Rede Agronomia

Rede dos Engenheiros Agrônomos do Brasil

O Congresso Nacional aprovou dia 24.6.2020 o marco do Saneamento Básico, permitindo que a empresa privada possa universalizar os serviços de água e esgoto, quando 100 milhões de pessoas no Brasil não têm coleta de esgoto e 35 milhões não têm acesso à rede de água. O saneamento melhora a qualidade de vida, a educação e a produtividade. Serão necessários entre R$ 500 bilhões e R$ 700 bilhões para universalizar a prestação de serviços de saneamento no Brasil até 2033.

Pesquisa desta semana mostrou que, no Brasil, a classe mais afetada pelo Covid-19 foi, justamente, a mais pobre, onde a densidade habitacional é maior e milhares de famílias nem água potável têm em casa se quer para lavar as mãos.

O fato da urbanização ter chegado no Brasil aos 85%, não diminui a responsabilidade dos ruralinos (nós no meio), seja por contribuirmos com os nossos próprios esgotos mas, principalmente, pelos dos animais domésticos e indústrias rurais. Além do mais, a boa formação em Hidráulica e Biologia (as bases do Saneamento Básico) do Engenheiro Agrônomo, o habilita a colaborar com a empreitada, mesmo que restrita ao campo, com o projeto de estações de tratamento de esgotos por zona de raízes, wetlands construídas, irrigação com esgoto bruto, campos de infiltração, e outros.

Há, também, materiais típicos do campo, que podem ser úteis no tratamento da água e esgotos como, p. ex., sementes da morangueira e palha de arroz calcinada no tratamento da água, e plantas aquáticas como o aguapé e pedaços de bambu (como suporte de tanques biológicos aerados) para o tratamento de esgotos domésticos.

Serviços de água: 33 milhões de pessoas no Brasil vivem sem acesso à água potável. Como boa parcela da população bebe água de poço raso, se nós difundíssemos o uso da garrafa cloradora feita com PET, areia lavada de rio e Hipoclorito de Cálcio, já seria u'a mão na roda.

Coleta e tratamento de esgotos: 104 milhões de pessoas, ou quase a metade da população brasileira não tem acesso a serviços de esgoto em casa. Aqui na Rede Agronomia, já escrevi dezenas de artigos falando sobre o assunto.

Destino adequado do lixo: existe uma lei de 2010 que 'ordena' a substituição dos lixões por aterros sanitários em todos os municípios do país, que nunca foi cumprida por sucessivos adiamentos de prazo. E por falar em resíduos sólidos urbanos, é bom lembrar que a mistura da matéria orgânica (que compõe cerca de 60% do lixo doméstico no país) com a poda de árvores ou restos culturais (lascas de madeira, palha de arroz e outros materiais do campo), são a base para a compostagem do lixo que, além de aumentar (o dobro) a vida útil dos aterros sanitários, produz um excelente condicionador do solo, que pode ser usado na agricultura.

Macrodrenagem pluvial: esta é a quarta parcela que compõe o Saneamento Básico, e é a responsável pelas inundações.

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Comentário de JOSÉ LUIZ VIANA DO COUTO em 9 julho 2020 às 9:51

ETE COM LAGOAS AERADAS AERÓBIAS

As lagoas (de oxidação), como vimos no meu blog anterior, são as ETEs mais econômicas e fáceis de operar, embora sejam aquelas que requerem maior área para sua implantação. Está muito em voga ultimamente as chamadas lagoas aeradas, que reduzem o espaço mas que encarecem o custo de operação.

O roteiro da planilha abaixo é para atender a população de 15 mil habitantes. Se ela fosse projetada para apenas 1.500 habitantes (como no caso anterior), sua área seria de apenas 350 m², volume de 1.400 m³ e o número de aeradores cairia para 3 (três), com a mesma eficiência (90%) e densidade de potência (15 w/m³).

Para concluir as reflexões sobre Lagoas de Estabilização, a Figura abaixo resume as características de dois tipos de lagoas aeradas: a aeróbia e a facultativa.

Bom proveito.

REF.:

(2) https://repositorio.ufu.br/bitstream/123456789/21208/6/Dimensioname...

