1 INTRODUO

Carlos Augusto de Lemos Chernicharo, Adrianus C. van Haandel,Eugenio Foresti e Luiz Fernando Cybis

1.1 APLICABILIDADE DA TECNOLOGIA ANAERBIA PARA OTRATAMENTO DE ESGOTOS DOMSTICOS

Segundo dados do PNAD/96, 49% do esgoto sanitrio produzido no Brasil so coletados em redepblica, sendo que, destes, apenas 32% so tratados, perfazendo cerca de 16% do produzido.Diante destes nmeros, aliado ao quadro epidemiolgico e ao perfil scio-econmico dascomunidades brasileiras, constata-se a necessidade por sistemas simplificados de tratamento dosesgotos. Estes sistemas devem conjugar os seguintes requisitos principais (adaptado deLETTINGA, 1995; VON SPERLING, 1995): baixo custo de implantao; elevada sustentabilidade do sistema,

relacionada pouca dependncia defornecimento de energia, de peas eequipamentos de reposio etc;

simplicidade operacional, de manuteno ede controle (pouca dependncia deoperadores e engenheiros altamenteespecializados);

baixos custos operacionais; adequada eficincia na remoo das

diversas categorias de poluentes (matriaorgnica biodegradvel, slidos suspensos,nutrientes e patognicos);

pouco ou nenhum problema com adisposio do lodo gerado na estao;

baixos requisitos de rea;

existncia de flexibilidade em relao sexpanses futuras e ao aumento deeficincia;

possibilidade de aplicao em pequenaescala (sistemas descentralizados), compouca dependncia da existncia degrandes interceptores;

fluxograma simplificado de tratamento(poucas unidades integrando a estao);

elevada vida til; ausncia de problemas que causem

transtorno populao vizinha; possibilidade de recuperao de

subprodutos teis, visando sua aplicaona irrigao e na fertilizao de culturasagrcolas;

existncia de experincia prtica.

Embora no exista uma soluo que atenda integralmente a todos estes requisitos, existem vriasalternativas que atendem, em maior ou menor grau, aos principais requisitos que devem serobservados num estudo tcnico-econmico de escolha de alternativas. Entende-se que,atualmente, no Brasil, os sistemas anaerbios encontram uma grande aplicabilidade. As diversascaractersticas favorveis destes sistemas, como o baixo custo, simplicidade operacional e baixaproduo de slidos, aliadas s condies ambientais no Brasil, onde h a predominncia deelevadas temperaturas, tm contribudo para a colocao dos sistemas anaerbios de tratamentode esgotos em posio de destaque, particularmente os reatores de manta de lodo (reatoresUASB). Na Tabela 1.1 so ilustradas as principais vantagens e desvantagens dos sistemasanaerbios.

2Tabela 1.1 - Vantagens e desvantagens dos processos anaerbiosVantagens Desvantagens

baixa produo de slidos, cerca de 5 a 10vezes inferior que ocorre nos processosaerbios;

baixo consumo de energia, usualmenteassociado a uma elevatria de chegada. Issofaz com que os sistemas tenham custosoperacionais muito baixos;

baixa demanda de rea; baixos custos de implantao, da ordem de

R$ 20 a 40 per capita; produo de metano, um gs combustvel de

elevado teor calorfico; possibilidade de preservao da biomassa,

sem alimentao do reator, por vrios meses; tolerncia a elevadas cargas orgnicas; aplicabilidade em pequena e grande escala; baixo consumo de nutrientes.

as bactrias anaerbias so susceptveis inibio por um grande nmero decompostos;

a partida do processo pode ser lenta, naausncia de lodo de semeadura adaptado;

alguma forma de ps-tratamento usualmente necessria;

a bioqumica e a microbiologia da digestoanaerbia so complexas e ainda precisamser mais estudadas;

possibilidade de gerao de maus odores,porm controlveis;

possibilidade de gerao de efluente comaspecto desagradvel;

remoo de nitrognio, fsforo e patgenosinsatisfatria.

Fonte: Adaptado de CHERNICHARO (1997)

A Figura 1.1 possibilita uma visualizao mais clara de algumas das vantagens da digestoanaerbia em relao ao tratamento aerbio, notadamente no que se refere produo de gsmetano e baixssima produo de slidos.Nos sistemas aerbios, ocorre somente cerca de 40 a 50% de degradao biolgica, com aconseqente converso em CO2. Verifica-se uma enorme incorporao de matria orgnica,como biomassa microbiana (cerca de 50 a 60%), que vem a se constituir no lodo excedente dosistema. O material orgnico no convertido em gs carbnico, ou em biomassa, deixa o reatorcomo material no degradado (5 a 10%).Nos sistemas anaerbios, verifica-se que a maior parte do material orgnico biodegradvelpresente no despejo convertida em biogs (cerca de 70 a 90%), que removido da fase lquidae deixa o reator na forma gasosa. Apenas uma pequena parcela do material orgnico convertidaem biomassa microbiana (cerca de 5 a 15%), vindo a se constituir no lodo excedente do sistema.Alm da pequena quantidade produzida, o lodo excedente apresenta-se, via de regra, maisconcentrado e com melhores caractersticas de desidratao. O material no convertido embiogs, ou em biomassa, deixa o reator como material no degradado (10 a 30%).

Fig. 1.1 - Converso biolgica nos sistemas aerbios e anaerbios

Biogs(70 a 90%)

DQO(100%)

Lodo (50 a 60%)

CO2(40 a 50%)

DQO(100%)

Efluente(10 a 30%)

Lodo (5 a 15%)

Efluente(5 a 10%)Reator

AerbioReator

Anaerbio

3Hoje em dia, pode-se afirmar que a tecnologia anaerbia, aplicada ao tratamento de esgotosdomsticos, encontra-se consolidada em nosso pas, sendo que praticamente todas as anlises dealternativas de tratamento incluem os reatores anaerbios como uma das principais opes. Semdvida, uma grande contribuio para a consolidao e difuso da tecnologia anaerbia no Brasildeve-se ao livro publicado pelo PROSAB, em seu Edital 1, intitulado: Tratamento de esgotossanitrios por processo anaerbio e disposio controlada no solo (CAMPOS et al., 1999). Oreferido livro contempla, de forma bastante abrangente, os principais aspectos relativos aotratamento de esgotos domsticos por meio de sistemas anaerbios.

1.1 A LEGISLAO AMBIENTAL BRASILEIRA E AS CARACTERSTICASDOS EFLUENTES DOS SISTEMAS ANAERBIOS

1.1.1 PreliminaresAs legislaes federal e estaduais classificaram os seus corpos de gua, em funo de seus usospreponderantes, tendo sido estabelecidos, para cada classe de gua, os padres de qualidade aserem obedecidos.A maioria dos corpos dgua receptores, no Brasil, se enquadra na classe 2, onde se destacam osparmetros indicados na Tabela 1.2, como padres de qualidade a serem mantidos no corporeceptor:

Tabela 1.2 Padres de qualidade a serem mantidos no corpo receptor(Resoluo CONAMA no 20, 18/06/1986)

Parmetro Valor limite no corpo receptor

Demanda bioqumica de oxignio (DBO) 5 mg/L

Oxignio dissolvido (OD) 5 mg/L

Nitrognio amoniacal 3,0(1) mg/L

Nitrato 10 mg/L

Fsforo 0,025 mg P/L

Coliformes fecais 1.000 CF/100 mL

Coliformes totais 5.000 CT/100 mL

(1) Para pH = 7 e temperatura de 200C, correspondente concentrao mxima de amnia,no ionizvel, de 0,02 mg/L NH3.

Alm de estabelecerem padres para os corpos de gua, as legislaes impem, tambm, aqualidade mnima a ser atendida por efluentes de qualquer fonte poluidora, para lanamento emcorpos dgua. A Resoluo n 20 de 1986, do CONAMA, estabelece como padres delanamento de efluentes, dentre outros, os valores apresentados na Tabela 1.3.

4Tabela 1.3 Padres de lanamento de efluentes(Resoluo CONAMA no 20, 18/06/1986)

Parmetro Valor limite

pH entre 5 e 9

Materiais sedimentveis(1) 1 ml/L

leos e graxas leos minerais leos vegetais e gorduras animais

20 mg/L 50 mg/L

Materiais flutuantes Ausentes

Amnia 5mg N/L

(1) em teste de 1 hora em cone Imhoff. Para o lanamento em lagos e lagoas, cuja velocidade decirculao seja praticamente nula, os materiais sedimentveis devero estar virtualmente ausentes.

1.1.2 Consideraes em relao demanda bioqumica de oxignio (DBO)Um dos parmetros que mais tem merecido a ateno dos rgos de controle ambiental a DBO.Alm das limitaes apresentadas na Tabela 1.3, para os padres de lanamento de efluentes,vrios Estados brasileiros tm imposto um limite de DBO do efluente de 60 mg/L, como ocaso, por exemplo, de So Paulo, Paran e Minas Gerais. Em outros Estados, se tem utilizado oconceito de eficincia de remoo mnima, e em outros, ainda, como o Rio de Janeiro, a remoomnima ou a concentrao mxima de DBO, em funo da carga orgnica bruta. No Rio Grandedo Sul, foram estabelecidas concentraes mximas para faixas de vazes efluentes.Este fato de limitao da DBO, seja qual for a legislao a ser considerada, tem sido,provavelmente, o que mais tem restringido o uso de sistemas anaerbios (sem ps-tratamento),para o tratamento de esgotos, conforme pode-se depreender a partir das faixas de valores maiscomuns para os processos anaerbios, quando bem operados, apresentadas na Tabela 1.4.

Tabela 1.4 - Valores comuns de DBO do efluente e de remoo em sistemas anaerbiosSistema anaerbio DBO do efluente (mg/L) Eficincia de remoo de

DBO (%)Lagoa anaerbia 70 a 160 40 a 70Reator UASB 60 a 120 55 a 75Fossa sptica 80 a 150 35 a 60Tanque Imhoff 80 a 150 35 a 60Fossa sptica seguida de filtro anaerbio 40 a 60 75 a 85

1.1.3 Consideraes em relao ao fsforoDeve-se ressaltar que o valor limite da concentrao de fsforo em rios de classes 2 e 3, de 0,025mg P/L, extremamente restritivo (pode inclusive ser fruto de algum engano na elaborao daResoluo n 20 de 1986, do CONAMA) e muito difcil de ser cumprido, na maioria dos casosem que no se tem elevada diluio dos efluentes da ETE, mesmo com o uso de tratamento comprocessos aerbios convencionais, a no ser que sejam projetados especificamente para aremoo de fsforo. Em vista disso, os rgos de controle ambiental tm se preocupado com ofsforo apenas nos casos em que h problemas de eutrofizao de lagos e represas. Como vistoanteriormente, os processos anaerbios de tratamento no apresentam capacidade de remoo defsforo, podendo mesmo, em alguns casos, propiciar um aumento das concentraes efluentes.

51.1.4 Consideraes em relao aos compostos de nitrognioCom relao ao nitrognio, a limitao da concentrao de amnia a 5 mg N/L, para qualquerefluente, tem gerado muita controvrsia, sendo interpretado por alguns rgos de controleambiental como um limite para amnia livre, j que na prpria Resoluo n 20 de 1986, doCONAMA, aparece especificamente uma limitao para nitrognio amoniacal. Para ainterpretao do limite de amnia de 5 mg N/L, como sendo o limite de nitrognio amoniacal, tallimitao impediria o uso de lagoas de estabilizao, lagoas aeradas, filtros biolgicos de altataxa, sistemas de lodos ativados de alta taxa e tambm dos sistemas anaerbios, como processosnicos de tratamento. Somente seriam permitidos sistemas depuradores aerbios, comnitrificao, ou sistemas com nitrificao-desnitrificao, que apresentam maior custo deimplantao e operao. Considerando estes aspectos, o limite para N-amoniacal de efluentesno tem sido normalmente considerado, por vrios rgos estaduais de controle de ambiental,como parmetro para efluente. Porm, para o corpo receptor, os limites das diferentes formas denitrognio devem ser obedecidos, quando ento se pode requerer a nitrificao dos esgotos ou ata nitrificao e desnitrificao para a remoo de nitrognio. O processo de nitrificao noocorre em tratamentos anaerbios. Com relao desnitrificao, existem trabalhosdesenvolvidos na Universidade Federal de Pelotas (RS) que sugerem a sua ocorrncia nodecantador de reatores UASB. Isso pode favorecer a utilizao dos processos anaerbios,principalmente quando acoplados unidades de ps-tratamento que possibilitem a nitrificao.

