Eficiência do tanque séptico e filtro anaeróbio no tratamento de efluente hospitalar.

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UNIVERSIDADE DO EXTREMO SUL CATARINENSE – UNESC
CURSO DE ENGENHARIA AMBIENTAL
LUCIANE CREPALDI
EFICIÊNCIA DO TANQUE SÉPTICO E FILTRO ANAERÓBIO NO TRATAMENTO
DE EFLUENTE HOSPITALAR. ESTUDO DE CASO: FUNDAÇÃO SOCIAL
HOSPITALAR DE IÇARA (SC).
CRICIÚMA, NOVEMBRO DE 2007.
LUCIANE CREPALDI
EFICIÊNCIA DO TANQUE SÉPTICO E FILTRO ANAERÓBIO NO TRATAMENTO
DE EFLUENTE HOSPITALAR. ESTUDO DE CASO: FUNDAÇÃO SOCIAL
HOSPITALAR DE IÇARA (SC).
Trabalho de Conclusão de Curso, apresentado
para obtenção do grau de Bacharel no curso de
Engenharia Ambiental da Universidade do
Extremo Sul Catarinense, UNESC.
Orientador(a): Profª M. Sc. Marta S. Hoffmann.
CRICIÚMA, NOVEMBRO DE 2007
LUCIANE CREPALDI
EFICIÊNCIA DO TANQUE SÉPTICO E FILTRO ANAERÓBIO NO TRATAMENTO
DE EFLUENTE HOSPITALAR. ESTUDO DE CASO: FUNDAÇÃO SOCIAL
HOSPITALAR DE IÇARA (SC).
Trabalho de Conclusão de Curso aprovado pela
Banca Examinadora para obtenção do Grau de
Bacharel, no Curso de Engenharia Ambiental
da Universidade do Extremo Sul Catarinense,
UNESC, com Linha de Pesquisa em
Tratamento de Águas Residuárias.
Criciúma, 20 de novembro de 2007
BANCA EXAMINADORA
______________________________________
Profª. M. Sc. Marta S. Hoffmann/ UNESC/Orientadora
__________________________________
Eng. Ambiental Cláudia Peluso/UNESC
___________________________________________
Farmacêutica Vera Arruda/ Hospital Regional de Araranguá
AGRADECIMENTOS
A Deus, por iluminar-me nesta caminhada.
Aos meus pais, Raulino e Lorete, que magnificamente me incentivaram e
me apoiaram para que eu atingisse a realização deste sonho.
A minha irmã Cristiane que sempre me ajudou nas horas mais difíceis.
Ao meu irmão Edson (in memorian) pelos exemplos deixados.
Ao meu amado, Fernando pelo companheirismo e paciência.
A minha orientadora Marta, pelo carinho, paciência e dedicação na
elaboração deste trabalho.
Aos meus amigos de Curso, pela amizade.
A todos, o meu sincero e eterno agradecimento!
“O futuro tem muitos nomes. Para os fracos, é
o inatingível. Para os temerosos, o
desconhecido. Para os valentes é a
oportunidade”.
(Victor Hugo)
RESUMO
O presente trabalho teve como objetivo avaliar a eficiência do tanque séptico e do
filtro anaeróbio no tratamento de efluente hospitalar, e ainda abordar como a
presença de substâncias químicas pode alterar na eficiência desse sistema de
tratamento. Foram coletadas, em alguns setores do Hospital São Donato, amostras
de efluentes que são diretamente lançados na rede de esgoto, para realização de
análises físico-químicas e ensaios de toxicidade, utilizando como bioindicador algas
do tipo Scenedesmus subspicatus. As análises físico-químicos mostram que o
sistema de tratamento anaeróbio é eficiente na remoção de matéria orgânica e
sólidos suspensos, porém, não removem satisfatoriamente organismos patogênicos
e nem nutrientes. Sendo assim, o efluente tratado precisa de uma desinfecção,
esses testes foram comprovados em bancada. Ainda, através do teste com
toxicidade, não foi possível identificar a presença de substâncias tóxicas nas
amostras analisadas, apenas nutrientes como N e P.
Palavras-chave: Efluente hospitalar, Tanque séptico, Filtro Anaeróbio, Desinfecção.
ABSTRACT
This woskpaper had as objective evaluate the effectiveness of the septic sump and
the anaerobic filter in treatment of hospital effluents and emphasize how the
presence of quimical substances can mutate the effectiveness of this system of
treatment. Was gathered in some sectors of the Hospital São Donato, samples of
effluents that be actualization of fisical-quimical analysis and experiment of toxicity
employing as bioindicator algae of the type Scendesmus subspicatus. The fisical-
quimical, analysis show that the anaerobic system of treatment is effective in the
removal of organic object and suspend solids, but, don’t remove as necessary
patogenics organisms not even nutrients. So, the treated effluents needs disinfection,
these tests was proved in scale. So ever by this test of toxicity wasn’t possible
identify the presence of toxicity substances in the analiged sample, just nutrient as N
and P.
Keywords: Hospital Effluents, Sump Septic, Anaerobic Filter, Disinfection.
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
FIGURA 01-Distribuição aproximada dos sólidos do esgoto bruto............................13
FIGURA 02-Fluxograma típico de tratamento preliminar...........................................26
FIGURA 03 - Inauguração oficial do Hospital São Donato.........................................41
FIGURA 04 – Distribuição administrativa do Hospital São Donato............................42
FIGURA 05 – Sub-organograma dos Serviços Administrativos.................................42
FIGURA 06 – Sub-organograma dos Serviços Logísticos.........................................42
FIGURA 07 – Sub-organograma dos SADT ..............................................................43
FIGURA 08 – Sub-organograma dos Setores Clínicos .............................................43
FIGURA 09– Amostras usadas no laboratório de análises clínicas……....................51
FIGURA 10 – Vidrarias sendo esterilizadas em solução com Hipoclorito no
laboratório de análises clínicas..................................................................................51
FIGURA 11 – Reagente azul de metileno usado no laboratório de análises clínicas
....................................................................................................................................52
FIGURA 12 –Fixador e revelador usados no setor de raio-x.....................................56
FIGURA 13 – Produtos químicos líquidos usados no setor de lavanderia …............59
FIGURA 14 – Fluxograma do procedimento de esterilização da Lavanderia............60
FIGURA 15 –Fluxograma do preparo das refeições, pela SND.................................61
FIGURA 16 - Rede de esgotos do Hospital São Donato de Içara..............................70
FIGURA 17 – Construção do tanque séptico e filtro anaeróbio.................................71
FIGURA 18 – Vista Atual da ETE existente...............................................................72
FIGURA 19 - Fluxograma da estação de tratamento de efluente .............................73
FIGURA 20- Percentual referente a utilização de produtos químicos líquidos nos
setores........................................................................................................................82
FIGURA 21- Percentual referente aos produtos usados nos setores........................83
FIGURA 22 – Percentual referente aos produtos mais utilizados nos setores..........83
FIGURA 23 Percentual referente ao destino final dos produtos químicos líquidos
utilizados.................................................................................................................... 84
FIGURA 24 – Percentual da destinação final dos reagentes e fármacos adotado
pelos setores............................................................................................................. 85
FIGURA 25 – Percentual de tratamento adotado para equipamentos e/ou aparelhos
com amostras de sangue ou secreções gerados dentro dos setores........................85
FIGURA 26 – Percentual de conhecimento quanto a composição dos produtos
químicos manipulados nos setores............................................................................86
FIGURA 27 – Percentual de existência de procedimento adotado quanto a
manipulação dos produtos químicos nos setores......................................................87
FIGURA 28 – Percentual da existência da FISPQ de cada produto químico utilizado
nos setores.................................................................................................................87
FIGURA 29 – Resultados de valores de pH nas amostras, de efluentes, analisadas
nos setores.................................................................................................................90FIGURA 30 – Resultados de valores de sólidos sedimentáveis nas amostras, de
efluentes, analisadas nos setores .............................................................................91
FIGURA 31 – Resultados de valores de turbidez nas amostras, de efluentes,
analisadas nos setores...............................................................................................92
FIGURA 32 – Resultados de valores de fósforo nas amostras, de efluentes,
analisadas nos setores ..............................................................................................93
FIGURA 33 – Resultados de valores de ferro nas amostras, de efluentes, analisadas
nos setores ................................................................................................................94
FIGURA 34 – Resultados de valores de temperatura nas amostras, de efluentes,
analisadas nos setores ..............................................................................................95
FIGURA 35 – Resultados de valores de cloretos nas amostras, de efluentes,
analisadas nos setores…………………………………………………………………….96
FIGURA 36 – Resultados de valores de OD nas amostras, de efluentes, analisadas
nos setores ................................................................................................................97
FIGURA 37 – Resultados de valores de DQO nas amostras, de efluentes, analisadas
nos setores ................................................................................................................98
FIGURA 38 – Resultados de valores de fenóis nas amostras, de efluentes,
analisadas nos setores ..............................................................................................99
FIGURA 39 – Resultados de valores de óleos e graxas nas amostras, de efluentes,
analisadas nos setores.............................................................................................100
FIGURA 40 – Resultados de valores de prata nas amostras, de efluentes, analisadas
nos setores...............................................................................................................101
LISTA DE TABELAS
Tabela 01-Preparação de diferentes volumes de solução de hipoclorito…………....81
Tabela 02-Resultados de análises físico-químicas realizadas no Laboratório de
Química da UNESC e no IPAT...................................................................................89
Tabela 03-Presença de coliformes fecais em amostras de efluentes gerados..........94
Tabela 04-Variação do crescimento de algas em diferentes amostras………….…101
Tabela 05-Resultado da análise microbiológica em amostras com diferentes
concentrações de hipoclorito……………………………………………………….……103
LISTA DE QUADROS
QUADRO 01 – Principais características físicas dos esgotos.....................................8
QUADRO 02 - Principais características químicas dos esgotos................................11
QUADRO 03 - Principais microorganismos presentes nos esgotos. ........................11
QUADRO 04 – Classificação dos sólidos presentes nos esgotos. ...........................12
QUADRO 05 – Classificação da matéria orgânica carbonácea presentes esgotos...14
QUADRO 06 – Níveis de tratamento de esgoto.........................................................23
QUADRO 07 - Características dos níveis de tratamento de esgotos.........................23
QUADRO 08 - Critérios importantes a serem considerados na escolha da tecnologia
mais apropriada .........................................................................................................25
QUADRO 09 - Relação da capacidade operacional por setor clínico........................43
QUADRO 10 - Relação de setores por prédio............................................................43
QUADRO 11 - Relação de funcionários escalados por setor ....................................44
QUADRO 12- Relação de reagentes utilizados no laboratório...................................54
QUADRO 13- Relação de produtos usados no setor de raio-X..................................55
QUADRO 14 - Relação dos produtos químicos utilizados na lavanderia...................57
QUADRO 15 - Relação dos produtos líquidos utilizados na esterilização..................60
QUADRO 16 - Relação dos produtos químicos utilizados na manutenção................62
QUADRO 17 - Relação dos produtos químicos utilizados na enfermagem...............64
QUADRO 18 - Caixas de passagem e de gordura e setores que suprem.................68
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas
AMREC – Associação dos Municípios da Região Carbonífera
ANVISA – Agência Nacional de Vigilância Sanitária
CCIH – Comissão de Controle de Infecção Hospitalar
CE – Concentração Efetiva
CF – Coliformes Fecais
CL – Concentração Letal
CME – Central de Materiais Estéreis
CNP – Carbono/Nitrogênio/Fósforo
CO – Centro Obstétrico
CONAMA – Conselho Nacional de Meio Ambiente
COT – Carbono Orgânico Total
