PAF_Manual BIOSSISTEMAS (1) by Instituto Terra de Preservação Ambiental

E S TA Ç Ã O BIOLÓGICA D E T R ATA M E N T O D E DEJETO HUMANO MANUAL DE OPERAÇÂO

Unidade Gestora do Projeto (UGP):

Adaptado de: CIP - Brasil. Catalogação-na-Fonte Sindicato Nacional dos Editores de Livros, RJ. E82 Estação biológica de tratamento de dejeto humano: manual de construção / organização Instituto Terra Brasilis; coordenação Valmir Fachini, Alice de Cássia Ferreira da Silva; ilustração Ilaci César dos Santos. - Belo Horizonte, MG: Instituto Terra Brasilis; Brasília, DF: FBB: Ministério do Trabalho e Emprego, 2003 155p.: il. ; . - (Franquia social; v.1) Inclui bibliografia ISBN 851. Águas residuais - Estações de tratamento - Petrópolis (RJ). 2. Águas residuais - Purificação - Tratamento biológico - Petrópolis (RJ). I. Fachini, Valmir, 1961-. II. Silva, Alice de Cássia Ferreira da, 1946-.III. Instituto Terra Brasilis. IV. Fundação Banco do Brasil. V. Brasil. Ministério do Trabalho e Emprego. VI. Série. 03 - 0063. 10.01.03

CDD 628.351 CDU 628.35 15.01.03

002447

APRESENTAÇÃO DO MANUAL CONCEPÇÃO - PARA QUÊ E PARA QUEM

INTRODUÇÃO

HISTÓRICO DO PROJETO

O conceito de biossistemas para tratamento biológico de dejeto humano é recente no Brasil. O primeiro projeto foi implantado no município de Silva Jardim, RJ, em 1991 pelo Hamburger Umweltinstitut e.V., ONG alemã, sem fins lucrativos, através de um acordo de cooperação técnica com a Prefeitura Municipal. O objetivo foi desenvol ver um projeto de reciclagem de nutrientes de biomassa e limpeza de águas servidas do bairro Cidade Nova, formado por aproximadamente 1.000 pessoas.

Em 1993 foi fundado O Instituto Ambiental - OIA, organização não governamental brasileira, com sede em Petrópolis, que passou a gerir o primeiro projeto e a desenvolver novos. Através de parceria com outras organizações, prefeituras, comunidades e empresários, outros projetos foram surgindo.

A implantação de biodigestores de cúpula fixa, modelo chinês, foi adotada dentro dos biossistemas, em 1995, com a construção conjunta de estações, nas cidades de Dongguan, na China; Petrópolis e Cabo Frio, no Brasil. Chengdu Energy

Environment

International

Corporation

CEEIC,

Hamburger

Umweltinstitut - HUI e O Instituto Ambiental - OIA, concordaram em trocar informações técnicas para aperfeiçoar os biossistemas. 5

HISTÓRICO DO PROJETO

Outros biodigestores, também de modelos diferentes e com outros objetivos, foram desenvolvidos no Brasil, anteriormente, em escolas e fazendas, inclusive um de modelo chinês que foi construído na Granja do Torto, em Brasília, em 1979. A extinta Embrater (Empresa Brasileira de Assistência Técnica e Extensão Rural) publicou um manual que é utilizado, ainda hoje, na maioria dos Estados brasileiros, para as áreas agrícolas. A Feema (Fundação Estadual de Engenharia do Meio Ambiente do Rio de Janeiro) instalou, na Favela da Rocinha, em 1982, um biodigestor que opera com lodo de dez casas e restos das cozinhas. A CETESB (Companhia Estadual de Saneamento Básico de São Paulo) em sua série de manuais - Opções para tratamento de esgotos de pequenas comunidade s - demonstra as vantagens do sistema, as áreas e os volumes para o tratamento doméstico, por biodigestores. Em 1994, a ONG Serviço de Educação e Organização Popular - Seop financiou a primeira replicação do projeto de reciclagem de nutrientes de biomassa, na comunidade Sertão de Carangola, a 12 km do centro de Petrópolis.

