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Tratamento de esgotos: como funciona uma Estação de Tratamento de Efluentes compacta?

Atualizado: 18 de Nov de 2019


As famosas “ETE Compactas” – talvez o nome mais apropriado seja “ETE pré-fabricada” - são um dos produtos mais procurados do mercado de saneamento. Entretanto, em muitos casos, não estão claros os mecanismos de funcionamento, rotinas de operação e medidas de controle operacional, tornando o equipamento uma caixa preta para o usuário.


Para evitar maus entendidos com termos técnicos, a equipe da Wetlands Construídos prefere adotar a seguinte classificação para sistemas de tratamento de esgotos:


Sistemas Intensificados: podem ser pré-fabricados ou construídos in loco. São sistemas mais compactos, porém com maiores demandas de O&M e maiores custos operacionais.

Sistemas extensivos: são construídos in loco. Possuem requisitos de O&M e custos operacionais mais baixos. Em contrapartida, exigem maiores áreas de implantação.


Este artigo pretende auxiliar os leitores no entendimento do universo das ETE compactas, provendo informações para a desmistificação de alguns processos.


TECNOLOGIAS EMBARCADAS


As ETE compactas podem possuir embarcadas em seus tanques diversas tecnologias de tratamento de esgotos. As tecnologias de tratamento empregadas, em geral, são as tradicionais: tratamento biológico (aeróbio, anaeróbio ou anóxico) e/ou tratamento físico-químico (precipitação de fósforo, decantação assistida, flotação). Contudo, o “grande segredo” das ETE compactas é a seleção dessas tecnologias e a configuração/sequência dos reatores.


No tratamento aeróbio o processo biológico de tratamento ocorre com a presença de oxigênio. Contrário a esse, o tratamento anaeróbio ocorre com a ausência de oxigênio. No tratamento anóxico observa-se ausência de oxigênio, mas presença de nitrato ou sulfato. Já os tratamentos físico-químicos têm função complementar, podendo ter como objetivo a remoção de sólidos suspensos, DBO/DQO residual ou fósforo.


Vamos comentar mais amplamente sobre as tecnologias de tratamento mais comuns utilizadas em ETE compactas.


Reatores anaeróbios


Os sistemas anaeróbios mais comumente empregados nas ETE compactas são os Reatores UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket), também conhecidos como RAFA (reator anaeróbio de fluxo ascendente).


Basicamente as vantagens dessa tecnologia são: 1) a não dependência de energia elétrica, o que diminui os gastos operacionais; 2) digestão do lodo no reator, permitindo estabilização e redução do volume de lodo a ser destinado; 3) redução da área de implantação e 4) operação relativamente simplificada.


Contudo, esse sistema também apresenta algumas desvantagens como a geração de maus odores, devido a produção de gás Sulfídrico (H2S); a produção de Metano (CH4), gás que tem um poder estufa 20 vezes maior que o CO2; dificuldade de remoção de escuma, o que pode obstruir as peças internas do reator; e a sensibilidade do reator à rotina operacional.


Uma questão muito importante nestes reatores é a necessidade de criteriosa rotina de descarte de lodos do reator. É essencial que se controle a altura da manta de lodo fazendo um monitoramento e descarte nas três alturas do reator, evitando a perda de sólidos suspensos no efluente final. Caso ocorra o desprendimento de lodo do reator, a qualidade do efluente final será deteriorada, além da possibilidade de problemas operacionais em etapas de tratamento subsequentes.


É importante ressaltar para o leitor que todas as desvantagens desse sistema podem ser diminuídas ou até evitadas. Os maus odores, possivelmente a maior desvantagem desse tipo de reator, podem ser controlados através de dispositivos de filtração e remoção do gás Sulfídrico. Esses dispositivos devem ser bem projetados e operados para atender seu objetivo.


A geração de Metano é um fator que contribui ativamente para o efeito estufa, mas esse gás pode ser queimado, sendo reduzido a formas com menor poder de aquecimento, ou transformado em energia elétrica e reutilizado na ETE. O desafio neste caso é manter uma rotina operacional de queima do gás ou a viabilizar financeiramente a implantação de estrutura de aproveitamento do biogás.


A dificuldade de limpeza da escuma acumulada no interior do reator é um grande desafio. Para facilitar essa operação o reator deve conter dispositivos para facilitar a remoção da escuma acumulada, caso contrário, ocorrerá obstrução das peças internas comprometendo o funcionamento do reator e a qualidade do efluente final.


Reatores aeróbios


Nos sistemas aeróbios, a rota de remoção de poluentes se dá através de uma biomassa que precisa de ar (oxigênio) para respirar. Sendo assim, o reator exige aeração, que pode ser por aeradores mecânicos, sopradores de ar ou por ar difuso. Os sistemas aeróbios mais comuns são os de Lodos Ativados, mas também existem os Biofiltros Aerados Submersos, os Biodiscos e os MBBR (Moving Bed Bioreactor).


