Soluções de gerenciamento emergentes

Tubulação de esgoto subaquática. Foto © Grafner/iStock

O desenvolvimento de tecnologias inovadoras e melhorias nos sistemas convencionais oferecem métodos aprimorados para o tratamento de águas residuais. Algumas destas novas estratégias de gestão visam aumentar a eficiência do tratamento, melhorar a qualidade da água de descarga ou gerar lucro a partir de um recurso valioso recuperado de águas residuais. 

Aumentando a eficiência dos sistemas sépticos

O uso generalizado de sistemas sépticos resultou no desenvolvimento de uma variedade de modificações que atendem a necessidades específicas de tratamento. Essas etapas adicionais de tratamento garantem que as águas residuais que entram no meio ambiente sejam mais limpas. Uma vez que estes sistemas são normalmente associados a poços como fonte de água potável, isto também melhora a qualidade da água potável. As necessidades de tratamento podem incluir o aumento da capacidade e eficiência dos sistemas ou a redução das cargas de nutrientes. Estas melhorias nos sistemas estão a tornar-se cada vez mais comuns e até necessárias em alguns locais que são especialmente vulneráveis ​​aos impactos das águas residuais.

Um sistema séptico de câmara é uma alternativa ao projeto séptico tradicional de cascalho/pedra, que é mais fácil de construir, mas não tão eficaz. Num sistema de câmaras, o campo de drenagem é composto por uma série de câmaras fechadas rodeadas por solo. As águas residuais passam pela fossa séptica e depois para as câmaras, onde os micróbios do solo ajudam a remover os patógenos.

Sistema séptico de câmara US EPA

Sistema séptico de câmara. Fonte: US EPA

Um cluster ou sistema séptico comunitário aumenta a eficiência do tratamento de águas residuais ao combinar as águas residuais de um grupo de casas. Cada casa possui sua própria fossa séptica para tratamento inicial. O efluente se junta e flui por um campo de drenagem compartilhado. Esses sistemas funcionam melhor em comunidades rurais em crescimento com casas próximas umas das outras.

Sistema séptico cluster

Sistema séptico cluster. Fonte: US EPA

Novas tecnologias de sistemas sépticos, incluindo filtros de areia, estão aumentando a capacidade de remoção de nutrientes dos efluentes antes da descarga. Os filtros de areia, conforme mostrado no diagrama abaixo, são mais caros que os sistemas convencionais, mas podem ajudar a mitigar os níveis de nutrientes em corpos d’água próximos.

Sistema séptico de filtro de areia

Sistema séptico de filtro de areia. Fonte: US EPA

Em locais com ecossistemas aquáticos que são particularmente sensíveis à poluição de nutrientes, as unidades de tratamento aeróbico oferecem uma versão em pequena escala dos tratamentos usados ​​em estações de tratamento centralizadas. Adicionar oxigênio aumenta a atividade bacteriana para reduzir os níveis de nutrientes. Alguns sistemas possuem tanques de tratamento adicionais com uma etapa de desinfecção para remover patógenos.

Unidade de tratamento aeróbio

Unidade de tratamento aeróbio. Fonte: US EPA

veja a estudo de caso de Long Island, Nova York descrevendo os esforços para substituir os antigos sistemas sépticos por sistemas de redução de nitrogênio com campos de lixiviação rasos que podem evitar que aproximadamente 95% do nitrogênio do efluente de águas residuais entre na bacia hidrográfica e permitir a recarga dos aquíferos subterrâneos.

Sistemas para Recuperação de Recursos

A recuperação de recursos refere-se à captura e reutilização de água e sólidos de dejetos humanos. Os benefícios das estratégias de recuperação de recursos incluem a remoção de nutrientes e contaminantes que são perigosos para a saúde humana e dos oceanos e a recuperação de recursos valiosos a partir de resíduos. Também podem ser implementados como um sistema de saneamento onde não existia ou melhorar/substituir um sistema de tratamento obsoleto. Algumas estratégias para recuperação de recursos incluem:

  • Recuperação de água doce para irrigação e outros usos não potáveis, o que também pode reduzir a água necessária para futuro saneamento e tratamento.
  • Biosólidos adicionado ao solo como fertilizante quando tratado de acordo com padrões apropriados (por exemplo, Biossólidos de loop Seattle, EUA, que utiliza micróbios e calor para digestão para criar um produto para uso em jardins e florestas).
  • Microfiltração, osmose reversa, e UV para criar água potável (por exemplo, usada por Sistema de reabastecimento de água subterrânea do Orange County Water District para água potável em Los Angeles, EUA).
  • Geração de biogás através de digestão anaeróbica e captura de metano – frequentemente utilizada por estações de tratamento de águas residuais de grande escala para recuperar recursos, tratar biossólidos e mitigar emissões de gases com efeito de estufa.