Este manual visa fornecer informações para a experiência prática de operação de biossistemas para tratamento biológico de dejeto humano, utilizando biodigestores, filtros, lagoas de oxigenação, peixes, plantas aquáticas, compostagem, cultivo e cri ação de aves. Ele quer ser um instrumento a mais para servir a todos que desejarem não mais lançar esgotos, sem tratamento, nos córregos, rios e lagoas. A alternativa de reaproveitamento energético do biogás torna-se um incentivo a mais, especialment e depois que os preços passaram a ser globalizados e não param de subir (470% nos últimos oito anos). Os nutrientes presentes na água e no biossólido (lodo que fica retido no fundo dos biodigestores e das lagoas) servem para fertili zar e irrigar cultivos domiciliares, hortas comunitárias e produções comerciais. Os nutrientes são "ouro" para a natureza e a sua reciclagem ajuda a preservar o ambiente inteiro. Possíveis usuários do manual e dos biossistemas são: municípios, associações de bairros, pequenas comunida des, agroindústrias, agricultores familiares, fazendas, hotéis, restaurantes, agências multilaterais de desenvolvimento, agências de assistência à agricultura, organizações ambientais, grupos de famílias ou indi-

APRESENTAÇÃO DO MANUAL

viduais interess ados em proteger o ambiente e reduzir os riscos à saúde. Pesquisas indicam que para cada R$ 1,00 gasto em saneamento, economiza-se R$ 4,00 nos gastos com saúde pública.

A principal vantagem desta tecnologia é a flexibilidade. Os componentes são adaptáveis à circunstâncias individuais. O tamanho das estações pode variar de poucos metros quadrados, subter râneos, a muitos hectares, especialmente se voltado para a produção integrada, em larga escala, de determinados produtos, como, por exemplo, arroz, peixe e patos.

A aplicação mais eficiente se dá nas regiões onde a luz solar é obtida por maior número de horas/dia, onde as plantas crescem em taxas mais aceleradas. As receitas advêm do uso do solo, de modo adequado, para a produção de alimentos; da produção de mudas para a recuperação de áreas degradadas; da recuperação de fert ili zantes; da produção de peixes e aves e da remuneração pela purificação da água. Com a regulamentação da lei federal de recursos hídricos, poluidor que não limpa a água que usa irá pagar, no mínimo, quatro vezes mais.

A concepção de biossistema implica uma mudança no conceito de modelo produti vo. Deixa-se de lado a forma atual de produção, onde os resíduos são considerados normais, e busca-se um sistema integrado, onde tudo pode ser reaproveitado em um novo ciclo.

É a espécie humana buscando imitar os ciclos sustentáveis da natureza.

Não podemos imaginar alguém varrendo as folhas da floresta. Elas fazem parte dos ciclos que mantém a floresta cada vez mais vigorosa. Os fungos se alimentam das folhas e o que sobra vira substrato para outros organismos e microorganis mos. As bactérias também se alimentam e as minhocas as transformam em excelente adubo para a floresta. A floresta produz muitos frutos que alimentam os pássaros e os animais da terra. Todos deixam ali seus dejetos que aumentam, ainda mais , os nutrientes e a vida na floresta.

Assim é o enfoque de biossistema para a nossa vida. Observando a natureza, descobrimos que é possível organizar sistemas integrados em qualquer lugar que

CONCEPÇÃO - PARA QUÊ E PARA QUEM?

estivermos. E tudo tem valor, inclusive os nossos dejetos. Eles não são, apenas, sujeira, como muitas vezes nos fazem pensar. Nossos resíduos são ricos em nutrientes que o nosso organismo não conseguiu aproveitar e eles podem e devem ser aproveitados por outros organismos que necessitam deles para viver. Ninguém é auto-suficiente. Nós somos absolutamente interdependentes. Uma idéia-chave para esta visão é a de não esperar que a terra produza cada vez mais, sem a nossa colaboração. Nós devemos aprender a fazer mais com o que a terra já produz, afirma Gunter Poulle. Bill