1.1.5 Consideraes em relao aos slidos sedimentveisCom relao aos slidos sedimentveis nos efluentes dos sistemas anaerbios, apenasocasionalmente se ultrapassa 1 mL/L em efluentes dos reatores UASB, pela subida ocasional deplacas de lodo do fundo da zona de decantao, onde o lodo retido ainda produz um pouco degs. A sada de slidos sedimentveis pode ser minimizada pelo uso de cortinas, para reter osslidos que flutuam e impedir a sua sada pelos vertedores do efluente da zona de decantao.Uma boa operao dos reatores UASB produzir, basicamente em quase o todo tempo, slidossedimentveis inferiores a 1 mL/L.Os filtros anaerbios somente tero efluente com slidos sedimentveis ultrapassando 1 mL/Laps perodos de operao superiores a 4 a 6 meses, se no houver limpeza do filtro. Tambmos filtros anaerbios, se bem operados, produziro efluentes com slidos sedimentveisinferiores a 1 mL/L.Os demais sistemas de tratamento anaerbios usuais no Brasil, como os decanto-digestores(fossas spticas e tanques Imhoff) e lagoas anaerbias, quando bem operados, garantem umefluente sem problemas em relao aos slidos sedimentveis.

1.2 NECESSIDADE DO PS-TRATAMENTO DE EFLUENTES DEREATORES ANAERBIOS

1.2.1 PreliminaresEm que pesem suas grandes vantagens, os reatores anaerbios dificilmente produzem efluenteque atende aos padres estabelecidos pela legislao ambiental brasileira. Torna-se de grandeimportncia, portanto, o ps-tratamento dos efluentes dos reatores anaerbios, como uma formade adequar o efluente tratado aos requisitos da legislao ambiental e propiciar a proteo doscorpos dgua receptores dos lanamentos dos esgotos.O principal papel do ps-tratamento o de completar a remoo da matria orgnica, bem comoo de proporcionar a remoo de constituintes pouco afetados no tratamento anaerbio, como osnutrientes (N e P) e os organismos patognicos (vrus, bactrias, protozorios e helmintos).

61.2.2 Demanda bioqumica de oxignio (DBO)Em vista da limitao da DBO do efluente (ver item 1.2.1) ou, ainda, quando se tem uma baixacapacidade de diluio do efluente da ETE, por parte do corpo receptor, como muito comumocorrer, freqentemente necessrio utilizar tratamento aerbio, como complemento aoanaerbio, ou como processo nico. Apenas o uso de sistemas compostos por fossa spticaseguida de filtro anaerbio, que s vivel para pequenas populaes (em geral inferior a 1.000habitantes), ou de reator UASB seguido de filtro anaerbio, para populaes maiores, dispensariao uso de sistemas aerbios para atender o limite de DBO de 60 mg/L, desde que a capacidade dediluio do corpo receptor seja adequada.Quando o corpo receptor apresenta boa capacidade de diluio do esgoto tratado, uma reviso,por parte de alguns rgos estaduais de controle ambiental, da limitao de DBO do efluente a60 mg/L, permitir a implantao de ETEs mais simples e mais econmicas, em vrias cidadespequenas, com o uso mais intensivo de reatores anaerbios, particularmente, de reatores do tipoUASB. Futuramente, caso haja necessidade de se produzir efluente de melhor qualidade, poderser implantada unidade de tratamento complementar em uma segunda etapa. O alto custo deinvestimento em sistemas de tratamento mais sofisticados, unicamente para atender a padres delanamento relativos DBO, torna praticamente invivel sua implantao em uma nica etapa,para a maioria dos municpios brasileiros. Por outro lado, a implantao em etapas poder serdecisiva para que sistemas compostos por reator UASB e unidade de ps-tratamento sejam osmais viveis, quando da aplicao dos critrios tcnicos e econmicos na escolha de alternativas.

1.2.3 Nutrientes (N e P)A descarga de nutrientes em cursos de gua superficiais causa a diminuio dos nveis deoxignio e o aumento da biomassa algal originada no corpo receptor, decorrente do processo deeutrofizao (crescimento anormal de algas decorrente dos nutrientes lanados). Sabe-se que 1kg de fsforo pode resultar na reconstruo de 111 kg de biomassa, o que corresponde a cerca de138 kg de demanda qumica de oxignio no corpo receptor. Similarmente, a descarga de 1 kg denitrognio pode resultar na reconstruo de cerca de 20 kg de demanda qumica de oxignio, naforma de algas mortas. O problema pode ser ainda mais agravado devido diminuio dos nveisde oxignio, por processos de nitrificao, onde se consomem, no mnimo, cerca de 4 kg deoxignio dissolvido nas guas, para cada kg de amnia descarregada no corpo receptor.Para os casos em que requerida remoo de nutrientes, por exigncia de atendimento daqualidade da gua do corpo receptor, o uso de processos anaerbios, precedendo tratamentoaerbio complementar para remoo biolgica de nutrientes, deve ser visto com muito cuidado,pois uma boa remoo de matria orgnica biodegradvel no sistema anaerbio pode inviabilizara remoo de nutrientes no tratamento biolgico complementar, conforme discutido no Captulo9.Outro problema a levar em considerao, principalmente em relao ao processo de ps-tratamento para nitrificao e desnitrificao, diz respeito a um possvel efeito inibitrio dosefluentes de processos anaerbios, s bactrias nitrificantes, entre outras, suspeito de ser causadopela presena de sulfetos.

1.2.4 Indicadores microbiolgicosEm relao aos indicadores microbiolgicos, tm sido reportadas baixas eficincias de remoode coliformes fecais nos reatores anaerbios, usualmente da ordem de apenas uma unidadelogartmica. Relativamente a outros tipos de microrganismos, tais como vrus e protozorios(principalmente Giardia e Cryptosporidium), h pouqussimas referncias bibliogrficas queabordam a sua reduo ou eliminao, atravs do tratamento em reatores anaerbios. A remoode ovos de helmintos em reatores anaerbios, particularmente em reatores UASB, tem sido

7reportada como da ordem de 60 a 80%, insuficiente, portanto, para produzir efluentes quepossam ser utilizados na irrigao.Como so grandes os riscos de contaminao dos seres humanos, quando estes ingerem ou tmcontato com guas contendo organismos patognicos, muitas vezes pode-se tornar necessria adesinfeco dos efluentes. Tal fato torna-se ainda mais grave devido precariedade do quadrosanitrio brasileiro, com baixssimos ndices de cobertura por sistemas de esgotamento sanitrio.Por outro lado, os baixos nveis de investimento em sade e saneamento, fazem com que apopulao brasileira seja portadora de diversas doenas que podem ser transmitidas pelas fezes e,consequentemente, pelos esgotos gerados por essa populao.

Todavia, a deciso quanto desinfeco dos esgotos deve ser tomada a partir de uma avaliaocriteriosa, com base nas caractersticas especficas de cada situao, conforme discutido noCaptulo 7.

1.3 ALTERNATIVAS PARA O PS-TRATAMENTO DE EFLUENTES DEREATORES ANARBIOS

1.3.1 PreliminaresTendo em vista as limitaes intrnsecas associadas aos sistemas anaerbios, e levando-se emconsiderao a necessidade de se desenvolver tecnologias mais apropriadas realidadebrasileira, torna-se importante a incluso de uma etapa de ps-tratamento dos efluentes geradosnos reatores anaerbios. Tal etapa objetiva o polimento, no s da qualidade microbiolgica dosefluentes, luz dos riscos de sade pblica e das limitaes impostas utilizao dos esgotostratados na agricultura, mas tambm da qualidade em termos de matria orgnica e nutrientes,em funo dos danos ambientais provocados pelas descargas remanescentes destes constituintesnos corpos receptores.Considerando que a linha de tratamento reatores anaerbios/ps-tratamento vem se constituindona principal alternativa de tratamento de esgotos em nosso pas, a FINEP (Financiadora deEstudos e Projetos), o CNPq (Conselho Nacional de Desenvolvimento Cientfico e Tecnolgico)e a CEF (Caixa Econmica Federal) vm apoiando o desenvolvimento do Programa de Pesquisaem Saneamento Bsico PROSAB.O presente livro um dos produtos da rede do Tema 2 do PROSAB Edital 2, que tem comotema de pesquisa o Ps-tratamento de efluentes de reatores anaerbios. A rede 2 do PROSAB composta por 12 instituies, de 11 diferentes Estados brasileiros. As doze instituies queintegram a rede desenvolveram pesquisas em 19 temas diferentes, que podem ser agrupados em8 modalidades de ps-tratamento, conforme mostrado na Tabela 1.5. Todos os temas de pesquisaso relacionados ao ps-tratamento de efluentes domsticos, provenientes de reatores anaerbios,e objetivam a remoo complementar dos seguintes poluentes principais: matria orgnica,slidos suspensos, nutrientes (N e P) e microrganismos patognicos.

8Tabela 1.5 Modalidades de ps-tratamento de efluentes anaerbiose temas de pesquisa abordados no PROSAB Edital 2

No. Modalidades de ps-tratamento Temas de pesquisa

1 Ps-tratamento no solo Vala de filtrao Infiltrao rpida Irrigao subsuperficial Escoamento superficial

2 Ps-tratamento em lagoas Lagoa de polimento Lagoa de alta taxa de produo de algas

3 Ps-tratamento em reatores com biofilme

Filtro biolgico percolador Biofiltro aerado submerso Leito fluidizado aerbio Filtro anaerbio Reator anaerbio horizontal de leito fixo Reator anaerbio de leito granular expandido

4 Ps-tratamento em reatores de lodos ativados Sistema de lodos ativados convencional Sistema de reatores seqenciais em batelada

5 Ps-tratamento em sistemas de flotao Microaerao e flotao Flotao por ar dissolvido

6 Ps-tratamento em sistemas de filtrao Filtrao ascendente em leito de pedregulho

7 Ps-tratamento em sistemas de desinfeco Fotoreator de ultra violeta

8 Ps-tratamento do biogs Biofiltro de turfaNota: As vrias unidades experimentais, dos diversos projetos de pesquisa da rede 2 do PROSAB, so ilustradas noitem 1.4.3 (Figuras 1.2 a 1.7).

1.3.2 Contribuio do presente livroNeste livro, sero focalizadas apenas as tecnologias de ps-tratamento que encontram-se,atualmente, mais consolidadas, fruto das pesquisas desenvolvidas no mbito do PROSAB e daexperincia prtica obtida em algumas estaes de tratamento em escala real, j em operao noBrasil.O Captulo 2 aborda a modalidade de ps-tratamento e disposio final de efluentes anaerbiosno solo, sendo enfocadas as seguintes alternativas principais (ver Figura 1.2): Infiltrao rpida Irrigao Escoamento superficial Infiltrao subsuperficial Filtros de areia Valas de filtrao Terras midas (alagados ou wetlands)

No Captulo 3, tratada a modalidade de lagoas de polimento, aplicadas ao ps-tratamento deefluentes de reatores anaerbios (ver Figura 1.3). So enfocadas as principais diferenas entre aslagoas de estabilizao e as lagoas de polimento, em relao aos princpios de funcionamento es eficincias de remoo dos diferentes parmetros fsico-qumicos e microbiolgicos deinteresse no tratamento de esgotos.

