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RAFAELA ELAINE DA COSTA LIMA ARAÚJO
ESTUDO DO DESEMPENHO DE UM SISTEMA DE LAGOAS DE
ESTABILIZAÇÃO NO TRATAMENTO DE ÁGUAS RESIDUÁRIAS DE
BAIRROS POPULARES (GLÓRIA I, GLÓRIA II, JARDIM AMÉRICA E
BELO MONTE) DA CIDADE DE CAMPINA GRANDE, PARAÍBA.
Campina Grande – Paraíba
Dezembro/2007
UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE
CENTRO DE TECNOLOGIA E RECURSOS NATURAIS
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA
CIVIL E AMBIENTAL
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RAFAELA ELAINE DA COSTA LIMA ARAÚJO
ESTUDO DO DESEMPENHO DE UM SISTEMA DE LAGOAS DE
ESTABILIZAÇÃO NO TRATAMENTO DE ÁGUAS RESIDUÁRIAS DE
BAIRROS POPULARES (GLÓRIA I, GLÓRIA II, JARDIM AMÉRICA E
BELO MONTE) DA CIDADE DE CAMPINA GRANDE, PARAÍBA.
2007
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RAFAELA ELAINE DA COSTA LIMA ARAÚJO
ESTUDO DO DESEMPENHO DE UM SISTEMA DE LAGOAS DE
ESTABILIZAÇÃO NO TRATAMENTO DE ÁGUAS RESIDUÁRIAS DE
BAIRROS POPULARES (GLÓRIA I, GLÓRIA II, JARDIM AMÉRICA E
BELO MONTE) DA CIDADE DE CAMPINA GRANDE, PARAÍBA.
Dissertação apresentada ao programa de pós-
graduação em Engenharia Civil e Ambiental da
Universidade Federal de Campina Grande, em
cumprimento às exigências para obtenção do grau de
Mestre.
Área de concentração: Recursos Hídricos
Sub- área: Engenharia Sanitária e Ambiental
Orientadores: Prof. Dr. Rui de Oliveira
Prof
a
. Dra. Mônica de Amorim Coura
Campina Grande – Paraíba
Dezembro/ 2007
RAFAELA ELAINE DA COSTA LIMA ARAÚJO
ESTUDO DO DESEMPENHO DE UM SISTEMA DE LAGOAS DE
ESTABILIZAÇÃO NO TRATAMENTO DE ÁGUAS RESIDUÁRIAS DE
BAIRROS POPULARES (GLÓRIA I, GLÓRIA II, JARDIM AMÉRICA E
BELO MONTE) DA CIDADE DE CAMPINA GRANDE, PARAÍBA.
Dissertação aprovada em ____/_____/_____
COMISSÃO EXAMINADORA
_________________________________________________________
Profa. Dra. Mônica de Amorim Coura
(Orientadora)
UFCG
_________________________________________________________
Prof. Dr. Rui de Oliveira
(Orientador)
UEPB/UFCG
_________________________________________________________
Prof. Dra. Celeide Maria Belmont Sabino Meira
(Examinador Interno)
UEPB/UFCG
_________________________________________________________
Prof. Dr. Valderi Duarte Leite
(Examinador Externo)
UEPB
Campina Grande – Paraíba
Dezembro/ 2007
Aos meus pais ,
Aos meus pais , Aos meus pais ,
Aos meus pais ,
Reginaldo e Lucineide
Reginaldo e LucineideReginaldo e Lucineide
Reginaldo e Lucineide, pelo apoio e
, pelo apoio e , pelo apoio e
, pelo apoio e
incentivo
incentivo incentivo
incentivo dur
durdur
durante a elaboração deste
ante a elaboração deste ante a elaboração deste
ante a elaboração deste
trabalho
trabalhotrabalho
trabalho.
..
.
AGRADECIMENTOS
Primeiramente à Deus, pois sem a presença dele em minha fé não teria chegado aonde
me encontro;
Aos meus pais, Reginaldo Araújo da Silva e Maria Lucineide da C. L. Araújo, pelo
amor, companheirismo, incentivo e lealdade dispensados em todos os momentos da minha
vida;
Ao meu esposo, Diogo Bezerra da Silva, pela árdua espera e compreensão quando da
minha ausência em um momento muito especial de nossas vidas;
As minhas lindas e amadas irmãs, Bárbara Elisa e Camila Elílian, por todo
companheirismo indispensável ao longo da minha vida;
Aos professores, Dr. Rui de Oliveira e Dra. Mônica de Amorim Coura, pela confiança,
dedicação e paciência dispensada durante a orientação deste trabalho, e principalmente, pela
oportunidade de tê-los como exemplo de sabedoria na arte de ensinar;
À companhia de Água e Esgoto da Paraíba (CAGEPA), meu agradecimento ao espaço
cedido a realização da pesquisa de campo, em especial, a pessoa de Simão Araújo, solidário
desde os primeiros momentos deste trabalho;
Ao funcionário da CAGEPA, Domingos, pelo apoio imprescindível, total dedicação e
paciência, durante todo o período da pesquisa de campo, principalmente, nos momentos mais
árduos;
Aos professores, Dra. Paula Francinetti F. Cavalcanti e Dr. Adrianus van Haandel,
pelo espaço no laboratório do PROSAB, disponibilizado a realização das análises;
As colegas do Laboratório do PROSAB, Nélia, Silvânia, Yanna e Andreza pelo apoio
prestado durante a realização das análises;
Aos meus colegas de estudo, Jamilo e Fernando, pelo companheirismo durante o
Curso de Mestrado;
Aos professores da área de Engenharia Sanitária e Ambiental (AESA) da Universidade
Federal de Campina Grande, pelos ensinamentos que me foram prestados durante o Curso de
Mestrado;
Ao CNPq, pelo apoio financeiro dispensado;
Enfim, agradeço a todos aqueles que, direta ou indiretamente, contribuíram para a
elaboração deste trabalho. Meu sincero e eterno agradecimento.
RESUMO
Neste trabalho é feito a avaliação do desempenho operacional de uma estação de
tratamento de esgoto, recém-construída, para tratar as águas residuárias produzidas por bairros
populares da Zona Leste da Cidade de Campina Grande (7
o
13
’
11”Sul, 35
o
52
’
31”Oeste),
interior do Estado da Paraíba. Os bairros são Belo Monte e Jardim América que não são
atendidos pela rede coletora geral da cidade e dois conjuntos habitacionais (Glória I e Glória
II) que abrigam moradores transferidos de uma extinta favela. A ETE é composta de
tratamento preliminar (grade de barras e caixa de areia), calha parshall e duas lagoas, sendo
uma anaeróbia e uma facultativa secundária. A monitoração do esgoto bruto (EB) e dos
efluentes das lagoas anaeróbia (AN) e facultativa (FC) estendeu-se por um período de cinco
meses (março a agosto de 2007) tendo sido analisadas as variáveis pH, temperatura, DBO
5
,
DQO, sólidos suspensos, oxigênio dissolvido, o indicador de contaminação fecal coliformes
termotolerantes e ovos de helmintos. Também foram realizados um estudo da variabilidade da
vazão afluente à ETE e perfis diurnos para caracterizar as variáveis do efluente da lagoa
facultativa. Os resultados obtidos com a monitoração da vazão afluente à ETE possibilitaram
a estimativa do tempo de detenção real do sistema que foi de 17,4 dias para uma vazão média
diária de 6,85 l/s. A carga orgânica volumétrica da lagoa anaeróbia de 75,26 gDBO
5
/m
3
.dia e
a carga orgânica superficial da lagoa facultativa de 200,68 kgDBO
5
/ha.dia foram
determinadas a partir dos resultados da monitoração da vazão e das variáveis DBO
5
média de
454 mg/L afluente à lagoa anaeróbia e 114 mg/L afluente à lagoa facultativa. Com a
monitoração da ETE foi possível observar que o desempenho operacional do sistema é
compatível com os de outros sistemas de configuração semelhante, entretanto, o efluente final
não apresenta uma boa qualidade sanitária. Apesar do sistema ter demonstrado um bom
desempenho, com o passar do tempo esse comportamento tenderá a diminuir, pois as unidades
de tratamento estão funcionando no limite de suas condições operacionais. Na medida em que
novas contribuições forem acrescidas à vazão afluente as condições de operação da ETE irão
se tornar mais críticas, afetando, assim, a eficiência do sistema de tratamento.
Palavras-chave: Lagoas de estabilização. Lagoas em série. Ovos de helmintos. Esgoto
sanitário periurbano.
ABSTRACT
The operational performance of a sewage treatment plant during the acclimatization phase
was analyzed from March to August 2007. The plant made up of preliminary treatment (bar
screen, grit chamber), parshall flume, an anaerobic pond and a secondary facultative pond,
was designed for treating wastewater predominantly domestic from four popular places
situated in the peripheral zone of Campina Grande City (7
o
13
’
11”South, 35
o
52
’
31”West),
Paraiba state, northeast Brazil. Two of these places were areas not previously attended by the
general sewerage system of Campina Grande and two others, new ones resulting from the
transference of people from a slum. Routine monitoring comprised analyses of pH,
temperature, BOD
5
, COD, suspended solids, thermotolerant coliforms and helminth eggs in
grab samples of raw sewage and effluents of both ponds and dissolved oxygen in the effluent
of the facultative pond, being these samples collected between 8 and 10 a.m. Besides, a study
on the variability of influent flow-rate and the characterization of the facultative pond effluent
in terms of physicochemical variables diurnal profiles were carried out. The average influent
flow-rate was estimated as 6.85 L.s
-1
and volumetric organic loading in anaerobic pond and
surface organic loading in secondary facultative pond were 75 gBOD
5
.m
-3
.d
-1
and 200.68
kgBOD
5
.ha
-1
.d
-1
, based, respectively, on BOD
5
average values of 454 mg.L
-1
for raw sewage
and 114 mg.L
-1
for the anaerobic effluent. It was concluded that the operational performance
of the series of ponds, during the acclimatization phase, was typical of systems with such a
configuration. Despite being a very good performance with high removal efficiency of
organic matter, the final effluent of the plant, as typical, did not have a good sanitary quality.
In future, as already envisaged in project, new contributions will increase influent flow-rate
and so, presumably, the operational characteristics would be critical affecting negatively the
efficiency of the system.
Keywords: Stabilization ponds. Ponds in series. Helminth eggs. Periurban sewage.
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 3.1 – Vista geral da estação de tratamento de esgoto...................................................33
Figura 3.2 – Vista geral das unidades de tratamento da ETE..................................................33
Figura 3.3 – Desenho esquemático das unidades de tratamento da ETE................................34
Figura 3.4 – Desenho esquemático dos emissários de contribuição dos bairros Glória I, Glória
II, Jardim América e Belo Monte..............................................................................................37
Figura 3.5 – Distribuição das águas residuárias na estação de tratamento. (→) através do by-
pass” e (→) através do tratamento preliminar...........................................................................37
Figura 3.6 – Alimentação da lagoa anaeróbia..........................................................................38
Figura 3.7 – Desenho esquemático e dados de projeto (CAGEPA, 2005) do dispositivo de
entrada da lagoa anaeróbia........................................................................................................38
Figura 3.8 – Dispositivo de saída do efluente da lagoa anaeróbia...........................................39
Figura 3.9 – Pontos de alimentação da lagoa facultativa com o efluente da lagoa anaeróbia.39
Figura 3.10 – Dispositivo de saída do efluente da lagoa facultativa.......................................40
Figura 3.11 –Vertedor triangular do dispositivo de saída do efluente final............................40
Figura 4.1 – Variação temporal dos dados de vazão efluente obtidos durante a monitoração
de rotina da ETE, no período de 07/03/2007 a 03/08/2007......................................................45
Figura 4.2 – Variação da vazão efluente da ETE ao longo do dia, com base nos três perfis
realizados nos dias 20/04/2007, 01/06/2007 e 13/07/2007.......................................................47
Figura 4.3 – Variação temporal dos dados de vazão afluente obtidos durante a monitoração
de rotina da ETE, entre a 20ª e a 32ª datas de coleta, no período de 04/06/2007
a 03/08/2007..............................................................................................................................49
Figura 4.4 – Variação da vazão afluente da ETE ao longo do dia, obtida nos dois perfis
realizados nos dias 01/06/2007 e 13/07/2007...........................................................................50
Figura 4.5 – Variação temporal das medidas de temperatura obtidas na monitoração do EB e
dos efluentes AN e FC da ETE, no período de março a agosto de 2007..................................55
Figura 4.6.a – Variação temporal das medidas de pH obtidas na monitoração do EB e dos
efluentes AN e FC da ETE, no período de março a agosto de 2007.........................................56
Figura 4.6.b – Gráfico BOX PLOT de distribuição dos valores de pH obtidas na monitoração
do EB e dos efluentes AN e FC da ETE ..................................................................................56
Figura 4.6.c – Gráfico GT-2 do pH do esgoto bruto EB e efluentes das lagoas anaeróbia (AN)
e facultativa (FC) da ETE.........................................................................................................57
Figura 4.7.a – Variação temporal das medidas de DBO
5
obtidas na monitoração do EB e dos
efluentes AN e FC da ETE, no período de março a agosto de 2007.........................................58
Figura 4.7.b – Gráficos BOX PLOT de distribuição dos valores de DBO
5
(amostra bruta) (a)
e DBO
5
(amostra filtrada) (b) obtidos na monitoração do EB e dos efluentes AN e FC
da ETE.......................................................................................................................................59
Figura 4.7.c – Gráfico GT-2 da DBO
5
(amostra bruta) do esgoto bruto EB e efluentes das
lagoas anaeróbia (AN) e facultativa (FC) da ETE....................................................................60
Figura 4.7.d – Gráfico GT-2 da DBO
5
(amostra filtrada) do esgoto bruto EB e efluentes das
lagoas anaeróbia (AN) e facultativa (FC) da ETE....................................................................60
Figura 4.8.a – Variação temporal das medidas de DQO obtidas na monitoração do EB e dos
efluentes AN e FC da ETE, no período de março a agosto de 2007.........................................61
Figura 4.8.b – Gráfico BOX PLOT de distribuição dos valores de DQO (amostra bruta) (a) e
DQO (amostra filtrada) (b) obtidos na monitoração do EB e dos efluentes AN e FC
da ETE......................................................................................................................................62
Figura 4.8.c – Gráfico GT-2 da DQO
(amostra bruta) do esgoto bruto EB e efluentes das
lagoas anaeróbia (AN) e facultativa (FC) da ETE....................................................................63
Figura 4.8.d – Gráfico GT-2 da DQO
(amostra filtrada) do esgoto bruto EB e efluentes das
lagoas anaeróbia (AN) e facultativa (FC) da ETE....................................................................63
Figura 4.9.a – Variação temporal das medidas de OD obtidas na monitoração do efluente FC
da ETE, no período de março a agosto de 2007.......................................................................64
Figura 4.9.b – Gráfico BOX PLOT de distribuição dos valores de OD obtidos na
monitoração do efluente final (FC) da ETE .............................................................................65
Figura 4.10.a – Variação temporal das medidas de SST obtidas na monitoração do EB e dos
efluentes AN e FC da ETE, no período de março a agosto de 2007.........................................66
Figura 4.10.b – Variação temporal das medidas de SSV obtidas na monitoração do EB e dos
efluentes AN e FC da ETE, no período de março a agosto de 2007.........................................66
Figura 4.10.c – Variação temporal das medidas de SSF obtidas na monitoração do EB e dos
efluentes AN e FC da ETE, no período de março a agosto de 2007.........................................67
Figura 4.11– Gráfico BOX PLOT de distribuição dos valores de SST (a) e SSV(b) obtidos na
monitoração do EB e dos efluentes AN e FC da ETE..............................................................67
Figura 4.12.a – Gráfico GT-2 dos SST do esgoto bruto EB e efluentes das lagoas anaeróbia
(AN) e facultativa (FC) da ETE................................................................................................68
Figura 4.12.b – Gráfico GT-2 dos SSV do esgoto bruto EB e efluentes das lagoas anaeróbia
(AN) e facultativa (FC) da ETE................................................................................................68
Figura 4.12.c – Gráfico GT-2 dos SSF do esgoto bruto EB e efluentes das lagoas anaeróbia
(AN) e facultativa (FC) da ETE................................................................................................69
Figura 4.13.a – Variação temporal de coliformes termotolerantes na monitoração do EB e dos
efluentes AN e FC da ETE, no período de março a agosto de 2007.........................................70
Figura 4.13.b – Gráfico BOX PLOT de distribuição da concentração de coliformes
termotolerantes obtidos na monitoração do EB e dos efluentes AN e FC da ETE...................70
Figura 4.13.c – Gráfico GT-2 da concentração de coliformes termotolerantes no esgoto bruto
EB e efluentes das lagoas anaeróbia (AN) e facultativa (FC) da ETE......................................71
Figura 4.14.a – Variação temporal de ovos de helmintos na monitoração do EB e dos
efluentes AN e FC da ETE, no período de março a agosto de 2007.........................................72
Figura 4.14.b – Gráfico BOX PLOT de distribuição da quantidade de ovos de helmintos
obtidos na monitoração do EB e dos efluentes AN e FC da ETE ............................................72
Figura 4.14.c – Frequência da distribuição de ovos de helmintos na monitoração do EB e dos
efluentes AN e FC da ETE, no período de março a agosto de 2007.........................................73
Figura 4.14.d – Gráfico GT-2 da quantidade de ovos de helmintos no esgoto bruto EB e
efluentes das lagoas anaeróbia (AN) e facultativa (FC) da ETE..............................................74
Figura 4.15.a – Variação da temperatura no efluente final da ETE durante o período diurno,
em 20 de abril de 2007..............................................................................................................77
Figura 4.15.b – Variação da temperatura no efluente final da ETE durante o período diurno,
em 01 de junho de 2007............................................................................................................77
Figura 4.15.c – Variação da temperatura no efluente final da ETE durante o período diurno,
em 13 de julho de 2007.............................................................................................................77
Figura 4.16.a – Variação do pH no efluente final da ETE durante o período diurno, em 20 de
abril de 2007..............................................................................................................................78
Figura 4.16.b – Variação do pH no efluente final da ETE durante o período diurno, em 01 de
junho de 2007............................................................................................................................78
Figura 4.16.c – Variação do pH no efluente final da ETE durante o período diurno, em 13 de
julho de 2007.............................................................................................................................78
Figura 4.17.a – Variação da concentração de OD no efluente final da ETE durante o período
diurno, em 20 de abril de 2007.................................................................................................79
Figura 4.17.b – Variação da concentração de OD no efluente final da ETE durante o período
diurno, em 01 de junho de 2007...............................................................................................79
Figura 4.17.c – Variação da concentração de OD no efluente final da ETE durante o período
diurno, em 13 de julho de 2007................................................................................................79
LISTA DE TABELAS
Tabela 2.1 – Carga orgânica superficial em lagoas de estabilização de acordo com o clima e a
insolação....................................................................................................................................27
Tabela 3.1 – Características físicas de projeto da ETE............................................................35
Tabela 3.2 – Métodos analíticos empregados na determinação das variáveis estudadas.........42
Tabela 4.1 – Dados de vazão efluente obtidos com as leituras da lâmina líquida do vertedor
triangular, de precipitação e evaporação, durante a monitoração de rotina da ETE, no período
de março a agosto de 2007........................................................................................................46
Tabela 4.2 – Resumo da análise da variância (ANOVA) aplicada aos conjuntos de dados de
vazão efluente da ETE, obtidos durante os três perfis realizados nos dias 20/04/2007,
01/06/2007 e 13/07/2007, e durante a monitoração de rotina da ETE.....................................48
Tabela 4.3 – Resumo da análise da variância (ANOVA) aplicada aos conjuntos de dados de
vazão efluente da ETE, obtidos durante os três perfis realizados nos dias 20/04/2007,
01/06/2007 e 13/07/2007..........................................................................................................48
Tabela 4.4 – Dados de vazão afluente obtidos com as leituras da lâmina na calha parshall,
durante a monitoração de rotina da ETE, entre a 20ª e a 32ª datas de coleta, no período de
04/06/2007 a 03/08/2007..........................................................................................................50
Tabela 4.5 – Resumo da análise da variância (ANOVA) aplicada aos conjuntos de dados de
vazão afluente da ETE, obtidos durante os dois perfis realizados nos dias 01/06/2007 e
13/07/2007, respectivamente....................................................................................................51
Tabela 4.6 – Resumo da análise da variância (ANOVA) aplicada aos conjuntos de dados de
vazão afluente da ETE, obtidos durante os dois perfis realizados nos dias 01/06/2007 e
13/07/2007, e durante os dias de monitoração de rotina da ETE.............................................51
Tabela 4.7 – Parâmetros estatísticos descritivos das variáveis físico-químicas e biológicas
determinadas no esgoto bruto (EB) e efluentes das lagoas anaeróbia (AN) e facultativa (FC)
da ETE.......................................................................................................................................53
Tabela 4.8 – Valores da estatística F e do parâmetro F
cr
, obtidos com a aplicação da análise
de variância (ANOVA), aos conjuntos de dados amostrais das variáveis de monitoração do
esgoto bruto (EB) e efluentes das lagoas anaeróbia (AN) e facultativa (FC) da ETE..............54
Tabela 4.9 – Quantidade de ovos de helmintos encontrados na análise de identificação no
esgoto bruto (EB) e efluentes das lagoas anaeróbia (AN) e facultativa (FC) da ETE..............73
Tabela 4.10 – Matriz de correlação da variáveis analisadas no esgoto bruto..........................75
Tabela 4.11 – Matriz de correlação da variáveis analisadas no efluente da lagoa
anaeróbia...................................................................................................................................75
Tabela 4.12 – Matriz de correlação da variáveis analisadas no efluente da lagoa
facultativa..................................................................................................................................75
Tabela 5.1 – Caracterização das águas residuárias da rede geral da Cidade de Campina
Grande, dos bairros em estudo (
Glória I, Glória II, Belo Monte e Jardim América
) e do Bairro
Pedregal.....................................................................................................................................82
SUMÁRIO
CAPÍTULO 1:
INTRODUÇÃO........................................................................................................................16
CAPITULO 2 :
REVISÃO DE LITERATURA.................................................................................................18
2.1 Saneamento no Brasil..............................................................................................18
2.2 Tecnologias de tratamento das águas residuárias....................................................18
2.3 Lagoas de estabilização...........................................................................................19
2.3.1 Vantagens de sistema de lagoas de estabilização.....................................20
2.3.2 Desvantagens de sistema de lagoas de estabilização................................20
2.4 Fatores bióticos e abióticos das lagoas de estabilização.........................................21
2.5 Mecan75(e)3.74( )-(.)-0.146571ç
3.5 Coleta e preservação das amostras..........................................................................41
3.6 Métodos analíticos...................................................................................................42
3.7 Medição de vazões..................................................................................................43
3.8 Análises estatísticas.................................................................................................44
CAPITULO 4:
APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS..........................................................45
4.1 Dados de vazão........................................................................................................45
4.1.1 Vazão efluente..........................................................................................45
4.1.1.1 Vazão horária efluente (perfil diurno)......................................47
4.1.2 Vazão afluente..........................................................................................48
4.1.2.1 Vazão horária afluente (perfil diurno)......................................50
4.1.3 Vazão média diária da ETE......................................................................51
4.2 Análise estatística das variáveis físico-químicas e biológicas................................52
4.2.1 Temperatura..............................................................................................54
4.2.2 Potencial hidrogeniônico (pH).................................................................55
4.2.3 Demanda bioquímica de oxigênio (DBO
5
)..............................................57
4.2.4 Demanda química de oxigênio (DQO).....................................................61
4.2.5 Oxigênio dissolvido (OD)........................................................................64
4.2.6 Sólidos suspensos.....................................................................................65
4.2.7 Coliformes termotolerantes......................................................................69
4.2.8 Ovos de helmintos....................................................................................71
4.3 Análise de correlação das variáveis físico-químicas e biológicas...........................74
4.4 Perfil diurno das variáveis físico–químicas do efluente final.................................76
CAPITULO 5:
DISCUSSÃO............................................................................................................................80
5.1 Sobre a caracterização da população contribuinte à ETE.......................................80
5.2 Sobre a caracterização das águas residuárias tratadas na ETE................................81
5.3 Sobre a operação da estação de tratamento de esgotos...........................................82
5.4 Sobre o desempenho do sistema..............................................................................83
5.5 Sobre a manutenção da ETE...................................................................................85
5.6 Sobre o lançamento de efluente no Riacho Cardoso..............................................86
5.7 Perspectivas.............................................................................................................87
CAPITULO 6:
CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES................................................................................89
CAPÍTULO 7:
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS.....................................................................................91
APÊNDICE A - Desenho esquemático do dispositívo de saída da lagoa anaeróbia constituído
de uma conexão retentora de escuma........................................................................................95
1 INTRODUÇÃO
O grau de urbanização, as formas de uso e ocupação do solo agrícola, e a
diversificação industrial, mostram relação direta com os impactos ambientais ocasionados
pelo homem. O acelerado crescimento populacional, especialmente, nas periferias das
cidades, onde geralmente não existe sistema de esgotamento sanitário, e quando presente é de
forma inadequada, ocasionam a poluição das águas que confluem em rios e em açudes,
dificultando o seu aproveitamento posterior pelo homem em atividades de abastecimento,
irrigação, recreação e aquicultura.
