Desenvolvimento experimental e caracterização respirométrica dos efluentes da cidade de São Mateus-ES

ISBN 978-85-85905-10-1

Área

Ambiental

Autores

de Paula, N.F.L. (UFES) ; Cotta, A.J.B. (UFES)

Resumo

A falta de infraestrutura da maioria dos municípios brasileiros leva a disposição inapropriada do esgoto sanitário diretamente nos cursos d'água, com severos impactos ambientais. Este trabalho descreve a construção de um protótipo para realização simultânea de dois ensaios que visam avaliar a biodegradabilidade dos despejos municipais; o teste de Sturm, de fixação do CO₂, e um ensaio respirométrico, de monitoramento do consumo do oxigênio dissolvido, são integrados num único arranjo experimental. Tal protótipo foi empregado na caracterização dos efluentes da cidade de São Mateus- ES, que são lançados no Rio São Mateus, para se determinar a constante de desoxigenação. Com esta a capacidade de autodepuração do Rio foi avaliada e os impactos dimensionados.

Palavras chaves

respirometria; matéria orgânica; rio

Introdução

Muitas localidades, tanto as próximas como as distantes de centros urbanos, enfrentam problemas decorrentes do contínuo despejo de efluentes provenientes de indústrias e residências em seus corpos hídricos; problemas esses advindos da falta de planejamento na expansão das cidades e consequente falta de infraestrutura para tratamento de seus despejos. Portanto, o estudo dos impactos do lançamento de esgoto domestico, rico em matéria orgânica, sobre um corpo hídrico é importante, visto que capacidade de autodepuração do sistema pode ser desrespeitada, o que acarreta em perda de biodiversidade e pode levar a morte dos organismos aeróbios e tornar a água imprópria para uso. A cidade de São Mateus-ES, não possui estação de tratamento do esgoto, e por isso o esgoto sanitário é diretamente lançado no Rio São Mateus e no seu afluente o Rio Abissínia. A situação é preocupante pois suas águas são captadas, logo após o lançamento dos efluentes, para abastecimento das residências do bairro Guriri (São Mateus-ES). Para avaliar se as condições ambientais locais são respeitadas, um estudo da capacidade de autodepuração do rio São Mateus esta sendo conduzido, seguindo o modelo de STREETER e PHELPS (1925). No qual uma das variáveis de entrada é a constante da desoxigenação (K), a qual reflete a velocidade de consumo do oxigênio dissolvido (OD) durante a degradação da matéria orgânica. Neste trabalho, uma nova técnica é proposta para se determinar a taxa de desoxigenação, em substituição aos ensaios clássicos. Adicionalmente, a metodologia proposta também permite monitorar a quantidade de CO₂ gerado durante a decomposição aeróbia da matéria orgânica biodegradável (MOB) no frasco reator, para investigar a correlação entre estes parâmetros.

Material e métodos

Coleta das Amostras: Amostras da água do Rio Abissínia, o qual recebe a maior parte do esgoto sanitário da cidade de São Mateus-ES, foram tomadas com frascos plástico de 1 L. Construção do protótipo: Foi construído um sistema para integrar a execução dos ensaios respirométrico (de consumo de OD, a semelhança do proposto por FERREIRA (2005)) e o de fixação de CO₂, conforme COELHO et al. (2008). O protótipo é composto por uma bomba de ar, dois frascos fixadores de CO_2(g), ambos contendo solução saturada com Ba(OH)₂, um frasco reator, no qual a amostra sob análise é introduzida, e por um quarto frasco contendo água para que o ar não entre em contato com o segundo frasco fixador. O ar é bombeado diretamente para o primeiro frasco fixador (A) para remover o CO_2(g) do fluxo que segue para o frasco reator (B). Deste, o fluxo segue para o segundo frasco fixador (C), o qual retém o CO_2(g) produzido durante a respiração dos micro-organismos no reator (na forma de BaCO_3(s)), a qual reflete a quantidade de MOB oxidada. O sistema construído para realização dos ensaios respirométrico e de fixação do CO₂ é apresentado na Figura 1. O ensaio inicia-se com a adição de nutrientes e solução tampão de fosfatos à amostra, conforme ensaio da DBO (ABNT/NBR 12614), e sua aeração até próximo de 100% de saturação. Em seguida, o consumo do OD é registrado com uma sonda amperométrica HANNA HI 9142 em intervalos de 2-3 h e os dados usados para estimar a constante da desoxigenação (K), conforme descrito em SPERLING (2005). Foram realizados ensaios convencionais de DBO, sem semente, com monitoramento diário dos valores de OD (ABNT/NBR 12614). Para comparação com os gerados com a nova metodologia proposta.