9O Captulo 4 aborda os diferentes reatores com biofilme, tambm aplicados ao ps-tratamento deefluentes anaerbios. So contempladas as modalidades de reatores aerbios e anaerbios, deleito fixo e de leito mvel, conforme a seguir (ver Figura 1.4): Filtros biolgicos percoladores Biodiscos Biofiltros aerados submersos Filtros biolgicos submersos Reatores de leito fluidizado ou expandido Filtros anaerbios

No Captulo 5 enfocada a utilizao de sistemas de lodos ativados para o ps-tratamento deefluentes anaerbios, com nfase aos sistemas convencionais (de fluxo contnuo) e reatoresseqenciais em batelada (ver Figura 1.5).A alternativa de ps-tratamento de efluentes anaerbios por flotao tratada no Captulo 6,sendo contemplada, detalhadamente, a modalidade de flotao por ar dissolvido. So descritasexperincias em escala piloto e em escala real (ver Figura 1.6).O Captulo 7 aborda a problemtica da desinfeco de esgotos, sendo apresentadas as seguintesalternativas de desinfeco (ver Figura 1.7): Clorao Radiao ultravioleta Ozonizao

A avaliao e tratamento de odores gerados em sistemas de esgotamento sanitrio enfocada noCaptulo 8, onde so descritas as principais alternativas para o tratamento de gases odorantes, pormeio de processos fsico-qumicos e biolgicos (ver Figura 1.7).Conforme poder-se- depreender pela leitura deste livro, so muitas as variveis determinantes aserem consideradas na escolha de alternativas tecnolgicas para o ps-tratamento de efluentes dereatores anaerbios. Como contribuio a essa anlise, o Captulo 9 deste livro faz uma avaliaocrtica das principais alternativas disponveis para o ps-tratamento, apresentando a suaaplicabilidade e fornecendo importantes subsdios em relao aos seguintes aspectos principais: qualidade esperada do efluente; produo de lodo; custo de implantao; consumo energtico; demanda de rea.

Complementarmente, o Captulo 10 do livro apresenta a descrio de desenvolvimento de umSistema de Apoio Deciso (SAD), para avaliao tecnolgica de alternativas de ps-tratamentode efluentes de reatores anaerbios. Uma verso atualizada do software desenvolvido,correspondente ao SAD, encontra-se disponibilizada na pgina do PROSAB FINEP, naInternet, para livre utilizao pelos potenciais usurios, feitas as devidas restries, normais a umsistema de auxlio deciso, principalmente a de no dispensar a contribuio de um bomespecialista no tema.

10

1.3.3 Ilustrao fotogrfica das diversas unidades experimentais da rede 2 de PROSAB

a) Vala de filtrao b) Infiltrao rpida em solonatural arenoso

c) Bacia de infiltrao rpida

d) Irrigao subsuperficial atravs deterras midas (wetlands)

e) Infiltrao-percolao em soloarenoso coberto com vegetao

f) Escoamento superficial

Figura 1.2 Unidades experimentais de ps-tratamento por aplicao no solo

a) Lagoa de polimento com chicanas b) Lagoa de polimento com chicanas c) Lagoa de polimento sem chicanas

d) Lagoas de alta taxa em escala dedemonstrao

e) Lagoas de alta taxa em escala real f) Lagoa de alta taxa em escala real

Figura 1.3 Unidades experimentais de ps-tratamento por lagoas

11

a) Filtro biolgico percolador b) Reator anaerbio de leitogranular expandido

c) Leito fluidizado aerbio

d) Filtro anaerbio e) Biofiltro aerado submerso f) Sistema misto anaerbio/aerbiode leito fixo

Figura 1.4 Unidades experimentais de ps-tratamento por reatores com biofilme

a) Sistema de lodos ativados convencional b) Sistema de reatores seqenciais embatelada (RSB)

c) Sistema de reatores seqenciais embatelada (RSB)

Figura 1.5 Unidades experimentais de ps-tratamento por sistemas de lodos ativados

12

a) Flotao por ar dissolvido emescala de bancada

b) Processos microaerbio e intermitenteseguidos por flotao por ar dissolvido

c) Flotao por ar dissolvidoem escala real

Figura 1.6 Unidades experimentais de ps-tratamento por sistemas de microaerao e flotao por ar dissolvido

d) Desinfeco em fotorreator deradiao ultra violeta

e) Filtrao ascendente em leitode pedregulho

f) Tratamento do biogs embiofiltro de turfa

Figura 1.7 Unidades experimentais de ps-tratamento por sistemas desinfeco, filtrao e desodorizao

1.4 BIBLIOGRAFIACAMPOS, J. R. (Coordenador). Tratamento de esgotos sanitrios por processo anaerbio e disposio

controlada no solo. Rio de Janeiro: ABES - PROSAB. 464 p., 1999.CHERNICHARO, C.A.L. Princpios do tratamento biolgico de guas residurias Volume 5: Reatores

anaerbios. Departamento de Engenharia Sanitria e Ambiental - UFMG. Belo Horizonte, 245 p.,1997.

LETTINGA G. Introduction. In: International course on anaerobic treatment. Wageningen AgriculturalUniversity / IHE Delft. Wageningen, 17-28 Jul 1995.

VON SPERLING M.. Princpios do tratamento biolgico de guas residurias Volume 1: Introduo qualidade das guas e ao tratamento de esgotos. Departamento de Engenharia Sanitria eAmbiental - UFMG. Belo Horizonte, 240 p., 1995.

12 PS-TRATAMENTO DE EFLUENTES DE REATORESANAERBIOS POR SISTEMAS DE APLICAO NO SOLO

Bruno Coraucci Filho, Ccero Onofre de Andrade Neto, Hnio Normando de Souza Melo, JosTavares de Sousa, Edson Aparecido Abdul Nour, Roberto Feij de Figueiredo

2.1 INTRODUOA aplicao de esgotos no solo uma prtica bastante antiga, sendo uma forma bem sucedida detratamento e disposio final dos efluentes resultantes das atividades humanas.Quando se faz esta aplicao, h a filtrao e a ao de microrganismos, que possuem acapacidade de transformar a matria orgnica em compostos mais simples. Eles realizam estaatividade buscando alimento e produo de energia. Com isso, tem-se como resultado final desteprocesso, um efluente tratado e um solo revitalizado, haja visto que os compostos gerados pelosmicrorganismos podem ser benficos para o crescimento das plantas e vegetais.De forma geral, existem diferentes mtodos que utilizam o solo no tratamento e/ou disposiofinal de esgotos. Dentre eles, podem ser citados: Infiltrao rpida Irrigao Escoamento superficial Infiltrao subsuperficial Filtros de areia Valas de filtrao Terras midas (alagados ou wetlands)

No mtodo de infiltrao rpida, o solo e os microrganismos formam um "filtro vivo", ondeocorre a reteno e a transformao dos slidos orgnicos. A vegetao, quando existente, retirado solo os nutrientes transformados, evitando a sua concentrao excessiva e acumulativa aolongo do tempo. A gua que no incorporada ao solo e s plantas, perde-se pelaevapotranspirao ou infiltra-se, percolando em direo aos lenis de gua subterrneos.Para a irrigao com guas residurias, so utilizadas diferentes tcnicas, como por exemplo: ainundao por canais ou sulcos, o gotejamento, a subsuperficial e, com muito critrio, a asperso.Este mtodo o que requer a maior rea superficial, mas traz o maior aproveitamento produtivo.As tcnicas de irrigao por inundao, por canais ou sulcos, so as de mais simples operao emenos exigentes no que se refere ao tratamento prvio. Pode-se usar at mesmo esgoto bruto,mas os tratados so sanitariamente mais seguros.No escoamento superficial, a vegetao, associada com a camada de cobertura do solo, tambmatua como um filtro vivo, retirando os nutrientes e dando condies para a reteno etransformao da matria orgnica presente nos esgotos. A principal caracterstica que diferenciaeste mtodo dos outros, o fato do efluente escoar em uma rampa horizontal, sendo a guaexcedente, que no absorvida ou evaporada, coletada a jusante, para um adequado destino. Paraterrenos mais permeveis, o processo aproxima-se ao de irrigao, mas com a gerao de umexcedente de gua.

Existem tambm as tcnicas de infiltrao subsuperficial, que no so destinadas irrigao.Para este caso, temos, como exemplo, os sumidouros e as valas de infiltrao, utilizados parapequenas vazes e com tratamento prvio.

2Embora os mtodos mais eficientes sejam a infiltrao rpida e o escoamento superficial, o solopode ser utilizado isoladamente como meio filtrante para o tratamento dos esgotos. So os casosdos filtros de areia e das valas de filtrao (geralmente para pequenas vazes), e das chamadasterras midas (alagados ou wetlands), que podem ser construdos ou naturais.Todos estes mtodos so naturais e devem ser pensados para um uso sem qualquer sofisticaodesnecessria, padronizao excessiva ou rigidez de procedimentos, que dificultem a suaoperao e elevem os seus custos. Porm, deve-se ter em mente que apesar de serem simples, hnecessidade que sejam aprimorados.Para os casos da irrigao, escoamento superficial e infiltrao rpida, so, em geral, seguidas asproposies da agncia ambiental dos Estados Unidos (USEPA), com adaptaes situaobrasileira (CAMPOS, 1999).

2.2 VALA DE INFILTRAO

2.2.1 DescrioA vala de infiltrao um mtodo de disposio de efluentes dos sistemas de tratamento deesgotos, que consiste na sua percolao no solo, onde ocorre a depurao por processos fsicos(reteno de slidos), qumicos (adsoro) e bioqumicos (oxidao).Ela constituda, basicamente, de condutos no estanques (usualmente tubos perfurados),envolvidos com pedras britadas e alinhados no interior de valas recobertas com solo da prprialocalidade de instalao, tendo na sua extenso uma baixa declividade. O conduto distribui oefluente ao longo da vala, propiciando sua infiltrao subsuperficial.As valas de infiltrao so aplicadas com vantagens, quando a camada superficial do solo temmaior capacidade de infiltrao que as camadas inferiores, ou quando o aqfero encontra-se emgrande profundidade, propiciando maior proteo sanitria. Normalmente, so utilizadas quandoa permeabilidade do solo admite a infiltrao do efluente e quando so atendidas as condiesexigidas para sua instalao (descritas no decorrer do texto). Tais condies devem ser aliadas squestes econmicas.Levando-se em considerao a utilizao do solo como meio filtrante, o desempenho das valasde infiltrao depende bastante das caractersticas deste meio, assim como do seu grau desaturao por gua, no sendo recomendado o uso das valas quando o solo estiver saturado.A composio qumica do solo exerce uma influncia fundamental na remoo eficiente dosagentes patognicos e do fsforo, sendo que, a adoo de uma aplicao intermitente, podemelhorar a eficincia do tratamento na remoo de nitrognio e pode propiciar uma maiordurabilidade do sistema.

2.2.2 UtilizaoEste mtodo pode ser utilizado para disposio final de efluentes lquidos de tanques spticos,filtros anaerbios e de outros reatores domsticos que produzam poucos slidos suspensos. Parasua instalao, necessita-se de locais com boa disponibilidade de rea e com remotapossibilidade de contaminao do aqfero. Para tanto, sua utilizao deve ser precedida poravaliao tcnica para observao dos seguintes parmetros: a caracterstica do solo onde a vala de infiltrao ser instalada; o nvel mximo do aqfero e a sua distncia vertical mnima; a manuteno da condio aerbia no interior da vala; a distncia mnima do poo de captao de gua; o ndice pluviomtrico.