Comentário de JOSÉ LUIZ VIANA DO COUTO em 8 julho 2020 às 18:10

PROJETO HIDRÁULICO DE LAGOA DE ESTABILIZAÇÃO

As lagoas de estabilização são sistemas de tratamento biológico em que a estabilização da matéria orgânica é realizada pela oxidação bacteriológica (oxidação aeróbia ou fermentação anaeróbia) e/ou redução fotossintética das algas. (1)

Aproveitei o roteiro do trabalho de conclusão de curso (TCC) de Paulo Roberto dos Santos, LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO: SOLUÇÃO PARA O TRATAMENTO DE ESGOTOS DOMICILIARES, apresentado à Universidade São Francisco, como um dos requisitos para a obtenção do bacharelado em Engenharia Civil, Itatiba - SP, 2007, por ser didático e, segundo o meu entendimento (vide quadro abaixo), enquadrar-se num povoado rural.

As lagoas são usadas para o tratamento de esgotos há séculos mas, apenas nos últimos 50 anos, experimentos e critérios racionais de projeto foram desenvolvidos, de modo a se estabelecer parâmetros de carga orgânica, tempo de detenção, profundidade, etc. Apenas em 1948, nos EUA, entrou em operação a primeira lagoa projetada especificamente para tratar o esgoto bruto (a lagoa de Maddock, no Estado de Dakota). Logo em seguida, a Austrália e,no Brasil, a primeira foi em São José dos Campos - SP. Em 1963, a lagoa Cidade de Deus foi construída no Rio de Janeiro.

A simplicidade  e eficiência do processo, o baixo custo de construção e operação, e as condições climáticas (temperatura elevada) extremamente favoráveis, levaram o processo a sua completa aceitação entre nós. Atualmente, as Lagoas Aeradas são uma ótima opção para as ETEs, desde que haja área disponível.

Entre os vários tipos de lagoas, destacam-se as: aeróbias, facultativas, de maturação, de polimento, aeradas e com macrófitas (aguapé).

A Figura abaixo apresenta uma classificação das lagoas de estabilização e seus parâmetros de projeto onde as siglas LA = lagoa aerada, LF = lagoa facultativa, LAF = lagoa aerada facultativa, etc.

A planilha abaixo detalha o projeto hidráulico de uma lagoa de estabilização mostrada no TCC acima referido, onde eu alterei um pouco para mais (para arredondar o dado) a população atendida.

REF.:

(1) Tratamento de Esgotos Domésticos, ABES-RJ, Eduardo Pacheco Jordão e Constantino Arruda Pessôa, Rio de Janeiro, 8a. ed., 2017, 915 pág.

Comentário de JOSÉ LUIZ VIANA DO COUTO em 6 julho 2020 às 10:24

ETE TIPO UASB - SOLO

No planejamento do projeto hidráulico e sanitário de uma estação de tratamento de esgotos (ETE), uma das primeiras decisões é sobre o tipo de tratamento a ser adotado, esclarecido na Figura abaixo.

Como esse fluxograma foi elaborado por mim alguns anos atrás, sugiro que se troque o filtro biológico pela ETE do título, cujas iniciais significa Upflow Anaerobic Sludge Blanket ou reator anaeróbio de fluxo ascendente. Também não foram incluídas as chamadas Wetlands (terras alagadas) construídas, e nem os emissários submarinos de esgoto.

Logo em seguida vem o problema do porte da estação, que está relacionado à população a ser atendida. A Figura abaixo fornece uma orientação quanto ao porte da localidade, vazões ou cotas e demanda bioquímica de Oxigênio. O coeficiente de retorno (R) é a parcela da água de abastecimento que é computada no cálculo da vazão de esgoto; no caso, 80%. Vale lembrar que devemos utilizar um método estatístico ou equação para o cálculo do aumento da população.

