UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE

PRÓ-REITORIA DE PÓS-GRADUAÇÃO E PESQUISA

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM QUÍMICA

MABEL RIBEIRO SOUSA

ESTUDO DO LODO GERADO NA ESTAÇÃO DE

TRATAMENTO DE ÁGUA DE BUÍQUE – PE:

CARACTERIZAÇÃO, QUANTIFICAÇÃO E

IDENTIFICAÇÃO DE OPORTUNIDADES DE

MINIMIZAÇÃO DOS RESÍDUOS.

SÃO CRISTÓVÃO

2009

i

MABEL RIBEIRO SOUSA

ESTUDO DO LODO GERADO NA ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA DE BUÍQUE – PE: CARACTERIZAÇÃO, QUANTIFICAÇÃO E IDENTIFICAÇÃO DE OPORTUNIDADES DE MINIMIZAÇÃO DOS RESÍDUOS

Dissertação apresentada ao Núcleo de Pós-Graduação em Química como um dos pré-requisitos para a obtenção do grau de Mestre em Química.

PROF. Dr. CARLOS ALEXANDRE BORGES GARCIA - (ORIENTADOR)

SÃO CRISTÓVÃO

2009

ii

FICHA CATALOGRÁFICA ELABORADA PELA BIBLIOTECA CENTRAL UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE

S725e

Sousa, Mabel Ribeiro Estudo do lodo gerado na estação de tratamento de água de Buíque – PE : caracterização, quantificação e identificação de oportunidades de minimização dos resíduos / Mabel Ribeiro Sousa. – São Cristóvão, 2009.

145 f. : il.

Dissertação (Mestrado em Química) – Programa de Pós-Graduação em Química, Pró-Reitoria de Pós-Graduação e Pesquisa, Universidade Federal de Sergipe, 2009.

Orientador: Prof. Dr. Carlos Alexandre Borges Garcia

1. Lodo - Tratamento. 2. Água - Tratamento. 3. Meio ambiente Buíque, PE. 4. Bacteriologia. I. Título.

CDU 628.336(813.4 Buíque - PE)

iii

iv

À minha família e a Ana Magna, com

eterna gratidão.

v

AGRADECIMENTOS

A Deus por tudo;

À minha família pela confiança e apoio;

A Ana Magna, pelo apoio irrefutável e pelas palavras de incentivo nos momentos

difíceis;

Ao meu orientador, Professor Carlos Alexandre, pela valiosa orientação e apoio

dedicado na elaboração deste trabalho;

Ao coordenador do NPGQ, professor Sandro Navickiene, pela compreensão e apoio;

À Compesa que permitiu e apoiou à execução deste projeto, em especial ao Diretor

Roberto Tavares e ao Superintendente Fernando Lobo;

À GQL pela disponibilidade e colaboração de seus funcionários;

Aos colegas de trabalho: Andréa, Vanessa, Fátima, Helena, Alberto, Salete e Nancy,

pela colaboração técnica e apoio;

Aos operadores da ETA Buíque, pela colaboração nas coletas;

A todos os meus amigos, colegas e professores do curso de pós-graduação em

Química da UFS, pela oportunidade de desenvolver este projeto;

Enfim, a todos que direta ou indiretamente contribuíram para a realização deste

trabalho.

vi

Safer water, better health !

WHO (World Health Organization).

vii

RESUMO

Processos e operações utilizados em estações de tratamento de água geram

resíduos. No Brasil a maioria das ETAs são convencionais e lançam seus rejeitos

em cursos d´água sem a preocupação com o reuso, pré-tratamento e impactos

ambientais. Esta pesquisa analisou as características físico-química e bacteriológica

do lodo gerado na ETA do município de Buíque situado no Estado de Pernambuco.

Além da caracterização, a partir de análises físico-químicas, outro intuito é o de

quantificar o resíduo para que sejam implementadas, mediante os resultados

encontrados, ações que venham minimizar parte da carga de lodo gerado nesta

ETA. Para esta pesquisa evidenciou o aspecto ambiental associado à disposição

dos resíduos, sendo definidos os parâmetros de análise o Nitrogênio e Fósforo Total,

DBO, DQO, pH, Cor, Turbidez, Metais e Bacteriológico. Concluiu-se que o lodo da

ETA Buíque proveniente do decantador possui 73% de sólidos totais fixos e 27% de

sólidos voláteis, enquanto que o lodo oriundo da água de lavagem dos filtros

apresentou 72% de sólidos totais fixos e 27% de sólidos totais voláteis,

caracterizando-o como um resíduo inorgânico de baixa degradabilidade. Os metais

alumínio, ferro e manganês apresentaram-se em concentrações significativas e

potencializam o caráter poluidor deste rejeito. A relação DQO/DBO elevada, 7,1 e

7,7 para lodo de decantador e água de lavagem dos filtros respectivamente,

confirma o baixo conteúdo orgânico do lodo. Relacionado ao aspecto bacteriológico,

houve períodos de baixa concentração de bactérias e períodos de ausência.

Algumas ações foram tomadas como forma de minimização dos impactos de

lançamento do lodo no meio ambiente. A primeira foi reduzir a quantidade de sulfato

de alumínio aplicado, 1,5 t.mês-1, sem comprometer a qualidade da água tratada,

implementado no tratamento a dosagem de um polieletrólito (coagulante auxiliar).

Outra ação foi otimizar as condições operacionais de descargas de decantadores,

lavagens dos filtros e análises de cor, turbidez de todas as etapas do processo.

Palavras chaves: Tratamento de água, Resíduos de ETA, Minimização

viii

ABSTRACT

Processes and operations used in water treatment plants generate waste. In Brazil

most of Water Treatment Stations (WTS) are conventional and throw their waste into

water courses without concern for reuse, pretreatment and environmental impacts.

This research examined the physico-chemical and bacteriological of sludge

generated in Buíque WTS located in Pernambuco State. Besides the

characterization, from physical-chemical analysis, another aim is to quantify the

residue to be implemented by the findings, actions that will minimize the load of

sludge generated in this WTS. It was concluded that the sludge coming from the

Buíque WTS decanters has 73% of total solids of 27% fixed and volatile solids, while

the sludge coming from water washing of the filters showed 72% of total fixed solids

and 27% total solids volatile, characterizing it as a waste of inorganic low

degradability. The metals aluminum, iron and manganese are present in significant

concentrations, and strengthen the character of this waste polluter. The COD / BOD

high, 7.1 and 7.7 for the decanter sludge and water from washing the filters

respectively, confirms the low organic content of sludge. Related to the

bacteriological aspect, there were periods of low concentration of bacteria and

periods of absence. Some actions were taken in order to minimize the impacts of

release of sludge into the environment. The first was to reduce the amount of

aluminum sulfate used, 1.5 t.mês-1, without compromising the quality of treated

water, treatment implemented in the estimation of a polyelectrolyte (coagulant aid).

Another action was to optimize the operating conditions of discharge of decanters,

washing of filters and analysis of color, turbidity in all stages of the process.

Keywords: water treatment, waste ETA, Minimizing

ix

SUMÁRIO

LISTA DE FIGURAS i

LISTA DE TABELAS iv

SIGLAS OU ABREVIAÇÕES vi

CAPITULO I - INTRODUÇÃO GERAL 1

1.1. Introdução 1

1.2. Objetivos 4

1.2.1. Geral 4

1.2.2. Específicos 4

CAPITULO II - REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 5

2.1. Considerações Iniciais 5

2.2. Tratamento da água para abastecimento público 6

2.2.1. Classificação dos Corpos d’água 7

2.2.2. Características físicas, químicas, microbiológicas 9

e biológicas da água

2.3. Tecnologias de tratamento de água 11

2.3.1. Tratamento convencional 12

2.3.1.1. Coagulação 13

2.3.1.2. Floculação 15

x

2.3.1.3. Sedimentação e Flotação 16

2.3.1.4. Filtração 17

2.3.1.5. Desinfecção e oxidação 19

2.3.2. Filtração direta ascendente – FDA 23

2.3.3. Filtração direta descendente – FDD 24

2.3.4. Dupla filtração – DF 24

2.4. Resíduos gerados no tratamento 25

2.4.1. Legislação e resíduos de ETA 27

2.4.2. Quantidade e características dos resíduos de ETA 28

2.4.3. Estimativa da quantidade de resíduos gerados em ETA 30

2.4.4.Lodo dos decantadores 32

2.4.5. Resíduos gerados nos filtros 33

2.4.6. Potencial tóxico do lodo e aspectos ambientais 34

CAPITULO III – MATERIAIS E MÉTODOS 35

3.1. Generalidades 35

3.2. Caracterização da área de estudo 36

3.3. Sistema de tratamento de água 38

3.4. Dados operacionais da ETA de Buíque 48

3.5. Características do manancial e dados de monitoramento 48

3.6. Qualidade da água tratada distribuída 49

3.7. Resíduos gerados no tratamento 49

3.7.1. Caracterização e quantificação do lodo dos decantadores 50

3.7.2. Caracterização e quantificação da água de lavagem dos 50

filtros

3.7.3. Comparativo entre os valores teóricos e os valores medidos 51

in loco da massa de sólidos gerada nos decantadores e filtros

3.7.4. Oportunidades de minimização do lodo 52

3.8. Coleta e preparo das amostras 52

3.8.1. Pontos de coleta 52

xi

3.8.2. Instruções de coleta 54

3.8.3. Preparação das amostras 55

3.9. Análises físico-químicas e bacteriológicas 58

3.9.1. Análise de pH 58

3.9.2. Análise da turbidez 58

3.9.3. Análise de cor 59

3.9.4. Análise de metais 59

3.9.5. Análise de sólidos sedimentáveis 61

3.9.6. Análise de sólidos totais e sólidos suspensos 62

3.9.7. Análise de DBO e DQO 63

3.9.8. Análise de nitrogênio e fósforo total 63

3.9.9. Análises bacteriológicas 65

3.9.10. Ensaios de floculação 67

3.10. Reagentes e soluções 68

3.11. Instrumentação 69

CAPÍTULO IV - RESULTADOS E DISCUSSÃO 74

4.1. Considerações iniciais 74

4.2. Dados operacionais da ETA de Buíque 74

4.3. Características do manancial e dados de monitoramento 76

4.3.1. Monitoramento físico-químico 77

4.3.2. Avaliação de metais presentes na água bruta 78

4.3.3. Monitoramento hidrobiológico 79

4.4. Qualidade da água tratada distribuída 81

4.4.1. Monitoramento físico-químico 81

4.4.2. Avaliação de metais na água tratada 83

4.5. Caracterização do lodo do decantador 84

4.6. Quantificação do lodo gerado nos decantadores da ETA-Buíque 90

4.6.1. Cálculo da produção de sólidos em relação ao volume 90

de água tratada produzida

xii

4.7. Caracterização e quantificação do volume de água de lavagem 92

dos filtros da ETA Buíque

4.7.1. Cálculo da produção de sólidos em relação ao volume 98

de água tratada produzida

4.8. Estimativa da produção de sólidos em relação ao volume de 101

água tratada produzida usando fórmulas empíricas

4.9. Comparativo entre os valores teóricos e os valores medidos 104

in loco da massa de sólidos gerada nos decantadores e filtros

4.10. Avaliação das oportunidades de minimização do lodo 106

CAPÍTULO V - CONCLUSÕES FINAIS 112

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 116

GLOSSÁRIO 123

xiii

LISTA DE FIGURAS

Figura 3.1. Mapa de localização do município de Buíque 36

Figura 3.2. Barragem de acumulação Açude Mulungu – Buíque 37

Figura 3.3. Chegada da água no poço de sucção da estação

elevatória de água do Açude Mulungu

37

Figura 3.4. Esquema hidráulico do Sistema de Abastecimento de

Buíque

38

Figura 3.5. Ponto de aplicação do sulfato de alumínio 39

Figura 3.6.(A,B) - Floculadores tipo alabama (ponto de aplicação do

polieletrólito)

40

Figura 3.7.(A,B,C) - Decantador tipo modular 41

Figura 3.8.(A,B) - Descarga manual dos decantadores 42

Figura 3.9. (A,B,C) - Ponto de disposição dos resíduos da ETA de

Buíque (terreno próximo a residências e a Rodovia Estadual PE-

270)

43

Figura 3.10 (A,B) - Filtros rápidos descendentes 44

Figura 3.11. Filtro com perda total de carga (a); Filtro em operação

de lavagem (b)

45

Figura 3.12. Casa de química - tanques de preparação e aplicação

de coagulantes

45

Figura 3.13. Casa de química – armazenamento de produto químico 46

Figura 3.14. Plataforma de armazenamento e aplicação de cloro

gasoso

46

xiv

Figura 3.15. Poço de sucção de água tratada 47

Figura 3.16. Reservatório elevado de água tratada 47

Figura 3.17. Esquema de estudo dos resíduos da ETA de Buíque -

PE

49

Figura 3.18. Unidades de tratamento e pontos de geração de

resíduos da ETA

50

Figura 3.19 (A;B) – Ponto de coleta dos decantadores (caixa de

descarga)

53

Figura 3.20 (A,B) – Ponto de coleta da água de lavagem dos filtros

(calha)

53

Figura 3.21. Esquema de preparação e digestão de amostras para

análise de metais

55

Figura 3.22. Esquema de preparação de amostras para análise de

sólidos

56

Figura 3.23. Amostras de lodo e água bruta na estufa para secagem 57

Figura 3.24. Amostras de lodo e água bruta após secagem a 60ºC

para análise de sólidos

57

Figura 3.25 (A,B) – Amostras após processo de digestão 60

Figura 3.26 (A,B,C) - Espectrofotômetro de Chama e Forno Grafite 69

Figura 3.27. Forno microondas utilizado na digestão de amostras

para análise de metais

70

Figura 3.28. Turbidímetro AP 2000 e Aquacolor Policontrol 71

Figura 3.29. Estufa incubação e auto-clave 71

Figura 3.30. Estufa de esterilização (marca FANEM) 72

xv

Figura 3.31. Jar test – Policontrol (modelo Floc Control II) 73

Figura 4.1. Unidades de tratamento da ETA de Buíque 76

Figura 4.2. Variação da média mensal da Turbidez da água bruta 77

Figura 4.3. Variação da média mensal da Cor da água bruta 78

Figura 4.4. Variação mensal da Turbidez da água tratada da ETA de

Buíque

82

Figura 4.5. Variação mensal da Cor da água tratada da ETA de

Buíque

82

Figura 4.6. Relação DQO/DBO para o lodo dos decantadores 1 e 2

da ETA Buíque

88

Figura 4.7. Relação DQO/DBO para a água de lavagem dos filtros

01, 02 e 03 da ETA Buíque

96

Figura 4.8. Massa de lodo estimada a partir de fórmulas empíricas 103

Figura 4.9. Produção de sólidos estimada a partir de fórmulas

empíricas

103

Figura 4.10. Comparativo da produção de sólidos por m3 de água

tratada (g.m3) estimadas a partir de fórmulas empíricas e medição in

loco

105

Figura 4.11. Comparativo das massas de lodo (t) estimadas a partir

de fórmulas empíricas e medição in loco

106

Figura 4.12. Fatores que determinam à formação do lodo de ETA 107

xvi

LISTA DE TABELAS

Tabela 2.1. Classificação das águas doces e tratamento mínimo para

potabilização

8

Tabela 2.2. Características do sulfato de alumínio de acordo com os requisitos

estabelecidos em norma da ABNT (EB-2005)

15

Tabela 2.3. Destino dos resíduos gerados nas ETAs dos distritos brasileiros,

segundo grandes regiões (IBGE, 2002)

27

Tabela 2.4. Resíduos prováveis gerados em processos de tratamento de água 29

Tabela 2.5. Produção teórica de sólidos 30

Tabela 2.6. Fórmulas empíricas para quantificar o lodo gerado em ETA 31

Tabela 3.1. Parâmetros determinados para caracterização e quantificação dos

resíduos dos decantadores e filtros da ETA de Buíque.

51

Tabela 3.2. Instruções de manuseio e preservação das amostras coletadas 54

Tabela 4.1. Qualidade da água bruta (Açude Mulungu) 77

Tabela 4.2. Resultados para os metais analisados na água bruta 79

Tabela 4.3. Qualidade hidrobiológica da água bruta (Açude Mulungu) 80

Tabela 4.4. Qualidade da água tratada (saída da ETA) 81

Tabela 4.5. Resultados para os metais analisados na água tratada 83

Tabela 4.6. Resultados dos sólidos para o lodo dos decantadores 85

Tabela 4.7. Percentual de sólidos totais nas amostras de lodo dos

decantadores

85

xvii

Tabela 4.8. Relação entre sólidos suspensos e sólidos totais voláteis 86

Tabela 4.9. Resultados de N, P, DBO, DQO e pH para o lodo dos

decantadores

87

Tabela 4.10. Resultados bacteriológicos para o lodo dos decantadores 88

Tabela 4.11. Resultados para os metais analisados no lodo gerado pelos

decantadores

89

Tabela 4.12. Produção de lodo em relação ao volume de água tratada

produzida

91

Tabela 4.13. Resultados dos sólidos para a água de lavagem dos filtros 92

Tabela 4.14. Percentual de sólidos totais nas amostras de água de lavagem

dos filtros

93

Tabela 4.15. Relação entre sólidos totais fixos e sólidos totais voláteis 94

Tabela 4.16. Resultados de N, P, DBO, DQO e pH para o lodo dos filtros 95

Tabela 4.17. Resultados bacteriológicos para a água de lavagem dos filtros 97

Tabela 4.18. Resultados para os metais analisados na água de lavagem dos

filtros

98

Tabela 4.19. Cálculo da produção de sólidos em relação ao volume de água

tratada produzida

99

Tabela 4.20. Dados operacionais para a água de lavagem dos filtros da ETA

Buíque

100

Tabela 4.21. Massa Total de lodo gerada na ETA de Buíque 104

Tabela 4.22. Massa total de lodo estimada através de fórmulas 105

xviii

Tabela 4.23. Características do sulfato de alumínio fornecido pelo fabricante de

acordo com os requisitos estabelecidos em norma da ABNT

109

SIGLAS E ABREVIAÇÕES

ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas

Af - área unitária dos filtros da ETA de Buíque

AGO – Agosto

Al – Alumínio

ALF – Água de lavagem dos filtros

ASCE – American Society of Civil Engineers

AT – Água Tratada

AWWA – American Water Works Association

Cd – Cádmio

CETESB – Companhia de Tecnologia e Saneamento Ambiental

COMPESA – Companhia Pernambucana de Saneamento

CONAMA – Conselho Nacional do Meio ambiente

Cr – Cromo

CRL – Cloro Residual Livre

Cu – Cobre

D - dosagem de sulfato de alumínio

xix

D1 – Decantador 01

D2 – Decantador 02

DBO – Demanda Bioquímica de Oxigênio

DEC1 – Decantador 01

DEC2 – Decantador 02

DF – Dupla Filtração

DQO – Demanda Química de Oxigênio

ETA – Estação de Tratamento de Água

FAAS – Espectrofotometria de Absorção Atômica por Chama

FDA - Filtração Direta Ascendente

FDD - Filtração Direta Descendente

Fe – Ferro

FLOC1 – Floculador 01

FLOC2 - Floculador 02

g – gramas

GFAAS - Espectrofotometria de Absorção Atômica em Forno Grafite

GQL – Gerência da Qualidade

IBGE – Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística

ITEP – Instituto de Tecnologia de Pernambuco

K – Constante de Precipitação do Sulfato de Alumínio

kg - quilograma

xx

L – Litro

N - Nº Total de Lavagens dos Filtros

M/S – Ministério da Saúde

m3 – Metro cúbico

mg – Miligramas

mm – Milímetros

Mn – Manganês

NTK – Nitrogênio Total Kjeldahl

NTU – Unidade Nefelométrica de Turbidez

OMS – Organização Mundial de Saúde

OUT – Outubro

P – produção de sólidos (g.m-3)

p.a – Para Análise

Pb – Chumbo

pH – Potencial Hidrogeniônico

PNSB – Pesquisa Nacional de Saneamento Básico

PROSAB – Programa de Pesquisa em Saneamento Básico

PVC – Policloreto de Vinila

RPM – Rotações por Minuto

SET – Setembro

SFT – Sólidos Fixos Totais

xxi

SIP – Sistema de Informações Operacionais

SMEWW - Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater

SS – Sólidos Sedimentáveis

ST – Sólidos Totais

SVT – Sólidos Voláteis Totais

t - Toneladas

Tm - Tempo Médio de Duração da Lavagem

uC – Unidade de Cor

uT – unidade de Turbidez

V - Volume de água de lavagem dos filtros

Va - velocidade ascensional da água de lavagem

VAT – Volume de Água Tratada

VLT – Volume de Lodo Total

VMP – Valor Máximo Permitido

W – watts

WTS – Water Treatment Station

Zn – Zinco

1

CAPÍTULO I

INTRODUÇÃO GERAL

1.1. Introdução

Os benefícios sociais que são gerados pelo fornecimento de água tratada

a uma população são inúmeros e indiscutíveis, entretanto, como toda indústria de

transformação, os processos e operações utilizados para produzir água tratada a

partir de água bruta, podem gerar impactos ambientais de grande proporção.

O expressivo aumento na distribuição de água tratada decorrente da

crescente demanda de políticas governamentais para o setor de saneamento básico

vinculado ao crescimento econômico e melhoria de vida da população, são as

principais causas do aumento no numero de estações de tratamento de água (ETA),

de acordo com o último censo, dentre os municípios com mais de 300.000

habitantes, 85,7% possuem ETAs (IBGE, 2002).

Associado ao aumento do número de ETAs no país está a crescente

degradação dos recursos hídricos e a queda da qualidade da água bruta a ser

tratada que implicam diretamente em maior consumo de produtos químicos e,

consequentemente, maior produção de resíduos.

As estações de tratamento de água possuem o objetivo de tornar uma

água de manancial (superficial/subterrâneo) potável, ou seja, enquadrá-la dentro de

parâmetros de potabilidade exigidos por lei. A depender da natureza da água a ser

tratada, é necessário adotar diferentes tipos de sistemas de tratamento, assim

também são produzidos diferentes tipos de resíduos e volume variável.

Apesar de serem controladas por empresas públicas de saneamento,

estações de tratamento de água e esgoto são consideradas fontes pontuais de

poluição por gerarem resíduos sólidos como subprodutos do próprio processo de

tratamento o que caracteriza um paradoxo, as empresas de saneamento são

2

obrigadas por lei a protegerem seus mananciais e por outro lado os poluem através

do lançamento indiscriminado de seus resíduos.

Atualmente, um dos grandes problemas enfrentados pelas empresas de

saneamento é o gerenciamento de seus subprodutos gerados nas ETAs. O lodo de

decantador e a água de lavagem dos filtros são considerados os principais tipos de

resíduos.

A disposição dos resíduos gerados pelas estações de tratamento de

água, apesar de ser um problema freqüente e de grande relevância, somente vem

sendo dada maiores atenções nos últimos anos. Segundo Ferreira e Sobrinho

(1997), levando-se em consideração que sendo função do crescimento populacional,

este problema tende a se agravar cada vez mais.

A caracterização e a quantificação dos resíduos gerados constituem papel

fundamental no gerenciamento destes subprodutos do tratamento. A partir dos

dados levantados são encaminhados os procedimentos e técnicas compatíveis com

as características dos resíduos para disposição ou reaproveitamento.