32.2.3 Critrios e parmetros do projeto e aspectos construtivosNo Brasil, o uso de valas de infiltrao, para disposio no solo de efluentes de sistemas detratamento de esgotos, vem sendo orientado, desde 1963, por normas da ABNT - AssociaoBrasileira de Normas Tcnicas, sendo sua aplicao mais usual o destino de efluentes de tanquesspticos.A NBR 13.969/1997 recomenda que as valas de infiltrao sigam o esquema apresentado naFigura 2.1 e apresenta uma srie de tens que devem ser considerados na sua construo. Soeles: a tubulao de distribuio pode ser constituda de manilhas de barro vidrado, tendo um espaamento

longitudinal de 1 cm entre os tubos. Pode ocorrer um benefcio maior se ela for toda perfurada em suaextenso. Esta tubulao deve ser envolvida por um leito de pedra britada, pedregulho ou escria decoque, cujos poros permitam a livre passagem do lquido para o fundo da vala;

o fundo, assim como as paredes laterais, no devem sofrer qualquer compactao durante a suaconstruo;

as superfcies de percolao, quando houver compactao voluntria ou no, devem ser escarificadasat uma profundidade de 0,10 a 0,20 m, antes da colocao do material de suporte do tubo dedistribuio de esgotos;

todas as tubulaes de transporte do esgotos, no sistema, devem ser protegidas contra cargas rodantes,para no causar problemas de extravasamento ou obstruo do sistema;

as tubulaes de distribuio na vala devem ser instaladas de modo a no causar represamento dosesgotos no seu interior;

deve-se instalar tubos de exausto para ventilao do interior da vala; deve-se prever uma sobrelevao do solo, na ocasio do reaterro da vala, de modo a evitar a sua

eroso pela gua da chuva.. Este item visa no causar o desprendimento dos agentes patognicosretidos, assim como no criar condies anaerbias. Pode-se, at mesmo, prever uma cobertura commaterial impermevel, sobre a camada de pedra britada ou pedregulho, antes do reaterro;

o reaterro da vala, depois de corretamente instalada, poder ser feito com o prprio material daescavao;

nos locais onde o terreno tem inclinao acentuada, como nas encostas do morro, as valas devem serinstaladas acompanhando as curvas de nvel, mantendo-se a declividade das tubulaes;

deve ser mantida uma distncia mnima vertical, entre o fundo da vala de infiltrao e o nvel mximoda superfcie do aqfero, de 1,5 m;

este sistema deve manter uma distncia horizontal mnima de qualquer poo de captao de gua, demodo a permitir um tempo de percurso do fluxo de trs dias at atingir estas reas. Normalmentedistncias superiores a 30 m, entre o poo e as valas, so recomendveis.

a vala deve ser dimensionada considerando a mesma vazo adotada para o clculo do conjunto tanquesptico + filtro anaerbio ou outro tipo de reator, que a antecede;

as dimenses da vala de infiltrao so determinadas em funo da capacidade de absoro doterreno, devendo ser considerada como superfcie til de absoro a rea de fundo da vala.

Figura 2.1 Esquema de uma vala de infiltraoFonte: Adaptado de NBR 13969 (1997)

42.2.4 Aspectos operacionaisAs valas de infiltrao devem ser construdas e operadas de modo a manter a condio aerbiano seu interior. Assim, deve-se instalar um tubo de exausto e utilizar o sistema com intervalosentre as aplicaes de, no mnimo, 6 horas. Deve-se prever o uso alternado das valas, em umprazo mximo de seis meses. Desta forma, seu nmero mnimo deve ser de duas, cada com100% da capacidade total.Caso no sejam seguidos estes critrios, poder ocorrer a colmatao do leito, levando a umapossvel desativao do sistema.

2.2.5 Sistema alternativo de vala de infiltraoApoiado em pesquisas, ANDRADE NETO (1999) props uma forma alternativa e muito simplespara a construo das valas de infiltrao. Foram utilizados tijolos cermicos de oito furos,colocados longitudinalmente no interior da vala, em substituio aos materiais normalmenteutilizados como conduto de distribuio. Esta vala constitui uma alternativa tecnolgicavantajosa, tanto econmica como funcionalmente (Figura 2.2).Comparativamente com os tubos de PVC e as manilhas de barro vidrado, os tijolos cermicosso mais baratos e de fcil aquisio, at nos menores povoados. Funcionalmente, o uso destestijolos furados como conduto de distribuio apresenta as seguintes vantagens: boa durabilidade; baixo risco de obstrues; alta resistncia a esforos; excelente fluxo hidrulico; tima condio de distribuio do efluente ao longo da vala.

Alm destes fatores, existe a possibilidade de tratamento complementar dos esgotos, devido aolodo ativo acumulado na forma de biofilme no interior dos tijolos. Esta aderncia devida grande rea superficial interna e se constitui em flocos e grnulos que se formam no interior dosfuros.

Figura 2.2 - Vala de infiltrao com tijolos cermicos vazadosFonte: Adaptado de ANDRADE NETO (1999)

2.2.6 Capacidade de percolao do soloComo as valas de infiltrao ocupam uma superfcie do terreno, podero ocorrer diferentes tiposde solo e graus de compactao, necessitando-se determinar a capacidade de percolao dosefluentes neste local, para definio do seu potencial de infiltrao. A estimativa deste valor deveser feita de acordo com a NBR 7229/1993, que recomenda o ensaio da cova de seo quadradade 0,30 m de lado e 0,30 m de profundidade, em pelo menos trs locais distintos do terreno,adotando-se aquele de menor valor de infiltrao.

52.2.7 Exemplo de dimensionamentoDimensionar um sistema de aplicao no solo, constitudo por valas de infiltrao, para otratamento e disposio de efluente de um conjunto tanque sptico + filtro anaerbio, de umaresidncia com 5 pessoas.

a) Dados de entrada consumo per capita de gua: QPC = 120 L/hab.dia coeficiente de retorno: C = 0,8 coeficiente de reforo do dia de maior consumo: K1 = 1,2 coeficiente de infiltrao do solo, constitudo de argila, silte e areia: Cinf = 25 L/m2.dia (Nota: coeficiente estimado em funo de levantamentos de campo realizados pelo PROSAB. O

ensaio de infiltrao foi feito de acordo com a NBR 7229/1993, mediante a construo da cova deseo quadrada de 0,30 m de lado e 0,30 m de profundidade.

b) Soluo

Clculo da vazo (Q)Q = P x QPC x K1 x C = 5 hab. x 120 L/hab.dia x 1,2 x 0,80Q = 600 L/dia

Clculo da rea de infiltrao necessria

A =infC

Q=

.dia25L/m600L/dia

2

A = 24 m2

Determinao do comprimento (L) da vala:Considerando a largura da vala igual a 0,50 m, tem-se:

L =lA

=

m50,0m24 2

L = 40 m

Desta forma, deve-se adotar 2 valas de 24 metros de comprimento.

Deve-se ainda considerar um perodo de descanso de aproximadamente seis meses, para aeventual desobstruo do leito filtrante. Portanto, o nmero total de valas, para este sistema,dever ser igual a 4, utilizando-se, alternadamente, duas de cada vez.

62.3 SUMIDOUROS

2.3.1 DescrioO sumidouro uma unidade de depurao e disposio final do efluente do sistema tanquesptico, verticalizado em relao vala de infiltrao. Devido esta caracterstica, seu uso favorvel somente nas reas onde o lenol fretico profundo.Pode-se dizer, de maneira simples, que o sumidouro um poo escavado no solo, cuja finalidade promover a depurao e disposio final do esgoto no nvel subsuperficial do terreno. O seufuncionamento o oposto daquele existente em um poo de gua.

2.3.2 Critrios e parmetros do projeto e aspectos construtivosComo existe uma grande dificuldade de se manter as condies aerbias no interior de umsumidouro, tem-se a obstruo das superfcies de infiltrao internas mais precocemente, devido colmatao.Assim como a vala de infiltrao, a NBR 13969/1997 apresenta recomendaes para aconstruo de sumidouros (Figura 2.3). So elas: as paredes devero ser revestidas de alvenaria de tijolos, assentados com juntas livres, ou de anis

pr-moldados de concreto, convenientemente furados; o interior pode ter ou no um enchimento de cascalho, pedra britada ou coque, com recobrimento de

areia grossa. Este material no pode ser rejuntado, permitindo assim uma fcil infiltrao do lquidono terreno.

as lajes de cobertura devero ser construdas em concreto armado e dotadas de uma coluna deexausto e de uma abertura de inspeo, com tampo de fechamento hermtico, cuja menor dimensoem seo, ser de 0,60 m.

as dimenses do sumidouro so determinadas em funo da capacidade de absoro do terreno,devendo ser considerada, como superfcie til de absoro, a do fundo e das paredes laterais, at onvel de entrada do efluente do tanque sptico. Um critrio de dimensionamento mais prudente,considera somente a rea das paredes laterais como sendo a rea de infiltrao;

deve-se garantir uma distncia mnima de 1,50 m entre o fundo do sumidouro e o nvel mximo dolenol fretico, que atingido nas pocas de chuva.

7Figura 2.3 Sumidouros (A Esquema de instalao do sumidouro,B Detalhes de sumidouros)

Fonte: NB41, apud DACACH (1983).

2.3.3 Capacidade mdia de percolao do soloComo o sumidouro constitudo de uma parede vertical, freqentemente h a ocorrncia dediversas camadas de solo, com caractersticas distintas, necessitando-se determinar a capacidademdia de percolao (Kmdio). Portanto, a estimativa da capacidade de infiltrao no solo deve serfeita por camada, desde que elas sejam consideradas reas infiltrativas no sumidouro, ou seja,situadas abaixo da tubulao de entrada do efluente.De acordo com a NBR 13969/1997, o clculo do valor do Kmdio feito pela mdia ponderada,ou seja, somando-se os produtos dos Kis de cada camada pela respectiva espessura, e dividindo-se o resultado pela soma total de espessuras das camadas, de acordo com a Equao 2.1.

Kmdio=( )

( )

i

ii

HHK . (2.1)

na qual:Kmdio: coeficiente mdio de infiltraoKi: coeficiente de infiltrao da camada de solo iHi: altura da camada de solo i

A NBR7229/1992 apresenta como alternativa a este clculo, a possibilidade de realizao doensaio de infiltrao, atravs da cova cilndrica.

82.4 VALA DE FILTRAO2.4.1 DescrioA vala de filtrao um sistema alternativo de tratamento de esgotos, que teve odesenvolvimento de sua tecnologia iniciado h cerca de 100 anos. Seu funcionamento baseia-sena aplicao de efluentes em um leito de areia, onde ocorrem, naturalmente, processos fsicos,qumicos e biolgicos, que realizam a depurao dos esgotos.Dentro de cada vala, so instaladas, ao longo do eixo longitudinal e em nveis distintos, umatubulao distribuidora e uma receptora. O lquido que sai pelas juntas livres da tubulaodistribuidora atravessa o leito de areia para, em seguida penetrar na tubulao receptora, quetambm constituda de tubos que deixam entre si juntas livres ou possuem a superfcieperfurada.Este tipo de sistema de tratamento pode ser empregado quando o grau de permeabilidade doterreno for inferior a 25 L/m2.dia.

2.4.2 UtilizaoRecomenda-se o uso das valas de filtrao como forma de ps-tratamento de efluente, quando: o solo local praticamente impermevel ou saturado de gua (encharcado); o solo ou as condies climticas do local no recomendam o emprego de sumidouro e de vala de

infiltrao, ou a instalao da vala exige uma extensa rea no disponvel; a legislao sobre as guas dos corpos receptores exige alta remoo dos poluentes dos efluentes do

sistema tanque sptico filtro anaerbio ou outra tcnica de tratamento de esgotos ; por diversos motivos, for considerado vantajoso o aproveitamento do efluente tratado, sendo adotado

como uma unidade de polimento dos processos anteriores; quando o lenol fretico estiver prximo superfcie.