Mollison, grande especialista em

Permacultura diz que cada ação nossa deveria proporcionar, aos menos, outras três, em cadeia. Assim, por exemplo, se plantamos uma árvore que produz frutos durante todo o ano, podemos nos alimentar dela, criar galinhas que vão se hospedar junto à planta e se alimentar dos frutos que caírem ao chão. As galinhas irão produzir ovos e carne para nos alimentar e, ainda, irão fertilizar o solo com seus dejetos, permitindo-nos produzir verduras e legumes. Ou, então, se construímos um lago para criar patos, consorciados com peixes que vão se alimentar das algas produzidas pelos dejetos dos patos que as cultivam muito bem, pois seu esterco é colonizado por algas, imediatamente. A água deste lago, ri ca em nutrientes, po de ser utilizada para produzir arroz orgânico, e, assim, cada nova ação estará produzindo várias outras, sem impactar o ambiente. 10

Outra chave dos biossistemas é a utilização total das matérias-primas, acompanhadas do uso de energias renováveis que podem vir da biomassa, do ar ou do sol. É comum, ainda hoje, para se produzir um objeto, usar menos de 10% da matéria-prima original necessária e o restante dela virar resíduo que é descartado, sem agregar nenhum valor. Por exemplo, para produzir mos um litro de cerveja, gastamos entre 10 e 20 litros de água. E o que se faz depois com toda esta água? Se fosse aplicado à água o conceito de biossistema, ela seria toda tratada, e recuperada para novos ciclos de produção que poderiam incluir piscicultura, rizipiscicultura, cultivos aquapônicos de flores e, por fim, teria os nutrientes reciclados em novos ciclos produtivos. O mesmo vai ocorrer com a cevada e o resíduo sólido, no caso da produção de cervejas. Se os resíduos de um determinado tipo de produto não servem para nada, deve-se questionar a fabricação deste produto, pois ele vai impactar o ambiente e tornar a vida insustentável.

Cada família ou cada comunidade que cuidar adequadamente dos seus resíduos, está cooperando para salvar o planeta, a partir do lugar onde mora. O planeta é ainda a única casa comum para todos.

Tipo de resíduos tratados

No biodigestor que estamos descrevendo, são tratados resíduos orgânicos.

Assim, é importante observ ar se existe, no local, manipulação de tintas, por pequenas oficinas, e para onde estes resíduos inorgânicos estão indo. Tintas são compostas por metais pesados. Os metais pesados são cumulativos e extremamente prejudiciais à s aúde humana. Se eles vão para o biodigestor ficam retidos no biossólido e, quando este biossólido é usado para fertilizar, contamina o solo, as águas e as plantas que crescerem neste solo. As pessoas que se alimentam destas plantas estarão sendo cont aminadas por esses metais. Por isso, esse é um tipo de resíduo que não deve ir para a rede de esgoto.

Outro fator que se deve observar e que deve fazer parte da pesquisa é o número de animais existentes na comunidade . Há exemplos de áreas urbanas com maior número de cães, gatos, porcos e galinhas, do que de seres humanos. Estes animais precisam ser computados, porque seus resíduos irão para a estação de tratamento. Os dejetos dos porcos possuem uma carga orgânica superior aos dejetos das pessoas, ou seja, poluem ainda mais e, também, são transmissores de doenças que afetam a saúde da população, quando não tratados adequadamente.

Havendo áreas disponíveis, o efluente pode ser reciclado no biossistema completo, formado por lagoas de oxigenação, peixes, plantas aquáticas, compostagem e culti vos. Não havendo área, o efluente é devolvido à rede de águas. Havendo pequenas áreas no entorno da casa, o morador pode reciclar o efluente no subsolo, cultivando plantas para consumo e ornamentação. Existem plantas capazes de absorver grandes quantidades de água. Elas lançam estas águas na atmosfera, pela evapotr anspiração.