QUAIS SÃO AS VANTAGENS E DESVANTAGENS DOS SISTEMAS AERÓBIOS?


Em sistemas aeróbios, não há geração de odores, pois não há formação de gás Sulfídrico. Em contrapartida, há um consumo ininterrupto de energia ao longo de toda a vida útil da ETE. O reator biológico, no caso dos lodos ativados, mantém uma biomassa suspensa que é responsável pelo processo de tratamento. Essa biomassa deve ser separada da fração líquida em um decantador secundário. Parte dela retorna para o reator aeróbio e parte vai para o descarte de lodo. Nos reatores MBR (Membrane Bioreactors) são instaladas membranas de ultrafiltração no interior do reator aeróbio eliminando a necessidade de um decantador secundário e aumentando muito a qualidade do efluente final.


Nos sistemas aeróbios, ocorre maior geração de lodo comparado com os sistemas anaeróbios. Além disso, os lodos produzidos não são tão digeridos quanto os dos reatores UASB, por exemplo. Assim sendo, quanto maior a quantidade de lodo gerado, mais constante é a rotina de descarte, o que, juntamente com o consumo de energia elétrica para aeração, eleva os custos operacionais desses sistemas.


Os lodos a serem descartados podem ser desaguados mecanicamente (centrífugas, filtros prensas, prensas desaguadoras), em leitos de secagem tradicionais ou nas UGL Wetlands Construídos. Neste último caso, ocorre uma redução de até 60% dos custos operacionais da ETE além da transformação dos lodos em composto orgânico.


Nas ETE compactas, tendo em vista a necessidade de redução de áreas, a separação dos sólidos nos decantadores secundários poderá ser assistida por floculantes químicos (polímeros ou sais coagulantes). Desse modo, acrescenta-se mais um elemento à ETE que aumenta os custos operacionais e requer maior controle operacional.


A rotina operacional nos sistemas aeróbios, especialmente nos Lodos Ativados, é bastante criteriosa. É necessário controlar os níveis de oxigênio dissolvido nos reatores, gerenciar ativamente o descarte e recirculação de lodo nos reatores e decantadores, operar as etapas de desaguamento da fase sólida (lodo), dentre outras atividades.


CONFIGURAÇÕES POSSÍVEIS


Como dissemos: o “grande segredo” das ETE compactas é a seleção das tecnologias e seu arranjo tecnológico. Ou seja, o segredo não está nas vias de tratamento e sim na sua configuração, no arranjo de reatores.


Os arranjos mais comumente utilizados nas ETEs compactas são a fossa séptica seguida de filtro biológico anaeróbio (processo puramente anaeróbio) e o reator UASB seguido de Lodos Ativados.


Fossa Séptica + Filtro Biológico Anaeróbio

Fonte: Urban Wastewater treatment in Brazil. von Sperling, 2016. IDB Technical note 970.

Essa configuração é o tipo de ETE compacta mais encontrado no mercado. As tecnologias utilizadas são as mais simples possíveis, sendo que o processo de tratamento ocorre completamente por via anaeróbia (sem oxigênio).


No primeiro tanque, a fossa séptica, os materiais são removidos por digestão anaeróbia e decantação. No Filtro Biológico Anaeróbio o processo de tratamento também ocorre por rota anaeróbia, porém, este tanque é preenchido com um material suporte (brita, escória, pedaços de plástico) o que permite alguma filtração do líquido.


Neste tipo de sistema, o intervalo de limpeza de lodo é da ordem de 1 a 2 anos, dependendo do critério de projeto. Quando é chegada a hora da limpeza, o lodo acumulado dentro da fossa e do filtro são removidos por caminhões limpa fossa e podem ser levados para leitos de secagem, aterro sanitário ou uma UGL Wetlands Construídos.


Dentre as vantagens destes sistemas, podemos enumerar o baixo custo de implantação, a simplicidade operacional, o atendimento à legislação quanto aos parâmetros básicos (DBO, DQO, SST) e a possibilidade de serem enterrados. Como desvantagens, podemos citar a necessidade de limpeza anual com caminhão limpa fossa, a possibilidade de geração de maus odores e a baixa qualidade do efluente final para fins de reúso.


Estes sistemas de saneamento são preconizados pela ABNT 7.229 e ABNT 13.969 (Para saber mais sobre os tanques sépticos acesse o site da ABES).


UASB + Lodos Ativados

Fonte: Urban Wastewater treatment in Brazil. von Sperling, 2016. IDB Technical note 970.

Muitas ETE Compactas combinam processos anaeróbios e aeróbios em suas configurações. Esses arranjos são muito eficientes para a redução de carga poluidora, porém somam-se as rotinas operacionais dos dois tipos diferentes de reatores.