A Companhia Pernambucana de Saneamento (COMPESA) foi criada em

29 de julho de 1971, através da Lei nº 6.307, e sua missão como executora da

política de saneamento e concessionária dos serviços de abastecimento de água e

esgotamento sanitário no âmbito do Estado de Pernambuco, é garantir o

fornecimento de água com qualidade de forma sustentável, conservando o meio

ambiente e contribuindo para a qualidade de vida da população. Além de promover a

conscientização sanitária e ambiental de seus usuários bem como zelar pela

preservação dos recursos hídricos do Estado.

Atualmente, de acordo com relatório interno da empresa, a Compesa

possui 199 ETAs incluindo convencionais e compactas. Este número tende a crescer

e considerando a aplicação do conceito de prevenção à poluição e o crescente

senso de preocupação e pressões na aplicação de leis ambientais, ainda assim são

bastante tímidas as iniciativas de projetos e discussões do quadro técnico que

viabilizem soluções práticas para a disposição e/ou reaproveitamento dos resíduos

gerados pelas unidades da empresa. A principal preocupação que é explícita na

rotina e tarefas desenvolvidas nas unidades de manutenção e operação,

principalmente da região semi-árida, é simplesmente o aumento da produtividade

3

atrelada às condições operacionais mínimas de execução do tratamento da água.

Portanto, falar em tratamento de resíduos constitui-se numa realidade bastante

distante. Por esse motivo, o objetivo deste projeto deteve-se na otimização do

processo buscando, em curto prazo, diminuir os efeitos do descaso de projetos que

não contemplem a gestão ambiental.

Mediante as considerações expostas, neste trabalho foram estudados os

aspectos gerais de um sistema de abastecimento de água. O primeiro momento do

estudo foi à caracterização da água bruta como matéria-prima importante e que

influencia todas as outras atividades no processo. A partir dos dados de qualidade

da água bruta, são determinadas as condições operacionais para se atingir o

objetivo final que é o produto: água tratada dentro dos padrões de qualidade

exigidos. No segundo momento trata-se da identificação e quantificação dos

subprodutos que constituem os resíduos gerados no processo. Estes resíduos,

sendo o foco principal deste trabalho e denominados lodo de ETA vêm tomando

proporções imensuráveis com o crescimento da demanda por água de qualidade.

Por se tratarem de despejos com alto potencial tóxico, precisam ser tratados e

dispostos adequadamente, evitando danos ao meio ambiente. Para isso, faz-se

necessária a realização de estudos que caracterizem e quantifiquem estes resíduos

no intuito de avaliar as alternativas técnica e economicamente viáveis de tratamento

e disposição no meio ambiente.

4

1.2. Objetivos

1.2.1. Geral

O objetivo principal este trabalho foi realizar um levantamento das

condições operacionais do sistema de tratamento de água do município de Buíque e

caracterizar o lodo gerado na ETA, a partir das análises físico-químicas, de metais

pesados e bacteriológica, no intuito de propor soluções que minimizem os impactos

sócio, ambiental e econômico desta atividade.

1.2.2. Específicos

• Realizar um levantamento das condições operacionais do sistema de

tratamento de água do município de Buíque;

• Caracterizar e quantificar os resíduos gerados nos processos de decantação

e lavagem de filtros, por meio de análises físico-químicas e bacteriológicas;

• Realizar uma comparação dos resultados obtidos com o da literatura

pesquisada;

• Identificar as oportunidades de minimização dos resíduos de forma técnica e

economicamente viável.

5

CAPITULO II

REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

2.1. Considerações Iniciais

A intensificação da melhoria da qualidade de vida nos meios rural e

urbano, dentre todas as atividades do homem, é uma preocupação que se reflete

principalmente nas condições de habitação e infra-estrutura. Nas áreas urbanas, os

sistemas de abastecimento de água e de coleta de esgotos sanitários são serviços

essenciais e proporcionam melhores condições de saúde, higiene e aumento da

perspectiva de vida de uma população.

Entende-se por saneamento básico o conjunto de ações com o objetivo

de alcançar níveis crescentes de salubridade ambiental, nas condições que

maximizem a promoção e a melhoria das condições de vida, compreendendo o

abastecimento de água, o esgotamento sanitário, o manejo de águas pluviais e o

manejo de resíduos sólidos.

Inúmeros investimentos do governo brasileiro em saneamento básico nos

últimos anos têm sido acompanhados e refletem nas pesquisas realizadas. A

democratização dos processos de produção e distribuição de água potável constitui-

se em um grande crescimento e manutenção dos indicadores de saúde do país.

O primeiro levantamento nacional sobre saneamento básico foi realizado

em 1974. Também foram investigadas as condições de saneamento no Brasil em

1977, 1989 e o PNSB – Pesquisa Nacional de Saneamento Básico em 2000, que foi

de caráter mais abrangente, envolvendo mais variáveis em relação à PNSB/1989.

Nova pesquisa do IBGE - Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística, em convênio

com o Ministério das Cidades, já está em andamento no ano vigente.

O abastecimento de água é uma questão essencial para as populações e

fundamental a ser resolvida pelos riscos que sua ausência ou seu fornecimento

inadequado podem causar à saúde pública. A universalização deste serviço é a

6

grande meta para os países em desenvolvimento. Os números evidenciados pela

última pesquisa sobre saneamento básico no Brasil mostram que a cobertura de

abastecimento de água já atingiu um significativo percentual populacional (IBGE,

2002).

O crescimento populacional e o incremento de políticas públicas voltadas

para o sanemaneto básico têm demandado um número cada vez mais crescente de

água com boa qualidade, entretanto, um olhar sobre os efeitos oriundos deste

desenvolvimento deve ser direcionado para a agressão ao meio ambiente e aos

recursos naturais, sendo o equacionamento destes problemas um dos desafios

iminentes dos gestores industriais, sociedade, governos, órgãos ambientais e

profissionais envolvidos e comprometidos com o desenvolvimento sustentável.

2.2. Tratamento da água para abastecimento público

Quando se fala em tratamento de água para abastecimento, fala-se em

uma esfera maior denominado sistema de tratamento de água para consumo

humano que é composto por conjunto de obras civis, materiais e equipamentos,

destinada à produção e à distribuição canalizada de água potável para a população,

sob a responsabilidade do poder público, mesmo que administrada em regime de

concessão ou permissão (Brasil, 2004).

O objetivo das operações e processos de tratamento de água para

abastecimento público é o de torná-la adequada ao consumo humano, obedecendo

aos critérios definidos pelos padrões de qualidade, de forma a atender às condições

mínimas de higiene e estética, além de estar isenta de concentrações de

microrganismos patogênicos e substâncias orgânica e inorgânica prejudicial à saúde

do indivíduo.

A falta de água potável, saneamento e higiene continua a ser uma das

mais urgentes questões da saúde no mundo. Segundo a OMS - Organização

Mundial de Saúde, 10% dos problemas gerados por doenças em todo mundo

poderiam ser evitados com um melhor gerenciamento da água - com melhorias no

sistema de fornecimento de água potável, mais saneamento e higiene.

7

A implantação ou melhoria de sistemas de abastecimento de água podem

economizar grande quantidade em recursos investidos com a saúde pública. Isso

porque pessoas com acesso a água limpa e saneamento adoecem com menos

freqüência. No Brasil ainda é expressivo o número de pessoas, na maioria crianças,

que morrem por doenças decorrentes da má qualidade de água e pela falta de

saneamento básico e higiene.

O grau de desenvolvimento de um povo é avaliado pela qualidade da

água e dos serviços de saneamento que lhe são oferecidos (Dias, 2000).

2.2.1. Classificação dos corpos d’água

A água, esse mineral existente na Terra há mais de três bilhões de anos,

contextualizando o surgimento da vida, continua sendo um fator limitante decisivo

para a biota. Há uma dependência direta de sua qualidade com a manutenção da

saúde humana e do equilíbrio ambiental.

O CONAMA - Conselho Nacional do Meio Ambiente em sua Resolução nº

357/05 no uso de suas competências, resumidamente afirma:

considerando a necessidade de se classificar as águas, para melhor

distribuir o seu uso e melhor especificar as condições e padrões de

qualidade requeridos, considerando também que o controle da poluição está

diretamente relacionado com a proteção da saúde, garantia do meio

ambiente ecologicamente equilibrado e a melhoria da qualidade de vida,

levando em conta os usos prioritários e classes de qualidade ambiental

exigidos para um determinado corpo de água, a Resolução CONAMA nº

357/05 dispõe sobre a classificação e diretrizes ambientais para o

enquadramento dos corpos de água superficiais, bem como estabelece as

condições e padrões de lançamento de efluentes.

A norma NBR 12.216 da ABNT – Associação Brasileira de Normas

Técnicas – também apresenta uma classificação para as águas naturais e faz

recomendações para o tratamento mínimo necessário para cada tipo de água no

intuito de garantir sua segurança. A Tabela 2.1 demonstra resumidamente as

classificações e os tratamentos recomendados de acordo com a Resolução

8

CONAMA nº 357/05 para água doce e a norma NBR 12.216 (ABNT, 1992) para

águas naturais.

Tabela 2.1. Classificação das águas doces e tratamento mínimo para

potabilização

Classificação das águas Tratamento mínimo

CONAMA

Classe especial Desinfecção

Classe 1 Simplificado

Classe 2 Convencional

Classe 3 Convencional ou avançado

ABNT

Tipo A Desinfecção e correção de pH

Tipo B Tecnologia que não exija coagulação química

Tipo C Tecnologia com coagulação química

Tipo D Tecnologia Tipo C e tratamento

complementar, a depender do caso

Fonte: Adaptação de CONAMA (2005) e ABNT (1992)

A Resolução CONAMA nº 357/05 apresenta as seguintes definições:

• tratamento avançado: técnicas de remoção e/ou inativação de constituintes

refratários aos processos convencionais de tratamento, os quais podem

conferir à água características, tais como: sabor, odor, cor, atividade tóxica e

patogênica;

• tratamento convencional: clarificação com utilização de coagulação e

floculação, seguida de desinfecção e correção de pH;

• tratamento simplificado: clarificação por meio de filtração e desinfecção e

correção de pH, quando necessário.

A norma NBR 12.216 (ABNT, 1992) apresenta as seguintes definições sobre os

tipos de água:

9

• Tipo A: águas superficiais ou subterrâneas provenientes de bacias

sanitariamente protegidas;

• Tipo B: águas superficiais ou subterrâneas provenientes de bacias não

protegidas;

• Tipo C: águas superficiais provenientes de bacias não protegidas;

• Tipo D: águas superficiais de bacias não protegidas e sujeitas à poluição.

A Portaria nº 518 do Ministério da Saúde, publicada no Diário Oficial da

União em 26 de março de 2004, é a encarregada de definir os parâmetros de

potabilidade para abastecimento público de água no Brasil. Em seu capítulo II, art.

4º, define água potável como sendo: “água para consumo humano cujos parâmetros

microbiológicos, físicos, químicos e radioativos atendam ao padrão de potabilidade e

que não ofereçam riscos à saúde”.

2.2.2. Características físicas, químicas, microbiológicas e biológicas da água

A escolha da tecnologia de tratamento a ser utilizada depende das

características biológicas, físicas, químicas (orgânicas, inorgânicas e radiológicas)

de cada água, podendo exigir tratamentos simples ou mais específicos, no intuito de

alcançar os padrões de potabilidade exigidos pela legislação brasileira.

Segundo Vieira (2004), até meados do século XX, a qualidade da água

para consumo humano era avaliada essencialmente através de suas características

organolépticas, tendo como base o senso comum de se exigir que se apresentasse

límpida, agradável ao paladar e sem odor. No entanto, esta forma de avaliação

revelou-se passível de falha na proteção da saúde pública contra microrganismos

patogênicos e perigosas substâncias químicas e radiológicas.

De acordo com Di Bernado (2005), as características físicas são fáceis de

determinar. Os principais parâmetros utilizados para caracterizar fisicamente as

águas naturais são: a cor, a turbidez, os níveis de sólidos em suas diversas frações,

a temperatura, o sabor e o odor. Embora sejam parâmetros físicos, fornecem

10

indicações preliminares importantes para a caracterização da qualidade química da

água como, por exemplo, os níveis de sólidos em suspensão (associados à turbidez)

e as concentrações de sólidos dissolvidos (associados à cor), os sólidos orgânicos

(voláteis) e os sólidos minerais (fixos), os compostos que produzem odor etc. As

suas aplicações nos estudos e fenômenos que ocorrem nos ecossistemas aquáticos

e de caracterização e controle de qualidade de águas para abastecimento público e

residuárias, tornam as características físicas indispensáveis à maioria dos trabalhos

envolvendo qualidade de águas.

As características químicas são conferidas através da presença em maior

ou menor intensidade tanto de matéria orgânica como de inorgânica. Do ponto de

vista sanitário, as características químicas das águas são de grande relevância, pois

a presença de alguns elementos ou compostos químicos na água bruta pode

inviabilizar o uso de certas tecnologias de tratamento e exigir tratamentos

específicos.

A importância química da água está no fato do seu poder de dissolver em

maior ou menor intensidade quase todas as substâncias. Após a precipitação,

especialmente na forma de chuva, a água escoa superficialmente ou se infiltra. Por

isso todas as águas naturais contêm gases e sais minerais em solução adquiridos

através do contato da água com o ar e, principalmente, com o solo. As

características mais importantes para se qualificar quimicamente uma água são: pH,

acidez, alcalinidade, cloretos, dureza, metais, compostos orgânicos e gases

dissolvidos.

As características biológicas da água são determinadas por meio de

análises bacteriológicas e hidrobiológicas. O exame hidrobiológico visa identificar e

quantificar as espécies de organismos presentes na água tais como: algas,

protozoários, vermes, larvas de insetos e crustáceos. Os resultados destes exames

auxiliam na interpretação de outras análises, principalmente no que se refere à

poluição das águas, possibilitando adoções de medidas de controle do ponto de

vista do tratamento de água.

As análises bacteriológicas visam identificar e quantificar os organismos

patogênicos, como bactérias, protozoários e vírus na água de consumo. Os

coliformes têm sido utilizados como indicadores de poluição recente de fezes.

Quanto maior o número de coliformes, maior a probabilidade de organismos

11

patogênicos. Existe uma relação entre a turbidez e a desinfecção: quanto menor a

turbidez, menor o número de coliformes, o que contribui para uma melhor eficiência

da desinfecção.

As características da água a ser tratada têm influência marcante no

processo de desinfecção. Quando o agente desinfetante é um oxidante, a

presença de material orgânico e outros compostos oxidáveis irão consumir

parte da quantidade de desinfetante necessária para destruir os organismos

(Degrémont, 1979).

Em termos de características radioativas da água, ela se apresenta em

três formas: radiação alfa, radiação beta e radiação gama. A primeira é a que mais

causa danos ao ser humano. Os principais efeitos relacionados a este tipo de

contaminação são os efeitos carcinogênicos, mutagênicos, teratogênicos e

somáticos. As fontes de poluição radioativa podem ser hospitais, laboratórios de

pesquisas e indústrias.

2.3. Tecnologias de tratamento de água

As ETAs foram criadas para remover os riscos presentes nas águas das

fontes de abastecimento, por meio de uma combinação de processos e de

operações de tratamento. A seleção da técnica deve satisfazer três conceitos

fundamentais: múltiplas barreiras, tratamento integrado e tratamento por objetivos.

No sistema de abastecimento de água o conceito de múltiplas barreiras

sugere a necessidade de haver mais de uma etapa de tratamento para alcançar

condições de baixo risco; juntas devem remover os contaminantes,

progressivamente, para produzir água de qualidade satisfatória, promovendo a

máxima proteção contra agentes de veiculação hídrica, (Solano et al., 2000). O

conceito de tratamento integrado sugere que as barreiras devem ser combinadas

para produzirem um melhor efeito. O tratamento por objetivos considera que cada

fase possui uma meta específica de remoção, relacionada a alguma característica

da água.

Existem diversos processos de tratamento de água como, por exemplo,

tratamentos sem coagulação química (filtração lenta), com coagulação química

12

(filtração direta ou tratamento completo), abrandamento (por troca iônica ou

dosagem de cal) e separação por membrana (microfiltração, ultrafiltração,

nanofiltração e osmose reversa). No Brasil, a maioria das ETAs que fazem o

tratamento de águas de mananciais superficiais utilizam o tratamento convencional

com ciclo completo, utilizam aplicação de cloro para oxidar matéria orgânica e

alguns metais como ferro e manganês facilitando sua remoção e adição de cal ou

soda na correção do pH para as etapas seguintes do tratamento.

As tecnologias de tratamento de água para abastecimento, são

classificadas de acordo com a Pesquisa Nacional de Saneamento Básico realizada

pelo IBGE (2002), em convencionais e não-convencionais. As tecnologias

convencionais incluem as etapas de coagulação, floculação, decantação e filtração.

As não-convencionais empregam a filtração direta ascendente e descendente, a

dupla filtração e a filtração lenta para fins de potabilização. Essa classificação não

considera a simples desinfecção como tratamento para águas superficiais, esta

técnica é aplicável apenas em águas provenientes de bacias sanitariamente

protegidas e seguras.

A escolha da tecnologia de tratamento também depende de outros fatores

como disponibilidade hídrica da região, capacidade da ETA, recursos financeiros

disponíveis, pessoal qualificado e/ou capacitado para construir, operar e manter o

sistema de tratamento. Outro aspecto importante consiste em atrelar a qualidade da

água tratada com a preocupação de se gerar a menor quantidade possível de

resíduos.

Azevedo Neto e Richter (1998), afirmam que o tratamento convencional

de ciclo completo é aplicável a águas brutas que apresentam elevadas

concentrações de cor e turbidez, com presença de material coloidal.

13

2.3.1. Tratamento convencional

Segundo Di Bernardo (2005), o tratamento completo ou convencional,

comum às ETAs no Brasil, consiste nas operações e processos unitários

apresentados a seguir. A depender da qualidade da água bruta, em muitos casos, se

faz necessários também o uso de pré-tratamentos.

2.3.1.1 Coagulação

A coagulação é um processo de desestabilização das partículas

presentes na água bruta, visando tornar o sistema instável, com as partículas menos

resistentes à agregação.

Para gerar a desestabilização das partículas, são adicionados os produtos

chamados coagulantes, principalmente sais de alumínio (Al+3) ou ferro (Fe+3), como

sulfato de alumínio (Al2(SO4)3.14H2O), cloreto férrico (FeCl3.6H2O), sulfato férrico

(Fe2(SO4)3), sulfato ferroso (FeSO4.6H2O) e policloreto de alumínio. Como auxiliares

de coagulação, podem ser citados os polímeros (polieletrólitos) catiônicos, aniônicos

ou não-iônicos.

É necessário que se faça a mistura desses coagulantes com a água

bruta, promovendo a dispersão rápida e uniforme do coagulante, o que é chamado

de mistura rápida, de acordo com Cheremisinoff (1995). Esta mistura rápida pode

ser obtida por meio mecânico ou hidráulico, como em ressaltos hidráulicos ou

dispositivos como placas de orifício. Outros exemplos de unidades de mistura rápida

hidráulicas são os vertedores, calha parshall, injetores e difusores. Unidades

mecânicas (câmara de mistura ou Backmix) e especiais (misturadores estáticos e in-

line Blenders).

A maior parte dos coagulantes adicionados à água são sais, sulfatos ou

cloretos que contém os íons Al +3 ou Fe +3. Entretanto, outros coagulantes têm sido

estudados, como por exemplo, polímeros, coagulantes a base de produtos agrícolas

e coagulantes naturais. Com relação ao polímero, o seu alto custo limita o seu uso

14

como coagulante primário e o seu potencial de geração de produtos tóxicos na água,

segundo Mandloi et al. (2004)

Os coagulantes naturais os quais foram referidos são a semente de

moringa, o milho, substâncias da casca de caranguejo e taninos vegetais. Estes

coagulantes já são utilizados em algumas situações e são considerados como

alternativas viáveis quando usados como coagulantes auxiliares, principalmente com

a intenção de se reduzir a quantidade de lodo formado. Contudo, ainda estão em

fase experimental, mas na expectativa de futuramente substituírem os sais

metálicos.

Quando o coagulante é adicionado à água, ocorrem reações de hidrólise,

resultando na formação de diferentes produtos, que podem ser espécies

mononucleares, polinucleares e um precipitado de hidróxido metálico, (AWWA,

1991).

Os principais coagulantes e auxiliares de coagulação/floculação utilizados

nas ETAs no Brasil são:

� Sulfato de alumínio - Al2 (SO4)3 . 14H2O

� Cloreto férrico – Fe(Cl)3 . 6 H2O

� Sulfato ferroso clorado - Fe(Cl)3 . Fe(SO4)3

� Sulfato férrico – Fe(SO4)3 . 9 H2O

� Hidroxi-cloreto de alumínio – Aln(OH)m .Cl3n-m

� Polímeros sintéticos (catiônico, não-iônico e aniônico)

� Polímeros naturais – araruta, amido de mandioca, batata e

moringa.

A etapa de coagulação química exerce grande influência no tratamento da

água. Se a etapa de coagulação não for bem sucedida, as demais etapas do

processo estarão comprometidas. As estações de ciclo completo terão a floculação,

a decantação e a filtração comprometidas, resultando em baixa eficiência de todas

estas operações e consequentemente, produzirá uma água tratada de má qualidade.

15

Existe uma série de normas nacionais e internacionais que estabelecem

critérios para os coagulantes comerciais de sais metálicos. A ABNT - Associação

Brasileira de Normas Técnicas possui a norma EB-2005 (ABNT, 1989), que fixa as

especificações exigidas para fornecimento e recebimento do produto sulfato de

alumínio, para tratamento de água destinada ao abastecimento público, entre outros

fins. A Norma estabelece condições relativas às características de apresentação,

embalagem, armazenamento, inspeção, aceitação e rejeição, e condições

específicas como composição química e granulometria. A Tabela 2.2 apresenta as

especificações técnicas referente à composição química que devem ser atendidas

pelo fabricante. Quanto à presença de contaminantes, somente há menção em

relação ao ferro e não para outros metais.

Tabela 2.2. Características do sulfato de alumínio de acordo com os requisitos

estabelecidos em norma da ABNT EB-2005 (ABNT, 1989)

Características Sulfato de alumínio

Sólido (%) Líquido (%)

Alumínio total solúvel em água (Al2O3) - min. 14,0 7,5

Ferro total solúvel em água como Fe2O3 – máx. 2,5 1,2

Resíduo insolúvel - máx 6,0 0,2

Basicidade - % em massa como Al2O3 - máx 0,4 0,2

2.3.1.2. Floculação

A floculação ocorre em seguida à coagulação e consiste numa agitação

relativamente lenta da água para que ocorram choques entre as impurezas, que se

aglomeram formando partículas maiores, denominadas flocos, que podem ser

removidos em etapas seguintes como a sedimentação, flotação, ou filtração rápida.

O processo pode ser realizado com misturadores hidráulicos, os quais

utilizam a energia dissipada na perda de carga para gerar a mistura, podem ser do

tipo chicanas, meio granular, alabama e helicoidal; mecanizados, os quais retiram

16

sua energia para a mistura da massa líquida de uma fonte externa, normalmente um

motor elétrico.

