tratamento de esgoto sanitário - Superintendência de Água e

UNIMINAS
CURSO DE PÓS-GRADUAÇÃO LATO SENSU
EM ENGENHARIA SANITÁRIA
EDSON JOSÉ REZENDE DE MELLO
TRATAMENTO DE ESGOTO SANITÁRIO
Avaliação da estação de tratamento de esgoto do Bairro
Novo Horizonte na cidade de Araguari - MG
Uberlândia
2007
ii
EDSON JOSÉ REZENDE DE MELLO
TRATAMENTO DE ESGOTO SANITÁRIO
Avaliação da estação de tratamento de esgoto do Bairro
Novo Horizonte na cidade de Araguari - MG
Monografia apresentada à Uniminas como parte dos
requisitos necessários para aprovação no curso de pósgraduação lato sensu em Engenharia Sanitária.
Orientador: Prof. Msc Kleber Lúcio Borges
Uberlândia
2007
iii
MELLO, E. J. R.
s814S Tratamento de esgoto sanitário – Avaliação da estação de tratamento de
esgoto do Bairro Novo Horizonte na cidade de Araguari – MG.
UNIMINAS: Curso de Pós-Graduação lato sensu em Engenharia
Sanitária, 2007.
99f. il., tabelas, figuras.
Monografia – Pós-Graduação lato sensu – UNIMINAS
1.Tratamento de esgoto. 2. ETE compacta. 3.Eficiência ETE.
iv
BANCA EXAMINADORA:
Uberlândia-MG, 19 de maio de 2007.
______________________________________
Prof. Msc Kleber Lúcio Borges
Orientador – UNIMINAS/Engenharia de Sanitária
______________________________________
Prof. Dra. Maria Lyda Bolanõs
_______________________________________
Prof. Esp. João Alberto Alves
v
Aos meus pais,
pelo estímulo, carinho e incentivo ao estudo.
vi
AGRADECIMENTOS
À UNIMINAS e ao Curso de Pós-Graduação lato sensu em Engenharia
Sanitária pela oportunidade de realizar este curso, onde, na vivência diária com
professores,
funcionários
e
colegas
pós-graduandos,
onde
encontrei
compreensão, estímulo e cooperação.
Aos funcionários da SAE de Araguari, Marly Rodrigues Neves e Vicente Lima.
Aos meus pais e minha família que, à distância, me acompanharam.
Ao meu orientador Prof. Kleber.
vii
Aprender a aprender e saber pensar, para intervir de modo inovador, são as habilidades
indispensáveis do cidadão.
Pedro Demo
viii
RESUMO
Este trabalho avaliou uma estação de tratamento de esgoto sanitário compacta,
implantada em Araguari-MG, constituída de Reator Anaeróbico de Fluxo Ascendente, um
Biofiltro Aerado Submerso e Decantador Secundário, para uso em bairros ou comunidades de
pequena população. Levantaram-se as características da ETE implantada. Estudou-se a
constituição do esgoto a montante da estação e a jusante da mesma por meio de análises das
amostras colhidas. O resultado obtido após o tratamento de esgoto revela a preservação do
corpo d’água, mostrando a eficiência do processo empregado a baixo custo.
Palavras-chave: tratamento de esgoto; ETE compacta; eficiência ETE.
ix
ABSTRACT
This work evaluated a station of sanitary treatment sewer it compacts, implanted in
Araguari-MG, constituted of Anaerobic Reactor of Ascending Flow, a Aerated Biological
Filter Submerged and Secondary Decantador, for use in the neighborhoods or communities of
small population. They got up the characteristics of implanted Wastewater Treatment Plant.
The constitution was studied from the sewer to amount of the Wastewater Treatment Plant
and the after them. The result obtained after the sewer treatment it reveals the preservation of
the body of water, showing the efficiency of the employed process with a low cost.
Word-key: sewer treatment; ETE compacts; efficiency ETE.
x
SIMBOLOS, ABREVIATURAS E SIGLAS.