A vala de filtrao normalmente utilizada como tratamento secundrio, aps o material slidoter sido removido em um sistema de tratamento que promova a sedimentao e a retirada deslidos (tanque sptico, tanque sptico + filtro anaerbio, unidade aerbia etc). Os efluentes queso tratados geralmente no apresentam cheiro ou cor e, caso sejam dispostos no solo, receberoum tratamento adicional atravs da absoro existente neste meio. A vala construda no prpriosolo e, dependendo das condies deste meio, pode ter suas paredes impermeabilizadas.Pelo fato de possuir um baixo custo e ser de fcil instalao, a vala de filtrao tem amplaaplicao em reas urbanas e rurais que no so atendidas por rede coletora, como por exemploem pequenas comunidades, condomnios residenciais e at mesmo no litoral, onde existe oproblema da baixa declividade dos terrenos, o que dificulta a implantao dos sistemasdinmicos de coleta de esgotos.

2.4.3 Mecanismos de funcionamentoO processo de tratamento em uma vala de filtrao envolve mecanismos fsicos, qumicos ebiolgicos. O tratamento fsico ocorre pela reteno das partculas, por meio da filtrao, e oqumico, pela adsoro. Mas, sem dvida, o sucesso do tratamento profundamente dependentedas transformaes biolgicas que ocorrem no interior do leito de areia. Sem tais transformaes,o filtro no funcionaria corretamente. Desta forma, segundo JORDO (1995), este sistema incorretamente chamado de filtro, pois o processo no possui como seu principal embasamentoo peneiramento ou a filtragem, mas o contato com uma cultura biolgica que realiza umaoxidao bioqumica do efluente.

9O bom funcionamento de um sistema de valas de filtrao depende principalmente dabiodegradabilidade do efluente aplicado, das condies ambientais que o envolvem e das suascaractersticas construtivas. A aerao e a temperatura so as mais importantes condiesambientais que afetam o seu bom rendimento, isso porque a presena do oxignio gera ascondies para a decomposio aerbia do efluente e a temperatura afeta diretamente a taxa decrescimento microbiano, as reaes qumicas e o mecanismo de adsorso.Outro fator que tem grande influncia no funcionamento de uma vala de filtrao a rea efetivae o coeficiente de uniformidade do seu meio filtrante. A rea efetiva afeta a quantidade deefluente que ser filtrado, a taxa de filtrao e a profundidade de penetrao da matria slidainsolvel. Com a utilizao de um leito com partculas muito grossas, tem-se baixo tempo dereteno do efluente aplicado, no atingindo o ponto adequado para a decomposio biolgica.Com areia muito fina, a quantidade de efluente que ser filtrada pouca e o filtro poder serentupido rapidamente. METCALF & EDDY (1991) recomendam que no mais que 1% da areiadeva ser mais fina que 0,13 mm.Quando tem-se alto coeficiente de uniformidade, ou seja, uma grande desigualdade no tamanhodas partculas do leito, elas estaro muito prximas entre si, o que diminui a porosidade total e amdia de rea dos espaos dos poros, reduzindo assim a sua permeabilidade para o efluente.No que se refere taxa de aplicao, ela crtica para o bom funcionamento do processo. Osistema deve ser projetado para assegurar uma distribuio uniforme do efluente no leito dofiltro. Tambm deve-se buscar, entre as taxas hidrulicas aplicadas, um tempo suficiente dedescanso para o sistema, com o objetivo de mant-lo em condies aerbias.

2.4.4 Critrios e parmetros de projetoA NBR 13969/1997 recomenda que, para um sistema de valas de filtrao, somente podem seradmitidas guas de precipitao pluviomtricas diretas e deve ser impedida a percolao e ainfiltrao de esgotos para o meio externo. Para tanto, pode-se impermeabilizar a interfacefiltro/solo.A taxa de aplicao recomendada, expressa em termos de habitantes contribuintes, de 6 m devala por pessoa, no sendo admissvel adotar o nmero de valas inferior a 2, por tanque spticoou reator anaerbio. O comprimento mnimo total deve ser de 25 m. Deve-se manter umadistncia inferior a 1 m entre as valas.Para a NBR 13969/1997, a taxa de aplicao para clculo da rea superficial da vala de filtraodeve ser limitada a 100 L/m2.dia, sendo usual, para uma maior segurana, adotar o valor de 40L/m2.dia, quando da aplicao direta dos efluentes do tanque sptico. Para efluentes do processoaerbio de tratamento, recomenda-se a adoo da taxa de 200 L/m2.dia. Os intervalos deaplicao de efluentes do tanque sptico em vala de filtrao no devem ser inferiores a 6 h.Em locais cuja temperatura mdia mensal de esgoto inferior a 10C, as taxas de aplicao paraefluentes do tanque sptico e do processo aerbio, devem ser limitadas, respectivamente, a 50L/m2.dia e 100 L/m2.dia.Segundo a EPA (1980), as taxas de aplicao de efluentes oriundos de tanques spticos podemvariar de 82 L/m2.dia a 200 L/m2.dia.Em experimentos realizados na UNICAMP, com efluente anaerbio de um sistema tanquesptico + filtro anaerbio, esto sendo executadas em 2 etapas distintas. Uma, aplicando taxashidrulicas com valores prximos de 100 L/m2.dia, e outra, com valores prximos de 40L/m2.dia, esta ltima quando se almeja um efluente de excelente qualidade.

10Um outro critrio para dimensionamento de valas de filtrao a adoo de carga orgnicamxima de 24 gDBO/m2.dia, de acordo com VAN DUUREN (1999). Entretanto, estes valoresesto sendo investigados para aplicao nas condies brasileiras.

2.4.5 Aspectos construtivosPara a construo de um sistema de valas de filtrao, a NBR 13969/1997 apresenta as seguintesrecomendaes (ver Figuras 2.4 e 2.5): deve-se prever uma sobrelevao do solo, na ocasio de reaterro da vala, de modo a evitar a eroso do

mesmo devido s chuvas, dando-se uma declividade entre 3% e 6% nas suas laterais; nos locais onde o terreno tem inclinao acentuada, como nas encostas de morros, as valas devem ser

instaladas acompanhando as curvas de nvel; a camada de brita ou pedra britada, situada acima do leito de areia, deve ser coberta de material

permevel, tal como tela fina contra mosquito, antes do reaterro com solo, para no permitir a misturadeste com a pedra, e ao mesmo tempo permitir a evaporao da umidade;

dependendo das caractersticas geolgicas do local, a vala de filtrao deve ter as paredes do fundo elaterais protegidas com material impermevel, como por exemplo mantas de PVC, de modo a nocontaminar o lenol fretico;

o leito de areia deve ter 0,70 m de altura e suas partculas devem ter dimetro efetivo na faixa de 0,25mm a 1,2 mm, com coeficiente de uniformidade inferior a 4;

as tubulaes de drenagem e a de distribuio devem ser envolvidas em uma camada de brita n. 4, terno mnimo um dimetro de 100 mm, serem perfuradas e terem declividade entre 1 e 3%;

deve-se levar em considerao a disponibilidade de material local para diminuir o custo deimplantao do sistema, mas sempre tendo como referncia os parmetros da Norma ABNT.

Figura 2.4 Cortes longitudinal e transversal de uma vala de filtrao.

Figura 2.5 - Croquis de um sistema de tratamento com um conjunto de valas de filtrao

11

2.4.6 Exemplo de Dimensionamento

Dimensionar um sistema de aplicao no solo, constitudo por valas de filtrao, para otratamento e disposio de efluente de um conjunto tanque sptico + filtro anaerbio, de umaresidncia com 5 pessoas.

a) Dados de entrada consumo per capita de gua: QPC = 120 L/hab.dia coeficiente de retorno: C = 0,8 coeficiente de reforo do dia de maior consumo: K1 = 1,2 coeficiente de infiltrao do solo, constitudo de argila, silte e areia: Cinf = 40 L/m2.dia (Nota: coeficiente estimado em funo de levantamentos de campo realizados pelo PROSAB. O

ensaio de infiltrao foi feito de acordo com a NBR 7229/1993, mediante a construo da cova deseo quadrada de 0,30 m de lado e 0,30 m de profundidade.

b) SoluoClculo da vazo (Q)Q = P x QPC x K1 x C = 5 hab. x 120 L/hab.dia x 1,2 x 0,80Q = 600 L/dia

Clculo da rea de infiltrao necessria

A =infC

Q=

.dia40L/m600L/dia

2

A = 15 m2

Determinao do comprimento (L) da vala:Considerando a largura da vala igual a 0,50 m, tem-se:

L =lA

=

m

m

50,015 2

L = 30 m

Desta forma, deve-se adotar 1 vala de 30 metros de comprimento.

Deve-se ainda considerar um perodo de descanso de aproximadamente seis meses, para aeventual desobstruo do leito filtrante. Portanto, o nmero total de valas, para este sistema,dever ser igual a 2, utilizando-se, alternadamente, uma de cada vez.

12

2.5 FILTRO DE AREIA

2.5.1 DescrioO filtro de areia segue os mesmos princpios da vala de filtrao, ou seja, o tratamento ocorrequando da passagem do esgoto pela camada de areia, onde se processa a depurao por meiofsico (reteno) e bioqumico (oxidao), devido aos microrganismos fixos na superfcie dosgros de areia. Sua utilizao recomendada como uma forma de ps-tratamento, nos mesmoscasos apresentados para a vala de filtrao.O principal diferencial existente entre o filtro de areia e a vala de filtrao o fato do primeiroser construdo sobre a superfcie ou semienterrado, e ter o seu leito de areia exposto s condiesdo tempo. Outros pontos diferenciais sero explicitados no decorrer do texto.

2.5.2 Critrios e parmetros de projetoSegundo a NBR 13969/1997, as taxas de aplicao so idnticas as da vala de filtrao, sendo ovalor limitado a 100 L/m2.dia, quando da aplicao direta de efluentes de tanques spticos, e 200L/m2.dia, para efluentes de processos aerbios de tratamento. Para locais cuja temperatura mdiamensal do esgoto inferior a 10C, estas taxas devem ser limitadas, respectivamente, a 50L/m2.dia e 100 L/m2.dia.A EPA (1980) recomenda uma taxa de 80 a 200 L/m2.dia, quando a alimentao provm detanque sptico e entre 200 e 400 L/m2.dia, quando proveniente de filtro aerbio.

Areia do meio filtranteDe acordo com a NBR 7229/1993, a areia do filtro deve ter as seguintes caractersticas: ser isenta de argila, terra, calcrio, ou quaisquer substncia capaz de ser atacada pelo esgoto, ou de

endurecer formando uma massa compacta ou impermevel; seu dimetro efetivo pode variar na faixa de 0,25 mm a 1,2 mm; o coeficiente de uniformidade deve ser inferior a 4; a profundidade do leito formado poder variar entre 60 e 110 cm.

Assim como na vala de filtrao, neste mtodo a rea efetiva e o coeficiente de uniformidade sodeterminantes para o tratamento do efluente. Quando utiliza-se uma areia muito fina (pequenarea efetiva), somente ser possvel a aplicao de baixas taxas e a matria slida penetrarpouco nas camadas do leito. Consequentemente, tem-se um alto tempo de reteno do efluente, oque acarretar um curto perodo de vida til para o filtro. Em contrapartida, o efluente final dosistema ter sofrido um alto grau de tratamento.Quando utiliza-se uma areia mais grossa, tem-se um baixo tempo de reteno do efluenteaplicado, impossibilitando uma adequada decomposio biolgica. Para este caso, tem-se, comoaspecto positivo, o fato de se poder aplicar altas taxas.

