas.
As informações de frequência e quantidade de esterco aplicado variaram em cada
entrevista e, em relação à água sanitária, os moradores não souberam afirmar se este
produto está sendo utilizado na limpeza dos vasos. Isso apresenta um empecilho na
50
discussão dos resultados, já que ambos aspectos possuem influência na atividade
microbiana das fossas.
O Lote 1 possui a metade dos moradores dos outros lotes, sendo identificado
vazamento na primeira bombona (Figura 7 A). Isso pode ocasionar tanto a entrada de
material e ar no sistema quanto saída de líquidos das fossas, tornando mais denso o
efluente. O Lote 2 conta com uma frequente sobrecarga do sistema nos finais de
semana, já que as Fossas Sépticas Econômicas com quatro bombonas são projetadas
para famílias em torno de cinco pessoas. A presença de até 11 visitas no Lote 2 aos
finais de semana pode ter influência nos resultados obtidos na primeira coleta
(26/02/18), que foi realizada na segunda-feira imediatamente posterior a um final de
semana. Além disso, na segunda coleta do Lote 2, o efluente da quarta bombona
também estava muito sólido, sendo feita a coleta da terceira bombona como efluente de
saída.
Já o Lote 3 não estava aplicando esterco nos meses que antecederam a última
coleta, além de apresentar tanto saída de fossa ao ar livre quanto as chaminés de alívio
quebradas (Figura 7 B), possibilitando uma maior entrada de ar no sistema. Outra
particularidade encontrada foi o fato da fossa do Lote 3 encontrar-se enterrada e com
possível entrada de terra nas bombonas. No período da terceira coleta, foi observado
que a quarta bombona da fossa não estava rosqueada. Durante a conversa com os
moradores, foi informado que as crianças do lote às vezes abrem a fossa, o que também
pode resultar em maior entrada de terra no sistema e os resultados dos parâmetros
analisados podem ter sofrido interferência por conta disso.
Por fim, algumas fossas apresentaram características visuais que não puderam ser
analisadas nesse estudo, como películas superficiais que aparentam ser de gordura
(Figura 8). Toda essa divergência de aspectos construtivos, de manutenção e de uso
entre cada uma das fossas em estudo, somada às diferenças nesses aspectos ao modelo
de Fossa Séptica Econômica desenvolvidas em outros projetos, oferece um desafio na
análise dos resultados.
51
Figura 6 - A) Primeira bombona com excesso de sólidos no Lote 2 (26/02/18); B) Saída de fossa ao ar
livre no Lote 1 (26/02/18)
Fonte: Autoria própria
Figura 7 - A) Fossas enterradas no Lote 3 (07/06/18); B) Vazamento da primeira bombona da fossa no
Lote 1 (07/06/18)
Fonte: Autoria própria
Figura 8 – A) Particularidade na bombona de saída da fossa do Lote 1 (27/09/18); B) Particularidade na
bombona de saída da fossa do Lote 2 (27/09/18)
Fonte: Autoria própria
A) B)
A) B)
A) B)
52
5.2. DBO5,20
Em alguns casos, como em análises das fossas do Lote 2 (07/06/18) e do Lote 3
(07/06/18 e 27/09/18), não houve remoção da DBO. A porcentagem de remoção da
DBO variou entre 28-52% no Lote 1, 44-47% no Lote 2 e 52% no Lote 3 (Tabela 3).
Todos os valores de entrada (representando o esgoto bruto) tiveram valores
inferiores aos encontrados por Panikkar et al. (2003). Isso pode ser explicado pelo fato
das amostras de entrada de esgoto, por serem da segunda bombona, já terem sofrido um
processo de tratamento nas fossas.
A fossa do Lote 1 demonstrou redução da DBO nas três coletas com uma redução
de eficiência no decorrer do período de estudo. Na fossa do Lote 2 observa-se que a
eficiência de remoção de DBO na primeira e terceira coleta foram semelhantes. Embora
na segunda coleta o sistema não tenha apresentado remoção de DBO, a amostra de saída
corresponde ao efluente da terceira bombona, podendo ter influência nos resultados
encontrados.
