Gestão Do Saneamento - Sistemas Centralizados E Descentralizados

Sistemas de gestão de esgoto surgiram principalmente para lidar com o crescimento das populações e o aumento na geração de esgoto, sendo que em muitos casos as cidades não possuíam estrutura para gerir este material


Gestão Do Saneamento - Sistemas Centralizados E Descentralizados

 

Sistemas de gestão de esgoto surgiram principalmente para lidar com o crescimento das populações e o aumento na geração de esgoto, sendo que em muitos casos as cidades não possuíam estrutura para gerir este material, provocando surtos de doenças e condições insalubres decorrentes do lançamento de excretas humanas a céu aberto. Dessa forma, em um primeiro momento a ação tomada foi a de levar para longe esse efluente, afastando-o da comunidade geradora, e apenas muito tempo depois surgiu a preocupação com o devido tratamento dessas águas residuárias (NHAPI, 2004). A partir de então se desenvolveram os diversos processos de tratamento de esgoto, bem como as distintas abordagens em termos de coleta e tratamento – centralizado e descentralizado – envolvendo diferenças consideráveis quanto à sua implantação, operação, complexidade e custos (OLIVEIRA JUNIOR, 2013).
O presente estudo propõe-se a uma breve revisão conceitual e apresentação dos principais processos de tratamento de esgoto aplicados nessas diferentes formas de gestão do saneamento.

1. Sistema centralizado
A gestão centralizada é amplamente usada como método de tratamento de grande volume de águas residuárias e industriais, em regiões com grande densidade populacional e/ou elevado nível de urbanização, tanto em países desenvolvidos como em desenvolvimento. Por receber um volume muito grande de esgoto, esse tipo de processo envolve grandes instalações que normalmente são administradas pelo poder público, exigem técnicas avançadas de tratamento e grandes áreas para instalação da estação e redes de tubulação, bem como grandes investimentos financeiros para implantação e manutenção de todo o sistema (SURIYACHAN, NITIVATTANANON, AMIN, 2012; NHAPI, 2004)
Como consequência da amplitude dessa forma de gestão, deduz-se que as demandas em termos de área superficial necessária para os processos de tratamento sejam bastante significativas, provocando impactos ambientais consideráveis. É possível que devido as dificuldades, exigências estruturais e operacionais, além da elevada demanda financeira em todo o ciclo de tratamento, haja tamanha precariedade no fornecimento de saneamento básico de qualidade, que atenda de forma digna e justa toda a população brasileira (OLIVEIRA JUNIOR, 2013).
Convém salientar que os processos de tratamento de esgoto comumente aplicáveis nesse cenário são provenientes de sistemas mecanizados, envolvendo um custo considerável em sua implantação e manutenção, além da inevitável geração de lodo decorrente do processo, o qual necessitará também de tratamento específico, encarecendo ainda mais o sistema (OLIVEIRA JUNIOR, 2013). A seguir, serão detalhados alguns dos processos de tratamento mais usuais no sistema centralizado.

Lodos ativados
Lodos ativados é conhecido como processo de tratamento de esgoto convencional, sendo o mais utilizado nos dias de hoje, sobretudo, quando se exige capacidade de tratar elevadas cargas. Foi desenvolvido na Inglaterra no ano de 1914 o processo, dito biológico, que faz uso de microrganismos que atuam em meio aeróbico para auxiliar na remoção de diversos poluentes, como: matéria orgânica, organismos patógenos e elementos químicos danosos ao meio ambiente (SABESP, 2018).
O processo de lodos ativados é constituído essencialmente por: tanque de aeração, tanque de decantação, elevatória de circulação de lodo e retirada de lodo biológico excedente. O princípio básico desse mecanismo é a recirculação de lodo biológico que está no interior do decantador para o tanque de aeração, que é feito através de bombeamento. Essa recirculação tem por objetivo aumentar a quantidade de bactérias responsáveis pelo consumo de matéria orgânica presentes no meio (von SPERLING, 2005). De modo geral, esse tipo de processo requer a aplicação de grande quantidade de energia, o que encarece sua operação.
Como parte do processo de tratamento é realizado também o tratamento do lodo gerado nessas unidades de tratamento devido a alta carga orgânica. Em suma o tratamento do lodo consiste em sua estabilização, redução do volume, desidratação e destinação adequada. Conforme pode ser visto na Figura 1.