A norma NBR 12.216 define floculadores como unidades do sistema de

tratamento utilizadas para promover a agregação de partículas formadas na mistura

rápida. Richter e Azevedo Neto (1998) afirmam que a seleção do sistema de

floculação é influenciada por uma série de fatores, dentre eles: a) tamanho da

instalação; b) regularidade na vazão; c) período de operação; d) segurança

operacional; e) custos; f) disponibilidade de energia; g) condições de manutenção.

2.3.1.3. Sedimentação e Flotação

a) Sedimentação

A sedimentação que ocorre nos decantadores, é um fenômeno físico em

que as partículas suspensas formadas durante a floculação (flocos) apresentam

movimento descendente em meio líquido de menor massa específica devido à ação

da gravidade, indo depositar-se no fundo, formando o chamado lodo. Já a flotação,

caracteriza-se pela ascensão das partículas suspensas pela aderência de bolhas de

ar introduzidas no líquido, ou seja, a operação de separação das fases sólida e

líquida. No Brasil, a maioria das ETAs utilizam sedimentação para a clarificação da

água.

Sedimentar significa separar, por gravidade, impurezas sólidas que

contenham em um líquido. A sedimentação, com a coagulação na etapa que o

antecede, corresponde ao processo de clarificação da água usado na maioria das

estações de tratamento, com o objetivo de diminuir a carga de sólidos aplicada aos

filtros.

O processo de sedimentação das partículas floculentas é chamado de

decantação e, as unidades onde ocorre este processo são chamadas de

decantadores ou tanques de decantação, (Azevedo Neto e Richter, 1998).

De acordo com a norma NBR 12.216 (ABNT, 1992), os decantadores

podem ser convencionais de baixa taxa ou convencionais de alta taxa. Os

17

decantadores de alta taxa possuem elementos tubulares que aumentam sua taxa de

aplicação.

O número de decantadores da ETA depende de fatores operacionais e

econômicos, observando-se o seguinte:

a) estações com capacidade inferior a 1000 m3.dia-1, em operação contínua, ou

estações com capacidade de até 10.000 m3.dia-1, com período de funcionamento

inferior a 18 h.dia-1, podem dispor de apenas uma unidade de decantação, desde

que não-mecanizada;

b) estações com capacidade superior a 10000 m3.dia-1, ou com período de

funcionamento superior a 18 h.dia-1 ou ainda em que os decantadores são

mecanizados, devem contar pelo menos com duas unidades iguais.

b) Flotação

A flotação clarifica a água pela ascensão das partículas suspensas

aderidas as micro-bolhas de ar. Os métodos de produção de micro-bolhas utilizados

são: flotação eletrostática, flotação por ar disperso e flotação por ar dissolvido

(AWWA, 2002).

A flotação por ar dissolvido tem sido a forma mais utilizada em sistemas

de tratamento de água para fins de abastecimento. As impurezas contidas na água

bruta, previamente coagulada e floculada mediante o uso de sais de alumínio ou

ferro, são removidas pela introdução de bolhas ar no meio em tratamento. Essas

bolhas aderem às superfícies das partículas que se desejam remover, aumentando

seu empuxo e provocando sua ascensão.

2.3.1.4. Filtração

A filtração é a operação que se segue à decantação e consiste na

remoção das partículas suspensas e coloidais e dos microrganismos presentes na

água que escoa através de um meio filtrante. O meio filtrante pode conter uma

camada simples de areia ou camada dupla de areia e carvão antracito sobre uma

18

camada suporte de pedregulho. A filtração pode ser lenta ou rápida. Em geral é a

operação final de remoção de impurezas realizada numa ETA.

Quando a velocidade com que a água atravessa o leito filtrante é baixa, o

filtro é denominado filtro lento. Quando esta velocidade é alta, é denominado filtro

rápido. Os filtros lentos são recomendados para águas de baixa turbidez, onde o

processo de filtração é predominantemente biológico. Para filtros rápidos

predominam os fenômenos físicos e químicos. Portanto, o tratamento químico prévio

da água a ser filtrada é fundamental nos filtros rápidos.

A filtração lenta apresenta algumas vantagens sobre outras tecnologias,

como a não utilização de produtos químicos, a não exigências de equipamentos

sofisticados, nem operadores altamente qualificados, além da simplicidade em sua

construção e operação. Porém, é utilizada apenas para águas com turbidez baixa,

menores que 40 UT.

Na filtração rápida descendente, com a ação da profundidade, as

impurezas são retidas ao longo do meio filtrante, e, na ação superficial, a retenção é

significativa apenas no topo do meio filtrante.

Em uma estação de tratamento convencional o processo de filtração

remove, além das partículas em suspensão que não foram retidas na decantação,

microrganismos presentes na água. É na etapa de filtração que se garante que os

organismos patogênicos resistentes a ação do cloro na desinfecção, como é o caso

dos cistos de Giardia e os oocistos de Cryptosporidium, sejam removidos. A Portaria

nº 518/04 do Ministério da Saúde estabelece como padrão de turbidez para a água

pós-filtrada um valor máximo de 1,0 uT, quando forem empregados filtros rápidos.

Continuando ainda com as recomendações da Portaria nº 518/04 MS, enfatiza-se

que:

Com vistas a assegurar a adequada eficiência de remoção de enterovírus,

cistos de Giardia spp e oocistos de Cryptosporidium sp., recomenda-se,

enfaticamente, que, para a filtração rápida, se estabeleça como meta a

obtenção de efluente filtrado com valores de turbidez inferiores a 0,5 uT em

95% dos dados mensais e nunca superiores a 5,0 uT.

19

2.3.1.5. Desinfecção e oxidação

É o processo em que se usa um agente químico ou não químico que tem

por objetivo a eliminação de microrganismos patogênicos presentes na água,

incluindo bactérias, protozoários e vírus, além das algas, através da ocorrência de

um ou mais dos seguintes mecanismos: a) destruição da estrutura celular; b)

interferência na biossíntese e no crescimento celular, evitando a síntese de

proteínas, ácidos nucléicos e co-enzimas. Dentre os agentes químicos utilizados na

desinfecção, têm-se os oxidantes cloro, bromo, iodo, ozônio, permanganato de

potássio e peróxido de hidrogênio.

Os processos de desinfecção têm como objetivo a destruição ou

inativação de organismos patogênicos, capazes de produzir doenças, ou de outros

organismos indesejáveis. Esses organismos podem sobreviver na água por várias

semanas, em temperaturas próximas a 21ºC e, em alguns casos, por vários meses,

em baixas temperaturas (Cubillos, 1981).

A sobrevivência desses organismos na água depende, não só da

temperatura, mas também de outros fatores ecológicos, fisiológicos e morfológicos,

tais como: pH, turbidez, oxigênio, nutrientes, competição com outros organismos,

resistência a substâncias tóxicas, habilidade na formação de esporos (Rossin,

1987).

A desinfecção não implica, necessariamente, a destruição completa de

todas as formas vivas (esterilização), embora muitas vezes o processo de

desinfecção seja levado até o ponto de esterilização. Deve-se notar a diferença

entre desinfecção e esterilização. Esterilizar significa a destruição de todos os

organismos, patogênicos ou não, enquanto que a desinfecção é a destruição de

parte ou todo grupo de organismos patogênicos.

Segundo Laubush (1971), os fatores que influem na desinfecção e,

portanto, no tipo de tratamento a ser empregado, podem ser resumidos em:

� espécie e concentração do organismo a ser destruído;

� espécie e concentração do desinfetante;

� tempo de contato;

20

� características químicas e físicas da água;

� grau de dispersão do desinfetante na água.

A resistência de algumas espécies de microrganismos a desinfetantes

específicos varia consideravelmente. Bactérias não-esporuladas são menos

resistentes que as formadoras de esporos; formas encistadas e vírus podem ser

bastante resistentes (Rossin, 1987).

A concentração de microrganismos é um outro fator importante, já que

uma densidade elevada significa uma maior demanda de desinfetante. A

aglomeração de organismos pode criar uma barreira para a penetração do

desinfetante. A morte de organismos pela ação de um desinfetante, fixando-se os

outros fatores, é proporcional à concentração do desinfetante e ao tempo de reação.

Deste modo, pode-se utilizar altas concentrações e pouco tempo, ou baixas

concentrações e um tempo elevado.

Alguns desinfetantes, quando em contato com a água, sofrem hidrólise e

se dissociam, formando compostos com ação germicida diferente daquela da

substância inicial. A temperatura do sistema influencia o caráter químico da água, já

que alguns compostos podem se apresentar sob formas diferentes, conforme a

temperatura do meio. Em geral, temperaturas elevadas favorecem a ação

desinfetante.

Os desinfetantes químicos necessitam ser uniformemente disperso na

água, para garantir uma concentração uniforme; portanto, a agitação favorece a

desinfecção. A ação dos desinfetantes na destruição ou inativação dos

microrganismos não é instantânea. Em geral, o processo se desenvolve de maneira

gradativa, ocorrendo etapas físicas, químicas e bioquímicas.

As características necessárias para um bom desinfetante podem ser

resumidas em (Fair et al. apud Rossin, 1987):

� capacidade de destruir, em um tempo razoável, os organismos

patogênicos a serem eliminados, na quantidade em que se apresentam

e nas condições encontradas na água;

21

� o desinfetante não deve ser tóxico para o homem e para os animais

domésticos e, nas dosagens usuais, não deve causar à água cheiro e

gosto que prejudiquem o seu consumo;

� seu custo de utilização deve ser razoável, além de apresentar

facilidade e segurança no transporte, armazenamento, manuseio e

aplicação;

� a concentração na água tratada deve ser fácil e rapidamente

determinável;

� deve produzir concentração residuais resistentes na água, de maneira

a constituir uma barreira sanitária contra eventual recontaminação

antes do uso.

No Brasil, os padrões de potabilidade e os procedimentos relativos ao

controle e vigilância da qualidade da água para consumo humano foram revisados e

estabelecidos na Portaria do Ministério da Saúde nº 518/2004 (Brasil, 2004).

Nesse contexto, pesquisas sobre processos de desinfecção alternativos

ao cloro são promissoras, bem como sobre o emprego de microrganismos

indicadores alternativos ou complementares a E. coli, no que se refere às dosagens

de desinfetante aplicadas, tempos de contato, possibilidade de formação de

subprodutos potencialmente perigosos à saúde humana e efetividade de

desinfecção em diferentes grupos de microrganismos.

O uso de cloro na desinfecção da água foi iniciado com a aplicação do

hipoclorito de sódio (NaOCl), obtido pela decomposição eletrolítica do sal.

Inicialmente, o cloro era empregado na desinfecção de águas somente em casos de

epidemias. A partir de 1902, a cloração foi adotada de maneira contínua na Bélgica.

Em 1909, passou a ser utilizado o cloro guardado em cilindros revestidos com

chumbo.

De acordo com Rossin (1987), os processos de cloração evoluíram com o

tempo, podendo esta evolução ser caracterizada em diferentes décadas:

� 1908 a 1918 – início da cloração das águas; aplicação de uma pequena

quantidade de cloro;

� 1918 a 1928 – acentuada expansão no uso de cloro líquido;

22

� 1928 a 1938 – uso de cloraminas, adição conjunta de amônia e cloro, de

modo a se obter um teor residual de cloraminas. Ainda não eram empregados

testes específicos para se determinar os residuais de cloro;

� 1948 a 1958 – refinamento da cloração; determinação das formas de cloro

combinado e livre; e cloração baseada em controles bacteriológicos.

Entre os agentes de desinfecção (desinfetantes) o mais largamente

empregado na purificação da água é o cloro pelos seguintes motivos: é facilmente

disponível como gás, líquido ou sólido; é barato; é fácil aplicar devido à sua alta

solubilidade; deixa um residual em solução, de concentração facilmente

determinável que protege o sistema de distribuição; é capaz de destruir a maioria

dos microrganismos patogênicos.

Quando o cloro é adicionado a uma água quimicamente pura ocorre a

seguinte reação (Degrémont, 1979):

Cl2 + H2O HOCl + H+ + Cl- (1)

Na temperatura ambiente, o tempo de reação é de décimos de segundo

(Van Bremem, 1984). Em solução diluída e pH acima de 4, o equilíbrio da reação é

deslocado para a direita, ficando pouco Cl2 em solução. Em valores de pH mais

baixos, a reação predominante é no sentido de formação do cloro.

O ácido hipocloroso (HOCl), formado pela adição de cloro à água, se

dissocia rapidamente segundo a equação (Degrémont, 1979):

HOCl H+ + OCl- (2)

A ação desinfetante e oxidante do cloro é controlada pelo ácido

hipocloroso, um ácido fraco. Em solução aquosa e valores de pH inferiores a 6, a

dissociação do ácido hipocloroso é fraca, sendo predominante a forma não

dissociada HOCl. O ácido hipocloroso é o agente mais ativo na desinfecção, e o íon

hipoclorito é praticamente inativo (Azevedo Neto, 1991).

Em soluções de pH menor que 2, a forma predominante é o Cl2; para

valores de pH próximo a 5, a predominância é do HOCl, tendo o Cl2 desaparecido. A

forma ClO predomina em pH 10 (Bazzoli, 1993; Degrémont, 1979).

23

As águas de abastecimento, em geral, apresentam valores de pH entre 5

e 10, quando as formas presentes são o ácido hipocloroso (HOCl) e o íon hipoclorito

(OCl-).

O cloro existente na água sob as formas de ácido hipocloroso e de íon

hipoclorito é definido como cloro residual livre (Opas, 1987; Rossin, 1987). O cloro

também pode ser aplicado sob as formas de hipoclorito de cálcio e hipoclorito de

sódio, os quais, em contato com a água, se ionizam conforme as reações:

Ca(OCl)2 + H2O Ca+2 + 2OCl- + H2O (3)

NaOCl + H2O Na+ + OCl- + H2O (4)

2.3.2. Filtração direta ascendente – FDA

A Filtração Direta Ascendente tem sido utilizada com sucesso no

tratamento de água para abastecimento público em diversos países, inclusive no

Brasil. Segundo PROSAB (2003), no Brasil, estima-se mais de 350 estações de

filtração direta ascendente em funcionamento com vazões de 5 a 2000 L.s-1, nos

Estados de: Alagoas, Ceará, Maranhão, Minas Gerais, Paraíba, Paraná,

Pernambuco, Rio Grande do Sul, Roraima, Santa Catarina, Sergipe e Tocantins.

Na filtração direta ascendente, a água bruta é coagulada no mecanismo

de neutralização de cargas, sendo introduzida na parte inferior da unidade que

possui sistema de drenagem, camada de pedregulho e meio filtrante. A camada de

pedregulho é responsável pela remoção de, aproximadamente, 40% das impurezas;

no entanto, a dificuldade na retirada dos sólidos do interior da camada de

pedregulho torna necessário o uso de descargas de fundo antes da lavagem (Di

Bernado et al. 2002).

O emprego desta tecnologia representou grande avanço, pois a

coagulação e clarificação foram combinadas em um único processo pela adição de

um coagulante químico à água bruta antes de sua passagem pelo filtro de areia, no

sentido ascendente.

24

Deve-se ressaltar os cuidados quanto ao emprego da tecnologia de

filtração direta ascendente quando a água bruta possui elevada concentração de

algas. Di Bernado (2003), diz que a presença de algas, dependendo das espécies e

do número de indivíduos, pode causar sérios transtornos como obstrução do leito

filtrante e comprometimento da qualidade da água produzida devido à liberação de

cianotoxinas. Estes problemas podem ser solucionados empregando-se um pré-

tratamento específico que minimize estes efeitos.

2.3.3. Filtração direta descendente - FDD

Esta tecnologia é recomendada para o tratamento de águas naturais com

baixos valores de cor, turbidez e concentração de algas, o que limita sua utilização.

A tecnologia FDD apresenta coagulação no mecanismo de neutralização de cargas.

De acordo com Di Bernado et al. (2002) – em função do tamanho e da distribuição

das partículas presentes na água bruta, das características do meio filtrante e da

taxa de filtração – a floculação pode ou não ser necessária antes da filtração.

Uma característica importante aos filtros neste tipo de tecnologia é o meio

filtrante, geralmente constituído de antracito e areia, ou somente areia praticamente

uniforme, para garantir que haja penetração de impurezas ao longo do material

granular.

Di Bernado (2005) destaca como principais vantagens da FDD em

relação ao tratamento convencional os seguintes fatores: custos de construção de

30% a 70% menor, além da redução dos custos de operação com produto químico e

energia elétrica; menor produção de lodo, facilidade no tratamento de água bruta

com baixa turbidez.

25

2.3.4. Dupla filtração – DF

Essa tecnologia associa a filtração direta ascendente com a filtração

descendente. As unidades utilizam meio filtrante de pedregulho ou areia grossa no

ascendente e de areia ou antracito e areia no descendente. A coagulação é

realizada no mecanismo de neutralização de cargas e, geralmente a filtração

ascendente é operada com descargas intermediárias.

Segundo Di Bernado (2005), em decorrência das limitações da qualidade

da água bruta no tratamento por meio da filtração direta ascendente (FDA) ou da

filtração direta descedente (FDD), a dupla filtração surge como uma alternativa

atrativa, eliminando a necessidade do tratamento em ciclo completo, quando a água

a ser tratada apresenta uma das seguintes condições: a) valores relativamente altos

(maiores que os recomendados para a FDA ou FDD) de concentração de algas, de

cor, de turbidez ou de coliformes; b) suspeita da presença de vírus, protozoários e

outros microrganismos patogênicos; c) variações bruscas dos parâmetros de

qualidade; d) necessidade de dosagens elevadas de alcalinizante (ou acidificante) e

de coagulante.

2.4. Resíduos gerados no tratamento

As ETAs agem como indústrias, transformando água inadequada para o

consumo humano (matéria-prima) em água potável (produto final). É de extrema

importância o papel das ETAs nos sistemas de abastecimento de água,

principalmente quando são utilizados mananciais superficiais. Entretanto, durante

muito tempo, foram desconsiderados eventuais impactos negativos sobre o

ambiente causadas pela sua operação.

Segundo Gandini et al. (2000), as variáveis que determinam o impacto

ambiental nas ETAs são: área construída, volume de construção, requerimentos

energéticos, produtos químicos e resíduos gerados no tratamento. A última variável

representa sérios problemas para as empresas de saneamento no Brasil, uma vez

26

que no país existe legislação que regulamenta a disposição destes resíduos no

ambiente, conforme legislação federal: Resolução CONAMA nº 357 de 2005, Lei nº

9433 de 1977 e Lei nº 9.605 de 1998) e demais leis.

Como toda indústria, as ETAs geram resíduos, que são originados nos

decantadores, nos floculadores (eventual), nos filtros, nos tanques de preparação e

aplicação de produtos químicos (eventual). Estes resíduos são descartados de

acordo com a concepção do projeto de cada estação. Por exemplo, ETAs com

decantadores de alta taxa de aplicação realizam descarte de resíduos em curtos

intervalos de tempo (horas/dias), enquanto que resíduos oriundos de grandes

decantadores são descartados em intervalos maiores de tempo (meses).

Richter (2001) define lodo de ETA como resíduo constituído de água e

sólidos suspensos originalmente contidos na fonte de água, acrescidos de produtos

resultantes dos reagentes aplicados à água nos processos de tratamento. Estes

resíduos são classificados de acordo com a Norma NBR 10.004, (ABNT, 2004) como

resíduos sólidos e, devem, portanto, ser tratados adequadamente, pois causam

impacto negativo ao meio ambiente. De acordo com Realli (1999), os resíduos de

ETA são potencialmente tóxicos para plantas, seres humanos e organismos

aquáticos, dependendo de alguns fatores tais como: características de água bruta,

produtos químicos utilizados no tratamento, sub-produtos formados pelas reações

químicas no processo e condições físicas, químicas e biológicas do corpo receptor.

Além do impacto causado nos corpos receptores, os lodos das ETAs

podem causar riscos à saúde humana devido à presença de agentes patogênicos

(Scalize et al., 1999) e de metais pesados (Barroso e Cordeiro, 2001).

De maneira geral, em grande parte dos sistemas de abastecimento

público, esses despejos são lançados diretamente nos corpos receptores mais

próximos às estações de tratamento de água ou na rede coletora de esgotos,

causando significativo impacto ambiental. A Tabela 2.3 apresenta os principais

destinos dos resíduos das ETAs em diferentes regiões do país.

27

Tabela 2.3. Destino dos resíduos gerados nas ETAs dos distritos brasileiros,

segundo grandes regiões (IBGE, 2002)

Regiões Total de distritos

Distritos cuja água tratada passa por processo de coagulação química

Total Destino do lodo gerado nas ETAs

Rio Mar Terreno Aterro

sanitário Incinerar Aproveitar Outro

Norte 607 60 29 - 19 1 - - 12 Nordeste 3.084 527 224 6 253 6 - 18 30 Sudeste 3.115 1.245 1.062 2 93 20 2 10 81 Sul 2342 531 404 2 74 6 - 8 47 Centro-oeste

700 230 169 - 43 2 - 3 19

Brasil 9.848 2,593 1.888 10 482 35 2 39 189

O interesse pelo tratamento, aproveitamento e disposição adequada do

resíduo da ETA é assunto relativamente novo no Brasil. Por esse motivo, ainda não

há regulamentação que forneça limites na quantidade e na qualidade do lodo

utilizado em cada uma das alternativas de aproveitamento e disposição do resíduo.

Portanto, somente realizando as análises de laboratório e/ou escala piloto, para se

ter uma indicação da melhor técnica a se utilizar.

Classicamente as técnicas utilizadas como soluções, partem de uma

redução de volume através da remoção de umidade, a co-disposição em aterros de

resíduos sólidos urbanos, a disposição em aterros exclusivos, a estocagem por

períodos prolongados em lagoas, a utilização no solo e o co-processamento.entre

outras alternativas como a utilização na fabricação de cimento, peças cerâmicas e

recuperação de área degradadas.

2.4.1. Legislação e resíduos de ETA

No Brasil, o lançamento de resíduos nos corpos de água, é regulado pela

Resolução CONAMA 357, de março de 2005 e a norma brasileira NBR 10.004, de

2004, classifica o lodo gerado nas ETAs como resíduo sólido. Na Lei 9.433, de

Janeiro de 1997, que institui a Política Nacional de Recursos Hídricos e constitui

atualmente o principal documento legal sobre a gestão de recursos hídricos no

Brasil, estabelecendo que o lançamento indiscriminado dos resíduos nos corpos de

28

água se sujeita ao regime de outorga, podendo receber ou não autorização. De

acordo com a Lei 9.605, de fevereiro de 1998, Lei dos crimes Ambientais, o

lançamento irregular desses resíduos é passível de punição civil, administrativa e

penal.

2.4.2. Quantidade e características dos resíduos de ETA

Segundo Cordeiro (2002), a caracterização dos resíduos pode ser

realizada conforme sua importância e o objetivo do estudo, de acordo com os

aspectos ambientais associados à disposição dos resíduos (pH, sólidos, metais,

DQO, DBO, outros) e sob o aspecto geotécnico relacionado com a remoção de água

e futuras utilizações dos sólidos dos resíduos (tamanho das partículas, resistência

específica, outros).

