Tratamento de esgoto - Sewage treatment

Foto aérea da estação de tratamento de esgoto de lodo ativado de Kuryanovo em Moscou, Rússia.
Pântanos construídos para tratamento de esgoto perto de Gdansk, Polônia
Lagoas de estabilização de resíduos em uma estação de tratamento de esgoto no sul da França.
UASB para tratamento de águas residuais domésticas em Bucaramanga, Colômbia
As estações de tratamento de esgoto (ETEs) vêm em muitos tamanhos e configurações de processo diferentes. No sentido horário, a partir do canto superior esquerdo: Foto aérea da ETE de lodo ativado de Kuryanovo em Moscou , Rússia; STP de zonas húmidas construídas perto de Gdansk , Polónia; Lagoas de estabilização de resíduos STP no sul da França; STP de manta de lodo anaeróbico de fluxo ascendente em Bucaramanga , Colômbia
Tratamento de esgoto
Sinônimo Estação de tratamento de águas residuais (ETAR), estação de recuperação de água
Posição na cadeia de saneamento Tratamento
Nível de aplicação Cidade, bairro
Nível de gerenciamento Público
Entradas Esgoto , também pode ser apenas água negra (resíduo) , água cinza
Saídas Efluente , lodo de esgoto , possivelmente biogás (para alguns tipos)
Tipos Lista de tecnologias de tratamento de águas residuais
Preocupações ambientais A poluição da água , saúde ambiental , saúde pública , problemas de descarte de lodo de esgoto

O tratamento de esgoto (ou tratamento de esgoto doméstico , tratamento de esgoto municipal ) é um tipo de tratamento de esgoto que visa remover contaminantes do esgoto para produzir um efluente que seja adequado para descarte no ambiente circundante ou uma aplicação de reutilização pretendida, evitando assim a poluição da água bruta descargas de esgoto. O esgoto contém águas residuais de residências e empresas e, possivelmente, águas residuais industriais pré-tratadas . Há um grande número de opções de processos de tratamento de esgoto. Estes podem variar de sistemas descentralizados (incluindo sistemas de tratamento no local) a grandes sistemas centralizados envolvendo uma rede de tubos e estações de bombeamento (chamadas de esgoto ) que transportam o esgoto para uma estação de tratamento. Para as cidades que têm esgoto combinado , os esgotos também levarão o escoamento urbano (águas pluviais) para a estação de tratamento de esgoto. O tratamento de esgoto geralmente envolve dois estágios principais, chamados de tratamento primário e secundário , enquanto o tratamento avançado também incorpora um estágio de tratamento terciário com processos de polimento e remoção de nutrientes. O tratamento secundário pode reduzir a matéria orgânica (medida como demanda biológica de oxigênio ) do esgoto, usando processos biológicos aeróbios ou anaeróbios

Um grande número de tecnologias de tratamento de esgoto foram desenvolvidas, principalmente usando processos de tratamento biológico. Engenheiros e tomadores de decisão precisam levar em consideração critérios técnicos e econômicos, bem como aspectos quantitativos e qualitativos de cada alternativa ao escolher uma tecnologia adequada. Freqüentemente, os principais critérios de seleção são: qualidade desejada do efluente, custos de construção e operação esperados, disponibilidade de terreno, requisitos de energia e aspectos de sustentabilidade . Em países em desenvolvimento e em áreas rurais com baixa densidade populacional, o esgoto é frequentemente tratado por vários sistemas de saneamento local e não é transportado em esgotos. Esses sistemas incluem fossas sépticas conectadas a campos de drenagem , sistemas de esgoto no local (OSS), sistemas vermifiltro e muitos mais. Por outro lado, estações de tratamento de esgoto avançadas e relativamente caras em cidades que podem pagar por elas podem incluir tratamento terciário com desinfecção e possivelmente até um quarto estágio de tratamento para remover micropoluentes.

Em nível global, estima-se que 52% do esgoto seja tratado. No entanto, as taxas de tratamento de esgoto são altamente desiguais para diferentes países ao redor do mundo. Por exemplo, enquanto os países de alta renda tratam aproximadamente 74% de seu esgoto, os países em desenvolvimento tratam uma média de apenas 4,2%.

O tratamento de esgoto faz parte da área de saneamento . O saneamento também inclui a gestão de resíduos humanos e sólidos , bem como a gestão de águas pluviais (drenagem). O termo "estação de tratamento de esgoto" é freqüentemente usado de forma intercambiável com o termo "estação de tratamento de águas residuais".

Terminologia

Estação de tratamento de esgoto de lodo ativado em Massachusetts , EUA

O termo "estação de tratamento de esgoto" (ETE) (ou "obras de tratamento de esgoto" em alguns países) é hoje em dia frequentemente substituído pelo termo estação de tratamento de esgoto (ETAR). Estritamente falando, o último é um termo mais amplo que também pode se referir a águas residuais industriais.

Objetivos e visão geral

O objetivo geral do tratamento de esgoto é produzir um efluente que possa ser despejado no meio ambiente, causando o mínimo possível de poluição da água , ou produzir um efluente que possa ser reutilizado de maneira útil. Isso é obtido removendo contaminantes do esgoto. É uma forma de gerenciamento de resíduos .

Com relação ao tratamento biológico de esgoto, os objetivos do tratamento podem incluir vários graus dos seguintes: transformar componentes biodegradáveis ​​dissolvidos e particulados (especialmente matéria orgânica) em produtos finais aceitáveis, transformar e remover nutrientes (nitrogênio e fósforo), remover ou inativar organismos patogênicos e remover vestígios de constituintes orgânicos específicos (micropoluentes).

Alguns tipos de tratamento de esgoto produzem lodo de esgoto que pode ser tratado antes do descarte seguro ou reutilização. Em certas circunstâncias, o lodo de esgoto tratado pode ser denominado " biossólido " e pode ser usado como fertilizante .

Características do esgoto

Esgoto bruto que chega a uma estação de tratamento de esgoto na Síria (observe que luvas de proteção devem ser usadas ao coletar esgoto).

Esgoto (ou esgoto doméstico, esgoto doméstico, esgoto municipal) é um tipo de esgoto que é produzido por uma comunidade de pessoas. Normalmente é transportado por um sistema de esgoto . O esgoto é o esgoto descartado nas residências e nos equipamentos comerciais, institucionais e públicos existentes na localidade. Os subtipos de esgoto são água cinza (de pias, banheiras, chuveiros, lava-louças e lava-roupas) e água negra (a água usada para dar descarga nos vasos sanitários , combinada com os dejetos humanos que são descartados). O esgoto também contém sabões e detergentes. O desperdício de alimentos pode estar presente na lavagem da louça e as quantidades de alimentos podem ser aumentadas quando são utilizadas unidades de eliminação de lixo . Em regiões onde é usado papel higiênico em vez de bidê , esse papel também é adicionado ao esgoto. O esgoto contém macropoluentes e micropoluentes e também pode incorporar alguns resíduos sólidos urbanos e poluentes de águas residuais industriais .

O esgoto geralmente passa do encanamento de um edifício para um esgoto , que o levará para outro lugar, ou para uma instalação de esgoto no local . A coleta de esgoto de vários domicílios em conjunto geralmente ocorre em esgotos sanitários ou em esgotos combinados . O primeiro foi projetado para excluir os fluxos de águas pluviais , enquanto o último foi projetado para receber também as águas pluviais. A produção de esgoto geralmente corresponde ao consumo de água. Uma série de fatores influencia o consumo de água e, portanto, as taxas de fluxo de esgoto por pessoa. Estes incluem: disponibilidade de água (o oposto da escassez de água ), opções de abastecimento de água , clima (climas mais quentes podem levar a um maior consumo de água), tamanho da comunidade, nível econômico da comunidade, nível de industrialização , medição do consumo doméstico, custo da água e pressão da água.