 

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Lagoas aeradas
A unidade de lagoa aerada é semelhante a lagoa facultativa que será abordada mais adiante, porém o que as diferem é a origem de oxigenação, já que as lagoas aeradas contam com aeradores que fornecem oxigênio constantemente ao meio, o que promove uma otimização do processo, exigindo áreas menores, que chegam a ser cinco vezes menores do que uma unidade de lagoa facultativa, em contrapartida há o encarecimento do processo devido a permanente demanda por energia. Outra vantagem é a redução do tempo de detenção do esgoto e maior capacidade de assimilação de matéria orgânica, permitindo aceleração do processo de tratamento (JORDÃO e PESSÔA, 2005).
Segundo von Sperling (2002) é possível converter uma unidade de lagoa facultativa em um sistema aerado, porém é essencial que esse processo de conversão seja considerado desde o projeto de implantação inicial.

Lagoa de decantação
A lagoa de decantação é uma alternativa para a redução de sólidos suspensos, ficando na etapa final do tratamento. Está associada ao sistema de lagoas aeradas que devido ao processo constante de oxigenação aumenta a instabilidade do meio e mantém os sólidos suspensos por maior tempo, realizando então função semelhante ao decantador secundário do sistema de lodos ativados apresentado anteriormente (NUNES, 2012). A Figura 2 ilustra o esquema de lagoa aerada seguido por lagoa de decantação.

 

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2. Sistema descentralizado
Os sistemas descentralizados surgem como alternativa para suprir as necessidades sanitárias da população que reside em regiões afastadas dos centros urbanos, que decorrem da ausência de infraestrutura pública. Essa alternativa permite que doenças e contaminações sejam reduzidas, buscando manter também as fontes de abastecimento de água seguras, pois em muitos casos em que não há coleta e tratamento de esgoto o abastecimento de água também pode ser precário (JORDÃO e PESSÔA, 2005).
Tais processos de tratamento vêm ganhando espaço cada vez maior e traz a sustentabilidade como aspecto essencial, por ser uma opção de baixo custo e que causa menor impacto ambiental dado a necessidade de infraestrutura e instalações de tubulações reduzidas, se comparado ao sistema centralizado, atendendo pequenos povoados e populações pobres afastadas de regiões urbanizadas de modo satisfatório (NHAPI, 2004).
A seguir, serão apresentados alguns exemplos de processos de tratamento aplicáveis ao sistema descentralizado.

Lagoas de estabilização
Lagoa de estabilização é um método de tratamento relativamente simples, dada a facilidade de sua implantação, operação e manutenção, podendo atender pequenas cidades ou povoados. Por requer baixa aplicação de insumos, esse processo possui baixo custo operacional, porém a quantidade de área em terreno para a implantação da unidade pode ser uma desvantagem (NUNES, 2012).
De forma geral as lagoas partem de princípios de estabilização da matéria orgânica do esgoto através de processos naturais, que ocorrem através da retenção desse esgoto por um período de dias, denominado de Tempo de Detenção Hidráulica (TDH), onde há a mineralização do esgoto e sedimentação de sólidos. É possível combinar as diferentes variedades de lagoa para um melhor resultado (von SPERLING, 2002).

Lagoas anaeróbias
Esse tipo de lagoa requer um ambiente anaeróbio, que é resultado principalmente do despejo de esgoto com alta quantidade de matéria orgânica, sendo usada em especial para o tratamento de água residual e efluente industrial, que realize grande produção de substâncias biodegradáveis, como matadouros e laticínios (von SPERLING, 2002; NUNES, 2012).
De modo geral as lagoas anaeróbias apresentam um lento consumo da matéria orgânica, já que a taxa de reprodução das bactérias em ambientes como esse é baixa, devido a menor produção de energia do que em ambientes aeróbios, ainda assim é possível reduzir a demanda bioquímica de oxigênio (DBO) entre 50% a 70%, sendo indispensável a realização de um tratamento posterior. Outro elemento característico dessas lagoas é a profundidade, sendo maior do que as demais lagoas, pois a profundidade deve variar entre 3 e 5 metros para que haja menor interação com o oxigênio superficial, mantendo a condição anaeróbia do ambiente (von SPERLING, 2002) é importante salientar que as lagoas anaeróbias sempre estarão associadas a outros tipos de lagoas, como no sistema australiano, onde as lagoas são postas de forma sequencial, iniciando pela lagoa anaeróbia, seguida pela facultativa e por fim, a lagoa de maturação.

