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20 CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL
ELIMINAÇÃO DE H2S (SULFETO) DOS ESGOTOS DE PEREIRA
BARRETO - SP
Antônio Dirceu Pigatto Azevedo(1)
Tecnólogo em Saneamento - Universidade de Campinas (1978), Pós
Graduado em Engenharia de Saneamento Básico - USP (1997), Gerente
do Setor de Controle Sanitário do Litoral Norte - SABESP.
João Carlos Simões
Engenheiro Civil - Instituto politécnico de Ribeirão Preto (1975), Pós
Graduado em Engenharia de Saneamento Básico - USP
(1989)Superintendente da Unidade de Negócio Litoral Norte - SABESP.
Roberto Ferreira
Engenheiro Químico - Faculdade Santa Cecília (1975) Pós Graduado
em Engenharia de Saneamento Básico - USP (1989), Departamento Técnico da Baixada
Santista - SABESP.
Danilo Lameu
Técnico em Processamento de Dados, Licenciatura em Ciências - Faculdade Auxilium de
Lins (1996), Gerente do Setor de Informática do Litoral Norte - SABESP.
Waldemar Fernandes Elias
Técnico em Saneamento Básico - Faculdade Brás Cubas (1978) Técnico de Manutenção
Especialista II – Unidade de Negócio do Baixo Tietê e Grande - Lins - SABESP.
Endereço(1): Av. Vereador Aristides Anísio dos Santos, 297 - Indaiá - Caraguatatuba - SP CEP: 11660-090 - Brasil - Tel: (012) 422-3605- e-mail: [email protected]
RESUMO
A presença de sulfetos (H2S) na rede coletora de esgotos no município de Pereira BarretoSP, ocorre em função de vários fatores entre os quais destacamos a elevada temperatura
da água distribuída. Os odores geraram intensas e freqüentes reclamações da população e
ações punitivas da procuradoria ambiental (multa), estipulando prazo para solução do
problema. Diante da situação os responsáveis pelo sistema de coleta e tratamento de
esgotos, iniciaram busca para solução do problema, receberam várias propostas, optaram
pela técnica da aplicação de Nitrato de Amônia por agir nas causas eliminando o sulfeto,
além disso, trouxe outros benefícios.
A aplicação do Nitrato foi intensamente pesquisado pela Sabesp, para solução dos
problemas semelhantes em Santos e São Vicente e Monte Aprazível, sua aplicação é
simples, fácil de ser monitorado e tem custo relativamente baixo, não causa impacto
ambiental é um produto totalmente absorvido pelos microorganismos presente no esgoto.
PALAVRAS CHAVE: Sulfeto de Hidrogênio - H2S, Acepsia de Esgoto, Potencial Óxido
Redução, Temperatura Alta Esgoto.
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INTRODUÇÃO
O sistema de abastecimento de água de Pereira Barreto é composto por um poço profundo
com 1.100 m de profundidade, com temperatura média na boca do poço é de 47 oC, passa
por duas torres de resfriamento, sendo distribuída a temperatura que varia entre 25 e 35
oC, condicionando e acelerando a atividade microbiona dos esgotos, favorecendo a
decomposição anaeróbica responsável pela geração dos sulfetos, outros fatores que
acabam contribuindo para o agravamento do problema, sendo :
•
Trecho da rede coletora com declividade muito baixa, criando depósitos de matérias
orgânicas, 7,5% da rede encontram-se nesta situação;
•
Trechos da rede apresentam obstruções parciais. Sabe-se que esse tipo de problema é
agravado pelas ligações indevidas, ou construída de forma inadequada sem caixa de
gordura, sem caixa de inspeção, com interligações das águas pluviais, que acabam
carreando grandes quantidades de areia e terra para o sistema coletor de esgotos;
Esse encadeamento de fatos explica em princípio, os problemas de mau cheiro
provenientes no sistema, que precisam ser corrigidos pois acabam denegrindo a imagem
da empresa e dos responsáveis pelo serviço de saneamento, culminado por gerar ações
indenisatórias que dificilmente deixam de ser pagas, em outros casos a promotoria do
meio ambiente aplica pesadas multas.