CT – Coliformes Totais
DBO – Demanda Bioquímica de Oxigênio
DL – Dose Letal
DQO – Demanda Química de Oxigênio
ETE – Estação de Tratamento de Efluentes
FD – Fator de Diluição
FISPQ – Ficha de Informação de Segurança de Produto Químico
HSD – Hospital São Donato
N - Nitrogênio
NBR – Norma Brasileira
OD – Oxigênio Dissolvido
P – Fósforo
PGRSS – Programa de Gerenciamento de Resíduos de Serviços de Saúde
pH – Potencial Hidrogeniônico
PS – Pronto Socorro
SADT – Serviço de Apoio a Diagnose e Terapia
SND – Setor de Nutrição e Dietética
SSF – Sólidos em Suspensão Fixos
SSS – Sólidos em Suspensão Sedimentáveis
SUS – Sistema Único de Saúde
SV – Sólidos em Suspensão Voláteis
UNESC – Universidade do Extremo Sul Catarinense
UV – Ultra Violeta
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO ...................................................................................................4
1.1 Objetivos ...........................................................................................................5
1.1.1 Objetivo Geral ................................................................................................5
1.1.2 Objetivos Específicos ...................................................................................5
2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA.........................................................................7
2.1 Esgoto Sanitário...............................................................................................7
2.2 Caracterização da Qualidade dos Esgotos ....................................................7
2.2.1 Parâmetros de Qualidade .............................................................................7
2.2.2 Principais Características das Águas Residuárias ....................................8
2.2.3 Principais Parâmetros.................................................................................11
2.2.3.1 Sólidos ......................................................................................................11
2.2.3.2 Matéria Orgânica Carbonácea.................................................................13
2.2.3.3 Fósforo ......................................................................................................16
2.2.3.4 Indicadores de Contaminação Fecal ......................................................18
2.2.3.5 Oxigênio Dissolvido .................................................................................18
2.2.3.6 Temperatura..............................................................................................19
2.2.3.7 Metais Pesados.........................................................................................20
2.2.3.8 Óleos e Graxas .........................................................................................20
2.2.3.9 Fenóis........................................................................................................21
2.2.3.10 Cloretos..................................................................................................212.3 Requisitos de Qualidade do Efluente ...........................................................22
2.3.1 Preliminares.................................................................................................22
2.3.2 Nível de Tratamento ....................................................................................22
2.4 Objetivos do Sistema de Tratamento de Águas Residuárias .....................24
2.5 Projeto da Estação de Tratamento de Água Residuárias. ..........................25
2.6 Sistema de Tratamento ..................................................................................26
2.6.1 Tratamento Preliminar ................................................................................26
2.6.2 Tratamento Primário ...................................................................................27
2.6.3 Tratamento Secundário ..............................................................................28
2.6.4 Tratamento Avançado (Tratamento Terciário) ..........................................28
2.7 Necessidade de Desinfecção de Águas Residuárias..................................28
2.8 Desinfecção dos Efluentes das ETE’s..........................................................29
2.8.1 Cloração .......................................................................................................29
2.8.2 Ozonização ..................................................................................................30
2.8.3 Radiação Ultravioleta ..................................................................................31
2.9 Toxicologia .....................................................................................................31
2.10 Toxicidade....................................................................................................32
2.10.1 Toxicidade Aguda.....................................................................................32
2.10.2 Toxicidade Crônica ..................................................................................33
2.10.3 Âmbito de Aplicação................................................................................33
2.10.4 Teste com Algas.......................................................................................34
2.11 Aspectos Legais..........................................................................................35
3 METODOLOGIA ..............................................................................................39
3.1 Diagnóstico.....................................................................................................39
3.1.1 Área de Estudo ............................................................................................39
3.1.2 Histórico do Hospital São Donato..............................................................40
3.1.3 Caracterização do Estabelecimento Hospitalar........................................41
3.1.3.1 Capacidade Operacional.............................................................................43
3.1.3.2 Espaço Físico ..............................................................................................44
3.1.3.3 Distribuição de Funcionários por Setor ....................................................44
3.1.4 Áreas Geradoras de Efluentes ...................................................................45
3.1.4.1 Clínicas Médicas.......................................................................................45
3.1.4.1.1 Primeira Classe......................................................................................45
3.1.4.1.2 Pediátrica ...............................................................................................46
3.1.4.1.3 Maternidade ...........................................................................................46
3.1.4.1.4 Médica ....................................................................................................47
3.1.4.2 Postos de Enfermagem............................................................................47
3.1.4.3 Pronto Socorro .........................................................................................47
3.1.4.4 Centro Obstétrico.....................................................................................48
3.1.4.5 Centro Cirúrgico.......................................................................................48
3.1.4.6 Farmácia Interna.......................................................................................49
3.1.4.7 Serviços de Apoio a diagnose e Terapia (SADT)...................................49
3.1.4.7.1 Laboratório de Análises Clínicas .........................................................50
3.1.4.7.2 Raio-X .....................................................................................................55
3.1.4.8 Endoscopia ...............................................................................................56
3.1.4.9 Serviços Logísticos..................................................................................57
3.1.4.9.1 Higienização...........................................................................................57
3.1.4.9.2 Lavanderia .............................................................................................57
3.1.4.9.3 Central de Materiais Estéreis (CME) ....................................................60
3.1.4.9.4 Setor de Nutrição e Dietética................................................................61
3.1.4.9.5 Manutenção............................................................................................62
3.1.4.10 Almoxarifado e Setor de Compras.......................................................63
3.1.5.0 Administração ..........................................................................................64
3.1.5.1 Direção de Enfermagem ..........................................................................64
3.1.5.2 Serviço de Psicologia ..............................................................................65
3.1.5.3 Internação .................................................................................................66
3.1.5.4 Comissão de Controle de Infecção Hospitalar ......................................66
3.1.5.5 Segurança do Trabalho............................................................................67
3.2 Localização das Caixas de Passagem e Gordura .......................................68
3.3 Sistema de Tratamento de Esgoto Atual......................................................70
3.4 Fluxograma da Estação de Tratamento de Esgoto .....................................73
3.5 Coleta de Efluentes ........................................................................................74
3.6 Materiais e Métodos .......................................................................................75
3.6.1. Caracterização dos Efluentes .................................................................75
3.6.2 Análises Físico-Químicas ...........................................................................75
3.6.1 Análises Ecotoxicológicas .........................................................................80
3.6.2 Testes de Bancada......................................................................................81
4. RESULTADOS E DISCUSSÕES.....................................................................82
4.1. Questionário ................................................................................................82
4.2. Análises Físico-Químicas ...........................................................................88
4.2.1 pH..................................................................................................................90
4.2.2 Sólidos Sedimentáveis ...............................................................................91
4.2.3 Turbidez .......................................................................................................914.2.4 Fósforo .........................................................................................................92
4.2.5 Ferro .............................................................................................................93
4.2.6 Coliformes Totais e Fecais .........................................................................94
4.2.7 Temperatura.................................................................................................95
4.2.8 Cloretos........................................................................................................95
4.2.9 OD.................................................................................................................96
4.2.10 DQO ...........................................................................................................97
4.2.11 Fenóis........................................................................................................98
4.2.12 Óleos e Graxas .........................................................................................99
4.2.13 Prata ........................................................................................................100
4.3. Teste Ecotoxicológico ..............................................................................101
4.4. Desinfecção ...............................................................................................103
5. CONSIDERAÇÕES FINAIS ...........................................................................104
6. REFERÊNCIAS..............................................................................................106
4
1. INTRODUÇÃO
Com conseqüência da utilização de água para abastecimento, há a
geração de esgotos. Caso não realizada uma adequada destinação aos mesmos,
estes acabem poluindo o solo, contaminando as águas superficiais e subterrâneas e
freqüentemente passam a escoar a céu aberto, constituindo-se em perigosos focos
de disseminação de doenças (BARROS, 1995, p.113).