Os principais parâmetros do esgoto que são medidos para avaliar a resistência ou qualidade do esgoto, bem como as opções de tratamento, incluem: sólidos, indicadores de matéria orgânica, nitrogênio, fósforo e indicadores de contaminação fecal. Podem ser considerados os principais macropoluentes do esgoto. O esgoto contém patógenos que se originam da matéria fecal . Os quatro tipos de patógenos a seguir são encontrados nos esgotos: bactérias patogênicas , vírus , protozoários (na forma de cistos ou oocistos) e helmintos (na forma de ovos). Para quantificar a matéria orgânica, métodos indiretos são comumente usados: principalmente a Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) e a Demanda Química de Oxigênio (DQO).

Coleção

Esgoto (ou sistema de esgoto) é a infraestrutura que transporta o esgoto ou o escoamento superficial ( águas pluviais , derretidas , pluviais ) por meio de esgotos. Abrange componentes como drenos de recepção , bueiros , estações de bombeamento , inundações de tempestades e câmaras de triagem do esgoto combinado ou esgoto sanitário . O esgoto termina na entrada para uma estação de tratamento de esgoto ou no ponto de lançamento no meio ambiente . É o sistema de canos, câmaras, bueiros, etc. que conduz o esgoto ou águas pluviais.

Em muitas cidades, o esgoto (ou esgoto municipal) é transportado junto com as águas pluviais, em um sistema de esgoto combinado , para uma estação de tratamento de esgoto. Em algumas áreas urbanas, o esgoto é transportado separadamente em esgotos sanitários e o escoamento das ruas é transportado em bueiros . O acesso a esses sistemas, para fins de manutenção, é normalmente feito por meio de um poço de inspeção . Durante os períodos de alta precipitação, um sistema de esgoto pode experimentar um evento combinado de transbordamento de esgoto ou um evento de transbordamento de esgoto sanitário , que força o esgoto não tratado a fluir diretamente para as águas receptoras. Isso pode representar uma séria ameaça à saúde pública e ao meio ambiente.

O sistema de esgoto é chamado de esgoto ou sistema de esgoto no inglês britânico e sistema de esgoto no inglês americano.

Tipos de processos de tratamento

O esgoto pode ser tratado nas proximidades de onde é gerado o esgoto, que pode ser denominado de sistema “descentralizado” ou mesmo “in loco” ( instalação de esgoto in loco , fossas sépticas etc.). Alternativamente, o esgoto pode ser coletado e transportado por uma rede de tubulações e estações de bombeamento para uma estação de tratamento municipal. Isso é chamado de sistema "centralizado" (veja também esgoto e tubulações e infraestrutura ).

Um grande número de tecnologias de tratamento de esgoto foram desenvolvidas, principalmente usando processos de tratamento biológico (ver lista de tecnologias de tratamento de águas residuais ). De maneira muito ampla, eles podem ser agrupados em opções de alta tecnologia (alto custo) versus opções de baixa tecnologia (baixo custo), embora algumas tecnologias possam se enquadrar em qualquer uma das categorias. Outras classificações de agrupamento são sistemas "intensivos" ou "mecanizados" (mais compactos e frequentemente empregando opções de alta tecnologia) versus sistemas "extensivos" ou "naturais" ou " baseados na natureza " (geralmente usando processos de tratamento natural e ocupando áreas maiores). . Esta classificação pode ser às vezes simplificada demais, porque uma estação de tratamento pode envolver uma combinação de processos, e a interpretação dos conceitos de processos de alta e baixa tecnologia, intensivos e extensos, mecanizados e naturais podem variar de um lugar para outro.

Processos de baixa tecnologia, extensos ou baseados na natureza

Pantanal construída (fluxo vertical) no Centro de Pesquisa e Treinamento em Saneamento, Belo Horizonte , Brasil
Estação de tratamento de esgoto por filtro gotejante da Estação de Tratamento de Onça, Belo Horizonte , Brasil.

Exemplos de sistemas de tratamento de esgoto de baixa tecnologia, "naturais" e geralmente mais baratos são mostrados abaixo. Freqüentemente, usam pouca ou nenhuma energia. Alguns desses sistemas não oferecem um alto nível de tratamento, ou tratam apenas parte do esgoto (por exemplo, apenas o esgoto sanitário ), ou fornecem apenas pré-tratamento, como fossas sépticas. Por outro lado, alguns sistemas são capazes de fornecer um bom desempenho, satisfatório para diversas aplicações. Muitos desses sistemas são baseados em processos de tratamento natural, exigindo grandes áreas, enquanto outros são mais compactos. Na maioria dos casos, eles são usados ​​em áreas rurais ou em comunidades de pequeno a médio porte. Por exemplo, lagoas de estabilização de resíduos são uma opção de tratamento de baixo custo com praticamente nenhuma necessidade de energia, mas requerem muito terreno. Devido à sua simplicidade técnica, a maior parte da economia (em comparação com os sistemas de alta tecnologia) é em termos de custos de operação e manutenção.

Exemplos de sistemas que podem fornecer tratamento total ou parcial apenas para águas residuais do banheiro:

Processos de alta tecnologia, intensivos ou mecanizados

Tanque de aeração da estação de tratamento de esgoto de lodo ativado (difusores de bolha fina) perto de Adelaide , Austrália

Exemplos de sistemas de tratamento de esgoto de alta tecnologia, intensivos ou "mecanizados", muitas vezes relativamente caros, estão listados abaixo. Alguns deles também consomem muita energia. Muitos deles oferecem um nível de tratamento muito alto. Por exemplo, em termos gerais, o processo de lodo ativado atinge uma alta qualidade de efluente, mas é relativamente caro e consome muita energia.

Opções de descarte ou tratamento

Existem outras opções de processo que podem ser classificadas como opções de descarte, embora também possam ser entendidas como opções básicas de tratamento. Estes incluem: Aplicação de lodo , irrigação , fossa de imersão , campo de lixiviação , tanque de peixes , tanque de planta flutuante, descarte de água / recarga de água subterrânea , descarte de superfície e armazenamento.

A aplicação de esgoto no solo pode ser considerada como forma de disposição final ou de tratamento, ou ambos. Isso leva à recarga das águas subterrâneas e / ou à evapotranspiração. A aplicação no solo inclui sistemas de taxa lenta, infiltração rápida, infiltração subterrânea, fluxo superficial. É feito por inundação, sulcos, aspersão e gotejamento. É um sistema de tratamento / eliminação que requer uma grande quantidade de terreno por pessoa.

Aspectos de design

Reator de manta de lodo anaeróbio ascendente (UASB) no Brasil (foto de uma estação de tratamento de pequeno porte), Centro de Pesquisa e Treinamento em Saneamento, Belo Horizonte , Brasil

Seleção de processo

Ao escolher um processo de tratamento de esgoto adequado, os tomadores de decisão precisam levar em consideração critérios técnicos e econômicos, bem como aspectos quantitativos e qualitativos de cada alternativa. Portanto, cada análise é específica do local. Uma avaliação do ciclo de vida (LCA) pode ser usada, e critérios ou ponderações podem ser atribuídos aos vários aspectos. A decisão final pode ter um certo grau de subjetividade. Existe uma variedade de publicações para ajudar na seleção de tecnologia.

Em países industrializados , os itens críticos na seleção de processos são, em ordem decrescente de importância: eficiência, confiabilidade, aspectos de disposição de lodo e requisitos de solo. Nos países em desenvolvimento , os principais itens críticos podem ser diferentes e girar mais em torno dos custos de construção, sustentabilidade , simplicidade e custos operacionais.