Entrada Gargalo Biossólido Biogás

ÁGUA

LAGOAS

PISCICULTURA

PLANTAS AQUÁTICAS

COMPOSTEIRA

REDES

GERENCIAMENTO

BIODIGESTOR

BIODIGESTOR Entrada No biodigestor, dois pontos requerem observação: a caixa de entrada desarenadora e o gradeamento. No início, esta manutenção tem que ser, no mínimo, semanal. Se o volume de materiais sólidos for elevado demais, terá que haver maior conscientização da comunidade para não comprometer o sistema. Todo o lixo sólido deve ser retirado com ancinho e colocado num recipiente que fica exposto ao sol até que tudo esteja bem seco e possa ser descartado. Outro ponto frágil do biodigestor é o lançamento de água limpa na rede de esgoto. Esta terá que ser interrompida. Do contrário, o biodigestor não irá funcionar, além de se estar contaminando água limpa. A comunidade irá pensar que o biodigestor foi construído com defeito. Um acordo com os moradores pode evitar que haja lançamento de águas não poluídas na rede. Entretanto, com a mudança de moradores novos para a comunidade há sempre a possibilidade deste problema retornar. Quando for impossível o controle através das conversas com as pessoas da comunidade é possível instalar uma caixa de lodo antes da entrada do biodigestor, para fazer esta separação da água antes dela entr ar no biodigestor. Isto aumentará custos e a manutenção terá que ser mais 18

cuidadosa. Semanalmente, serรก descarregado o lodo no biodigestor, pelo responsรกvel.

Custos Costumava-se dizer que os biodigestores eram baratos para se construir, mas caros para operar. O uso de biodigestores no tratamento de dejetos humanos inverteu esta premissa: A cada descarga que é dada de um sanitário, a manutenção está sendo feita sem nenhum esforço extra. A descarga nova que entra no biodigestor mexe o lodo que está no fundo, ajuda a liberar as bolhas de gás que sobem mais rapidamente para a cúpula, para o uso cotidiano na cozinha. No modelo tradicional de biodigestor da agricultura, era necessário homogeneizar os dejetos animais com água antes de enviar ao biodigestor como também utilizar um equipamento para fazer pressão e revolver o fundo do biodigestor.

O Instituto Ambiental utiliza o biodigestor composto por:

• caixa de entrada desarenadora e gradeada; • digestor composto por fundo côncavo, domo cilíndrico, cúpula côncava e gargalo; • caixa de compensação; • filtro.

Gargalo do Biodigestor

É neste gargalo que está instalada a saída do gás. Ele deve ficar sempre com água na superfície, entre a saída do gás e a tampa externa. Isto se faz necessário para manter a umidade da cúpula e evitar efeitos de dilatação e possíveis rachaduras. 21

Tam bém serve para verificação de vazamento de biogás, pela tampa. Se isto acontecer, vão ser observadas bolhas saindo pelo local do vazamento. Neste caso, o vazamento deve ser reparado com o mesmo material, argila peneirada e cal na proporção 1/1.

Se houver necessidade, a tampa do biogás pode ser removida. Antes, porém, é necessário deixar sair todo o biogás. Inicia-se a retirada do material de vedação, pelo lugar onde estiver ocorrendo o vazamento. Quando ele estiver todo removido, desloca-se a tampa e põe-se do lado. Neste momento, ainda não se deve ficar sobre o biodigestor, muito próximo da saída. Depois de um dia aberto, pode-se fazer os reparos, a limpeza e voltar a vedar.

Biossólido

Outra manutenção de rotina do biodigestor é a retirada do biossólido. Esta é feita a cada dois a quatro anos, para equipamentos que variem de 100 a 200 pessoas, com tamanhos entre cinco e quinze metros cúbicos. Quanto mais tempo o biodigestor fica sem manutenç ão para retirada de biossólido, melhor é o funcionamento, na produção do metano. Mas há um ponto em que, se não for feita a manutenção, o próprio biodigestor começa a lançar biossólido para fora e, a partir daí, perde-se este poderoso fertilizante. O biossólido, ao ser removido, deve ser depositado em uma caixa para ser desidratado ao sol, antes do seu uso como fertilizante. 23

Biogás O biogás é removido por uma tubulação, instalada diretamente na tampa de pressão da abóbada, e conduzido para a cozinha, onde será utilizado em um fogão a biogás. Quando o volume de gás for maior, e isto ocorre especialment e em indústrias ou criações de animais, outros usos são recomendados para a sua conversão em energia.