SÍMBOLOS
CH4 – metano
CO2 – gás carbônico
DBO – demanda bioquímica de oxigênio
DQO - demanda química de oxigênio
H2O - água
H2S – gás sulfidrico
HS - bissulfeto
N - nitrogênio
O2 - oxigênio molecular
P - fósforo
Qdle –vazão de descarte de lodo
Qe – vazão de entrada
Qméd - vazão média
Qr – vazão de retorno
Qs – vazão de saida
ST – sólidos totais
xi
ABREVIATURAS
BF – Biofiltro submerso aerado
DS – Decantador secundário
ETE – Estação de tratamento de esgoto
FAN – Filtro Anaeróbio
TS – Tanque séptico
UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) - Reator anaeróbio de manta de lodo e
fluxo ascendente
SIGLAS
ABES – Associação Brasileira de Engenharia Sanitária
ABNT – Associação Brasileira de Normas técnicas.
IBGE – Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística
FUNASA – Fundação Nacional de Saúde
PNS - Pesquisa Nacional de Saneamento
PNUD – Programa das Nações Unidas para o Desenvolvimento
RDH – Relatório de Desenvolvimento Humano
SAE – Superintendência de Água e Esgoto de Araguari
SNIS – Sistema Nacional de Informação sobre Saneamento
xii
SUMÁRIO
CAPITULO I - INTRODUÇÃO ................................................................................................1
CAPITULO II - REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ........................................................................4
2.1. Definição de esgoto .......................................................................................................4
2.2. Características do esgoto ............................................................................................... 5
2.3. Características físicas dos esgotos................................................................................. 7
2.3.1. Coloração........................................................................................................ 7
2.3.2. Turbidez.......................................................................................................... 7
2.3.3. Odor ................................................................................................................ 7
2.3.4. Variação de esgoto.......................................................................................... 8
2.3.5. Matéria sólida ................................................................................................. 9
2.3.6. Temperatura.................................................................................................. 10
2.4.Características químicas dos esgotos............................................................................ 10
2.4.1. Matéria orgânica ........................................................................................... 10
2.4.1.1. Proteínas ........................................................................................... 10
2.4.1.2. Carboidratos ..................................................................................... 11
2.4.1.3. Gorduras e óleos ............................................................................... 11
2.4.2. Matéria Inorgânica........................................................................................ 11
2.5. Características biológicas dos esgotos......................................................................... 12
2.6. Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) ................................................................. 13
2.7. Demanda Química de Oxigênio (DQO) ...................................................................... 15
2.8. Demanda Total de Oxigênio (DTO)............................................................................ 16
2.9. Demanda Teórica de Oxigênio (DTeO) ...................................................................... 16
2.10. pH .............................................................................................................................. 17
2.11. Composição típica dos esgotos.................................................................................. 17
2.12. Processos de tratamento de esgoto ............................................................................ 18
2.13. Fases de tratamento ................................................................................................... 22
2.13.1. Tratamentos preliminares ........................................................................... 22
2.13.2. Tratamentos primários................................................................................ 25
2.13.3. Tratamentos secundários ............................................................................ 26
2.13.4. Tratamentos terciários ................................................................................ 36
2.14. Tratamentos simplificados......................................................................................... 38
xiii
2.14.1. Tanque Séptico (TS)................................................................................... 38
2.14.2. Filtro Anaeróbio (FAN)..............................................................................42
2.15. Estações elevatórias de esgoto...................................................................................45
2.16. Tratamento e disposição final de lodo de esgoto.......................................................46
2.17. Disposição do biogás.................................................................................................48
CAPITULO III - ETE BAIRRO NOVO HORIZONTE - ARAGUARI-MG .......................... 50
3.1. Histórico......................................................................................................................50
3.2. Características ETE.....................................................................................................53
3.3. Corpo receptor.............................................................................................................57
3.4. Dados de sondagem.....................................................................................................58
3.5. Dados de projeto..........................................................................................................59
3.6. Etapas do processo.......................................................................................................59
3.6.1. Pré tratamento............................................................................................... 59
3.6.2. Tratamento aeróbio................................................................................... 4262
3.6.3. Tratamento biogás ........................................................................................ 63
3.6.4. Leito secagem do lodo.............................................................................. 4264
3.6.5. Disposição final do lodo ............................................................................... 65
3.6.6. Tratamento aeróbio-polimento ................................................................. 4265
3.6.7. Decantador secundário ................................................................................. 67
3.7. Resultados ...................................................................................................................68
CAPITULO IV - CONCLUSÕES............................................................................................ 72
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ..................................................................................... 73
ANEXO .................................................................................................................................... 77
MEMORIAL DE CÁLCULO DA ETE .......................................................................... 77
CAPITULO I
INTRODUÇÃO
A disposição adequada dos esgotos é essencial à proteção da saúde pública e do meio
ambiente. São inúmeras as doenças que podem ser transmitidas pela falta da disposição
adequada de esgoto sanitário (NUVOLARI, 2003). Segundo a FUNASA (2004), sob o
aspecto sanitário, o destino adequado dos dejetos humanos, visa, fundamentalmente, aos
seguintes objetivos:
•
Evitar a poluição do solo e dos mananciais de abastecimento de água;
•
Evitar o contato de vetores com as fezes;
•
Propiciar a promoção de novos hábitos higiênicos na população;
•
Promover o conforto e atender ao senso estético.