A diminuição da disponibilidade dos recursos hídricos e a
deterioração da qualidade das águas superficiais e subterrâneas motiva uma tendência ao
aproveitamento racional desse precioso recurso, com o mínimo de dano ao meio ambiente.
Com a necessidade de desacelerar o processo degradativo, investimentos em tecnologias de
tratamento de efluentes domésticos e industriais devem ser feitos, visto que, as águas
residuárias tratadas têm um papel fundamental no planejamento e na gestão sustentável dos
recursos hídricos, como um substituto para o uso de águas destinadas a fins agrícolas, de
irrigação e industriais.
O tratamento de águas residuárias tem como principal objetivo a remoção de
características indesejáveis, atendendo os padrões estabelecidos pela legislação vigente, para
seu posterior lançamento em corpos hídricos e/ou reuso em diversas atividades. As lagoas de
estabilização são sistemas de tratamento biológico de águas residuárias, em que a
estabilização da matéria orgânica é realizada por oxidação aeróbia ou digestão anaeróbia,
podendo promover uma eficiente remoção de materia orgânica e organismos patogênicos,
gerando como produto final efluentes de boa qualidade sanitária com baixo custo e
simplicidade na construção, operação e manutenção. A utilização de sistemas de lagoas de
estabilização em série pode promover um efluente de qualidade superior comparada a de um
efluente de uma única lagoa com mesma área total, tempo de detenção hidráulica e cargas
afluentes. Diante destas características e da grande necessidade de atender a falta de serviços
de saneamento básico, principalmente, o esgotamento sanitário em áreas de baixa renda, foi
projetada uma ETE para receber as águas residuárias geradas por quatro bairros da cidade de
Campina Grande, Paraíba, sendo estes, dois bairros periféricos (Belo monte e Jardim
América) e dois conjuntos habitacionais (Glória I e Glória II), recém construídos, que abrigam
as famílias relocadas de uma extinta favela da cidade.
Este trabalho tem como objetivo estudar o desempenho do sistema de lagoas de
estabilização, constituído de uma lagoa anaeróbia seguida de uma lagoa facultativa
secundária, em fase inicial de operação, tratando águas residuárias de bairros populares da
cidade, através da monitoração, no afluente e efluentes, das variáveis pH, temperatura,
oxigênio dissolvido, DBO
5
(amostra bruta e filtrada), DQO (amostra bruta e filtrada), sólidos
suspensos, coliformes termotolerantes e ovos de helmintos, além da variação de vazões no
sistema.
Para uma melhor compreensão do trabalho, este está estruturado em 7 capítulos,
abordando aspectos distintos, assim distribuídos:
O capítulo 1 introduz destacando a importância do tratamento de águas residuárias e o
uso de lagoas de estabilização, como sistema de tratamento e apresenta o objetivo do trabalho.
O capítulo 2 apresenta conceitos dos assuntos relacionados ao desenvolvimento do
trabalho, através de uma revisão da literatura.
O capítulo 3 destaca os materiais e métodos utilizados durante a pesquisa.
O capítulo 4 apresenta e analisa os resultados obtidos na monitoração da ETE em
estudo.
O capítulo 5 comenta sobre a caracterização das águas residuárias produzidas por
população de baixa renda, discute os resultados obtidos, as condições de operação e
manutenção da ETE, e analisa as futuras condições operacionais do sistema.
O capítulo 6 apresenta as conclusões.
O capítulo 7 lista as referências bibliógráficas.
2 REVISÃO DE LITERATURA
2.1 Saneamento no Brasil
O serviço de abastecimento de água potável deve disponibilizar para a população, um
sistema que funcione ininterruptamente atendendo às necessidades da comunidade,
acompanhado de um sistema de esgotamento sanitário constituído de rede coletora que atenda
100% das residências e tratamento eficiente para as águas residuárias produzidas. No Brasil,
apesar do abastecimento de água atender boa parte da população, o sistema de esgotamento
sanitário apresenta baixo índice de atendimento urbano. Essa deficiência, principalmente nas
áreas urbanas mais pobres, é bastante preocupante e constitui um dos mais sérios problemas
ambientais. Segundo dados do Sistema Nacional de Informações sobre Saneamento (SNIS
2005), o abastecimento de água alcançou índice médio de 96,3%. A pequena fração de
população não beneficiada é a de baixa renda, mora em assentamentos irregulares e está
concentrada na periferia das grandes cidades, ou espalhada em municípios pobres no interior
do país. Com relação ao esgotamento sanitário os dados apresentados são mais preocupantes,
pois apenas 47,9% da população é servida de sistema de coleta de águas residuárias e 31,7%
em tratamento, significando que grande parte da contribuição de águas residuárias é despejada
in natura nos corpos d’água superficiais que banham o país.
O baixo índice da população beneficiada com sistema de esgotamento sanitário pode
ser atribuído à má administração dos órgãos responsáveis pelo setor. O planejamento e a
construção de um sistema de saneamento eficiente numa região é um desafio para os
administradores, porém, de extrema necessidade para melhoria da qualidade de vida da
população.
2.2 Tecnologias de tratamento das águas residuárias
Águas residuárias são despejos provenientes do uso de água pela população em
atividades domésticas, industriais ou agrícolas. O tratamento dessas águas servidas consiste,
basicamente, na correção de suas características indesejáveis, através da redução ou remoção
de material sólido em suspensão, material orgânico, nutrientes (N e P) e organismos
patogênicos, objetivando adequá-los para a disposição final, de acordo com as regras e
critérios definidos pela legislação vigente. No Brasil, a Resolução n
o
357 do Conselho
Nacional do Meio Ambiente (CONAMA) de 17 de março de 2005 estabelece as condições e
padrões de lançamento de efluentes em corpos d’água.
Existem, atualmente, diversas tecnologias de tratamento utilizadas no país, sendo
fossas sépticas, filtros biológicos anaeróbios, lagoas de estabilização, lodos ativados e reatores
anaeróbios de fluxo ascendente (UASB) as mais usuais. Oliveira e von Sperling (2005), ao
estudarem o desempenho de 166 estações de tratamento de águas residuárias domésticas em
operação no Brasil, investigaram os processos de tratamento procurando apresentar um
diagnóstico da realidade do setor no país. Considerando o potencial das principais tecnologias
de tratamento, em termos da qualidade do seu efluente, os resultados encontrados refletiram a
realidade atual, pois grande parte das ETE’s poderia atingir desempenhos superiores aos
apresentados. É necessárÉ p( )-300.325(i)-2.16558((o)-0.295585(d)-0.293142)-300.324(u)-0.293142(a)3.74(r)2.80439(t)-2.16436(e)30.29558500.324(t)-2.16436((o)-0.295585( )-300.324(a)3.74(p)-0(r)2.80439(o)-0.295585(c)3.74(u)-0j)3.74( )-230.282(e)30.2955850026( )19( )250]TJ-2adnpt(o)-0.295585( )-300.324(a)3.74(p)-0operi ao opm(h)-10.3015(o)-3.74(r)2.80439(i.16436(p)-0.295585 )-30.1643()-0.293142(t)-2.16436(a)3.74244(r( )250]TJ-359-0.293142(e)3.74( )-3 )250]TJ-2 dcri emterms ico ss co s30.282(d)-0.22997(n)-0.295585(r)2.805558580561(m)-2.45995(74(i)-2.16558(o)-0.294974(n)-0.25995((h)0.295272.16436(s)-1.2312( )-20.1584(t)-2.16436((e)3.74( )-230.284(p)-0.16436(.295585.22997(d)3.74(l)-2.16558(p)-0.16436()-2.16436(d)-0.295585)250]TJ-2a) 0 Td[(40.04 (s)-1.22997()3.74(n)-0a146571( )-30.1643(o)-0.16436((t)-2.17585( )-20.1596(s)-1.2298-0.294363(d)-0.26436(r)2.80439(a.295585(d)-0.295585o)-0.295585( )-300.324(( )-30.1643(o)-0.16436(( )-20.1596(s)-1.2298-0(u)-0.295585(a)3.74(l)-230.284(p)-0.16436()3.74(u)-0.295585o)-0.295585(s)-1.2312( (i)-2.16436()3.74(u)-0.295585)-0.295585(a)3.74(d)-0.295585o)-0.16436((t)-2.195585( )-300TJ-359-0.295585(r)2.80( )-3 )0.293142s)-1.2312(.)-0.146571p)-0.16436()3.74(u)-0)-10.299( )250]TJ-246.385 -20.[(40.0(a)3.74(p)-080561(m)-2.459()-2.459((s)-1.22997( )-280.313(d)-0.295585)-2.165i)-3.74(0-1.2312(u(u)-0.295585üe)3.74(n)-0.295585(h)-10.3015(e)3.74(s)-1.2312( )-10.1.313(d)-0.295585(e)3.74( )-30.1643(d)-0.295550.295585(m)-2.45995((h).74(l)-2c3.74(t)-2)-1.22997((e)3.74(r)2.74(o)-0.295585( )-280.312(n)50.295585(e)3.74( )-30.1643(d)-0.295670(r)2.80439(o)-0.295585(c)3.74(u)-0j)3.74( )-230.282(e)30.295585( )-300.324(( )-30.1643(o)-0.295585f3.74(d)-0.295585t)-2.16436(a)3.74(d)-0.295585d)-0.295585(o)-0.295585)-350.353(P) 0 Td3.6240.295585( )-80.( )-3(e)3.74(r)2.80439(i)-2.16436(60.3(a)(o)-0.295585( )-300.324()-0.295585.2312( )-350.353(()2.295585(u)-0.295585(a)3.74(l)-2.16681(i)-2.16436(n)-0.295585)-2.16436(n)-0.295585c3.74(d)-0.295585(a)3.74(s)-1(s)-1.2312( )-30.1643(r)2.80439(e.146571( )-30.1643(o)-0.295585(r)2.80439(i)-12.1703(n)-0.295585(g)9.71032(i.16436(p)-0.295585(a)3.7485272.16436436(h)-0.293142 )-30.1643()-0.293142(t)-2.16436(a)3.74244(r)-60.182(m)-26.26346( )250]TJ-255.511 -20.3.6240(f)2.805(o)-0.294974.16558(,)-0.147792a)3.74(m)-2.45995(d)-0.295585(i)-2.1( )-30.1655(t)-0.295585ai(u)-0.295585(t)-2.16436(r)2.804s (ç)3.74(a)3.74(m)-1.295585( )-260.3(f)2.80439(585(i)-2.16558()3.74(t)-2)-10.1.87f585um(h)-2.16558(s)-1.22997((a)3.74(d)-0.295585(e)3.74( )-30.1643()-260.3(d)-0.295585(e)3.74( )-260.3(t)-2.16436(r)-7.20151(a).74(t)-12.1703(a)3.74(m)-2.45995(e)3.74(n)-0.295585(t)-2.16436(o)-0.295585( )-3006436(( )-260.3(s)-1.2312(e( )-260.3(u)-0.295585qTd[(a)5.0.60.295585(a)3.74(l)-230.284(p)-0(o)-0.295585(m)-2.45995( )-260.3(a)(r)2.80439(o)-0.295585(c)3.74(u)-0e)3.74(n)-0.295585e)3.74( )-230.282(d)-0(s)-1.2312( d)-0(s)-180439(l)-2.16436(c)3.74(a)3.74(s)-1c)3.74(a)3.ê295585(t)-2.16436(74(s)244(na)3.74244(s)-1.2312( -0.295585(e)3.74(r)2.80439(12( )-230.282()3.74244(n)-0.293142 )-300.324(d).276 -20.)5.0.60(a)3.74(p)-0 )-230.284(c)3.74(o)-0tem,t. É P5080(f)2.805(o)-D-2.45995((s)-1.22997( )-30.1643(d)-9074(0-1(i)-2.16558(v)-0.295585(e)3.74(r)2.80439(s)-1.23995( )-30.1643((s)-1.22997( )-30.1643(d)-9074(0-1r)2.805(a)3.73.74(02-12.1703(a)3.74(5)-2.45995(e)3.74(n)-0.295585(t)-2.16558(o)-0.295585(,).74(l)-2)-10.1.87f)2.89074(-0.295585i)-2.16558(s)-1.2212(t)-2.16436(i)-2.16436(.295585(t)-2.16436(o)-0.2955850.1643()-260.3(d)-0.9742497((t)-2.195585( )-300.3(u)-0.9742497()2.80561(a)33.74( )-260.3(a))-2.16436(l)-2.16436(,)-0.146571( )-280.312(a)39742497((,).74(l)-2)-10.13(d)-0.9742497(s1 0 Td)3.0.04 (s)-1s)-1.2212(t)-2.16436(i)-2.16436(.295585a)3.74(i)-2.16436()-10.13(d)-0.9742497((e)3.74( )-260.3(t)-2.9742497(a)3.74(n0(c)3.74(o)-0)-2.16436(oa)3.74(d)-0.295585)-10.13(d)-0.9742497((e).74( )-30.1655(d)-10074(850.1643()-260.3(d)a)3.74244(r)2.80439( be)3.74(r)2.l)-2.16436(i)-2.16436(z)-6.26346(a)3.74(ç)3.74(ã)339( )-10.299(e)-10.299( )25-300TJ-359.276 -20.86.(0-0(a)3.74(p)-0 )-230.284(.295585( )-260( )-3d)-174242-0.295585(e)3.74( )-3( )-260( )-3a)3.74(5)-2.45995((o)-0.295585(s)-1.22997( )-280.313(p)-174242-0.295585(m)-2.45995( )-260.3(a)3.7174242-0)2.80561(a)-6.2659(n)-95585(t)-2.16436((e).74( )-30.16557792(e)174242-0)-2.16558()3.74(a)3.74(l)-2(u)-0.295585üe)3.74(n)-0ê295585(t).74(l)-2c3(s)-1ca o ois u ié295585ai e drm efo s.74(s)-1.2.74(e)3.74(s)-1.22997(,)9.85811( )- Ébaís gt(r)2.80439(o)-0.29alndmdnallc3(s)-1cato-0.295585(e)3.74( )-2sposi(h)-2.16558(s)-1.2212(p(i)-2.16436(l)-2.16436(i)7.8415450026( )19( (a)3.74(d)-0.2 0 Td[(n)-0.295585(e)3.74(s)-1.2312(e-0.295585(e)3.74( )-260.3(t)-2.16436(á295585a).74(t)-1e3.74(d)-0.295585d)-0(s)-180439(l )-260.3(a)3.74(s)-1um)-2.45995( )-260.3(a)3.70.295585)2.80561(a)-3.74( )-260.3(a)(d)-0.295585(o)-0.29558560.3(t)-2.16436((t)-2.16436(úc)3.7485272 )-30.1643()-0.293142c er
2.3.1 Vantagens de sistema de lagoas de estabilização
Entre as vantagens de sistemas de lagoas de estabilização no tratamento de águas
residuárias, a literatura destaca:
• Baixo custo e simplicidade de construção, operação e manutenção, o que torna as
lagoas de estabilização a forma mais barata de tratamento;
• Necessitam de pouco ou nenhum componente mecânico;
• Nenhum consumo de energia elétrica é requerido, uma vez que utilizam como fonte de
energia a radiação solar e a energia química liberada pela decomposição da matéria
orgânica;
• Suportam sobrecargas hidráulicas ou orgânicas, devido ao longo tempo de detenção e
elevada capacidade de diluição;
• Elevada eficiência na remoção de DBO
5
e organismos patogênicos (bactérias, vírus,
protozoários e helmintos), possibilitando o uso dos efluentes na agricultura, além de
ser um sistema bastante vantajoso principalmente em locais com elevado índice de
doenças de veiculação hídrica.