A manutenção mais corrente é a remoção da água que se forma na tubulação do biogás, utilizando um compressor. Caixas de passagem, com diâmetros maiores, permitirão a remoção da água. Filtros para remoção do ácido sulfídrico poderão ser instalados, utilizando-se pedaços de ferro envelhecido (enferrujado) dentro de um equipamento por onde o biogás tenha que passar. De tempo em tempo, há necessidade de troca do material que perderá toda a ferrugem . Este mesmo material, se ficar exposto ao ar para ser oxidado novamente, pode ser, outra vez, usado no filtro.

As estações convencionais de tratamento costumam queimar o biogás no próprio local da estação. Como já afirmamos anteriorment e, o biogás é uma fonte de energia oriunda da biomassa disponível. Aprender a usá-lo é contribuir para melhorar a qualidade do ambiente, economizar energia, proteger os recursos naturais e permitir que o gás natural, oriundo de biomassa fossilizada, seja utilizado por mais tempo. Do contrário, com o aumento do consumo de energia, bem antes do que imaginamos, as reservas naturais poderão acabar. Hoje, sabe-se que, se os demais habitantes do planeta consumissem tanto quanto os americanos, seriam necessárias quatro terras para serem exploradas. Eles representam 5% dos habitantes da terra e consomem 43% da energia produzida.

ÁGUA A água pode ter vários usos: fertilizar o solo por infiltração, cultivar peixes, após processo de oxigenação por algas, prover o crescimento de plantas aquáticas para remoção de nutrientes, cultivar aquapônicos, devolver o excedente de volta aos rios. MANUTENÇÃO DAS LAGOAS Como qualquer outra construção, o biossistema necessita de cuidados, especialmente das estruturas constr uídas em alvenaria. Se a água passar para partes não suficientemente impermeabilizadas da alvenaria, esta pode sofrer danos muito rápidos. Por isso, todo cuidado é pouco. Nos canais que ligam um tanque ao outro, quando não se utiliza ferragem nas estruturas, pode haver rachaduras no concreto que permitirão a infiltração da água. Elas precisam ser reparadas, antes que processos de erosão maiores se formem. Cuidados especiais com as bordas dos tanques também são necessários. O movimento das águas, pelo vento, faz iniciar pequenos processos de erosão que, se não cuidados a tempo, comprometem os diques. Uma boa maneira de se evitar isto é protegendo com algum material impermeável, colocado entre a água e a borda do dique, de forma que a água não toque a parte superior do dique. No sistema de lagoas, a principal operação é manter o fluxo da água estável.

PISCICULTURA O tanque de peixes requer cu idados especiais, que seguem as necessidades requer idas pelas espécies que estiverem sendo cultivadas: • Quando se cultiva carpa capim, nas bordas do tanque é coerente cultivar plantas que possam alimentá-las, tais como capim napie e batatas, cujos baraços crescerão na direção da água e servirão como alimento, sem que haja necessidade do operador executar esta tarefa. • O mesmo ocorre com o cultivo de capuchinha. • Tilápias - alimentam-se de algas que crescem naturalmente, não necessitando nenhum traba lho extra. • Curimatãs - crescem e se alimentam de resíduos depositados no fundo do tanque.

PLANTAS AQUÁTICAS Ainda no sistema de lagoas, as macrófitas precisam ser recolhidas, para uso diário na alimentação de aves e peixes. Quando esta atividade é insuficiente para dar vazão à produção das plantas, então, o que sobra pode ser depositado na composteira, para ser convertido em adubo e utilizado nos cultivos normais do biossistema.