Já no Lote 3, a fossa apresentou uma queda na eficiência de remoção de DBO no
decorrer do estudo. Uma das possíveis causas é a entrada de sólidos nas bombonas,
especialmente no período da terceira coleta, possuindo também a maior variação de
DBO entre as fossas analisadas (Figura 9).
As fossas não obtiveram a eficiência de 80% de remoção de DBO esperada em
Fossas Sépticas Econômicas levantada por Costa (2013). Ainda assim, em estudo
realizado por Postigo (2017) com Fossa Séptica Econômica no assentamento Horto
Aimorés, no município de Pederneiras/SP, a eficiência de remoção da fossa foi de
47,6%. Porém, o autor aponta como possíveis causas dessa menor eficiência de
remoção de DBO o fato de que, além do DBO inicial corresponder ao efluente da
primeira bombona com decomposição em andamento, a coleta ter sido realizada apenas
60 dias após a construção da fossa. Isso está relacionado à atividade microbiana, a qual
pode se intensificar após um maior período de funcionamento da fossa.
Nenhuma fossa apresentou uma eficiência de remoção de DBO igual ou superior à
encontrada no estudo de Lotfi (2016) com Fossas Biodigestoras da EMBRAPA,
sugerindo que, além de todas as variáveis discutidas nesse estudo, o tempo de detenção
hidráulica da Fossa Séptica Econômica, inferior ao da fossa da EMBRAPA, pode ser
responsável por uma menor eficiência de remoção de DBO. Para essa comparação, foi
estimado o tempo de detenção hidráulico da Fossa Séptica Econômica e da Fossa
53
Biodigestora da EMBRAPA. Considerando uma mesma frequência do uso de descargas
e um mesmo volume de água por descarga, a razão entre os tempos de detenção
hidráulica se dá na diferença de volume útil de tratamento somado de cada
compartimento das fossas. Apesar de ser uma estimativa com limitações, indica um
tempo de detenção hidráulico das Fossas Biodigestoras da EMBRAPA 2,5 vezes maior
do que das Fossas Sépticas Econômicas.
Tabela 3 – Valores de DBO média de entrada e saída das fossas dos três lotes com seus respectivos
Desvios Padrões (DP), além das porcentagens da redução da DBO do sistema
Coleta Amostra
DBO (mg L-1) Redução da DBO
(%) Média ± DP
Lote 1
26/fev/18
Entrada 600 ± 0
52 Saída 288 ± 4
07/jun/18 Entrada 832 ± 4
30 Saída 586 ± 21
27/set/18 Entrada 849 ± 41
28 Saída 614 ± 115
Lote 2
26/fev/18 Entrada 760 ± 71
47 Saída 400 ± 7
07/jun/18 Entrada 506 ± 12
* Saída 699 ± 126
27/set/18 Entrada 676 ± 127
44 Saída 379 ± 132
Lote 3
26/fev/18 Entrada 795 ± 21
52 Saída 385 ± 0
07/jun/18 Entrada 838 ± 11
* Saída 846 ± 55
27/set/18 Entrada 630,2
* Saída 753 ± 11
* Não foi observada diminuição da DBO nessa análise
Fonte: Elaboração própria
Comparando os valores de remoção de DBO das fossas analisadas com os padrões
de lançamento estabelecidos pela CONAMA 430/2011, que estabelece uma remoção
mínima de 60% de DBO para o lançamento em corpos d’água de esgoto tratado,
nenhuma das fossas apresentou uma eficiência de remoção satisfatória. Apesar do
54
efluente final das fossas não serem descartados em corpos d’água, tal comparação se
mostra como referência para o tratamento de efluentes.
Figura 9 – Valores representativos de DBO das fossas nas três coletas realizadas
Outlier Média T máximo _l_ mínimo
Fonte: Elaboração própria
5.3. Fósforo Total
Os valores de remoção de Fósforo Total pelas fossas, representados na Tabela 4,
mostraram uma grande variação entre as fossas e as três coletas.