O efluente hospitalar demonstra características similares ao esgoto
doméstico e industrial por apresentar entre seus componentes patógenos como
vírus, bactérias, protozoários e helmintos, que ocasionam muitas doenças com
implicações em saúde pública. Além disso, os hospitais liberam, em seu esgoto, uma
variedade de substâncias tais como fármacos, antibióticos, desinfetantes,
anestésicos, metais pesados e drogas não metabolizadas por pacientes
(KÜMMERER, 2001; EMMANUEL et al., 2005).
Estão incluídos nestes efluentes: a água de lavagem de materiais
contaminados, os dejetos de limpeza de superfícies e pisos misturados às soluções
desinfetantes, água residuária da lavanderia, os resíduos de procedimentos do
centro cirúrgico, centro obstétrico e ambulatórios, detergentes, saneantes,
sanitizantes, fármacos, sangue, fluídos corpóreos, reagente empregados no
laboratório de análises clínicas.
Segundo a Resolução RDC n° 306 da Agência Nacional de Vigilância
Sanitária (ANVISA) os estabelecimentos de saúde devem implantar, dentro do
Programa de Gerenciamento de Resíduos de Serviços de Saúde (PGRSS), um
Sistema de Tratamento de Efluentes.
O presente trabalho se justifica pela preservação do meio ambiente. As
substâncias presentes nos esgotos exercem ação deletéria nos corpos d’água: a
matéria orgânica pode ocasionar a exaustão do oxigênio dissolvido, causando morte
dos peixes e outros organismos aquáticos, escurecimento da água e aparecimento
de maus odores; é possível que os detergentes presentes nos esgotos provoquem a
5
formação de espumas em pontos de agitação da massa líquida; defensivos agrícolas
determinam a morte de peixes e outros animais. Os nutrientes exercem uma forte
“adubação” da água, provocando o crescimento acelerado de vegetais microscópios
que conferem odor e gosto desagradável.
O objetivo do presente trabalho é monitorar resultados de análises físico-
químicas e bacteriológicas dos efluentes líquidos gerados no estabelecimento
Hospital São Donato após tratamento em estação de tratamento de efluentes (ETE),
completando os seguintes parâmetros: pH, DQO, OD, temperatura, coliformes fecais
e totais, ferro, prata, fósforo, óleos e graxas, fenóis, cloretos, sólidos totais. E ainda,
sugerir melhorias para que o efluente se enquadre na legislação vigente para
descarte final.
1.1Objetivos
1.1.1 Objetivo Geral
Avaliar a eficiência do sistema de tratamento de efluentes, existente no
Hospital São Donato, para que este garanta a proteção da saúde pública, meio
ambiente e atendimento à legislação vigente.
1.1.2 Objetivos Específicos
• Levantar efluentes gerados nos diversos setores do Hospital São
Donato a partir de questionário;
• Caracterizar o Efluente hospitalar bruto e tratado, em termos de: pH,
Demanda Química de Oxigênio (DQO), Oxigênio Dissolvido (OD),
temperatura, coliformes fecais e totais, ferro, prata, fósforo, óleos e graxas,
fenóis, cloretos, sólidos totais;
6
• Avaliar toxicidade dos efluentes gerados no Hospital São Donato,
utilizando ensaios com algas do tipo Scenedesmus subspicatus;
• Avaliar os resultados conforme legislação vigente;
• Propor desinfecção do efluente hospitalar;
7
2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
2.1Esgoto Sanitário
Esgoto é o termo usado para caracterizar os despejos provenientes dos
diversos usos da água, como o doméstico, comercial, industrial, agrícola, em
estabelecimentos públicos e outros (BRAGA et al, 2002, p.117).
O esgoto sanitário é o “despejo líquido constituído de esgoto doméstico e
industrial, água de infiltração e a contribuição pluvial parasitária” (NBR 9648/1986
apud Nuvolari 2003, p.15). E ainda:
• Esgoto doméstico é o “despejo líquido resultante do uso da água para
higiene e necessidades fisiológicas humanas”;
• Esgoto industrial é o “despejo líquido resultante dos processos
industriais, respeitados os padrões de lançamento estabelecidos”;
• Água de infiltração é “toda água proveniente do subsolo, indesejável ao
sistema separador e que penetra nas canalizações”;
• Contribuição pluvial parasitária é “a parcela do deflúvio superficial
inevitavelmente absorvida pela rede de esgoto sanitário”.
Nuvolari (2003), salienta ainda que:
O esgoto é gerado a partir da água de abastecimento e, portanto, sua
medida resulta da quantidade de água consumida. Esta é geralmente
expressa pela “taxa de consumo per capita”, variável segundo hábitos e
costumes de cada localidade. É usual a taxa de 200L/hab.dia, mas em
grandes cidades de outros países essa taxa de consumo chega a ser três a
quatro vezes maior, resultando num esgoto mais diluído, já que é
praticamente constante a quantidade de resíduo produzido por pessoa.
2.2Caracterização da Qualidade dos Esgotos
2.2.1 Parâmetros de Qualidade
8
Em média, a composição de esgoto sanitário é de 99,9% de água e
apenas 0,1% de sólidos, sendo que cerca de 75% desses sólidos, são constituídos
de matéria orgânica em processo de decomposição. Nestes sólidos, proliferam
microorganismos, podendo ocorrer organismos patogênicos, dependendo da saúde
da população contribuinte. Estes microorganismos são oriundos de fezes humanas.
Podem ainda ocorrer poluentes tóxicos, em especial os fenóis e os chamados metais
pesados, da mistura com efluentes industriais (NUVOLARI, 2003, p.171).
A característica dos esgotos é função dos usos à qual a água foi
submetida. Esses usos, e a forma com que são exercidos variam com o clima,
situação social e econômica e hábitos da população (SPERLING, 1996, p.59).
O autor ainda saliente que:
No projeto de uma estação de tratamento, normalmente não há interesse
em se determinar os diversos compostos dos quais a água residuária é
constituída. Isto, não só pela dificuldade em se executar vários destes testes
em laboratório, mas também pelo fato de os resultados em si não serem
diretamente utilizáveis como elementos de projeto e operação. Assim, é
preferível autilização de parâmetros indiretos que traduzam o caráter ou o
potencial poluidor do despejo em questão. Tais parâmetros definem a
qualidade do esgoto, podendo ser divididos em três categorias: parâmetros
físicos, químicos e biológicos.
2.2.2 Principais Características das Águas Residuárias
Os quadros 01, 02 e 03 apresentam as principais características físicas,
químicas e biológicas dos esgotos.
Parâmetro Descrição
Temperatura • Ligeiramente superior à da água de
abastecimento;
• Variação conforme as estações do ano;
• Influência na atividade microbiana;
• Influência na solubilidade dos gases;
• Influência na viscosidade do líquido;
Cor • Esgoto fresco: ligeiramente cinza;
• Esgoto séptico: cinza escuro ou preto;
Odor • Esgoto fresco: odor oleoso, relativamente
desagradável;
• Esgoto séptico: odor fétido (desagradável),
devido ao gás sulfídrico e a outros
produtos da decomposição;
9
• Despejos industriais: odores
característicos;
Turdidez • Causada por uma grande variedade de
sólidos em suspensão;
• Esgotos mais frescos ou mais
concentrados: geralmente maior turbidez.
QUADRO 01 – Principais características físicas dos esgotos. Fonte: (SPERLING, 1996, p.61).
Parâmetro Descrição
SOLIDOS TOTAIS
• Em suspensão
� Fixos
� Voláteis
• Dissolvidos
� Fixos
� Voláteis
• Sedimentáveis
Orgânicos e inorgânicos; suspensos e
dissolvidos; sedimentáveis.
• Fração de sólidos orgânicos e
inorgânicos que não são filtráveis (não
dissolvidos);
• Componentes minerais, não
incineráveis, inertes, dos sólidos em
suspensão;
• Componentes orgânicos dos sólidos
em suspensão;
• Fração dos sólidos orgânicos e
inorgânicos que são filtráveis;
• Normalmente considerados com
dimensão inferior a 10-3
• Componentes minerais dos sólidos
dissolvidos
• Componentes orgânicos dos sólidos
dissolvidos;
• Fração dos sólidos orgânicos e
inorgânicos que sedimenta em 1 hora
no cone Imhoff, indicação aproximada
da sedimentação em um tanque de
decantação.
MATERIA ORGANICA
• Determinação Indireta
� DBO5
� DQO
Mistura heterogênea de diversos compostos
orgânicos. Principais componentes: proteínas,
carboidratos e lipídios.
� Demanda Bioquímica de Oxigênio,
medida a 5 dias, 20ºC. Está associada
à fração biodegradável dos
componentes orgânicos carbonáceos.