A escolha do processo de tratamento mais adequado é complicada e requer contribuições de especialistas, muitas vezes na forma de estudos de viabilidade . Isso ocorre porque os principais fatores importantes a serem considerados ao avaliar e selecionar os processos de tratamento de esgoto são numerosos: aplicabilidade do processo, fluxo aplicável, variação de fluxo aceitável, características do afluente, compostos inibidores ou refratários, aspectos climáticos, cinética do processo e hidráulica do reator , desempenho, tratamento resíduos, processamento de lodo, restrições ambientais, requisitos de produtos químicos, requisitos de energia, requisitos de outros recursos, requisitos de pessoal, requisitos de operação e manutenção, processos auxiliares, confiabilidade, complexidade, compatibilidade, disponibilidade de área.

Em relação aos impactos ambientais, os seguintes aspectos são incluídos no processo de seleção: odores, atração de vetores , transporte de lodo, riscos sanitários, contaminação do ar , contaminação do solo e subsolo, poluição de águas superficiais ou subterrâneas , desvalorização de áreas próximas, inconveniência para o entorno população.

Controle de odores

Os odores emitidos pelo tratamento de esgoto são normalmente uma indicação de uma condição anaeróbia ou "séptica". Os estágios iniciais do processamento tendem a produzir gases malcheirosos, sendo o sulfeto de hidrogênio o mais comum na geração de reclamações. Grandes usinas de processamento em áreas urbanas geralmente tratam os odores com reatores de carbono, um meio de contato com bio-limos, pequenas doses de cloro ou fluidos circulantes para capturar e metabolizar biologicamente os gases nocivos. Existem outros métodos de controle de odores, incluindo a adição de sais de ferro, peróxido de hidrogênio , nitrato de cálcio , etc. para controlar os níveis de sulfeto de hidrogênio .

Requisitos de energia

Os requisitos de energia variam com o tipo de processo de tratamento e também com a resistência do esgoto. Por exemplo, pântanos construídos e lagoas de estabilização têm baixos requisitos de energia, associados principalmente à presença ocasional de bombas e outros equipamentos. Por outro lado, o processo de lodo ativado inclui uma etapa de aeração, que é altamente consumidora de energia. As estações de tratamento de esgoto que produzem biogás em seu processo de tratamento de lodo de esgoto com digestão anaeróbia podem produzir energia suficiente para atender à maioria das necessidades de energia da própria estação de tratamento de esgoto. Para estações de tratamento de lodo ativado nos Estados Unidos, cerca de 30 por cento dos custos operacionais anuais são normalmente necessários para energia. A maior parte dessa eletricidade é usada para aeração, sistemas de bombeamento e equipamentos para a desidratação e secagem de lodo de esgoto . As estações de tratamento de esgoto avançado, por exemplo, para remoção de nutrientes, requerem mais energia do que as estações que só alcançam tratamento primário ou secundário.

Pequenas usinas rurais usando filtros de gotejamento podem operar sem requisitos de energia líquida, todo o processo sendo conduzido por fluxo gravitacional, incluindo a distribuição do fluxo de balde basculante e o despejo de lodo de tanques de sedimentação para leitos de secagem. Normalmente, isso só é prático em terrenos acidentados e em áreas onde a estação de tratamento é relativamente afastada das habitações devido à dificuldade de controlar os odores.

Co-tratamento de efluente industrial

Em países desenvolvidos altamente regulamentados, as águas residuais industriais geralmente recebem pelo menos pré-tratamento, se não o tratamento completo, nas próprias fábricas para reduzir a carga poluente, antes de serem despejadas no esgoto. O pré-tratamento tem os seguintes objetivos: remover constituintes que possam representar riscos para a rede de esgoto e seus trabalhadores; prevenir compostos tóxicos ou inibidores para os microrganismos no estágio biológico na estação de tratamento municipal; impedir o uso benéfico do lodo de esgoto produzido; ou que ainda estará presente no efluente final da estação de tratamento. Algumas águas residuais industriais podem conter poluentes que não podem ser removidos por estações de tratamento de esgoto. Além disso, o fluxo variável de resíduos industriais associado aos ciclos de produção pode perturbar a dinâmica populacional das unidades de tratamento biológico.

Aspectos de design dos processos de tratamento secundário

Uma lagoa de tratamento anaeróbio com manutenção deficiente em Kariba , Zimbábue (o lodo precisa ser removido)

Áreas sem esgoto

Os residentes urbanos em muitas partes do mundo contam com sistemas de saneamento no local sem esgotos, como fossas sépticas e latrinas , e a gestão do lodo fecal nessas cidades é um enorme desafio.

Para o tratamento de esgoto, o uso de fossas sépticas e outras instalações de esgoto no local ( OSSF ) é comum em algumas áreas rurais, por exemplo, atendendo a até 20 por cento das residências nos Estados Unidos

Etapas de processo disponíveis

O tratamento de esgoto geralmente envolve dois estágios principais, chamados de tratamento primário e secundário, enquanto o tratamento avançado também incorpora um estágio de tratamento terciário com processos de polimento. Diferentes tipos de tratamento de esgoto podem utilizar algumas ou todas as etapas do processo listadas abaixo.

Tratamento preliminar

O tratamento preliminar (às vezes chamado de pré-tratamento) remove materiais grosseiros que podem ser facilmente coletados do esgoto bruto antes que danifiquem ou obstruam as bombas e as linhas de esgoto dos clarificadores de tratamento primário .

Triagem

Tratamento preliminar em estações de tratamento de esgoto de pequeno e médio porte: Peneiras e câmara de areia limpas manualmente (Estação de Tratamento de Jales, São Paulo , Brasil)

O afluente da água de esgoto passa por uma tela de barra para remover todos os objetos grandes como latas, trapos, paus, pacotes de plástico, etc. carregados no fluxo de esgoto. Isso é mais comumente feito com uma tela de barra mecanicamente inclinada automatizada em plantas modernas que atendem a grandes populações, enquanto em plantas menores ou menos modernas, uma tela limpa manualmente pode ser usada. A ação de raspagem de uma tela de barra mecânica é normalmente controlada de acordo com o acúmulo nas telas de barra e / ou taxa de fluxo. Os sólidos são coletados e posteriormente dispostos em aterro sanitário ou incinerados. Telas de barra ou telas de vários tamanhos podem ser usadas para otimizar a remoção de sólidos. Se os sólidos brutos não forem removidos, eles ficarão presos em tubos e partes móveis da estação de tratamento, e podem causar danos substanciais e ineficiência no processo.

Remoção de areia

Tratamento preliminar: Câmaras de escoamento horizontal em uma estação de tratamento de esgoto em Juiz de Fora , Minas Gerais, Brasil

A areia consiste em areia , cascalho , rochas e outros materiais pesados. O tratamento preliminar pode incluir um canal ou câmara de remoção de areia ou areia, onde a velocidade do esgoto que entra é reduzida para permitir o assentamento da areia. A remoção de areia é necessária para (1) reduzir a formação de depósitos em tanques de sedimentação primária, tanques de aeração, digestores anaeróbios, tubos, canais, etc. (2) reduzir a frequência de limpeza do tanque causada pelo acúmulo excessivo de areia; e (3) proteger o equipamento mecânico em movimento da abrasão e do desgaste anormal que o acompanha. A remoção de areia é essencial para equipamentos com superfícies metálicas usinadas rigorosamente, como cominutores, telas finas, centrífugas, trocadores de calor e bombas de diafragma de alta pressão.