Já sob os aspectos econômicos, os objetivos do destino adequado do esgoto sanitário
são (FUNASA, 2004):
•
Aumentar a vida média do homem, pela redução da mortalidade em
conseqüência da redução dos casos de doença;
•
Diminuir as despesas com o tratamento de doenças evitáveis;
•
Reduzir o custo do tratamento de água de abastecimento, pela prevenção da
poluição dos mananciais;
•
Controlar a poluição das praias e locais de recreação com o objetivo de
promover o turismo;
•
Preservação da fauna aquática, especialmente os criadouros de peixes.
O Programa das Nações Unidas para o Desenvolvimento possui oito objetivos,
contudo, em especial, o sétimo objetivo visa garantir a sustentabilidade ambiental e para isso
têm-se as seguintes metas (PNUD, 2006):
•
Integrar os princípios do desenvolvimento sustentável nas políticas e
programas nacionais e reverter à perda de recursos ambientais;
•
Reduzir pela metade, até 2015, a proporção da população sem acesso
permanente e sustentável a água potável segura;
2
•
Até 2020, ter alcançado uma melhora significativa nas vidas de pelo menos
100 milhões de habitantes de bairros degradados.
Segundo o Relatório de Desenvolvimento Humano (RDH, 2006), elaborado pelas
Nações Unidas, o Brasil deverá cumprir com tranqüilidade a meta da água, mas com
dificuldade a de esgoto. O Brasil elevou sua taxa de cobertura à água potável de 83% (ano
1990) para 90% (ano 2004), muito próxima da meta de 91,5% até o ano de 2015. Já no
esgotamento sanitário, apesar de também ter elevado a taxa de cobertura de 71% (ano de
1990) para 75% (ano 2004), o Brasil ainda está longe da meta de 85,5% estabelecida para
2015 (RDH, 2006).
De acordo com a última PNS (2000), no Brasil, 42% da população total é atendida por
rede coletora de esgoto sanitário. São ao todo 70,94 milhões de brasileiros que produzem,
diariamente, 14,57 milhões de metros cúbicos de esgoto. Deste total, apenas 35% são tratados,
ou seja, apenas 5,14 milhões de metros cúbicos. A principal destinação do efluente tratado é o
lançamento em corpo d´água.
Atualmente, existem inúmeros processos para o tratamento de esgoto, individuais ou
combinados. A decisão pelo processo a ser empregado, deve-se levar em consideração,
principalmente, as condições do curso d´água receptor (estudo de autodepuração e os limites
definidos pela legislação ambiental) e da característica do esgoto bruto gerado. É necessário
certificar-se da eficiência de cada processo unitário e de seu custo, além da disponibilidade de
área (IMHOFF e IMHOFF, 1996).
Von Sperling (1996) cita que os aspectos importantes na seleção de sistemas de
tratamento de esgotos são: eficiência, confiabilidade, disposição do lodo, requisitos de área,
impactos ambientais, custos de operação, custos de implantação, sustentabilidade e
simplicidade. Cada sistema deve ser analisado individualmente, adotando-se a melhor
alternativa técnica e econômica.
Ainda de acordo com a PNS (2000), no Brasil, para o tratamento dos esgotos, são
utilizados tratamentos prévios e preliminares, primários, secundários e terciários, sendo
empregados processos biológicos aeróbios e anaeróbios, distribuídos de acordo com a figura
3
01. Entre os diversos processos, os reatores anaeróbios representam 15% do tipo de
tratamento utilizado no Brasil.
filtração biológica
lodos ativados
4%
8%
16%
reatores anaeróbios
11%
20%
valos oxidação
lagoas anaeróbias
lagoas aeróbias
lagoas aeradas
3%
15%
7%
15%
1%
lagoas
facultativas
lagoas de maturação
tanques sépticos
Figura 01. Tipos de processo de tratamento de esgoto utilizado no Brasil.
Fonte PNS (2000).