É uma medida do oxigênio consumido
após 5 dias pelos microorganismos na
estabilização bioquímica da matéria
orgânica.
� Demanda Química de Oxigênio.
Representa a quantidade requerida
para estabilizar quimicamente a
matéria orgânica carbonácea. Utiliza
fortes agentes oxidantes em condições
ácidas.
10
� DBO ultima
• Determinação Direta
� COT
� Demanda Ultima de Oxigênio.
Representa o consumo total de
oxigênio, ao final de vários dias,
requerido pelos microorganismos para
a estabilização bioquímica da matéria
orgânica.
� Carbono Orgânico Total. É uma
medida direta da matéria orgânica
carbonácea. É determinando através
da conversão do carbono orgânico e
gás carbônico.
NITROGENIO TOTAL
• Nitrogênio orgânico
• Amônia
• Nitrito
• Nitrato
O nitrogênio total inclui o nitrogênio orgânico,
amônia, nitrito e nitrato. É um nutriente
indispensável para o desenvolvimento de
microorganismos no tratamento biológico. O
nitrogênio orgânico e a amônia compreendem
o determinando Nitrogênio Total Kjeldahl
(NTK).
� Nitrogênio na forma de proteínas ,
animoácidos e uréia.
� Produzida no primeiro estagio da
decomposição no nitrogênio orgânico.
� Estagio intermediário da oxidação da
amônia. Praticamente ausento no
esgoto bruto.
� Produto final da oxidação da amônia.
Praticamente ausente no esgoto bruto.
FÓSFORO
� Fósforo Orgânico
� Fósforo Inorgânico
O fósforo existe na forma orgânica e
inorgânica. É um nutriente indispensável no
tratamento biológico.
� Combinado a matéria orgânica
� Ortofosfato e polifosfato
pH Indicador das características ácidas ou
básicas do esgoto. Uma solução é neutra em
pH 7. Os processos de oxidação biológica
normalmente tendem a reduzir o pH.
ALCALINIDADE Indicador da capacidade tampão do meio
(resistências a variações do pH). Devido a
presença de bicarbonato, carbonato e íon
hidroxila (OH- )
CLORETOS Provenientes da água de abastecimento e dos
dejetos humanos.
ÓLEOS E GRAXAS Fração da matéria orgânica solúvel em
11
hexanos.
QUADRO 02 - Principais características químicas dos esgotos. Fonte: (SPERLING, 1996, p.62)
Microorganismo Descrição
Bactérias • Organismos protistas unicelulares;
• Apresentam-se em varias formas e tamanhos;
• São os principais responsáveis pela estabilização
da matéria orgânica;
• Algumas bactérias são patogênicas, causando
principalmente doenças intestinais.
Fungos • Organismos aeróbios, unicelulares, não
fotossintéticos, heterotróficos;
• Também de grande importância na decomposição
da matéria orgânica.
• Podem crescer em condições de pH baixo.
Protozoários • Organismos unicelulares sem parede celular;
• A maioria é aeróbia ou facultativa;
• Alimentam-se de bactérias, algas e outros
microorganismos;
• São essenciais no tratamento biológico para a
manutenção de um equilíbrio entre diversos grupos;
• Alguns são patogênicos.
Vírus • Organismos parasitas, formados pela associação
de material genético (DNA ou RNA) e uma
carapaça protéica;
• Causam doenças e podem ser de difícil remoção no
tratamento de água e esgoto.
Helmintos • Animais superiores;
• Ovos de helmintos presentes nos esgotos podem
causar doenças.
QUADRO 03 - Principais microorganismos presentes nos esgotos. Fonte: (SPERLING, 1996, p.63)
2.2.3 Principais Parâmetros
2.2.3.1 Sólidos
Todos os sólidos contaminantes da água, com exceção dos gases
dissolvidos, contribuem para a carga orgânica de sólidos. Conforme Quadro 04, os
sólidos podem ser classificados de acordo com (a) o seu tamanho e estado, (b) as
suas características químicas e (c) a sua decantabilidade:
12
Sólidos nos esgotos
• Classificação por tamanho e estado
� Sólidos em suspensão
� Sólidos dissolvidos
• Classificação pelas características químicas
� Sólidos voláteis
� Sólidos fixos
• Classificação pela decantabilidade
� Sólidos em suspensão sedimentáveis
� Sólidos em suspensão não sedimentáveis.
QUADRO 04 – Classificação dos sólidos presentes nos esgotos. Fonte: (SPERLING 1996, p.64)
(a) Classificação por Tamanho
No caso especifico do esgoto, pode-se adotar uma classificação mais
simplificada, distinguindo-se principalmente os seguintes tipos de sólidos:
� Sólidos em suspensão
� Sólidos dissolvidos
(b) Classificação pelas Características Químicas
Ao se submeter os sólidos a uma temperatura elevada (550ºC), a fração
orgânica é oxidada (volatizada), permanecendo após a combustão apenas a fração
inerte (não oxidada). Os sólidos voláteis representam uma estimativa de matéria
orgânica nos sólidos, ao passo que os sólidos não voláteis (fixos ou inertes)
representam a matéria inorgânica ou mineral. Assim tem-se, em resumo:
Sólidos voláteis (matéria orgânica)
Sólidos totais
Sólidos fixos (matéria inorgânica)
(c) Classificação pela Decantabilidade
Consideram-se como sólidos sedimentáveis aqueles que sejam capazes
de sedimentar no período de 1 (uma) hora. O valor é expresso na unidade de ml/L,
13
medido um recipiente denominado cone Imhoff. A fração que não sedimenta
representa sólidos não sedimentáveis (usualmente não expressos nos resultados de
análise).
A figura 01 mostra a distribuição típica entre os diversos tipos de sólidos
presentes em esgoto bruto de decomposição média.
FIGURA 01-Distribuição aproximada dos sólidos do esgoto bruto (em termos de concentração).
Fonte: (SPERLING, 1996, p.65).
2.2.3.2 Matéria Orgânica Carbonácea
Segundo Sperling (1996), a matéria orgânica presente nos esgotos é uma
característica de primordial importância, sendoa causadora do principal problema de
poluição das águas: o consumo de oxigênio dissolvido pelos microorganismos nos
seus processos metabólicos de utilização e estabilização da matéria orgânica. As
substâncias orgânicas presentes nos esgotos são constituídos principalmente por:
• Compostos de proteínas (~40%);
• Carboidratos (~25 a ~50%);
• Gordura e óleos (~10%);
• Uréia, surfactantes, fenóis, pesticidas e outros (menos quantidade)
A matéria orgânica carbonácea (baseada no carbono orgânico) presente
nos esgotos afluentes a uma estação de tratamento divide-se nas seguintes frações
(Quadro 05).
Totais
1000 mg/L
Em suspensão (SS) (não
filtráveis)
350 mg/L
Dissolvidos (SS)
(filtráveis)
650mg/L
Fixos
50 mg/L
Voláteis (SSV)
300 mg/L
Fixos
400 mg/L
Voláteis
250 mg/L
14
Matéria orgânica nos esgotos
• Classificação quanto à forma e tamanho
� Em suspensão (particulada)
� Dissolvida (solúvel)
• Classificação quanto à biodegradabilidade
� Inerte
� biodegradável
QUADRO 05 – Classificação da Matéria Orgânica Carbonácea presentes esgotos. Fonte: (SPERLING
1996, p.65).
Em termos práticos, usualmente não há necessidade de se caracterizar a
matéria orgânica em termos de proteínas, gorduras, carboidratos etc. Ademais, há
uma grande dificuldade na determinação laboratorial dos diversos componentes da
matéria orgânicas nas águas residuárias, face à multiplicidade de formas e
compostos em que a mesma pode se apresentar. Neste sentido, podem ser
adotados métodos diretos ou indiretos para determinação da matéria orgânica:
• Métodos indiretos: mediação do consumo de oxigênio
� Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO)
� Demanda Química de Oxigênio (DQO)
a) Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO)
A DBO é a quantidade de Oxigênio Dissolvido, necessário aos
microorganismos, para estabilização da matéria orgânica em decomposição, sob
condições aeróbias. Num efluente quando maior a quantidade de matéria orgânica
biodegradável maior é a DBO (NUVOLARI, 2003, p.181).
O principal efeito ecológico da poluição orgânica em um curso d’água é o
decréscimo dos teores de Oxigênio Dissolvido. Da mesma forma, no tratamento de
esgotos por processos aeróbios, é fundamental o adequado fornecimento de
oxigênio para que os microorganismos possam realizar os processos metabólicos
conduzindo à estabilização da matéria orgânica (SPERLING, 1996, p.66).
O teste da DBO surgiu na Inglaterra e, segundo se diz 20ºC seria a
temperatura média dos rios ingleses e 5 dias, o tempo médio que a maioria dos rios
ingleses levariam para ir desde a nascente até o mar (NUVOLARI, 2003, p.181).
15
As principais vantagens do teste da DBO, segundo Sperling (1996) são:
• Indicação aproximada da fração biodegradável do despejo;
• Indicação da taxa de degradação do despejo;
• Indicação da taxa de consumo de oxigênio em função do tempo;
• Determinação aproximada da quantidade de oxigênio requerido para a
estabilidade biológica da matéria orgânica presente.