SISTEMA DE ESGOTAMENTO SANITÁRIO
Figura 1: Croqui do Esquema Geral do Sistema de Esgotamento de Pereira
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A construção da Barragem de Três Irmãos pela CESP, originou um grande lago, que
inundou parte da área urbana, que precisou ser reconstruída, em troca a CESP dotou a
cidade da infra estrutura de água e esgoto. O sistema de esgotamento é composto por 5
elevatórias: a EE-4 prevista para segunda fase , todo esgoto é concentrado na EE-5 de
onde é recalcado por emissário de 4,4 quilômetros para o sistema de tratamento composto
por sistema australiano, cujo efluente é lançado no lago da barragem.
MEDIDAS CORRETIVAS PROPOSTAS
Resfriamento da água a uma temperatura próxima de 20ºC seria o ideal, mas tem custo
proibitivo, nessa temperatura o efluente gerado estaria entre 20ºC e 25ºC portanto não haveria
o incômodo mal cheiro, uma vez que o tempo de detenção dos esgotos é inferior a três horas.
Demais medidas necessárias para amenizar o problema são:
•
•
•
•
•
•
•
Eliminação das interligações de águas pluviais;
Instalação de caixas de gordura;
Instalação de tubos de ventilação e ralos sinfonados;
Rebaixamento dos níveis das bóias das elevatórias;
Redimensionamento das moto bombas super dimensionadas;
Limpeza periódica dos trechos da rede onde a declividade é baixa ou até mesmo
remanejamento destes trechos;
Rotina de limpeza das elevatórias.
Algumas das medidas propostas necessitam de parcerias com: Vigilância Sanitária da
Secretaria Estadual da Saúde e Prefeituras Municipais, para que se possa corrigir as
irregularidades detectadas, a maioria das medidas são procedimentos de operação que
precisam ser realizados.
PROJETO PROPOSTO PARA ELIMINAÇÃO DO SULETO
A Sabesp realizou extensas pesquisas para solucionar problema semelhante nas cidades de
Santos e São Vicente no Litoral Paulista e Monte Aprazível interior de São Paulo, no entanto
foi proposto além da aplicação de Nitrato pela Sabesp, outras medidas para o controle da
formação e redução dos sulfetos, por meio de empresas de consultoria do seguimento.
A alternativa inibidora das causas, baseia-se principalmente no fornecimento de oxigênio
para as bactérias, de forma a manter uma reserva mínima nos esgotos através da aplicação
pura e simples de oxigênio por aeração, insuflação ou então através da dosagem de
produtos químicos como Nitrato de Amônia, Nitrato de Sódio, Permanganato de Potássio
evitando o uso do Oxigênio dos Sulfatos (SO4) pelas bactérias. Outros produtos químicos
como o Cloro e o Peróxido de Hidrogênio, além de oxidar os sulfetos formados, agem
sobre a matéria orgânica, reduzindo a atividade bacteriana, de forma a manter o Potencial
de Oxido Redução num limite em que não ocorra a geração dos sulfetos.
As alternativas para correção dos efeitos, baseia-se na eliminação dos gases que se
desprendem dos esgotos, principalmente nas elevatórias. De alguma forma o ar precisa
ser aspirado e filtrado para a remoção dos sulfetos em instalações como:
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•
•
•
•
Os Biofiltros, unidade de filtração montada com um leito filtrante com tempos de
detenção que variam de 60 a 90 segundos do ar no solo, necessitando de umidade
constante no leito. Alguns detalhes devem ser observados durante a construção,
principalmente a interferência das precipitações pluviométricas.
Filtro lavador de gases ou "Bioscrubber", trata-se de uma instalação composta por
torres com altura em 7 e 10 metros de 1,5 a 3 metros de diâmetro, dotado de sistema
de recirculação para manter a colônia de bactérias sempre umidecidas.
Filtro de óxido de ferro, trata-se de uma construção também na forma de torre por
onde circula o ar, que passa por um leito constituído por uma limalha de ferro, o
inconveniente é a recirculação de todo ar efluente das elevatórias.