Conforme ASCE/WWA (1996), os resíduos gerados nas ETAs podem ser

divididos em quatro categorias: i) lodos: gerados na descarga dos decantadores, na

raspagem de flotadores, na lavagem de filtros, no abrandamento e na remoção de

ferro e manganês da água bruta; ii) concentrado salino: resultante do tratamento de

água por técnicas de membrana, osmose reversa, eletrodiálise e troca iônica; iii)

carvão ativado e resinas de troca iônica desgastadas e leito filtrante usado e iv)

emissões gasosas de unidades de controle de odor ou de técnicas de air stripping1.

Segundo Cornwell et al. (1987), os lodos gerados na lavagem dos filtros e descargas

dos decantadores são os mais representativos nas ETAs.

De acordo com Castro et al. (1997), em linhas gerais, a vazão média de

resíduos gerados em uma ETA encontra-se entre 1 a 3% da vazão tratada, sendo

10% da descarga dos decantadores e 90% da lavagem dos filtros. Ferreira Filho

(1997), diz que, em termos volumétricos, a maior quantidade de resíduos é

proveniente dos filtros. No entanto, em termos mássicos, a maior quantidade de lodo

produzido provém dos decantadores.

1 Tecnologia de air stripping consiste na transferência de massa dos contaminantes voláteis da água para o ar por

métodos de aeração (www.clean.com.br).

29

Para determinar a real produção de lodo em sistemas de tratamento de

água, é necessário estimar dois parâmetros muito importantes (DOE, 1990 citado

em Reali, 1999):

i) massa de sólidos secos presentes no lodo resultante do processo de tratamento;

ii) volume de água descartada que atua como veículo da massa de sólidos (citada

em i).

A Tabela 2.4 mostra alguns resíduos mais comuns no tratamento de

água. Em seguida a Tabela 2.5 apresenta valores teóricos da produção de sólidos

devido à introdução de diversos agentes químicos na água.

Tabela 2.4. Resíduos prováveis gerados em processos de tratamento de água

Produto químico Proveniente de: Aparece no resíduo como:

Sólido

Sólidos dissolvidos Água bruta Sólidos dissolvidos Somente se precipitados

Sólidos suspensos

Água bruta

Silte e argila sem mudança

sim

Matéria orgânica Água bruta Provavelmente sem mudança sim

Sais de alumínio Coagulação

química Hidróxido de

alumínio sim

Sais de ferro Coagulação

química Hidróxido de ferro sim

Polímeros Tratamento químico

Sem mudança sim

Cal Tratamento

químico e correção de pH

carbonato de cálcio, ou se for

usado cal, somente impurezas

sim

Carvão ativado em pó

Controle de sabor e odor

Carvão ativado em pó

sim

Cloro, ozônio

desinfecção Em solução Não

Fonte: DOE, 1990 citado por REALI, 1999.

30

Tabela 2.5. Produção teórica de sólidos

Produto químico g de sólidos produzidos por g de

produto químico

Sólidos suspensos (silte/argila) 1,0

Matéria orgânica 1,0

Sulfato de alumínio 0,26 como *Al(OH)3

Cloreto férrico 0,26 como * Fe(OH)3

Polímero 1,0

Cal Permite 0,1 como fração insolúvel

Carvão ativado em pó 1,0

Fonte: DOE, 1990 citado por REALI, 1999. * Dependendo da forma de hidratação do sulfato ou do cloreto

2.4.3. Estimativa da quantidade de resíduos gerados em ETA

Segundo Di Bernado & Dantas (2005), a determinação da quantidade e

da qualidade dos resíduos em ETAs existentes pode ser efetuada por meio do

monitoramento do funcionamento das diferentes unidades de tratamento por um

período que consiga avaliar as variações da qualidade da água bruta durante todas

as estações climáticas do ano.

A quantidade de lodo poderá ser estimada in loco pela determinação dos

sólidos provenientes das descargas dos decantadores e de suas vazões, ou ainda

teoricamente, utilizando-se fórmulas empíricas. As equações empíricas consideram

os parâmetros de qualidade da água bruta, dosagens e tipo de produtos químicos,

modo de operação da ETA e tecnologia de tratamento empregada.

Alguns pesquisadores desenvolveram fórmulas empíricas distintas para

fazer a estimativa da produção de sólidos secos, sendo reproduzidas de acordo com

a Tabela 2.6, para ETAs que utilizam sais de alumínio ou ferro como coagulantes.

31

Tabela 2.6. Fórmulas empíricas para quantificar o lodo gerado em ETA

Fórmula Descrição

P = (1,5.T + KD)

Kawamura (1991) Apud Reali (1999) P: produção de sólidos (g.m-3) T: turbidez C: cor K = coeficientes de precipitação para sulfato de alumínio: 0,26 D ou DSA = dosagem de sulfato de alumínio A: dosagem de outros aditivos

P = (1,2.T + 0,07.C + K.D + A)

Water Research Center – WRC (1979)

Apud Realli (1999)

P = 3,5.T 0,66

American Water Works Association – AWWA (1996)

P = (0,44.DSA + 1,5.T + A)

Cornwell (1987)

P = 0,2.C + 1,3.T + K.D

Richter (2001)

De acordo com Saron e Leite (2001), quando se tratar de uma ETA em

operação, a quantidade de lodo produzido pode ser estimada a partir da

determinação dos sólidos provenientes da descarga dos decantadores e a vazão da

mesma.

No caso dos despejos líquidos produzidos durante a lavagem dos filtros

instalados em sistemas de tratamento, a estimativa da quantidade de água

produzida durante esta operação pode ser realizada conhecendo a área do filtro, a

vazão ascensional da água de lavagem e o tempo gasto em cada lavagem. O

volume total produzido diariamente vai depender do número de filtros operantes e da

periodicidade da lavagem desses filtros.

A concentração de sólidos é uma das características físicas importantes

que afetam o manuseio, disposição final e/ou recirculação do lodo. A concentração

de sólidos deve-se a resíduos sólidos orgânicos ou inorgânicos provenientes da

água bruta. As características químicas dos lodos afetam mais as opções de reuso

e/ou disposição final desses lodos, do que sua habilidade de manuseio e

32

desidratação. Os seus principais constituintes são: sílica, alumínio, ferro, titânio,

cálcio, manganês, além de algas, bactérias e vírus. Os hidróxidos aluminatos

formados, a partir dos hidróxidos de ferro e alumínio são diretamente tóxicos a vida

aquática. O seu grau de toxidade depende do pH e da dureza da água.

Outras características químicas importantes são os parâmetros DBO,

DQO. Como normalmente as águas utilizadas para abastecimento, não são muito

poluídas, a relação DQO/DBO é elevada, gerando lodos menos degradáveis.

Sendo assim, diante do exposto, a produção real dificilmente pode ser

prevista em projeto, variando constantemente nas próprias ETAs em função de

peculiaridades sazonais e regionais e do processamento dado ao lodo. De acordo

com diversos autores, o volume da produção de lodo varia entre 0,2% e 5% do

volume total de água tratada pela ETA.

2.4.4. Lodo dos decantadores

Os lodos são produzidos pelos processos de coagulação e floculação e

são removidos, na sua maior parte, nos decantadores. Os lodos gerados nos

decantadores das ETAs podem ter suas características bastante variadas,

dependendo das condições apresentadas pela água bruta, dosagens e produtos

químicos utilizados, forma de limpeza dos decantadores entre outros fatores

(Cordeiro, 1999).

Os resíduos dos decantadores possuem em sua composição grandes

concentrações de alumínio, quando sulfato de alumínio é utilizado como coagulante

primário. O ferro por estar presente na composição do sulfato de alumínio comercial,

também é encontrado no lodo. Segundo Silva Jr. e Isaac (2002), a quantidade de

lodo originária dos decantadores representa cerca de 60 a 95% da quantidade total,

sendo o restante oriundo do processo de lavagem dos filtros.

De acordo com Richter (2001), para resíduos provenientes da coagulação

de sulfato de alumínio, o conteúdo de sólidos totais no lodo de tanques de

decantação varia entre 1.000 a 4.000 mg.L-1 (0,1 a 0,4%) e de 40 a 1.000 mg.L-1

(0,004 a 0,1%) na água de lavagens dos filtros. Essa concentração varia em função

33

das características da água bruta, do procedimento de lavagem e da forma de

operação dessas unidades de tratamento.

2.4.5. Resíduos gerados nos filtros

Os resíduos provenientes dos filtros, obtidos durante a lavagem dos

mesmos, possuem vazões elevadas e baixa concentração de sólidos. O tipo de filtro

e a tecnologia aplicada para a clarificação da água, o tipo de coagulante utilizado no

tratamento, influenciam diretamente na maior ou menor quantidade de resíduo

produzido.

A lavagem dos filtros é geralmente realizada em intervalos de 12 a 24

horas com altas taxas (fluxo de água) e em curto espaço de tempo, cerca de 4 a 6

minutos. A água de lavagem dos filtros possui concentrações de sólidos totais que

varia de 0,004 a 0,1%. A concentração de sólidos em suspensão na água de

lavagem de filtros varia bastante durante tal procedimento: é baixa no início da

operação, aumenta de 2 a 3 minutos e atinge um valor máximo, em seguida, diminui

gradativamente até o fim da operação de lavagem. O filtro é considerado limpo

quando se observa clarificação e ausência de flocos na água de lavagem, segundo

Reali (1999).

De acordo com Richter (2001), a freqüência de lavagem dos filtros, e,

portanto, o volume de água gasto, depende da qualidade do afluente aos filtros. É

importante observar que a composição e concentração de sólidos não devem variar

com a freqüência de lavagens, porque a capacidade de retenção de sólidos é uma

característica fixa de um determinado leito filtrante.

A técnica empregada para a lavagem dos filtros também influencia na

geração de maior ou menor volume de resíduos líquidos. Filtros lavados apenas com

água, no sentido ascensional, geram maior volume de rejeitos líquidos quando

comparados aos sistemas que possuem lavagem auxiliar com ar, seguida de

lavagem ascensional. A percentagem de lodo removido de um sistema de

tratamento se encontra entre 0,2 a 5% do volume tratado pela ETA, dependendo

logicamente da sua origem, há casos excepcionais de instalações de filtração direta

onde a presença de algas eleva esta perda a valores entre 30 a 40% (Richter, 2001).

34

2.4.6. Potencial tóxico do lodo e aspectos ambientais

Apesar da intensificação de trabalhos, pesquisas e projetos voltados para

a disposição adequada e tratamento dos rejeitos das ETAs no Brasil, ainda são

tímidas e inexpressivas as ações de redução do potencial poluidor da indústria de

tratamento de água. Certamente, a maior preocupação das empresas públicas de

saneamento está no aumento de produtividade e no cumprimento da legislação

vigente de potabilidade da água. A realidade é que os aspectos ambientais estão em

um plano distante do cumprimento das diretrizes previstas em legislação específica

que tratam da disposição dos efluentes industriais. Os resíduos continuam sendo

lançados em corpos d’águas e no meio ambiente sem nenhum sentimento de

responsabilidade sócio-ambiental das empresas e nenhuma manifestação do poder

fiscalizador dos órgãos ambientais, tornando essa prática comum aos olhos de

todos.

O resíduos gerados nas ETAs apresentam um potencial tóxico de

poluição e contaminação para os organismos aquáticos, o homem, as plantas e o

meio ambiente. A característica tóxica deste tipo de rejeito depende de alguns

fatores como: características da água bruta; dosagem e produtos químicos utilizados

e os possíveis contaminantes presentes no produto; forma de remoção do lodo;

tempo de retenção do lodo nos decantadores; reações químicas ocorridas durante o

processo; características físicas, químicas, biológicas e hidráulicas dos corpos

d’água.

Os mananciais utilizados para abastecimento de água estão sujeitos a

outras ações antropogênicas causadoras de contaminação e poluição, tais como:

aplicação de fertilizantes, pesticidas, disposição de resíduos sanitários, industriais e

hospitalares. Segundo Cordeiro (1993), estes aspectos são de grande importância,

pois esses contaminantes podem estar nos resíduos gerados.

O lançamento dos resíduos de ETA em cursos d’água os tornam

vulneráveis à degradação da qualidade das águas e dos sedimentos destes

ambientes pois, além de conterem metais pesados, apresentarem altas

concentrações de sólidos, turbidez e DQO, provocam a formação de bancos de lodo,

assoreamento, alterações de cor, distúrbios na composição química e biológica dos

corpos receptores (Barbosa et al., 2000).

35

CAPÍTULO III

MATERIAIS E MÉTODOS

3.1. Generalidades

O principal objetivo deste estudo está voltado para a caracterização e

quantificação dos resíduos gerados pela Estação de Tratamento de Água do

município de Buíque localizado no Agreste Meridional do Estado de Pernambuco. A

Estação de Tratamento de Água - ETA de Buíque é operada pela Companhia

Pernambucana de Saneamento - COMPESA e possui capacidade nominal para

tratar 86,4 m3.h-1.

No intuito de reunir subsídios para proporcionar uma ampla visão das

oportunidades de minimização dos resíduos e uma avaliação de suas características

para pré-determinação de possibilidades futuras de disposição final do lodo gerado

na ETA de Buíque, foi adotada a seguinte metodologia, seguindo as etapas abaixo:

• Levantamento das características físicas e operacionais da ETA, com

descrição dos processos e produtos químicos utilizados no tratamento;

• Análise da qualidade da água bruta no período de chuva e estiagem,

investigando assim sua influência na variação do consumo de produtos

químicos e, consequentemente na quantidade de lodo gerado. Os dados

foram fornecidos pelo Laboratório de Controle da Qualidade da Gerência de

Manutenção e Operação da Unidade de Arcoverde, que é responsável pela

operação e manutenção da ETA Buíque;

• Caracterização do lodo a partir de análises físico-químicas e bacteriológicas;

36

• Quantificação do lodo gerado na ETA: a) teoricamente, através de fórmulas

empíricas; b) através de medições realizadas in loco e levantamento de

informações operacionais, qualidade da água e dos resíduos;

• Identificação das oportunidades de redução do lodo gerado na ETA de

Buíque.

3.2. Caracterização da área de estudo

O estudo foi realizado na Estação de Tratamento de Água de Buíque,

situada às margens da PE-270 no município de Buíque. Este município está

localizado na Mesorregião Agreste e na Microrregião Vale do Ipanema do Estado de

Pernambuco, limitando-se ao norte de Arcoverde e Sertânia, ao sul com Águas

Belas, a Leste com Pedra e a ao oeste com Tupanatinga e Itaíba, ficando a 278,4

km da capital, Recife (Figura 3.1).

Figura 3.1. Mapa de localização do município de Buíque

A área da principal unidade é recortada por rios perenes, porém de baixa

vazão e o potencial de água subterrânea é baixo. Encontra-se inserido nos domínios

37

da Bacia Hidrográfica do Rio Ipanema e o principal corpo de acumulação é o Açude

Mulungu com atual capacidade de 1.228.670 m3 de água (Figura 3.2 e 3.3).

Figura 3.2. Barragem de acumulação Açude Mulungu - Buíque

Figura 3.3. Chegada da água no poço de sucção da estação elevatória de água

do Açude Mulungu

38

3.3. Sistema de Tratamento de água

A ETA de Buíque é uma ETA do tipo convencional, composta pelas

etapas de oxidação/desinfecção, coagulação, floculação, decantação e filtração. A

Figura 3.4 demonstra uma visão geral da concepção do sistema de abastecimento.

Atualmente, o tratamento e abastecimento de água são realizados pela

Companhia Pernambucana de Saneamento - COMPESA, sendo o sistema de

tratamento e distribuição de água, constituído por um único manancial como ponto

de captação, uma (01) estação elevatória de água bruta, uma (01) estação de

tratamento de água, uma (01) estação elevatória de água tratada, um (01)

reservatório e a rede de distribuição, conforme pode ser visualizado no esquema

hidráulico da Figura 3.4.

EE: estação elevatória;

ETA: estação de tratamento de água

REL: reservatório elevado

Figura 3.4. Esquema hidráulico do Sistema de Abastecimento de Buíque

As principais características técnicas do sistema de tratamento de água de Buíque

são:

• Estrutura de chegada da água bruta: adutora com 200 mm de diâmetro;

• Mistura rápida: possui dispositivo de mistura rápida (placa de orifício) no

ponto de aplicação do sulfato;

• Floculadores tipo alabama;

REL

Barragem EE ETA REDE EE

gravidade (água bruta) gravidade (água tratada) recalque (água bruta) recalque (água tratada)

39

• Decantadores modulares (alta taxa);

• Filtros rápidos descendentes;

• Poço de sucção;

• Reservatório de água tratada (tipo elevado): 500 m3;

• Casa de química: armazenamento, preparo e aplicação de sulfato de alumínio

e polímero (coagulantes);

• Plataforma para aplicação de cloro gasoso.

Devido a uma concentração relativamente alta de ferro e manganês na

água bruta que chega à ETA é necessário que seja realizado inicialmente uma

oxidação destes metais para que se obtenha uma melhor clarificação da água,

portanto, esta é a primeira etapa do tratamento.

Após a pré-cloração, tem-se a aplicação do sulfato de alumínio antes da

entrada da água nos floculadores, no ponto de aplicação possui um dispositivo de

mistura rápida, denominado placa de orifício, com redução do diâmetro de 200 mm

para 150 mm. Esta redução provoca uma turbulência necessária para promover a

mistura rápida do coagulante (Figura 3.5).

Figura 3.5. Ponto de aplicação do sulfato de alumínio

fluxo d’água

40

É aplicado também, junto à entrada da água na primeira câmara dos

floculadores, um polímero para auxiliar na coagulação e formação dos flocos.

Geralmente é utilizado um polieletrólito catiônico.

A ETA possui dois floculadores tipo alabama e estão distribuídos em uma

bateria de 12 câmaras de floculação para cada unidade (Figura 3.6 A,B). A

capacidade nominal dos floculadores é igual a 86,4 m3.h-1.

A capacidade de tratamento da ETA é limitada pela unidade de menor

capacidade nominal, neste caso, os floculadores. Então, a capacidade de tratamento

da ETA de Buique está atrelada à capacidade nominal dos floculadores, que é de

86,4 m3.h-1.

Figura 3.6 (A,B) - Floculadores tipo alabama (ponto de aplicação do

polieletrólito)

A ETA Buíque possui 02 (dois) decantadores tipo modular, estes módulos

proporcionam uma taxa de aplicação de 120 m3 / m2 x dia e sua capacidade nominal

é de 105 m3.h-1 (Figura 3.7. A,B,C). Cada decantador possui um volume total de 32,4

m3 e duas calhas coletoras de água decantada que se interligam no canal de

passagem de água decantada para as unidades de filtração.

A B

41

Figura 3.7 (A,B,C) - Decantador tipo modular

A descarga de cada decantador é realizada todos os dias, no período da

manhã por meio de registros acionados manualmente, que estão localizados na

saída dos esgotos. A Figura 3.8 apresenta um momento de descarga dos

decantadores com acionamento manual dos registros.

A

B C

Módulos

Calha

42

Figura 3.8 (A,B) - Descarga manual dos decantadores

O volume de lodo para cada descarga de um decantador é medido

utilizando o volume vazio do decantador após sua descarga, que corresponde a um

valor aproximado de 16,84 m3. A partir do volume do lodo é calculada a massa

descartada do resíduo. O lodo é conduzido por gravidade por uma tubulação até o

ponto final da descarga situado em um terreno particular, próximo a residências e a

Rodovia Estadual PE-270. (Figura 3.9 A,B,C).

A

A B

43

Figura 3.9. (A,B,C) - Ponto de disposição dos resíduos da ETA de Buíque

(terreno próximo a residências e à Rodovia Estadual PE-270)

O sistema de abastecimento é composto por três unidades de filtração

tipo filtros rápidos descendentes, possuem uma camada de areia com tamanho

específico de 1 mm, taxa de aplicação de 250m3 / m2 x dia e uma camada suporte de

pedras (Figura 3.10).

B

C

44

Figura 3.10 (A,B) - Filtros rápidos descendentes

A lavagem dos filtros se dá à medida que estes vão perdendo carga e a

água proveniente dos decantadores ultrapassa a calha vertedora (Figura 3.11). A

água utilizada na lavagem dos filtros é a mesma armazenada no reservatório de

distribuição, não possuindo reservatório específico, o que acarreta prejuízos ao

abastecimento da cidade.

O sentido da água de lavagem é ascensional (retrolavagem) e o volume

estimado gasto para cada filtro é de 40 m3 e não se faz necessário a utilização de

bombas. Todo o volume de água de lavagem dos filtros possui o mesmo destino do

lodo do decantador: são lançados no mesmo ponto de descarga sem nenhum

tratamento prévio.

A B

45

Figura 3.11. Filtro com perda total de carga (a); Filtro em operação de lavagem

(b)

Os produtos químicos utilizados na ETA são: o sulfato de alumínio, o

plieletrólito catiônico e o cloro gasoso. O sulfato de alumínio e o polieletrólito são

armazenados, preparados e dosados na casa de química (Figuras 3.12 e 3.13).

A preparação da solução do coagulante é realizada em tanques de 1.000

L e a aplicação, tanto do sulfato de alumínio quanto do polímero é feita com o auxílio

de bombas dosadoras específicas para cada produto e bombeadas até os pontos de

aplicação através de tubulação de PVC.

Figura 3.12. Casa de química - tanques de preparação e aplicação de

coagulantes

a

b

a

46

Figura 3.13. Casa de química – armazenamento de produto químico

Os cilindros de cloro são armazenados na plataforma de cloro (Figura

3.14), sua capacidade é de 900 kg. A dosagem é estabelecida nos cloradores e a

aplicação é feita através de injetores em ponto determinado.

Figura 3.14. Plataforma de armazenamento e aplicação de cloro gasoso

47

Após o processo de filtração, a água que sai dos filtros é coletada em um

poço de sucção e é recalcada até o reservatório de capacidade igual a 500 m3

(Figuras 3.15 e 3.16, respectivamente). A partir daí, a água é distribuída por

gravidade para as residências.

Figura 3.15. Poço de sucção de água tratada

Figura 3.16. Reservatório elevado de água tratada

Poço de sucção

48

A rede de distribuição de água tratada possui tubulações em PVC

(Policloreto de Vinila) e uma extensão aproximada de 19.885 m, segundo dados

retirados do relatório interno denominado Sistema de Informações Operacionais –

SIP. O número de ligações é de 2.987 (SIP – julho/08). A população abastecida,

com água tratada, por este sistema é de 13.180 habitantes, corresponde a 26,4% da

população do município.

3.4. Dados operacionais da ETA de Buíque

Os dados necessários para a determinação da qualidade da água bruta e

tratada e dados operacionais como volume de água produzida, volume gasto na

lavagem de filtros, consumo de produtos químicos e horas de operação foram

levantados a partir de relatórios gerados dos registros operacionais diários da ETA.

Estes dados foram essenciais para a estimativa do volume do lodo e da produção de

sólidos em g de matéria seca por m3 de água tratada.

3.5. Características do manancial e dados de monitoramento

Na região onde se localiza a ETA de Buíque, o período de chuvas vai de

março a agosto e o período de estiagem vai de setembro a fevereiro. Foram

realizados os levantamentos de dados operacionais e da qualidade da água bruta

por um período de 08 meses (janeiro a outubro/08). Os resultados para os

parâmetros Cor e Turbidez da água bruta foram avaliados e comparados com os

resultados de 2007.