Todas as fossas demonstraram um aumento da concentração de Fósforo Total de
entrada no decorrer das coletas, sendo também significativamente superiores aos valores
encontrados na literatura. Isso pode ser explicado por características específicas dos
usuários das fossas. No estudo de Lotfi (2016), realizado no mesmo assentamento rural
(onde se esperam hábitos similares entre os moradores), as faixas de concentrações de
entrada nas fossas estudadas também foram significativamente superiores às
concentrações encontradas no estudo de Panikkar (2003) para águas negras,
encontrando-se em uma faixa de 33,7 a 91,2 mg L-1. Entretanto, as sete fossas
analisadas no estudo de Lotfi (2016) tiveram remoção de fósforo, enquanto mais da
metade das análises nesse estudo tiveram aumento na concentração de fósforo.
55
A única fossa que teve aumento em todas as coletas da concentração de Fósforo
Total foi a fossa do Lote 3 (Figura 10). A possível entrada de sedimento nas fossas pode
estar associada a essa discrepância quando comparada às outras duas fossas estudadas.
Tabela 4 – Concentrações de Fósforo Total com seus respectivos Desvios Padrões (DP) e eficiência de
remoção das fossas
Coleta Amostra
Fósforo Total (mg L-1) Eficiência de
remoção (%) Média ± DP
Lote 1
26/fev/18
Entrada 17,4 ± 0,9
20,1 Saída 13,9 ± 2,0
07/jun/18 Entrada 36,9 ± 1,1
* Saída 44,9 ± 0,7
27/set/18 Entrada 69,7 ± 0,0
5,3 Saída 66,0 ± 0,0
Lote 2
26/fev/18 Entrada 30,6 ± 6,6
31,8 Saída 20,9 ± 0,9
07/jun/18 Entrada 47,8 ± 1,2
* Saída 49,5 ± 1,8
27/set/18 Entrada 74,6 ± 4,7
6,7 Saída 69,6 ± 3,1
Lote 3
26/fev/18 Entrada 34,8 ± 12,3
* Saída 48,7 ± 2,8
07/jun/18 Entrada 43,1 ± 0,5
* Saída 64,7 ± 8,3
27/set/18 Entrada 56,8 ± 2,8
* Saída 72,7 ± 4,8
* Não foi observada uma remoção de Fósforo Total nessa análise
Fonte: Elaboração própria
A análise realizada contabiliza todo fósforo presente nas amostras. Como o
tratamento anaeróbio é responsável pela transformação dos compostos de fósforo em
partículas mais simples, diferenças nas concentrações de entrada e saída das fossas
indicam possíveis interações com o lodo e mudanças nas formas de fósforo (i.e.,
dissolvida e particulada). Assim, uma redução das concentrações de fósforo total no
decorrer das bombonas sugere a imobilização de fósforo no lodo do sistema na forma
particulada, enquanto o aumento das concentrações pode sugerir a solubilização desse
nutriente para o meio líquido.
56
Figura 10 – Concentrações de Fósforo Total das fossas nas três coletas realizadas
Outlier Média T máximo _l_ mínimo
Fonte: Elaboração própria
5.3.1. Nitrogênio total Kjeldahl (NTK)
A maior parte das análises demonstrou um aumento de concentração de NTK da
entrada para a saída dos sistemas de fossas (Tabela 5). Além disso, em uma análise
comparativa entre as concentrações de NTK nesse estudo e nas análises de Lotfi (2016)
podemos ver concentrações maiores nas Fossas Sépticas Econômicas, com considerável
parte acima dos 300 mg L-1 (Figura 11). As concentrações também encontram-se acima
das encontradas em estudo realizado por Faustino (2007) com Fossas Biodigestoras da
EMBRAPA, com concentração de NTK do efluente de saída de 287 mg L-1. O efluente
de saída também está em desacordo com os padrões de lançamento estabelecidos pela
CONAMA 430/2011 para lançamento em corpos d’água de esgoto tratado, apontando
para uma concentração máxima de 20 mg L-1 de nitrogênio amoniacal. Apesar da
análise de NTK englobar outras formas de nitrogênio além do amoniacal, é de se
57
esperar uma concentração de nitrogênio amoniacal superior ao padrão de lançamento
por conta da alta concentração de NTK.