Filtro de Purafil, trata-se de uma Sílica ativada saturada de Permanganato de Potássio
com alta eficácia na remoção dos sulfetos. Desenvolvida na América do Norte.
Nitrato de Amônia, dentro das alternativas abordadas, foi considerado como a mais viável
para a solução do problema de mal odor nos esgotos de Pereira Barreto, esta proposta tem
baixo custo de manutenção, sua aplicação é simples, é produzido no mercado nacional, é
eficiente na inibição da geração de sulfetos, é totalmente consumido pelos microorganismos
dos esgotos, não ficando resíduo que possa trazer prejuízo ao meio ambiente.
FUNDAMENTAÇÃO
O processo de decomposição da matéria orgânica em meios anaeróbicos há muito é
conhecido pelo homem, e adotado como forma de tratamento para os efluentes, mantém a
eficiência superior a 60% de remoção das cargas, exige áreas reduzidas de construção e
de fácil operação.
Dentre as diversas fases do processo citamos a nitrificação, que em 1896 foi estudado por
Adenay; e Kal Imohoff a mais de 50 anos propôs, a recirculação dos efluentes ricos em
Nitratos como medida para amenizar os maus odores em E.T.E.'s.
A.G.Boom em seu trabalho cita as causas e conseqüências da geração dos sulfetos, a
maioria ocorrem na rede de Pereira Barreto, citados anteriormente neste trabalho,
apresenta métodos de cálculos que permitem prever condições críticas em rede coletoras,
estações elevatórias e outros assuntos sobre o comportamento dos esgotos quanto a
geração dos sulfetos, no entanto, sem apresentar soluções práticas para o problema.
As bactérias responsáveis pela formação do sulfeto de hidrogênio, tem sido chamadas de
"redutoras de sulfatos", o processo de redução do sulfeto é análogo, a respiração por nitratos é
associada com a denitrificação em ambiente anóxico, sabe-se que uma relação DQO/SO4<7 é
favorável a formação de mal cheiro, principalmente em reatores anaeróbios.
Os sulfetos nunca serão formados em água com oxigênios dissolvidos, experiências
anteriores na Sabesp, mostram que Oxigênio entre 0,5 e 1 mg/l de O2 dissolvido nos
esgotos é suficiente para inibir a geração de sulfetos, paralelamente tem POR. próximo de
zero, tendendo para uma situação crítica.
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PONTOS DE APLICAÇÃO DE NITRATO E MONITORAMENTO
Definimos desde o início do trabalho que as estações elevatórias e a lagoa seriam pontos
de aplicação e monitoramento, pois próximo destes locais verificava-se o maior número
de reclamações. Elencamos na primeira fase outros seis pontos na rede coletora,
posteriormente ampliados para nove , permitindo medir a interferência dos pontos de
aplicação nas suas áreas de atuação.
Figura 2: Croqui de Aplicação de Nitrato e Monitoramento
Tabela 1: Resumo do Volume de Nitrato Aplicado (ml/min)
PONTO inic exp a partir de 06.09.95 A partir de 16.09.95 A partir de 03.10.95
24 horas 7:00 às 21:00 às 7:00 às 21:00 às 7:00 às 21:00 às
21:00
7:00
21:00
7:00
21:00
7:00
1
100
70
20
50
15
40
10
2
40
30
10
20
8
25
5
3
30
20
6
20
6
20
5
4
50
35
10
30
9
40
10
5
30
20
7
20
6
20
5
6
30
20
7
20
8
20
5
7
15
10
3
10
6
15
5
8
25
20
7
20
5
25
5
9
55
45
15
30
9
40
20
10
100
70
20
50
15
55
15
11
50
35
10
30
10
30
10
12
300
200
60
120
35
140
40
13
150
100
30
70
20
60
20
14
10
5
SUB. T.