As análises de Cor e Turbidez da água bruta são monitoradas a cada 2

(duas) horas pelos operadores da ETA. As análises hidrobiológicas, metais e físico-

químicas são realizadas semestralmente e as análises bacteriológicas atendem à

freqüência de duas coletas por semana. Todos estes parâmetros atendem à

freqüência e quantidade preconizadas pela Portaria nº 518 de 2004 do Ministério da

Saúde (Brasil, 2004).

49

3.6. Qualidade água tratada distribuída

Foram realizados os levantamentos de dados da qualidade da água

tratada por um período de 08 meses (janeiro a outubro/08). Os resultados para os

parâmetros Cor, Turbidez e Cloro Residual Livre - CRL da água tratada foram

avaliados desde o período de janeiro a outubro de 2008 e comparados com os

resultados de 2007.

As análises de Cor e Turbidez da água tratada são monitoradas a cada 2

(duas) horas pelos operadores da ETA. As análises hidrobiológicas, metais e físico-

químicas são realizadas semestralmente e as análises bacteriológicas atendem à

freqüência de 27 coletas por semana. Todos estes parâmetros atendem à freqüência

e quantidade preconizadas pela Portaria nº 518 de 2004 do Ministério da Saúde

(Brasil, 2004).

3.7. Resíduos gerados no tratamento

Os resíduos estudados foram obtidos a partir da descarga dos

decantadores e da água de lavagem dos filtros da Estação de Tratamento de Água

de Buíque, que utiliza como coagulante primário o sulfato de alumínio granulado. As

amostras foram coletadas no período de agosto, setembro e outubro de 2008. A

Figura 3.17 mostra o esquema geral de estudos e a Figura 3.18 apresenta as

unidades de tratamento e seus respectivos pontos de geração de resíduos.

Figura 3.17. Esquema de estudo dos resíduos da ETA de Buíque - PE

Coleta de Dados da ETA de Buíque

Coleta dos resíduos gerados nos decantadores 1,2

Coleta da água de lavagem dos filtros 1,2,3

Caracterização Quantificação

Caracterização Quantificação

50

Figura 3.18. Unidades de tratamento e pontos de geração de resíduos da ETA

3.7.1. Caracterização e quantificação do lodo dos decantadores

Foram coletadas as amostras de lodo na caixa de esgoto de cada

decantador no tempo de 1 minuto após o acionamento manual do registro de

descarga. Estas amostras foram caracterizadas segundo os parâmetros

apresentados na Tabela 3.1.

O estudo de caracterização e quantificação dos resíduos gerados nos

decantadores foi executado a partir do levantamento de dados no período de três

meses (agosto, setembro e outubro de 2008).

3.7.2. Caracterização e quantificação da água de lavagem dos filtros

A água de lavagem dos três filtros foi coletada separadamente na caída

de cada calha coletora no tempo de 1 minuto após o acionamento manual do

registro de água de lavagem, onde foi considerada a amostra mais representativa do

resíduo para análise e uma forma segura para se coletar. Os parâmetros para

caracterização da água de lavagem dos filtros foram os mesmos determinados para

o resíduo dos decantadores (Tabela 3.1).

Mistura rápidaa

Filtros

Floculador

Decantador

Sulfato

Polímero

Lodo dos

Decantadores Àgua de Lavagem

dos Filtros

Eventual Cloro

Água bruta Água

tratada

51

Tabela 3.1. Parâmetros determinados para caracterização e quantificação dos

resíduos dos decantadores e filtros da ETA de Buíque.

Parâmetros Unidades Turbidez NTU Cor aparente mg Pt-Co.L-1

pH - Sólidos Totais mg.L-1

Sólidos totais fixos mg.L

Sólidos totais voláteis mg.L

Sólidos sedimentáveis mg.L

Sólidos suspensos totais mg.L

Coliformes totais NMP.100mL-1

Escherichia coli NMP.100mL-1

Nitrogênio Total (NTK) mg.L-1

Fósforo total mg.L-1

DQO mg.L-1

DBO mg.L-1

Ferro mg.Kg -1

Manganês mg.Kg -1

Alumínio mg.Kg -1

Cobre mg.Kg -1

Zinco mg.Kg -1

Chumbo mg.Kg -1

Cromo mg.Kg -1

Cádmio mg.Kg -1

3.7.3. Comparativo entre os valores teóricos e os valores medidos in loco da

massa de sólidos gerada nos decantadores e filtros

Nesta etapa foram utilizadas fórmulas empíricas, para a estimativa da

massa de lodo gerado nos decantadores e filtros da ETA-Buíque, considerando

alguns parâmetros de qualidade da água bruta (teor de sólidos totais/turbidez),

dosagens de produtos químicos e outros parâmetros necessários aos cálculos da

massa do lodo retido nas unidades de decantação e água de lavagem dos filtros.

Os valores encontrados a partir da medição in loco foram comparados

com os valores estimados a partir das fórmulas empíricas propostas por alguns

autores (Tabela 2.6). Os valores teóricos correspondem ao valor total dos resíduos,

incluindo decantadores e filtros. E os valores estimados pela medição in loco, para

52

efeito comparativo, correspondem ao somatório dos valores encontrados para

decantadores e filtros. A massa foi expressa em toneladas e a produção de sólidos

(g) em relação ao volume de água tratada (m3)

3.7.4. Oportunidades de minimização do lodo

Baseado nos fatores que influem consideravelmente na formação do lodo

de ETA sob os aspectos qualitativos e quantitativos, tais como característica da

água bruta, dosagem e tipo de produto químico, tecnologia empregada e condições

de operação, são apresentadas as considerações sobre cada um destes fatores e o

plano de ação de melhorias que puderam ser implementadas considerando,

sobretudo, a viabilização técnica e econômica.

3.8. Coleta e preparação das amostras

3.8.1. Pontos de coleta

Os pontos de coleta foram determinados levando em consideração dois

aspectos: a representatividade da amostras e a segurança do coletor. O ponto de

coleta estabelecido para o lodo do decantador foi a caixa do registro de descarga

dos decantadores. Neste ponto o lodo é coletado após um (01) minuto depois da

abertura do registro, intervalo de tempo considerado adequado para que a amostra

se apresentasse de forma homogênea (Figura 3.19 A,B).

53

Figura 3.19 (A,B) – Ponto de coleta dos decantadores (caixa de descarga)

O ponto de coleta estabelecido para a água de lavagem dos filtros - ALF

foi a calha de recolhimento da água de lavagem. Neste ponto a ALF é coletada após

um (01) minuto do acionamento manual do registro de entrada da água, que vem do

reservatório, utilizada para lavar os filtros. O intervalo de tempo de 1 minuto foi

considerado adequado para que a amostra se apresentasse de forma homogênea

(Figura 3.20 A,B).

Figura 3.20 (A,B) – Ponto de coleta da água de lavagem dos filtros (calha)

A B

A B

54

3.8.2. Instruções de coleta

A coleta das amostras de lodo do decantador e da água de lavagem dos

filtros foi realizada de acordo com a metodologia indicada para cada parâmetro a ser

determinado. A Tabela 3.3 apresenta os parâmetros estabelecidos para avaliação e

caracterização do lodo e as instruções de coleta para cada item. Para identificação

das amostras adotou-se a seguinte codificação: água de lavagem dos filtros (F1, F2,

F3); lodo do decantador (D1, D2); água bruta e água tratada.

Tabela 3.2. Instruções de manuseio e preservação das amostras coletadas

Parâmetro Tipo de frasco Volume de amostra

Preservação química

Preservação física

Turbidez plástico 100 mL - Refrigeração Cor aparente Plástico 100 mL - Refrigeração pH plástico 50 mL - Refrigeração Sólidos Totais Plástico 500 mL - Refrigeração Sólidos totais fixos

Plástico 500 mL - Refrigeração

Sólidos totais voláteis

Plástico 500 mL - Refrigeração

Sólidos sedimentáveis

Plástico 1000 mL - Refrigeração

Sólidos suspensos totais

Plástico 500 mL - Refrigeração

Coliformes

totais

Vidro esterelizado 100 mL - Refrigeração

Escherichia

coli

Vidro esterelizado 100 mL - Refrigeração

Nitrogênio Total (NTK) plástico 100 mL 1 mL H2SO4 Refrigeração

Fósforo total plástico 400 mL 1 mL H2SO4 Refrigeração DQO Vidro ambar 100 mL 1 mL H2SO4 - DBO Plástico 500 mL - Refrigeração Ferro

Vidro 1 L 2 mL HNO3 Refrigeração

Manganês Alumínio Cobre Zinco Chumbo Cromo Cádmio

Fonte: SMEWW (2005)

55

3.8.3 Preparação das amostras

Algumas amostras necessitaram de uma preparação específica para

posteriormente serem analisadas. Segue abaixo a preparação realizada de acordo

com a determinação analítica a ser executada.

Análise de metais

As amostras de lodo do decantador e a água de lavagem dos filtros são

amostras líquidas que possuem uma significativa porcentagem de sólidos. Portanto,

para proceder à análise dos metais foi necessário proceder à abertura desta amostra

de acordo com EPA Method 3051A e a metodologia proposta pelo fabricante do

digestor Figura (3.21). Para as amostras de água tratada e água bruta procederam a

determinação dos metais, somente a partir do passo 3.

Figura 3.21. Esquema de preparação e digestão de amostras para análise de

metais

Secagem das amostras em estufa a 60ºC (300 mL)

Pesar 0,5 g da amostra + 6mL HNO3 (65%)

Digestão:

Filtrar as amostras

Análise dos metais FAAS/GF

Concentração em mg.L-1

Programa de digestão Tempo Potência 5’ ......... 300 w (eliminação MO) 5’ .......... 400 w 3’ .......... 800 w (dissolve os metais) 5’ …….. 000 w (resfriamento) MO: matéria orgânica

2

3

4

5

6

1

56

Análise de sólidos

O volume de amostra utilizada para a determinação de sólidos foi:

amostras contendo pouco resíduo: utilizar um volume de 100 mL e amostras

contendo muito resíduo: utilizar somente 50 mL.

A determinação de sólidos nas amostras de lodo, água de lavagem dos

filtros e água bruta foi precedida da seqüência de preparação da Figura 3.22.

Figura 3.22. Esquema de preparação de amostras para análise de sólidos

ANÁLISE

Determinação do volume da amostra

50 mL p/ as amostras: F2, F3, D1, D2

100 mL p/ as amostras: F1 e água bruta

Transferir para cápsula e evaporar até secura em

banho-maria (100ºC)

INÍCIO

FIM

57

A Figura 3.23 apresenta as amostras na estufa que foram evaporadas até

a secura, em temperatura 60 ºC, e a Figura 3.24 apresenta os resultados das

amostras após secagem. As amostras estão identificadas na foto.

Figura 3.23. Amostras de lodo e água bruta na estufa para secagem

Figura 3.24. Amostras de lodo e água bruta após secagem a 60ºC para análise

de sólidos

F1

B D1 D2

F2 F3

58

3.9. Análises físico-químicas e bacteriológicas

Abaixo estão relacionadas as principais análises realizadas durante este

estudo com o objetivo de determinar as características da água bruta, água tratada,

lodo do decantador e água de lavagem dos filtros.

3.9.1. Análise de pH

A concentração hidrogeniônica é uma função da proporção entre os íons

H+ e os íons OH- em solução. Essa propriedade tem influência sobre as funções

fisiológicas da biocenose (comunidade biótica) e sobre a permeabilidade das

membranas vivas, tão importante no metabolismo dos organismos. O pH comanda a

especiação química da água e os processos físico-químicos. O método utilizado foi o

potenciométrico, que se baseia na atividade dos íons hidrônios, por medida

potenciométrica usando o eletrodo de vidro e um eletrodo de referência, ou os dois

combinados.

3.9.2. Análise da turbidez

Turbidez na água é causada pela presença de materiais suspensos, como

argila, sedimentos, matérias orgânicas e inorgânicas e outros organismos

microscópicos. É a alteração da penetração da luz pelas partículas em suspensão,

que provocam a sua difusão e absorção.

O método é baseado na comparação da intensidade da luz espalhada

pela amostra em condições definidas, com a intensidade da luz espalhada por uma

suspensão de padrão de referência. Quanto maior a intensidade da luz espalhada,

maior será a turbidez da amostra. A leitura da turbidez e feita em turbidímetro em

unidades nefelométricas de turbidez (UNT).

A turbidez pode reduzir a eficiência da cloração, pela proteção física dos

microrganismos do contato direto com os desinfetantes. Além disto, as partículas de

turbidez transportam matéria orgânica absorvida que podem provocar sabor e odor.

59

3.9.3. Análise de cor

Cor da água é o resultado principalmente dos processos de

decomposição que ocorrem no meio ambiente. Por este motivo, as águas

superficiais são mais sujeitas a ter cor do que as águas subterrâneas. Alem disso,

pode-se ter cor devido à presença de íons metálicos como ferro e manganês,

plâncton, macrófitas, despejos industriais e substâncias coradas dissolvidas.

Águas superficiais podem parecer ter cor devido ao material em

suspensão, essa coloração é dita “aparente”, porque é como o ser humano a vê,

mas é, na verdade, em parte, o resultado da reflexão e dispersão da luz nas

partículas em suspensão responsáveis pela turbidez. A cor dita “verdadeira” ou “real”

e causada por material dissolvido e colóide. As substâncias que mais

frequentemente adicionam cor as águas naturais são os ácidos húmicos. A

diferenciação entre cor verdadeira e a aparente e dada pelo tamanho das partículas,

isto é, pode-se generalizar que partículas com diâmetro superior a 1,2 µm, causam

turbidez e as com diâmetro inferior, já na classe dos colóides, e substâncias

dissolvidas causam cor verdadeira. Os padrões de potabilidade recomendam para

as águas de abastecimento público, cor não superior a 15 uC.

3.9.4. Análise de metais

As análises de metais foram realizadas pelo Laboratório Central da

COMPESA (GQL) na cidade de Recife, utilizando como metodologia de referência o

Standard Methods for Examination of Water and Wastewater, 21a (2005).

Para a determinação de metais, as amostras foram digeridas em meio

ácido. A digestão foi realizada em forno microondas e a preparação das amostras

para digestão e análise foram executadas de acordo com a EPA Method 3051A

também em acordo com a metodologia proposta pelo fabricante. A Figura 3.25

apresenta as amostras após digestão.

60

Figuras 3.25 (A,B) – Amostras após digestão

As microondas afetam o meio de digestão e são absorvidas pelas

moléculas da amostra. Isto aumenta a energia cinética da matriz causando seu

aquecimento interno que leva a agitação e ruptura da camada superficial do material

que está sendo analisado, expondo sua superfície ao ataque dos ácidos.

Normalmente são utilizados frascos de teflon nestes sistemas por serem

transparentes às radiações e inertes a ácidos minerais até temperaturas superiores

a 200ºC.

As concentrações dos metais Fe, Mn, Cu, Zn, foram determinadas

utilizando a técnica espectrofotometria de absorção atômica por chama (FAAS),

enquanto que os metais Pb, Al, Cr e Cd foram determinados utilizando a

espectrofotometria de absorção atômica em forno grafite (GFAAS).

Na técnica de absorção atômica, a solução a ser analisada é aspirada e

convertida em aerosol, este se mistura com um gás combustível (acetileno) e um

gás oxidante (ar ou óxido nitroso) e fluem para o atomatizador (chama ou forno

grafite), onde sob a elevada temperatura, o solvente é evaporado e as pequenas

partículas que se formam são fundidas e vaporizadas. O vapor é constituído por uma

mistura de compostos que tendem a se decompor em átomos. A radiação de uma

fonte característica do elemento a ser determinado atravessa o sistema de

atomatização, onde parte desta luz é absorvida pelos átomos do analito, sendo o

grau de absorção proporcional à quantidade de átomos livres presentes na chama,

obedecendo a Lei de Lambert-Beer (Vogel, 1986):

A B

61

ABSORBÂNCIA = log I0 / It = K.C.L

I0 = Intensidade da radiação incidente emitida pela fonte de luz

It = Intensidade da radiação transmitida (não absorvida)

C = Concentração da amostra (átomos livres)

K = Constante de proporcionalidade

L = Caminho óptico

A região do espectro a ser lida é isolada por um monocromador, cujo

sistema contém uma célula fotomultiplicadora que registra um sinal que será

processado digitalmente para exprimir os resultados (Vogel, 1986).

3.9.5. Análise de sólidos sedimentáveis

Todas as impurezas da água, com exceção dos gases dissolvidos

contribuem para a carga de sólidos presentes nos recursos hídricos. Sólidos podem

ser classificados de acordo com seu tamanho e características químicas.

O método baseia-se na sedimentação dos resíduos em suspensão devido

à influencia da gravidade o resultado e dado em mg.L-1.

O método e aplicável a amostras de água de superfície, despejos

domésticos e industriais.

As amostras devem ser colocadas em frascos de vidro ou de polietileno.

A análise deve ser efetuada imediatamente após a coleta devida à

impraticabilidade de preservar as amostras.

O método apresenta sensibilidade na faixa acima de 1 mL.L-1 por hora.

Quando ocorrer uma separação do material sedimentável flutuante, não

considerar este último.

62

3.9.6. Análise de sólidos totais e sólidos suspensos

Em saneamento, sólidos nas águas correspondem a toda matéria que

permanece como resíduo, após evaporação, secagem ou calcinação da amostra a

uma temperatura pré-estabelecida, durante um tempo fixado. Em linhas gerais, as

operações de secagem, calcinação e filtração são as que definem as diversas

frações de sólidos presentes na água (sólidos totais, em suspensão, dissolvidos,

fixos e voláteis). Os métodos empregados para a determinação de sólidos são

gravimétricos (utilizando-se balança analítica ou de precisão), com exceção dos

sólidos sedimentáveis, cujo método mais comum é o volumétrico (uso do cone

Imhoff).

Definições das diversas frações

a) Sólidos totais (ST): resíduo que resta na cápsula após a evaporação

em banho-maria de uma porção de amostra e sua posterior secagem em estufa a

103-105°C até peso constante. Também denominado resíduo total.

b) Sólidos em suspensão (ou sólidos suspensos) (SS): é a porção dos

sólidos totais que fica retida em um filtro que propicia a retenção de partículas de

diâmetro maior ou igual a 1,2 µm. Também denominado resíduo não filtrável (RNF).

c) Sólidos Voláteis (SV): é a porção dos sólidos (sólidos totais, suspensos

ou dissolvidos) que se perde após a ignição ou calcinação da amostra a 550-600°C,

durante uma hora para sólidos totais ou dissolvidos voláteis ou 15 minutos para

sólidos em suspensão voláteis, em forno mufla. Também denominado resíduo

volátil.

d) Sólidos Fixos (SF): é a porção dos sólidos (totais, suspensos ou

dissolvidos) que resta após a ignição ou calcinação a 550-600°C após uma hora

(para sólidos totais ou dissolvidos fixos) ou 15 minutos (para sólidos em suspensão

fixos) em forno mufla. Também denominado resíduo fixo.

63

3.9.7. Análise de DBO e DQO

Neste trabalho as análises de DBO e DQO foram realizadas pelos

Laboratórios do Instituto de Tecnologia de Pernambuco – ITEP de acordo com o

Standard Methods for Examination of Water and Wastewater, 21a (2005).

DBO

O teste consiste na determinação de oxigênio dissolvido na amostra antes

e após um período de incubação a 20°C. O período de incubação é comumente de

cinco dias. O método aplica-se às águas receptoras de cargas poluentes, aos

despejos domésticos e indústrias e aos efluentes de tratamento de despejos. O

conhecimento da DBO é essencial para o controle de poluição dos corpos d`água e

para os projetos de estação de tratamento de despejos.

DQO

O método baseia-se na oxidação de matéria orgânica por dicromato de

potássio em meio ácido. Os compostos orgânicos de peso molecular baixo e os

ácidos graxos só são oxidados em presença de sulfato de prata, que é catalisador.

O excesso de dicromato é titulado com sulfato ferroso amoniacal, e usa-se ferroína

como indicador.

3.9.8. Análise de nitrogênio e fósforo total

Os elementos nitrogênio e fósforo, essenciais para o crescimento dos

microorganismos, plantas e animais, são conhecidos como nutrientes ou

bioestimulantes. A presença de traços de outros elementos, como o ferro, são

também necessários para o crescimento biológico, mas nitrogênio e fósforo são, na

maioria dos casos, os principais nutrientes de importância. Uma vez que o

Nitrogênio é um elemento construtivo essencial na síntese da proteína, os dados de

nitrogênio serão necessários para avaliar a tratabilidade do efluente por processos

64

biológicos. Nitrogênio insuficiente pode necessitar de adição de nitrogênio para

tornar o efluente tratável. Os requisitos de nutrientes para o tratamento biológico de

efluentes devem ser avaliados onde o controle do crescimento algal nos corpos

receptores do efluente tratado é necessário, desta maneira, a remoção ou redução

de nitrogênio em efluentes antes do despejo em corpo receptor faz-se necessária.

O nitrogênio em recursos hídricos pode se apresentar de diversas formas,

como: nitrato (NO3-), nitrito (NO2

-), amônia (NH3), nitrogênio molecular (N2) e

nitrogênio orgânico. É um elemento indispensável para o crescimento de algas e

quando em grandes quantidades, pode levar a um processo de eutrofizacão de

lagos e represas. O nitrogênio amoniacal pode estar nas formas de NH3 (amônia) e

do ion NH4+ (amônio), em equilíbrio numa solução aquosa. A amônia pode ser

oxidada através das bactérias (nitrosomonas) a nitrito e, dando continuidade à

oxidação, as nitrobactérias o transformam em nitrato. Águas com predominância de

nitrogênio orgânico e amoniacal caracterizam poluição por descarga de esgoto

recente. Já os nitratos indicam poluição remota, porque os nitratos é o produto final

de oxidação do nitrogênio. Nitratos e nitritos podem acusar problemas de ordem

fisiológica ao consumidor, que é a perda da capacidade de oxigenação do sangue.

O termo Nitrogênio Kjeldahl Total – NKT refere-se à combinação de

amônia e nitrogênio orgânico. O método de determinação de NKT foi desenvolvido

em 1883 por Johan Kjeldahl, e tornou-se um método de referência para

determinação de nitrogênio (Labconco, 2005). O método consiste de uma completa

digestão das amostras em ácido sulfúrico concentrado com catalisadores tais como

sais de cobre e titânio, em alta temperatura. Outros aditivos podem ser introduzidos

durante a digestão de maneira a aumentar o ponto de ebulição da mistua.

O fósforo se apresenta na água de varias formas, tais como: ortofosfatos

(PO43-, HPO42-, H2PO4-), a principal forma de fósforo encontrado nas águas,

polifosfatos e fósforo orgânico. O método baseia-se na liberação de fósforo como

ortofosfato da matéria orgânica em suspensão e da matéria em suspensão

presentes na água e posterior análise colorimétrica. Os ortofosfatos liberados

reagem com o molibdato de amônio em presença de tartarato de antimônio e

potássio, formando um complexo antimônio-fosfomolibdico. Este complexo é

reduzido pelo ácido ascórbico a um complexo intensamente azul. A cor desenvolvida

é proporcional à concentração do fósforo e é lida em espectrofotômetro a 860nm. O

65

método é aplicável a amostras de despejos industriais e esgotos sanitários. As

amostras são coletadas em frascos de vidro previamente lavados com acido

clorídrico (HCl) e enxaguados varias vezes com água destilada. Os arsenatos

reagem com o molibdato formando uma cor azul, idêntica à produzida pelo fósforo.