Araguari é uma cidade com aproximadamente 100.000 habitantes, localizada no
triângulo mineiro. Segundo o diagnóstico dos serviços de água e esgoto, referente ao ano de
2005, (SNIS, 2006), o índice de atendimento total de água era de 98,6%, o índice de coleta de
esgoto era de 94,2% e o índice de tratamento de esgoto era nulo, ou seja, não havia nenhum
tratamento. Com o objetivo de iniciar o tratamento do esgoto coletado, decidiu-se implantar
uma estação de tratamento de esgoto em uma das sub-bacias da zona urbana.
O objetivo principal deste trabalho foi avaliar a experiência da implantação da ETE –
Estação de Tratamento de Esgoto do Bairro Novo Horizonte na cidade de Araguari-MG. Mais
especificamente, foram descritos o seu processo, suas características e os resultados obtidos
até o momento. Porém, antes da descrição dessa ETE, primeiramente foi realizada uma
pesquisa bibliográfica sobre o assunto, que fundamentou a avaliação realizada, a conclusão e
as recomendações apresentadas.
4
CAPITULO II
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1. Definição de esgoto
Segundo a NBR 9648 (ABNT, 1986) esgoto sanitário é o despejo líquido constituído
de esgotos doméstico e industrial, água de infiltração e a contribuição pluvial parasitária.
Ainda segundo a mesma norma, esgoto doméstico é o despejo líquido resultante do
uso da água para higiene e necessidades fisiológicas humanas; esgoto industrial é o despejo
líquido resultante dos processos industriais, respeitados os padrões de lançamento
estabelecidos; água de infiltração é toda água proveniente do subsolo, indesejável ao sistema
separador e que penetra nas canalizações; contribuição pluvial parasitária é a parcela do
deflúvio superficial inevitavelmente absorvida pela rede de esgoto sanitário.
Segundo Von Sperling (1996), o esgoto sanitário é formado por esgoto doméstico,
águas de infiltração e despejos industriais, sendo que:
•
O esgoto doméstico é proveniente das residências, do comércio e das
repartições públicas. A taxa de retorno é de 80 % da vazão da água
distribuída;
•
As águas de infiltração são as que penetram na rede coletora de esgoto
através de juntas defeituosas das tubulações, paredes de poços de visita, etc.
A taxa de infiltração depende muito das juntas das tubulações, do tipo de
elementos de inspeção, do tipo de solo e da posição do lençol freático. Os
valores médios são de 0,3 a 0,5 L/s.km;
•
Os despejos industriais são efluentes de indústrias que, devido às
características favoráveis, são admitidos na rede de esgoto. Os esgotos
industriais ocorrem em pontos específicos da rede coletora e suas
características dependem da indústria.
5
2.2. Características do esgoto
O esgoto sanitário contém, aproximadamente, 99,9% de água. O restante, 0,1%, é a
fração que inclui sólidos orgânicos e inorgânicos, suspensos e dissolvidos, bem como os
microorganismos. A figura 02 mostra uma distribuição típica, entre os diversos tipos de
sólidos presentes num esgoto bruto de composição média (VON SPERLING, 1996).
Figura 02. Distribuição aproximada dos sólidos do esgoto bruto
(em concentração). Fonte: adaptado de Von Sperling (1996).
As principais características físicas dos esgotos sanitários são (FUNASA, 2004):
•
Temperatura: em geral, é pouco superior à das águas de abastecimento. A
velocidade de decomposição do esgoto é proporcional ao aumento da
temperatura;
•
Odores: são causados pelos gases formados no processo de decomposição,
assim o odor de mofo, típico de esgoto fresco é razoavelmente suportável e o
odor de ovo podre, insuportável, é típico do esgoto velho ou séptico, em
virtude da presença de gás sulfídrico;
•
Cor e turbidez: indicam de imediato o estado de decomposição do esgoto. A
tonalidade acinzentada acompanhada alguma turbidez é típica do esgoto fresco
e a cor preta é típica do esgoto velho;
6
•
Variação de vazão: depende dos costumes dos habitantes. A vazão doméstica
do esgoto é calculada em função do consumo médio diário de água de um
indivíduo. Estima-se que para cada 100 litros de água consumida, são lançados
aproximadamente 80 litros de esgoto na rede coletora, ou seja, 80%.