Uma terceira preocupação é com as etapas do projeto ou tipo ou grau de eficiência do tratamento, que envolve as fases mostradas na Figura abaixo. O ideal é que se chegue até o tratamento terciário mas, na prática, até o secundário já está de bom tamanho, desde que a eficiência ultrapasse os 90%. Quando isso não acontece, como no caso mostrado ao final deste texto, deve-se complementar o tratamento com outro (tipo) para que se atendam às Normas.

etapas.gif (Saneamento)

A aplicação do efluente no solo apresenta algumas vantagens, como: benefício agrícola, baixo investimento, pequeno custo de operação e o baixo consumo de energia. Porém apresenta como limitação, os diferentes tipos de tratamento para os diversos tipos de solos e quando o solo apropriado se encontra a distâncias maiores que 20 km, este sistema não é economicamente viável e necessita de uma análise mais aprimorada, PROSAB (Campos, 1999).

Os principais processos de disposição controlada no solo (que não constam do fluxograma do início) são o escoamento superficial, a infiltração/percolação e a irrigação. Atualmente são utilizados em larga escala o escoamento superficial, a infiltração/percolação e a irrigação, PROSAB (Gonçalves, 2003). (1)

Na Figura abaixo, o processo de aplicação no solo adotado é o escoamento superficial, onde, à medida que o efluente percola no terreno, uma grande parte evapora, uma parte menor infiltra e o restante é coletado em canais, posicionados na parte inferior da rampa de tratamento.

Segundo ReCESA (2008), neste fluxograma, o esgoto proveniente do reator UASB é aplicado de forma intermitente na parte superior de terrenos com certa declividade, através dos quais escoa, até ser coletado por valas na parte inferior. Para auxiliar no tratamento do esgoto e evitar a erosão do terreno, este deve ser plantado com uma vegetação resistente ao alagamento como, p. ex. a grama Brachiaria humidicola. Esse sistema propícia, além da remoção complementar da DBO, a remoção de nitrogênio, o que ocorre por interações químicas no solo e absorção pela biomassa vegetal. Outro aspecto de importância é o reuso do  efluente, uma vez que contribui para a produção de biomassa vegetal para alimentação animal.

Na Figura 21, é apresentado o sistema reator UASB seguido de aplicação no solo.

A disposição de esgotos no solo ou em corpos hídricos é uma alternativa ainda muito empregada. Dependendo da carga orgânica lançada no meio ambiente, o esgoto poderá causar danos nocivos ao solo, água e ar. Contudo, em outros casos, o meio ambiente pode receber e decompor os contaminantes até que estes não representem problemas e danos que prejudiquem o ecossistema local e vizinho. Desta forma, a disposição do efluente no solo se mostra uma excelente opção de tratamento, desde que se respeite a capacidade natural do meio e dos microrganismos decompositores presentes, PROSAB (CAMPOS, 1999).

Segundo Campos (1999), as aplicações para alguns usos e finalidades podem ser feitas sem que a água residuária tenha sofrido algum tipo de tratamento. Para tanto, é necessário à caracterização dessas águas a fim de verificar se os resíduos nelas existentes não poluem o meio.

Segundo Von Sperling (2005), a aplicação no solo, além de funcionar como tratamento primário, pode ser considerado tratamento de nível secundário ou terciário, ou ambos. Os esgotos aplicados no solo conduzem à recarga do lençol subterrâneo e à evapotranspiração e supre as necessidades das plantas em termos de água e nutrientes.

Taxas de aplicação no solo

As taxas médias de aplicação de esgotos no solo são definidas pela capacidade de infiltração, pelas condições de drenagem e pelo tempo de secagem após cada aplicação. Uma grande variação de taxas é encontrada na literatura, desde 150 a 5.000 m³/ha.dia; porém, em pesquisa realizada numa estação experimental em Torres - RS, constatou-se que taxas superiores a 450 m³/ha.dia para esgotos com tratamento preliminar, são muito elevadas, conduzindo à colmatação muito rapidamente. (2)

O método de escoamento à superfície é recomendado para terrenos com baixa permeabilidade e solos com maior porosidade. O afluente é lançado na parte superior de um plano inclinado, com aspersores ou tubos janelados, e a parte que não se infiltrou é recolhida na parte inferior, por canais de drenagem que transportam o líquido ao corpo receptor.