Concentrações elevadas de ferro podem precipitar o fósforo dando interferência

negativa.

As análises de Nitrogênio e Fósforo Total foram realizadas no Instituto de

Tecnologia de Pernambuco – ITEP. Os métodos utilizados para a determinação

destes elementos foram: Método Nitrogênio Kjeldahl Total e Persulfato,

respectivamente.

3.9.9. Análises bacteriológicas

A preservação da qualidade das águas é uma necessidade universal que

exige séria atenção por parte das autoridades sanitárias e órgãos de saneamento,

particularmente em relação aos mananciais e águas destinadas ao consumo

humano, visto que sua contaminação por excretas de origem humana ou animal

pode torná-los um veículo na transmissão de agentes de doenças infecciosas e

parasitárias.

Embora estejam disponíveis vários métodos para determinação dos

microrganismos patogênicos responsáveis pelas doenças de veiculação hídrica,

essas análises são complexas, demoradas e dispendiosas. Além disso, somente

pessoas e animais infectados eliminam esses microrganismos, que podem estar em

concentrações extremamente baixa nas amostras de água. Por esse motivo

considera-se contaminada a água que contenha bactérias indicadoras de poluição

fecal, devido ao risco da presença de microrganismos enteropatogênicos (Cetesb,

2005).

Segundo Cetesb (2005), além de fornecer informações sobre a presença

de contaminação fecal na água, as análises microbiológicas são úteis para avaliar-

66

se a eficácias de métodos de tratamento para determinados grupos de

microrganismos.

As bactérias coliformes, como a Escherichia coli, e os Estreptococos

fecais (enterecocos), que residem no intestino do homem, são eliminados, em

grandes quantidades, nas fezes do homem e de outros animais de sangue quente,

em média 50 milhões por grama. Esgoto doméstico bruto geralmente contém mais

de 3 milhões de coliformes por 100 mL. As bactérias e vírus patogênicos causadores

de doenças ao homem originam-se da mesma fonte, ou seja, descargas fecais de

pessoas contaminadas. Logo, a água contaminada por poluição fecal é identificada

como sendo potencialmente perigosa pela presença de coliformes (Barbosa, 2005).

A Escherichia coli é encontrada em esgotos, efluentes tratados e águas naturais e

solo sujeitos à contaminação fecal recente de humanos, animais domésticos,

selvagens e pássaros, e sua presença requer providências imediatas.

Na Portaria 518 do Ministério da Saúde (Brasil, 2004), coliformes são

definidos como todos os bacilos gram-negativos, aeróbios facultativos, não

formadores de esporos, oxidase-negativa, capazes de crescer na presença de sais

biliares ou outros compostos ativos de superfície (surfactantes) com propriedades

similares de inibição de crescimento e que fermentem a lactose com produção de

aldeído e gás a 35ºC (trinta e cinco graus Celsius), em 24-48 (vinte e

quatro/quarenta e oito) horas. Quanto às técnicas de detecção, consideram-se do

grupo coliformes aqueles organismos que na técnica dos tubos múltiplos (ensaios

presuntivo e confirmatório) fermentem a lactose, com produção de gás a 35ºC (trinta

e cinco graus Celsius); no caso da técnica da membrana filtrante, aqueles que

produzem colônias escuras, com brilho metálico, a 35ºC (trinta e cinco graus

Celsius), em meios de cultura do tipo endo, no prazo máximo de 24 (vinte e quatro)

horas (BRASIL, 2004). Coliformes fecais ou coliformes termotolerantes: são as

bactérias do grupo coliformes que apresentam as características do grupo, porém à

temperatura de incubação de 44,5ºC (quarenta e quatro e meio graus Celsius), mais

ou menos 0,2 (dois décimos) por 24 (vinte e quatro) horas (BRASIL, 2004).

Neste Trabalho o coliforme total foi determinado pelo método dos tubos

múltiplos do número mais provável (NMP), utilizando-se a lactose como meio de

cultura com produção de ácido, gás e aldeído à temperatura de 35,ºC ± 0,5 ºC, em

24- 48 horas. Já o coliforme fecal foi determinado pelo subgrupo das bactérias do

67

grupo coliforme que fermentam a lactose com produção de ácido e gás à

temperatura de 44,5 ºC ± 0,2 ºC, em 24 horas.

3.9.10. Ensaios de floculação

Os ensaios de floculação são utilizados em estações de tratamento de

água, visando determinar as condições ótimas de floculação, no que diz respeito às

dosagens de coagulantes e pH adequado para floculação.

O ensaio consiste na simulação dos processos de coagulação, floculação,

decantação e filtração de uma ETA. Um conjunto de seis jarros de vidro ou

polietileno é colocado sobre uma plataforma, com sistema de agitação que permite

variações de rotações no jarro de 0-300 rpm, e sistema de adição simultânea de

produtos químicos. A filtração é simulada usando-se sistema de filtração simples

com papel de filtro (filtração rápida).

3.10. Reagentes e soluções

Para a análise de metais, na preservação das amostras e na digestão, foi

utilizado o ácido nítrico (65%) do fabricante Merck.

Para as análises microbiológicas utilizou-se os seguintes meios de

cultura: solução de caldo lactosado de concentração dupla e solução de caldo verde

brilhante do fabricante Merck.

Na preservação das amostras para análise de DQO e fósforo total foi

utilizado o ácido sulfúrico 95-97 % p.a. ISO, fabricante Merck.

Os padrões de calibração do medidor de pH foram as soluções tampão

pH 7,00 ± 0,007 e pH 4,00 ± 0,007, do fabricante Isosol.

Para a calibração do Turbidimetro foi utilizado o padrão formazina 4.000

NTU, fornecido pelo fabricante Policontrol.

68

Para a calibração do Colorímetro Aquacolor foi utilizado o padrão de Cor

500 uC fornecido pelo fabricante Policontrol.

As soluções foram preparadas utilizando-se água destilada, exceto para

metais, que foi utilizada água destilada e deionizada.

3.11. Instrumentação

As análises de metais foram realizadas no Laboratório Central da

Gerência de Qualidade da COMPESA (GQL), na cidade de Recife, utilizando como

metodologia de referência o Standard Methods for Examination of Water and

Wastewater, 21a (2005), aplicando a técnica de Espectrofotometria de Absorção

Atômica por Chama e Forno Grafite. O equipamento utilizado foi o SpectrAA modelo

220FS – marca Varian (Figura 3.26. A,B,C).

A

69

Figura 3.26 (A,B,C) - Espectrofotômetro de Chama e Forno Grafite

A preservação das amostras e a digestão foram feitas com ácido nítrico

(65%) da Merck. O forno microondas utilizado para realizar a digestão das amostras

foi o modelo DGT 100 plus do fabricante Provecto Analítica (Figura 3.27).

C

B

70

Figura 3.27. Forno microondas utilizado na digestão de amostras para análise

de metais

As análises de Sólidos Totais também foram realizadas na GQL (Gerência

de Qualidade) pelo método gravimétrico.

As análises de DBO, DQO, Nitrogênio Total, Fósforo Total e Sólidos

Suspensos Totais foram realizadas no ITEP (Instituto de Tecnologia de Pernambuco

– Recife/PE) de acordo com o Standard Methods for Examination of Water and

Wastewater, 21a (2005).

As análises de Cor, Turbidez, pH e bacteriológico foram realizadas no

Laboratório Regional de Controle de Qualidade em Arcoverde-PE.

O equipamento utilizado para determinação de Cor foi o Aquacolor da

Policontrol e, para determinação da Turbidez foi o Turbidímetro Policontrol, modelo

AP 2000 (Figura 3.28).

71

Figura 3.28. Turbidímetro AP 2000 e Aquacolor Policontrol

As análises bacteriológicas foram realizadas no Laboratório de Controle

de qualidade da água em Arcoverde. Os instrumentos utilizados para esta análises

foram autoclave, estufa de incubação e estufa de esterilização (Figuras 3.29 e 3.30).

Figura 3.29. Estufa incubação e autoclave

72

Figura 3.30. Estufa de esterilização (marca FANEM)

O equipamento utilizado para os ensaios de floculação foi o Jar test –

Policontrol - modelo Floc Control II. Composto por seis (06) béqueres de polietileno,

um (01) sistema de agitação com faixa de rotação de 0 – 150 rpm e um sistema de

adição simultânea de soluções (Figura 3.31 A,B).

A

73

Figura 3.31 (A,B) Jar test – Policontrol (modelo Floc Control II)

O equipamento utilizado para medição de pH foi o potenciômetro modelo

DM20 (Digimed).

B

74

CAPÍTULO IV

RESULTADOS E DISCUSSÃO

4.1. Considerações iniciais

A exposição dos resultados tem como primeiro ponto a caracterização da

área determinada para estudo, ou seja, apresentar as especificações técnicas da

Estação de Tratamento de Água de onde foram levantados os dados dos resíduos,

no intuito de obter uma visão ampla dos processos que envolvem sua geração.

Posteriormente, são também apresentados os dados de qualidade da água bruta e

da água tratada. Por fim, os resultados das análises executadas que caracterizam e

quantificam o lodo da ETA e as principais ações de minimização destes resíduos

associadas aos custos/benefícios.

O objetivo principal deste trabalho está voltado para a caracterização e

quantificação do lodo gerado nos decantadores e filtros. Portanto, as avaliações da

qualidade da água bruta e água tratada foram abordadas visando apenas os

parâmetros Turbidez e Cor, no qual refletem sua influência direta na qualidade do

lodo e são monitorados com uma freqüência significativamente maior.

4.2. Dados operacionais da ETA de Buíque

Estão abaixo relacionados os principais dados operacionais da Estação de

Tratamento em estudo. As informações foram extraídas dos relatórios internos da

empresa.

Tipo de Manancial: superficial / barragem de acumulação

Nome do manancial de superfície: Açude Mulungu

75

Capacidade do açude: 1.228.670 m3.

Tipo de captação: gravidade

Vazão de operação: 98,71 m3.h-1 (27,42 L.s-1)

Horas de funcionamento: 24 h.dia-1

Processos e operações da ETA: pré-oxidação/desinfecção; mistura rápida

(coagulação); floculação; decantação; filtração rápida descendente

Tecnologia: tratamento convencional (ciclo completo)

Unidade de mistura rápida: placa de orifício

Unidade de floculação: 02 floculadores (alabama)

Unidade de decantação: 02 decantadores (modular)

Unidade de filtração: 03 filtros (rápido descendente)

Reservatório de água tratada: reservatório elevado com 500 m3 de capacidade

Macro-medição da água bruta/tratada: não possui macro-medidores

Volume consumido por economia: 20 m3

Número de economias: 2.988

População abastecida: 13.180 habitantes

Cobertura do serviço: 26%

Índice de perda de água: 43,95%

A Figura 4.1 demonstra uma visão geral do tratamento e os principais

processos envolvidos, sendo que F1, F2 eF3 indicam os (03) três filtros, DEC1 e

DEC2 indicam os (02) dois decantadores e FLOC1, FLOC2 representam os (02) dois

floculadores que constituem as unidades de tratamento.

76

Figura 4.1. Unidades de tratamento da ETA de Buíque

4.3. Características do manancial e dados de monitoramento

O manancial de superfície de onde é captada a água que é tratada pela

ETA de Buíque é classificado conforme Resolução CONAMA nº 357/05 como água

doce, classe 3, destinada ao abastecimento doméstico após tratamento

convencional.

Os dados do manancial monitorados pela empresa atendem parcialmente

a legislação vigente. Até o presente momento são determinados os parâmetros Cor

e Turbidez da água bruta, decantada e tratada. O monitoramento da Cor e Turbidez

é executado diariamente a cada 2 horas na própria unidade de tratamento, as

análises são realizadas pelos operadores da ETA. É realizado também o

monitoramento semestral dos parâmetros físico-químicos e metais preconizados

pela Portaria Federal Nº 518 de 2004 do Ministério da Saúde.

FLOC 1 FLOC 2

DEC 1 DEC 2

F 2 F 3 F 1

77

4.3.1 Monitoramento físico-químico

A Tabela 4.1 indica os valores médios anuais e os valores médios dos

períodos de chuva (setembro a fevereiro) e estiagem (março a agosto) do ano de

2007 e 2008 para a Cor e Turbidez da água bruta. As Figuras 4.2 e 4.3 apresentam

graficamente o comparativo da variação média mensal dos anos 2007 e 2008 para

Turbidez e Cor, respectivamente.

Tabela 4.1. Qualidade da água bruta (Açude Mulungu)

Parâmetros Turbidez (NTU) Cor (mg Pt-Co. L-1)

2007 2008 2007 2008

Média anual 24,9 40,8 251,5 268,2

Média (set – fev) 26,9 34,4 346,4 264,5

Média (mar – ago) 23,0 41,5 194,6 273,8

Fonte: COMPESA – Laboratório de Arcoverde

Turbidez - Água Bruta

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

70,0

Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez

Período

Va

lore

s M

éd

ios

de

Tu

rbid

ez

(NT

U)

20072008

Fonte: Compesa

Figura 4.2. Variação da média mensal da Turbidez da água bruta

78

Cor - Água Bruta

0

100

200

300

400

500

Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez

Período

Va

lore

s M

éd

ios

de

Co

r (m

g P

t-C

o/L

)

20072008

Fonte: Compesa

Figura 4.3. Variação da média mensal da Cor da água bruta

O que se pode verificar de acordo a Tabela 4.1 e as Figuras 4.2 e 4.3 é

que existe uma sazonalidade ao traçar o perfil das concentrações de Turbidez e Cor.

Estes parâmetros dependem do fator natureza que altera significativamente durante

os períodos de chuva e/ou estiagem. Outro fator bastante influente é a concentração

de alguns metais que estão presentes neste manancial, a depender do período, ferro

e manganês interferem sensivelmente na cor da água. Nos meses de setembro,

outubro e novembro de 2007 não foram efetuadas as análises de Cor. Nos meses

de novembro e dezembro de 2008 não constam os resultados devido ao projeto ter

sido finalizado no mês de outubro deste mesmo ano.

4.3.2. Avaliação de metais presentes na água bruta

Os parâmetros investigados para as análises de metais na água bruta

são: alumínio, ferro, manganês, chumbo, cobre, cádmio, cromo e zinco. Os

resultados foram expressos em mg.L-1. A Tabela 4.2 apresenta os resultados para

os meses de agosto, setembro e outubro de 2008.

79

Tabela 4.2. Resultados para os metais analisados na água bruta

Metais

Concentrações (mg.L-1)

Agosto/08 Setembro/08 Outubro/08

Fe 3,63 3,91 3,97

Mn < 0,05 0,06 0,11

Zn < 0,05 < 0,05 < 0,05

Cu < 0,05 < 0,05 < 0,05

Cd < 0,004 < 0,004 < 0,004

Cr 0,01 < 0,005 < 0,005

Pb 0,01 < 0,005 < 0,005

Al 2,90 2,35 1,34

Os metais que apresentaram concentrações consideráveis foram: ferro,

alumínio e manganês. O Fe e o Mn são metais que presentes na água bruta

dificultam bastante seu tratamento, sendo necessário removê-los no início do

processo. Para removê-los, é utilizada uma pré-oxidação com cloro. No caso da ETA

Buíque, utiliza-se o cloro gasoso em cilindros de 900 kg com uma vazão de 2 kg.h-1.

4.3.3. Monitoramento hidrobiológico

O artigo 5º da Portaria Nº 518/04 MS preconiza que ao exceder o número

de 20.000 células.mL-1 de cianobactérias na água do manancial, no ponto de

captação durante o monitoramento semestral, será exigida a análise semanal de

cianotoxinas na água na saída do tratamento e nas entradas (hidrômetros) das

clínicas de hemodiálise e indústrias de injetáveis, sendo que esta análise pode ser

dispensada quando não houver comprovação de toxicidade na água bruta por meio

da realização semanal de Bioensaios em camundongos.

A Tabela 4.3 indica o Monitoramento Hidrobiológico na amostra de água

bruta do Açude Mulungu no ano de 2007 e 2008, com seus respectivos resultados

de concentração de organismos (cel.mL-1) para cada mês. O ano de 2007 foi

80

caracterizado pelo monitoramento mensal, enquanto que o período de 2008 ocorreu

apenas o cumprimento da Portaria Nº 518/04 MS com uma avaliação semestral.

Tabela 4.3. Qualidade hidrobiológica da água bruta (Açude Mulungu)

Ano 2007 2008

Mês Concentração

(cel.mL-1) Toxicidade Concentração

(cel.mL-1) Toxicidade

Jan

< 10.000 Não realizada

< 10.000 Não realizada

Fev Mar Abri Mai Jun Jul > 20.000 Não detectada Ago > 10.000 Não realizada Set

< 10.000 Não realizada Out Nov Dez

Fonte: COMPESA – GQL * Apenas para valores acima de 20.000 cel.mL-1é obrigatória a análise de Toxicidade através de Bioensaio com camundongos (Portaria 518/04 M/S).

No segundo semestre do ano de 2007 foram detectadas florações de

cianobactérias com concentrações acima de 10.000 cel.mL-1, entretanto, não foram

observadas toxicidades (efeitos deletérios) na amostra testada através do método de

Bioensaios com camundongos. Para o período de 2008, as concentrações não

superaram o valor preconizado como limite de segurança pela legislação.

O grupo detectado pelas análises hidrobiológicas realizadas foram as

Cianofíceas e os principais organismos encontrados foram:

� Aphanizonema � Merismopedia

� Aphanocapsa � Microcystis

� Coelomoron � Planktolyngbya

� Cylindrospermopsis � Planktothrix

� Geitlerinema � Raphidiopsis

81

4.4. Qualidade da água tratada distribuída

4.4.1. Monitoramento físico-químico

A Tabela 4.4 indica os valores médios anuais e os valores médios dos

períodos de chuva (setembro a fevereiro) e estiagem (março a agosto) do ano de

2007 e 2008 para a Cor, Turbidez e Cloro Residual Livre (CRL) da água tratada

coletada na saída do reservatório. As Figuras 4.4 e 4.5 apresentam graficamente o

comparativo da variação média mensal dos anos 2007 e 2008 para Turbidez e Cor

respectivamente. Para garantir o valor mínimo determinado pela legislação de 0,2

mg.L-1. de Cloro Residual Livre e a qualidade bacteriológica em qualquer ponto da

rede de distribuição, é estipulado o valor de 3,0 mg.L-1 de CRL na saída do

reservatório.

Tabela 4.4. Qualidade da água tratada (saída da ETA)

Parâmetros

Turbidez (NTU) Cor (mg Pt-Co. L-1) CRL (mg.L-1.)

*VMP: 5 uT *VMP: 15 uC ≥ 0,5

2007 2008 2007 2008 2007 2008

Média anual 2,18 2,85 11,06 8,88 2,94 2,92

Média (set – fev) 2,47 2,09 12,73 5,76 2,90 2,98

Média (mar – ago) 1,89 3,36 9,95 10,95 2,91 2,93

*VMP: valor máximo permitido (Portaria Nº 518/04 MS) CRL: cloro residual livre uT: unidade de turbidez / uC: unidade de cor

82

Turbidez - Água Tratada

0

1

2

3

4

5

6

7

8

Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out nov Dez

Período

Val

ore

s M

éd

ios

de

Tu

rbid

ez

(NTU

)20072008

Fonte: COMPESA – GQL

Figura 4.4. Variação mensal da Turbidez da água tratada da ETA de Buíque

Cor - Água Tratada

0

5

10

15

20

Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out nov Dez

Período

Val

ore

s M

éd

ios

de

Co

r (m

g P

t-C

o/L

)

2007

2008

Fonte: COMPESA – GQL

Figura 4.5. Variação mensal da Cor da água tratada da ETA de Buíque

83

De acordo com o que determina a Portaria Nº 518 do Ministério da Saúde

de 2004, os valores de Cor, Turbidez e CRL na saída do tratamento, após

desinfecção são respectivamente, 15 (uC), 5 (uT) e CRL ≥ 0,5 mg.L-1. Observando

apenas a média anual da Tabela 4.4, pode-se dizer que a ETA de Buíque

apresentou-se dentro dos valores exigidos como padrão de potabilidade. O

monitoramento da água na saída do tratamento é executado diariamente a cada

duas horas pelos operadores da ETA.

4.4.2. Avaliação de metais na água tratada

Os parâmetros investigados para as análises de metais na água tratada

são: alumínio, ferro, manganês, chumbo, cobre, cádmio, cromo e zinco. Os

resultados foram expressos em mg.L-1. A Tabela 4.5 apresenta os resultados para

os meses de agosto, setembro e outubro de 2008.

Tabela 4.5. Resultados para os metais analisados na água tratada

Metais

Concentrações (mg.L-1) Portaria 518/MS

Agosto/08 Setembro/08 Outubro/08 * VMP

Fe 0,65 0,79 0,56 0,3

Mn < 0,05 < 0,05 0,05 0,1

Zn < 0,05 < 0,05 < 0,05 5,0

Cu < 0,05 < 0,05 0,05 2,0

Cd < 0,004 < 0,004 < 0,004 0,005

Cr 0,01 0,02 < 0,005 0,05

Pb 0,01 < 0,005 < 0,005 0,01

Al 3,24 4,47 2,39 0,2

*VMP: valor máximo permitido (Portaria nº518 MS/04)

84

Os metais que apresentaram concentrações consideráveis foram: ferro e

o alumínio. Sendo que a concentração dos metais Fe e Al estão fora dos padrões de

potabilidade estabelecidos na Tabela 5, Artigo 16º da Portaria Nº 518 do Ministério

da Saúde de 2004.

Na Tabela 4.5, constam os resultados encontrados nas análises e os

valores máximos permitidos pela Legislação. A utilização de sulfato de alumínio

como coagulante, quando utilizado sem o devido acompanhamento de sua dosagem

ideal, acaba proporcionando o efeito inverso ao objetivo do tratamento. Comparando

os valores encontrados na água bruta (Tabela 4.2) com os resultados para água

tratada, percebe-se um aumento na concentração destes metais, o que se

caracteriza como contaminação e risco para a saúde humana e de animais.

4.5. Caracterização do lodo do decantador

A caracterização do lodo gerado no decantador foi realizada mediante as

análises de pH, DBO, DQO, Fósforo Total, Nitrogênio Total, Sólidos Totais, Metais,

Bacteriológicas, Cor e Turbidez. Os resultados encontrados estão abaixo

relacionados a seguir por grupo.

a) Sólidos Totais, Sólidos Suspensos Totais e Sólidos Sedimentáveis

A determinação da concentração de sólidos no lodo de ETA é uma das

principais análises a serem feitas com o objetivo de realizar sua caracterização e

quantificação.

A característica orgânica ou inorgânica do lodo, a produção de matéria

seca e o direcionamento para escolha das alternativas de tratamento e disposição

do lodo, são todos justificados pela determinação do teor de sólidos. A Tabela 4.6

apresenta os resultados encontrados para a concentração de sólidos totais, sólidos

85

suspensos totais e sólidos sedimentáveis para o lodo proveniente dos decantadores

01 e 02.