O autor ainda aponta as limitações que são as seguintes:
• Podem-se encontrar baixos valores de DBO5 casos os microorganismos
responsáveis pela decomposição não estejam adaptados ao despejo;
• Metais pesados e outras substâncias tóxicas podem matar ou inibir os
microorganismos;
• Há a necessidade de inibição dos organismos responsáveis pela oxidação da
amônia para evitar que o consumo de oxigênio para a nitrificação (demanda
nitrogenada) interfira com a demanda carbonácea;
• A relação DBOu/ DBO5 varia em função do despejo;
• A relação DBOu/ DBO5 , varia para um mesmo despejo, ao longo da linha de
tratamento da ETE;
• O teste demora 5 dias, não sendo útil para efeito do controle operacional de
uma estação de tratamento de esgoto.
Apesar das limitações citadas, o teste da DBO continua a ter extensiva
utilização, parte por razões históricas, parte em função ainda de que alguns dos
seguintes pontos:
• Os critérios de dimensionamento das unidades de tratamento são mais
freqüentemente expressos em termos de DBO;
• A legislação para lançamento de efluentes e, em decorrência, a avaliação
do cumprimento aos padrões de lançamento, é normalmente baseada na
DBO.
16
b) Demanda Química de Oxigênio (DQO)
O teste da DQO é utilizado para medir o conteúdo de matéria orgânica de
águas residuárias e águas naturais (BRAILE e CAVALCANTI, 1979, p.10).
O teste da DQO mede o consumo de oxigênio para oxidar compostos
orgânicos, bio e não biodegradáveis, com oxidação exclusivamente química, não
sendo afetado pela nitrificação, dando-nos uma indicação apenas de matéria
orgânica carbonácea. O teste da DQO também não possibilita medir o consumo de
oxigênio ao longo do tempo, como no caso da DBO. (NUVOLARI, 2003, p.185)
As principais vantagens do teste de DQO segundo Sperling (1996) são:
• O teste gasta apenas de 2 a 3 horas para ser realizado;
• O resultado do teste dá uma indicação do oxigênio requerido para a
estabilização da matéria orgânica;
• O teste não é afetado pela nitrificação, dando uma indicação da
oxidação apenas da matéria orgânica carbonácea (e não nitrogenada).
As limitações do teste, segundo o mesmo autor, são:
• No teste da DQO são oxidadas, tanto na fração biodegradável, quanto
a fração inerte do despejo. O teste superestima, portanto, o oxigênio a
ser consumido no tratamento biológico dos despejos;
• O teste não fornece informações sobre taxa de consumo da matéria
orgânica ao longo do tempo;
• Certos constituintes inorgânicos podem ser oxidados e interferir no
resultado de corpos d’água. O teste COT mede todo o carbono liberado
na forma de CO2 (SPERLING, 1996, p.70).
2.2.3.3 Fósforo
17
O fósforo é parte integrante do protoplasma das células dos
microorganismos, constituindo-se num dos elementos essenciais para a síntese
bacteriana. As ETE’s é importante manter relação carbono/ nitrogênio/ fósforo (CNP)
próxima de 100:5:1 para garantir o crescimento bacteriano (NUVOLARI, 2003,
p.190).
O mesmo autor ainda salienta que:
O fósforo é também um dos nutrientes essenciais às plantas. Estas
geralmente recebem adubação em excesso, pois o fósforo reage facilmente
com outros elementos do solo, tornando-se imobilizado (indispensável).
Assim como o nitrogênio, o fósforo causa problemas de eutrofização de
lagos. Além de fazer parte de algumas proteínas existentes nas fezes
humanas, o fósforo é encontrado na maioria dos detergentes domésticos.
Segundo Sperling (1996), o fósforo na água apresenta-se principalmente
nas seguintes três formas:
• Ortofosfato: são diretamente disponíveis para o metabolismo biológico
sem necessidade de conversões a formas mais simples. As principais
fontes de ortofosfato na água são: o solo, detergentes, fertilizantes,
despejos industriais e esgotos domésticos (degradação da matéria
orgânica). A forma em que os ortofosfatos se apresentam na água
depende do pH.
• Polifosfato: são moléculas mais complexas com dois ou mais átomos
de fósforo. Os polifosfatos se transformam em ortofosfatos pelo
mecanismo de hidrólise, mas tal transformação é usualmente lenta.
• Fósforo orgânico: é normalmente de menor importância nos esgotos
domésticos típicos, mas pode ser importante em água residuárias
industriais e lodos oriundos do tratamento de esgoto. No tratamento de
esgotos e nos corpos d’água receptores, o fósforo orgânico é
convertido em ortofosfato.
Segundo Nuvolari (2003), o método mais utilizado na determinação do
fósforo é o seguinte:
18
• Os ortofosfatos podem ser analisados por espectrometria (métodos
colorímetros). Ex.: pela adição de molibdato de amônia que confere cor ao
reagir com o ortofosfato.
• Os polifosfatos e fosfatos orgânicos são antes convertidos a ortofosfatos.
O teor de fósforo preocupa não pela insuficiência em esgoto sanitário,
mas sim pelo excesso, já que o efluente rico em fósforo pode provocar proliferação
excessiva de algas nocurso d’água receptor (BRAILE e CAVALCANTI, 1979, p.75).
2.2.3.4 Indicadores de Contaminação Fecal
Os principais indicadores de contaminação fecal comumente utilizados são
os coliformes totais (CT) e os coliformes fecais (CF).
O grupo de coliformes totais (CT) constitui-se em um grande grupo de
bactérias que tem sido isoladas de amostras de águas e solos poluídos e não
poluídos, bem como de fezes de seres humanos e outros animais de sangue quente.
Tal grupo foi bastante usado no passado como indicador, e continua a ser usado em
algumas áreas, ambora as dificuldades associadas com a ocorrência de bactérias
não fecais seja um problema (Thomann e Mueller, 1987 apud Sperling, 1996, p.75).
Os coliformes fecais (CF) são um grupo de bactérias indicadoras de
organismos originários do trato intestinal humano e outros animais. O teste para CF
é feito a uma elevada temperatura, na qual o crescimento de bactérias de origem
não fecal é suprimido (Thomann e Mueller, 1987 apud Sperling, 1996, p.75). A
Escherichia coli é uma bactéria pertencente a este grupo.
2.2.3.5 Oxigênio Dissolvido
O oxigênio dissolvido é de essencial importância para os organismos
aeróbios (que vivem na presença de oxigênio). Durante a estabilização da matéria
orgânica, as bactérias fazem uso do oxigênio nos seus processos respiratórios,
podendo vir causar uma redução da sua concentração no meio. Dependendo da
19
magnitude deste fenômeno, podem vir a morrer diversos seres aquáticos, inclusive
os peixes. Caso o oxigênio seja totalmente consumido, têm-se condições anaeróbias
(ausência de oxigênio), com geração de maus odores (SPERLING, 1996, p.33).
O OD é um dos principais parâmetros que se dispõe no campo do
controle da poluição das águas; é fundamental para se verificar e manter condições
aeróbias num curso de água que recebe material poluidor. É utilizado para controlar
processos de aeração, para indicar atividade fotosintetizadora e corrosividade
(BRAILE e CAVALCANTI, 1979, p.44-45).
2.2.3.6 Temperatura
Segundo Sperling (1996), o conceito de temperatura é a medição da
intensidade de calor. E sua importância é:
• Elevações da temperatura aumentam a taxa das reações químicas e
biológicas (na faixa usual de temperatura);
• Elevações da temperatura diminuem a solubilidade dos gases (ex: oxigênio
dissolvido);
• Elevações de temperatura aumentam a taxa de transferência de gases (o que
pode gerar mau cheiro, no caso da liberação de gases com odores
desagradáveis).
A elevação da temperatura também produz estimulação das atividades
biológicas, resultando em consumo de oxigênio, justamente na ocasião em que a
água passa a conter menos elementos. Por isso, as condições sanitárias dos cursos
d’água tendem a se agravar durante o verão (BRAILE e CAVALCANTI, 1979, p.7).
Segundo os mesmos autores, um aumento súbito na temperatura de
cursos d’água, por outro lado, poderá resultar em alta taxa de mortalidade na vida
aquática. Além disso, temperaturas elevadas podem causar o florescimento de
fungos e plantas aquáticas indesejáveis.
20
A temperatura dos efluentes pode ter importância em certos casos, pois o
aumento da mesma acelera os processos de decomposição, sendo sua ação, neste
caso, comparável à de uma carga poluidora nos primeiros trechos dos cursos de
água receptores (IMHOFF, K. et al, 1996, p.25).
2.2.3.7 Metais Pesados
Os metais, quando na forma solúvel (forma catiônica), podem entrar na
cadeia alimentar humana e de outros animais ao serem absorvidos primariamente
por plantas e microorganismos. Na sua maioria, em pequenas concentrações, estes
são necessários ao metabolismo dos organismos vivos. Porém, em concentrações
maiores são geralmente tóxicos (NUVOLARI, 2003, p.194).
O mesmo autor ainda aponta que, no tratamento biológico do esgoto,
alguns metais podem ser tóxicos aos microorganismos responsáveis pela
biodegradação da matéria orgânica.
Traços de metais pesados como níquel, manganês, chumbo, cromo,
cádmio, ferro, zinco e mercúrio, aparecem constantemente em alguns despejos
industriais. A presença destes metais em quantidades excessiva prejudica os usos
benéficos da água (BRAILE e CAVALCANTI, 1979, p. 11)
2.2.3.8 Óleos e Graxas
Por este método determina-se quantitativamente um grupo de
substancias, ou seja, ácidos graxos, sabões, graxas, ceras, óleos, etc., que são
extraídos pela hexana sob as condições do teste e que não volatilizam durante a
evaporação (BRAILE e CAVALCANTE, 1979, p. 52).