O plano inclinado constituído de um sistema solo-planta, deve ter declividade entre 2 a 8%, de modo a evitar empoçamento e erosão do solo. Os processos de tratamento, no caso, são físicos, químicos e biológicos. Recomenda-se comprimentos da rampa entre 30 e 45 m e, nos esgotos da indústria alimentícia, entre 60 e 90 m. Na Austrália, varia entre 150 e 400 m. O turno de rega usual é de 7 dias/semana e, em pequenos projetos, entre 5 ou 6 dias/semana. O tempo de irrigação varia de poucas horas até 24 hs/dia. Taxa de aplicação: 0,06 a 0,24m³/h.m.

Vegetais passíveis de irrigação

Nesse sistema, os vegetais devem ser resistentes ao encharcamento do solo, dentre os quais os mais citados na bibliografia são: Brachiaria humidicola, B. decumbens, B. brizantha, B. tannergrass, B. mutica, Tipha angustipholia e Panicum repens, entre outros.

Projeto

REF.:

(1) https://www.ufjf.br/engsanitariaeambiental/files/2014/02/APLICABILI...

(2)

 https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/6/6134/tde-27072018-1047...

Comentário de JOSÉ LUIZ VIANA DO COUTO em 5 julho 2020 às 11:43

REATOR ANAERÓBIO AVANÇADO

https://youtu.be/bDamXmzwo8Y

Não fui pago pela Ambio para reproduzir os seu produtos, mas aproveito o vídeo para mostrar na prática como se dá a operação da mídia filtrante conhecida como MBBR. Além do mais, boa parte dos reatores é projetado e construído com cimento.

Comentário de JOSÉ LUIZ VIANA DO COUTO em 4 julho 2020 às 12:14

TRATAMENTO BIOLÓGICO DE ESGOTOS

Até a década de 80 uma das estações de tratamento de esgotos (ETEs) mais comuns no Brasil era o Filtro Biológico, que consistia num tanque cilíndrico de concreto preenchido com pedra britada número 4, irrigada com esgoto bruto por braços móveis (impulsionados pelos jatos de saída da água dos canos), que recirculava durante certo tempo. Com os dias, formava-se nas superfícies das pedras uma fina camada de limo, chamada de zooglea, onde bactérias aeróbias tratavam a matéria orgânica, e o próprio esgoto. A eficiência do tratamento, de cerca de 80%, é considerada baixa, comparada a dos lodos ativados, que chega a 99%.

Um dos problemas construtivos era o peso da pedra, que exigia uma parede de concreto armado, encarecendo a obra. Na década de 90 surgiram outros materiais para substituir a pedra, não tanto por seu peso, mas pela reduzida superfície de suporte à formação do filme de bactérias. Houve no Brasil experiência com bambu, sabugo de milho, tampas plásticas de garrafas, eletroduto cortado em pedaços de 4 cm,  bobs de cabelo e, finalmente, o material mais leve e de maior superfície específica foi o MBBR, mostrado na Figura abaixo. MBBR é a sigla de Moving Bed Biofilm Reactor ou reator com biofilme de leito móvel.

Os materiais suporte, também chamados de mídias filtrantes são comumente avaliados e comparados através da área de superfície total disponível por metro cúbico de mídia, essa medida se chama superfície específica. Para se ter uma ideia, a superfície específica da pedra britada número 4, usada nos filtros biológicos antigos, vale de 50 a 70 m²/m³, enquanto à do suporte NAT-Mídia600, conhecido como MBBR, é de 800 m²/m³, cerca de 11 vezes maior, apesar de ser menor e mais leve. A Figura abaixo lista uma série de características operacionais de uma das mais modernas mídias filtrantes comumente utilizadas nas ETEs.

As mídias ou superfície suporte para desenvolvimento de microrganismos (como os MBBR) são misturadas à água para facilitar o desenvolvimento dos microrganismos responsáveis pela redução da carga orgânica dos efluentes. Os microrganismos se fixam na superfície do elemento, crescem e se multiplicam rapidamente aumentando a taxa de redução de DBO (demanda biológica de oxigênio) dos reatores biológicos. É importante que as mídias utilizadas ofereçam maior área superficial, permitindo maior crescimento bacteriano por unidade de volume das mídias do filtro e, consequentemente, maior eficiência na remoção de compostos nitrogenados.

Com o auxílio do software ImageJ, eu calculei a superfície específica de uma mídia filtrante, como mostram os cálculos da planilha abaixo.

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