2.3.2 Desvantagens de sistema de lagoas de estabilização
As principais desvantagens de sistemas de lagoas de estabilização, citadas na literatura
são a necessidade de áreas muito extensas para a construção e a remoção somente razoável de
sólidos suspensos. Sobre a primeira dessas desvantagens tem sido discutido que em regiões
tropicais e subtropicais, o clima favorável e a existência de terrenos disponíveis e de aquisição
barata, contribuem para a implantação de lagoas por um baixo custo. As altas concentrações
de sólidos suspensos presentes no efluente desses sistemas são atribuídas, principalmente, à
biomassa de fitoplâncton que se forma nas lagoas facultativas e de maturação. Segundo
Gloyna e Tischler (1981), citados por Oliveira, R. (1990), os sólidos devido às algas vivas têm
caracteristicas diferentes dos sólidos presentes em águas residuárias brutas ou em efluentes de
outros processos de tratamento. Essa percepção contribuiu para que o Conselho das
Comunidades Européias (EEC,1991), em sua Diretiva 271/91, viesse a admitir, no caso de
lagoas, concentrações de sólidos suspensos de até 150 mg/L, desde que a DBO
5
e DQO
filtradas não sejam superiores a 25mg/L e 125mg/L, respectivamente.
2.4 Fatores bióticos e abióticos das lagoas de estabilização
Como qualquer ecossistema, a lagoa de estabilização é um sistema complexo, onde o
grande número de interações entre as diversas populações de microrganismos, gera mudanças
nos fatores bióticos e abióticos, o que vem a definir o controle populacional dos
microrganismos (ARRUDA, 2004). Dentre os fatores ecológicos abióticos que podem intervir
no funcionamento das lagoas de estabilização, podem ser destacados os ventos que agem
diretamente na homogeneização da massa líquida, levando o oxigênio para as camadas mais
profundas da lagoa, dispersando os microrganismos em toda a massa líquida e promovendo o
deslocamento das algas. A temperatura interfere diretamente no metabolismo bacteriano, na
velocidade das reações químicas e na solubilidade dos gases na massa líquida. A radiação
solar favorece o desenvolvimento de algas e outros organismos fotossintetizantes. A
temperatura e a intensidade luminosa controlam e regulam a dispersão e a distribuição das
algas na massa líquida, onde o maior movimento das algas ocorre quando há aumento na
intensidade luminosa (KÖNIG, 2000). O pH é um fator abiótico bastante citado como
responsável pela maior eliminação de coliformes termotolerantes. O oxigênio dissolvido
elevado, a radiação solar, a temperatura e o pH atuando isoladamente ou em conjunto, são
citados como fatores ambientais de grande importância para o decaimento das bactérias.
A profundidade, fluxo hidráulico, as cargas orgânica e hidráulica e o tempo de
detenção hidráulica são fatores abióticos de grande relevância, entre as causas de alterações
ambientais que podem ocorrer e afetar a constituição dos elementos do ecossistema. Esses
fatores são muito importantes para o desenvolvimento de projetos de estações de tratamento
com lagoas de estabilização, podendo influenciar diretamente na eficiência do tratamento das
águas residuárias.
As relações simbiônticas desarmônicas relevantes no controle da população de
coliformes termotolerantes são o parasitismo de colifagos, o predatismo por protozoários, o
amensalismo com a produção de substâncias tóxicas por cianobactérias e a competição por
matéria orgânica e nutrientes minerais (ARRUDA, 2004). O tempo de exposição dos
microrganismos ao ambiente inóspito fora do corpo dos seres humanos e de outros animais
homeotérmicos é um fator que pode resumir a diversidade dos fatores ecológicos que
constituem ou não a resistência dos coliformes termotolerantes às condições geradas nos
sistemas de lagoas de estabilização.
2.5 Mecanismos de tratamento em lagoas de estabilização
Oliveira, R. (1990), destaca como principais mecanismos do tratamento de águas
residuárias em lagoas de estabilização, o efeito reservatório que expressa a capacidade de
diluição da lagoa e de absorção de cargas de choque hidráulica e orgânica; a sedimentação
primária responsável pela remoção de sólidos suspensos sedimentáveis; e a biodegradação da
matéria orgânica pela oxidação aeróbia e digestão anaeróbia.
As lagoas de estabilização são sistemas abertos do ponto de vista termodinâmico, pois
permitem o fluxo energético proveniente do sol. Esse fluxo de energia compreende a
biossíntese e a biodegradação. Na biossíntese os substratos inorgânicos simples (água, gás
carbônico e sais minerais) são utilizados por microrganismos fotossintetizantes ou
quimiossintetizantes para síntese do protoplasma (matéria orgânica). Em lagoas, a biossíntese
é realizada por organismos autótrofos fotossintetizantes como algas, cianobactérias e bactérias
específicas como as coloridas do ciclo do enxofre e quimiossintetizantes como, por exemplo,
as bactérias aeróbias promotoras da nitrificação.
A biodegradação compreende mecanismos de decomposição da matéria orgânica para
liberação da energia nela acumulada para a realização das funções metabólicas do organismo.
Pode ser realizada tanto por organismos autótrofos como heterótrofos através de vias diversas
como a respiração aeróbia, respiração anaeróbia e fermentação.
O metabolismo dos microrganismos envolvidos nos processos de transformação de
resíduos orgânicos na natureza é formado pelo conjunto de reações enzimáticas, de óxido-
redução, denominadas de catabolismo e anabolismo que compõem a biossíntese e a
biodegradação (COURA, 2002). Os microrganismos utilizam os compostos orgânicos e
inorgânicos das águas residuárias para realização de suas atividades metabólicas. Uma parte
dos componentes (orgânicos e/ou inorgânicos) é utilizada no catabolismo (oxidação ou
fermentação) para obtenção da energia e a outra parte no anabolismo (síntese).
Os processos de catabolismo e anabolismo são interdependentes e ocorrem
simultâneamente. O anabolismo é o processo que ocorre num organismo pelo qual o material
nutritivo é transformado em matéria viva. van Haandel e Lettinga (1994) subdividem o
catabolismo em dois processos diferentes, o catabolismo oxidativo e o catabolismo
fermentativo. O catabolismo oxidativo é caracterizado pela necessidade de um aceptor
(oxidante) externo de eletróns (respiração aeróbia e respiração anaeróbia). O catabolismo
fermentativo é caracterizado pela ausência de aceptor externo de elétrons (fermentação
alcoólica, fermentação ácida e fementação metanogênica).
A digestão anaeróbia é o processo predominante em lagoas anaeróbias e nas camadas
mais profundas das lagoas facultativas, em que a matéria orgânica biodegradável é
transformada em metano e dióxido de carbono, liberando, na solução aquosa, subprodutos
como amônia e sulfetos. Pode-se definir, de forma simplificada, a digestão anaeróbia em dois
estágios: no primeiro os compostos orgânicos hidrolisados são convertidos pelas bactérias
acidogênicas a ácidos orgânicos (acético, propiônico e butírico) que depois de neutralizados
por compostos alcalinos presentes na solução, são tranformados bioquimicamente em metano
pelas bactérias metanogênicas. Essas bactérias constituem uma população pequena, com
prática, a mistura completa pode ser obtida em tanques quadrados ou circulares. A Equação
2.2 estima a concentração de DBO efluente do reator.
kt
1
S
S
0
+
= (Equação 2.2)
Com a equação 2.3 é possível estimar a concentração de DBO efluente do reator com
regime hidráulico de fluxo disperso.
d2/a2d2/a2
d2/1
0
e)a1(e)a1(
ae4
SS
−
−−+
=
(Equação 2.3)
Onde: d = Número de dispersão
a = dtk41 ××+
Usualmente no dimensionamento de lagoas tem sido adotado o modelo de mistura
completa para uma ou mais células, por proporcionar cálculos mais simples e o
dimensionamento levar a um posicionamento a favor da segurança, já que o reator de mistura
completa é o de menor eficiência (VON SPERLING, 1996b).
2.7 Classificação das lagoas de estabilização
As lagoas de estabilização podem ser classificadas de acordo com a carga orgânica
aplicada e com a predominância do tipo de processo bioquímico ou metabolismo (oxidação
aeróbia e digestão anaeróbia) pelo qual o material orgânico é degradado. Os principais tipos
de lagoas são as anaeróbias, facultativas e de maturação.
2.7.1 Lagoas anaeróbias
Os principais mecanismos de tratamento em lagoas anaeróbias são a decantação e a
digestão anaeróbia. Sua aplicação é recomendada no tratamento de águas residuárias
concentradas em termos de matéria orgânica biodegradável (DBO
5
>300mg/l) ou que
apresentem elevadas concentrações de sólidos suspensos (SS>300mg/l). Essas lagoas, por não
dependerem da ação fotossintética de algas e cianobactérias, podem ser construídas com
profundidades maiores que as das outras lagoas, variando de 3,0 a 5,0 m. Sua utilização se
torna vantajosa devido à economia de área de terreno e elevada remoção de material
biodegradável. A eficiência de remoção de DBO nas lagoas anaeróbias é da ordem de 50% a
60% dependendo da temperatura e do tempo de detenção hidráulica (JORDÃO; PESSÔA,
2005; VON SPERLING, 1996b). Oliveira, R. (1990) e Pearson (1987) citam uma remoção
média de DBO
5
em torno de 70%.
O bom funcionamento operacional das lagoas anaeróbias depende de fatores como, o
equilíbrio entre as bactérias formadoras de ácidos (acidogênicas) e as formadoras de metano
(metanogênicas), temperaturas acima de 15
o
C e pH próximo à neutralidade.
No dimensionamento das lagoas anaeróbias os fatores, geralmente, considerados são a
carga orgânica volumétrica e o tempo de detenção hidráulica. Segundo Mara (1976) torna-se
difícil manter a lagoa em condições anaeróbias para
λ
v
< 100 gDBO
5
/m
3
.d, podendo ocorrer
problemas de odor quando
λ
v
>400 gDBO
5
/m
3
.d. Para temperaturas acima de 20
o
C propõe o
uso da carga
λ
v
= 300 gDBO
5
/m
3
.d e para temperaturas entre 10 e 20
o
C, o uso da equação
λ
v
=
20T-100. Com relação ao tempo de detenção hidráulica pode-se levar em consideração um
limite mínimo de 2 dias e um máximo de 5 dias, levando em conta que esses limites se
encontram na faixa indicada pela literatura (JORDÃO; PESSÔA ,2005; MARA, 1976; VON
SPERLING, 1996b).
2.7.2 Lagoas Facultativas
As lagoas facultativas podem ser do tipo facultativa primária quando recebem águas
residuárias brutas ou do tipo facultativa secundária quando recebem efluentes de unidades de
tratamento primário. Essas lagoas apresentam profundidades que variam de 1,5 a 3,0 m
(MARA , 1976; VON SPERLING, 1996b), sendo 1,5 m a profundidade mais comumente
usada em projetos de lagoas facultativas.
Nas lagoas facultativas ocorrem dois processos, simultâneos, de degradação da matéria
orgânica, a oxidação aeróbia, nas camadas superiores, realizada pelas bactérias aeróbio-
facultativas e a digestão anaeróbia, nas camadas inferiores, realizada pelas bactérias aneróbio-
facultativas e estritamente anaeróbias.
A produção de oxigênio na superfície da lagoa facultativa ocorre pela ação de algas e
cianobactérias, havendo uma variação dessa produção durante o ciclo diário. À noite, não
havendo mais atividade fotossintética, a maior parte da coluna líquida passa a ter condições
anaeróbias. Nas lagoas o pH também varia com o ciclo diário estando seu aumento
relacionado mais diretamente à atividade fotossintética do fitoplâncton e sua diminuição
associada à predominância da respiração da comunidade microbiana. Na camada mais
profunda, mesmo durante as horas iluminadas do ciclo diário, ocorre a digestão anaeróbia da
matéria orgânica, havendo liberação de CO
2
, CH
4
, H
2
S e NH
3
.
A mistura dentro da lagoa facultativa é favorecida pela ação dos ventos, auxiliando a
oxigenação na massa líquida e impedindo a ocorrência de zonas de estagnação e curtos
circuitos hidráulicos. Com a mistura, as algas e cianobactérias não flageladas se deslocam no
interior da lagoa para a zona de incidência de luz e realizam a fotossíntese. A mistura também
contribui para a redução da estratificação térmica, fenômeno que ocorre com o aquecimento
das camadas superiores da lagoa, as quais, tornando-se menos densas que as camadas
inferiores, permanecem como que flutuando sobre as outras. Durante a estratificação, as algas
não flageladas sedimentam para a zona escura da lagoa, e passam a consumir oxigênio. Com o
aquecimento das camadas mais superficiais, as algas flageladas tendem a fugir para
profundidades abaixo da superfície, formando uma camada que impede a penetração da luz,
reduzindo a concentração de oxigênio dissolvido. Esse fenômeno compromete a eficiência
operacional da lagoa porque baixa a presença de algas na zona fótica, o que reduz a produção
de oxigênio e, consequentemente, a capacidade de estabilização da matéria orgânica.
Em projetos de lagoas facultativas são comumente aplicáveis métodos de
dimensionamento envolvendo fatores como temperatura, carga orgânica superficial e
dispersão hidráulica. O método de McGarry e Pescod tem sido apontado como o mais
adequado para regiões de clima tropical e é citado como razoável para projetos de lagoas
facultativas na maioria das circunstâncias (PEARSON, 1987; WHO, 1987). Na fórmula
empírica de McGarry e Pescod a carga orgânica superficial máxima (kgDBO
5
/ha.d) aplicável
à lagoa é relacionada com a temperatura média (
o
C) do mês mais frio do ano. Mara (1976)
propôs uma modificação na fórmula que tem sido bastante aceita no dimensionamento de
lagoas facultativas (Equação 2.4). Para lagoas facultativas secundárias pode ser utilizada a
Equação 2.5, baseada na fórmula de McGarry e Pescod.
λ
smax
= 20T – 120 (Equação 2.4)
λ
smax
= 0,7 (20T – 120) (Equação 2.5)
Locais com clima e insolação bastante favoráveis, como o nordeste do Brasil,
permitem que sejam adotadas cargas bem elevadas, eventualmente superiores a 300
kg
DBO
5
/ha.d, o que implica em menores áreas superficiais da lagoa. A Tabela 2.1 apresenta as
faixas comumente adotadas, no Brasil, para a carga orgânica superficial.
Tabela 2.1
– Carga orgânica superficial em lagoas de estabilização de acordo com o clima e a
insolação.
CLIMA E INSOLAÇÃO Carga (kg DBO
5
/ha.d)
Inverno quente e elevada insolação 240 a 350
Inverno e insolação moderados 120 a 240
Inverno frio e baixa insolação 100 a 180
Fonte: VON SPERLING (1996b)
2.7.3 Lagoas de maturação
As lagoas de maturação recebem efluentes de outras unidades de tratamento,
geralmente de lagoas facultativas primárias e secundárias. Essas lagoas têm como principal
função a remoção de organismos patogênicos e, quando bem dimensionadas e operadas,
podem, numa série, atingir remoções de coliformes termotolerantes maiores que 99,999%
(MENDONÇA, 2000). Curtis e Mara (1994), citados por Oliveira, A. (2002) afirmam que a
remoção desses indicadores se dá pela exposição a condições adversas como, temperatura
elevada, radiação ultravioleta, condições aeróbias extremas, redução da concentração de
substrato, pH elevado. A profundidade das lagoas pode ser próxima à de uma lagoa
facultativa, variando entre 0,6 e 1,5 m (MARA, 1976; MENDONÇA, 2000).
2.8 Lagoas de estabilização em série
Quando se utiliza uma série de lagoas para o tratamento de águas residuárias, a
qualidade sanitária do efluente é superior, comparada à de um efluente de uma única lagoa,
com a mesma área total, tempo de detenção hidráulica e tratando uma mesma vazão de águas
residuárias com igual concentração. Isto é justificado pelo fato do regime hidráulico de um
sistema de lagoas em série se aproximar ao de um reator de carga não dispersa, que é mais
eficiente do que o produzido por uma única lagoa, em que o regime hidráulico se aproxima ao
de um reator completamente disperso.
O sistema de lagoas em série constituído de lagoa anaeróbia seguido de uma lagoa
facultativa, antes, também denominado sistema australiano, apresenta muitas vantagens
(JORDÃO; PESSÔA, 2005):
•
A área resultante da soma das áreas superficiais das duas lagoas em série é menor que
a área de uma única lagoa facultativa equivalente. O efluente da lagoa facultativa já
terá sofrido uma remoção da DBO de, pelo menos 50%, na lagoa anaeróbia;
•
A lagoa anaeróbia, antecedendo à facultativa, favorece uma melhor capacidade de
absorção de alguma “carga de choque” afluente;
•
A acumulação de sólidos ocorre principalmente na lagoa anaeróbia.
Von Sperling et al. (2004), citado por Jordão e Pessôa (2005), ao estudarem o
comportamento de mais de 115 lagoas facultativas operando na região sudeste do Brasil,
sendo 43 no sistema australiano, mostraram que a eficiência média desse sistema foi de 82%
de remoção da DBO, sendo a lagoa facultativa secundária responsável por 48%. Florentino
(1992), estudando dois módulos em paralelo no município de Guarabira (PB), cada um com
uma lagoa anaeróbia seguida de uma facultativa secundária, obteve uma eficiência de 90% na
remoção de DBO e 99,42% na remoção de coliformes termotolerantes com uma concentração
de 9,9E+04 UFC/100mL no efluente final. Baracuhy (2006) estudando o desempenho de uma
série de lagoas em João Pessoa (PB), sendo duas lagoas anaeróbias, em série, seguidas de uma
lagoa facultativa, observou uma eficiência na remoção de DBO
5
de 90,19% e uma remoção de
99,635% para coliformes termotolerantes, com o efluente final apresentando concentração da
ordem de 9,39E+04 UFC/100mL.
Uma série com uma lagoa anaeróbia, seguida de uma facultativa e um número variado
de lagoas de maturação, tem se tornado uma configuração muito utilizada nos projetos de
sistemas de lagoas de estabilização. A aplicação de lagoas de maturação aos sistemas em série
é essencial para aumentar a eficiência de remoção de organismos patogênicos, obtendo um
efluente final com melhor qualidade sanitária. Silva (1982), operando uma série de cinco
lagoas (uma anaeróbia, uma facultativa e três de maturação), com um tempo de detenção
hidráulica total de 29,1 dias, obteve eficiência de 93% na remoção de DBO
5,
resultando em
um efluente final com concentração de 17 mgDBO
5
/L. Além disso, o sistema apresentou uma
remoção de 99,99994% para coliformes termotolerantes e um efluente final com concentração
média de 30 coliformes termotolerantes/100mL, o qual pode ser utilizado na irrigação
irrestrita (WHO,1989).
2.9 Operação e manutenção de sistemas de lagoas de estabilização
Na avaliação da eficiência das ETE’s é primordial o conhecimento das variáveis de
qualidade física, química e biológica, do esgoto bruto e efluentes das unidades de tratamento.
As variáveis comumente monitoradas nos sistemas de tratamento são temperatura, sólidos,
vazão, pH, alcalinidade, DBO, DQO, nutrientes (N e P), indicadores de contaminação fecal
(coliformes termotolerantes) e, mais recentemente, nos trópicos, ovos de helmintos. A
manutenção envolve a remoção e/ou controle de escuma, limpeza dos taludes, remoção de
plantas aquáticas, limpeza da calha parshall, limpeza da caixa de areia e da grade de barras,
desobstrução dos dispositivos de entrada e saída, retirada de plantas emergentes, evitando a
proliferação de mosquitos, cuidados contra a erosão que pode ser evitada com a construção de
canais coletores de águas pluviais e a colocação de placas no limite da linha d’água. O
acúmulo de lodo no interior das lagoas, principalmente nas anaeróbias, é um fator de grande
importância na manutenção dos sistemas, não devendo a camada de lodo, ultrapassar a metade
da altura da lagoa. O assoreamento, provocado pelo acúmulo de areia, também merece
atenção devido à diminuição do volume útil da lagoa e do tempo de detenção hidráulica,
afetando negativamente a eficiência do sistema.
2.10 Vazão das águas residuárias domésticas
Para estimar a carga de poluentes presentes nas águas residuárias e no
dimensionamento de sistemas de tratamento, é necessário o conhecimento da vazão afluente à
estação de tratamento, bem como, o comportamento da variação de vazão nos períodos
representativos ao longo da operação do sistema. A contribuição das águas residuárias está
condicionada à distribuição de água para consumo, sendo uma variável também dependente
das características da região a ser atendida, do nível sócio-econômico e cultural da população,
das atividades desenvolvidas (domésticas, industriais e/ou econômicas), do tipo e tamanho da
rede coletora, entre outros fatores.