As câmaras de areia vêm em três tipos: câmaras de areia horizontais, câmaras de areia aeradas e câmaras de areia de vórtice. As câmaras de areia de vórtice incluem vórtice induzido mecanicamente, vórtice induzido hidraulicamente e separadores de vórtice de bandeja múltipla. Considerando que, tradicionalmente, os sistemas de remoção de areia foram projetados para remover partículas inorgânicas limpas maiores que 0,210 milímetros (0,0083 pol.), A maior parte da areia mais fina passa pelos fluxos de remoção de areia em condições normais. Durante os períodos de alto fluxo, a areia depositada é ressuspensa e a quantidade de areia que chega à estação de tratamento aumenta substancialmente. Portanto, é importante que o sistema de remoção de areia não só opere com eficiência durante as condições normais de fluxo, mas também sob fluxos de pico sustentados quando o maior volume de areia atinge a planta.

Equalização de fluxo

As bacias de equalização podem ser usadas para alcançar a equalização do fluxo, com o objetivo de reduzir os fluxos de pico em tempo seco ou fluxos de pico em tempo úmido no caso de sistemas de esgoto combinados . Os benefícios são melhorias de desempenho dos processos de tratamento biológico, clarificadores secundários e qualquer equipamento de filtragem de efluentes. As desvantagens incluem o custo de capital das bacias e os requisitos de espaço. As bacias também podem fornecer um local para reter, diluir e distribuir temporariamente as descargas de lote de águas residuais tóxicas ou de alta concentração que podem inibir o tratamento secundário biológico (como águas residuais de banheiros portáteis ou lodo fecal que é trazido para a estação de tratamento de esgoto em caminhões a vácuo ) Bacias de equalização de fluxo requerem controle de descarga variável, normalmente incluem provisões para desvio e limpeza, e também podem incluir aeradores e controle de odores. A equalização de fluxo geralmente não é implementada em estações de tratamento de esgoto de média a grande escala.

Remoção de gordura e graxa

Em algumas fábricas maiores, a gordura e a graxa são removidas passando o esgoto por um pequeno tanque onde os skimmers coletam a gordura que flutua na superfície. Os sopradores de ar na base do tanque também podem ser usados ​​para ajudar a recuperar a gordura como uma espuma. Muitas fábricas, no entanto, usam clarificadores primários com escumadores mecânicos de superfície para remoção de gordura e gordura.

Tratamento primário

Tanques de sedimentação primários retangulares em uma estação de tratamento de esgoto em Oregon, EUA

O tratamento primário é a "remoção de uma parte dos sólidos em suspensão e matéria orgânica do esgoto". Consiste em permitir que o esgoto passe lentamente por uma bacia onde sólidos pesados ​​podem se depositar no fundo enquanto óleo, graxa e sólidos mais leves flutuam para o superfície e são removidos. Essas bases são chamadas de "tanques de sedimentação primária" ou " clarificadores primários " e normalmente têm um tempo de retenção hidráulica (TRH) de 1,5 a 2,5 horas. Os materiais sedimentados e flutuantes são removidos e o líquido remanescente pode ser descartado ou submetido a tratamento secundário. Os tanques de sedimentação primários são geralmente equipados com raspadores acionados mecanicamente que conduzem continuamente o lodo coletado para uma tremonha na base do tanque, onde é bombeado para as instalações de tratamento de lodo.

As estações de tratamento de esgoto que estão conectadas a um sistema de esgoto combinado às vezes têm um arranjo de desvio após a unidade de tratamento primária. Isso significa que durante eventos de chuvas muito fortes, os sistemas de tratamento secundário e terciário podem ser desviados para protegê-los da sobrecarga hidráulica, e a mistura de esgoto e águas pluviais recebe apenas tratamento primário.

Pode-se esperar que os tanques de sedimentação primária removem 50-70% dos sólidos suspensos e 25-40% da demanda biológica de oxigênio (DBO).

Tratamento secundário

Diagrama de fluxo de processo simplificado para uma planta de tratamento de grande escala típica usando o processo de lodo ativado .

Os principais processos envolvidos no tratamento de esgoto secundário são projetados para remover o máximo possível do material sólido. Eles usam processos biológicos para digerir e remover o material solúvel remanescente, especialmente a fração orgânica. Isso pode ser feito com processos de crescimento suspenso ou de biofilme. Os microrganismos que se alimentam da matéria orgânica presente no esgoto crescem e se multiplicam, constituindo os sólidos biológicos, ou biomassa. Estes crescem e se agrupam na forma de flocos ou biofilmes e, em alguns processos específicos, como grânulos. Em vários processos de tratamento, o floco biológico ou biofilme e os sólidos finos restantes podem então ser sedimentados como uma lama, deixando um líquido substancialmente livre de sólidos e com uma concentração muito reduzida de poluentes.

O tratamento secundário pode reduzir a matéria orgânica (medida como demanda biológica de oxigênio) do esgoto, usando processos aeróbicos ou anaeróbicos. Os organismos envolvidos nesses processos são sensíveis à presença de materiais tóxicos, embora não se espere que estes estejam presentes em altas concentrações em esgotos municipais típicos.

O tratamento secundário é a remoção de biodegradável matéria orgânica (em solução ou suspensão) a partir de esgotos ou semelhantes tipos de águas residuais . O objetivo é atingir um determinado grau de qualidade do efluente em uma estação de tratamento de esgoto adequada para a destinação pretendida ou opção de reúso. Uma etapa de " tratamento primário " freqüentemente precede o tratamento secundário, em que a separação de fase física é usada para remover sólidos sedimentáveis . Durante o tratamento secundário, processos biológicos são usados ​​para remover matéria orgânica dissolvida e suspensa medida como demanda bioquímica de oxigênio (DBO). Esses processos são realizados por microrganismos em um processo aeróbio ou anaeróbio gerenciado , dependendo da tecnologia de tratamento . Bactérias e protozoários consomem contaminantes orgânicos solúveis biodegradáveis ​​(por exemplo , açúcares , gorduras e moléculas orgânicas de carbono de cadeia curta de dejetos humanos, resíduos de alimentos , sabões e detergentes) enquanto se reproduzem para formar células de sólidos biológicos. O tratamento secundário é amplamente utilizado no tratamento de esgoto e também é aplicável a muitas águas residuais agrícolas e industriais .

Tratamento terciário

Configuração geral para um sistema de microfiltração

O tratamento avançado de esgoto geralmente envolve três estágios principais, chamados de tratamento primário, secundário e terciário, mas também pode incluir estágios intermediários e processos de polimento final. O objetivo do tratamento terciário (também chamado de "tratamento avançado") é fornecer um estágio final de tratamento para melhorar ainda mais a qualidade do efluente antes de ser despejado no corpo de água receptor ou reutilizado. Mais de um processo de tratamento terciário pode ser usado em qualquer estação de tratamento. Se a desinfecção for praticada, é sempre o processo final. É também denominado "polimento de efluentes". O tratamento terciário pode incluir a remoção biológica de nutrientes (alternativamente, pode ser classificado como tratamento secundário), desinfecção e remoção de micropoluentes, como poluentes farmacêuticos persistentes ambientais .

O tratamento terciário é algumas vezes definido como algo mais do que o tratamento primário e secundário, a fim de permitir a descarga em um ecossistema altamente sensível ou frágil , como estuários , rios de baixo fluxo ou recifes de coral . A água tratada às vezes é desinfetada química ou fisicamente (por exemplo, por lagoas e microfiltração ) antes da descarga em um riacho , rio , baía , lagoa ou pântano , ou pode ser usada para a irrigação de um campo de golfe, greenway ou parque. Se for suficientemente limpo, também pode ser usado para recarga de águas subterrâneas ou para fins agrícolas.

A filtragem de areia remove grande parte da matéria suspensa residual. A filtração sobre carvão ativado , também chamada de adsorção de carvão, remove as toxinas residuais . A microfiltração ou membranas sintéticas também são usadas, por exemplo, em biorreatores de membrana que também removem patógenos.