2.5.3 Aspectos construtivosA construo e implantao do filtro de areia muito simples, quando comparada aos outrosmtodos. Deve-se observar que os materiais utilizados na construo da estrutura, onde serodepositados o leito de areia e a camada de brita, devem suportar a agressividade qumica dosesgotos. Normalmente, recomenda-se o uso de concreto, tijolo, fibra de vidro reforada ou PVC.Existe a possibilidade de se construir o filtro semi-enterrado. Neste caso, a estrutura em que elese encontra dever ser impermevel ao efluente aplicado, impedindo a sua infiltrao paracamadas profundas, fato que poderia causar a contaminao do aqfero.

13No que se refere as tubulaes, elas tero as seguintes caractersticas: a tubulao de drenagem, instalada na base do leito de areia, ser envolvida por uma camada de pedra

britada de aproximadamente 0,15 m de espessura; a tubulao distribuidora e a receptora, devero ter dimetro de 100 mm e serem perfuradas; para facilitar a coleta do efluente, o fundo do filtro, deve ter uma declividade entre 0,5 e 1%.

Para que seja possvel uma boa distribuio do efluente sobre o leito de areia, deve-se construir,sobre sua superfcie, uma placa de distribuio. A placa poder ser feita de concreto ou qualqueroutro material que seja resistente ao choque do liquido sobre sua parte superior. Umaapresentao esquemtica do filtro de areia mostrada na Figura 2.6.Outros aspectos relevantes que devem ser observados durante a construo de um filtro de areia: sobre a superfcie do leito de areia, somente pode-se admitir guas de precipitao pluviomtrica; no se pode permitir a infiltrao de esgotos para o meio externo do filtro.

Figura 2.6 - Esquema para unidade de filtro de areia semienterrado

2.5.4 Aspectos operacionaisNa aplicao dos esgotos, recomenda-se a inundao do leito com uma camada de 8 cm deefluente e, no mnimo, duas dosagens por dia, entremeadas por perodos de repouso. Adistribuio do efluente sobre o leito dever ser feita de forma uniforme, evitando-se a formaode pontos de maior concentrao de efluente.Os perodos de repouso do leito, decorrentes da aplicao intermitente dos esgotos, devemprover condies adequadas no interior do filtro, permitindo o ingresso de ar atravs de um tubode coleta e a manuteno das condies aerbias.Alguns resultados obtidos em experimentos realizados em diversos pases esto apresentados naTabela 2.1.

14Tabela 2.1 Comparao de dados da operao experimental de alguns filtros de areia

RefernciaParmetroSCHONBORN (1997) MICHELS (1996) PELL (1989)

Local Suia Winsconsin - EUA SuciaPr-tratamento Tanque sptico Tanque sptico Tanque spticoTaxa de aplicao(m3/m2.dia)

Mdia: 0,033Pico: 0,187

0,14 a 0,23 0,067

rea efetiva 1 a 3 mm 1,5 mm 0,21 mmCoeficiente deuniformidade

- 3,5 8,1

Profundidade (cm) - 91,4 75Aplicao Dependia do fluxo de

efluente5 dias por semana, com 2horas de aplicao

3 aplicaes dirias, a cada8 horas

Resultados daremoo de algunscompostos

DBO: 91%;P total: 90%;NH4-N: 93%;N-Total: 80%.

DBO: 5 mg/L;Slidos Suspensos: 97%;Nitrificao: 95%.

DBO: 91%;P: 83%;Nitrificao: 88%.

2.5.5 Manuteno e usoA operao e manuteno de um filtro de areia so muito fceis de serem realizadas, devendo-seter ateno aos perodos de aplicao de esgoto e de descanso. Aps a utilizao do filtro porlongos perodos, pode ocorrer o aumento do tempo de reteno do efluente em seu interior. Talfato pode ser resultante da formao de uma camada na superfcie do filtro (colmatao).Quando isso ocorrer, recomenda-se uma raspagem e a remoo deste material, juntamente comuma pequena camada de areia (2 a 5 cm). Esta camada removida dever ser reposta,imediatamente, com areia limpa, com caractersticas idnticas anteriormente existente.No se deve permitir a formao de vegetao sobre a superfcie do filtro. Caso ela se forme,dever ser feita a sua retirada, imediatamente.Devero ser previstas duas unidades de filtro, cada uma com capacidade plena de operao. Casoseja observado um excessivo retardamento na velocidade de filtrao do esgoto, dever ser feitaa substituio de um filtro pelo outro.

152.6 TERRAS MIDAS (ALAGADOS OU WETLANDS)2.6.1 DescrioPor definio, terras midas so reas onde a superfcie da gua est perto da superfcie do solo,por um perodo que seja suficiente para manter sua saturao ao longo do ano, existindo no seumeio, uma vegetao caracterstica associada.Existem diversos tipos de terras midas, desde as naturais (brejos, vrzeas, pntanos, lagos muitorasos e manguezais) at os construdos.

2.6.2 Terras midas naturaisAs terras midas naturais so reas inundadas por um curso de gua, em perodos regulares, porum tempo suficiente que permita o desenvolvimento de uma vegetao, especialmente adaptadas regies de solo saturado. Geralmente, localizam-se entre um corpo dgua permanente e umaregio de mata no inundada, ou seja, uma faixa intermediria (Figura 2.7).

Figura 2.7 Representao de uma regio de terra mida naturalAdaptado de EPA (1992)

A variedade de tipos de terras midas existentes to grande quanto a variedade de solos,vegetao e clima que pode haver em diferentes regies. Dentre os diversos fatores que o afetam,o mais determinante a hidrologia, que permite a diviso das terras midas em dois grandestipos principais:

prximos ao litoral; afastados da regio costeira.

O primeiro tipo, caracteriza-se pela formao de esturios, reas onde o mar mistura-se com umrio ou riacho que desemboca numa praia. Essas regies so ambientes de salinidade e nveis degua muito inconstantes, devido ao prprio regime de mars. Essas regies de alagados possuemum papel importante na natureza. Elas so o habitat natural de uma variedade muito grande depeixes, animais e outros seres marinhos. Alm disso, constituem uma proteo contra asenchentes e a eroso, e promovem a renovao da gua disponvel para a vegetao. Outracaracterstica importante o fato de poderem ser um meio de recreao e oferecer oportunidadesde pesquisa e educao.J o segundo tipo, as reas mais afastadas da regio costeira, compreende locais comcaractersticas peculiares, possuindo solos inundados de forma total ou parcial, devido influncia de rios e lagos, associados ao regime de chuvas.Do ponto de vista ecolgico, segundo DENNY (1997), o ecossistema das terras midas tem asseguintes funes:

16a) Habitat naturalTerras midas so reas onde muitas espcies de animais raros, sendo alguns em extino, tmcomo seu nico habitat natural. Nestas regies, eles encontram uma combinao de condies,como clima e disponibilidade de gua, que no so observadas em qualquer outro local. Estasreas, constituem um ambiente que pode ser classificado como um dos ecossistemas maisprodutivos existentes na natureza.

Os restos de plantas (razes e folhas) que se desenvolvem neste ambiente so decompostos,transformando-se em detritos que serviro de alimento para muitos crustceos, ostras e peixespequenos, que por sua vez so uma fonte de alimento para outros peixes maiores, de grandeinteresse comercial. Pode-se perceber que nesta cadeia alimentar o homem tem uma fonte derecursos bastante frgil, mas muito produtiva.

b) Manuteno do equilbrio hidrolgicoEssas reas inundadas tambm funcionam como uma bacia natural, armazenando as guas dechuva. Alm disso, possuem a capacidade de diminuir a fora das correntezas formadas,contribuindo para a minimizao dos danos ao meio ambiente, principalmente a eroso e oassoreamento.

Em reas urbanas, as terras midas podem ser bastante teis na preveno de enchentes, tendoem vista que, com a urbanizao, a rea de solo disponvel para a infiltrao das guas da chuvadiminui consideravelmente.

c) Conservao da biodiversidadeAs reas alagadas mantm a paisagem e a diversificao do ecossistema, com a sua diversidadede populaes e de atividades microbiolgicas. No Brasil, por exemplo, cerca de 100.000 km2 derea de plancie na Amaznia Central so inundadas anualmente. O pantanal mato-grossense,mantido pelas cheias do rio Paraguai, corresponde a uma das maiores reas inundveis doplaneta. A Ilha do Bananal e reas do Rio Grande do Sul so banhadas, respectivamente, pelosrios Araguaia e Gravatai.As populaes de macrfitas, nessas reas, exercem uma alta produtividade, contribuindosobremaneira para o grande nmero de nichos ecolgicos, bem como para a grande diversidadede espcies animais. Tal complexidade de seres mantm o ecossistema equilibrado.

d) Efeito climticoO ecossistema das terras midas impede o aquecimento global da terra, atravs da fixao docarbono, mantendo assim o balano de CO2. Desta forma, ele acaba influenciando osmicroclimas e tambm mantm a quantidade de chuvas.Segundo ODUM (1983), cerca de 100 bilhes de toneladas de matria orgnica so produzidasanualmente por organismos fotossintticos na terra. Por outro lado, durante o mesmo intervalo detempo, aproximadamente essa mesma massa oxidada, voltando para a natureza, na forma deCO2 e H2O.Cerca de 10 a 14% do carbono existente no planeta provem das reas alagadas existentes nomundo inteiro.

e) Preservao da qualidade da guaAs terras midas contribuem para a manuteno da qualidade da gua, atravs da remoo ereteno de nutrientes, do processamento de matria orgnica e resduos qumicos e da reduo

17

da carga de sedimentos descartada nos corpos receptores. Conforme a gua flui pela terra mida,a vegetao age como uma barreira manuteno do seu curso, diminuindo a velocidade deavano, em direo ao corpo receptor, fazendo com que os sedimentos e poluentes que carrega,precipitem. Desta maneira, estes sedimentos e poluentes podem ser capturados pela vegetao e,logo aps, metabolizados (Figura 2.8).

Figura 2.8 Esquema de manuteno da qualidade da gua das terras midas: remoo ereteno de nutrientes (nitrognio e fsforo); reduo da carga de sedimento pela

sedimentao. Adaptado de EPA (1992)

Os compostos orgnicos constituintes dos esgotos so degradados por processos anaerbios eaerbios. No caso especfico de sistemas de terras midas, a maior parte da matria orgnicasofre degradao anaerbia. O oxignio requerido para a degradao aerbia vem da atmosfera,pelas folhas das macrfitas aquticas, que o transferem para as razes e rizomas das plantas,atravs do prprio tecido vegetal. O oxignio, ao chegar s razes e rizomas, cria na rizosfera umambiente oxidado.Atualmente, as reas alagadas tm sofrido processo de degradao e destruio. O desmatamentoe subsequente eroso, as modificaes hidrolgicas por meio de canalizao de cursos de gua, adrenagem de solos hidromrficos e a construo de represas, so processos que podero trazerfortes conseqncias ao meio. Uma delas, muito freqente, o carreamento de sedimentos daspartes mais altas para as mais baixas, onde esto situadas as reas de terras midas, resultandodessa forma, no aumento da demanda bioqumica de oxignio, com altas concentraes dematria orgnica e nutrientes, alm dos contaminantes.