Lagoas facultativas
As lagoas facultativas são as mais simples dentre as diferentes configurações de lagoas de estabilização, já que ela consiste no uso de processos naturais para a estabilização da matéria orgânica do esgoto sem uso de instrumentos de aceleração do processo (von SPERLING, 2002).
De forma simplificada a estabilização nessas unidades ocorre com a entrada do efluente em uma extremidade da lagoa e saída na outra extremidade depois de alguns dias, os quais variam de acordo com o tempo de detenção hídrica (TDH) estipulado. Durante esse período de retenção, algas e microrganismos aeróbios e facultativos, atuam de forma conjunta, então na superfície as algas produzem oxigênio e consomem gás carbônico através de fotossíntese, enquanto as bactérias consomem o oxigênio, liberam gás carbônico através de processos respiratórios e assimilam a matéria orgânica e ambos podem incorporar diversos componentes do efluente, como nitrogênio e fósforo, nas suas diferentes formas (von SPERLING, 2002 e 2005). Kivaisi (2001) observa que essa técnica se adapta bem em regiões com clima tropical. A Figura 3 traz um esquema simplificado da lagoa facultativa, indicando a existência de zona aeróbia, facultativa e anaeróbia.

 

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A Figura 4 demonstra um esquema de lagoa anaeróbia seguida de lagoa facultativa, onde é feita ilustração da diferença de dimensão das lagoas.

 

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Lagoa de maturação
As lagoas de maturação costumam ficar localizadas no final do processo de tratamento por Lagoas de Estabilização, auxiliando no polimento do efluente, que consiste na melhoria da qualidade do efluente, sendo nesse caso a remoção dos patógenos o principal objetivo. Por ser uma opção barata de tratamento, é considerada como alternativa muito boa para o processo de desinfecção (NUNES, 2012).
Diferente das lagoas anaeróbias e facultativas, as lagoas de maturação são rasas, que segundo von Sperling (2005) deve possuir uma profundidade variando entre 1m e 1,5m para que seja possível estabelecer um meio com temperatura, elevada oxigenação, favorecimento a organismos aeróbios que disputam por alimento com os organismos patogênicos, ou até mesmo sejam predadores destes, criando um ambiente desfavorável aos patógenos.

Fossa séptica
As fossas sépticas são usadas para tratamento de quantidade de efluentes menores do que as técnicas citadas anteriormente, podendo receber esgoto de uma ou duas residências. Esse tipo de unidade é regulamentado pela NBR 7229 de 1993, que dá os direcionamentos para o desenvolvimento de projeto, construção e implantação da fossa séptica (JORDÃO e PESSÔA, 2005; NUNES, 2012).
Por ser indicada para locais que possuem precariedade no fornecimento de saneamento básico, as fossas conhecidas também como tanques sépticos possuem uma operação e implantação bastante simples, sendo composto basicamente por uma câmara de concreto onde será lançada a água residual, que passará por um processo de decantação dos sólidos em suspensão, decomposição do lodo resultante da decantação no fundo da câmara em condições anaeróbias. Enquanto isso os materiais flutuantes ficam próximo a superfície, próximo a saída da câmara são utilizados instrumentos para que haja retenção do lodo e dos materiais leves e apenas o líquido clarificado seja liberado (NUNES, 2012).
Para um melhor funcionamento dos tanques sépticos é indicado a inclusão de caixa de gordura antes do lançamento do efluente no sistema, além de não ser indicado o despejo de água pluvial. A fossa séptica pode tratar efluentes que não tenham origem doméstica, mas possuam características similares, lembrando que esse sistema possui condições para remoção de matéria orgânica, não havendo remoção eficiente de organismos patogênicos tão pouco de nutrientes (JORDÃO e PESSÔA, 2005). Na Figura 5 um esquema de tanque séptico seguido de sumidouro.