Sob a denominação óleos e graxas estão incluídas as gorduras, as
graxas, os óleos, tanto os de origem vegetal quanto animal e principalmente os
derivados de petróleo. Além de uma certa porcentagem existente nas fezes
humanas, no esgoto sanitário essas substâncias são provenientes das cozinhas
21
domesticas, restaurantes, postos de lavagem e lubrificação de veículos, garagens
etc (NUVOLARI, 2003, p.193).
O autor ainda aponta que essas substâncias, se em grande quantidade,
causam problemas nos digestores, pois formam uma densa camada na superfície,
atrapalhando o processo de biodegradação do lodo. Se essas gorduras não são
degradadas no digestor anaeróbio e seguem para as unidades de desidratação de
lodo, podem também dificultar essa operação.
2.2.3.9 Fenóis
O fenol (C6H5OH) pode ser encontrado nos estados sólido e líquido,
principalmente em efluentes de empresas que produzem resinas ou compostos
fenólicos para uso em desinfetante e agentes anti-sépticos. É utilizado também
como solvente (NUVOLARI, 2003, p.196).
O fenol é um bactericida poderoso, e por isso, interfere nos testes de DBO
(BRAILE e CAVALCANTI, 1979, p.22).
Nas estações de tratamento de efluentes das refinarias de petróleo, pode
ser o fenol uma substância extremamente tóxica aos microorganismos,
responsáveis pelo tratamento biológico, tais efluentes passam intensa
aeração antes de entrarem no reator biológico, com finalidade de eliminar
essas substâncias. No esgoto sanitário normalmente não são encontrados
fenóis em concentrações elevadas, a não ser que existam empresas, tais
como as citadas anteriormente, lançando efluentes sem prévio tratamento,
nas redes públicas de esgoto (NUVOLARI, 2003, p.196).
2.2.3.10 Cloretos
Os cloretos, mesmo em razoáveis concentrações, não são nocivos aos
seres humanos, a não ser o cloreto, que causa hipertensão. No entanto, em
concentrações acima de 250mg/L, conferem a água um gosto salgado, nada
agradável (NUVOLARI, 2003, p.193).
Segundo o mesmo autor, os problemas ambientais acarretados pelos
cloretos estão relacionados com o potencial osmótico, que afetam a vida dos seres
aquáticos de água doce.
22
2.3Requisitos de Qualidade do Efluente
2.3.1 Preliminares
Em estudos ou projetos, antes de se iniciar a concepção e o
dimensionamento do tratamento, deve-se definir com clareza qual o objetivo
do tratamento dos esgotos, e a que nível deve ser o mesmo processado. Tal
questionamento assume freqüentemente uma importância secundaria em
projetos apressados ou excessivamente padronizados, e não raro se vê
concepções superestimadas, subestimadas, ou desvinculadas de outros
importantes aspectos que não apenas a remoção da DBO com uma
eficiência de, por exemplo, 90%. Porque a DBO? Porque apenas a DBO?
Porque 90%? Estas devem ser as perguntas que devem ser efetuadas e
esclarecidas na etapa preliminar da formulação da concepção do sistema
(SPERLING, 1996, p.169).
O autor ainda salienta que devem ser bem caracterizados os seguintes
aspectos:
• Objetivos do tratamento;
• Nível de tratamento;
• Estudos de impacto ambiental no corpo receptor.
2.3.2 Nível de Tratamento
A remoção dos poluentes no tratamento, de forma a adequar o
lançamento a uma qualidade desejada ou ao padrão de qualidade vigente está
associada aos conceitos de nível do tratamento e eficiência do tratamento
(SPERLING, 1996, p.169).
O Tratamento Preliminar objetiva apenas a remoção dossólidos
grosseiros, enquanto o Tratamento Primário visa a remoção de sólidos
sedimentáveis e parte da matéria orgânica. Em ambos predominam os
mecanismos físicos de remoção de poluentes. Já no Tratamento
Secundário, no qual predominam mecanismos biológicos, o objetivo é
principalmente a remoção da matéria orgânica e eventualmente nutrientes
(nitrogênio e fósforo). O Tratamento Terciário objetiva a remoção de
poluentes específicos (usualmente tóxicos ou compostos biodegradáveis)
ou ainda, a remoção complementar de poluentes não suficientemente
removidos no tratamento secundário. O tratamento terciário é bastante raro
no Brasil (SPERLING, 1996, p.170).
23
O mesmo autor aponta que o tratamento dos esgotos é usualmente
classificado através dos seguintes níveis (Quadros 06 e 07).
Nível Remoção
Preliminar - Sólidos em suspensão grosseiros
(materiais de maiores dimensões e areia)
Primário - Sólidos em suspensão sedimentáveis
- DBO em suspensão (matéria orgânica
componente dos sólidos em suspensão
sedimentáveis)
Secundário - DBO em suspensão (matéria orgânica em
suspensão fina, não removida no tratamento
primário)
- DBO solúvel (matéria orgânica na forma de
sólidos dissolvidos)
Terciário - Nutrientes
- Patogênicos
- Compostos não biodegradáveis
- Metais pesados
- Sólidos inorgânicos dissolvidos
- sólidos em suspensão remanescentes
QUADRO 06 – Níveis de tratamento de Esgoto. Fonte: (SPERLING, 1996, p.170)
Nota: a remoção de nutrientes (por processos biológicos) e de patogênicos pode ser considerada
como integrante do tratamento secundário, depende da concepção de tratamento local.
Nível de tratamento (1)
Item Preliminar Primário Secundário
Poluentes removidos - sólidos
grosseiros
- sólidos
sedimentáveis
- DBO em
suspensão
- solidos não sedimentáveis
- DBO em suspensão fina
- DBO solúvel
- nutrientes (parcialmente)
- patogênicos
(parcialmente)
Eficiências de
remoção
- - SS: 60-70%
- DBO: 30-40%
- Coliformes: 30-
40%
- DBO: 60-90%
- Coliformes: 60-99% (3)
- Nutrientes: 10-50% (3)
Mecanismo de
tratamento
predominante
Físico Físico Biológico
Cumpre o padrão de
lançamento (2)
Não Não Usualmente sim
aplicação - montante de
elevatória
- etapa inicial de
tratamento
- tratamento
parcial
- etapa
intermediária de
tratamento mais
completo
- tratamento mais completo
para matéria orgânica e
sólidos em suspensão (para
nutrientes e coliformes, com
adaptações ou inclusão de
etapas especificas)
QUADRO 07 - Características dos níveis de tratamento de esgotos. Fonte: (SPERLING, 1996, p.171)
24
Nota: (1) Uma ETE a nível secundário usualmente tem tratamento preliminar, mas pode não ter
tratamento primário (depende do processo)
(2) Padrão de lançamento tal como expresso na legislação. O órgão ambiental poderá autorizar
outros valores para o lançamento, caso estudos ambientais demonstrem que o corpo receptor
continuará enquadrado dentro da sua classe.
(3) A eficiência da remoção poderá ser superior, caso haja alguma etapa de remoção específica.
O grau, porcentagem ou eficiência de remoção de determinados
poluentes no tratamento ou em uma etapa do mesmo é dado pela fórmula:
onde:
E: eficiência de remoção (%)
Co: concentração afluentes do poluente (mg /L)
Ce: concentração efluente do poluente (mg /L)
2.4Objetivos do Sistema de Tratamento de Águas Residuárias
Segundo Philippi (2005), o sistema de tratamento de águas residuárias
deve ser planejado e operado de modo a atender os seguintes objetivos:
• Sanitário: objetiva o tratamento dos efluentes com nível de eficiência que
atenda os padrões legais - padrões de lançamento e de qualidade das
águas -, de modo a evitar risco de agravo à saúde e à qualidade de vida, e
proteja o meio ambiente;
• Estético: o processo de eutrofização em corpos d’água, que é o
crescimento excessivo da flora aquática, interfere nos usos desejáveis,
podendo impedir atividades de lazer e pesca, por exemplo. A poluição
também pode alterar a cor e odor dos corpos d’água.
• Socioeconômico: a poluição dos recursos hídricos pelo lançamento in
natura de águas residuárias pode impactar os indicadores de agravo à
saúde e, portanto, aumentar a demanda por serviços de saúde, e
absentismo da força de trabalho; aumento dos custos dos sistemas de
tratamento de águas para abastecimento para fins residenciais e
industriais; pode também inviabilizar o uso previsto, conforme o grau de
E: Co – Ce . 100
Co
25
poluição, impedindo o uso para fins de agricultura e certos processos
industriais, com reflexos negativos para o desenvolvimento da região.
2.5 Projeto da Estação de Tratamento de Água Residuárias.
Na elaboração do projeto da estação de tratamento de efluentes, são
utilizados diversos critérios técnicos, sócioambientais e econômicos (custos de
investimentos, operação e manutenção, custos de impactos ambientais, passivos
etc.). A análise integrada desses critérios deverá apontar as alternativas mais
adequadas. O quadro 08 ilustra alguns critérios e considerações.
Critérios Considerações
Eficiência A eficiência requeria para o sistema depende das
características dos efluentes, da bacia
hidrográfica e do corpo receptor, de opções de
reuso, de aspectos legais e dos anseios da
comunidade. Os sistemas biológicos apresentam
em geral alta eficiência de remoção de carga
orgânica e coliformes, com menos custos relativos
de tratamento. Entretanto, é necessário
considerar a remoção dos nutrientes.