O assentamento e a melhoria biológica adicional do esgoto tratado podem ser alcançados por meio do armazenamento em grandes lagoas ou lagoas artificiais. Essas lagoas são altamente aeróbicas, e a colonização por macrófitas nativas , especialmente juncos, é freqüentemente incentivada.

Desinfecção

A desinfecção do esgoto tratado pode ser tentada para matar os patógenos (microrganismos causadores de doenças) antes do descarte e é cada vez mais eficaz após mais elementos da sequência de tratamento anterior terem sido concluídos. O objetivo da desinfecção no tratamento de esgoto é reduzir substancialmente o número de patógenos na água para serem despejados de volta no meio ambiente ou para serem reutilizados. A eficácia da desinfecção depende da qualidade da água a ser tratada (por exemplo , turbidez , pH, etc.), o tipo de desinfecção a ser usado, a dosagem do desinfetante (concentração e tempo) e outras variáveis ​​ambientais. Água com alta turbidez será tratada com menos sucesso, uma vez que a matéria sólida pode proteger os organismos, especialmente da luz ultravioleta ou se os tempos de contato forem baixos. Geralmente, tempos de contato curtos, doses baixas e fluxos elevados, todos militam contra uma desinfecção eficaz. Os métodos comuns de desinfecção incluem ozônio , cloro , luz ultravioleta ou hipoclorito de sódio . A monocloramina , que é utilizada na água potável, não é utilizada no tratamento de esgotos devido à sua persistência.

A cloração continua sendo a forma mais comum de desinfecção de esgoto tratado em muitos países devido ao seu baixo custo e histórico de eficácia de longo prazo. Uma desvantagem é que a cloração de material orgânico residual pode gerar compostos orgânicos clorados que podem ser cancerígenos ou prejudiciais ao meio ambiente. O cloro ou cloraminas residuais também podem ser capazes de clorar material orgânico no ambiente aquático natural. Além disso, como o cloro residual é tóxico para as espécies aquáticas, o efluente tratado também deve ser desclorado quimicamente, aumentando a complexidade e o custo do tratamento.

A luz ultravioleta (UV) pode ser usada em vez de cloro, iodo ou outros produtos químicos. Como não são usados ​​produtos químicos, a água tratada não tem efeito adverso sobre os organismos que a consomem posteriormente, como pode ser o caso com outros métodos. A radiação ultravioleta causa danos à estrutura genética de bactérias, vírus e outros patógenos , tornando-os incapazes de reprodução. As principais desvantagens da desinfecção por UV são a necessidade de manutenção e substituição frequente da lâmpada e a necessidade de um efluente altamente tratado para garantir que os microrganismos alvo não sejam protegidos da radiação UV (ou seja, quaisquer sólidos presentes no efluente tratado podem proteger os microrganismos de luz ultravioleta). Em muitos países, a luz ultravioleta está se tornando o meio mais comum de desinfecção devido às preocupações sobre os impactos do cloro na cloração de orgânicos residuais no esgoto tratado e na cloração de orgânicos na água receptora.

O ozônio ( O 3 ) é gerado pela passagem do oxigênio ( O 2 ) através de um potencial de alta voltagem, resultando em um terceiro átomo de oxigênio que se liga e forma O 3 . O ozônio é muito instável e reativo e oxida a maior parte da matéria orgânica com a qual entra em contato, destruindo muitos microrganismos patogênicos. O ozônio é considerado mais seguro do que o cloro porque, ao contrário do cloro que deve ser armazenado no local (altamente tóxico no caso de uma liberação acidental), o ozônio é gerado no local conforme necessário a partir do oxigênio do ar ambiente. A ozonização também produz menos subprodutos de desinfecção do que a cloração. Uma desvantagem da desinfecção por ozônio é o alto custo do equipamento de geração de ozônio e os requisitos para operadores especiais. O tratamento de esgoto com ozônio requer o uso de um gerador de ozônio , que descontamina a água à medida que bolhas de ozônio se infiltram no tanque.

As membranas também podem ser desinfetantes eficazes, pois atuam como barreiras, evitando a passagem dos microrganismos. Como resultado, o efluente final pode ser desprovido de organismos patogênicos, dependendo do tipo de membrana utilizada. Este princípio é aplicado em biorreatores de membrana .

Remoção de nutrientes biológicos

Tanque de processo de nitrificação em planta de lodo ativado nos Estados Unidos.

O esgoto pode conter altos níveis de nutrientes nitrogênio e fósforo . Valores típicos para cargas de nutrientes por pessoa e concentrações de nutrientes em esgoto bruto em países em desenvolvimento foram publicados da seguinte forma: 8 g / pessoa / d para nitrogênio total (45 mg / L), 4,5 g / pessoa / d para amônia -N (25 mg / L) e 1,0 g / pessoa / d para fósforo total (7 mg / L). Os intervalos típicos para esses valores são: 6-10 g / pessoa / d para nitrogênio total (35-60 mg / L), 3,5-6 g / pessoa / d para amônia-N (20-35 mg / L) e 0,7 -2,5 g / pessoa / d para fósforo total (4-15 mg / L).

A liberação excessiva para o meio ambiente pode levar à poluição de nutrientes , que pode se manifestar na eutrofização . Este processo pode levar à proliferação de algas , um crescimento rápido e posterior decomposição na população de algas. Além de causar desoxigenação, algumas espécies de algas produzem toxinas que contaminam o abastecimento de água potável.

O nitrogênio da amônia, na forma de amônia livre (NH 3 ), é tóxico para os peixes. O nitrogênio amoniacal, quando convertido em nitrito e posteriormente em nitrato em um corpo d'água, no processo de nitrificação, está associado ao consumo de oxigênio dissolvido. Nitrito e nitrato também podem ter importância para a saúde pública se as concentrações forem altas na água potável , devido a uma doença chamada metahemoglobinemia .

A remoção do fósforo é importante porque o fósforo é um nutriente limitante para o crescimento de algas em muitos sistemas de água doce. Portanto, um excesso de fósforo pode levar à eutrofização. Também é particularmente importante para sistemas de reutilização de água, onde altas concentrações de fósforo podem levar a entupimento de equipamentos a jusante, como osmose reversa .

Uma variedade de processos de tratamento estão disponíveis para remover nitrogênio e fósforo. A remoção biológica de nutrientes (BNR) é considerada por alguns como um tipo de processo de tratamento secundário, e por outros como um processo de tratamento terciário (ou "avançado").

Remoção de nitrogênio

Pântanos construídos (fluxo vertical) para tratamento de esgoto perto de Xangai , China.

O nitrogênio é removido por meio da oxidação biológica do nitrogênio da amônia em nitrato ( nitrificação ), seguida pela desnitrificação , a redução do nitrato em nitrogênio gasoso. O gás nitrogênio é liberado para a atmosfera e, portanto, removido da água.

A nitrificação em si é um processo aeróbio de duas etapas, cada etapa facilitada por um tipo diferente de bactéria. A oxidação da amônia (NH 4 + ) a nitrito (NO 2 - ) é mais freqüentemente facilitada por bactérias como Nitrosomonas spp. ("nitroso" referindo-se à formação de um grupo funcional nitroso ). A oxidação do nitrito a nitrato (NO 3 - ), embora tradicionalmente se acredite ser facilitada por Nitrobacter spp. (nitro referindo-se à formação de um grupo nitro funcional ), agora é conhecido por ser facilitado no ambiente predominantemente por Nitrospira spp.