Tabela 5– Concentrações de NTK médio com seus respectivos Desvios Padrões (DP) e eficiência de
remoção das fossas
Coleta Amostra
NTK (mg L-1) Eficiência de
remoção (%) Média ± DP
Lote 1
26/fev/18
Entrada 1057,3
88,3 Saída 123,9 ± 2,3
07/jun/18 Entrada 421,5 ± 9,3
8,7 Saída 384,8 ± 47,3
27/set/18 Entrada 348,4 ± 11,9
* Saída 374,6 ± 11,8
Lote 2
26/fev/18 Entrada 297,4 ± 0,0
23,3 Saída 228,0 ± 74,8
07/jun/18 Entrada 334,4 ± 16,8
* Saída 353,0 ± 2,5
27/set/18 Entrada 352,8 ± 7,3
* Saída 418,2 ± 1,3
Lote 3
26/fev/18 Entrada 674,0 ± 4,7
23,2 Saída 517,1 ± 109,8
07/jun/18 Entrada 322,9 ± 44,3
* Saída 459,2 ± 19,3
27/set/18 Entrada 266,9 ± 10,6
* Saída 378,1 ± 13,4
* Não foi observada uma remoção de NTK nessa análise
Fonte: Elaboração própria
A análise de NTK não considera todo o nitrogênio do sistema, não avaliando a
presença de nitrato e nitrito nas amostras. Apesar da formação de nitrato e nitrito estar
associada à digestão aeróbia, é possível que isso esteja ocorrendo no sistema, já que
existe entrada de ar por falhas de construção e manutenção. Assim, é difícil tomar
conclusões a partir apenas da análise de NTK, pois a diminuição da concentração NTK
de algumas amostras pode significar tanto formação de lodo quanto conversão em
nitrito e nitrato dos compostos nitrogenados.
58
Figura 11 – Concentrações de NTK das fossas nas três coletas realizadas
Outlier Média T máximo _l_ mínimo
Fonte: Elaboração própria
5.4. E. coli e coliformes totais
As amostras de entrada das fossas apresentaram quantidades de coliformes totais
acima da faixa de esgoto doméstico encontrada no estudo de Panikkar (2003), com
exceção da fossa do Lote 2. Vale lembrar que as amostras de entrada analisadas,
coletadas nas segundas bombonas, já passaram por um processo de tratamento e,
consequentemente, espera-se que tenham valores de coliformes menores que as do
efluente bruto.
Todas as fossas apresentaram redução de coliformes totais e E. coli no decorrer do
sistema (Tabela 6). No entanto, os valores absolutos de coliformes totais e E. coli
59
obtidos nas saídas das fossas ainda indicam elevada contribuição de patógenos, sendo o
efluente impróprio até mesmo para fins de reuso agrícola, os quais admitem valores
máximos de 103 NMP 100mL-1 (GONÇALVES, 2003). Com isso, as Fossas Sépticas
Econômicas, nas condições de construção e manutenção avaliadas, não atendem aos
requisitos de patógenos para reuso agrícola. O reuso agrícola de efluentes induz uma
preocupação de contaminação por organismos patogênicos. Baumgartner (2007)
realizou estudo de irrigação utilizando mudas de alface com efluente de lagoa de
estabilização de dejetos suínos a partir de gotejamento, evitando o contato direto do
efluente com a cultura. O efluente foi diluído de 1:65, sendo aplicado 7 mm ao dia. Em
análise microbiológica das folhas, todas as réplicas apresentaram valores superiores a
2,4x104 NMP g-1 de coliformes fecais, demonstrando que, mesmo não entrando em
contato direto com a parte vegetativa, é possível ocorrer a contaminação de vegetais no
reuso agrícola de águas residuais.
Em relação ao reuso agrícola, a Fossa Biodigestora da EMBRAPA apresenta
grande vantagem em sua aplicação na zona rural, reduzindo a necessidade de insumos
agrícolas de agricultores. Em estudo realizado por Novaes (2002), foi retirada
mensalmente amostras do efluente de saída de uma Fossa Biodigestora da EMBRAPA,
revelando um número de coliformes totais de 1,1x103 UFC 100 mL-1 em todas as
análises, muito próximo ao máximo admitido para reuso agrícola.