2.6.3 Terras midas construdasAs polticas conservacionistas atuais levaram inibio do uso das terras midas naturais, parafins de controle de fluxo de guas de alguma forma poludas. Essas restries culminaram, ento,no desenvolvimento acelerado de terras midas construdas.As terras midas construdas procuram imitar algumas das funes existentes nos naturais, emparticular a capacidade de degradao da matria orgnica e conteno de nutrientes (fsforo enitrognio).Desta forma, eles so sistemas projetados, artificialmente pelo homem, para utilizar plantasaquticas em substratos (areia, solo ou cascalho) onde, de forma natural e sob condiesambientais adequadas, pode ocorrer a formao de biofilmes, que agregam uma populaovariada de microrganismos. Estes seres possuem a capacidade de tratar os esgotos, por meio deprocessos biolgicos, qumicos e fsicos.Entre as funes das plantas aquticas, destacam-se: a utilizao de nutrientes e metais pesados; a transferncia de oxignio para a rizosfera;

18 suporte para o crescimento e ao de microrganismos, pela presena de rizomas e de razes, bem

como a absoro de material particulado, pelo sistema radicular das macrfitas.

a) Escolha das macrfitasDeve-se buscar, na construo das terras midas, condies muito parecidas com as existentesnos ambientes naturais, buscando o surgimento das funes de interesse, que, no caso dotratamento de esgotos, so a remoo de matria orgnica e a reteno de nutrientes.

Entre os componentes principais das terras midas encontram-se: as macrfitas aquticas, osubstrato e o biofilme de bactrias, que so responsveis direta ou indiretamente pela ocorrnciados mecanismos de remoo de poluentes. Na Figura 2.9 apresenta-se um esquema de umaunidade de fluxo superficial, em escala piloto.

Figura 2.9 Componentes de um sistema de terra mida construda, de fluxo superficial

As macrfitas desempenham um importante papel no tratamento de guas residurias, issoporque elas necessitam de nutrientes para o crescimento e reproduo. Nas terras midasconstrudas, so utilizadas diversas plantas aquticas, emergentes e flutuantes, sendo que as maisfreqentemente usadas so apresentadas na Tabela 2.2. Observa-se que as macrfitas emergentesdesenvolvem seus sistemas radiculares, fixadas no substrato, j o caule e as folhas se mantmparcialmente submersos.

Tabela 2.2 - Principais macrfitas emergentes usadas nas terras midas construdasEspcie emergente Temperaturadesejvel (C)

Tolerncia salinidade (mg/L) pH timo

Typha 10 a 30 30.000 4,0 a 10,0Juncus 16 a 26 20.000 5,0 a 7,5Phragmites 12 a 33 45.000 2,0 a 8,0Schoenoplectus 16 a 27 20.000 4,0 a 9,0Carex 14 a 32 20.000 5,0 a 7,5

Fonte: Adaptado de REED (1992).

As macrfitas aquticas que flutuam na superfcie da gua (flutuantes) mais utilizadas so:Eichhornia crassipes (aguap), Sperrodela (erva de pato), Salvinia molesta (salvnea) eHydrocotyle umbellata.

19Para a construo de um sistema de terras midas, deve-se selecionar as macrfitas aquticasobedecendo aos seguintes critrios: ter tolerncia a ambiente eutrofizado; ter valor econmico; ter crescimento rpido e ser de fcil propagao; absorver nutrientes e outros constituintes; ser de fcil manejo e colheita.

b) Tipos de terras midasEntre as terras midas construdas, tm-se dois tipos usualmente conhecidos: de fluxo superficial; de fluxo subsuperficial.

As terras midas de fluxo superficial constituem bacias ou canais, onde so povoadas asmacrfitas que utilizam o material orgnico e nutrientes das guas residurias a ser tratadas.Geralmente, so tipicamente longas e estreitas, para evitar curtos circuitos. A superfcie da guaa ser tratada se mantm sobre o substrato. Uma das suas desvantagens a proliferao de insetos,mosquitos e produo de mau cheiro.Nas terras midas de fluxo subsuperficial, a gua residuria a ser tratada escoa horizontalmente,atravs da zona das razes e rizomas das macrfitas, situadas a cerca de 15 a 20 cm abaixo dasuperfcie do substrato. As principais macrfitas utilizadas nesse sistema subsuperficial soaquelas j citadas na Tabela 2.2.A comparao destes dois tipos de fluxo, em relao a alguns parmetros, apresentada naTabela 2.3.

Tabela 2.3 Critrios para construo de terras midasParmetros Fluxo superficial Fluxo subsuperficial

Tempo de deteno hidrulica (dia) 5 a 14 2 a 7Taxa mxima de carregamento (kgDBO/ha.dia) 80 75Profundidade substrato (cm) 10 a 50 10 a 100Taxa de carregamento hidrulico (mm/dia) 7 a 60 2 a 30rea requerida (ha/m3.dia) 0,002 a 0,014 0,001 a 0,007Controle de mosquito Necessrio No necessrioRelao comprimento : largura 2:1 a 10:1 0,25:1 a 5:1

Fonte: Adaptado de REED (1992).

c) Aspectos ConstrutivosPara a construo das terras midas, deve-se observar os seguintes aspectos: proximidade dos corpos de gua receptores (rios, lagos, reservatrios etc); existncia de solo impermevel; declividade do terreno entre 0 e 3%; distncia da plancie de inundao dos rios; disponibilidade de extensas reas.

20Estudos em escala real e de laboratrio tm demonstrado que estes sistemas possuem boacapacidade de remoo de DBO, slidos suspensos, nitrognio, fsforo e metais. A reduo dosteores destes parmetros resultante da ao de diversos mecanismos de sedimentao, deprecipitao, de adsoro qumica e de interao microbiana. Na Tabela 2.4 esto apresentadosalguns mecanismos de remoo para alguns constituintes.

Tabela 2.4 - Constituintes e mecanismo de remoo do sistema de terras midasConstituintes Mecanismos de remoo

Slidos suspensos Sedimentao e filtrao

Material orgnico solvel Degradao aerbia e anaerbiaAmonificao, nitrificao e desnitrificao (biolgico)

Nitrognio Utilizao pela plantaVolatilizao de amnia

FsforoAdsoroUtilizao pela plantaAdsoro e troca de ctions

Metais

Complexao, precipitaoUtilizao pela plantaOxidao reduo (bioqumica)SedimentaoFiltrao

PatgenosPredaoMorte NaturalIrradiao UVExcreo de antibitico proveniente das razes das macrfitas

Fonte: Adaptado de COOPER et al. (1996).

d) Vantagens e DesvantagensO sistema de terras midas construdas, como todos os outros sistemas para tratamento deesgotos, apresenta suas vantagens e desvantagens, conforme apresentado na Tabela 2.5.

Tabela 2.5 - Vantagens e desvantagens das terras midas construdasVantagens Desvantagens

Baixo custo de construo Alta demanda de rea

Fcil operao e manejo Necessidade de substrato, como brita e areia

Remove satisfatoriamente matria orgnica eslidos suspensos, nitrognio e fsforo

Susceptvel a entupimento dos espaos vazios dosubstrato

Considervel reduo de patgenos Necessidade de manejo das macrfitas

Pode-se acrescentar, como mais uma vantagem, o fato da biomassa produzida no sistema poderser utilizada pelo homem para vrios fins econmicos, tais como: alimentao;

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rao para animais; fertilizante de solo; fertilizante de tanque de psicultura; nas indstrias; construo civil.

2.6.4 Experincias no mbito do PROSABNo mbito do PROSAB, a aplicabilidade de sistemas de terras midas construdas para o ps-tratamento de efluentes de reatores anaerbios foi investigada por SOUZA et al. (2000). Oaparato experimental era constitudo por quatro unidades de terras midas (10 metros decomprimento, 1 metro de largura e 0,6 m de profundidade), preenchidas com areia grossa eoperadas com diferentes taxas hidrulicas (2,0 a 4,5 cm/d). Trs das unidades utilizarammacrfitas emergentes (Juncus sp.), enquanto a quarta unidade foi operada como unidade decontrole, sem a presena de plantas (Figura 2.10).Os resultados obtidos aps um ano de operao indicaram eficincias mdias de remoo deDQO e SST nas faixas de 79 a 85 e 48 a 71, respectivamente. A remoo de coliformes fecais foiexcelente, da ordem de 4 unidades logartmicas. O fsforo tambm foi eficientemente removido(mdia de 90%), mas remoo de nitrognio foi apenas parcial (45 a 70% para amnia e 47 a70% para NTK).

Figura 2.10 Vista do sistema de terras midaspesquisado por SOUZA et al. (2000)

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2.7 IRRIGAO2.7.1 DescrioA crescente escassez de recursos hdricos, principalmente em regies ridas e semi-ridas, fazcom que sejam necessrias mudanas na distribuio hdrica do planeta. Assim, a utilizao deesgotos na agricultura irrigada, torna-se de grande valia.Nas civilizaes ocidentais, a aplicao de esgotos em reas agrcolas vem ocorrendo desde aGrcia antiga. Aps a Segunda Guerra Mundial, ocorreu um notvel aumento da aplicao destemtodo, no somente pelas necessidades impostas pelo ps-guerra, mas tambm devido aoavano tecnolgico, que possibilitou a ampliao dos conhecimentos sobre o assunto. Houve,tambm, a evoluo das tcnicas agrcolas de manejo do solo e de irrigao e o aumento doconhecimento fsico-qumico e microbiolgico aplicado aos esgotos.Atualmente, as preocupaes com a sade pblica e com o ambiente requerem a multiplicaodos sistemas bsicos de esgotamento sanitrio e do seu tratamento. Tal fato, possibilita oreconhecimento da irrigao como uma forma econmica e muito produtiva de destinao finalde esgotos.

2.7.2 Aspectos quantitativos e qualitativosAdmitindo-se uma contribuio de 20 L/pessoa.dia, uma comunidade de 10.000 habitantesproduzir aproximadamente 200 m de esgotos por dia. um volume de gua considervel edisponvel diariamente. Assim, fcil calcular que enorme a quantidade de esgotos que se podedispor para irrigao, principalmente para regies ridas e semi-ridas, onde h a limitao dosrecursos hdricos, permitindo a conservao das guas naturais de boa qualidade somente parausos mais restritivos.Conforme FOLEGATTI (1999), em geral, os esgotos sanitrios apresentam teores de macro emicronutrientes satisfatrios, para a demanda da maioria das culturas. Porm, a presena de saise slidos dissolvidos fixos deve ser vista com ateno, j que tais caractersticas podem gerar umefluente salino, imprprio para a irrigao.Provavelmente, microelementos estaro presentes em concentraes abaixo dos teores txicos eacima da demanda nutricional da maioria das culturas. Exceo deve ser feita para o boro que,dependendo da quantidade, pode ser txico para diversas culturas, sendo que este elemento estpresente em efluentes que contenham materiais oriundos de produtos de limpeza.A aplicao dos nutrientes contidos nos efluentes tratados pode reduzir, ou mesmo eliminar, anecessidade de fertilizantes comerciais. Alm disso, a matria orgnica contida nos esgotosaumenta a capacidade do solo em reter gua.Na verdade, os esgotos so apreciados pelos agricultores, simplesmente porque os nutrientes,neles presentes, fazem com que o rendimento das colheitas seja muito maior.

2.7.3 Qualidade das guas residuriasSegundo GHEYI (1999), a eliminao de microrganismos patognicos o principal objetivo dotratamento convencional visando o reuso dos esgotos. Os padres sobre a qualidadeepidemiolgica do efluente so expressos segundo o nmero mximo permissvel de coliformesfecais. Este grupo de microrganismos tem boa representatividade como indicador de bactriaspresentes na gua, mas menos satisfatrio para os vrus presentes nas excretas. O grupo doscoliformes fecais tem um uso muito limitado quando se trata de protozorios e helmintos, para osquais no existem indicadores seguros e, reconhecidamente, constituem o maior risco real para asade pblica.