A variação da vazão afluente a uma ETE é afetada por diversos fatores como tipo de
águas residuárias coletadas (domésticas ou mistas); tipo de sistema de coleta (unitário ou
separador); condições climáticas; regime de escoamento (por gravidade ou sob pressão);
concepção e quantidade de elevatórias; qualidade dos serviços de conservação, manutenção e
reparos da rede coletora. Jordão e Pessoa (2005) destacam, também, como fatores, o tipo e
material das canalizações; qualidade de execução das obras e quantidade de poços de visita. A
vazão exerce influência nos sistemas de esgotamento sanitário, tanto em termos de valores
médios como de suas variações sazonais e no ciclo diário. Sistemas de esgotamento
projetados para serem separadores absolutos, geralmente recebem contribuições importantes
de águas pluviais. Nos períodos de precipitação intensa podem ocorrer alterações no
comportamento hidráulico das redes coletoras. Em alguns casos as vazões excedem àquela
adotada em projeto, fazendo com que as canalizações coletoras, interceptoras e emissárias
trabalhem à seção plena, e, muitas vezes, sob pressão, recebendo uma considerável
contribuição de areia e outros sólidos que podem comprometer o funcionamento das redes
coletoras (ARRUDA, 2004).
As dimensões da rede coletora podem refletir na vazão de contribuição da população,
em que redes de grande extensão contribuem para amortecer os picos de vazão, em especial,
do ciclo diário.
Uma rede coletora, de grande extensão, também pode ser pensada como um reator de
tratamento, pois o longo tempo de permanência na rede contribui para a condição de
septicidade das águas residuárias. Na estação de tratamento de esgotos, devem ser
considerados, o efeito da vazão sobre a capacidade de diluição da massa líquida acumulada no
reator e o efeito dos picos de vazão que podem induzir a cargas hidráulicas e cargas orgânicas
de choque, comprometendo a eficiência operacional dos reatores.
2.11 Condições e padrões de lançamento de efluentes em corpos receptores
No Brasil, os efluentes de qualquer fonte poluidora somente poderão ser lançados nos
corpos d’água, após o devido tratamento e, desde que obedeçam às condições, padrões e
exigências estabelecidas na Resolução CONAMA n
o
357 de 17 de março de 2005 que “dispõe
sobre a classificação dos corpos de água e diretrizes ambientais para o seu enquadramento,
bem como estabelece as condições e padrões de lançamento de efluentes, e dá outras
providências”.
De acordo com o artigo 32 da referida resolução, nas águas de classe especial não é
permitido o lançamento de efluentes ou disposição de resíduos domésticos, agropecuários, de
aquicultura, industriais e de outras fontes poluentes, mesmo que tratados.
A Resolução CONAMA estabelece condições de lançamento para as diversas
variáveis do efluente, dentre as quais o pH deve estar na faixa de 5 a 9, a temperatura deve ser
inferior a 40
o
C, os materiais sedimentáveis não devem exceder 1 mL/L em teste de 1 hora em
cone Imhoff, o regime de lançamento com vazão máxima não deve ser superior a 1,5 vezes a
vazão média do período de atividade diária e no efluente não deve haver presença de materiais
flutuantes. São estabelecidos, também, pela resolução, padrões de lançamento de efluentes
para diversos parâmetros orgânicos e parâmetros inorgânicos, como o nitrogênio amoniacal
total que não deve exceder 20 mg/L.
2.12 Lagoas de estabilização como alternativa de tratamento
O tratamento de águas residuárias por lagoas de estabilização, ainda, constitui uma das
alternativas de tratamento bastante utilizada. Não se pode negar que tais reatores podem
promover efluentes de boa qualidade sanitária a um baixo custo, porém, o bom desempenho
está condicionado ao planejamento e à construção do sistema e, principalmente, a uma
eficiente operação e manutenção. A produção de um efluente que atenda uma qualidade
sanitária desejada depende da configuração das lagoas e da garantia das condições necessárias
que favoreçam as unidades de tratamento. No Brasil, a realidade é bastante contrária a essas
condições operacionais, onde muitas estações de tratamento são praticamente abandonadas
pelos órgãos responsáveis, gerando efluentes de baixa qualidade sanitária que não atendem às
especificações da legislação e são lançados nos corpos d’água, em geral, urbanos, impactando
negativamente a qualidade de vida da população e contribuindo para a degradação do meio
ambiente.
Diante de tantas tecnologias de tratamento existentes, não se deve pensar nas lagoas de
estabilização como única alternativa de tratamento. Ao planejar o tratamento das águas
residuárias produzidas por uma comunidade, não basta apenas levar em conta, o baixo custo e
a simplicidade operacional que o sistema pode promover. Mas, é de extrema necessidade que
a escolha seja feita criteriosamente, para que o processo de tratamento atenda às condições e
aos objetivos de cada região a ser atendida.
3 MATERIAIS E MÉTODOS
3.1 Sistema de esgotamento sanitário da Cidade de Campina Grande
A Cidade de Campina Grande possui um sistema de esgotamento sanitário que
atende cerca de 76% da população urbana. Nos locais onde não há rede coletora, predominam
as soluções individuais, sendo os despejos lançados em fossas sépticas, a céu aberto, nas
valetas, córregos e riachos que circundam as áreas periféricas da cidade (ALMEIDA, 2007).
A Estação de Tratamento de Esgotos, construída na década de 70, no Bairro da
Catingueira, foi projetada com capacidade para tratar uma vazão nominal de 360 l/s,
constituída de tratamento preliminar (grade de barras e caixa de areia), calha parshall e de
duas lagoas com dimensões médias de 105 x 140 metros, projetadas para funcionarem com
aeração mecânica. No entanto, os aeradores, com o passar do tempo, foram sendo desativados
pela CAGEPA e começaram a funcionar como uma série de duas lagoas anaeróbias.
Atualmente, a ETE encontra-se em ampliação, sendo contituída de tratamento preliminar
(gradeamento mecanizado, caixa de areia), calha parshall, lagoas anaeróbias, aproveitando as
lagoas já existentes, tendo seu efluente recalcado, através de um emissário, para duas lagoas
facultativas em série, seguidas de uma lagoa de maturação, sendo dois módulos no total.
Para os bairros da cidade, cujas águas residuárias produzidas não são coletadas pela
rede geral, foram desenvolvidos, pelos orgãos responsáveis, projetos de saneamento. Na Zona
Leste da Cidade de Campina Grande, foi construída uma Estação de Tratamento de Esgotos,
para tratar as águas residuárias de quatro bairros populares, sendo esses dois conjuntos
habitacionais recém-construídos e dois bairros já existentes.
3.2 Localização da estação de tratamento em estudo
Este trabalho descreve os resultados obtidos da monitoração da Estação de Tratamento
de Esgotos recém-construída, que trata águas residuárias geradas por bairros populares da
Zona Leste da Cidade de Campina Grande (7
o
13
’
11”Sul, 35
o
52
’
31”Oeste), interior do Estado
da Paraíba. Nas Figuras 3.1 e 3.2 têm-se a vista geral da estação de tratamento e das unidades
de tratamento, respectivamente. A Figura 3.3 apresenta o desenho esquemático das unidades
de tratamento da ETE.
Figura 3.1
– Vista geral da estação de tratamento de esgoto.
Figura 3.2
– Vista geral das unidades de tratamento da ETE.
Lagoa facultativa
Lagoa anaeróbia
Grade de barras
Caixa de areia
Calha parshall
3.3 Descrição do sistema de tratamento
3.3.1 Características do sistema
A estação de tratamento foi projetada para tratar as águas residuárias de uma
população estimada em 8400 habitantes dos quatro bairros da Zona Leste de Campina
Grande, sendo esses os bairros Belo Monte e Jardim América e dois conjuntos habitacionais
recém-ocupados. Os conjuntos habitacionais Glória I e Glória II, construídos para abrigar os
moradores da antiga Favela da Cachoeira, são constituídos de 410 e 260 unidades
habitacionais, respectivamente. Apresentam infra-estrutura básica, formada por sistemas de
abastecimento de água e esgotamento sanitário, drenagem de águas pluviais, pavimentação,
energia, coleta de lixo e sistema de transporte coletivo, com previsão de construção de locais
comunitários como escola, posto de saúde e creche. A ETE é composta de tratamento
preliminar (grade de barras e caixa de areia), calha parshall e de duas lagoas, sendo uma
anaeróbia e uma facultativa secundária.
O gradeamento é constituido por grade média, com 10 barras retangulares com
dimensões das secções transversais de 5/16” x 2” (7,9 mm x 50 mm), inclinação de 45
o
,
espaçamento livre entre barras de 25 mm, velocidade máxima prevista em projeto de
0,45 m/s e eficiência de 0,76. A caixa de areia é constituida de dois canais paralelos, com
comprimento de 5,15 m, largura de cada canal 0,40 m e profundidade do depósito de areia de
0,23 m, com remoção manual quinzenal. Para a medição da vazão a estação conta com uma
calha parshall com uma garganta W = 6” (15 cm), cuja vazão mínima é 1,4 l/s e a máxima 107
l/s (CAGEPA, 2005). Na Tabela 3.1 estão apresentadas as características de projeto das
lagoas anaeróbia e facultativa secundária. O efluente tratado do sistema é direcionado para o
Riacho Cardoso, em cujas adjacências se localiza a ETE.
Tabela 3.1
– Características físicas e operacionais da ETE.
Características Lagoa anaeróbia (AN)
Lagoa facultativa(FC)
Área (m
2
) 1.020 3.362
Volume (m
3
) 3.570 6.724
Profundidade (m) 3,5 2,0
Vazão média afluente (m
3
/dia)
1.019,52 1.019,52
TDH (dias) 3,5 6
Carga orgânica superficial
(kgDBO
5
/ha.dia)
- 410
Fonte: CAGEPA, 2005
3.3.2 Alimentação do sistema
A ETE recebe águas residuárias de três emissários, transportando o primeiro (E-I) a
contribuição do bairro Glória II, o segundo (E-II) a contribuição dos bairros Jardim América e
Glória I e o terceiro (E-III) a contribuição do Belo Monte (Figura 3.4). Essas águas residuárias
chegam à caixa de distribuição através de 3 tubulações de 300 mm de diâmetro, sendo depois
transportadas para o conjunto grade de barras e caixa de areia . Uma tubulação (
by pass)
de Ø
300 mm é disposta para conduzir o esgoto bruto diretamente à lagoa anaeróbia sem passar
pelo tratamento preliminar (Figura 3.5).
A lagoa anaeróbia recebe o esgoto vindo do tratamento preliminar por uma tubulação
submersa, de ferro fundido com diâmetro de 300 mm, sendo o nível de descarga da tubulação
a 60 cm de altura do fundo da lagoa (Figuras 3.6 e 3.7). O efluente da lagoa anaeróbia passa
pelo dispositivo de saída (Figura 3.8) e escoa por um canal de passagem, que alimenta a lagoa
facultativa através de quatro pontos de entrada construídos com tubulação de ferro fundido
submersa, de 200 mm de diâmetro, sendo o nível de descarga da tubulação a 60 cm de altura
do fundo da lagoa (Figura 3.9). O efluente da lagoa facultativa é descarregado através de um
dispositivo de saída (Figura 3.10), constituído por uma caixa de concreto colocada junto ao
dique no ponto de descarga onde existe um vertedor triangular (Figura 3.11). Da soleira da
caixa uma canalização transporta o efluente final para o corpo receptor (Riacho Cardoso).
Atualmente, o referido corpo receptor recebe águas pluviais, águas residuárias tratadas e
in
natura
de parte dos bairros que não possuem sistema de esgotamento sanitário.
Em outubro de 2006 a ETE passou a receber contribuição de esgotos dos bairros
Glória I e Glória II começando a sangrar, no vertedor localizado na saída da lagoa facultativa,
no início de Janeiro de 2007. Atualmente, a estação recebe, também, águas residuárias de
parte das comunidades do Belo Monte e Jardim América.
Durante parte do período de estudo (07/03/07 à 24/05/07) o esgoto bruto não estava
passando pelo tratamento preliminar, devido à continuidade das obras, sendo conduzido,
através da tubulação
by pass
, diretamente para a lagoa anaeróbia. No final do mês de maio
(28/05/07), logo após o término das obras, a unidade de tratamento preliminar começou a
funcionar.
B
A
C
I
A
Figura 3.6
– Alimentação da lagoa anaeróbia.
Figura 3.7
– Desenho esquemático e dados de projeto (CAGEPA, 2005) do dispositivo de
entrada da lagoa anaeróbia.
Lagoa anaeróbia
0,60m
3,50m
0,50m
2,48m
NA. MÁX
DN300 - 12,00m
3,45m
LAGOA ANAERÓBIA
Ponto de coleta
(EB)
Figura 3.8
– Dispositivo de saída do efluente da lagoa anaeróbia.
Figura 3.9
– Pontos de alimentação da lagoa facultativa com o efluente da lagoa anaeróbia.
Lagoa facultativa
Lagoa anaeróbia
Lagoa anaeróbia
Ponto de coleta (AN)
Figura 3.10
– Dispositivo de saída do efluente da lagoa facultativa.
Figura 3.11
–Vertedor triangular do dispositivo de saída do efluente final.
Ponto de coleta
(FC)
3.4 Variáveis analisadas
A avaliação do desempenho operacional do sistema foi realizada através das variáveis
pH, temperatura (T), oxigênio dissolvido (OD), demanda bioquímica de oxigênio (DBO
5
) em
amostras brutas e filtradas, demanda química de oxigênio (DQO) em amostras brutas e
filtradas, sólidos suspensos totais (SST), sólidos suspensos fixos (SSF), sólidos suspensos
voláteis (SSV), coliformes termotolerantes (CT) e ovos de helmintos.
As coletas das amostras de esgoto bruto e dos efluentes das lagoas anaeróbia e
facultativa foram realizadas duas vezes por semana, entre 8h e 10h 30min da manhã, no
período de março a agosto de 2007, totalizando 32 coletas.
3.5 Coleta e preservação das amostras
Foram coletadas amostras em três pontos do sistema (Figura 3.2), na caixa de entrada
da lagoa anaeróbia para a amostra do esgoto bruto (EB), no canal de passagem que alimenta a
lagoa facultativa para o efluente da lagoa anaeróbia (AN) e no vertedor de saída da lagoa
facultativa para a amostra do efluente final (FC).
Para as análises físico-químicas, as amostras eram coletadas com o auxílio de um
balde e um funil e transferidas para garrafas plásticas limpas, com capacidade de 2L. Para a
determinação do OD as amostras eram coletadas em frascos de DBO e imediatamente era
procedida a fixação do oxigênio dissolvido com sulfato manganoso e alcali-iodeto-azida. As
medidas de temperaturas das amostras eram feitas
in loco
, diretamente no balde coletor.
Para a análise microbiológica (coliformes termotolerantes), as amostras eram coletadas
em garrafas de vidro, cor âmbar, com boca larga e capacidade para 1L, esterilizadas na estufa
a 105
o
C, com gargalo protegido com papel laminado.
Para a análise parasitológica (ovos de helmintos), eram utilizadas garrafas de plástico
com capacidades de 2L (esgoto bruto), 5L (efluente da lagoa anaeróbia) e 10L (efluente da
lagoa facultativa).
As medidas de lâmina d’água eram feitas na calha parshall e no vertedor de saída da
lagoa facultativa, com a utilização de uma régua graduada.
As amostras, devidamente identificadas, eram encaminhadas para o Laboratório do
PROSAB-UFCG (Programa Nacional de Pesquisas em Saneamento Básico), em Campina
Grande (PB), onde todas as análises eram realizadas.
3.6 Métodos analíticos
As análises físico-químicas e microbiológica seguiram as recomendações descritas em
APHA
et al
., (1998). A quantificação de ovos de helmintos foi feita pelo método da
sedimentação, seguindo os procedimentos descritos em WHO (1989) e KÖNIG (2001). Os
métodos analíticos usados na determinação das variáveis aqui estudadas são apresentados na
Tabela 3.2.
Tabela 3.2
– Métodos analíticos empregados na determinação das variáveis estudadas.
VARIÁVEL MÉTODO ANALÍTICO
TEMPERATURA (
o
C)
Termômetro de mercúrio marca INCOTERM com escala de
0 a 110
o
C.
pH
Método potenciométrico com medidor de pH marca
CORNING, modelo pH meter 320.
OD (mg/L)
Método de Winkler com modificação azida.
DBO
5
(mg/L)
(amostras brutas e filtradas)
Diluição em frascos padrões de DBO com incubação a 20
o
C
por 5 dias.
DQO (mg/L)
(amostras brutas e filtradas)
Refluxação fechada do dicromato de potássio com
determinação titulométrica.
SST (mg/L)
Método gravimétrico com filtração da amostra através de
papel de fibra de vidro com secagem em estufa a 105
o
C .
SSF (mg/L)
Método gravimétrico com filtração da amostra através de
papel de fibra de vidro com ignição em mufla a 500
o
C .
SSV (mg/L)
Método gravimétrico com filtração da amostra através de
papel de fibra de vidro com ignição em mufla a 500
o
C .
COLIFORMES
TERMOTOLERANTES
(UFC/100mL)
Membrana de filtração, utilizando meio de cultura m-FC da
Difco e incubação a 44
o
C ± 0,5 durante 24h.
OVOS DE HELMINTOS
(ovos/L)
Método da sedimentação utilizando tempo de sedimentação
3.7 Medição de vazões
A Companhia de Água e Esgotos da Paraíba (CAGEPA), empresa responsável pela
operação da estação de tratamento, adquiriu um medidor de vazão do tipo ultra-sônico para
ser instalado na calha parshall. No entanto, não foi possível sua instalação em virtude do
estágio da obra não proporcionar, durante o período de estudo, as condições necessárias para
instalação e operação do equipamento. Portanto, para a obtenção de dados de vazão da
estação de tratamento, as estimativas foram feitas com base em medições de lâmina líquida
realizadas na calha parshall que sucede a caixa de areia e no vertedor triangular instalado na
saída da lagoa facultativa.
As medições da altura da lâmina líquida no vertedor triângular, foram efetuadas entre
7 de março e 3 de agosto de 2007, totalizando 32 leituras diárias. Foram realizadas três
campanhas de medição de vazão efluente ao longo do ciclo diurno, sendo feitas leituras a cada
2 horas, das 7 às 17h. Com os valores da altura da lâmina (H) e através da Equação 3.1
(CAGEPA, 2005) foi possível estimar os dados de vazão efluente do sistema.
2/5
4,1
HQ
×= (Equação 3.1)
As medições da altura da lâmina líquida da calha parshall foram efetuadas no ponto
situado a 2/3 do início da garganta, entre 04 de junho e 3 de agosto de 2007, totalizando 12
leituras. Foram realizadas duas campanhas de medição de vazão afluente ao longo do ciclo
diurno, sendo feitas leituras a cada 1 hora, das 7 às 17h. Com os valores da altura da lâmina
(H) e através da Equação 3.2 (AZEVEDO NETTO; ALVAREZ, 1996), foi possível estimar
os dados de vazão afluente do sistema.
2/3
2,2
WHQ
= (Equação 3.2)
Onde: W = Largura da garganta (W = 0,154 m)
3.8 Análises estatísticas
Para verificar a existência de valores que não fazem parte do conjunto de dados
(valores discrepantes) foi aplicado o teste de Grubbs (SOKAL; ROHLF, 1981, 1995). Na
verificação do ajuste dos dados à distribuição normal foi aplicado o teste de Kolmogorov-
Smirnov a todas as amostras, utilizando o programa estatístico SPSS.
A todos os conjuntos de dados amostrais, de uma mesma variável, obtidos com a
monitoração de rotina do esgoto bruto, dos efluentes das lagoas anaeróbia e facultativa e da
vazão, foi aplicada a análise da variância (ANOVA -
4 APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS
4.1 Dados de vazão
Todos os conjuntos de dados de vazão do sistema foram submetidos ao teste não-
paramétrico de Kolmogorov-Smirnov. Foi verificado que os conjuntos de dados obtidos
durante a monitoração da ETE apresentaram distribuição normal, não sendo necessária a
aplicação de transformações aos dados.
4.1.1 Vazão efluente
O conjunto de dados de vazão efluente foi obtido com leituras da altura da lâmina
líquida no vertedor triângular, localizado na saída da lagoa facultativa e utilizando a Equação
3.1. A Figura 4.1 ilustra a variação temporal dos dados de vazão efluente diária .
A vazão média efluente obtida com as leituras da lâmina realizadas nos dias de
monitoração de rotina, foi de 6,66 l/s (Q
m
= 575,42 m
3
/dia). A Tabela 4.1 apresenta os dados
de vazão, leituras da lâmina e dados de precipitação e evaporação.
