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PROSAB - programa de Pesquisa em saneamento Básico

UEL Universidade Estadual de Londrina

FINEP Financiadora de Estudos e Projetos CNPq Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico MCT Ministério da Ciência e Tecnologia CEF Caixa Econômica Federal

FINEP Financiadora de Estudos e Projetos

Presidente Lourival do Carmo Mônaco

Diretoria Celso Alves da Cruz Leila Miragaia Matz Hugo Tulio Rodrigues

Grupo Coordenador PROSAB inserir

Coordenação Nacioanl da Rede Tema IV- Edital 01/96 Fernando Fernandes - Universidade Estadual de Londrina

Universidade Estadual de Londrina

Reitor Jackson Proença Testa

Coordenador de Pesquisa e Pós Graduação Ivan Frederico Lupiano Dias

Diretor do Centro de Tecnologia e Urbanismo Antonio Carlos Zani

Chefe do Departamento de Construção Civil Paulo Roberto de Oliveira

FERNANDO FERNANDES - Coordenador Técnico-Científico Universidade Estadual de Londrina – fernando@uel.br

SANDRA MÁRCIA CESÁRIO PEREIRA DA SILVA Universidade Estadual de Londrina- sandra@uel.br

VANETE SOCCOL Universidade Federal do Paraná

MARIO MIYASAWA Instituto de Pesquisas Agronômicas do Paraná

MARIA DE FÁTIMA MEZALIRA BLOCH Bolsista RHAE-CNPq / PROSAB

GISSELMA APARECIDA BATISTA Bolsista CNPq - AP / PROSAB

LUCIANA LÁZZARO MANGIERI Bolsista CNPq - AT / PROSAB

CAPÍTULO 1. FUNDAMENTOS DO PROCESSO DE COMPOSTAGEM APLICADO AO TRATAMENTO DE BIOSSÓLIDOS 1.1. O problema do biossólido no saneamento e a alternativa de compostagem 1.2. Fundamentos básicos do processo de compostagem 1.3. Parâmetros físico-químicos do processo de compostagem 1.3.1. Aeração 1.3.2. Temperatura 1.3.3. Umidade 1.3.4. Relação C/N 1.3.5. Estrutura 1.3.6. pH

2.2.1. Desidratação natural
2.2.2. Sistemas de desidratação mecânicos

CAPÍTULO 2. TIPOS DE BIOSSÓLIDOS GERADOS E RESÍDUOS ESTRUTURANTES 2.1. Sistemas de tratamento de esgotos e tipos de biossólidos gerados 2.2. Processamento do lodo 2.3. Resíduos estruturantes

CAPÍTULO 3. CONTAMINANTES DOS BIOSSÓLIDOS 3.1. Metais pesados 3.2. Microrganimos patogênicos 3.3. Compostos orgânicos tóxicos

4.3.1. Reatores de fluxo vertical
4.3.2. Reatores de fluxo horizontal
4.3.3. Reatores de batelada

CAPÍTULO 4. SISTEMAS DE COMPOSTAGEM 4.1. Sistema de leiras revolvidas (Windrow) 4.2. Sistema de leiras estáticas aeradas 4.3. Sistemas de reatores biológicos 4.4. Vantagens e desvantagens dos sistemas

CAPÍTULO 5. CONSIDERAÇÕES SOBRE A OPERAÇÃO DA USINAS DE COMPOSTAGEM 5.1. Características das ETEs e tipos de lodo gerado 5.2. Resíduo estruturante 5.3. Aeração 5.4. Balanço de massa 5.5. Instalações de apoio

5.6. Equipamentos necessários 5.7. Escolha do local e impactos ambientais 5.8. Levantamento de mercado

6.3.1. Maturação
6.3.2. Beneficiamento do composto
6.3.3. Qualidade e segurança do produto final

CAPÍTULO 6. CONSIDERAÇÕES SOBRE A OPERAÇÃO DA USINA 6.1. Controle de qualidade dos resíduos a serem compostados 6.2. Procedimentos e controle do processo de compostagem 6.3. Controle de qualidade da maturação e dos produtos finais CAPÍTULO 7. POSSIBILIDADES DE USO DO COMPOSTO

CAPÍTULO 8. ASPECTOS LEGAIS, INSTITUCIONAIS E MERCADOLÓGICOS 8.1. Responsabilidade da empresa de saneamento 8.2. Necessidade de ações interinstitucionais 8.3. Licenciamento ambiental e estudos de impacto ambiental 8.4. Normas a serem observadas 8.5. Aspectos mercadológicos

Este manual é mais um produto do sistema de redes cooperativas de pesquisa implantadas através do PROSAB - Programa de Pesquisa em Saneamento Básico , por iniciativa da FINEP, CNPq, MCT, CEF, SEPURP e com o apoio de várias Universidades e Entidades ligadas ao saneamento e meio ambiente no Brasil.

A questão da gestão dos lodos produzidos em estações de tratamento de água e esgotos sanitários, foi tratada pelo tema IV do programa de pesquisa e agregou as Universidades de Londrina, USP-São Carlos, Universidade Federal do Espírito Santo, SANEPAR - Companhia de Saneamento do Paraná e TECPAR - Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Paraná.

O termo biossólido está sendo proposto pela WEF- Water Environmental Federation para designar o resíduo produzido por estações de tratamento de esgotos sanitários domésticos, quando ele é utilizado de forma útil. O lodo compostado terá uma aplicação útil, portanto, este manual utiliza indistintamente as palavras lodo e biossólido no texto, por entender que a nova nomenclatura deverá ter um período de transição para se consolidar.

