Sistemas de Tratamento de Esgoto Existentes e Desafios

Gerenciar o lixo sanitário tem sido uma preocupação desde as primeiras civilizações colonizadas. Historicamente, as águas residuais eram descartadas nas vias navegáveis ​​mais próximas, aproveitando a diluição e a oxidação como tratamento. Essa ideia de “autopurificação” não era incorreta; muitos contaminantes podem ser removidos por processos naturais com exposição, tempo e diluição suficientes. No entanto, o crescimento populacional e um aumento de contaminantes nas águas residuais tornaram esta abordagem inadequada. A descoberta de doenças transmitidas pela água resultou no desenvolvimento do saneamento com o objetivo de separar as águas residuais da água potável para proteger a saúde humana. ref Muitos sistemas de tratamento foram desenvolvidos para reduzir a entrada de resíduos humanos nos oceanos. Abaixo está uma introdução aos sistemas de tratamento de águas residuais comuns usados ​​hoje.

Considerações para a seleção do sistema

Hoje, há uma variedade de maneiras de gerenciar as águas residuais. A seleção de um método de tratamento de águas residuais é altamente específica do local e do contexto. Muitos fatores determinam qual tipo de sistema é mais apropriado: um sistema de tratamento centralizado e esgoto ou um sistema de tratamento no local (descentralizado). A melhor solução para uma comunidade pode não funcionar para outra. As considerações para a seleção do sistema devem incluir: 

• Recursos da Comunidade
• Tamanho da população
• Normas e expectativas sociais e culturais
• Apoio político ou restrições regulatórias
• Geologia e hidrologia local
• Infraestrutura existente

Veja estes estudos de caso de trabalho para centralizar o tratamento de águas residuais na ilha de Roatan, Honduras e Bonaire.

Atualmente, faltam ferramentas de apoio à decisão que levem em consideração os critérios sociais, de saúde humana e ambientais para determinar o sistema mais adequado com base no contexto local. À medida que as ferramentas são desenvolvidas, é importante incluir as percepções dos profissionais da marinha sobre o grau de tratamento e as tecnologias mais eficazes para proteger o oceano. Visite a Caixa de ferramentas de saneamento sustentável e gestão de água para aprender mais sobre sistemas e tecnologias de saneamento.

Estações de tratamento de águas residuais centralizadas (ETARs) e esgotos

Áreas densamente povoadas e cidades industrializadas dependem principalmente de estações de tratamento de águas residuais (ETARs) centralizadas para receber e tratar o esgoto. Redes intrincadas de canos de esgoto subterrâneos trazem o esgoto de casas e edifícios para a ETAR usando gravidade e bombas. Quando o esgoto chega a uma estação de tratamento de efluentes, ele passa por várias etapas de tratamento antes de ser descartado. Os tipos de tratamento usados ​​e a qualidade da água tratada variam de acordo com a localização, as condições da água, a disponibilidade de tecnologia de tratamento e outros fatores. No entanto, mesmo onde os tratamentos são necessários, as falhas são comuns e não se deve presumir que os regulamentos garantam o tratamento adequado. Nos níveis municipal e de instalação, as limitações nas concentrações de nutrientes no efluente são comumente implementadas para lidar com a carga de nutrientes e a eutrofização resultante. Embora os critérios de tratamento sejam úteis, eles não são suficientes para proteger os ecossistemas marinhos da poluição sem a implementação generalizada de medidas de redução de nutrientes.

Quando o esgoto chega a uma estação de tratamento de efluentes, ele passa por várias etapas de tratamento antes de ser descartado. Os tipos de tratamento usados ​​e a qualidade da água tratada variam de acordo com a localização, as condições da água, a disponibilidade de tecnologia de tratamento e outros fatores. No entanto, mesmo onde os tratamentos são necessários, as falhas são comuns e não se deve presumir que os regulamentos garantam o tratamento adequado. Nos níveis municipal e de instalação, as limitações nas concentrações de nutrientes no efluente são comumente implementadas para lidar com a carga de nutrientes e o resultado eutrofização. Embora os critérios de tratamento sejam úteis, eles não são suficientes para proteger os ecossistemas marinhos da poluição sem a implementação generalizada de medidas de redução de nutrientes.