Tabela 4.1
– Dados de vazão efluente obtidos com as leituras da lâmina líquida do vertedor
triangular, de precipitação e evaporação, durante a monitoração de rotina da ETE, no período
de março a agosto de 2007.
Coleta Data
Precip.
(*)
(mm)
Evap.
(**)
(mm)
Lâmina
(cm)
Q
ef
(l/s)
1 7-mar 0 4,9 9,70 4,10
2 12-mar 0 6,5 10,20 4,65
3 14-mar 0 6,1 9,60 4,00
4 19-mar 9,3 3,0 11,30 6,01
5 21-mar 0 3,6 10,80 5,37
6 26-mar 3,2 4,5 12,20 7,28
7 28-mar 0 3,8 9,20 3,59
8 2-abr 0 7,7 12,00 6,98
9 4-abr 0 3,3 12,90 8,37
10 9-abr 0 7,3 9,70 4,10
11 11-abr 1,3 11,8 8,90 3,31
12 16-abr 0 8,3 12,00 6,98
13 18-abr 0,2 7,3 8,60 3,04
14 23-abr 0,1 1,2 15,50 13,24
15 17-mai 0 4,7 13,00 8,53
16 22-mai 3,5 8,4 15,30 12,82
17 24-mai 6,2 3,4 8,50 2,95
18 28-mai 0 3,7 12,50 7,73
19 30-mai 0 6,7 12,20 7,28
20 4-jun 0 3,7 13,50 9,37
21 11-jun 0 5,9 10,50 5,00
22 13-jun 19,2 4,4 12,00 6,98
23 18-jun 0,8 3,5 13,70 9,73
24 20-jun 0,8 3,5 11,20 5,88
25 4-jul 0,8 3,8 9,20 3,59
26 9-jul 1,9 5,6 12,40 7,58
27 11-jul 4,2 6,0 12,80 8,21
28 19-jul 0 14,4 12,00 6,98
29 24-jul 2,6 3,2 15,80 13,89
30 26-jul 0 5,3 11,00 5,62
31 30-jul 0 3,0 10,00 4,43
32 3-ago 0 4,0 11,00 5,62
(*) Fonte: AESA –PB, Estação Campina Grande - PB (EMBRAPA) (2007)
(**) Fonte: Embrapa, Campina Grande–PB. Evaporação do tanque Classe A (2007)
4.1.1.1 Vazão horária efluente (perfil diurno)
Foram realizados três perfis diurnos, com leituras da vazão efluente, a cada duas
horas, no período de 7 às 17h. A Figura 4.2 ilustra as curvas de variação da vazão média
efluente da ETE, ao longo do dia. As vazões médias efluentes no 1
o
, 2
o
e 3º perfis foram 6,79,
5,24 e 7,32 l/s, respectivamente. Assim, a vazão média diária efluente obtida foi de 6,45 l/s,
podendo ser observado que esse valor foi próximo ao da média das vazões diárias (6,66 l/s)
significando que essas vazões obtidas com as leituras da lâmina líquida nos 32 dias de
monitoração de rotina são representativas da vazão diária efluente da ETE.
4,00
5,00
6,00
7,00
8,00
9,00
7:00 9:00 11:00 13:00 15:00 17:00
Hora
Q ( l/s )
Primeiro perfil Segundo perfil Terceiro perfil
Figura 4.2
– Variação da vazão efluente da ETE ao longo do dia, com base nos três perfis
realizados nos dias 20/04/2007, 01/06/2007 e 13/07/2007.
A análise de variância (ANOVA), de fator único, ao nível de significância de 5%,
aplicada entre os conjuntos de dados de vazão dos três perfis e os dados de vazão obtidos nos
dias de monitoração de rotina, demonstrou que não houve diferenças significativas entre eles
(Tabela 4.2). A análise comparativa entre os conjuntos de dados da vazão efluente dos três
perfis, demonstrou que houve diferenças significativas entre eles (Tabela 4.3).
Tabela 4.2
– Resumo da análise da variância (ANOVA) aplicada aos conjuntos de dados de
vazão efluente da ETE, obtidos durante os três perfis realizados nos dias 20/04/2007,
01/06/2007 e 13/07/2007, e durante a monitoração de rotina da ETE.
Fonte da variação SQ gl MQ F valor-P F crítico
Entre grupos 14,56335
3
4,85445
0,838563
0,479721
2,806845
Dentro dos grupos 266,2944
46
5,789008
Total 280,8577
49
Tabela 4.3
– Resumo da análise da variância (ANOVA) aplicada aos conjuntos de dados de
vazão efluente da ETE, obtidos durante os três perfis realizados nos dias 20/04/2007,
01/06/2007 e 13/07/2007.
Fonte da variação SQ gl MQ F valor-P Fcrítico
Entre grupos 14,03277
2
7,016385
10,29761
0,001532
3,68232
Dentro dos grupos 10,22041
15
0,68136
Total 24,25317
17
4.1.2 Vazão afluente
A vazão afluente à ETE pode ser estimada utilizando os dados de vazão efluente ao
realizar o balanço hidríco e, também, através de leituras da lâmina líquida na calha parshall
localizada a jusante do tratamento preliminar.
Com o valor da vazão média efluente (6,66 l/s) obtida através das leituras de lâmina
líquida no vertedor triangular instalado na saída da lagoa facultativa e realizando um balanço
hídrico, entre as contribuições de esgoto, de evaporação e de precipitação na área útil das
lagoas nos dias de coleta foi possível estimar a vazão média afluente a ETE. A infiltração não
foi considerada, pois as lagoas foram construídas em concreto ciclópico aditivado para tornar
a estrutura estanque e, no fundo destas, foi aplicado um material impermeabilizante. A área
útil da lagoa anaeróbia é de 1020 m
2
e a da lagoa facultativa é 3362 m
2
(Tabela 3.1), assim, a
área útil total é 4382 m
2
. A precipitação e a evaporação totais referentes aos 32 dias de coleta
foram 54,1 mm e 172,5 mm, respectivamente (Tabela 4.1).
•
Estimativa do volume de contribuição total (Vc
t
), nos 32 dias de monitoração de rotina.
Vc
t
= V
esgoto
+ V
Evt
- V
Pt
Vc
t
= 18413,57+ 755,90 - 237,07
→
Vc
t
= 18932,4 m
3
Onde : V
esgoto
= volume de contribuição do esgoto (m
3
);
V
Pt
= volume de contribuição da precipitação (m
3
);
V
Evt
= volume de contribuição da evaporação (m
3
).
Com volume de contribuição total do sistema foi possível obter a vazão média afluente
da ETE.
s/m00685,0dia/m64,591
dias
32
m4,18932
Qm
33
3
af
===
→
Qm
af
= 6,85 l/s
Após o término das obras na ETE, no dia 28 de maio, começaram a funcionar as
unidades de tratamento preliminar e a calha parshall, através da qual as águas residuárias têm
acesso à ETE. Foi obtido um conjunto de dados de vazão afluente à ETE, com 12 leituras da
altura da lâmina líquida a 2/3 do início da garganta da calha, realizadas da 20ª à 32ª datas de
coleta. Com a aplicação da Equação 3.2, foi possível estimar os valores de vazão afluente
(Tabela 4.4). A Figura 4.3 ilustra a variação temporal dos dados de vazão afluente, obtidos
durante a monitoração da ETE. A vazão média afluente, obtida a partir das medições de rotina
da vazão, foi
Qm
af
= 9,78 l/s
.
Vazão afluente
0,00
2,00
4,00
6,00
8,00
10,00
12,00
14,00
20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32
Coletas
Q (l/s)
Figura 4.3
– Variação temporal dos dados de vazão afluente obtidos durante a monitoração
de rotina da ETE, entre a 20ª e a 32ª datas de coleta, no período de 04/06/2007 a 03/08/2007.
Tabela 4.4
– Dados de vazão afluente obtidos com as leituras da lâmina na calha parshall,
durante a monitoração de rotina da ETE, entre a 20ª e a 32ª datas de coleta, no período de
04/06/2007 a 03/08/2007.
Coleta Data
Lâmina
(cm)
Q
af
(l/s)
20 4-jun 9,00 9,15
21 11-jun 6,30 5,36
22 13-jun 8,50 8,40
23 18-jun 8,80 8,84
24 20-jun 8,80 8,84
25 4-jul 6,50 5,61
26 9-jul 11,40 13,04
27 11-jul 11,40 13,04
28 19-jul 8,80 8,84
29 24-jul 11,00 12,36
30 26-jul 10,10 10,87
31 30-jul 10,00 10,71
32 3-ago 10,80 12,02
4.1.2.1 Vazão horária afluente (perfil diurno)
Foram realizados dois perfis diurnos, com leituras de vazão afluente a cada hora, no
período de 7 às 17h. A Figura 4.4 ilustra as curvas de variação da vazão afluente, ao longo do
dia.
0,00
2,00
4,00
6,00
8,00
10,00
12,00
14,00
7:00 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00
Hora
Q (l/s)
Primeiro perfil Segundo perfil
Figura 4.4
– Variação da vazão afluente da ETE ao longo do dia, obtida nos dois perfis
realizados nos dias 01/06/2007 e 13/07/2007.
As vazões médias afluentes do 1º e 2º perfis foram 8,77 e 10,20 l/s, respectivamente.
Assim, a vazão média diária obtida com os conjuntos de dados dos perfis foi de 9,48 l/s,
sendo este valor próximo ao da média das vazões diárias (9,78 l/s) obtidas a partir das
medidas de lâminas líquidas na calha parshal durante a monitoração de rotina.
A todos os conjuntos de dados amostrais de vazões afluentes foi aplicada a análise de
variância (ANOVA), de fator único, ao nível de significância de 5%. As análises
comparativas entre os conjuntos de dados de vazão dos dois perfis (Tabela 4.5) e entre os
conjuntos de dados de vazão dos perfis e dos dias de monitoração (Tabela 4.6), demonstraram
que não houve diferenças significativas entre eles.
Tabela 4.5
– Resumo da análise da variância (ANOVA) aplicada aos conjuntos de dados de
vazão afluente da ETE, obtidos durante os dois perfis realizados nos dias 01/06/2007 e
13/07/2007, respectivamente.
Fonte da variação SQ gl MQ F valor-P F crítico
Entre grupos 11,29107
1
11,29107
4,3025644
0,051179
4,351243
Dentro dos grupos 52,48529
20
2,624265
Total 63,77636
21
Tabela 4.6
– Resumo da análise da variância (ANOVA) aplicada aos conjuntos de dados de
vazão afluente da ETE, obtidos durante os dois perfis realizados nos dias 01/06/2007 e
13/07/2007, e durante os dias de monitoração de rotina da ETE.
Fonte da variação SQ gl MQ F valor-P F crítico
Entre grupos 11,99152
2
5,995761
1,4830665
0,242124
3,294537
Dentro dos grupos 129,37
32
4,042814
Total 141,3616
34
4.1.3 Vazão média diária da ETE
Como anteriormente discutido, não foi possível obter dados de vazão afluente através
do medidor ultra-sônico. Portanto, as medidas de vazões foram feitas na calha parshall da
unidade de tratamento preliminar e no vertedor triangular localizado na saída da lagoa
facultativa. Durante o período de monitoração, a calha pode ter sofrido influência da falta de
manutenção da grade de barras e da caixa de areia; já o vertedor começou a sangrar logo
depois do início de operação da ETE, portanto, para efeito de cálculo foi considerada a vazão
média medida no vertedor triangular. Considerando, ainda, a obtenção do maior número de
dados amostrais e que as lagoas funcionam como reservatórios regularizadores de vazão, o
valor da vazão média diária considerado representativo para a ETE é de
6,85 l/s
(591,64
m
3
/dia), obtido a partir de leituras da lâmina líquida do vertedor durante os 32 dias de
monitoração de rotina do sistema.
Almeida (2007) estudando os coeficientes de consumo em projetos de abastecimento
de água e de contribuição em projetos de esgotamento sanitário em comunidades de baixa
renda, relatou um coeficiente de retorno esgoto/água de 0,81 para os conjuntos habitacionais
Glória I e Glória II. Com a contribuição média diária de esgoto de 591,64 m
3
e o coeficiente
de retorno esgoto/água de 0,81 foi possível estimar um consumo médio diário de água de
730,42 m
3
para os bairros Glória I, Glória II, Belo Monte e Jardim América.
Considerando a população total de projeto de 8400 habitantes, o consumo médio
per
capita
é de 86,95 l/hab.dia para os quatro bairros populares em estudo, valor próximo ao
encontrado por Almeida (2007) ao relatar um consumo médio
per capita
de 90 l/hab.dia para
os conjuntos habitacionais Glória I e Glória II. Segundo o autor, o valor encontrado, abaixo
do adotado em projetos, pode ter sido influenciado por fatores como, o alto índice de
hidrometração, um sistema de cobrança eficaz, a prática de orientação educacional aos
usuários do sistema de abastecimento, além dos costumes, nível de renda e escolaridade da
população.
Convém ressaltar que a população total contribuinte, durante o período de estudo, é
inferior ao atribuído no projeto, pois durante a monitoração de rotina, a ETE estava recebendo
contribuição dos conjuntos habitacionais (Glória I e Glória II) e de parte dos outros dois
bairros contribuintes. Isto pode ter influenciando para que o valor do consumo médio per
capita, aqui encontrado, tenha sido um pouco inferior ao relatado por Almeida (2007).
4.2 Análise estatística das variáveis físico-químicas e biológicas
No período de março a agosto de 2007, foram realizadas 32 coletas no esgoto bruto
(EB) e efluentes das lagoas anaeróbia (AN) e facultativa (FC) do sistema. Ao aplicar o teste
de Grubbs (SOKAL; ROHLF, 1981, 1995) ao conjunto de dados das variáveis analisadas no
estudo do desempenho da ETE, foi verificada a existência de apenas um valor discrepante,
por variável, com exceção das variáveis temperatura e DQO (Bruta e filtrada). Ao aplicar o
teste não-paramétrico de Kolmogorov-Smirnov foi verificado que os conjuntos de dados das
variáveis analisadas apresentaram distribuição normal, com exceção dos dados de temperatura
do efluente da lagoa anaeróbia (AN) e temperatura, OD e ovos de helmintos do efluente da
lagoa facultativa (FC). A esses dados foram aplicadas transformações logaritmicas para obter
a distribuição normal. A Tabela 4.7 apresenta o número de dados amostrais, o valor médio, o
desvio padrão e os valores máximo e mínimo das variáveis estudadas.
Tabela 4.7
– Parâmetros estatísticos descritivos das variáveis físico-químicas e biológicas
determinadas no esgoto bruto (EB) e efluentes das lagoas anaeróbia (AN) e facultativa (FC)
da ETE.
VARIÁVEIS N MÍNIMO
MÁXIMO
MÉDIA
DESVIO
PADRÃO
TEMPERATURA (
o
C)
EB
AN
FC
32
32
32
25
26
25
30
29
28
28
28
26
1,37
1,27
0,80
pH
EB
AN
FC
31
31
31
6,43
6,32
6,77
7,86
7,59
8,18
6,92
6,94
7,41
0,32
0,27
0,36
OD (mg/L) FC
31
0 1,75 0,12 0,39
DBO (mg/L)
EB
AN
FC
31
31
31
257
34
28
655
204
60
454
114
44
89,43
38,39
8,18
DBO filtrada (mg/L)
EB
AN
FC
31
31
31
69
11
5
236
117
19
157
69
10
46,02
25,98
3,16
DQO (mg/L)
EB
AN
FC
32
32
32
728
143
108
934
489
264
817
267
183
48,24
80,40
44,91
DQO filtrada (mg/L)
EB
AN
FC
32
32
32
156
73
20
475
239
130
297
148
64
97,58
40,31
25,35
SST (mg/L)
EB
AN
FC
31
31
31
340
21
73
1010
187
196
575
97
122
159,43
44,49
31,74
SSF (mg/L)
EB
AN
FC
31
31
31
10
1
1
200
37
37
84
14
16
51,15
9,99
9,84
SSV (mg/L)
EB
AN
FC
31
31
31
280
19
53
867
180
164
491
83
106
135,91
42,49
27,42
COLIFORMES
TERMOTOLERANTES
(UFC/100mL)
EB
AN
FC
31
31
31
1,00E+07
5,00E+05
1,15E+05
2,20E+08
7,00E+06
1,24E+06
7,80E+07
3,78E+06
4,17E+05
5,73E+07
1,82E+06
2,96E+05
OVOS DE HELMINTOS
(ovos/L)
EB
AN
FC
31
31
31
280
10
0
5800
842
72
1842
218
5
1353,59
192,76
19,46
A todos os conjuntos de dados amostrais, de uma mesma variável, foi aplicada a
análise da variância (ANOVA) de fator único, ao nível de significância de 5%, para
determinar a existência
(F > F
cr
)
,
ou não
(F < F
cr
),
de diferenças significativas entre eles. A
Tabela 4.8 apresenta os valores da estatística F determinada para cada variável e o
correspondente parâmetro crítico F
cr
. Foi verificado que os resultados apresentaram a
existência de diferenças significativas para todas as variáveis estudadas. O método gráfico
GT-2 foi aplicado, de modo complementar, para demonstrar as igualdades ou diferenças.
Tabela 4.8
– Valores da estatística F e do parâmetro F
cr
, obtidos com a aplicação da análise
de variância (ANOVA), aos conjuntos de dados amostrais das variáveis de monitoração do
esgoto bruto (EB) e efluentes das lagoas anaeróbia (AN) e facultativa (FC) da ETE.
VARIÁVEIS F F
cr
Temperatura
13,00536
3,094337
pH
22,75385
3,097698
DBO
5
469,492 3,097698
DBO
5
filtrada
180,7003
3,097698
DQO
1037,651
3,094337
DQO filtrada
111,6357
3,094337
SST
236,8898
3,097698
SSF
52,63768
3,097698
SSV
232,2885
3,097698
Coliformes termotolerantes
54,5247 3,097698
Ovos de helmintos
48,65395
3,097698
4.2.1 Temperatura
Com base nos dados apresentados na Tabela 4.7 foi verificado que não houve
diferença nos valores de temperaturas médias do afluente EB e do efluente da lagoa AN,
sendo de 28
o
C e apresentando desvios padrões de 1,27 e 1,37
o
C, respectivamente. O valor
médio da temperatura do efluente da lagoa FC foi de 26
o
C com o pequeno desvio de 0,80
o
C,
chegando a um valor máximo de 28
o
C, no dia 21 de março. A Figura 4.5 ilustra a variação
temporal da temperatura no afluente EB e efluentes da lagoas AN e FC, no período de março
a agosto de 2007. As faixas de temperaturas observadas são ideais para a degradação da
matéria orgânica pelo metabolismo bacteriano, o que era esperado, por serem valores típicos
de corpos aquáticos em regiões de clima tropical.
24
25
26
27
28
29
30
31
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32
Coletas
Temperatura (°C
)
EB AN FC
Figura 4.5
– Variação temporal das medidas de temperatura obtidas na monitoração do EB e
dos efluentes AN e FC da ETE, no período de março a agosto de 2007.
4.2.2 Potencial hidrogeniônico (pH)
As medidas de pH se mostraram próximas à neutralidade, fato que também pode ser
observado na Figura 4.6.a que ilustra a variação temporal dos valores de pH medidos no
afluente EB e efluentes AN e FC. Os valores médios encontrados foram de 6,92 para o EB,
6,94 e 7,41 para os efluentes AN e FC, respectivamente. A grande frequência de valores
próximos da neutralidade ocorreu principalmente no efluente AN, o que é muito bom, em
reatores anaeróbios, para manter o equilíbrio entre as bactérias acidogênicas e as bactérias
metanogênicas, responsáveis pela digestão anaeróbia da matéria orgânica.
A Figura 4.6.b representada pelo gráfico BOX PLOT, ilustra a distribuição de
frequência, para o afluente EB e efluentes AN e FC. Foi observado o aumento gradual do
valor de pH, típico de lagoas de estabilização em série. No efluente FC o acréscimo dos
valores de pH está associado ao processo de fotossíntese do fitoplâncton que, ao consumir o
dióxido de carbono dissolvido presente na massa líquida, libera hidroxilas responsáveis pelo
aumento do pH. Foram identificados valores discrepantes (outliers) representados por "
+
"
correspondentes aos maiores valores (7,80 e 7,86) no afluente EB e ao menor valor (6,32) no
efluente AN.