 

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Sumidouros
Os sumidouros são unidades instaladas após a fossa séptica, conhecidos também como polo absorvente, recebendo o efluente advindo da fossa, com quantidade de partículas sólidas reduzida para sua devida disposição, que ocorre através de infiltração no solo. Assim como o tanque séptico o sumidouro possui normas, a NBR 13969 de 1997, que apresenta as condições necessárias para que o solo e lençóis freáticos não sejam contaminados. A principal característica do sumidouro é a permeabilidade de sua construção, que deve ser adequada a granulometria e composição do solo que receberá o efluente (JORDÃO e PESSÔA, 2005; NUNES, 2012).

Privada seca
Essa técnica, conhecida também como banheiro seco, é usada para a destinação de excretas humanas, em especial fezes e urina. Por ser uma alternativa individual, para a sua implantação é importante ter em mente a quantidade de usuários e a durabilidade do sistema (JORDÃO e PESSÔA, 2005).
A privada seca nada mais é que uma cova, que deve ficar de preferência afastado do domicílio, onde os usuários fazem suas necessidades fisiológicas até que seja cheia, então essa cova é coberta e abre-se um novo buraco, nesse processo o material sólido é decomposto e incorporado ao solo e o material líquido infiltra solo adentro, assim ambos sofrem o processo de estabilização da matéria através de processos naturais (JORDÃO e PESSÔA, 2005).

Wetlands naturais e construídas
No ambiente natural, as wetlands, conhecidas também como zonas úmidas ou terras alagadas, nada mais são do que zonas de transição entre ambientes secos e úmidos, como os pântanos que ocorrem em regiões de águas doce e salgada, essa zona conta com ecossistema particularmente rico em biodiversidade, plantas adaptadas a ambientes alagados, como as macrófitas aquáticas, sendo capazes de realizar remoção de matéria orgânica e inorgânica (KIVAISI, 2001).
Assim como as lagoas de estabilização, existem diversas configurações de wetlands construídas com a tentativa de reproduzir e aprimorar as condições e propriedades dos ambientes alagados naturais, realizando-o através da disposição do efluente em material filtrante, seja através de fluxo vertical, horizontal ou combinado, associado à macrófitas aquáticas com o objetivo de realizar remoção de matéria orgânica, inorgânica a níveis similares aos de unidades de grande porte e mais tecnológicas, além de redução de nutrientes e organismos patógenos do esgoto de forma eficiente (NUNES, 2012; MENDONÇA, 2015).
As wetlands têm ganhado cada vez mais atenção nas últimas décadas, por se apresentar como alternativa de tratamento seguro e de baixo custo, então as pesquisas sobre essa alternativa têm crescido e atualmente na literatura encontramos duas grandes divisões de sistemas de wetlands construídas: os sistemas de escoamento superficial (free-water-superface) e os sistemas de escoamento subsuperficial (superface-flow) (LETINGA, ZEEMAN, PIET, 2001). Ainda há subdivisões dentro dos sistemas de escoamento como pode ser observado na Figura 6.

 