• Primário, ou físico, o tratamento começa com a triagem: o esgoto passa por telas para remover grandes sólidos. Efluente é então levado para tanques de sedimentação onde a gravidade ajuda a sedimentar sólidos suspensos adicionais.
• Secundário, ou biológico, o tratamento visa remover a matéria orgânica do esgoto antes da desinfecção. Oxigênio e microorganismos são usados ​​para catalisar e promover reações bioquímicas que quebram os contaminantes. Este processo modela sistemas naturais e se torna mais eficiente por aeração ou exposição a oxigênio adicional. O oxigênio é necessário para a decomposição e a aeração ajuda a eliminar os gases dissolvidos. Essas reações eventualmente encorajam as partículas restantes a se assentarem. As técnicas comuns de tratamento biológico incluem filtros de gotejamento e lodo ativado, que aumentam a área de superfície disponível para os microrganismos, bem como sua densidade.
• Terciário, ou químico, o tratamento é usado para promover mais sedimentação e remoção de nutrientes. Os polímeros adicionados atraem poluentes para criar aglomerados, enquanto os filtros de carbono ou carvão catalisam a adsorção física para reduzir os nutrientes.
• Finalmente, o efluente é desinfetado para neutralizar quaisquer patógenos remanescentes. Embora o cloro seja um dos desinfetantes mais comuns, UV ou ozônio pode ser preferido para minimizar as concentrações químicas residuais. ref

O fluxo de efluentes através de uma ETAR das tubulações de entrada até a descarga. Fonte: Mallik e Arefin 2018

O tratamento primário e secundário são necessários em alguns países e o número de unidades que incorporam o tratamento terciário está aumentando. ref No entanto, mesmo onde os tratamentos são necessários, as falhas são comuns e não se deve presumir que as leis em vigor indicam um tratamento adequado. Além disso, as limitações nas concentrações de nutrientes no efluente estão sendo implementadas nos níveis municipal e das instalações para lidar com a carga de nutrientes e o resultado. Os critérios de tratamento são úteis, mas não o suficiente para proteger os ecossistemas marinhos da poluição.

Sistemas Combinados de Esgoto

Em grandes cidades urbanas, muitas paisagens carecem de absorção e capacidades de retenção que os solos, pastagens, florestas e outras características naturais oferecem. Quando chove, a água flui sobre superfícies impermeáveis ​​(ou seja, pavimentadas), coletando detritos e contaminantes e tornando-se o escoamento poluído comumente referido como águas pluviais. Para minimizar os impactos nos corpos d'água, muitas cidades construíram esgotos combinados para coletar e transportar águas pluviais para as mesmas estações de tratamento de águas residuais centralizadas como esgoto. Isso permite que a estação de tratamento remova os óleos, pesticidas, bactérias, sedimentos e outros contaminantes contidos nas águas pluviais. Embora um sistema de esgoto combinado pareça eficiente, fortes tempestades, grande derretimento de neve e às vezes até chuva leve podem exceder a capacidade desses tubos, tanques de retenção e sistemas de tratamento. O sistema sobrecarregado descarrega grandes quantidades de águas residuais não tratadas, incluindo esgoto bruto, em cursos de água. Nos Estados Unidos, 40 milhões de pessoas são atendidas por esgotos combinados, que descarregam mais de 3 trilhões de litros de esgoto não tratado e escoamento de águas pluviais anualmente em eventos combinados de transbordamento de esgoto. ref

Assista ao Webinar Wastewater 101 para obter mais informações sobre o gerenciamento de águas residuais:

Sistemas de tratamento descentralizados

Os sistemas descentralizados de tratamento de águas residuais, ou sistemas de saneamento sem esgoto, são sistemas locais de pequena escala para a gestão de dejetos humanos.