5,00
5,50
6,00
6,50
7,00
7,50
8,00
8,50
9,00
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30
Coletas
pH
EB AN FC
Figura 4.6.a
– Variação temporal das medidas de pH obtidas na monitoração do EB e dos
efluentes AN e FC da ETE, no período de março a agosto de 2007.
FCANEB
pH
8,5
8,0
7,5
7,0
6,5
6,0
Figura 4.6.b
– Gráfico BOX PLOT de distribuição dos valores de pH obtidas na monitoração
do EB e dos efluentes AN e FC da ETE .
Os conjuntos de dados de pH
do afluente EB e efluentes AN e FC foram submetidos à
análise de variância (ANOVA), cujos resultados demonstraram a existência de diferenças
significativas (Tabela 4.8). A Figura 4.6.c representa a comparação gráfica pelo método GT-2,
que permite observar diferença significativa entre o afluente EB e o efluente FC e também
entre os efluentes AN e FC. No entanto, o afluente EB não apresentou diferença significativa
com relação ao efluente AN.
6,40
6,60
6,80
7,00
7,20
7,40
7,60
EB A N FC
pH
Limite inferior Média Limite superior
Figura 4.6.c
– Gráfico GT-2 do pH do esgoto bruto EB e efluentes das lagoas anaeróbia (AN)
e facultativa (FC) da ETE.
4.2.3 Demanda bioquímica de oxigênio (DBO
5
)
A Figura 4.7.a ilustra a variação temporal da DBO
5
durante o período de
monitoração da ETE. A média da DBO
5
do esgoto bruto foi de 454 mg/L e as médias dos
efluentes AN e FC foram 114 mg/L e 44 mg/L, respectivamente, o que representou uma
eficiência de remoção de 90,31 % do material biodegradável em todo o sistema. Somente na
lagoa anaeróbia a eficiência de remoção foi de 74,89%, justificável pelo fato da lagoa
anaeróbia remover o material facilmente degradável, pelos mecanismos da sedimentação e
digestão do material orgânico. Já a lagoa facultativa secundária obteve uma eficiência de
61,40%, uma vez que ela está recebendo o efluente da lagoa anaeróbia, em que a DBO é
principalmente solúvel e de degradação mais lenta. A ETE operou com um tempo de detenção
hidráulica total de 17,4 dias, tendo a lagoa anaeróbia carga orgânica volumétrica de 75,26
gDBO
5
/m
3
.dia e a lagoa facultativa carga orgânica superficial de 200,68 kgDBO
5
/ha.dia.
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
550
600
650
700
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30
Coletas
DBO (mg/L)
EB AN FC
Figura 4.7.a
– Variação temporal das medidas de DBO
5
obtidas na monitoração do EB e dos
efluentes AN e FC da ETE, no período de março a agosto de 2007.
Foi possível determinar a DBO
5
filtrada para as amostras do afluente EB e efluentes
AN e FC, quando submetidas ao método de filtração com papel de filtro de fibra de vidro para
determinação da variável sólidos suspensos e suas frações. A média da DBO
5
(filtrada) foi de
157 mg/L, 69 mg/L e 10 mg/L, para o afluente EB e efluentes AN e FC, respectivamente,
representando uma eficiência média de remoção, no sistema, de 93,63%. A lagoa anaeróbia
apresentou 56,05% de eficiência e a lagoa facultativa 85,51%.
Considerando o modelo de mistura completa, foi possível estimar o coeficiente
constante de velocidade de remoção de DBO
5
nas unidades de tratamento. Para a DBO
5
bruta
os valores de k (d
-1
) foram 0,50 e 0,14 nas lagoas anaeróbia e facultativa, respectivamente.
Em termos da DBO
5
filtrada, o valor de k na lagoa facultativa (0,52) foi maior do que na
lagoa anaeróbia (0,21), que pode ser explicado pela presença, bastante considerável, de
material biodegradável solúvel (polissacarídeos que podem ser liberados pelas algas sob
condições ambientais estressantes) na lagoa facultativa.
A Figura 4.7.b, representada pelos gráficos BOX PLOT, ilustra a distribuição dos
valores da DBO
5
(bruta) e DBO
5
(filtrada), respectivamente. Pode ser observada a diminuição
gradual da DBO
5
(bruta), ao longo do sistema, ocorrendo um maior decréscimo entre o
afluente EB e o efluente AN. Foi identificado um valor discrepante (outlier), correspondente
ao maior valor (204 mg/L) da DBO
5
(bruta) no efluente AN.
DBO
FCANEB
DBO (mg/L)
700
600
500
400
300
200
100
0
DBOfiltrada
FCfiltradoANfiltradoEBfiltrado
DBO(mg/L)
250
200
150
100
50
0
(a) (b)
Figura 4.7.b
– Gráficos BOX PLOT de distribuição dos valores de DBO
5
(amostra bruta) (a)
e DBO
5
(amostra filtrada) (b) obtidos na monitoração do EB e dos efluentes AN e FC da ETE.
Os conjuntos de dados da DBO
5
para as amostras brutas e filtradas foram submetidos à
análise de variância (ANOVA), cujos resultados demonstraram a existência de diferenças
significativas (Tabela 4.8). A Figura 4.7.c representa a comparação gráfica pelo método GT-2,
que permite observar diferenças significativas entre as médias de DBO
5
(bruta), entre o
afluente EB e efluentes AN e FC e entre os efluentes AN e FC. Foi observado que o afluente
apresentou valores significativamente superiores aos dos efluentes. Na Figura 4.7.d a
comparação gráfica permite observar que houve diferenças significativas entre as médias de
DBO
5
(filtrada), entre o afluente EB e efluentes e também entre os efluentes AN e FC.
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
EB A N FC
DBO
5
(mg/L)
Limite inferior Média Limite superior
Figura 4.7.c
– Gráfico GT-2 da DBO
5
(amostra bruta) do esgoto bruto EB e efluentes das
lagoas anaeróbia (AN) e facultativa (FC) da ETE.
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
EB filtrado A N filtrado FC filtrado
DBO
5
filtrada (mg/L)
Limite inferior Média Limite superior
Figura 4.7.d
– Gráfico GT-2 da DBO
5
(amostra filtrada) do esgoto bruto EB e efluentes das
lagoas anaeróbia (AN) e facultativa (FC) da ETE.
4.2.4 Demanda química de oxigênio (DQO)
A figura 4.8.a ilustra a variação temporal da DQO durante o período de monitoração
da ETE. Os valores médio da DQO foram de 817, 267 e 183 mg/L para o afluente EB e
efluentes AN e FC, respectivamente. Isso representou uma eficiência na remoção de DQO de
77,60% no sistema, sendo de 67,32% de remoção somente na lagoa anaeróbia. A lagoa
facultativa apresentou uma remoção de 31,46% de DQO.
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1.000
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32
Coletas
DQO (mg/L)
EB AN FC
Figura 4.8.a
– Variação temporal das medidas de DQO obtidas na monitoração do EB e dos
efluentes AN e FC da ETE, no período de março a agosto de 2007.
Foi determinada a variável DQO
filtrada para as amostras do afluente EB e efluentes
AN e FC, tendo sido obtidas as médias de 297 mg/L para o afluente EB, 148 e 64 mg/L para
os efluentes AN e FC, respectivamente, o que representa uma eficiência média de remoção da
DQO
(filtrada) de 78,45% no sistema.
A Figura 4.8.b representada pelo gráfico BOX PLOT mostra a distibuição da DQO
para as amostras brutas e filtradas no sistema. Valores discrepantes foram identificados para a
DQO (bruta) correspondentes aos maiores valores (934 e 913 mg/L) no afluente EB e (489
mg/L) no efluente AN.
DQO
FCANEB
DQO (mg/L)
1000
800
600
400
200
0
DQO filtrada
FCfiltradoANfiltradoEBfiltrado
DQO (mg/L)
500
400
300
200
100
0
(a) (b)
Figura 4.8.b
– Gráfico BOX PLOT de distribuição dos valores de DQO (amostra bruta) (a) e
DQO (amostra filtrada) (b) obtidos na monitoração do EB e dos efluentes AN e FC da ETE .
A relação média DQO/DBO
5
do esgoto bruto foi de 1,80, evidenciando a
predominância de material orgânico biodegradável típico de águas residuárias domésticas.
Essa relação tende a aumentar à medida que a água residuária passa pelas unidades de
tratamento, devido à redução do material biodegradável, permanecendo praticamente
inalterada a fração inerte biologicamente. O efluente final apresentou uma relação média
DQO/DBO
5
de 4,17, concordante com a literatura (VON SPERLING, 1996a), segundo a qual
o efluente final do tratamento biológico, geralmente, possui valores superiores a 3,0.
Os conjuntos de dados da variável DQO
para as amostras brutas e filtradas foram
submetidos à análise de variância (ANOVA), cujos resultados demonstraram a existência de
diferenças significativas (Tabela 4.8). A Figura 4.8.c representa a comparação gráfica pelo
método GT-2, que permite observar diferenças significativas entre as médias de DQO (bruta),
entre os efluentes AN e FC e entre o afluente EB e efluentes. Na Figura 4.8.d a comparação
gráfica permite observar que houve diferenças significativas entre as médias de DQO
(filtrada), entre o afluente EB e seus efluentes, e também entre os efluentes AN e FC.
100
200
300
400
500
600
700
800
900
EB A N FC
DQO (mg/L)
Limite inferior Média Limite superior
Figura 4.8.c
– Gráfico GT-2 da DQO
(amostra bruta) do esgoto bruto EB e efluentes das
lagoas anaeróbia (AN) e facultativa (FC) da ETE.
100
200
300
400
500
600
700
800
900
EB A N FC
DQO filtrada (mg/L)
Limite inferior Média Limite superior
Figura 4.8.d
– Gráfico GT-2 da DQO
(amostra filtrada) do esgoto bruto EB e efluentes das
lagoas anaeróbia (AN) e facultativa (FC) da ETE.
4.2.5 Oxigênio dissolvido (OD)
Na Figura 4.9.a têm-se a variação temporal das concentrações de OD no efluente final
(FC) durante o período de monitoração da ETE, podendo ser observado que, em grande parte
do período de estudo, não foram mantidas as condições de aerobiose no efluente final do
sistema. Somente em alguns dias de coleta (14
o
, 16
o
, 17
o
, 21
o
, 23
o
, 27
o
, 30
o
, 31
o
) o efluente
final apresentou concentação não nula de OD, o que levou à média muito baixa de 0,12
mgOD/L. Foi observada frequentemente a existência de uma manta esverdeada na superfície,
além da presença de material flutuante (lixo), pois o gradeamento só iniciou a partir da 18
a
coleta (28/05/2007). Essas ocorrências podem ter favorecido a ausência de OD, por
impedirem a passagem da energia luminosa na lagoa facultativa.
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
1,20
1,40
1,60
1,80
2,00
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30
Coletas
OD (mg/L)
FC
Figura 4.9.a
– Variação temporal das medidas de OD obtidas na monitoração do efluente FC
da ETE, no período de março a agosto de 2007.
A Figura 4.9.b ilustra o gráfico BOX PLOT que mostra a distribuição de frequência do
conjunto de dados para o OD. Foi possível observar que os valores acima de 0,5 mgOD/L
foram considerados discrepantes e 75% das concentrações foram inferiores a 0,17 mgOD/L,
evidenciando claramente, a baixa concentração de OD no efluente final.
FC
OD (mg/L)
2,0
1,5
1,0
,5
0,0
Figura 4.9.b
– Gráfico BOX PLOT de distribuição dos valores de OD obtidos na
monitoração do efluente final (FC) da ETE .
4.2.6 Sólidos suspensos
As Figuras 4.10.a, 4.10.b e 4.10.c
, ilustram, as variações temporais das concentrações
de sólidos suspensos totais (SST), e suas frações voláteis (SSV) e fixas (SSF). Foi observado
um comportamento da variação temporal dos valores de SSV semelhante ao dos SST. A
maior fração dos sólidos suspensos foi constituída de sólidos suspensos voláteis que são,
predominantemente, sólidos de origem orgânica. No afluente EB a concentração média dos
SST foi de 575 mg/L e para os efluentes AN e FC foram, respectivamente, 97 e 122 mg/L,
correspondendo a uma eficiência de remoção de 78,78% para o sistema. A lagoa anaeróbia foi
responsável por uma remoção de 83,13%, atribuída, em grande parte, ao mecanismo de
sedimentação. No entanto, o efluente da lagoa facultativa apresentou um aumento da
concentração de SST, devido à contribuição da biomassa do fitoplâncton que se desenvolveu
na massa líquida da lagoa facultativa. Os valores médios dos SSF para o afluente EB e
efluentes AN e FC foram, respectivamente, 84, 14 e 16 mg/L, com eficiência total de remoção
de 80,95%, enquanto que para os SSV foram 491, 83 e 106 mg/L, correspondendo a uma
eficiência total de 78,42%.
A Figura 4.11, ilustra os gráficos do tipo BOX PLOT que representam a distribuição
de frequência dos SST e sua fração SSV
. Ao comparar esses gráficos pode-se observar a
semelhança de comportamento da distribuição das duas variáveis e o aumento da
concentração de sólidos suspensos no efluente FC em relação ao efluente AN.
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1.000
1.100
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30
Coletas
SST (mg/L)
EB AN FC
Figura 4.10.a
– Variação temporal das medidas de SST obtidas na monitoração do EB e dos
efluentes AN e FC da ETE, no período de março a agosto de 2007.
0
25
50
75
100
125
150
175
200
225
250
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30
Coletas
SSF (mg/L)
EB AN FC
Figura 4.10.c
– Variação temporal das medidas de SSF obtidas na monitoração do EB e dos
efluentes AN e FC da ETE, no período de março a agosto de 2007.
Solidos suspensos totais
FCANEB
SST (mg/L)
1200
1000
800
600
400
200
0
Sólidos suspensos voláteis
FCANEB
SSV (mg/L)
1000
800
600
400
200
0
(a) (b)
Figura 4.11
– Gráfico BOX PLOT de distribuição dos valores de SST (a) e SSV(b) obtidos na
monitoração do EB e dos efluentes AN e FC da ETE .
A análise de variância (ANOVA) demonstrou a existência de diferenças significativas
entre os conjuntos de dados, de cada uma das variáveis SST, SSV e SSF (Tabela 4.8). As
Figuras 4.12.a, 4.12.b e 4.12.c representam a comparação gráfica pelo método GT-2, para
SST, SSV e SSF, respectivamente, permitindo observar diferenças significativas entre as
concentrações das frações dos sólidos suspensos do afluente EB e dos efluentes AN e FC. No
entanto, os efluentes não apresentaram diferenças significativas entre si.
50
150
250
350
450
550
650
EB A N FC
SST(mg/L)
Limite inferior Média Limite superior
Figura 4.12.a
– Gráfico GT-2 dos SST do esgoto bruto EB e efluentes das lagoas anaeróbia
(AN) e facultativa (FC) da ETE.
0
100
200
300
400
500
600
EB A N FC
SSV (mg/L)
Limite inferior Média Limite superior
Figura 4.12.b
– Gráfico GT-2 dos SSV do esgoto bruto EB e efluentes das lagoas anaeróbia
(AN) e facultativa (FC) da ETE.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
EB A N FC
SSF (mg/L)
Limite inferior Média Limite superior
Figura 4.12.c
– Gráfico GT-2 dos SSF do esgoto bruto EB e efluentes das lagoas anaeróbia
(AN) e facultativa (FC) da ETE.
4.2.7 Coliformes termotolerantes
A variação temporal da concentração de coliformes termotolerantes no período de
monitoração da ETE, está ilustrada na Figura 4.13.a. O esgoto bruto apresentou uma
concentração média de 7,8 x 10
7
UFC/100mL e os efluentes AN e FC concentrações médias
de 3,78 x 10
6
e 4,17 x 10
5
UFC/100mL, respectivamente. O sistema apresentou uma
eficiência média na remoção de coliformes termotolerantes de 99,46%, representando uma
redução de duas ordens de grandeza, mas um elevado nível de contaminação fecal no efluente
final.
A Figura 4.13.b ilustra a distribuição de frequência representada pelo gráfico BOX
PLOT. Pode ser observado o decaimento gradual da concentração de coliformes de uma
ordem de grandeza a cada unidade de tratamento. Foram identificados valores discrepantes,
correspondentes à menor concentração de coliformes (5 x 10
5
UFC/100mL) no efluente AN e
ao maior valor (1,24 X 10
6
UFC/100mL) no efluente FC.
observar diferenças significativas entre o afluente EB e os efluentes AN e FC. No entanto, os
efluentes não apresentaram diferenças significativas entre si.
-2,00E+07
0,00E+00
2,00E+07
4,00E+07
6,00E+07
8,00E+07
1,00E+08
EB A N FC
Coliformes termotolerantes (UFC/100mL)
Limite inferior Média Limite superior
Figura 4.13.c
– Gráfico GT-2 da concentração de coliformes termotolerantes no esgoto bruto
EB e efluentes das lagoas anaeróbia (AN) e facultativa (FC) da ETE.
4.2.8 Ovos de helmintos
A variação temporal da concentração de ovos de helmintos durante o período de coleta
está ilustrada na Figura 4.14.a. As concentrações médias da contagem de ovos foram de 1842
ovos/L no afluente EB e de 218 e 5 ovos/L nos efluentes AN e FC, respectivamente. Os dados
permitiram estimar uma eficência média da remoção de 99,73%, no sistema, tendo a lagoa
anaeróbia uma eficiência média de 88,17% e a lagoa facultativa 97,71%, chegando, em alguns
dias de coleta (1º, 2º, 10º, 16º, 17º, 19º, 20º, 21º, 23º, 25º, 26º e 31º), a uma eficiência de
100%, resultando em um efluente final com ausência de ovos de helmintos.
O gráfico BOX PLOT representado na Figura 4.14.b ilustra a distribuição assimétrica
da quantidade de ovos de helmintos. Pode ser observado o decaimento gradual da quantidade
de ovos de helmintos nas unidades de tratamento, sendo a maior parte removida na lagoa
anaeróbia, pelo mecanismo de sedimentação. Valores discrepantes foram identificados,
correspondendo aos dois menores valores da quantidade de ovos encontrados (10 e 13 ovos/L)
no efluente AN.
0
500
1.000
1.500
2.000
2.500
3.000
3.500
4.000
4.500
5.000
5.500
6.000
0 2 4 6 8 10
distribuição dos ovos de helmintos, evidenciando que os ovos de
Ascaris lumbricoides
apresentaram maior frequência em todo o período de monitoração. No esgoto bruto
aproximadamente 88,1% dos ovos de helmintos encontrados foram de
Ascaris lumbricoides
e
nos efluentes AN e FC essa frequência média foi de 89,7 e 93,3%, respectivamente. Os ovos
de
Taenia s
p. apresentaram uma freqüência média de 4,5% no afluente EB, 4,8 e 2,5% nos
efluentes AN e FC, respectivamente; os ovos de
Trichuris trichiura
3,1, 1,4 e 2,0%; e os ovos
de Fasciola hepatica 1,3, 1,7 e 1,9% no afluente EB e efluentes AN e FC, respectivamente. As
demais espécies de ovos de helmintos encontrados no período de monitoração se
apresentaram com uma menor frequência média no esgoto bruto e efluente da lagoa aneróbia.
Tabela 4.9
– Quantidade de ovos de helmintos encontrados na análise de identificação no
esgoto bruto (EB) e efluentes das lagoas anaeróbia (AN) e facultativa (FC) da ETE.
OVOS DE HELMINTOS EB (ovos/L) AN (ovos/L) FC (ovos/L)
Ascaris lumbricoides
1.631 196 5
Taenia sp.
97 10 <1
Hymenolepis nana
4 2 -
Trichuris trichiura
65 2 <1
Ancilostomídeo
24 4 -
Fasciola hepatica
12 4 <1
Hymenolepis diminuta
8 1 -
Frequência de ovos de helmintos
4,5%
3,1%
1
,3
%
1,1%
1,6%
0
,3%
4
,8%
1
,4
%
1
,7%
0
,3%
1
,7%
0
,5%
2
,
5
%
2
,
0
%
1
,
9
%
0
,
3
%
0
,
0
%
0
,
0
%
88,
1
%
8
9
,7%
9
3
,
3
%
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
Ascaris lumbricoides
T
ae
n
ia s
p
.
Trich
u
ris
t
ric
h
iur
a
Fas
c
iola
hep
a
tic
a
Hym
e
nol
ep
is
d
imi
n
uta
Ancilostomídeo
H
y
me
n
ole
p
is n
a
na
Frequência (%)
EB A N FC
Figura 4.14.c
– Frequência da distribuição de ovos de helmintos na monitoração do EB e dos
efluentes AN e FC da ETE, no período de março a agosto de 2007.