Na ETE composta por reatores UASB seguido de Lodos Ativados será necessário gerenciar o descarte de lodo de ambos os reatores, sendo no aeróbio mais frequente que no anaeróbio. Há também a necessidade de controle de gases (queima do metano) e odores (oxidação do gás sulfídrico) e também a limpeza de escuma do reator anaeróbio.


Como nesta configuração estão embarcados processos aeróbios e anaeróbios, a ETE além de ter a possibilidade de produção de maus odores e gases, terá um consumo de energia ininterrupto, inerente ao sistema de aeração.


COMO AVALIAR A QUALIDADE DE UMA ETE COMPACTA OU PRÉ-FABRICADA?


Com a enorme quantidade de equipamentos e fornecedores disponíveis no mercado, é difícil avaliar e escolher. Além da configuração da ETE e quais os processos embarcados vários itens devem ser avaliados.


A qualidade dos materiais empregados para construção dos tanques (aço, fibra de vidro, PEAD, PP, etc) e os projetos estruturais da ETE são importantes. Marcas e especificações dos equipamentos componentes (bombas elevatórias, sistemas de dosagem, elementos eletromecânicos) são fundamentais, uma vez que garantirão a operacionalidade do sistema.


É também importante avaliar os projetos hidráulicos detalhados e memoriais de dimensionamento das ETE para que se possa garantir que um determinado processo de tratamento (Lodos Ativados, Reatores UASB, fossa + filtro) está de fato dimensionado conforme os requisitos de projeto.


ORÇAMENTO DE MATERIAIS E EQUIPAMENTOS VS. ORÇAMENTO PARA OBRAS DE IMPLANTAÇÃO


Como os fornecedores de ETE compacta geralmente entregam soluções fechadas/prontas muitas vezes não são avaliados os orçamentos globais de implantação. É importante que se observe se os orçamentos incluem tanto os custos para aquisição de materiais e frete para o local quanto os custos das obras de implantação. Alguns fornecedores apresentam orçamentos completos para materiais e instalação em campo, outros apresentam os orçamentos apenas dos materiais. No orçamento também devem estar discriminadas as especificações de todos os materiais e equipamentos componentes das ETE, para que se possa avaliar a qualidade dos equipamentos e materiais ofertados.


ROTINAS OPERACIONAIS E CUSTOS DE O&M

Os memoriais de dimensionamento entregues devem conter todas as informações necessárias para a correta operação da ETE. Devem estar contidos, rotinas de recirculação e descarte de lodo, níveis de aeração exigidos, dosagem de produtos químicos, tratamento e queima de biogás, intervalos de manutenção, dentre outros.


Em arranjos que utilizem produtos para decantação assistida (polímeros, coagulantes) ou correção de pH é muito importante realizar ensaios de Jar Teste para determinar as dosagens adequadas de reagentes. Quando a necessidade for remoção de fósforo, ensaios de tratabilidade são ainda mais importantes para a correta dosagem e remoção e ainda evitar o desperdício de produtos químicos.


Outra questão muito importante é a aplicação de aceleradores para biodegradação. Existe uma grande diversidade de marcas de produtos que prometem eliminar a necessidade de descarte de lodos ou aumentar a eficiência de determinados reatores. Recomenda-se muito cuidado com o uso deste tipo de produto, uma vez que os sistemas de tratamento de esgotos são projetados e construídos de modo que a própria biomassa do sistema faça a digestão e remoção dos poluentes sem a necessidade de introdução de outras espécies.


MAS AFINAL, COMO ESCOLHER UMA ETE COMPACTA?


Antes de tudo devemos analisar se uma ETE compacta realmente é a melhor opção para o caso em questão. Acesse nosso artigo sobre seleção de tecnologias de tratamento de efluentes.

Definido que a ETE compacta é uma boa opção é muito fácil se perder em meio a enorme quantidade de equipamentos e fornecedores disponíveis no mercado. Mas existem alguns pontos que devemos estar atentos:

  • Avalie a qualidade dos materiais empregados para construção dos tanques

  • Analise atentamente a especificação dos equipamentos componentes da ETE, como bombas elevatórias, sistemas de dosagem e elementos eletromecânicos

  • Leia o memorial de dimensionamento da sua tecnologia, para que se possa garantir que um determinado processo de tratamento está de fato dimensionado conforme os requisitos de projeto. Também dê atenção especial para os projetos, hidráulicos, estruturais e elétrico.

  • Fique atento ao manual de operação, observe o detalhamento e a viabilidades dos procedimentos necessários. Quanto mais tempo for despendido na operação e manutenção de sua ETE maior será seu custo com operação!


Se precisar de orientação neste processo, não hesite em contatar nossa equipe!

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