COMPOSTEIRA

Uma vez por semana todo material é removido para melhorar o composto e torná-lo mais homogêneo. Após 45 dias, o composto fica pronto para ser utilizado na fertilização de solo. O composto não deve ficar muito úmido nem muito seco. O ponto ideal é quando, apertado na mão, não sobra água escorrendo por entre os dedos. Quando se abre a mão, o composto fica no formato da mão e não se desmancha. Se estiver com muita água, não vai se estabilizar e, se estiver muito seco, vai desmanchar.

REDES A manutenção das redes pode significar muito trabalho extra, independente do dimensionament o da tubulação, se a população tiver o hábito de descartar lixos na rede de esgoto. Uma boa maneira de evitar entupimento, por sólidos, é construir uma pequena caixa de passagem, com gradeamento, em cada residência. Isto vai possibilitar, à fa mília, enxergar o que ela está depositando na rede, sem transferir para terceiros esta responsabilidade.

De qualquer maneira, devem ser instaladas caixas de inspeção, em todas as curvas, para permitir manutenção.

Quando são poucas casas ligadas ao sistema de tratamento, a manutenção pode ser feita pela família que recebe os benefícios do biossistema. Se uma comunidade inteira está sendo tratada, a melhor maneira de se evitar "jogo de empurra" é contr atar uma pessoa da comunidade, que fará a manutenção, e ratear a despesa entre os moradores. Se a companhia de saneamento cobra tarifa pelo fornecimento da água e não trata o esgoto, em tese, ela é responsável pelo resíduo, água contaminada, subproduto da água que a companhia vende aos moradores, beneficiando-se com lucros. Ela deve manter a operação do sistema. Se o município ou o estado são os responsáveis diretos pelo fornecimento de água potável, também são responsáveis pelo tratamento e disposição correta dos resíduos. Se os moradores estão cuidando sozinhos , cabe ao município e ao estado apoiar os moradores que estão sendo responsáveis pelo cuidado do ambiente onde moram. Muitos equipamentos de tratamento instalados pelo Brasil afora estão sem funcionar por falta de manutenção. A falta de gradeamento e caixas desarenadoras, em pequenas estações, têm facilitado a obstrução, por lixo e areia acumulados, impedindo completamente o seu funcionamento. Até mesmo as grandes estações convenci onais ficam muitos meses inoperantes por falta de equipamentos, especialmente quando estes são importados e demoram a chegar ao local da estação. Daí, a importância de serem instalados sistemas simples e funcionais, que a própria popul ação é capaz de aprender a gerir. Com isto, mais postos de trabalho são gerados, ao mesmo tempo em que o nosso ambiente é melhor cuidado. 31

SISTEMAS IMPLANTADOS - Bacia do Rio Guandu - Município de Rio Claro - Lídice 2009

Comunidade Quilombola Alto da Serra

UNIDADE 2 -Saneamento de Suínos

UNIDADE 1 - Saneamento de Humanos

Localidade/Bairro Várzea do Inhame

Planta Baixa

Corte Lateral

Este manual foi produzido visando promover a capacitação dos beneficiários das unidades de Biossistemas construídas no ano de 2009 pelo Projeto Produtores de Água e Floresta. Esta atividade - SANEAMENTO RURAL - compõe a iniciativa de desenvolvimento de um mecanismo mais efetivo para a conservação e restauração dos recursos hídricos no estado do Rio de Janeiro, visto que a realidade atual é de extrema deficiência de alternativas baratas, eficientes e adaptadas às realidades rurais que constituem a maioria esmagadora dos territórios das bacias e manaciais hidrográficos. Os BSI são um bom exemplo de como superar esta realidade podendo contribuir significativamente para limitar a poluição das águas, reciclar os nutrientes para o solo, produzir alimentos com menor custo e aumentar a oferta de energias renováveis (Fachini, 1992). Concluímos, portanto, uma oportunidade e um instrumento para o saneamento e para a conservação dos ambientes rurais de nossas bacias hidrográficas. Agradeço profundamente aos parceiros, produtores e instituições, que possibilitaram a materialização desta experiência. . ILBERTO PEREIRA G Coordenador do Projeto Produtores de Água e Floresta