O conjunto de dados de ovos de helmintos foi submetido à análise de variância
No efluente da lagoa anaeróbia todas as correlações significativamente positivas
envolveram as variáveis ligadas à matéria orgânica e sólidos. A DBO
5
tendeu a variar com a
DQO e os sólidos suspensos. Já a DQO tendeu a variar positivamente com a temperatura a um
nível de significância de 1% e com os SST e SSV a um nível de significância de 5%.
No efluente final, a DBO
5
variou positivamente, a um nível de significância 5%, com
a concentração de SST que tendeu a variar positivamente com suas frações (SSF e SSV), a um
nível de significância 1%. O pH tendeu a variar positivamente (
α
= 0,05) com a concentração
de SST e SSV, o que pode ser relacionado à presença de biomassa algal na lagoa facultativa.
Tabela 4.10
– Matriz de correlação da variáveis analisadas no esgoto bruto
DBO DQO pH T SST SSF SSV CT Ovos
DBO
1
DQO
-0,023 1
pH
-0,209 0,255 1
T
0,393* 0,115 0,206 1
SST
0,365* 0,046 -0,208 0,350 1
SSF
0,108 0,080 0,134 0,037 0,587** 1
SSV
0,388* 0,024 -0,295 0,397* 0,953** 0,313 1
CT
0,177 -0,061 0,097 0,537** 0,228 0,019 0,261 1
Ovos
0,382* 0,301 0,107 0,457** 0,487** 0,175 0,506** 0,042 1
Tabela 4.11
– Matriz de correlação da variáveis analisadas no efluente da lagoa anaeróbia
DBO DQO pH T SST SSF SSV CT Ovos
DBO
1
DQO
0,540** 1
pH
-0,052 0,207 1
T
0,155 0,637** 0,270 1
SST
0,588** 0,413* 0,117 0,072 1
SSF
0,407* 0,250 0,159 -0,186 0,310 1
SSV
0,520** 0,374* 0,085 0,119 0,974** 0,087 1
CT
0,128 -0,020 -0,090 -0,010 0,145 0,151 0,116 1
Ovos
0,225 0,051 0,175 -0,071 0,304 0,358* 0,234 0,291 1
Tabela 4.12
– Matriz de correlação da variáveis analisadas no efluente da lagoa facultativa
DBO DQO pH T SST SSF SSV OD CT Ovos
DBO
1
DQO
-0,179 1
pH
-0,042 0,271 1
T
-0,278 0,560** 0,277 1
SST
0,365* 0,281 0,415* -0,003 1
SSF
0,232 0,164 0,167 -0,042 0,569** 1
SSV
0,340 0,268 0,421* 0,011 0,956** 0,302 1
OD
0,022 -0,014 0,119 -0,070 0,191 -0,079 0,250 1
CT
-0,084 0,001 -0,161 -0,085 0,181 0,236 0,125 -0,115 1
Ovos
-0,116 0,016 0,240 -0,008 -0,131 0,032 -0,164 -0,156 0,021 1
4.4 Perfil diurno das variáveis físico–químicas do efluente final
Foram realizados três perfis diurnos, a cada duas horas, no período das 7h às 17h, com
a finalidade de analisar as variações das variáveis temperatura, pH e oxigênio dissolvido no
efluente da lagoa facultativa. A primeiro perfil foi realizado no dia 20 de abril , o segundo no
dia 01 de junho e o terceiro no dia 13 de julho de 2007.
A temperatura da lagoa facultativa, em todos os perfis, apresentou valor máximo às
13h. A temperatura média do 1º e 2º perfis foi de 28
o
C, enquanto no 3º foi de 27
o
C. As
Figuras 4.15.a, 4.15.b e 4.15.c ilustram o comportamento da temperatura ao longo do dia.
O pH se manteve numa faixa de 7,0 a 8,0 em todos os estudos. No 1
o
e 3º perfis, o
valor médio de pH foi de 7,17, enquanto que no 2º a média foi de 7,67. As Figuras 4.16.a,
4.16.b e 4.16.c ilustram a variação do pH ao longo do dia.
De acordo com o estudo do comportamento da concentração de OD, realizado com os
perfis diurnos, foi observado que a atividade fotossintética do fitoplâncton ocorre no período
de maior incidência de luz solar, entre as 11h e as 17h. As Figuras 4.17.a, 4.17.b e 4.17.c
apresentam o comportamento da concentração de OD do efluente final, ao longo do dia, nos
três perfis, ocorrendo a concentração máxima às 13h. Nos 2º e 3º perfis as concentrações de
OD, de um modo geral, tiveram comportamento semelhante ao longo do dia, em que no final
da manhã houve um aumento do OD e após o pico das 13h a concentração iniciou seu
decréscimo. A concentração média de OD foi de 0,88 mg/L, no segundo perfil, e de
2,27mg/L, no terceiro, com valores máximos de 2,49 mg/L e 4,70 mg/L, respectivamente. No
1º perfil apenas às 13h foi que o efluente final apresentou valor não nulo de OD, o que pode
ser explicado pelas condições climáticas prevalecentes na maior parte do dia, com o tempo
nublado e vento relativamente fraco, dificultando a passagem da radiação solar.
1
o
perfil
25
26
27
28
29
30
07:00 09:00 11:00 13:00 15:00 17:00
Hora
Temperatura (°C )
Figura 4.15.a
– Variação da temperatura no efluente final da ETE durante o período diurno,
em 20 de abril de 2007.
2
o
perfil
25
26
27
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30
07:00 09:00 11:00 13:00 15:00 17:00
Hora
Temperatura (°C )
Figura 4.15.b
– Variação da temperatura no efluente final da ETE durante o período diurno,
em 01 de junho de 2007.
3
o
perfil
25
26
27
28
29
30
07:00 09:00 11:00 13:00 15:00 17:00
Hora
Temperatura (°C )
Figura 4.15.c
– Variação da temperatura no efluente final da ETE durante o período diurno,
em 13 de julho de 2007.
1
o
perfil
6
6,5
7
7,5
8
8,5
9
07:00 09:00 11:00 13:00 15:00 17:00
Hora
pH
Figura 4.16.a
– Variação do pH no efluente final da ETE durante o período diurno, em 20 de
abril de 2007.
2
o
perfil
6
6,5
7
7,5
8
8,5
9
07:00 09:00 11:00 13:00 15:00 17:00
Hora
pH
Figura 4.16.b
– Variação do pH no efluente final da ETE durante o período diurno, em 01 de
junho de 2007.
3
o
perfil
6
6,5
7
7,5
8
8,5
9
07:00 09:00 11:00 13:00 15:00 17:00
Hora
pH
Figura 4.16.c
– Variação do pH no efluente final da ETE durante o período diurno, em 13 de
julho de 2007.
1
o
perfil
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
07:00 09:00 11:00 13:00 15:00 17:00
Hora
OD (mg/L)
Figura 4.17.a
– Variação da concentração de OD no efluente final da ETE durante o período
diurno, em 20 de abril de 2007.
2
o
perfil
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
07:00 09:00 11:00 13:00 15:00 17:00
Hora
OD (mg/L)
Figura 4.17.b
– Variação da concentração de OD no efluente final da ETE durante o período
diurno, em 01 de junho de 2007.
3
o
perfil
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
07:00 09:00 11:00 13:00 15:00 17:00
Hora
OD (mg/L)
Figura 4.17.c
– Variação da concentração de OD no efluente final da ETE durante o período
diurno, em 13 de julho de 2007.
5 DISCUSSÃO
5.1 Sobre a caracterização da população contribuinte à ETE
A ETE em estudo trata
águas residuárias geradas por bairros populares da Zona Leste
da Cidade de Campina Grande. Desses, dois são bairros periféricos (Belo Monte e Jardim
América), que, atualmente, contribuem com apenas uma parte do seu esgoto para a ETE. Dois
outros, são conjuntos habitacionais (Glória I e Glória II), recém-construídos, que abrigam as
famílias transferidas de uma extinta favela da cidade. De acordo com CEHAP (2003), citado
por Almeida (2007), a população desses conjuntos habitacionais é, na maioria, de baixa renda,
pois 70,6% das famílias não têm renda ou a renda familiar mensal atinge apenas um salário
mínimo. Outros dados revelam as péssimas condições sanitárias da área de origem da
população, pois somente 74% das famílias eram atendidas pelo abastecimento público de
água, 89,7% tinham os esgotos lançados a céu aberto, 7,5% utilizavam fossas sépticas e 2,6%
fossas negras. Esse contato direto com águas servidas é oportuno a transmissão de doenças de
veiculação hídrica devido a exposição da população à contaminação com agentes infecciosos.
Segundo dados do posto do Programa de Saúde da Família (PSF, 2003 apud ALMEIDA,
2007) as doenças mais frequentes nos atendimentos à população da favela eram verminoses
(25,6%), problemas respiratórios (24,3%), diarréia (20,4% ) e doenças de pele (14,5%).
Diante desses dados relatados é possível perceber como era grande a necessidade de
proporcionar serviços de saneamento básico, principalmente o esgotamento sanitário, aos
moradores da favela. Com a alocação das famílias aos novos conjuntos habitacionais é
provável que, com o passar do tempo, sejam desenvolvidos hábitos de higiene adequados,
fazendo com que ocorra uma melhoria considerável do quadro epidemiológico da população
que, atualmente, está servida de infra-estrutura, formada por sistemas de abastecimento de
água e esgotamento sanitário, drenagem de águas pluviais, pavimentação, coleta de lixo,
escola e posto de saúde.
5.2 Sobre a caracterização das águas residuárias tratadas na ETE
Neste trabalho, o estudo das variáveis físico-químicas e biológicas revelou uma maior
concentração do esgoto produzido pelos bairros periféricos, com relação ao esgoto da rede
geral da Cidade de Campina Grande, em termos de matéria orgânica (DBO
5
), sólidos e ovos
de helmintos. A rede geral recebe águas residuárias de bairros com diferentes níveis de
desenvolvimento e diversas atividades econômicas, fazendo com que a contribuição seja
diversificada, embora ainda predominantemente doméstica (DQO/DBO de 2,69). Nos bairros
populares em estudo, a contribuição de esgoto é quase inteiramente doméstica (DQO/DBO de
1,80), pois abrigam uma população de baixa renda com características homogêneas, que
levam a uma prática do consumo de água estritamente doméstico. O maior consumo
per
capita
da população de Campina Grande e uma maior extensão da rede coletora (DBO
5
a
montante da rede coletora é superior à DBO
5
a jusante) são fatores que contribuem para uma
menor concentração de material biodegradável das águas residuárias da rede geral. Nos
bairros populares da Zona Leste da cidade, o consumo
per capita
da população contribuinte é
menor, o que responde pela produção de águas residuárias mais concentradas.
Foi surpreendente a grande concentração de ovos de helmintos nas águas residuárias
produzidas pela população contribuinte à ETE. Alguns hábitos da população servida,
principalmente a falta de higiene doméstica, influenciam a presença desses parasitas. Foi
observado com muita frequência, em visitas a essas bairros, crianças descalças e, até mesmo,
despidas brincando nas ruas, além da convivência com animais que podem estar envolvidos
nos ciclos biológicos de parasitas intestinais.
A Cidade de Campina Grande, assim como outras cidades brasileiras em constante
desenvolvimento, tem recebido, nas últimas décadas, grupo de migrantes de áreas rurais que
geralmente residem em assentamentos formados por invasões que podem levar à população a
viver em condições precárias. O Bairro Pedregal, em Campina Grande, é um exemplo dessas
invasões que abriga uma população de baixa renda, onde boa parte das famílias mora em
locais sem nenhuma infra-estrutura. É oportuno destacar a semelhança entre as características
das águas residuárias produzidas pelos bairros em estudo com as produzidas pelo bairro
Pedregal na época em que o consumo de água era estritamente doméstico. Dixo (1990)
estudando a remoção de organismos patogênicos do efluente de um digestor anaeróbio,
através de lagoas de estabilização, observou que as águas residuárias do Bairro Pedregal eram
muito concentradas devido ao consumo reduzido de água pela população. Segundo a autora, o
recente beneficiamento com um sistema de abastecimento e esgotamento sanitário associado
às baixas condições econômicas e sociais da população foram fatores contribuintes para a
grande concentração de ovos de helmintos nas águas residuárias do Bairro Pedregal, no
período de estudo (julho de 1989 a abril de 1990). A Tabela 5.1 resume as características das
águas residuárias da rede geral da Cidade de Campina Grande e de comunidades de baixa
renda, como o Bairro Pedregal e os quatro bairros a que se refere este trabalho.
Tabela 5.1
– Caracterização das águas residuárias da rede geral da Cidade de Campina
Grande, dos bairros em estudo (
Glória I, Glória II, Belo Monte e Jardim América
) e do Bairro
Pedregal.
LOCAIS
DBO
5
mg/L
DQO
mg/L
SST
mg/L
SSF
mg/L
SSV
mg/L
Coliformes
termotolerantes
UFC/100mL
Helmintos
ovos/L
Campina Grande
(*)
334 898 244 71 173 6,04E+07 45
Glória I, Glória II,
B. Monte e J. América
454 817 575 84 491 7,80E+07 1842
Pedregal
(**)
771 1096 681 - - 2,8E+07 16774
Fontes: (*) OLIVEIRA, A., 2002. (**) DIXO, (1990).
5.3 Sobre a operação da estação de tratamento de esgotos
Os sistemas de lagoas de estabilização em série no tratamento de águas residuárias
domésticas podem promover um efluente de boa qualidade sanitária a um baixo custo, porém,
o bom desempenho das lagoas está condicionado a configuração e construção do sistema e,
principalmente, a uma eficiente rotina de operação e manutenção. A operação se resume ao
acompanhamento dos fatores físicos, químicos e biológicos; daí a importância da monitoração
da ETE com o objetivo de avaliar o desempenho de tratamento das unidades do sistema.
A ETE operou com vazão média de 6,85 l/s (591,64 m
3
/dia) valor que se apresentou
inferior ao previsto em projeto (Tabela 3.1). A lagoa anaeróbia operou com uma carga
orgânica volumétrica de 75,26 gDBO
5
/m
3
.dia, próximo a valores encontrados em estudos de
lagoas anaeróbias na região. Arruda (2004) estudando o desempenho da lagoa anaeróbia do
pólo de tratamento de esgotos de João Pessoa, relatou uma carga orgânica volumétrica de
86,45 gDBO
5
/m
3
.dia. A lagoa facultativa operou com uma carga orgânica superficial de
200,68 kgDBO
5
/ha.dia inferior a carga máxima permissível em projeto. Convém ressaltar que
valores próximos ao máximo, considerado no projeto, podem levar a lagoa facultativa a
condições anaeróbias. De fato, a equação utilizada no cálculo da carga orgânica superficial
máxima, permitida para a lagoa facultativa, foi baseada na temperatura média do mês mais
frio do ano, porém, o valor de 27
o
C adotado em projeto é superior à realidade de Campina
Grande (20,1ºC)
1
, o que pode ter resultado em um valor superestimado. Além do mais, sendo
uma lagoa facultativa secundária, a carga máxima (Equação 2.5) deveria corresponder a
somente setenta porcento da carga estimada para uma facultativa primária. De acordo com
essas considerações, a carga orgânica máxima permissível para a lagoa facultativa é de 197
kgDBO
5
/ha.dia, demonstrando que a lagoa, no período de estudo, estava funcionando
praticamente no limite de suas condições de operação.
O tempo de detenção hidráulica total de 17,4 dias, sendo 6,03 dias para a lagoa
anaeróbia e 11,36 para a lagoa facultativa, foi superior aos 9,5 dias previstos em projeto (3,5
dias para a lagoa anaeróbia e 6 dias para a lagoa facultativa).
Considerando essas características operacionais, pode-se perceber que apesar da ETE
está operando com uma vazão inferior a de projeto, a lagoa facultativa está operando sob
condições estressantes. Essas condições de operação tendem a se tornar mais críticas com o
passar do tempo, na medida em que novas contribuições forem acrescidas ao sistema o que
pode levar a lagoa facultativa a operar totalmente anaeróbia.
5.4 Sobre o desempenho do sistema
Com a monitoração da ETE, foi possível observar uma boa eficiência do sistema em
período de aclimatação, comparado a outros sistemas de configurações semelhantes, já há
bastante tempo em operação na região. A remoção média de 90,3% da DBO
5
no sistema,
superou aquela (86,4%) estimada no projeto, sendo a maior parte da matéria orgânica
biodegradável removida na lagoa anaeróbia que apresentou a excelente eficiência média de
74,9%. Florentino (1992), caracterizando o sistema de lagoas de estabilização do município
de Guarabira (PB), operando com uma lagoa anaeróbia seguida de uma facultativa secundária,
relata uma eficiência de remoção de 90% do material biodegradável ao longo do sistema,
sendo a lagoa anaeróbia responsável pela remoção de 68%. Vale ressaltar que no projeto da
ETE em estudo, o cálculo da DBO
5
efluente da lagoa anaeróbia foi baseado em uma
eficiência de 83% de remoção, no entanto, este valor admitido é bastante superior à
capacidade de remoção de material biodegradável em lagoas anaeróbias.
A maior eficiência de remoção de DQO na ETE, também ocorreu na lagoa anaeróbia,
com 67,32%, superando a eficiência (63,53%) encontrada por Baracuhy (2006), numa série de
duas lagoas anaeróbias da ETE de Mangabeira em João Pessoa (PB).
___________________________________
1
INMET. Normais Climatológicas (1961-1990).
A remoção de SST do sistema se encontra dentro da faixa citada na literatura para
sistemas em escala real na Paraíba. Nos trabalhos recém-referidos (FLORENTINO,1992 e
BARACUHY, 2006) foram relatadas as remoções de 89% e 62%, respectivamente. A lagoa
anaeróbia foi responsável por uma remoção de 83,13% dos SST e a lagoa facultativa
contribuiu com o aumento de 4,35%, o que pode ser atribuído à biomassa de fitoplâncton
presente na massa líquida da lagoa facultativa, contribuíndo com grande parte da
concentração de sólidos suspensos. O efluente final apresentou uma concentração média de
122 mgSST/L, elevada quando comparada com a faixa encontrada em outros sistemas de
lagoas em série (FLORENTINO, 1992, relata um efluente da lagoa facultativa com
44mgSST/L; OLIVEIRA, A., 2002, cita uma concentração de 65 mgSST/L na ETE de
Campina Grande, BARACUHY, 2006, refere-se a 75mgSST/L na ETE de Mangabeira). No
entanto, essa concentração é admissível, para o lançamento do efluente em corpos receptores
(EEC, 1991), levando em conta que as médias da DBO
5
e DQO filtradas do efluente da lagoa
facultativa foram de 10 mg/L e 64 mg/L (Tabela 4.7), respectivamente.
A condição de aerobiose na superfície da lagoa facultativa não se mostrou freqüente
durante o período de monitoração. A concentração média de 0,12 mgOD/L indicou uma baixa
aerobiose na lagoa, que pode ser consequência da presença de sólidos flutuantes,
principalmente lixo e restos de plantas, e a frequente presença de uma manta esverdeada na
superfície da lagoa devido à superfloração de fitoplâncton, impedindo a passagem da radiação
solar. A ausência de OD no efluente final, em grande parte das amostras coletadas (até a 13ª
coleta), também pode se atribuída ao período de aclimatação da lagoa. Só a partir da 14ª
coleta foi que a lagoa começou a apresentar concentação não nula de OD, em alguns dias de
coleta.
A redução de 95,15% de coliformes termotolerantes na lagoa anaeróbia foi semelhante
à observada (93,95%) por Baracuhy (2006) em uma série de duas lagoas anaeróbias e bastante
superior a remoções de outros sistemas operando com uma única lagoa anaeróbia (ARRUDA,
2004 e FLORENTINO, 1992 relatam eficiências de 88,79% e 79,41%, respectivamente).
Segundo Ceballos (2000) sistemas de lagoas de estabilização removem coliformes
termotolerantes em uma ordem logarítmica (log
10
), em cada lagoa. Na ETE estudada, essa
redução de uma ordem de grandeza realmente ocorreu em cada uma das lagoas, no entanto, a
concentração média final de 4,17 x 10
5
UFC/100mL é bastante elevada. Isto significa um
efluente final com elevado nível de contaminação fecal.