Confiabilidade Refere-se ao adequado funcionamento do
sistema de modo a atender os valores de
eficiência requeridos à proteção da saúde publica,
os padrões legais e a proteção ambiental.
Risco Determinados processos de tratamento são mais
suscetíveis às alterações das características
qualitativas e quantitativas dos efluentes enviados
ao sistema de tratamento, podendo dessa forma
interferir significativamente na qualidade do
efluente tratado. Dessa forma, apresentam maior
risco operacional de não atender a eficiência
requerida.
Resíduos sólidos A quantidade e a qualidade do lodo gerado no
processo de tratamento dependem do sistema
utilizado, aeróbico ou anaeróbico, e da tecnologia
adotada.
Custo da área requerida pelo sistema Determinados tipos de tratamento, como a lagoa
de estabilização e disposição no solo, requerem
maior área de implantação do sistema. Dessa
forma, em situações em que o custo do terreno é
relativamente alto, esse tipo de tratamento resulta
em investimentos mais altos.
QUADRO 08 - Critérios importantes a serem considerados na escolha da tecnologia mais apropriada
para a estação de tratamento de águas residuárias. Fonte: (PHILIPPI, 2005, p.203)
26
2.6 Sistema de Tratamento
2.6.1 Tratamento Preliminar
O Tratamento Preliminar destina-se principalmente à remoção de sólidos
grosseiros, areia e remoção de gorduras (BRAGA et al, 2002, p.120).
Além das unidades de remoção dos sólidos grosseiros, inclui-se também
uma unidade para a medição da vazão. Usualmente esta é constituída por uma
calha de dimensões padronizadas, onde o valor do nível do liquido pode ser
correlacionado com a vazão. Pode-se adotar também vertedouros e mecanismos
para a medição em tubulações fechadas, embora estes últimos sejam mais
infrequentes no caso do esgoto bruto (SPERLING, 1996, p.182).
A figura 02 apresenta o fluxograma típico do Tratamento Preliminar
Tratamento preliminar
Grade Desarenador medidor de vazão
FIGURA 02-Fluxograma típico de tratamento preliminar. Fonte: (SPERLING, 1996, p.182)
A remoção dos sólidos grosseiros é feita freqüentemente por meio de
grades, mas podem-se usar também peneiras rotativas ou trituradores. No
gradeamento, o material de dimensões maiores do que o espaçamento entre as
barras é retido. Há grades grossas, medias e finas, dependendo do espaço livre
entre as barras. A remoção do material retido pode ser manual ou mecanizado
(SPERLING,1996, p.182).
As principais finalidades da remoção dos sólidos grosseiros segundo
IMHOFF, K. et al (1996) são:
• Proteção das unidades de tratamento subseqüentes;
• Proteção dos dispositivos de transporte dos esgotos (bombas e tubulações);
• Proteção dos corpos receptores (aspectos estéticos).
27
Segundo o mesmo autor, existe uma diversidade de processos para a
retirada e o transporte da areia sedimentada, desde os manuais até os
completamente mecanizados. As finalidades básicas da remoção de areia são:
• Evitar abrasão nos equipamentos e tubulação;
• Eliminar ou reduzir a possibilidade de obstrução em tubulações e demais
unidades do sistema;
• Facilitar o transporte líquido.
2.6.2 Tratamento Primário
O tratamento primário destina-se a decantação, flotação, digestão de
lodo, secagem de lodo e sistemas compactos (decantação e digestão) (BRAGA et al,
2002, p.120).
As fossas sépticas e suas variantes, como os tanques Imhoff, são
basicamente decantadores, onde os sólidos sedimentáveis são removidos para o
fundo, permanecendo nestes um tempo longo o suficiente (alguns meses) para a
sua estabilização. Esta estabilização se dá em condições anaeróbias (SPERLING,
1996, p.184).
As fossas sépticas são também uma forma de tratamento a nível primário.
Os sólidos sedimentáveis são removidos para o fundo, permanecendo um tempo
longo ( alguns meses), suficiente para a sua estabilização (IMHOFF, K. et al, 1996,
p.146).
Ainda segundo o autor,
As Fossas Sépticas são bastante utilizadas em nosso meio para tratamento
de esgoto [...]. Pelo fato de eficiência da fossa na remoção de matéria
orgânica ser baixa, freqüentemente utiliza-se uma forma complementar de
tratamento. Este pós-tratamento pode ser através de Filtros Anaeróbios ou
por Sistemas de Infiltração no solo. O dimensionamento da Fossa Séptica e
dos Sistemas de pós-tratamento é contemplado pela Norma Brasileira NBR
7229. O lodo que se acumula no fundo da fossa séptica é removido num
28
intervalo de 6 meses a 1 ano, já saindo estabilizado porém contaminado por
patogênico (IMHOFF, K. et al, 1996, p.146).
2.6.3 Tratamento Secundário
O tratamento secundário destina-se a filtração biológica, processos de
lodos ativados, decantação intermediária ou final, lagoas de estabilização (podem
ser construídas em um tratamento unitário) (BRAGA at al, 2002, p.120).
O principal objetivo do tratamento secundário é a remoção da matéria
orgânica (SPERLING, 1996, p.185).
Após a realização de Tratamento Primário, verifica-se que, na maioria dos
casos, esse nível de tratamento é insuficiente para permitir o lançamento do
efluente no corpo d’água. O efluente dos decantadores primários ainda
conserva no mínimo 60% do valor da DBO original. Em outras palavras, a
remoção da DBO é de no máximo 40%. Em termos de sólidos suspensos, a
eficiência é um pouco maior (no máximo 70%). Assim, quase sempre é
necessário o tratamento secundário, que visa remover os sólidos
dissolvidos, bem como os sólidos finamente particulados, não removidos no
Tratamento Primário (NUVOLARI, 2003, p.268).
2.6.4 Tratamento Avançado (Tratamento Terciário)
O tratamento avançado destina-se a remoção de nutrientes e remoção de
complexos orgânicos, e é específico para remoção de determinados poluentes
(BRAGA at al, 2002, p. 121).
O tratamento terciário não é solução para eficiência insatisfatória do
tratamento primário ou secundário. É aconselhável completar primeiramente as
partes convencionais da estação de tratamento e da rede de coletores de acordo
com as regras geralmente aceitas da técnica, em virtude do crescimento exagerado
dos custos com o tratamento avançado (IMHOFF, K. et al, 1996, p. 118).
2.7 Necessidade de Desinfecção de Águas Residuárias
[...] A cólera foi uma das primeiras doenças a ser reconhecida como capaz
de ser transmitida pela água. Esta foi provavelmente a primeira epidemia
atribuída à reciclagem direta de água não desinfetada. Atualmente, a lista
29
de doenças potencialmente transmissíveis pela água, devido a patogênicos,
é consideravelmente maior, e inclui microorganismos bacterianos, virais,
parasitários (NUVOLARI, 2003, p.382).
Nuvolari (2003) ainda salienta que água natural abriga comunidades
biológicas. Vista que alguns microorganismos podem ser responsáveis por
problemas de saúde pública, as características biológicas da água de fonte são um
dos parâmetros mais importantes em tratamento de água.
2.8 Desinfecção dos Efluentes das ETE’s
2.8.1 Cloração
Segundo Nuvolari (2003) o cloro tem várias características vantajosas,
que contribuem para seu largo uso em saneamento. Quatro dos seus atributos são:
• Inativação eficaz de uma grande variedade de patogênicos comumente
encontrado nas águas;
• Deixa um residual na água, que é facilmente medido e controlado;
• É econômico;
• Detém um recorde de usos bem-sucedidos, apesar dos perigos associados
com sua aplicação e manipulação, especificamente quanto em estado
gasoso.
O cloro é, sem dúvida, o desinfetante mais comumente utilizado no
tratamento da água potável. Hoje, o cloro é empregado como desinfetante primário
na maioria das plantas de tratamento de água de abastecimento público,
principalmente aquelas cujos mananciais são superficiais, sendo usado como pré-
desinfetante em mais de 63% e como pós-desinfetante em mais de 67% dos casos
(NUVOLARI, 2003, p. 381).
O cloro não apresenta boa eficiência na remoção de protozoários, devido
a seu maior tamanho devendo haver um processo auxiliar de filtração, a fim de
removê-los (GONÇALVES, 2003, p.113)
30
A cloração vinha sendo o método preferido de desinfecção para a água de
abastecimento publico e também para águas residuárias, até que, na
década de 70 descobriu-se que algumas substâncias orgânicas (fenóis,
ácidos húmicos e fúlvicos) podem atuar como precursores na formação de
trihalometanos (THMs) e outros subprodutos de desinfecção (DBP),
suspeitos de serem potencialmente tóxico. Como resultado, as práticas de
desinfecção com cloro foram colocadas em discussão e métodos
alternativos baseados em outras substâncias químicas ou efeitos físicos
(por exemplo ozônio, ácido peracético, H2O2, compostos de bromo, UV, etc.)
estão sendo ativamente pesquisados. A desinfecção física como bactericida
e virucida, recebeu nova atenção em anos recentes, a partir do
desenvolvimento da segunda geração de sistemas de UV, que conferiram
maior grau de vantagens e confiabilidade a esta tecnologia (NUVOLARI,
2003, p.382).