Dentre as alternativas de aproveitamento dos biossólidos , a reciclagem agrícola é particularmente adequada ao Brasil, pois pode ser implementada com baixo custo, segurança sanitária e excelentes resultados agronômicos. A reciclagem agrícola dos biossólidos, realizada dentro de critérios seguros, contribui para fechar o ciclo ecológico dos nutrientes retirados do solo pela agricultura, melhorar a resistência à erosão das terras agricultáveis e para a implantação de métodos sustentáveis de produção agrícola.

Dentre as alternativas de tratamento do lodo para esta finalidade, a compostagem é uma tecnologia privilegiada, por permitir o processamento integrado de vários resíduos urbanos e agroindustriais, bem como a produção de um insumo de alta qualidade agronômica, sanitáriamente seguro e de boa aceitação no mercado.

Na falta de uma legislação específica sobre Normatização do tratamento e uso dos biossólidos, são feitas referências às Normas Internacionais e à Proposta de Norma Técnica da SANEPAR. Esta companhia de saneamento reuniu, a partir de 1992, em um programa de pesquisa, mais de 60 pesquisadores de várias Instituições , o que resultou em conhecimentos consistentes sobre este tema .Por esta razão, ainda que provisoriamente, foram indicados os parâmetros fixados por esta proposta de norma

paísese certamente dos resultados das pesquisas desenvolvidas no âmbito do PROSAB.

Não é tarefa fácil transformar dados de experimentos científicos específicos, em um manual cujo objetivo é divulgar de forma direta , simplificada e resumida as diretrizes básicas para a implantação de um sistema de compostagem de biossólidos. Com esta finalidade, os autores laçaram mão de sua experiência em pesquisas sobre compostagem que se iniciaram na década de 80, anotações de visitas técnicas a sistemas instalados no Brasil e em outros As críticas serão muito bem vindas e devem ser endereçadas diretamente aos organizadores do manual.

Capítulo 1 - FUNDAMENTOS DO PROCESSO DE COMPOSTAGEM APLICADO AO TRATAMENTO DOS BIOSSÓLIDOS

1.1 - O problema dos biossólidos no saneamento e a alternativa de compostagem

Após a utilização da água potável e sua consequente transformação em esgoto, as estações de tratamento concentram a poluição remanescente no lodo, antes de devolver à natureza os efluentes tratados. O lodo é, portanto, o último resíduo do ciclo urbano da água.

Quando o lodo produzido no sistema de tratamento de esgotos sanitários é utilizado de forma útil, ele pode ser denominado “Biossólido”, como preconiza a Water Environmental Federation (WEF).

O lodo de esgoto é um resíduo sólido de composição variável , rico em matéria orgânica , que é separado da fase líquida nos processos de tratamento através da decantação ou da flotação. Em sistemas aerados , a média de produção é de 17,5 Kg/ano de lodo seco por equivalente habitante , ou seja , 23.979 Kg/dia de lodo pastoso, com 20% de matéria sólida, para cada 100.0 habitantes . Em termos comparativos, pelos padrões brasileiros , esta produção diária de lodo representa em peso, 39% do lixo urbano produzido por estes mesmos 100.0 habitantes.

À medida em que as redes de coleta de esgoto são ampliadas e são implantadas novas estações de tratamento , a produção de lodo aumenta. A melhoria da eficiência dos tratamentos de águas residuárias também contribui para aumentar a produção de lodo, pois existe uma relação entre o grau de tratamento e a quantidade de lodo produzido. A correta gestão deste resíduo é, portanto, um problema ambiental e sanitário relevante e que, segundo alguns autores, chega a representar até 60% do custo operacional de uma ETE.

As principais alternativas de tratamento e destino final de lodos de esgoto (Tabela 1.1) incluem sua disposição em aterros sanitários, incineração , disposição oceânica, e várias formas de disposição no solo , tais como a recuperação de áreas degradadas, uso como fertilizante em grandes culturas, reflorestamento e land farming . Destas alternativas, a disposição oceânica foi proibida nos Estados Unidos e alguns países da Europa. A disposição em aterros, embora bastante utilizada, sofre cada vez maiores restrições, tais como a da Diretiva da Comunidade Econômica Européia , que proíbe a disposição de resíduos sólidos em aterros a partir de 2.002 , com exceção dos chamados resíduos últimos ( teor de matéria orgânica e água menor que 5%) .

Tabela 1.1 - Exemplos de alternativas de destino final para o lodo de esgoto praticadas em alguns países da Europa e dos Estados Unidos.

País Aterros sanitários

Agricultura Incineração Disposição oceânica

França 40 40 20 0 Dinamarca 27 37 28 8 Grã Bretanha 19 46 5 30 Alemanha 65 25 10 0 Itália 5 34 1 0 Portugal 28 1 0 61 Bélgica 50 28 2 0 Estados Unidos 37 34 17 7

Fonte : Bonnin, 1998

A reciclagem agrícola é outra prática bastante utilizada pois transforma o lodo em um insumo agrícola , contribuindo assim para fechar o ciclo bioquímico dos nutrientes minerais, fornecendo matéria orgânica ao solo, estocando, assim, o carbono na forma de compostos estáveis e não liberando CO2 na atmosfera , que contribui para aumentar o efeito estufa. Este último aspecto da reciclagem agrícola do lodo começa a ganhar cada vez mais importância , pois a produção das emissões de CO2 , como no caso da incineração , atuam no sentido de desequilibrar o meio natural.

A incineração é uma alternativa cara, mas bastante prática, principalmente para os grandes centros urbanos. Ela pode permitir a recuperação de parte do potencial calorífico do lodo, e reduzir em média 80% do volume a ser disposto em aterros.

Os indicadores atuais apontam para o crescimento do uso agrícola e da incineração , esta última, principalmente nos grandes centros urbanos.

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