O sistema de lagoas de estabilização não se apresentou satisfatório na remoção de ovos
de helmintos. A ETE recebeu esgoto com concentração média de 1842 ovos/L, produzindo
um efluente final com concentração média de 5 ovos/L, sendo a grande maioria destes, ovos
de
A. lumbricoides
. Em grande parte das amostras do efluente final com presença de
helmintos foram observadas concentrações superiores a 1 ovo/L. Diversos estudos de lagoas
em série, de configuração semelhante à da ETE estudada, relatam eficiência de remoção de
100%, significando ausência de ovos de helmintos (FLORENTINO, 1992 e OLIVEIRA, A.,
2002) no efluente final. Convém salientar que, atualmente, o tempo de detenção hidráulica da
série de lagoas excede o valor de projeto, mas, na medida em que novas contribuições forem
acrescidas ao sistema, o tempo de detenção irá diminuir consideravelmente, o que poderá
reduzir a sua eficiência na remoção de ovos de helmintos já que há uma relação direta entre
remoção e tempo de detenção hidráulica.
5.5 Sobre a manutenção da ETE
Durante a monitoração, no período em que a ETE se encontrava em fase de finalização
de construção (março a maio de 2007), sua manutenção não estava sendo feita de forma
adequada. A monitoração do sistema foi iniciada, aproximadamente, dois meses depois da
lagoa facultativa começar a sangrar, porém o tratamento preliminar não estava operando
devido à impossibilidade da instalação de seus dispositivos (grade de barras e comportas da
caixa de areia) sem o término da construção do muro de proteção contornando a área da ETE.
Isto contribuiu para que o lixo presente no esgoto, chegasse até as lagoas, formando barreiras
na superficíe destas, prejudicando diretamente a lagoa facultativa. A presença de material
inerte no sistema, além de prejudicar a eficiência das unidades de tratamento pode causar a
obstrução das canalizações. Após o término das obras, a partir do dia 28 de maio de 2007 (18º
dia de coleta), o tratamento preliminar começou a funcionar, sendo possível observar uma
diminuição da entrada de lixo nas lagoas, nos dias subsequentes. Com a retenção do lixo na
grade de barras foi verificado um grande acúmulo de material grosseiro em pouco tempo, o
que demonstrou a necessidade de limpeza do dispositívo na frequência necessária. Convém
lembrar que o material retido na grade de barras, depois de removido, deve ter um destino
final adequado. Podem ser realizadas, como alternativa, operações de lavagem e secagem
para evitar liberação de odores e, posteriormente, o acondicionamento em sacos plásticos
resistentes, adequados para resíduos domésticos, para disposição no sistema de coleta pública
local.
Na lagoa anaeróbia foi observada a presença de animais mortos (ratos e sapos) no
dispositivo de entrada e no seu interior, fato que também, pode ser evitado com a utilização
adequada da grade de barras e a limpeza periódica da mesma. Ainda na lagoa anaeróbia foi
observado o arraste de escuma, pelo dispositívo de saída (Figura 3.8) que não é o adequado
para saídas de efluentes em lagoas. O arraste desse material pode ser evitado utilizando uma
conexão retentora de escuma. O Apêndice A ilustra o dispositívo de saída com um tê
conectando a tubulação já existente na saída, a um tubo vertical (Ø de 200 mm), evitando
assim o arraste da escuma.
Na lagoa facultativa foi verificado o acúmulo de material flutuante em duas regiões
próximas aos dispositívos de entrada. Nas reais condições de operação da lagoa facultativa em
estudo, a limpeza periódica dessas regiões deve ser feita para evitar o comprometimento da
operação do sistema, com a diminuição da eficiência do tratamento. A presença de uma manta
esverdeada na superfície da lagoa facultativa foi observada com frequência, devido ao
florescimento de algas e cianobactérias. Essa manta, que impede a passagem da luz e produz
odor desagradável devido à morte das algas, pode ser quebrada com jatos de água ou rastelo,
ou removida com peneiras e depois enterrada em local adequado.
Nos primeiros dias de monitoração (1ª à 8ª coleta), no período de 07 de março a 2 de
abril de 2007, foi observada a presença de plantas na superfície da lagoa facultativa que
cresceram durante a fase inicial de operação da lagoa devido, provavelmente, ao baixo nível
da lâmina líquida e à baixa vazão de esgotos. No início de operação das lagoas, a ETE recebia
contribuição de esgotos de, apenas, dois bairros (Glória I e Glória II). Após quatro meses,
começou a ser lançado na ETE o esgoto dos outros bairros contribuintes (Belo Monte e
Jardim América). Ao realizar a 9ª coleta (04/04/2007) foi verificado que houve colheita de
boa parte das plantas existentes na lagoa facultativa. A partir daí, foi observada a frequente
obstrução do dispositívo de saída (vertedor triangular) da lagoa, devido à grande quantidade
de folhas e galhos de plantas, que podem ter sido deixados na lagoa por ocasião da referida
colheita. A presença de vegetais em lagoas facultativas deve ser totalmente evitada, pois além
de prejudicar a penetração da radiação solar, facilita o aparecimento de insetos. Quando
eventualmente existentes, as plantas devem ser retiradas criteriosamente, para não haver
permanência de seus resíduos no interior da lagoa e não ocorrer reincidência de crescimento.
5.6 Sobre o lançamento de efluente no Riacho Cardoso
Não se tem conhecimento de estudos realizados nas águas do Riacho Cardoso quanto
aos padrões de qualidade. Sabe-se que este corpo hídrico recebe águas pluviais, efluentes
tratados e águas residuárias “
in natura
” e, a jusante do ponto de lançamento do efluente final,
passa próximo a comunidades. A possibilidade do contato e da ingestão da água do Riacho
Cardoso, por essa população, é pequena, no entanto, na região, principalmente próximo ao
ponto de lançamento do efluente da ETE no corpo receptor, foi notada a presença de muitos
animais, como cavalos e porcos, que podem utilizar essa água para dessedentação, e, ainda,
nas proximidades da ETE, foi observada a existência de muitas terras com culturas
cerealíferas.
A implantação da ETE na Zona Leste da Cidade de Campina Grande representou uma
melhoria significativa na qualidade das águas do Riacho Cardoso, diminuindo
consideralvelmente o impacto ambiental sofrido pelo corpo receptor que, anteriormente,
recebia águas residuárias brutas. No entanto, não se pode deixar de destacar a necessidade de
melhoria da qualidade sanitária do efluente da ETE, visto que a concentração de coliformes
termotolerantes do efluente da lagoa facultativa ainda é indicativa de uma alta contaminação
fecal. Além disso, o efluente final apresentou quantidade de ovos de helmintos superior ao
limite recomendado de até 1 ovo/L (WHO, 1989; 2006
2
) para o uso irrestrito na irrigação. A
presença desses pode representar um risco à população, pois as doses infectivas são muito
baixas, bastando, normalmente, apenas o contato com um ovo embrionado. Portanto, faz-se
necessário destacar a importância da construção de uma ou mais unidades de tratamento
subsequentes, com o principal objetivo de aumentar a eficiência do sistema na remoção de
coliformes termotolerantes e ovos de helmintos.
5.7 Perspectivas
A estação de tratamento foi projetada para atender a uma população de 8400
habitantes. Atualmente, recebe contribuição de parte dessa população, o que confere ao
sistema uma vazão de operação abaixo do seu limite. Apesar do sistema ter demonstrado um
bom desempenho, com o passar do tempo esse comportamento tenderá a cair, pois foi
possível perceber que as unidades de tratamento estão funcionando no limite de suas
condições operacionais. Do modo como foi projetada, com carga orgânica alta e uma
profundidade de 2 m, e, ainda, considerando que as concentrações de OD nas amostras do
efluente final foram, na maioria, nulas a lagoa facultativa tende a se transformar em
anaeróbia.
____________________________________________________________
2
BASTOS, R. K. X; BEVILACQUA, P. D. Normas e critérios de qualidade para reúso da água. In:
SANTOS, M. L. F. (Coord.) Tratamento e utilização de esgotos sanitários. ABES, 2006, p 17-61.
(PROSAB 4).
Na medida em que novas contribuições forem acrescidas à vazão afluente as condições
de operação da ETE irão se tornar mais críticas, o que afetará, consequentemente, a eficiência
do sistema de tratamento. Sendo assim, deve ser dada continuidade à monitoração do sistema,
com a avaliação das características, físico-químicas e biológicas do esgoto bruto e efluentes
das lagoas, a fim de acompanhar a eficiência do tratamento, de acordo com a capacidade do
sistema e com as exigências estabelecidas pela legislação.
Não se pode deixar de incluir, a possibilidade, da implantação de uma ou mais
unidades de maturação, como alternativa de melhoria da qualidade sanitária do efluente final.
Convém destacar que a população mais a jusante da ETE pode desenvolver atividades
econômicas o que refletirá na qualidade do efluente gerado, assim, pode ser considerada a
possível utilização de sistemas unitários de tratamento para o reuso de efluentes tratados. Uma
boa alternativa é a aplicação de reservatórios profundos ou barragens, em série, em áreas a
jusante da ETE, sendo possível a acumulação de efluentes para utilização em atividades
geradoras de renda pela população.
Com a construção dos dois conjuntos habitacionais e da ETE, a contribuição lançada
no Riacho Cardoso tende a aumentar gradativamente. Portanto, é aconselhável um estudo do
impacto que o aumento de vazão pode causar às comunidades circunvizinhas ao corpo
receptor, localizadas a jusante do ponto de lançamento do efluente final da ETE.
6 CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES
A monitoração da ETE permitiu concluir que o sistema de lagoas de estabilização em
série apresentou desempenho na remoção de material orgânico e coliformes termotolerantes
superior aos de outros sistemas de configuração semelhante na região.
As características operacionais mostraram que as unidades de tratamento estão
funcionando no limite de suas condições de operação. Apesar do sistema ter apresentado um
bom desempenho, esse comportamento tenderá a diminuir pois, na medida em que novas
contribuições forem acrescidas à vazão afluente, as condições de operação da ETE irão se
tornar mais críticas.
Do modo como foi projetada (carga orgânica alta e profundidade de 2m) é provável
que a lagoa facultativa secundária passe a operar sob condições totalmente anaeróbias. As
concentrações de OD nas amostras do efluente final foram, na maioria, nulas, demonstrando
que a lagoa estava funcionando sob condições estressantes.
A construção da ETE na Zona Leste da Cidade de Campina Grande representou uma
intervenção importante no ciclo de transmissão de doenças de veiculação hídrica,
particularmente as da via feco-oral, e também uma significativa melhoria na qualidade das
águas do corpo receptor (Riacho Cardoso). Porém, o sistema não produziu um efluente de boa
qualidade sanitária, visto que a concentração de coliformes termotolerantes foi indicativa de
uma alta contaminação fecal e, ainda, com a presença de grande quantidade de ovos de
helmintos. Portanto, é necessário destacar a importância do planejamento de uma ou mais
unidades de tratamento subseqüentes com vistas à melhoria da qualidade sanitária do efluente
final.
Diante do comprometimento operacional do sistema, principalmente da lagoa
facultativa secundária, é recomendável que a empresa responsável pelo funcionamento da
ETE, a CAGEPA, possibilite melhores condições de operação e manutenção das unidades de
tratamento. Dessa maneira, é importante prover um melhor treinamento e supervisão do
pessoal encarregado da manutenção da ETE.
Convém destacar a necessidade de uma maior atenção quanto a elaboração dos
projetos, para que sejam evitados possíveis erros que comprometam consideravelmente o
desempenho operacional dos sistemas de tratamento.
7 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ALMEIDA, S. A. B.de.
Contribuição à aplicação de coeficientes de consumo em projetos
de abastecimento de água e esgotamento sanitário em comunidades urbanas de baixa
renda no nordeste do Brasil – Estudo de caso.
2007. Dissertação
(Mestrado em Engenharia
Civil e Ambiental). Centro de Tecnologia e Recursos Naturais da Universidade Federal de
Campina Grande, Campina Grande, 2007.
APHA, AWWA, WPCF.
Standard Methods for the Examination of Water end
Wastewater.
20th ed. Washington, D.C: American Public Health Association,1998.
ARRUDA, C. B. A.
Estudo do desempenho da lagoa anaeróbia profunda da pedreira N
o
7
do pólo de tratamento de esgotos da bacia do Rio Paraíba na grande João Pessoa.
2004.
88f. Dissertação
(Mestrado em Engenharia Civil e Ambiental). Centro de Ciências e
Tecnologia da Universidade Federal de Campina Grande, Campina Grande, 2004.
AZEVEDO NETTO, J. M.; ALVAREZ, A.G.
Manual de hidráulica.
6 ed. São Paulo:
Editora Edgard Blucher, 1996.
BARACUHY, M. P.
Desempenho operacional do módulo 2 da estação de tratamento de
esgotos de Mangabeira na grande João Pessoa.
2006. 88f. Dissertação
(Mestrado em
Engenharia Civil e Ambiental). Centro de Ciências e Tecnologia da Universidade Federal de
Campina Grande, Campina Grande, 2006.
BASTOS, R. K. X; BEVILACQUA, P. D. Normas e critérios de qualidade para reúso da
água. In: SANTOS, M. L. F. (Coord.)
Tratamento e utilização de esgotos sanitários
.
ABES, 2006, p 17-61. (PROSAB 4).
BRASIL. Ministério das Cidades.
Acessoria de comunicação.
SNIS 2005 mostra
crescimento das redes de esgoto e água no país
, 2006. Disponível em:
<http://www.cidades.gov.br>. Acesso em : 01 abr. 2007.
BRASIL. Ministério do Meio Ambiente. Conselho Nacional do Meio Ambiente. Resolução
N
o
357, de 2005. Dispõe sobre a classificação dos corpos de água e diretrizes ambientais para
o seu enquadramento, bem como estabelece as condições e padrões de lançamento de
efluentes, e dá outras providências.
Diário Oficial da União
, Brasília, DF, 18 de Março de
2005, Seção 1.
CEBALLOS, B. S. O. de. Eliminación de microorganismos por medio del tratamiento de las
aguas residuales
.
In: MENDONÇA, S.R.
Sistemas de Lagunas de Estabilización: Cómo
utilizar aguas residuales tratadas en sistemas de regadío
. Colômbia: McGraw-Hill, 2000,
Cap. 4.
CEHAP. Companhia Estadual de Habilitação Popular.
Projeto de trabalho Técnico Social
para os bairros Glória I e Glória II.
João Pessoa, 2003.
COURA, M. de A.
Comportamento do sistema anaeróbio-aeróbio com o reator
anaeróbio de fluxo ascendente e manta de lodo e o sistema de lodo ativado no
tratamento de esgoto doméstico na região tropical.
2002. 220f. Tese (Doutorado em
Recursos Naturais). Centro de Ciências e Tecnologia da Universidade Federal de Campina
Grande, Campina Grande, 2002.
CURTIS, T. P. ; MARA, D. D.
The effect of sunlight on mechanisms for the die – off of
faecal coliform bacterial in waste stabilization ponds.
Research monograf n
o
1, University
of Leeds, 1994.
DIXO, N. G. H.
Remoção de organismos patogênicos do efluente de um digestor
anaeróbio, através de lagoas de estabilização.
1990. 113f. Dissertação (Mestrado em
Engenharia Civil). Centro de Ciências e Tecnologia da Universidade Federal da Paraíba,
Campina Grande, 1990.
FLORENTINO, I. Q. B.
Caracterização do Sistema de lagoas de estabilização do
município de Guarabira-PB.
1992. 131f. Dissertação
(Mestrado em Engenharia Civil).
Centro de Ciências e Tecnologia da Universidade Federal da Paraíba, Campina Grande, 1992.
GLOYNA, E. F.; TISCHLER, L. F.
Recommendations for regulatory modifications: the
use of waste stabilization pond systems.
Journal of the Water Pollution Control Federation,
1981.
JORDÃO, E. P.; PESSÔA, C. A.
Tratamento de esgotos domésticos
. 4. ed. Rio de Janeiro:
ABES, 2005.
KÖNIG, A.
Biología de las lagunas de estabilización: algas.
In: MENDONÇA, S.R.
Sistemas de Lagunas de Estabilización: Cómo utilizar aguas residuales tratadas en
sistemas de regadío
. Colômbia: McGraw-Hill, 2000, Cap. 2.
KÖNIG, A.
O tempo de decantação influenciando no aumento do número de ovos de
helmintos em amostras de esgoto bruto.
In: 21º Congresso Brasileiro de Engenharia
Sanitária e Ambiental. João Pessoa: ABES, 2001.
MARA, D. D.
Sewage Treatment in Hot Climates.
Chichester: John Wiley & Sons, 1976.
MARA, D. D.; PEARSON, H.W.
Artificial freshwater environment: Waste stabilization
ponds.
IN: Biotechnology – A Comprehensive Treatise, vol 8, cap 4 , ed. H. J Rehm and G
Reed. Weinheim: Verlagsgesellschaft, 1986.
MENDONÇA, S.R.
Sistemas de Lagunas de Estabilización: Cómo utilizar aguas
residuales tratadas en sistemas de regadío.
Colômbia: McGraw-Hill, 2000.
OLIVEIRA, A. S.
Observação sobre o desempenho das ETE’s de Campina Grande e
Monteiro (PB).
2002. 93f.
Dissertação
(Mestrado em Engenharia Civil e Ambiental). Centro
de ciências e Tecnologia da Universidade Federal de Campina Grande, Campina Grande,
2002.
OLIVEIRA, R.
The Performance of deep Waste Stabilization Ponds in Northeast Brazil.
PhD Thesis, The University of Leeds, U. K, 1990.
OLIVEIRA, S. M. A. C.; VON SPERLING, M.
Avaliação de 166 ETE’s em operação no
país, compreendendo diversas tecnologias. Parte 1- análise de desempenho.
Engenharia
Sanitária e Ambiental, Rio de Janeiro. v.10, n.4, out./dez. 2005.
OLIVEIRA, S. M. A. C.; VON SPERLING, M.
Avaliação de 166 ETE’s em operação no
país, compreendendo diversas tecnologias. Parte 2 - Influência de fatores de projeto e
operação.
Engenharia Sanitária e Ambiental, Rio de Janeiro. v.10, n.4, out./dez. 2005.
PARAÍBA. Companhia de Água e Esgotos da Paraíba (CAGEPA).
Estação de tratamento
de esgotos do loteamento Glória I e II, Campina Grande – PB
. João Pessoa, PB, 2005,
15p.
PARAÍBA. EMBRAPA. Dados meteorológicos :
Evaporação do Tanque C/A.
Campina
grande, PB, 2007.
PARAÍBA. Secretaria
de Estado da Ciência e Tecnologia e do Meio Ambiente.
Agência
Executiva de Gestão das Águas do Estado da Paraíba ( AESA)
. Campina Grande, PB,
2007.
PEARSON, H. W.
Algae associated with sewage treatment. In: Microbial Technology in
the Developing World.
(Ed. E. J. da Silva, Y. R. Dommergues, E. J. Nyns and C. Ratledge).
New York: Oxford University Press, 1987.
SILVA, S.
On the Treatment of Domestic Sewage in waste Stabilization Ponds in
Northeast Brasil.
PhD Thesis, University of Dundee, UK, 1982.
SOKAL, R.R; ROHLF,F. J.
Biometry – The Principles and Practise of Statisties
in
Biological Research, 2
nd
edition. San Francisco: W. H. Freeman and Company, 1981.
VAN HAANDEL, A. C.; LETTINGA, G.
Tratamento Anaeróbio de Esgoto em Regiões
de Clima Quente.
Campina Grande – PB: Epgraf, 1994.
VON SPERLING, M.
Princípio do tratamento Biológico de águas residuárias: introdução
à qualidade das águas e ao tratamento de esgoto.
Vol 1. UFMG. Belo Horizonte, MG,
1996a.
VON SPERLING, M.
Princípio do tratamento Biológico de águas residuárias: Lagoas de
Estabilização.
Vol 3. UFMG. Belo Horizonte, MG, 1996b.
VON SPERLING, M. et al.
Avaliação e desempenho de 115 lagoas facultativas primárias
e secundárias no Sudeste do Brasil, tratando esgotos municipais. XI SILUBESA
, Natal –
RN
,
2004.
WHO.
Wasterwater Stabilization Ponds: Principles of Planning and Pratice.
Technical
Publication, n
o
10, Alexandria: Regional Office for the Eastern Mediterranean, 1987.
WHO.
Health guidelines for the use of wastewater in agriculture and aquaculture.
Report of a Scientific Group. Technical Report Series 778. Geneva, 1989.
APÊNDICE A
- Desenho esquemático do dispositívo de saída da lagoa anaeróbia
constituído de uma conexão retentora de escuma.
3,50m
NA. MÁX
0,40
m
0,
20
m
LAGOA ANAERÓBIA
Ø 200 mm
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