A desnitrificação requer condições anóxicas para estimular a formação de comunidades biológicas apropriadas. "Condições anóxicas" refere-se a uma situação em que o oxigênio está ausente, mas o nitrato está presente. A desnitrificação é facilitada por uma ampla diversidade de bactérias. O processo de lodo ativado , filtros de areia , lagoas de estabilização de resíduos , pântanos construídos e outros processos podem ser usados ​​para reduzir o nitrogênio. Uma vez que a desnitrificação é a redução do nitrato a gás dinitrogênio (nitrogênio molecular), um doador de elétrons é necessário. Isso pode ser, dependendo da água residual, matéria orgânica (do próprio esgoto), sulfeto ou um doador adicionado como o metanol . O lodo nos tanques anóxicos (tanques de desnitrificação) deve ser bem misturado (mistura de licor misto recirculado, lodo ativado de retorno e afluente bruto), por exemplo, usando misturadores submersíveis para obter a desnitrificação desejada.

Com o tempo, diferentes configurações de tratamento para processos de lodo ativado evoluíram para atingir altos níveis de remoção de nitrogênio. Um esquema inicial, o Processo Ludzack-Ettinger, colocou uma zona de tratamento anóxico antes do tanque de aeração e clarificador, usando o lodo ativado de retorno (RAS) do clarificador como fonte de nitrato. O esgoto (bruto ou como efluente da clarificação primária) serve como fonte de elétrons para as bactérias facultativas metabolizarem o carbono, usando o nitrato inorgânico como fonte de oxigênio em vez de oxigênio molecular dissolvido. Este esquema de desnitrificação era naturalmente limitado à quantidade de nitrato solúvel presente no RAS. A redução de nitrato foi limitada porque a taxa de RAS é limitada pelo desempenho do clarificador.

O "Processo Ludzak-Ettinger Modificado" (MLE) é uma melhoria no conceito original, pois recicla licor misturado da extremidade de descarga do tanque de aeração para a cabeça do tanque anóxico para fornecer uma fonte consistente de nitrato solúvel para o facultativo bactérias. Nesse caso, o esgoto bruto continua a fornecer a fonte de elétrons e a mistura sub-superficial mantém as bactérias em contato com a fonte de elétrons e o nitrato solúvel na ausência de oxigênio dissolvido.

Existem outras configurações de processo, incluindo tanques anóxicos antes e depois dos tanques de aeração, como variações do processo Bardenpho.

Remoção de fósforo

Estudos de esgoto dos Estados Unidos no final da década de 1960 estimaram contribuições médias per capita de 500 gramas (18 onças) na urina e fezes, 1.000 gramas (35 onças) em detergentes sintéticos e quantidades variáveis ​​menores usadas como produtos químicos de controle de corrosão e incrustação em suprimentos de água . O controle da fonte por meio de formulações de detergentes alternativas reduziu subsequentemente a maior contribuição, mas naturalmente o conteúdo de fósforo na urina e nas fezes permaneceu inalterado.

O fósforo pode ser removido biologicamente em um processo denominado remoção biológica aprimorada de fósforo . Nesse processo, bactérias específicas, chamadas de organismos acumuladores de polifosfato (PAOs), são enriquecidas seletivamente e acumulam grandes quantidades de fósforo em suas células (até 20% de sua massa).

A remoção do fósforo também pode ser obtida por precipitação química , geralmente com sais de ferro (por exemplo, cloreto férrico ) ou alumínio (por exemplo, alúmen ) ou cal. Isso pode levar a uma maior produção de lodo, pois os hidróxidos precipitam e os produtos químicos adicionados podem ser caros. A remoção química do fósforo requer uma pegada de equipamento significativamente menor do que a remoção biológica, é mais fácil de operar e geralmente mais confiável do que a remoção biológica do fósforo. Outro método para remoção de fósforo é usar laterita granular ou zeólita .

Alguns sistemas usam a remoção biológica do fósforo e a remoção química do fósforo. A remoção química de fósforo nesses sistemas pode ser usada como um sistema de backup, para uso quando a remoção biológica de fósforo não está removendo fósforo suficiente, ou pode ser usada continuamente. Em ambos os casos, usar a remoção biológica e química do fósforo tem a vantagem de não aumentar a produção de lodo tanto quanto a remoção química do fósforo por si só, com a desvantagem do aumento do custo inicial associado à instalação de dois sistemas diferentes.

Uma vez removido, o fósforo, na forma de lodo de esgoto rico em fosfato , pode ser enviado para aterro ou usado como fertilizante em mistura com outros lodos de esgoto digeridos. Neste último caso, o lodo de esgoto tratado também é algumas vezes denominado biossólido.

Quarta etapa do tratamento

Micropoluentes como produtos farmacêuticos, ingredientes de produtos químicos domésticos, produtos químicos usados ​​em pequenas empresas ou indústrias, poluentes farmacêuticos persistentes ambientais (EPPP) ou pesticidas não podem ser eliminados nos processos de tratamento de esgoto comumente usados ​​(tratamento primário, secundário e terciário) e, portanto, levar a poluição da água. Embora as concentrações dessas substâncias e de seus produtos de decomposição sejam bastante baixas, ainda há uma chance de prejudicar os organismos aquáticos. Para os produtos farmacêuticos , as seguintes substâncias foram identificadas como "toxicologicamente relevantes": substâncias com efeitos desreguladores endócrinos , substâncias genotóxicas e substâncias que aumentam o desenvolvimento de resistências bacterianas . Pertencem principalmente ao grupo do EPPP.

Técnicas para eliminação de micropoluentes por meio de um quarto estágio de tratamento durante o tratamento de esgoto são implementadas na Alemanha, Suíça, Suécia e Holanda e os testes estão em andamento em vários outros países. Essas etapas do processo consistem principalmente em filtros de carvão ativado que adsorvem os micropoluentes. A combinação de oxidação avançada com ozônio seguida de carvão ativado granular (GAC) tem sido sugerida como uma combinação de tratamento de baixo custo para resíduos farmacêuticos. Para uma redução total de microplastos, a combinação de ultrafiltração seguida por GAC foi sugerida. Além disso, o uso de enzimas como a lacase secretada por fungos está sendo investigado. As células de biocombustíveis microbianas são investigadas por sua propriedade de tratar matéria orgânica em esgoto.

Para reduzir os fármacos em corpos d'água, medidas de "controle da fonte" também estão sendo investigadas, como inovações no desenvolvimento de medicamentos ou manuseio mais responsável dos medicamentos. Nos Estados Unidos, a National Take Back Initiative é um programa voluntário com o público em geral, que incentiva as pessoas a devolverem os medicamentos em excesso ou vencidos, evitando jogá-los na rede de esgoto.

Tratamento e eliminação de lamas

Desidratação mecânica de lodo de esgoto com uma centrífuga em uma grande estação de tratamento de esgoto (Estação de Tratamento de Arrudas, Belo Horizonte , Brasil)

O tratamento de lodo de esgoto descreve os processos usados ​​para gerenciar e descartar o lodo de esgoto produzido durante o tratamento de esgoto. O lodo é principalmente água, com algumas quantidades de material sólido removido do esgoto líquido. A lama primária inclui sólidos sedimentáveis removidos durante o tratamento primário em clarificadores primários . Lodo secundário é o lodo separado em clarificadores secundários que são usados ​​em biorreatores de tratamento secundário ou processos que usam agentes oxidantes inorgânicos . Em processos de tratamento de esgoto intensivos, principalmente aeróbicos (como o processo de lodo ativado ), o lodo é continuamente ou frequentemente removido da linha de líquido, a fim de manter os processos de tratamento em equilíbrio: a produção de lodo deve ser aproximadamente igual à remoção de lodo. O lodo retirado da linha de líquido segue para a linha de tratamento de lodo. Por outro lado, em processos de tratamento extensivo (natural), como lagoas e alagados construídos , o lodo produzido permanece acumulado nas unidades de tratamento, sendo removido somente após vários anos de operação.