975
675
205
490
149
540
160
TOTAL
1.727
689 l/dia
500 l/dia
549 l/dia
kg/dia
848 kg/dia
618 kg/dia
675 kg/dia
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PARÂMETROS ACOMPANHADOS DURANTE O EXPERIMENTO
•
Temperatura
Observa-se no gráfico de comportamento do crescimento bacteriano em função do
aumento da temperatura um paralelo muito grande com situação real em Pereira
Barreto, a temperatura dos efluentes no verão enquadra-se na faixa de máximo
crescimento próximo de 35 ºC, matéria orgânica, sulfatos, anoxia e temperatura
ideal são as condições perfeitas para a geração dos sulfetos, em todo esgoto
produzido no município, encontram a presença de sulfetos que também indicam
ausência de oxigênio livre nos esgotos.
Gráfico 1: Variação de Temperatura EE5
Gráfico 2: Inicio da Digestão do Esgoto
INÍCIO DA DIGESTÃO
TEMPO (HORAS)
8
7
6
5
4
3
2
1
0
0
5
10
15
20
25
30
35
40
TEMPERATURA(ºC)
Observa-se no gráfico acima o comportamento do início da digestão bem como o
tempo da decomposição estão diretamente relacionados com a temperatura dos
efluentes.
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Gráfico 3: Tempo da Digestão
O crescimento e a atividade bacteriana chega a triplicar com temperaturas próximas
de 35ºC.
TEMPO DA DIGESTÃO
TEMPO (DIAS)
140
120
100
80
60
40
20
0
0
5
10
15
20
25
30
35
TEMPERATURA(ºC)
No local de estudo, as temperaturas máximas e mínimas tem pouca variação
predominando as temperaturas elevadas na maior parte do ano.
•
pH
O controle do pH é importante principalmente pela influência na dissociação do
sulfeto, o gráfico padrão de comportamento do sulfeto em relação ao pH indica que
para valores acima de 9 não teríamos a presença de sulfeto livre na massa líquida,
no entanto, essa condição requer a aplicação de grande quantidade de alcalis que
torna a prática muito dispendiosa principalmente pelo tamponamento forte dos
esgotos.
H2S ⇔ H+ +HS-
equação (1)
HS- ⇔ H+ + S2-
equação (2)
A amônia também tem sua dissociação influenciada pelo pH, é necessária ao
desenvolvimento do processo biológico, mas em concentrações elevadas é
prejudicial aos microorganismos, ver tabela de influencia sobre comportamento em
processos anaeróbios.
NH4 ⇔ NH3-+H+
equação (3)
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Tabela 2: Efeitos da Amônia Livre Sobre os Processos Anaeróbicos
Concentração, como N(mg/l)
50 – 200
200 – 1000
1500 – 3000
Acima de 3000
Efeito
Benéfico
Não tem efeito adverso
Inibidor para pH > 7,4 – 7,6
Tóxico
Fonte: MCCARTY P.L. (1964)
OBS. Em Pereira Barreto é dosado aproximadamente 32 mg/l de nitrogênio
amoniacal
•
Sulfeto
Sulfeto é o principal parâmetro a ser analisado, sua ausência define o sucesso do
trabalho, tem origem no sulfato e em outros compostos a base de enxofre que são
utilizados como aceptores de elétrons durante a oxidação de compostos orgânicos
presente nos esgotos durante a fase anóxica, dois gêneros de bactérias atuam nesse
processo, primeiro as do gênero Desulfovibrio e Dosulfotomaculum e as do
gêneros, Desulfobacter Desufococcus, Desulfobacterium e Desulfonema que
terminam a oxidação dos substratos em gás carbônico, nos digestores anaeróbicos
essas bactérias competem com as bactérias fermentativas, acetanogenicas e
metanogenicas pelo substrato disponível.
O sulfeto presente em atmosfera úmida e quente será oxidado pelos "Thiobacilos
Autotróficos" para acido sulfúrico ocasionando a corrosão de concreto e peças
metálicas etc.
Gráfico 4: Resultado do Sulfeto EE5
•
Redox (Potencial de Óxido Redução)
O potencial de óxido redução, é a medida da resistência iônica, determina a maior
ou menor capacidade de oxidação de um efluente ou lodo, os resultados de Pereira
Barreto indicam formação intensa de sulfetos em potenciais abaixo de -154.