Tabela 6 – Coliformes totais e E. coli em amostras das fossas
Coleta Amostra Coliformes totais
(UFC 100 mL-1)
E. coli
(UFC 100 mL-1)
Lote 1
26/fev/18 Entrada 5,8x108 1,2x107
Saída 6,1x105 4,4x104
07/jun/18 Entrada 8,0x108 2,0x108
Saída 5,0x106 2,0x106
27/set/18 Entrada 1,3x107 3,8x106
Saída 5,0x106 1,0x106
Lote 2
26/fev/18 Entrada 5,2x106 2,2x105
Saída 2,0x105 3,9x104
07/jun/18 Entrada 8,0x106 5,0x106
Saída 2,0x106 1,0x106
27/set/18 Entrada 1,4x106 2,0x105
Saída 1,0x105 1,0x105
Lote 3 26/fev/18 Entrada 6,2x108 8,0x106
60
Saída 9,4x106 1,0x 105
07/jun/18 Entrada 4,2x107 8,0x106
Saída 2,9x106 9,0x105
27/set/18 Entrada 1,8x108 1,3x107
Saída 7,0x106 1,8x106
Fonte: Elaboração própria
Além disso, os valores de patógenos nas saídas das fossas foram, de modo geral,
maiores que os valores encontrados no estudo de Lotfi (2016), cujas quantidades de
coliformes totais foram na faixa de 3x103 e 4,3x105 UFC 100 mL-1 e de E.coli foram na
faixa de 5x10² e 2,1x105 UFC 100 mL-1.
5.5. Variação de valores de eficiência
Diversos fatores podem justificar a grande variação dos resultados obtidos nas
análises. Um ponto levantado nesse estudo é que está havendo uma entrada de ar no
sistema muito maior que a esperada. Por tratar-se de um tratamento anaeróbio, a
presença de oxigênio é um impeditivo para a atividade microbiana e funcionamento das
fossas. Sendo assim, são necessárias reparações nas fossas pra evitar a entrada de ar no
sistema tanto nas saídas quanto pelas chaminés de alívio no Lote 3.
Em relação à operação do sistema, o uso e manutenção das fossas por parte das
famílias pode ter influenciado os resultados obtidos. Além da inconstância da aplicação
de esterco bovino nas fossas, é incerto o uso de água sanitária na limpeza dos vasos
sanitários. Esse produto, por ser um agente desinfetante, pode ocasionar prejuízos
significativos à ação dos microrganismos responsáveis pelo tratamento do efluente e,
consequentemente, ao funcionamento da tecnologia. A importância da operação correta
de sistemas de tratamento de efluente é evidenciada em uma pesquisa realizada na
Bélgica que avaliou 23 sistemas de tratamento de águas residuais por meio da análise de
efluente e questionários sobre a manutenção dos sistemas. Nesse estudo, 52% não
cumpriram os padrões legais de qualidade da água (DBO, DQO e sólidos suspensos),
devido principalmente à falta de manutenção adequada (MOELANTS et al., 2008).
Além dos aspectos de uso e manutenção já levantados, existem fatores
intervenientes que não foram avaliados nesse estudo. Segundo Barcelos (2009), alguns
dos principais fatores intervenientes no tratamento anaeróbio: temperatura, pH, e
61
alcalinidade. Dentre estes, a temperatura é um dos mais relevantes, já que influencia na
atividade metabólica da população microbiana e no equilíbrio iônico e solubilidade dos
substratos. Enquanto isso, alterações bruscas no pH afetam consideravelmente a
atividade das bactérias metanogênicas, além de ter influência na atividade enzimática e
na concentração de toxicidade de vários compostos (BORGES, 2003). A alcalinidade
atua na manutenção do pH dentro da faixa de 6,6 e 7,6 requerida pela população
metanogênica (BARCELOS, 2009).
Um estudo que aborde esses parâmetros pode levar a melhores conclusões em
relação às possíveis causas dessa variação de valores de eficiência das fossas no
decorrer do tempo. Com isso, é possível sugerir adaptações de manutenção e/ou
construção da fossa que possam torná-la mais estável.