O tratamento de lodo é focado na redução do peso e volume do lodo para reduzir os custos de transporte e descarte, e na redução dos riscos potenciais à saúde das opções de descarte. A remoção de água é o principal meio de redução de peso e volume, enquanto a destruição do patógeno é freqüentemente realizada por meio do aquecimento durante a digestão termofílica, compostagem ou incineração . A escolha de um método de tratamento de lodo depende do volume de lodo gerado e da comparação dos custos de tratamento necessários para as opções de disposição disponíveis. A secagem ao ar e a compostagem podem ser atraentes para as comunidades rurais, enquanto a disponibilidade limitada de terras pode tornar a digestão aeróbia e a desidratação mecânica preferíveis para as cidades, e as economias de escala podem encorajar alternativas de recuperação de energia nas áreas metropolitanas.

Impactos ambientais

As estações de tratamento de esgoto podem ter efeitos significativos no estado biótico das águas receptoras e podem causar alguma poluição da água, especialmente se o processo de tratamento usado for apenas básico. Por exemplo, para estações de tratamento de esgoto sem remoção de nutrientes, a eutrofização dos corpos d'água receptores pode ser um problema.


A poluição da água (ou poluição aquática) é a contaminação de corpos d'água , geralmente em decorrência de atividades humanas, de maneira que afeta negativamente seus usos legítimos. A poluição da água reduz a capacidade do corpo d'água de fornecer os serviços ecossistêmicos que, de outra forma, forneceria. Os corpos d'água incluem, por exemplo , lagos , rios , oceanos , aquíferos , reservatórios e lençóis freáticos . A poluição da água ocorre quando contaminantes são introduzidos nesses corpos d'água. Por exemplo, a liberação de águas residuais tratadas de forma inadequada em águas naturais pode levar à degradação desses ecossistemas aquáticos . Todas as plantas e organismos que vivem ou estão expostos a corpos d'água poluídos podem ser impactados. Os efeitos podem causar danos a espécies individuais e impactar as comunidades biológicas naturais das quais fazem parte. A poluição da água também pode levar a doenças transmitidas pela água para as pessoas que usam a água poluída para beber, tomar banho, lavar ou irrigar .
O efluente tratado da estação de tratamento de esgoto em Děčín , na República Tcheca, é despejado em águas superficiais.

Reuso

Leitos de secagem de lodo para tratamento de lodo de esgoto em uma pequena estação de tratamento do Centro de Pesquisa e Treinamento em Saneamento, Belo Horizonte , Brasil.

Irrigação

Cada vez mais, as pessoas usam esgoto tratado ou mesmo não tratado para irrigação para a produção de safras. As cidades oferecem mercados lucrativos para produtos frescos, por isso são atraentes para os agricultores. Como a agricultura tem de competir por recursos hídricos cada vez mais escassos com a indústria e os usuários municipais, muitas vezes não há alternativa para os agricultores a não ser usar a água poluída com esgoto diretamente para regar suas plantações. Pode haver riscos significativos à saúde relacionados ao uso de água carregada de patógenos dessa forma. A Organização Mundial da Saúde desenvolveu diretrizes para o uso seguro de águas residuais em 2006. Eles defendem uma abordagem de 'barreira múltipla' para o uso de águas residuais, onde os agricultores são incentivados a adotar vários comportamentos de redução de risco. Isso inclui interromper a irrigação alguns dias antes da colheita para permitir que os patógenos morram ao sol, aplicar água com cuidado para não contaminar as folhas que provavelmente serão comidas cruas, limpar vegetais com desinfetante ou permitir que o lodo fecal usado na agricultura seque antes de ser usado como um estrume humano.

Tanque circular de sedimentação secundária na estação de tratamento de esgoto de lodo ativado da Estação de Tratamento de Arrudas, Belo Horizonte , Brasil.

Água reclamada

A recuperação de água (também chamada de reúso ou reciclagem de água) é o processo de conversão de águas residuais municipais (esgoto) ou industriais em água que pode ser reutilizada para diversos fins. Os tipos de reutilização incluem: reutilização urbana, reutilização agrícola (irrigação), reutilização ambiental, reutilização industrial, reutilização potável planejada, reutilização de efluentes de facto (reutilização potável não planejada). Por exemplo, a reutilização pode incluir irrigação de jardins e campos agrícolas ou reabastecimento de águas superficiais e subterrâneas (ou seja, recarga de águas subterrâneas ). A água reutilizada também pode ser direcionada para o atendimento de certas necessidades em residências (por exemplo, descarga de vasos sanitários ), empresas e indústrias, e pode até ser tratada para atingir os padrões de água potável . A reutilização de águas residuais municipais tratadas para irrigação é uma prática estabelecida há muito tempo, especialmente em países áridos . A reutilização de águas residuais como parte da gestão sustentável da água permite que a água permaneça como uma fonte alternativa de água para as atividades humanas. Isso pode reduzir a escassez e aliviar as pressões sobre as águas subterrâneas e outros corpos d'água naturais.

Situação global

Parcela de águas residuais domésticas que são tratadas com segurança (em 2018)

Antes do século 20 na Europa, os esgotos geralmente descarregavam em um corpo de água como um rio, lago ou oceano. Não havia tratamento, então a decomposição dos dejetos humanos foi deixada para o ecossistema . Isso pode levar a resultados satisfatórios se a capacidade de assimilação do ecossistema for suficiente, o que hoje em dia não é frequente devido ao aumento da densidade populacional.

Hoje, a situação nas áreas urbanas dos países industrializados é geralmente que os esgotos direcionam seu conteúdo para uma estação de tratamento de esgoto, em vez de diretamente para um corpo d'água. Em muitos países em desenvolvimento , entretanto, a maior parte das águas residuais municipais e industriais é despejada nos rios e no oceano sem qualquer tratamento ou após tratamento preliminar ou apenas tratamento primário. Isso pode levar à poluição da água . Existem poucos números confiáveis ​​sobre a parcela do esgoto coletado em esgotos que está sendo tratado no mundo. Uma estimativa global do PNUD e do UN-Habitat em 2010 foi de que 90% de todas as águas residuais geradas são lançadas no meio ambiente sem tratamento. Um estudo mais recente em 2021 estimou que, globalmente, cerca de 52% do esgoto é tratado. No entanto, as taxas de tratamento de esgoto são altamente desiguais para diferentes países ao redor do mundo. Por exemplo, enquanto os países de alta renda tratam aproximadamente 74% de seu esgoto, os países em desenvolvimento tratam uma média de apenas 4,2%.

O Programa Conjunto de Monitoramento (JMP) para Abastecimento de Água e Saneamento pela OMS e UNICEF relatou em 2021 que 82% das pessoas com ligações de esgoto estão conectadas a estações de tratamento de esgoto fornecendo pelo menos tratamento secundário. No entanto, esse valor varia amplamente entre as regiões. Por exemplo, na Europa, América do Norte, Norte da África e Ásia Ocidental, um total de 31 países tinham tratamento universal (> 99%) de águas residuais. No entanto, na Albânia, Bermudas, Macedônia do Norte e Sérvia "menos de 50% das águas residuais canalizadas receberam tratamento secundário ou melhor" e na Argélia, Líbano e Líbia o valor foi inferior a 20% das águas residuais canalizadas que estavam sendo tratadas. O relatório também descobriu que "globalmente, 594 milhões de pessoas têm ligações de esgoto que não recebem tratamento suficiente. Muitas mais estão conectadas a estações de tratamento de águas residuais que não fornecem tratamento eficaz ou cumprem os requisitos de efluentes."