A recuperação de recursos está ganhando força como solução tanto para sistemas pequenos e descentralizados quanto para grandes estações de tratamento centralizadas.

Três projetos ou operações são apresentados com mais detalhes abaixo, oferecendo exemplos de soluções pequenas baseadas em contêineres e inovações em grande escala municipal.

No Haiti, a organização não governamental SOLO (meios de subsistência orgânicos integrados e sustentáveis) está aplicando tecnologia de recuperação de recursos para fornecer saneamento baseado em contêineres e fertilizantes agrícolas. Este sistema fornece banheiros em contêineres com segurança para quem não tem acesso e oferece uma solução para a poluição e a erosão. A SOIL coleta os recipientes semanalmente para desviar a urina e isolar os resíduos sólidos dos cursos de água e prevenir doenças. A SOIL transporta então os resíduos para uma instalação de compostagem onde são tratados de acordo com os padrões definidos pela Organização Mundial da Saúde. O fertilizante acabado é vendido aos agricultores para aumentar o rendimento das colheitas e reduzir a erosão.

Ilustração do processo de saneamento baseado em contêineres e recuperação de recursos

Ilustração do processo de saneamento baseado em contêineres e recuperação de recursos. Fonte: SOLO

A infra-estrutura é muitas vezes limitada pela topografia da região. Áreas flutuantes, planícies aluviais, solos impermeáveis ​​e zonas costeiras podem dificultar a implementação de muitos sistemas. O HandyPod é um sistema de baixo custo que consiste em três contêineres conectados que tratam gradualmente as águas residuais e as descarregam em um ambiente aquático ou terrestre. Veja o estudo de caso do Lago Tonle Sap, Camboja e Lago Indawgyi, Mianmar descrevendo o desenvolvimento e implementação de Handypods da Wetlands Work.

O sistema HandyPod. Fonte: Trabalho em Zonas Húmidas

O sistema HandyPod. Fonte: Trabalho em Zonas Húmidas

Idealmente, a recuperação de recursos cria valor a partir de resíduos através de um sistema de circuito totalmente fechado, como exemplificado pela Sedron Technologies’ Processador Janicki Omni. O Processador Omni coleta dejetos humanos e lixo e os transforma em energia elétrica e água potável. Funciona como uma usina a vapor, um incinerador e um sistema de filtragem de água combinados em um só. Embora ainda seja um protótipo em Dakar, Senegal, o sistema demonstra o potencial para compensar custos associados às operações (uma vez que produz a sua própria energia para funcionar) e aos insumos de recursos naturais (uma vez que o esgoto e o lixo são gratuitos). No seu primeiro ano em Dakar, o Processador Omni processou cerca de 700 toneladas de lodo fecal. Reconhecendo os elevados custos iniciais para construir este sistema, o Omni Processor é um substituto potencial para estações de tratamento de águas residuais de grande escala que servirão cidades em todo o mundo no futuro.

Janicki Omni Processor. Fonte: Janicki Bioenergy

Janicki Omni Processor. Fonte: Janicki Bioenergy

Inovações recentes

  • Filtros de areia geotêxteis funcionam movendo a água primeiro através de um tecido geotêxtil e material plástico e depois através da areia para filtração adicional. Este sistema fornece uma alternativa aos sistemas sépticos locais.
  • Jardins de biorreatores usar processos naturais (biorreatores de desnitrificação) no solo e na vegetação para limpar a água proveniente de sistemas sépticos. Os jardins reduzem os componentes primários das águas residuais: amônia, nitrato, fósforo e bactérias através de três camadas de plantas. A camada superior decompõe poluentes e organismos naturais, a camada intermediária converte amônia em nitrato e uma terceira camada contém lascas de madeira e biocarvão para converter nitrato em gás nitrogênio inofensivo. Os jardins de biorreatores têm sido usados ​​de forma eficaz no Havaí e em Palau, consulte Ridge para recifes para mais informações sobre esses projetos.
  • Filtros de vidro usar vidro triturado, incluindo vidro reciclado de garrafas de cerveja e vinho, como peneira molecular para tratar águas residuais. O sistema de filtragem de vidro pode ser usado em diversas aplicações, inclusive para filtrar água potável e tratar água industrial. Esta tecnologia tem vindo a ganhar espaço na Europa, nomeadamente na fábrica Dryden Aqua, na Escócia.
  • Vermicultura depende do uso de minhocas para remover contaminantes de águas residuais. A água resultante pode ser reutilizada para a agricultura e também é produzido um solo valioso. O sistema consiste em uma camada com aparas de madeira, minhocas e micróbios, uma segunda camada de brita e uma terceira camada que serve como bacia de drenagem. Para mais informações sobre este sistema leia este estudo de caso sobre vermicultura no Havaí.