Tabela 4.6. Resultados dos sólidos para o lodo dos decantadores

Data da coleta Decantador 1 (mg.L-1) Decantador 2 (mg.L-1)

ST SST SS (mL.L-1) ST SST SS (mL.L-1)

25/08/08 (Ago) 7.296 7.430 900 4.140 4.110 220

30/09/08 (Set ) 9.270 9.750 800 2.412 2.095 200

06/10/08 (Out) 3.328 3.010 270 5.230 5.025 750

Média 6.631 6.730 657 3.927 3.743 390

Média D1/D2 5.279 5.237 524

ST: sólidos totais; SST: sólidos suspensos totais; SS: sólidos sedimentáveis. Média D1/D2: média geral para os resultados dos Decantadores 1 e 2.

De acordo com os resultados supracitados na Tabela 4.6, tem-se que o

valor médio encontrado para a concentração de sólidos totais no lodo do decantador

foi de 5.279 mg.L1. O que confere com os dados de literatura (Richter, 2001) que

definem um a faixa de 1.000 a 40.000 mg.L1 ou 0,1 a 4,0 %.

A Tabela 4.7 apresenta os mesmos dados em porcentagem, convergindo

com os dados fornecidos pela literatura pesquisada (Richter, 2001), média de 0,53%

de sólidos totais para os resultados encontrados dos decantadores 1 e 2.

Tabela 4.7. Percentual de sólidos totais nas amostras de lodo dos decantadores

Data da coleta Decantador 1 (mg.L-1) Decantador 2 (mg.L-1)

ST % ST %

25/08/08 (Ago) 7.296 0,73 4.140 0,41

30/09/08 (Set ) 9.270 0,93 2.412 0,24

06/10/08 (Out) 3.328 0,33 5.230 0,52

Média 6.631 0,66 3.927 0,39

Média D1/D2 5.279 0,53

ST: sólidos totais; Média D1/D2: média geral para os resultados dos Decantadores 1 e 2.

86

A Tabela 4.8 apresenta os valores encontrados para as análises de

sólidos totais fixos e sólidos totais voláteis. Estas análises têm como objetivo

determinar as características inorgânica ou orgânica do lodo.

Tabela 4.8. Relação entre sólidos suspensos e sólidos totais voláteis

Data da coleta Decantador 1 (mg.L-1) Decantador 2 (mg.L-1)

STF STV % STV STF STV % STV

25/08/08 (Ago) 5.344 1.952 27 3.386 754 18

30/09/08 (Set ) 6.598 2.673 29 1.642 770 32

06/10/08 (Out) 2.320 1.008 30 3.782 1.448 28

Média 4.754 1.877 28 2.937 991 25

Média D1/D2 3.845 1.434 27

STF: sólidos totais fixos; STV: sólidos totais voláteis; %SVT: percentual de sólidos totais voláteis. Média D1/D2: média geral para os resultados dos Decantadores 1 e 2.

A partir dos resultados demonstrados pela Tabela 4.8, pode-se observar o

caráter inorgânico do lodo em análise, concordando com os dados citados por

Richter (2001), devido à predominância do valor de sólidos totais fixos em relação

aos sólidos totais voláteis, apresentando, portanto, uma pequena porção

biodegradável e prontamente oxidável em torno de 27% de compostos voláteis. Por

diferença, tem-se 73% de sólidos totais fixos.

Segundo a Resolução CONAMA Nº 357/2005, os efluentes de qualquer

fonte poluidora somente poderão ser lançados, direta ou indiretamente, nos corpos

d’água desde que obedeçam às condições e padrões exigidos em seu artigo 34º.

Observando a atual forma de lançamento do lodo do decantador e da água de

lavagem dos filtros, apesar de serem lançados no solo, não deixam de ser um

efluente potencialmente tóxico, podendo contaminar mananciais subterrâneos ou

superficiais próximos a estes lançamentos. Portanto, comparando os resultados

encontrados para sólidos sedimentáveis, média de 524 mL.L-1 (Tabela 4.6) com o

que preconiza o artigo nº 34 da Resolução CONAMA 357/05, todos os resultados

estão fora do limite determinado (1mL.L-1).

87

b) Nitrogênio Total, Fósforo Total, DBO, DQO, pH

Os parâmetros nitrogênio e fósforo total, DBO, DQO e pH são importantes

indicadores estabelecidos para caracterizar o resíduo das ETAs. Através das

análises é possível se ter uma noção do grau de poluição e dos impactos que

podem ser gerados no meio ambiente com o lançamento dos resíduos sem

tratamento prévio e adequado.

A partir do diagnóstico dos resultados para as análises mencionadas e,

dependendo das características, os resíduos de ETA podem estar potencializando a

degradação do meio ambiente e a perda da qualidade de vida das comunidades que

estão próximas à área onde estes lançamentos são realizados.

A Tabela 4.9 apresenta os resultados para as análises de nitrogênio e

fósforo total, DBO, DQO e pH realizadas nos lodos dos decantadores 01 e 02 da

ETA de Buíque.

Tabela 4.9. Resultados de N, P, DBO, DQO e pH para o lodo dos decantadores

Parâmetros Decantador 1 (mg.L-1) Decantador 2 (mg.L-1) Set Out Média Set Out Média

DBO 113 71 92 117 109 113 DQO 495 670 582 904 756 830 Nitrogênio Total 10,4 14,6 12,5 7,5 11,6 9,6 Fósforo Total 2,13 2,45 2,29 8,6 2,38 5,5 pH 4,3 3,6 3,95 4,2 3,3 3,8

De acordo com Von Sperling (1988), a elevada relação entre DQO e DBO

indica a predominância de material não biodegradável, o que pode ser observado na

Figura 4.6. A média geral da relação DQO/DBO (7,1), encontrada entre os

decantadores 1 e 2 para os meses de setembro e outubro de 2008, mostra que o

lodo tem um conteúdo orgânico bastante estável e baixa biodegradabilidade,

característica que anteriormente foi observada a partir dos resultados da

concentração dos sólidos voláteis em relação aos sólidos totais fixos.

88

Relação DQO/DBO para o decantadores 1 e 2

6,1

8,2

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

8,0

9,0

10,0

set/08 out/08Período

D1D2Média

Figura 4.6. Relação DQO/DBO para o lodo dos decantadores 1 e 2 da ETA

Buíque

c) Bacteriológico

Com relação aos agentes patogênicos, os resultados dependem das

condições sócio-ambientais e econômicas de cada região onde está localizada a

ETA. Não existe uma caracterização generalizada para este parâmetro, cada ETA

possui um comportamento, sendo este também influenciado pelas condições

operacionais e tratamentos disponibilizados para a água. A Tabela 4.10 mostra os

resultados encontrados para os decantadores 1 e 2 da ETA Buíque.

Tabela 4.10. Resultados bacteriológicos para o lodo dos decantadores

Parâmetros Decantador 1 (NMP.100mL-1) Decantador 2 (NMP.100mL-1)

Set Out Set Out Coliformes totais - Ausência - Ausência Escherichia coli 28.000 Ausência 14.000 Ausência

89

Os resultados apresentam uma baixa concentração e/ou ausência destes

microorganismos no lodo, este comportamento se deve ao fato de que no tratamento

da água aplica-se cloro gasoso no início do processo, como forma de pré-oxidação

do ferro e manganês presentes em concentrações significativas e que devem ser

removidos.

d) Metais

Os parâmetros que foram investigados para as análises de metais no lodo

dos decantadores são: alumínio, ferro, manganês, chumbo, cobre, cádmio, cromo e

zinco. Os resultados foram expressos em mg.kg-1. A Tabela 4.11 apresenta os

resultados para os meses de agosto, setembro e outubro de 2008.

Tabela 4.11. Resultados para os metais analisados no lodo gerado pelos

decantadores

Metais

Concentrações (mg.kg-1)

Agosto/08 Setembro/08 Outubro/08 Média

Fe 9.292,08 15.155,60 11.397,04 11.948,24

Mn 150,28 111,58 76,43 112,76

Zn 8,12 6,39 4,81 6,44

Cu 5,72 2,22 1,47 3,13

Cd 0,11 0,24 0,09 0,15

Cr 7,79 6,76 4,39 6,31

Pb 5,56 3,92 21,94 10,47

Al 1.079,81 5.547,01 5.783,61 4.136,81

A partir dos resultados encontrados na Tabela 4.11, é possível avaliar a

concentração de metais presentes no lodo gerado nos decantadores para o período

de monitoramento proposto neste estudo. Os metais que se apresentaram em

concentrações consideráveis são: ferro, alumínio e manganês.

90

A presença do alumínio e ferro em concentrações bastante significativas

no lodo se deve à utilização do sulfato de alumínio como coagulante, o qual se

precipita nos decantadores na forma de hidróxido de alumínio. Os teores de Fe e Mn

se devem também às características da água bruta que é tratada na ETA

proveniente do açude Mulungu. Esta água bruta possui elevadas concentrações de

Fe e Mn, tomando-se como referência o monitoramento da concentração destes

metais na água bruta durante os meses de agosto, setembro e outubro de 2008,

tem-se a concentração média de 3,8 mg.L-1 e 0,1 mg.L-1 respectivamente.

4.6. Quantificação do lodo gerado nos decantadores da ETA-Buíque

A determinação da quantidade de lodo gerado pelos decantadores foi

estimada através do volume de lodo gerado medido in loco. O resultado está

expresso em g de matéria seca por m3 de água tratada.

A ETA Buíque possui 02 (dois) decantadores tipo modular, estes módulos

proporcionam uma taxa de aplicação de 120 m3 / m2 x dia e sua capacidade nominal

é de 105 m3.h-1. Cada decantador possui um volume total de 32,4 m3, entretanto,

para os cálculos de massa de lodo gerada é utilizado o volume vazio do decantador

após sua descarga, que é de 16,84 m3.

4.6.1. Cálculo da produção de sólidos em relação ao volume de água tratada

produzida

Para calcular a massa de sólidos em relação ao volume de água tratada

produzida foi adotada a média dos resultados das análises de Sólidos Totais dos

três meses de monitoramento (agosto/setembro/outubro) como referência (Tabela

4.6).

91

Tabela 4.12. Produção de lodo em relação ao volume de água tratada produzida

Mês Nº descargas (D1+D2)

Volume produzido

água tratada (m3.mês-1)

Volume lodo (m3)

Massa lodo (g)

Produção de lodo

(g de matéria seca – m3

água tratada) (g.m-3)

Agosto 62 69.707 1.044 5.512.046 79,07 Setembro 60 69.707 1.010 5.334.238 76,52 Outubro 62 69.707 1.044 5.512.046 79,07 Média 61 69.707 1.033 5.452.777 78,22

Cálculos:

Volume de Lodo: este dado é calculado a partir do volume vazio do decantador

após sua descarga do lodo. O volume para cada descarga é de 16,84 m3 de lodo.

Multiplicando o volume unitário de uma descarga de lodo no decantador pelo

número de descargas por mês para os dois decantadores, temos o volume total de

lodo gerado por mês.

Massa do lodo: este dado é calculado a partir da concentração média de sólidos

totais encontrada para o decantador 1 e decantador 2 conforme Tabela 4.6 (5.279

mg.L-1). A concentração média de sólidos totais é multiplicada pelo volume de lodo e

o resultado é igual à massa de lodo gerada.

Produção de sólidos (g de matéria seca por m3 de água tratada): este dado é

calculado dividindo-se a massa de lodo encontrada pelo volume produzido de água

tratada por mês.

De acordo com a Tabela 4.12, a média mensal da produção de sólidos, g

de matéria seca por m3 de água tratada produzida, para os três meses de

monitoramento na ETA Buíque foi de 78,22 g.m-3. A massa de lodo gerada somente

pelos decantadores é em média de 5,45 t.mês-1.

92

4.7. Caracterização e quantificação do volume de água de lavagem dos filtros

da ETA Buíque

A caracterização da água de lavagem dos filtros foi realizada mediante as

análises de pH, DBO, DQO, Fósforo Total, Nitrogênio Total, Sólidos Totais, Metais,

Bacteriológicas, Cor e Turbidez. Os resultados encontrados estão abaixo

relacionados e apresentados por grupo.

a) Sólidos Totais, Sólidos Suspensos Totais e Sólidos Sedimentáveis

A determinação da concentração de sólidos no lodo da ETA é uma das

principais análises a serem feitas com o objetivo de realizar sua caracterização.

A característica orgânica ou inorgânica do lodo, a produção de matéria

seca e o direcionamento para escolha das alternativas de tratamento e disposição

do lodo, são todos justificados pela determinação do teor de sólidos. A Tabela 4.13

apresenta os resultados encontrados para a concentração média de sólidos totais,

sólidos suspensos totais e sólidos sedimentáveis para a água de lavagem

provenientes dos filtros 01, 02 e 03 da ETA de Buíque.

Tabela 4.13. Resultados dos sólidos para a água de lavagem dos filtros

Data da coleta

Valores médios2

dos filtros 01, 02, 03 (mg.L-1)

ST SST SS

25/08/08 (Ago) 1.387 1.239 55

30/09/08 (Set ) 893 558 27

06/10/08 (Out) 1.157 727 20

Média 1.146 841 34

ST: sólidos totais; SST: sólidos suspensos totais; SS: sólidos sedimentáveis.

2 Estimados com base nas amostras coletadas 1 (um) minuto após o início da retrolavagem

93

De acordo com os resultados supracitados na Tabela 4.13, tem-se que o

valor médio encontrado para a concentração de sólidos totais na água de lavagem

dos filtros foi de 1.146 mg.L-1. Cujos valores estão dentro do esperado e definido por

Richter (2001), que define uma faixa de 40 a 1.000 mg.L-1 ou 0,004 a 0,1 %.

A Tabela 4.14 apresenta os mesmos dados em porcentagem,

confirmando os padrões estabelecidos e citados por Richter (2001), média de 0,11%

de sólidos totais para os três filtros.

Tabela 4.14. Percentual de sólidos totais nas amostras de água de lavagem dos filtros

Data da coleta Filtro 01 Filtro 02 Filtro 03

ST % ST % ST %

25/08/08 (Ago) 610 0,06 2.290 0,23 1.260 0,13

30/09/08 (Set ) 1.172 0,12 518 0,05 988 0,10

06/10/08 (Out) 1.622 0,16 1.056 0,11 794 0,08

Média 1.135 0,11 1.288 0,13 1.014 0,10

Média F1,F2,F3 1.146 0,11

Média F1, F2 e F3: média geral para os resultados dos filtros 1, 2 e 3.

A Tabela 4.15 apresenta os valores encontrados para as análises de

sólidos totais fixos e sólidos totais voláteis. Estas análises têm como objetivo

determinar as características inorgânica ou orgânica do lodo.

94

Tabela 4.15. Relação entre sólidos totais fixos e sólidos totais voláteis

Data da coleta

Valores médios

entre os filtros 01, 02 e 03

(mg.L-1)

STF STV % STV

25/08/08 (Ago) 813 322 28

30/09/08 (Set ) 943 345 27

06/10/08 (Out) 763 251 25

Média 840 306 28

STF: sólidos totais fixos; STV: sólidos totais voláteis; %SVT: percentual de sólidos totais voláteis.

A partir dos resultados demonstrados pela Tabela 4.15, pôde-se observar

o caráter inorgânico do lodo em análise, conforme citado por Richter (2001), devido

à predominância do valor de sólidos totais fixos em relação aos sólidos totais

voláteis. Apresentando, portanto, uma pequena porção biodegradável e prontamente

oxidável em torno de 28% de compostos voláteis.

b) Nitrogênio Total, Fósforo Total, DBO, DQO, pH

Os parâmetros nitrogênio e fósforo total, DBO, DQO e pH são importantes

indicadores estabelecidos para caracterizar o resíduo das ETAs. É possível se ter

uma noção do grau de poluição e dos impactos ambientais, que podem ser gerados

no meio ambiente, a partir do diagnóstico dos resultados para as análises citadas.

Após avaliação dos resultados para as análises mencionadas e

dependendo das características, os resíduos de ETA podem ser considerados um

fator a mais de contribuição para a degradação do meio ambiente e a perda da

qualidade de vida das comunidades que estão próximas às áreas de lançamentos

destes efluentes.

95

A Tabela 4.16 apresenta os resultados para as análises de nitrogênio e

fósforo total, DBO, DQO e pH realizadas na água de lavagem dos filtros 01, 02 e 03

da ETA de Buíque.

Tabela 4.16. Resultados de N, P, DBO, DQO e pH para o lodo dos filtros

Parâmetros Filtro 01 Filtro 02 Filtro 03

Média Set Out Set Out Set Out

DBO 11 32 16 44 21 54 30 DQO 128 188 184 208 168 244 187

N Total 4,8 3,6 6,2 9,6 5,0 2,2 5,2 P Total 0,45 0,98 2,05 1,27 1,46 0,65 1,1

pH 3,6 3,1 3,6 3,2 3,1 3,3 3,3

De acordo com Von Sperling (1988), a elevada relação entre DQO e DBO

indica a predominância de material não biodegradável, o que pode ser observado na

Figura 4.7. A média geral da relação DQO/DBO (7,7), encontrada entre os filtros 01,

02 e 03 para os meses de setembro e outubro de 2008, mostra que o lodo tem um

conteúdo orgânico bastante estável e baixa biodegradabilidade, característica que

anteriormente foi observada a partir dos resultados da concentração dos sólidos

voláteis em relação aos sólidos totais fixos (Tabela 4.15).

96

Relação DQO/DBO para os filtros 01, 02 e 03

10,4

5,0

0,0

2,0

4,0

6,0

8,0

10,0

12,0

14,0

set/08 out/08 Período

F1F2F3MÉDIA

Figura 4.7. Relação DQO/DBO para a água de lavagem dos filtros 01, 02 e 03 da

ETA Buíque

c) Bacteriológico

Com relação aos agentes patogênicos, utiliza-se o mesmo critério de

avaliação do lodo de decantador para água de lavagem dos filtros. Os resultados

dependem também das condições sócio-ambientais e econômicas de cada região

onde está localizada a ETA. Não existe uma caracterização generalizada para este

parâmetro, cada ETA possui um comportamento, sendo este também influenciado

pelas condições operacionais e tratamentos disponibilizados para a água.

A Tabela 4.17 mostra os resultados encontrados para a água de lavagem

dos filtros 01, 02 e 03 da ETA Buíque.

97

Tabela 4.17. Resultados bacteriológicos para a água de lavagem dos filtros

Parâmetros Filtro 01 (NMP.100mL-1)

Set Out Coliformes totais Ausência Ausência Escherichia coli Ausência Ausência Filtro 02 (NMP.100mL-1)

Set Out Coliformes totais Ausência Ausência Escherichia coli Ausência Ausência Filtro 03 (NMP.100mL-1)

Set Out Coliformes totais Ausência Ausência Escherichia coli Ausência Ausência

Explica-se a baixa concentração e/ou ausência destes microorganismos

na água de lavagem dos filtros pelo fato de no tratamento da água aplicar-se cloro

gasoso no início do processo como forma de pré-oxidação do ferro e manganês,

presentes em concentrações significativas.

O cloro gasoso aplicado no início do tratamento determina também a

desinfecção da água, sendo aplicado numa vazão de 2 kg.h-1 e produzindo uma

concentração de cloro residual livre no final do processo de 3 mg.L-1.

d) Metais

Os parâmetros que foram investigados para as análises de metais na

água de lavagem dos filtros são: alumínio, ferro, manganês, chumbo, Cobre, cádmio,

cromo e zinco. Os resultados foram expressos em mg.kg-1. A Tabela 4.18 apresenta

os resultados para os meses de agosto, setembro e outubro de 2008.

98

Tabela 4.18. Resultados para os metais analisados na água de lavagem dos

filtros

Metais

Concentrações (mg.kg-1)

Agosto/08 Setembro/08 Outubro/08

Fe 1.224,14 2.524,76 2.655,19 Mn 10,80 15,29 15,12 Zn 1,32 35,97 16,00 Cu 0,93 5,12 6,31 Cd 0,01 0,04 0,07 Cr 1,01 1,28 1,59 Pb 0,35 0,50 0,67 Al 152,44 1.159,15 895,80

A partir dos resultados encontrados na Tabela 4.18 é possível avaliar a

concentração de metais presentes na água de lavagem dos filtros para o período de

monitoramento proposto neste estudo. Os metais que apresentaram concentrações

consideráveis foram: ferro, alumínio, manganês e zinco.

A presença do alumínio e ferro em concentrações bastante significativas

no lodo se deve à utilização do sulfato de alumínio como coagulante, o qual se

precipita na forma de hidróxido de alumínio. O que não é retido nos decantadores é

posteriormente removido nos filtros. Os teores de Fe e Mn se devem também às

características da água bruta que é tratada na ETA proveniente do Açude Mulungu,

este manancial possui elevadas concentrações de Fe e Mn.

4.7.1. Cálculo da produção de sólidos em relação ao volume de água tratada

produzida

Para calcular a massa de sólidos descartados em relação ao volume de

água tratada produzida foi adotada a média dos resultados das análises de sólido

totais (Tabela 4.13) dos três meses de monitoramento (agosto/setembro/outubro de

99

2008) como referência. A Tabela 4.19 apresenta os parâmetros utilizados no cálculo

da massa do lodo.

Tabela 4.19. Cálculo da produção de sólidos em relação ao volume de água tratada produzida

Mês Nº

lavagens/mês (F1, F2, F3)

Volume produzido

água tratada (m3.mês-1)

Volume ALF (m3)

Massa lodo (g)

Produção de sólidos (g de matéria seca

por m3 de água tratada produzida )

(g.m-3)

Agosto 44 69.707 1.760 2.016.960 28,93

Setembro 44 69.707 1.760 2.016.960 28,93

Outubro 25 69.707 998 1.143.708 16,41

Média 38 69.707 1.506 1.725.876 24,76

ALF: água de lavagem de filtro

Cálculos:

Volume de água de lavagem de filtros: este dado é calculado a partir da fórmula

citada abaixo. O volume total de ALF gerada por mês é calculado tendo os dados

operacionais como tempo médio, velocidade e freqüência de lavagem dos filtros.

Além da área unitária dos filtros.

V= Va x Af x Tm X L ↔ V= 0,8 X 5,0 x Tm X N

V= Volume de água de lavagem dos filtros (m3.mês-1)

Va= velocidade ascensional da água de lavagem = 0,8 m.min-1

Af= área unitária dos filtros da ETA de Buíque = 5,0 m2

Tm= tempo médio de duração da lavagem (min)

N= nº total de lavagens dos filtros

100

Massa do lodo: este dado é calculado a partir da concentração média de sólidos

totais encontrada para os filtros 01, 02 e 03, conforme Tabela 4.14 (1.146 mg.L-1). A

concentração média de sólidos totais é multiplicada pelo volume de água de

lavagem dos filtros e o resultado é igual à massa de lodo gerada.

Produção de sólidos (g de matéria seca por m3 de água tratada): este dado é

calculado dividindo-se a massa de lodo encontrada pelo volume produzido de água

tratada por mês.

A média mensal da produção de sólidos g de matéria seca por m3 de

água tratada produzida para os três meses de monitoramento na ETA Buíque foi de

24,76 g.m-3. A massa de lodo gerada somente pela lavagem dos filtros foi em média

de 1,73 t.mês-1.