23Em 1989, a OMS, em conjunto com outras instituies internacionais, publicou um conjunto dediretrizes sanitrias para o uso de esgotos na agricultura e aqicultura. No mesmo, enfocado ouso das lagoas de estabilizao com tempos de deteno hidrulico de 8 a 10 dias, como otratamento mais vivel para a eliminao de patgenos.O decaimento gradual e natural dos microrganismos patognicos sobre o solo constitui outrovalioso fator de segurana para reduzir os riscos potenciais para a sade. Conforme a OMS(1989), na utilizao de efluentes para a irrigao, a inativao dos patgenos por meio de raiosultravioleta, da dessecao e dos predadores biolgicos naturais, pode produzir uma reduosuplementar de 90% a 99%, aps poucos dias de utilizao.A Tabela 2.6 apresenta as diretrizes recomendadas pela OMS (1989) para a qualidademicrobiolgica de esgotos sanitrios utilizados na agricultura, para trs grupos de cultivo.

Tabela 2.6 Diretrizes recomendadas para a qualidade microbiolgica de esgotos sanitriosutilizados na agricultura(1)

Categoria Condies deaproveitamento

Grupo exposto Nematidesinstestinais(2)

(ovos/L)(3)

Coliformesfecais

(CF/100 mL)(4)

Tratamento requerido

ACulturas consumidascruas, camposesportivos, jardinspblicos

Trabalhadores,consumidores epblico em geral

1 1000(5) Srie de Lagoas deestabilizao (outratamentoequivalente)

B

Culturas de cereais,industriais eforrageiras, prados ervores(6)

Trabalhadores < 1 No serecomenda

nenhuma norma

Lagoas deestabilizao por 8 a10 dias(ou tratamentoequivalente)

C

Categoria B, sem ostrabalhadores e opblico estaremexpostos

Nenhum No se aplica No se aplica SedimentaoPrimria

(1) Em casos especficos, deve-se considerar os fatores epidemiolgicos e scio-culturais de cada regio, emodificar os padres, de acordo com a sua exigncia.

(2) Espcies: Ascaris, Trichuris e Ancilostomas. Calculado como mdia aritmtica do nmero de ovos/L.(3) Durante o perodo de irrigao.(4) Calculado como mdia geomtrica do nmero de CF/100 mL(5) Convm estabelecer uma diretriz mais restrita (

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Tabela 2.7 Grau de tratamento dos esgotos necessrio, em funo do tipo de cultura e datcnica de irrigao

Tipo de cultura Mtodo de irrigao Tratamento dos esgotos(grau necessrio, objetivo

sanitrio)

Por asperso Exigente

Por inundao ou sulcos Exigente

Alimentcia, para o consumohumano direto (legumes,verduras, frutas etc)

Campos de desportos e reasde recreao (gramados) Localizada ou subsuperficial Moderado

Por asperso Moderado Por inundao ou sulcos Baixo

Cerealferas ou industriais Forragens e pastos

Localizada ou subsuperficial Nenhum

Por asperso Baixo Por inundao ou sulcos Nenhum

rvores (bosques,reflorestamento etc.)

Localizada ou subsuperficial NenhumFonte: ANDRADE NETO (1991).

2.7.4 Aspectos relativos sade pblicaNo uso de guas residurias na irrigao, os contaminantes de importncia para a sade pblicaso biolgicos (vermes, protozorios, bactrias e vrus patognicos). A quantidade depatognicos presentes de extrema importncia, devido ao alto risco que pode acarretar sadepblica. Os contaminantes qumicos no so relevantes, exceto nos despejos de certas indstrias.Quanto ao risco da transmisso dos contaminantes, ele pode ser dividido em: potencial e real. Orisco potencial, ou terico, inferido com base na simples ocorrncia de patognicos no meio detransmisso. O risco real deduzido, baseando-se em evidncias epidemiolgicas.Sabe-se que para uma pessoa, ou vrias, efetivamente sofra uma doena por causa do uso deesgotos ou efluentes tratados em irrigao, seria necessrio que: uma certa concentrao de uma espcie de patgeno chegue ao campo irrigado; dependendo da latncia, persistncia e capacidade de multiplicao, esta concentrao atinja,

e/ou se mantenha em nveis de dose infectiva; esta dose infectiva alcance e penetre uma pessoa s; esta infeco provoque, efetivamente, um agravo sade desta pessoa.

Em termos de epidemiologia, somente h risco efetivo quando ocorre excesso de incidncia ouprevalncia da doena ou de intensidade da infeco (risco epidemiolgico), associado rota detransmisso (no nosso caso, irrigao com esgotos) em uma determinada populao.Os fatos reais conhecidos, que consideram os vrios fatores envolvidos, demonstram que aanlise de risco potencial da utilizao de esgotos e efluentes tratados em irrigao temsuperestimado a probabilidade de ocorrncia de agravos sade pblica.Mas, caso se queira evitar que organismos patognicos sejam lanados nos campos irrigados,deve-se utilizar tcnicas de tratamento de esgotos que sejam altamente eficazes na remoo dedestes microganismos e que sejam capazes de produzir efluentes totalmente livres de patgenos.Tal ao pode inviabilizar a utilizao deste mtodo na irrigao, devido ao grande aumento de

25seus custos. No entanto, a reduo da concentrao de patgenos nos esgotos perfeitamentepossvel, atravs de tcnicas conhecidas de tratamento, que so capazes de propiciardeterminados graus de remoo de microrganismos patognicos.Cabe observar que, dependendo do tipo de planta irrigada (e de sua utilizao) bem como datcnica de irrigao utilizada, haver maior ou menor possibilidade de contato entre pessoas epatognicos e, consequentemente, de ocorrerem infeces.Portanto, mediante restries s culturas a serem irrigadas com esgotos, associadas seleo domtodo de irrigao e cuidados de proteo individual, a possibilidade de contato entre ospatognicos e as pessoas pode ser reduzida ou anulada. Tais premissas permitem a utilizao deesgotos sanitrios em irrigao, tendo como resultado um baixo risco sade, de formaeconmica e tecnicamente vivel. Estas medidas so mais ou menos rigorosas, dependendo dograu de tratamento dos esgotos, dos fatores locais condicionantes e da suscetibilidade daspessoas expostas.

2.7.5 Aspectos scio-culturais e econmicosA utilizao controlada de esgotos sanitrios brutos, ou de efluentes de sistemas de tratamento deesgotos, na irrigao, pode contribuir para a melhoria da qualidade de vida e condies sociais,de vrias formas: propicia o aumento da produtividade agrcola, por unidade de rea, devido aos nutrientes

presentes, possibilidade de recuperao de reas improdutivas e ampliao da reairrigada, contribuindo, significativamente, para o incremento da produo de alimentos, cominfluncia direta sobre a nutrio, a superao da estagnao econmica e a reformulao deprticas scio-culturais;

como forma de disposio adequada para os esgotos sanitrios, contribui para a melhoria dascondies de sade pblica, evitando a transmisso de muitas doenas infecciosas, principaisresponsveis pela mortalidade infantil no Brasil;

contribui para a preservao e proteo do meio ambiente, evitando a descarga dos esgotosnos cursos de guas naturais, prevenindo a poluio, a contaminao e a eutrofizao;

possibilita a melhor conservao do solo, atravs da acumulao de hmus e da preveno daeroso pela cobertura vegetal. Ainda pode contribuir para viabilizar aes de revegetao dosolo, em reas que sofreram desmatamento;

como fonte alternativa de gua para a irrigao e como medida de controle da poluio domeio natural, ajudando a preservar as guas de melhor qualidade para o abastecimentopblico. Deve-se observar que a disponibilidade de gua de boa qualidade para o consumodomstico e industrial um dos condicionantes mais importantes para a melhoria do padrode vida de uma populao;

em reas urbanas, pode-se contribuir para amenizar as condies climticas, estticas erecreativas, atravs da irrigao e fertilizao de zonas verdes, tais como parques pblicos,jardins e campos para prticas desportivas;

2.7.6 Aspectos relativos a projeto

a) Relao Solo - gua - PlantaPara a utilizao dos processos de irrigao deve-se, primeiramente, entender a relao solo-gua-planta, o seu comportamento e os fatores intervenientes.Neste sistema, o solo tem como funo fornecer planta os nutrientes e a gua necessria ao seumetabolismo, conforme VIEIRA (1995), sendo a textura e a estrutura do solo fundamentais para

26a capacidade de reteno de gua, pois definem a quantidade, a forma e a distribuio dos porosonde o liquido armazenado.Observa-se que solos arenosos tem menor porosidade, por isso possuem baixa capacidade dereteno, j os solos argilosos possuem uma alta capacidade de reteno, pois possuem maiorporosidade. Para a irrigao, tem-se que o ideal um solo intermedirio, devendo-se ter emmente que a matria orgnica presente no seu interior aumenta a sua capacidade de reter gua.Assim, observa-se uma das vantagens da aplicao do efluente anaerbio em um solo com baixacapacidade de reteno, porque ele pode atuar como um condicionador do solo, melhorando suaestrutura e, conseqentemente, sua capacidade de campo.

b) Potencial matricial do soloA gua retida no solo por foras de adsorso e de capilaridade. A ao destas duas forasrecebe o nome de Potencial Matricial da gua no Solo (Y m), que uma fora, contra a qual aplanta deve exercer um esforo superior, para poder absorver a gua que necessita, atravs doseu sistema radicular, satisfazendo assim o seu metabolismo e a demanda evaporativa.Como a gua sempre caminha de locais mais midos para locais mais secos, isto , de potenciaismaiores para menores, medida que ela vai sendo retirada pela absoro radicular, o teor dagua vai se reduzindo e a planta, cada vez mais, exerce um esforo maior para suprir a demandaevaporativa. Desta forma, tem-se que o conjunto evaporao - transpirao local exerce umagrande influncia sobre a umidade necessria para a maior produtividade da planta.

c) Capacidade de campo e ponto de murchamentoDefini-se Capacidade de Campo (CC) como a capacidade mxima de reteno de gua no solo,acima da qual a gua no mais ser retida, sendo percolada pela fora da gravidade a caminho dolenol fretico. Ela varia de 0,1atm a 0,33 atm, para solos arenosos de textura mdia, e deaproximadamente 2,0 atm, para solos extremamente argilosos, nos quais no seria possvel airrigao.O Ponto de Murchamento (PM) corresponde tenso matricial do solo para a qual ocorre amurcha das plantas normais que nele vivem. O ponto de murcha corresponde ao potencialmatricial de 15 atm.Ao intervalo entre a CC e o PM corresponde uma faixa de umidade denominada guaDisponvel (AD).Utilizando o solo como tratamento do efluente anaerbio, deve-se buscar taxas adequadas deirrigao, de forma a garantir valores intermedirios para a umidade do solo, situados entre a CCe o PM, viabilizando o tratamento do efluente pelo conjunto solo-planta, sem riscos decontaminao do lenol fretico por nitratos e patgenos. Isso aumenta a produtividade e aqualidade da cultura, atravs da escolha de um valor que facilite a aquisio de nutrientes e guapela planta.

d) Potencial matricial crtico e curva caractersticaA relao entre a umidade de um solo e o seu respectivo potencial matricial crtico denominadoCurva Caracterstica de gua no Solo. Existe um valor de potencial matricial para o qual oesforo da planta no chega a causar prejuzos qualidade e produtividade do solo. A estevalor d-se a denominao de Potencial Matricial Crtico do respectivo cultivo e a ele estassociada uma Umidade Crtica, ponto em que deve-se irrigar o solo para que no haja prejuzono metabolismo da planta. A Tabela 2.8 apresenta o potencial matricial crtico para diversas

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culturas, e a Figura 2.11 apresenta a Curva Caracterstica de gua em um solo denominado delatossolo vermelho-amarelo.

Tabela 2.8 Potencial matricial crtico de gua no solo, para obteno de altas produes emalgumas culturas econmicas

Cultura Potencial matricial de gua no solo(bar)

Alface 0,2Arroz 0

Banana 0,3 a 1,5Batata 0,3 a 0,7

Cana-de-acar (2) 0