Resultado e discussão

Neste trabalho apenas os dados do teste respirométrico são apresentados. A partir dos registros do OD consumido ao longo dos três dias de ensaio a constante de desoxigenação K, Figura 2, foi calculada e empregada na avaliação da capacidade de autodepuração do Rio São Mateus. Segundo SPERLING (2005), o valor de K depende das características da amostra, para esgoto concentrado os valores de K (em dia^-1)variam entre 0,35 a 0,45 e entre 0,30 a 0,40, para efluentes de baixa concentração. Os valores de K calculados a partir dos dados obtidos com o protótipo construído variaram entre 0,33 e 0,38, sendo compatíveis com o esperado para esgoto bruto concentrado e similares aos obtidos através do ensaio clássico da DBO, os quais variaram entre 0,35 e 0,40. A capacidade de autodepuração do Rio São Mateus foi avaliada com base em suas características hidráulicas e físico-químicas, previamente estudadas (VARGAS 2013) e dos efluentes aportados neste pelo Rio Abissínia, empregando-se o software AD'Água 2.0 (BRAGA e SANTOS 2010). Nesta avaliação a constante de desoxigenação (0,35 d^-1) estimada na presente pesquisa foi utilizada. Foi observado, que o limite mínimo de 5 mgL^-1 O₂, previsto para rios classe 2 (CONAMA 357) pode ser desrespeitado durante os períodos estiagem (i.e. de baixa vazão) demonstrando que a capacidade de autodepuração do rio pode ser ultrapassada inviabilizando seus usos.

Protótipo construído para a medição dos parâmetros respirométricos


Valores da DBO exercida ao longo do tempo para três diferentes amostras e respectivos valores de K.

Conclusões

Após diversos ajustes no protótipo e definição do protocolo de medidas os ensaios respirométrico e de fixação de gás carbônico puderam ser integrados sem prejuízos. Os valores de K obtidos com este aparato concordam com os valores calculados a partir do ensaio clássico, demonstrando a confiabilidade da metodologia proposta. O uso do protótipo construído permitiu verificar o comprometimento da qualidade da água do Rio São Mateus pelo lançamento indiscriminado de esgoto doméstico.

Agradecimentos

Agradeço a Universidade Federal do Espírito Santo (UFES) pela bolsa de iniciação científica (PRPPG: 3072/2011).

Referências

1- ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas). 1992. NBR. 12614. Águas: Determinação da Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) Método de Incubação (20ºC, cinco dias). Rio de Janeiro.
2- BRAGA, J.C.; PELUZIO, T.M.O.; SAITO, N.S.; SANTOS, A.R. Software: Ad'Água 2.0 para estimativa de autodepuração de cursos d'água. 2010. (http://www.mundogeomatica.com.br/Programa_Ad'%C3%81gua2.0). Acesso em: 27/07/2014.
3- CONAMA – Conselho Nacional do Meio Ambiente, 2006. Resolução nº357 de 17 de março de 2005, (http://www.mma.gov.br/conama). Acesso: 27/07/2014.
4- COELHO, N.S.; ALMEIDA, Y.M.B.; VINHAS G.M. A Biodegrabilidade da blenda de poli(b-Hidroxibutirato-co-valerato)/amido anfótero na presença de microrganismos. Polímeros: Ciência e Tecnologia, São Paulo, 18 (3), 270-276, 2008.
5- SPERLING, M.V. Introdução à qualidade das águas e ao tratamento de esgotos. UFMG. 3ª edição, 2005.
6- STREETER, H.W.; PHELPS, E.B. A study of the pollution and natural purificantion of the Ohio River. Public Health Bulletin, 146, Washington, 1925.
7- VARGAS, M.V.L.; COTTA, A.J.B. Avaliação dos impactos decorrentes do lançamento de efluentes urbanos no Rio São Mateus – ES: Resultados Preliminares. In: XVI COREEQ – Congresso Regional de Engenharia Química. Anais do Coreeq 2013, 3p, 2013.