Após a aplicação de nitrato observa-se que a formação de sulfeto ocorrendo em
potencial de óxido de redução inferior a –90, portanto, observa-se que o nitrato
elevou o potencial de óxido de redução dos esgotos e consequentemente interferiu
na formação de sulfetos, desta forma o nitrato foi responsável pela alteração da
microbiologia do meio em estudo.
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O P.O.R. é um parâmetro preciso e fácil de ser medido, através dessa medida
conseguimos relacionar diretamente a formação dos sulfetos, é possível instalação
de equipamento para monitoramento em tempo real, a automação da aplicação de
nitrato, bem como, a avaliação da eficiência do trabalho.
Gráfico 5 – Resultados de Redox EE5
Tabela 3: Resultados Redox das Primeiras Jornadas
Dia
10/Dez
11/Dez
12/Dez
16/Dez
19/Jan
23/Jan
25/Jan
Lagoa
Anaeróbi
ca
-266
-180
-176
-257
-180
-180
-190
EE-1 EE-2 EE-3 EE-5
-196
-170
-165
-189
-171
-175
-154
-170
-169
-166
-198
-175
-170
-155
-202
-175
-170
-173
-180
-168
-161
-210
-174
-168
-173
-166
-165
-188
Av.
Humberto
Liedka
-235
-176
-172
-207
-190
-174
-161
Rua
Dermival
Francheschi
-159
-165
-167
-173
-171
-164
-155
TOXIDADE E CORROSÃO
O sulfeto de hidrogênio é um gás inflamável e altamente venenoso, com odor de ovo
podre, sua concentração limiar de odor é bastante baixa, entre 1 a 10 ng/l no ar é perigoso
porque na medida que a concentração aumenta o cheiro é perdido pelo olfato, a
inconsciência seguida de morte pode ocorrer em concentrações acima de 300 ppm. Seu
cheiro torna-se pior pela presença de outros compostos mal cheiros como os mercaptanas
ou thiol que também formam nos esgotos anaeróbicos. É tóxico aos organismos aquáticos
em concentração bastantes reduzidas, menor que 1 mg/l.
A presença de sulfetos ocasiona a corrosão do cobre, tal como latão, bronze, monel (cobre
e níquel) e prata, tem efeito desastroso sobre equipamentos elétricos; corroe pórticos
metálicos de sustentação de bombas, escadas de marinheiro, tampões de poços de
inspeção, tubulações forjadas etc.
Em Pereira Barreto o emissário de concreto teve de ser substituído em razão da corrosão,
ocasionando grandes prejuízos, financeiros e ambientais.
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APLICAÇÃO DE NITRATO DE AMÔNIA (NH4NO3)
O Nitrato aplicado na forma líquida, transportado a granel, adicionado nos esgotos através
de dosadores de nível constante automatizados com solenóides para diferenciar a
dosagem diurna da noturna.
No início era aplicado em 10 pontos, ampliando-se para 14 pontos, a quantidade dosada,
sofreu mudanças até observar o equilíbrio entre ausência de sulfeto e volume aplicado.
Capacidade total de estocagem é de 55.500 litros, os reservatórios são todos construídos
em fibra de vidro.
Abaixo esquema de aplicação e reservação.
REFERÊNCIAS BIBIOGRÁFICAS
1.
2.
3.
4.
Chernicharo, Carlos Augusto de Lemos - Reatores Anaeróbios - Dep. Engenharia Sanitária e
Ambiental UFMG 1997-246p (Princípios de Tratamentos Biológicos de Água Residuária;5)
CESP, Relatório ECSI-NE-02/96, Implantação de sistema experimental de Adição de Nitrato de
Amônio no Esgoto de Pereira Barreto, 1996.
Sabesp, Relatório Monitoramento do Nitrato nos Esgotos de Santos, 1990 - Unidade Volante de
Laboratório.
Mccarty P.L. (1964), Anaerobic waste treatment fundamentals. Public Works, 1964
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