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Considerações finais
Gerir serviços públicos têm sido um grande desafio para as sociedades em todos os tempos. Com o advento do Estado moderno, essa gestão tem sido norteada pela busca do providenciar e oferecer serviços de qualidade, bem como garantir a sustentabilidade por meio da eficiência e eficácia (UANDELA, 2015)
Contudo, no Brasil observa-se a tendência do desordenamento urbano, onde certos equipamentos e infraestrutura se constituem em privilégio para bairros centrais das cidades de grande e médio porte, provocando a contínua redução de incidência de obras em cidades de pequeno porte e em bairros com habitantes de baixa renda (OLIVEIRA JÚNIOR, 2013).
O alto custo dos sistemas centralizados de coleta e tratamento de esgoto dificultam o investimento por parte do Estado nessas cidades pequenas, da mesma forma em áreas rurais, impedindo a sua universalização. Essas comunidades veem suas condições sanitárias fortemente prejudicadas, acarretando no aumento de doenças entéricas e aparecimento de vetores (OLIVEIRA JÚNIOR, 2013).
Nesse sentido, as tecnologias de tratamento aplicadas em sistemas descentralizados têm demonstrado robustez tanto quanto a qualidade de efluente produzido, com pelos aspectos de sustentabilidade, além de ter seus custos e operação menos complexos e permitir a recuperação de energia e nutrientes.
Visto isso, é necessário ressaltar o papel do gerenciamento das rotas do saneamento, buscando alcançar níveis cada vez maiores de universalização, alcançando não só as grandes metrópoles, mas, sobretudo, as comunidades isoladas, empregando os sistemas centralizado e descentralizado na construção de alternativas para amenizar os impactos que as desigualdades sociais e econômicas causam à essa fatia da população, e provendo a sociedade e o meio ambiente da proteção sanitária.

 


Luana Ikemoto da Silva

Graduada em Gestão Ambiental pela EACH-USP Leste
Dr. Fábio Campos
Doutor em Ciências pela FSP-USP

 


Referências bibliográfica:
JORDÃO, E. P. e PESSÔA, C. A. Tratamento de esgotos domésticos. 4 ed. Rio de Janeiro: SEGRAC, 2005.
KIVAISI, A. K., The potential for constructed wetlands for wastewater treatment and reuse in developing countries: a review. Ecological Engineering, v. 16, n. 4, p. 545-560, 2001.
LETINGA, G.; ZEEMAN, G.; PIET, L., Decentralized sanitation and reuse: Concepts, systems and implementation. London: IWA Publishing, 2001. 650 p. ISBN: 1-900222-47-7.
MENDONÇA, A. A. J., Avaliação de um sistema descentralizado de tratamento de esgoto doméstico em escala real composto por tanque séptico e wetland construída híbrida. Dissertação (Pós-Graduação em Saúde Pública) - Faculdade de Saúde Pública, Universidade de São Paulo, São Paulo – SP, 2015.
NHAPI, I. A framework for the decentralised management of wastewater in Zimbabwe. Physics and Chemistry of the Earth, v. 29, n. 15, p 1265-1273, 2004.
NUNES, J. A. Tratamento biológico de águas residuárias. 3 ed. Aracaju. Gráfica Editora J. Andrade. 2012.
OLIVEIRA JUNIOR, J. L., Tratamento descentralizado de águas residuárias domésticas: uma estratégia de inclusão social. Campina Grande: EDUEPB, p 213-232, 2013.
SABESP. Tratamento de esgoto. 2018. Disponível em: <http://site.sabesp.com.br/site/interna/Default.aspx?secaoId=49>. Acesso em: 10 jul. 2018.
SANTOS, A. M. Tratamento descentralizado de esgotos domésticos em sistemas anaeróbios com posterior disposição do efluente no solo. Dissertação (Mestrado em Ciência e Tecnologia Ambiental), Centro de Ciências e Tecnologia, Universidade Estadual da Paraíba, 2013.
SURIYACHAN, C.; NITIVATTANANON, V.; AMIN, A.T.M.N. Potential of decentralized wastewater management for urban development: Case of Bangkok. Habitat International. v. 36, n. 1, p. 85-92, 2012.
UANDELA, A., Gestão descentralizada dos sistemas de abastecimento de água: Desafios de eficiência e sustentabilidade. Três estudos de caso. Moçambique: Descentralizando o Centralismo, org. Bernhard Weiner, IESE, 2015.
von SPERLING, M. Princípios do Tratamento Biológico de Águas Residuárias: Estudos e modelagem da qualidade da água de rios. v. 7, 1 ed. Belo Horizonte: Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental. Universidade Federal de Minas Gerais. 2007.
von SPERLING, M. Princípios do Tratamento Biológico de Águas Residuárias: Introdução à qualidade das águas e ao tratamento de esgoto. v. 1, 3 ed. Belo Horizonte: Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental. Universidade Federal de Minas Gerais. 2005.

 

 

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