2.8.2 Ozonização
O ozônio é um poderoso agente oxidante, muito efetivo na destruição de
vírus, bactérias, protozoários e outros parasitas, bem como na oxidação da matéria
orgânica. Sua aplicação em tratamento de esgotos é melhor empregada em
tratamentos com depuração biológica utilizando o oxigênio puro, pelo fato de
reutilizar o oxigênio excedente da câmara de ozonização no reator biológico
(GONÇALVES, 2003, p.170).
A desinfecção de efluentes de tratamento de esgotos sanitários com
ozônio vem despertando interesse, devido a preocupação com a formação de
organoclorados (NUVOLARI, 2003, p. 400).
Gonçalves (2003) ainda aponta que a desinfecção com ozônio destaca-se
pelos seguintes aspectos:
• Rapidez da ação de desinfecção;
• Elevada eficiência na inativação de microorganismos;
• Baixa toxicidade encontrada nos efluentes ozonizados.
Para o mesmo autor, o poder desinfetante do ozônio é cerca de dez
vezes superior a do cloro, para os tipos de microorganismos. Ele é eficaz contras
esporos e cistos que são as formas mais resistentes.
31
2.8.3 Radiação Ultravioleta
Recentemente, o emprego de radiação ultravioleta se estende para
diversos setores da atividade humana, com particular interesse por sua ação
germicida. No tratamento de esgotos sanitários, a radiação UV mostra-se altamente
competitiva com a cloração, nos casos em que a implantação de uma etapa
adicionalde descloração se faz necessária (GONÇALVES, 2003, p.210).
O mesmo autor ainda salienta que, esta última etapa tem por função o
controle de subprodutos tóxicos de cloro nos efluentes tratados, como os
organoclorados, que não são gerados nos processos de desinfecção UV.
A radiação UV rapidamente de dissipa na água por ser absorvida ou
refletida pelo material presente na solução. Este processo é atraente do ponto de
vista de formação de subprodutos da desinfecção. Porém, um desinfetante químico
secundário é exigido caso seja necessário manter um residual (NUVOLARI, 2003,
p.451).
O emprego da radiação UV é, portanto, uma importante alternativa à
desinfecção química de águas residuárias. Nenhum tipo de produto é adicionada
corrente líquida, resultando em processes simples, de baixo custo e com pouca
exigência de operação e manutenção (GONÇALVES, 2003, p.210).
2.9Toxicologia
A toxicologia é a ciência dos venenos (toda substância que destrói ou
altera as funções vitais). Ela não é uma ciência pura como a matemática, a física;
nem uma ciência descritiva como a botânica ou a zoologia; é uma ciência aplicada,
não possui técnicas próprias e, por este motivo, é obrigada a utilizar as técnicas de
outras ciências. É uma fragilidade para esta disciplina, mas é também um grande
ponto a favor, pois obriga o profissional que trabalha com a toxicologia a ter uma
formação multidisciplinar (MATIAS E PINTO, 2006. p.4).
32
A toxicologia tem por objetivo estudar os diversos problemas ligados aos
tóxicos tanto sobre o plano analítico, como do ponto de vista fisiológico e bioquímico
(MATIAS E PINTO, 2006. p.5).
O autor ainda definiu toxicologia como a disciplina que estuda as
substâncias tóxicas ou venenos, quer dizer às substâncias que provocam alterações
ou perturbações das funções do organismo conduzindo a efeitos noviços no qual o
mais grave, de toda evidência, é a morte dos organismos em questão.
2.10 Toxicidade
A toxicidade de uma substância a um organismo vivo pode ser
considerada como a capacidade de lhe causar dado grave ou morte. Para que este
dano ocorra é indispensável a interação de agente químico com o organismo. A
relação da intensidade do efeito, a concentração e o tempo de exposição, depende
da idade e das condições de saúde do individuo ou organismo em risco (OGA,
2003).
Ainda segundo OGA, que na fase de identificação do perigo investiga-se
se o agente químico pesquisado apresenta capacidade de causar um efeito adverso
e estabelece-se a natureza dos efeitos presentes numa população ou num
ecossistema.
2.10.1 Toxicidade Aguda
A toxicidade aguda pode ser definida como os efeitos adversos que
ocorram dentro de um período curto após a determinação de uma dose única ou
doses múltiplas, dentro de 24 horas. A dose única é utilizada para determinar a
potência da droga em casos de ingestão ou envenenamento acidental e as doses
múltiplas são usadas para avaliarem se os efeitos são cumulativos (OGA, 2003).
Segundo Matias e Pinto (2006), o ensaio de toxicidade permite:
33
• Estabelecer uma relação entre a dose administrativa e a intensidade de
efeitos adversos observados;
• Calcular uma dose letal, uma concentração letal ou uma concentração de
efeito (DL, CL e CE), que é a expressão matemática da dose ou a
concentração da substância que provoca morte dos organismos ou
imobilidade a 50% da população exposta (DL50, CL50 ou CE50);
• Estabelecer uma comparação da toxicidade de uma substância com outras
substâncias na qual a toxicidade é conhecida;
• Fornecer indicações sobre os efeitos possíveis de uma exposição ao homem;
e,
• Orientar os ensaios seguintes.
2.10.2 Toxicidade Crônica
Segundo Matias e Pinto (2006), o objetivo de um estudo de toxicidade
crônica é caracterizar o perfil toxicológico de uma substância em uma espécie, após
uma exposição repetida e prolongada, cobrindo o ciclo de vida de forma
representativa. Nas condições deste ensaio, devem se manifestar os efeitos que
necessitam de um longo período de latência ou que são cumulativos.
Os mesmos autores ainda apontam que, a metodologia proposta para
permitir a detecção da toxicidade geral compreendendo em particular os efeitos
sobre as principais funções fisiológicas, os efeitos bioquímicos e hematológicos,
assim como os efeitos anatomopatológicos.
2.10.3 Âmbito de Aplicação
Knie e Lopes (2004) apontam algumas aplicações de testes
ecotoxicológicos:
34
• Avaliação do risco potencial de substâncias químicas ao meio ambiente;
• Monitoramento de qualidade de águas superficiais;
• Fiscalização de efluentes;
• Controle da eficiência de estações de tratamento de águas residuárias;
• Controle de efluentes antes da entrada na estação de tratamento para
proteção de sua biologia;
• Identificação de fontes poluidoras;
• Determinação do potencial bioacumulativo de substâncias;
• Avaliação da contaminação de águas após acidente com produtos químicos.
2.10.4 Teste com Algas
Segundo Perin (2005), as algas unicelulares são organismos ubíquos nos
ecossistemas aquáticos. Elas conseguem transformar energia solar em biomassa e
produzir oxigênio, que depois será utilizado por outros organismos aquáticos. Têm
papel muito importante na transformação e mineralização de substâncias químicas e
são um nutriente básico na cadeia alimentar.
Scenedesmus subspicatus é uma alga verde planctônica, representante
dos produtores primários nos ecossistemas de água doce. Nesta função, as algas
são base do ciclo de vida na água, servindo de alimento para outros organismos;
além disso, destacam-se na manutenção do equilíbrio do ambiente aquático, pois
participam dos ciclos biogeoquímicos, especialmente nos do carbono, oxigênio,
nitrogênio, fósforo e silício. Na natureza Scenedesmus subspicatus forma agregados
de até 5 ou 6 células, ao passo que no cultivo em laboratório ela se mostra,
normalmente, unicelulares (KNIE e LOPES, 2004).
Ainda segundos os autores, as algas como indicadores da poluição são
usadas aproximadamente há 100 anos. Em geral, as análises com algas para
35
avaliação da qualidade hídrica e de efluentes, bem como da periculosidade de
substâncias químicas, se baseiam na observação dos efeitos desses sobre o
desenvolvimento da biomassa algal.
A importância do uso de algas como indicadores biológicos deve-se,
principalmente, à exposição ocupada na cadeia alimentar do ecossistema. Como
principais representantes dos produtores primários tanto em ambientes aquáticos
marinhos como em águas doces. Situam-se na base da cadeia alimentar e as
alterações ocorridas na dinâmica da comunidade poderão afetar os níveis superiores
do ecossistema (REGINATTO, 1998).
Ainda segundo o autor, outras vantagens da utilização destes organismos
em ensaios de toxicidade são sua grande sensibilidade às alterações ocorridas no
meio ambiente e ao fato de possuírem um ciclo de vida relativamente curto,
possibilitando a observação dos prováveis efeitos tóxicos em várias gerações.
2.11 Aspectos Legais
Competência Federal:
• Constituição Federal de 1988: a Constituição Federal define em seu artigo 225
que:
[...]Todos têm direito ao meio ambiente ecologicamente equilibrado, bem de
uso comum do povo e essencial à sadia qualidade de vida, impondo-se ao
Poder Público e à coletividade o dever de defendê-lo e preservá-lo para as
presentes e futuras gerações[...]
• Resolução CONAMA 357, de 17 de março de 2005: em seu capitulo IV, define
condições e padrões de lançamento de efluentes:
[...]Art. 24. Os efluentes de qualquer fonte poluidora somente poderão ser
lançados, direta ou indiretamente, nos corpos de água, após o devido
tratamento e desde que obedeçam às condições, padrões e exigências
dispostos nesta Resolução e em outras normas aplicáveis.
[...]§ 4o Condições de lançamento de efluentes:
I - pH entre 5 a 9;
II - temperatura: inferior a 40ºC, sendo que a variação de temperatura do
corpo