O fluxo de águas residuais por meio de um sistema séptico local convencional. Fonte: EPA Office of Water 2002

Os sistemas descentralizados de tratamento de águas residuais coletam, tratam e descartam os efluentes de águas residuais no local onde são gerados. Existem muitos tipos de sistemas de tratamento no local. Os seguintes tipos são os mais comuns globalmente:

• Poças tem uma etapa de contenção e tratamento. Fossas cavadas ou construídas coletam efluentes para sedimentação natural. Os poços podem ser sem revestimento ou separados do solo e da água subterrânea com uma barreira de pedra ou concreto. As fossas não oferecem tratamento adequado e estão sendo substituídas em muitos lugares por sistemas de tratamento mais eficazes.
• Sistemas baseados em contêineres coletar e armazenar águas residuais no local e exigir que os resíduos sejam transportados para outro local para tratamento. Esses sistemas são encontrados predominantemente em áreas com infraestrutura limitada e incluem latrinas de fossa, que precisam ser esvaziadas quando estão cheias, e banheiros com balde, que são esvaziados diariamente. O tratamento de resíduos coletados em opções baseadas em contêineres pode variar de processos de tratamento convencionais, novas práticas de recuperação de recursos ou nenhum tratamento.
• Campos de drenagem promover oportunidades para o tratamento adicional de efluentes por microrganismos no solo, cascalho ou outros materiais antes da descarga em águas subterrâneas ou superficiais.

O vídeo abaixo da The Nature Conservancy Long Island fornece uma explicação mais detalhada dos sistemas sépticos e de fossas.

Os sistemas sépticos convencionais e fossas não são projetados para remover nutrientes ou outros contaminantes do efluente, o que pode representar ameaças perigosas aos ambientes marinhos em áreas costeiras. Recentemente, foram desenvolvidas tecnologias para abordar a remoção de nutrientes em sistemas descentralizados, mas essas novas soluções não foram amplamente implementadas devido à falta global de regulamentação sobre nutrientes em efluentes de águas residuais. A atualização de sistemas descentralizados para incluir redução aprimorada de nutrientes demonstrou maior eficiência de custos do que a construção de novas instalações de tratamento de águas residuais em grande escala. Vazamentos e malfuncionamentos negligenciados nesses sistemas resultam em poluição de fonte difusa, que muitas vezes não é detectada. Mesmo quando as fontes de poluição são rastreadas, existem poucas consequências para o descumprimento, deixando poucas oportunidades para a fiscalização.

A infraestrutura é freqüentemente limitada pela topografia da região. Áreas flutuantes, planícies aluviais, solos impermeáveis ​​e zonas costeiras podem dificultar a implementação de muitos sistemas. Veja o estudo de caso do Lago Tonle Sap, Camboja e Lago Indawgyi, Mianmar descrevendo o desenvolvimento e implementação de Handypods by Wetlands Work.

Quitação

Descarregue de um tubo emissário. Foto © pixabay

Após o tratamento de sistemas centralizados ou descentralizados, o efluente tratado é despejado diretamente em corpos d'água próximos ou no solo. Os tipos de tratamento aplicados às águas residuais e a localização da descarga afetam até que ponto o efluente das águas residuais polui o oceano. Tubulações emissoras descarregar efluentes diretamente em rios e oceanos. Campos de drenagem, solos, pântanos e vegetação retardam a percolação do efluente nas águas subterrâneas, o que ajuda a remover os poluentes. Isso levou ao desenvolvimento de técnicas avançadas de redução de nutrientes e soluções baseadas na natureza para diminuir o fluxo de efluentes. o estudo de caso de Santiago na República Dominicana demonstra grande sucesso no uso de pântanos construídos para reduzir os poluentes orgânicos lançados na bacia hidrográfica.

O descarte de águas residuais tratadas de forma inadequada aumenta os riscos perigosos para pessoas, animais e ecossistemas. É relativamente fácil determinar se uma estação de tratamento em grande escala costeira está descarregando efluente tratado ou bruto diretamente no oceano. Mais difícil de detectar é a lixiviação de sistemas de contenção menores e descarga de água subterrânea. Veja o estudo de caso de Dar es Salaam, Tanzânia, África Oriental para combater o problema do conteúdo das latrinas de fossa sendo despejado no meio ambiente.