Soluções baseadas na natureza

Soluções baseadas na natureza são ações para proteger, gerir de forma sustentável e restaurar ecossistemas naturais e modificados que abordam desafios sociais. Num contexto de águas residuais, Soluções Baseadas na Natureza referem-se à utilização planeada e deliberada de ecossistemas e serviços ecossistémicos para melhorar a qualidade ou quantidade da água e para aumentar a resiliência às alterações climáticas. ref Para a poluição de águas residuais, as Soluções Baseadas na Natureza utilizam estratégias como plantas e micróbios para decompor, absorver, reter e/ou oxigenar poluentes na água contaminada à medida que esta se move pelo ambiente. Estes processos naturais capturam e filtram eficazmente as águas superficiais e subterrâneas contaminadas, incluindo o escoamento poluído das chuvas, antes de serem descarregadas no oceano.

As soluções baseadas na natureza também incluem áreas úmidas construídas, biovalas, depósitos de carvão ativado, lagoas de assentamento, zonas tampão ribeirinhas e muito mais. Estas estratégias podem melhorar a remoção de patógenos, proporcionando interação prolongada com oxigênio e micróbios, diminuindo as taxas de fluxo e acoplando as soluções baseadas na natureza com etapas adicionais de tratamento de um sistema centralizado ou descentralizado. Têm também o benefício adicional de fornecer habitat para apoiar a biodiversidade, apoiar a recreação (incluindo a pesca e o turismo) e benefícios estéticos em relação a outras tecnologias de tratamento.

 

Explore estes três exemplos para ver mais de perto as soluções baseadas na natureza:

  1. In Baía de Guánica, Porto Rico, a infraestrutura verde, incluindo um jardim de chuva com capim vetiver, foi usada para fornecer tratamento adicional à descarga de fossas sépticas, melhorando a remoção de contaminantes e reduzindo significativamente o volume de águas residuais que entram na baía.
  2. In Samoa Americana, biochar (carvão produzido a partir de matéria orgânica) e capim vetiver foram utilizados para controle da erosão e remoção de nutrientes.
  3. No República Dominicana, uma zona húmida construída (uma massa de água rasa ou bacias cheias de cascalho ou meios artificiais com vegetação de plantas adaptadas ao fluxo de água) foi utilizada para ajudar a resolver a necessidade significativa de captar e tratar águas residuais.

Estabelecendo e Implementando Regulamentações para Águas Residuais

Leis, regulamentos e códigos podem ser soluções altamente eficazes para mitigar a poluição de águas residuais, mas podem ser difíceis de criar, alterar ou influenciar. Exemplos de estratégias de águas residuais relacionadas à regulamentação incluem: ref

  • Configuração padrões de descarga de águas residuais, que é uma das abordagens mais comuns para regular e reduzir a poluição de águas residuais, mas pode ser complexa e gerar os dados necessários é uma tarefa gigantesca.
  • determinando metas de nível de tratamento, onde é definida uma meta de redução da poluição para cada fase do tratamento (primário, secundário, terciário).
  • Definir um meta de redução de carga poluente, onde é criada uma política que estabelece uma meta específica para diminuir os poluentes ao longo do tempo (por exemplo, reduzir pelo menos 50% do excesso de nutrientes e outros produtos químicos).

Os regulamentos e políticas para gerir as águas residuais variarão com base nos esforços locais, regionais e nacionais, bem como no contexto social, ambiental e político. Explore as páginas 22-28 de Guia do profissional para poluição de águas residuais do oceano para saber mais sobre as estruturas existentes em nível regional e nacional, como os Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS), bem como diferentes ações a serem consideradas ao tentar criar, alterar ou influenciar leis, regulamentos ou códigos de águas residuais. Os exemplos incluem: considerar leis e regulamentos sobre poluição terrestre e qualidade da água, redigir legislação nacional para melhorar a qualidade da água e desenvolver iniciativas eleitorais para financiar infraestruturas de águas residuais e de gestão de resíduos. Além disso, veja o Seção de colaboração deste kit de ferramentas para obter mais informações sobre a coordenação entre setores e uma abordagem integrada à poluição de águas residuais.

Translate »