A Tabela 4.20 apresenta dados operacionais relevantes para a

caracterização dos resíduos gerados através dos filtros. O volume de água de

lavagem produzida, a freqüência e o tempo médio de lavagem dos filtros são dados

de controle operacional que permitem avaliar a eficiência dos filtros. A freqüência de

lavagem e o volume de água gasto dependem da qualidade do afluente ao filtro.

Tabela 4.20. Dados operacionais para a água de lavagem dos filtros da ETA

Buíque

Período Nº de lavagens (F 1,2,3)

Volume de água de

lavagem (m3)

Tempo médio de lavagem

(min)

Relação ALF/ Volume AT (%)

Ago 44 1.760 10,00 2,52 Set 44 1.760 9,87 2,52 Out 25 998 9,58 1,43

Média 38 1.506 9,82 2,16 Fonte: COMPESA – Laboratório de Arcoverde ALF: água de lavagem dos filtros / AT: água tratada

Em média, no período de monitoramento, foram realizadas 38 lavagens

incluindo os três filtros. A relação ALF/AT apresentou em média 2,16% o que condiz

com os dados citados por Richter (2001), onde o percentual de lodo encontra-se

entre 0,2 e 5% do volume de água tratada produzida.

101

4.8. Estimativa da produção de sólidos em relação ao volume de água tratada

produzida usando fórmulas empíricas

No item 4.7 estimou-se o volume (m3), a massa (t) e a produção de

sólidos em g de matéria seca por m3 de água tratada a partir das medições in loco.

Com o objetivo de propor um estudo comparativo entre valores medidos e resultados

teóricos, este item do trabalho pretende estimar através do uso de fórmulas

empíricas, citadas por autores distintos na literatura consultada, os parâmetros

massa do lodo e a produção de sólidos em g de matéria seca por m3 de água

tratada.

Para calcular a produção de sólidos gerados em relação ao volume de

água tratada foi adotada a média dos resultados de Cor e Turbidez dos três meses

de monitoramento (agosto/setembro/outubro de 2008) como referência, de acordo

com cada variável das fórmulas indicadas.

Segue abaixo os dados necessários utilizados como referência nos

cálculos de acordo com a proposta de cada autor.

dados:

P: produção de sólidos (g.m-3)

Valor médio de turbidez: 42,12 uT

Valor médio de Cor: 310,86 uC

K = coeficientes de precipitação para sulfato de alumínio: 0,26

D= dosagem de sulfato de alumínio: 70 mg.L-1

102

Resultados:

a) Fórmula de Kawamura (1991):

P = (1,5.T + kD)

P = (1,5 . 42,12) + (0,26.70)

P= 81,38 g.m-3

b) Fórmula do Water Research Center – WRC (1979):

P = (1,2.T + 0,07.C + K.D + A)

P = (1,2 . 42,12) + (0,07 . 310,86) + (0,17 . 70) + 0

P= 84,21 g.m-3

c) Fórmula da Amercan Water Association - AWA (1996):

P = 3,5.T 0,66

P= 3,5. (42,12)0,66

P = 40,83 g.m-3

d) Fórmula de Cornwell (1987):

P = (0,44.DSA + 1,5.T + A)

P = (0,44.70 + (1,5 . 40,12) + 0)

P = 93,99 g.m-3

e) Fórmula de Richter (2001):

P = 0,2.C + 1,3.T + K.D

P = (0,2 . 310,86) + (1,3 . 40,12) + (0,26 . 70)

P = 135,13 g.m-3

103

As Figuras 4.8 e 4.9 apresentam os resultados encontrados para a massa

do lodo em toneladas e a produção de sólidos em g de matéria seca por m3 de água

tratada produzida, calculadas a partir das fórmulas empíricas supracitadas.

Produção de sólidos

5,67 5,87

2,85

6,55

9,42

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

Kawamura WRC AWWA CORNWELL RICHTER

Fórmula

Ma

sa

de

Lo

do

(t)

Figura 4.8. Massa de lodo estimada a partir de fórmulas empíricas

Produção de sólidos

81,39 84,21

40,83

93,99

135,13

0,00

50,00

100,00

150,00

200,00

Kaw amura WRC AWWA CORNWELL RICHTER

Fórmula

g d

e m

até

ria

se

ca

/ m

3 de

ág

ua

tra

tad

a

Figura 4.9. Produção de sólidos estimada a partir de fórmulas empíricas

104

Analisando os resultados expressos nas Figuras 4.8 e 4.9, conclui-se que

existe uma variação significativa entre os resultados estimados mediante a proposta

de cada autor. Os valores ficaram entre 2,85 e 9,42 toneladas de lodo. E 40,83 a

135,13 g de matéria seca por m3 de água tratada.

4.9. Comparativo entre os valores teóricos e os valores medidos in loco da

massa de sólidos gerada nos decantadores e filtros

Partindo-se dos dados apresentados nos itens 4.7 e 4.8, que expressam

os resultados para os valores estimados a partir de medições in loco e os valores

avaliados a partir de cálculos teóricos baseados em fórmulas empíricas,

respectivamente, tem-se um quadro comparativo destas duas bases de dados.

A Tabela 4.21 apresenta os resultados para a massa total de lodo gerada

a partir da contribuição dos decantadores e da água de lavagem dos filtros. E a

Tabela 4.22 apresenta os resultados estimados com base nas fórmulas empíricas já

mencionadas.

Tabela 4.21. Massa Total de lodo gerada na ETA de Buíque

Mês

Decantadores Filtros Total

g.m-3 Massa

(t) g.m-3

Massa

(t) g.m-3

Massa

(t)

VLT/VAT

%

Agosto 79,07 5,51 28,93 2,02 108,01 7,53 4,02

Setembro 76,52 5,33 28,93 2,02 105,46 7,35 3,97

Outubro 79,07 5,51 16,41 1,14 95,48 6,66 2,93

Média 78,22 5,45 24,76 1,73 102,98 7,18 3,64

VLT: volume de lodo total VAT: volume de água tratada

105

Tabela 4.22. Massa total de lodo estimada através de fórmulas

Fórmulas Massa (t) g.m-3

Kawamura (1991) 5,67 81,39

WRC (1979) 5,87 84,21

AWWA (1996) 2,85 40,83

Cornwell (1987) 6,55 93,99

Richter 9,42 135,13

Medido 7,18 102,98

De acordo com os resultados apresentados, permite-se verificar uma

variação significativa entre os resultados estimados mediante as fórmulas propostas.

Portanto, esta consideração reafirma o caráter peculiar de cada sistema de

tratamento de água e as condições operacionais particularizadas a que são

submetidas. Esta observação revela a necessidade de não generalizar resultados e

de investir cada vez mais em estudos de caracterização de sistemas de tratamento

de água. As Figuras 4.10 e 4.11 apresentam de forma gráfica estes resultados,

complementando as observações realizadas.

P ro dução de só lido s

81,39 84,21

40,83

93,99

135,13

102,98

0,00

50,00

100,00

150,00

200,00

Kawamura WRC AWWA CORNWELL RICHTER M EDIDO

F ó rmula

Figura 4.10. Comparativo da produção de sólidos por m3 de água tratada (g.m3)

estimadas a partir de fórmulas empíricas e medição in loco

106

Produção de sólidos

5,67 5,87

2,85

6,55

9,42

7,18

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

Kawamura WRC AWWA CORNWELL RICHTER MEDIDO

Fórmula

Mas

a d

e L

od

o (

t)

Figura 4.11. Comparativo das massas de lodo (t) estimadas a partir de fórmulas

empíricas e medição in loco

4.10. Avaliação das oportunidades de minimização do lodo

Embora a presente pesquisa tenha se concentrado mais nos aspectos

caracterização e quantificação do lodo, por serem as principais atividades que

devem ser desenvolvidas inicialmente e servem como parâmetros para projetos de

recuperação, tratamentos, disposição etc, a análise das oportunidades de

minimização do lodo também é objetivo deste trabalho e busca, dentro de um curto

prazo, diminuir os impactos sócio-ambiental e econômico do sistema de tratamento

de água do município de Buíque.

Esbarrando na crua realidade do país, onde o tratamento de efluentes

não é incorporado nos projetos da maioria das indústrias brasileiras. E que o alto

custo desta atividade é o maior empecilho para a implementação da gestão

ambiental, baseada nestas considerações e no intuito de reduzir custos e impactos

sem esperar por projetos de alto investimento, colocou-se como objetivo deste

trabalho a análise e implementação de ações rápidas que possam minimizar os

impactos dos resíduos produzidos na ETA de Buíque.

107

Baseado nos fatores que influem consideravelmente na formação do lodo

de ETA sob os aspectos qualitativos e quantitativos, são elucidados na Figura 4.12

os interferentes e posteriormente são realizadas as considerações para cada fator

identificado.

Figura 4.12. Fatores que determinam à formação do lodo de ETA Considerações: a) Qualidade da água bruta

A característica da água bruta utilizada no sistema de tratamento do

município de Buíque, com exceção do parâmetro alumínio, daqueles monitorados

pela Compesa, encontram-se dentro dos limites estabelecidos pela Resolução

CONAMA 357/05 para águas doces classe 3, demonstrando compatibilidade com a

tecnologia de tratamento utilizada.

LODO DE ETA

Decantador + Filtro

Qualidade da água bruta

Produto químico

Condições operacionais

Perdas / desperdício

Tecnologia de tratamento

CAUSAS

EFEITO

108

Para que a qualidade da água bruta mantenha-se dentro dos padrões

exigidos por lei é necessário que a Compesa exerça seu dever de proteger o

manancial e implementar condições adequadas de captação e adução da água para

que não seja alterada sua qualidade.

b) Tecnologia de tratamento

A ETA de Buíque emprega a tecnologia de tratamento convencional, que

é compatível com as características da água bruta destinada ao abastecimento, de

acordo com as recomendações citadas em Di Bernado (2005) para os parâmetros

turbidez e cor.

c) Produtos químicos

A dosagem dos produtos químicos utilizados na ETA é um aspecto

bastante relevante quando se pretende amenizar os impactos sócio, ambiental e

econômico de um sistema de tratamento de água. A determinação correta da

dosagem que deve ser utilizada dos produtos químicos deve ser realizada com

relativa freqüência através de testes de bancada.

Como alternativas de redução do lodo é possível diminuir a quantidade de

sulfato de alumínio empregando um coagulante auxiliar (polímero), a quantidade de

sulfato adicionado na água bruta influi diretamente na quantidade de lodo gerado.

O sulfato de alumínio utilizado na ETA de Buíque é do tipo granulado,

fornecido em sacos de 25 kg e possui as características abaixo relacionadas na

Tabela 4.23

109

Tabela 4.23. Características do sulfato de alumínio fornecido pelo fabricante de

acordo com os requisitos estabelecidos em norma da ABNT-EB-2005 (1989)

Características Fornecedor

Alumínio total solúvel em água (Al2O3) - min. 14,3%

Ferro total solúvel em água como Fe2O3 – máx. 2,00%

Resíduo insolúvel - máx 5,20%

Basicidade - % em massa como Al2O3 - máx 0,10%

Fonte fornecedor: SULFNOR (Out/08)

O consumo médio de sulfato de alumínio no período de janeiro a outubro

de 2008 foi de 6.103 kg.mês-1. A dosagem aplicada durante todo este período foi de

aproximadamente 80 mg.L-1 o que corresponde na prática a 200 kg.dia-1.

Na primeira semana de novembro de 2008, foi implementado um sistema

de dosagem de polieletrólito (coagulante auxiliar), a partir dos testes de jarro. Foi

determinado a aplicação de 0,15 mg.L-1 do polímero, permitindo uma redução

significativa no uso do coagulante inorgânico (sulfato de alumínio) para 65 mg.L-1, o

que corresponde na prática a uma redução de 200 para 150 kg.dia-1. Esta iniciativa

reduziu não somente os custos com o produto químico, mas também diminui

significativamente a produção de lodo, deixando de usar 1,5 toneladas de sulfato no

mês e promovendo também uma melhoria na qualidade da água tratada.

d) condições operacionais

A água tratada na saída do reservatório apresenta pH abaixo do limite

mínimo recomendado pela Portaria nº 518/04 M/S (6,0 a 9,5), a água sofre

alterações em conseqüência do tratamento executado. A correção do pH faz-se

necessária não só para se atender a portaria que trata da potabilidade, mas também

para neutralizar a acidez da água e proteger as estruturas, equipamentos e as

tubulações contra a corrosão. Esta correção deve ser realizada com adição de

alcalinizante apropriado.

110

O acompanhamento da rotina operacional e o monitoramento freqüente

dos parâmetros de processos, incluindo as análises físico-químicas, bacteriológicas

e de metais permitem uma adequada operacionalidade evitando assim o desperdício

e a formação desnecessária de resíduos. Controles como de descargas de

decantadores, lavagem de filtros, dosagem de cloro e coagulantes, cor, turbidez da

água bruta, decantada e tratada devem ser cobrados e avaliados frequentemente.

As descargas dos decantadores devem ser efetuadas periodicamente de

acordo com a determinação das boas práticas operacionais, o não cumprimento

adequado das condições de descargas promove uma sobrecarga nas unidades de

filtração, tendo que se realizar um maior número de lavagens e consequentemente

mais lodo será formado e lançado no meio ambiente.

A lavagem dos filtros deve também obedecer às condições impostas pelo

responsável pelo tratamento para que sua eficiência seja máxima, evitando o

desgaste precoce do leito filtrante e a má qualidade da água tratada.

Uma possibilidade de diminuir a quantidade de resíduos nos filtros seria a

redução da vazão de captação, ou seja, a vazão de chegada da água bruta na ETA

é superior à capacidade nominal de tratamento dos floculadores, o que sobrecarrega

posteriormente a operação dos filtros. Diminuindo o arraste de flocos para os filtros

diminui-se o número de lavagens e consequentemente reduz-se a quantidade de

resíduo gerado. Esta operação não faz parte da política da empresa, portanto,

reduzir a vazão não foi considerado estratégia operacional.

e) perdas / desperdícios

No balanço hídrico realizado pelas empresas de saneamento, é

considerada como perdas a água utilizada no processo para lavagem de filtros,

remoção de lodo, lavagem de tanques de produto químico, vazamentos em

tubulações, equipamentos, e estruturas, e o extravasamento de reservatórios e

adutoras. A ETA de Buíque possui um índice alto de perdas, em torno de 44%. A

identificação e solução para estas perdas no sistema de distribuição são

consideradas complexas, sendo que a otimização do processo e o controle efetivo

destes fatores podem ser realizados mediante um planejamento operacional.

111

Consequentemente, controlando-se as perdas, existirá um controle também

relacionado à produção dos resíduos.

112

CAPÍTULO V

CONCLUSÕES FINAIS

As conclusões gerais desta pesquisa estão abaixo apresentadas e

seguem a ordem dos principais tópicos apresentados no desenvolvimento deste

trabalho:

Considerações sobre as condições técnicas e operacionais da ETA Buíque

� A água bruta utilizada como fonte de abastecimento e classificada como água

doce, classe 3, de acordo com a Resolução CONAMA nº 357/05, encontra-se

dentro dos padrões estabelecidos, com exceção para o alumínio que

apresenta concentração superior a 0,2 mg.L-1. Sua média anual da Cor e

Turbidez foi de 40,8 uT e 268,2 uC em 2008, respectivamente. A tecnologia

adotada pela ETA Buíque para o tratamento é compatível com as

características desta água, segundo (Di Bernado 2005);

� O ferro e manganês são metais presentes na água bruta em concentrações

significativas durante o ano todo e por esse motivo é aplicado no início do

processo um oxidante, o cloro gasoso. Este procedimento diminui o pH da

água tratada, em média, para valores inferiores a 5,0. É necessário que seja

implementado na rotina de tratamento uma correção do pH no final do

processo, não só para atender aos padrões de potabilidade exigidos pela

legislação, mas também para proteger os equipamentos, estruturas e

tubulações contra a corrosão.

� Com relação à água tratada, os parâmetros Cor e Turbidez apresentaram

médias anuais em conformidade com a Portaria nº 518/04 do Ministério da

113

saúde, mas os parâmetros Al e Fe estiveram acima dos valores máximos

permitidos. Um importante problema tem ocorrido não só nesta ETA, mas em

diversas outras unidades de tratamento, que é o aumento da concentração de

alumínio na água tratada. Ou seja, a água bruta possui menor concentração

em relação à água tratada e o problema está na aplicação desmedida do

coagulante. É necessário à otimização na dosagem deste produto químico, e

a solução é acompanhar as variações de cor e turbidez da água bruta e

aumentar a freqüência dos testes de jarro durante o ano;

� A preocupação com a concentração do alumínio fora dos padrões de

potabilidade está voltada para os riscos inerentes à saúde pública, mas

também para o fator econômico e ambiental. O valor do kg de sulfato de

alumínio custa em média R$ 0,88. Durante o projeto, foi implementada na

ETA um sistema de dosagem de coagulante auxiliar (polieletrólito catiônico)

com o objetivo de diminuir a dosagem aplicada de sulfato de alumínio. O

procedimento trouxe uma redução de 1,5 toneladas por mês de sulfato e em

termos financeiros uma economia de R$ 1.320,00. Além é claro, reduzindo o

coagulante, reduzem-se diretamente a carga de resíduos.

Aspectos qualitativos e quantitativos dos resíduos gerados na ETA Buíque:

� O lodo de ETA formado pelos decantadores e a água de lavagens dos filtros

possuem em sua composição o caráter inorgânico. Esta afirmativa baseia-se

nos resultados encontrados para a concentração de sólidos presentes nas

amostras analisadas. Os resíduos provenientes dos decantadores e filtros

apresentaram em média 73% de sólidos totais fixos e 27% de sólidos totais

voláteis, indicando um resíduo com baixa biodegradabilidade;

� O resultado para a porcentagem de sólidos totais nas amostras, tanto

provenientes dos decantadores como dos filtros, estão de acordo com o

114

previsto em citações bibliográficas: 0,11% para água de lavagem dos filtros e

0,53% para o lodo dos decantadores (Richter, 2001);

� A relação DQO/DBO, em média 7,7, confirma também o que já demonstraram

os resultados para sólidos, um conteúdo orgânico estável e a baixa

biodegradabilidade do lodo;

� Em relação aos resultados para sólidos sedimentáveis, todas as amostras

apresentaram-se fora dos padrões exigidos para lançamentos de efluentes,

artigo 34º da Resolução CONAMA nº 357/05. Os valores encontrados foram

em média 524 mL.L-1 para os decantadores e 34 mL.L-1 para a água de

lavagem dos filtros. O valor preconizado pela legislação é de 1 mL.L-1,

portanto, considera-se um resíduo de caráter poluidor e seu despejo

inadequado pode alterar as características do meio ambiente;

� Os resíduos de ETA analisados também apresentaram concentrações de

metais com índices significativamente elevados em relação aos padrões de

lançamento de efluentes. Os metais alumínio, ferro e manganês foram os que

tiveram índices consideráveis, média de 184,46 mg.L -1, 533,02 mg.L -1 e 3,22

mg.L -1 respectivamente para a água de lavagem dos filtros, e, para o lodo de

decantadores, 374,50 mg.L -1 (Al) 804,32 mg.L -1 (Fe) e 7,62 mg.L -1 (Mn).

Todos estes resultados devem-se ao emprego do coagulante inorgânico

sulfato de alumínio, que em sua composição também possui o metal ferro em

torno de 2%. Outra contribuição relevante para o resultado expressivo de Fe e

Mn no lodo da ETA é a presença desses metais em concentrações elevadas

na água bruta utilizada para o abastecimento;

� Apesar de neste estudo de caso, o lodo não ser lançado em corpos d’águas

superficiais, e sim no solo, este resíduo possui características potencialmente

poluidoras, podendo provocar alterações significativas no meio ambiente. A

contaminação do solo, de animais, de águas subterrâneas e a possibilidade

115

de ser arrastado pelas chuvas para fontes de água próximas ao seu

lançamento, são possibilidades reais de ocorrência;

� O lançamento deste efluente é feito em um terreno às margens de uma

rodovia estadual e bastante próximo a residências, sem nenhuma

preocupação com o meio ambiente e a saúde da população. A poluição é

visivelmente uma realidade e não somente neste caso, mas na maioria dos

sistemas de abastecimento de água do Estado de Pernambuco. Após as

considerações expostas, conclui-se que há necessidade de projetos urgentes

de adequação aos padrões de lançamentos de resíduos industriais. A

inviabilidade econômica é o fator que mais pesa no momento de traçar

investimentos nesta área. Entretanto, começar a implantar a cultura de

otimização e redução de perdas, considera-se um bom começo para redução

dos resíduos gerados nas ETAs. A Compesa tem investido tanto em pessoal,

quanto em projetos para viabilizar esta minimização de perdas em todas as

áreas. É louvável esta iniciativa e espera-se que em um futuro próximo, ações

mais enérgicas sejam estabelecidas.

116

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123

GLOSSÁRIO

Barragem - qualquer obstrução em um curso permanente ou temporário de água,

ou talvegue, para fins de retenção ou acumulação de substâncias líquidas ou

misturas de líquidos e sólidos, compreendendo a estrutura do barramento, suas

estruturas associadas e o reservatório formado pela acumulação. Diques para

proteção contra enchentes e aterros-barragem de estradas também incluem-se

nessa definição.

Capacidade hidráulica - Vazão máxima relacionada com o dimensionamento

hidráulico da instalação, independentemente das condições sanitárias

Capacidade máxima - Vazão máxima que a ETA pode produzir, mantido o efluente

dentro dos padrões de potabilidade.

Capacidade nominal - Vazão, em condições normais de funcionamento, para a

qual a ETA é projetada

Decantadores - São unidades destinadas à remoção de partículas presentes na

água, pela ação da gravidade. Podem ser convencionais, ou de baixa taxa, e de

elementos tubulares, ou de alta taxa.

Economia: termo utilizado como sinônimo de residência, utilizado nos cálculos de

consumo de água realizados por empresas de saneamento.

124

Estação de tratamento de água – ETA Conjunto de unidades destinado a adequar

as características da água aos padrões de potabilidade.

Etapas de construção - Ampliações sucessivas que podem ser feitas a fim de que

a ETA atenda, sem sobrecarga, às demandas impostas pelo consumo.

Floculadores - São unidades utilizadas para promover a agregação de partículas

formadas na mistura rápida.

Mistura rápida - Operação destinada a dispersar produtos químicos na água a ser

tratada, em articular no processo de coagulação, para o qual são destinadas as

disposições seguintes.

Período de detenção - Relação entre o volume útil, referido a determinada unidade

da ETA, e sua vazão.

Poço de sucção: é o compartimento de dimensões limitadas, de onde parte a

tubulação que conduz água para a bomba.

Registro - Dispositivo para controle da vazão de um sistema hidráulico.

Taxa de aplicação superficial - Relação entre a vazão, referida a determinada

unidade da ETA, e a área de sua superfície útil.

Tempo de funcionamento - Tempo necessário para que a ETA produza o volume

de água demandado em um dia.

125

Unidade de estação de tratamento - Cada um dos elementos da ETA em que certo

processo de tratamento se realiza.

Vazão - Quantidade de fluído que a bomba deverá fornecer ao sistema. Unidades

mais comuns: m3.h-1, L.h-1, L.m-1, L.s-1.