Alvos globais

O Objetivo de Desenvolvimento Sustentável 6 tem uma Meta 6,3 formulada da seguinte forma: "Até 2030, melhorar a qualidade da água reduzindo a poluição, eliminando o despejo e minimizando a liberação de produtos químicos e materiais perigosos, reduzindo pela metade a proporção de águas residuais não tratadas e aumentando substancialmente a reciclagem e a reutilização segura em todo o mundo . " O indicador 6.3.1 correspondente é a "proporção de águas residuais tratadas com segurança".

Os dados em 2020 mostraram que ainda há muitas águas residuais domésticas não coletadas: apenas 66% de todos os fluxos de águas residuais domésticas foram coletados em estações de tratamento em 2020 (isso é determinado a partir de dados de 128 países). Com base em dados de 42 países em 2015, o relatório afirmou que "32 por cento de todos os fluxos de águas residuais gerados a partir de fontes pontuais receberam pelo menos algum tratamento". Para o esgoto efetivamente coletado em estações de tratamento de esgoto centralizadas, cerca de 79% passaram a ser tratados com segurança em 2020.

História

A história do tratamento de esgoto teve os seguintes desdobramentos: Iniciou-se com a aplicação de terras ( fazendas de esgoto ) na Inglaterra na década de 1840, seguido do tratamento químico e sedimentação de esgoto em tanques, e posteriormente o tratamento biológico no final do século 19, o que levou ao desenvolvimento de o processo de lodo ativado começando em 1912.

Só no final do século 19 é que se tornou possível tratar o esgoto decompondo biologicamente os componentes orgânicos por meio do uso de microrganismos e removendo os poluentes. O tratamento da terra também foi se tornando cada vez menos viável, à medida que as cidades cresciam e o volume de esgoto produzido não podia mais ser absorvido pelas terras agrícolas nas periferias.

Edward Frankland conduziu experimentos na fazenda de esgoto em Croydon , Inglaterra, durante a década de 1870 e foi capaz de demonstrar que a filtração do esgoto através de cascalho poroso produziu um efluente nitrificado (a amônia foi convertida em nitrato) e que o filtro permaneceu desobstruído por longos períodos de Tempo. Isso estabeleceu a então revolucionária possibilidade de tratamento biológico de esgoto usando um leito de contato para oxidar os resíduos. Este conceito foi adotado pelo químico-chefe do Conselho Metropolitano de Obras de Londres , William Libdin, em 1887:

... com toda a probabilidade, a verdadeira forma de purificar o esgoto ... será primeiro separar o lodo e, em seguida, transformá-lo em efluente neutro ... retê-lo por um período suficiente, durante o qual deve ser totalmente aerado e, finalmente descarregá-lo na corrente em uma condição purificada. Isso é de fato o que se pretende e imperfeitamente realizado em uma fazenda de esgoto.
De 1885 a 1891, filtros trabalhando neste princípio foram construídos em todo o Reino Unido e a ideia também foi adotada nos Estados Unidos na Estação Experimental de Lawrence em Massachusetts , onde o trabalho de Frankland foi confirmado. Em 1890, o LES desenvolveu um ' filtro de gotejamento ' que proporcionava um desempenho muito mais confiável.

Regulamentos

Na maioria dos países, a coleta e o tratamento de esgoto estão sujeitos às regulamentações e normas locais e nacionais .

Por país

Visão geral

Europa

A Diretiva de Tratamento de Águas Residuais Urbanas (título completo "Diretiva do Conselho 91/271 / EEC de 21 de maio de 1991 relativa ao tratamento de águas residuais urbanas") é uma diretiva da União Europeia relativa à coleta de águas residuais urbanas, tratamento de águas residuais e sua descarga, bem como o tratamento e descarga de "águas residuais de certos setores industriais". Foi adotado em 21 de maio de 1991. Tem como objetivo "proteger o meio ambiente dos efeitos adversos das descargas de águas residuais urbanas e descargas de certos setores industriais", obrigando a coleta e tratamento de águas residuais em aglomerações urbanas com uma população equivalente a mais de 2.000, e tratamento mais avançado em locais com população equivalente a mais de 10.000 em áreas sensíveis.

Ásia

Índia

Na Índia, os regulamentos de tratamento de águas residuais estão sob três instituições centrais: "O Ministério de Meio Ambiente, Florestas e Mudanças Climáticas (MoEF e CC), o Ministério de Habitação e Assuntos Urbanos (MoHUA) e o recém-formado Ministério de Jal Shakti." As várias políticas de água e saneamento, como a "Política Nacional de Meio Ambiente 2006" e a "Política Nacional de Saneamento 2008", também estabelecem regulamentações para o tratamento de águas residuais. Os governos estaduais e municípios locais são responsáveis ​​pelo descarte de esgoto e construção e manutenção de "infraestrutura de esgoto". Seus esforços são apoiados por esquemas oferecidos pelo Governo da Índia, como o Plano Nacional de Conservação do Rio, a Missão Nacional de Renovação Urbana Jawaharlal Nehru, o Plano Nacional de Conservação do Lago. Por meio do Ministério do Meio Ambiente e Florestas, o governo da Índia também criou incentivos que incentivam as indústrias a estabelecer "instalações comuns" para realizar o tratamento de águas residuais.

Japão

Atualmente, os métodos de tratamento de águas residuais do Japão incluem esgotos comunitários rurais, instalações de águas residuais e sistemas de tratamento no local, como o sistema Johkasou para tratar águas residuais domésticas. Instalações de esgoto e sistemas de esgoto maiores são geralmente usados ​​para tratar águas residuais em áreas mais urbanas com uma população maior. Os sistemas de esgoto rurais são usados ​​para tratar águas residuais em estações de tratamento de águas residuais domésticas menores para uma população menor. Os sistemas Johkasou ( jōkasō) são tanques de tratamento de águas residuais no local. Eles são usados ​​para tratar as águas residuais de uma única residência ou para tratar as águas residuais de um pequeno número de edifícios de uma forma mais descentralizada do que um sistema de esgoto.

África

Líbia

Na Líbia, o tratamento de águas residuais municipais é gerido pela empresa geral de água e águas residuais da Líbia, que é da competência do Ministério do Governo de Habitação e Serviços Públicos. Existem aproximadamente 200 estações de tratamento de esgoto em todo o país, mas poucas estão funcionando. Na verdade, as 36 fábricas maiores estão nas grandes cidades; no entanto, apenas nove deles estão operacionais e o restante deles está em reparos.

As maiores estações de tratamento de águas residuais em operação estão situadas em Sirte, Tripoli e Misurata, com uma capacidade projetada de 21.000, 110.000 e 24.000 m3 / dia, respectivamente. Além disso, a maioria das instalações de águas residuais restantes são plantas de pequeno e médio porte, com uma capacidade projetada de aproximadamente 370 a 6700 m3 / dia. Portanto, 145.800 m3 / dia ou 11% das águas residuais são realmente tratadas e as demais são lançadas no oceano e em lagoas artificiais, embora não sejam tratadas. Na verdade, as estações de tratamento de águas residuais não operacionais em Trípoli levam a um derramamento de mais de 1.275.000 metros cúbicos de água não processada no oceano todos os dias.

Américas

Estados Unidos

A Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos (EPA) e agências ambientais estaduais definem padrões de águas residuais sob a Lei da Água Limpa . As fontes pontuais devem obter licenças de descarte de águas superficiais por meio do Sistema Nacional de Eliminação de Descargas de Poluentes (NPDES). As fontes pontuais incluem instalações industriais, governos municipais (estações de tratamento de esgoto e sistemas de esgoto pluvial ), outras instalações governamentais, como bases militares , e algumas instalações agrícolas , como confinamentos de animais . A EPA estabelece padrões básicos de águas residuais nacionais: O "Regulamento de Tratamento Secundário" se aplica a estações de tratamento de esgoto municipais e as " Diretrizes de efluentes ", que são regulamentos para categorias de instalações industriais.

Veja também

Referências

links externos