Outro fator importante a ser analisado é o tempo de detenção hidráulico dessas
fossas. O sistema conta com quatro bombonas de 200 L, enquanto a Fossa Biodigestora
da EMBRAPA conta com duas caixa d’água de 1.000 L e uma caixa d’água de mesmo
volume para armazenamento do efluente tratado. Sendo assim, o sistema de Fossa
Séptica Econômica possui um volume muito inferior ao do modelo da EMBRAPA, a
qual conta ainda com um número maior de pesquisas e aplicações. Isso pode justificar a
grande instabilidade das fossas analisadas nessa pesquisa e eventos como o entupimento
da bombona de saída do Lote 2 na coleta do dia 07/06/18 em função do elevado
conteúdo de sólidos grosseiros.
Neste estudo foi apontada uma vulnerabilidade a variações de eficiência de
tratamento nos parâmetros analisados da Fossa Séptica Econômica que podem estar
relacionados a aspectos de manutenção ou a aspectos intrínsecos da tecnologia. Por
mais que o sistema tenha significativa vantagem de custo em relação a outras
tecnologias de tratamento de efluente domiciliar, é necessário ressalva na aplicação
dessa tecnologia antes de serem realizados mais estudos sobre seu funcionamento.
62
63
6. CONCLUSÃO
O atual sistema de saneamento básico no Brasil, em especial na zona rural, não
atende a população em sua totalidade. Na zona rural, inserida em um cenário de baixa
cobertura de serviços de saneamento, a aplicação de tecnologias sociais descentralizadas
é uma alternativa viável, por conta de seu baixo custo, maior acessibilidade e facilidade
de instalação e manutenção. Dentre as tecnologias de saneamento descentralizadas já
implementadas no território brasileiro, a Fossa Séptica Econômica constitui uma
tecnologia de baixo custo quando comparada a demais tecnologias de tratamento de
águas negras.
Neste estudo, foram avaliados parâmetros como DBO, Fósforo Total, NTK,
coliformes totais e E. coli. Em relação a esses parâmetros, os resultados encontrados
evidenciaram uma eficiência das Fossas Sépticas Econômicas inferior à da Fossa
Biodigestora da EMBRAPA em estudo realizado na mesma região. Além disso, os
resultados indicam uma série de questionamentos em relação à eficiência dessa
tecnologia na remoção desses parâmetros, havendo uma discrepância dos resultados nos
três períodos de coleta. Foi constatado também que na fossa do Lote 2, a qual possui o
maior número de usuários, foi observado um aumento visível na quantidade de sólidos e
entupimento na última bombona, o que não se manteve até a terceira coleta. Isso indica
uma instabilidade do sistema, com grande variação na eficiência de tratamento do
efluente nos parâmetros analisados.
Entretanto, como esse estudo apontou muitas irregularidades na construção e
manutenção das fossas, são necessários estudos mais aprofundados para que seja melhor
compreendida a eficiência dessa tecnologia. Apesar de ser um sistema mais econômico
em relação a outros modelos de tratamento de efluente doméstico, a análise de um
maior número de fossas com maior conformidade com o modelo de Fossa Séptica
Econômica e em um maior período de tempo poderá esclarecer certas limitações
observadas para as fossas que foram encontradas nesse estudo.
64
65
7. RECOMENDAÇÕES
Em relação às análises laboratoriais, observou-se nesse estudo que retirar larvas e
sementes com pinças se faz necessária para evitar que influenciem as análises.
Um estudo com um número maior de análises por fossa e com um maior número de
fossas poderá trazer resultados mais conclusivos e com uma maior riqueza de detalhes.
Com isso, torna-se mais fácil descobrir as causas de variação na eficiência das fossas.
Alguns parâmetros que poderiam auxiliar nessa análise são os fatores intervenientes
no tratamento anaeróbio, como temperatura e pH, pois os mesmos possuem influência
no funcionamento das fossas. Além disso, a análise da remoção de nitrogênio teria sido
mais completa se as concentrações de nitrito e nitrato fossem quantificadas.
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67
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