As principais características químicas dos esgotos, de acordo com a FUNASA (2004)
são:
•
Matéria orgânica: cerca de 70% dos sólidos no esgoto são de origem orgânica,
geralmente esses compostos orgânicos são uma combinação de carbono,
hidrogênio e oxigênio, e algumas vezes com nitrogênio;
•
Matéria inorgânica: é formada principalmente pela presença de areia e de
substancias minerais dissolvidas.
Segundo a FUNASA (2004), as principais características biológicas do esgoto são:
•
Microorganismos: os principais são as bactérias, os fungos, os protozoários, os
vírus e as algas;
•
Indicadores de poluição: são vários organismos cuja presença num corpo
d´água indica uma forma qualquer de poluição. Para indicar a poluição de
origem humana adotam-se os organismos do grupo coliformes como
indicadores. As bactérias coliformes são típicas do intestino humano e de
outros animais de sangue quente. Estão presentes nas fezes humanas (100 a
400 bilhões de coliformes/hab.dia) e são de simples determinação.
7
2.3. Características físicas dos esgotos
As principais características físicas que representam o estado em que se encontram
águas residuárias são a coloração, a turbidez, o odor, a variação de vazão, a matéria sólida e a
temperatura.
2.3.1. Coloração
A coloração indica o estado de decomposição do esgoto, e fornecem dados que podem
caracterizar o estado do despejo. Como exemplo, a cor preta é típica do esgoto velho e de uma
decomposição parcial, enquanto a tonalidade acinzentada já indica um esgoto fresco
(JORDÃO e PESSÔA, 1995).
2.3.2. Turbidez
Assim como a coloração, a turbidez também indica o estado em que o esgoto se
encontra. Este parâmetro está relacionado com a concentração dos sólidos em suspensão.
Esgotos mais frescos ou mais concentrados possuem geralmente maior turbidez (VON
SPERLING, 1996).
2.3.3. Odor
Durante o processo de decomposição, alguns odores característicos de esgotos podem
ser gerados. Jordão e Pessoa (1995) citam três odores como sendo os principais:
•
odor razoavelmente suportável, típico do esgoto fresco;
•
odor insuportável, típico do esgoto velho ou séptico, que provém da formação de
gás sulfídrico oriundo da decomposição do lodo contido nos despejos; e
•
odores variados, de produtos podres como de repolho, peixe, legumes; de fezes;
de produtos rançosos; de acordo com a predominância de produtos sulfurosos,
nitrogenados, ácidos orgânicos, etc.
8
A matéria orgânica e o lodo retido em alguma fase do tratamento de esgoto podem
ocasionar maus odores em uma Estação de Tratamento de Esgoto (ETE). Além disto, as
reações que ocorrem no decorrer do tratamento produzem subprodutos que causam mau
cheiro (H2S e outros polienxofres, NH3 e outras aminas). A temperatura também tem
influência na emissão de odores (SILVA, 2004).
2.3.4. Variação de esgoto
Os esgotos oriundos de uma cidade e que contribuem para a estação de tratamento de
esgoto são basicamente originados de três fontes distintas (VON SPERLING, 1996):
•
Esgotos domésticos: oriundos dos domicílios bem como de atividades comerciais e
institucionais de um a localidade;
•
Águas de infiltração: ocorrem através de tubos defeituosos, conexões, juntas ou
paredes de poços de visita;
•
Despejos industriais: advindo das indústrias é função precípua do tipo e porte da
indústria processo, grau de reciclagem, existência de pré-tratamento dentre outros.
De acordo com Von Sperling (1996) a Figura 03 apresenta um hidrograma típico da
vazão afluente a uma ETE ao longo do dia. Podem-se observar os dois picos principais: o pico
do início da manhã (mais pronunciado) e o pico do início da noite (mais distribuído). A vazão
média diária é aquela, na qual, as áreas acima e abaixo do valor médio se igualam.
9
Figura 03. Hidrograma típico da vazão afluente a uma ETE.
Fonte: Von Sperling (1996).
2.3.5. Matéria sólida
Jordão e Pessoa (1995) classificam a matéria sólida presente nas águas residuárias
seguindo a nomenclatura:
•
função das dimensões das partículas: sólidos em suspensão, sólidos coloidais ou
sólidos dissolvidos;
•
função da sedimentabilidade: sólidos sedimentáveis, sólidos flutuantes ou flotáveis
ou sólidos não sedimentáveis;
•
função da secagem, a alta temperatura (550 a 600ºC): sólidos fixos ou sólidos
voláteis;
•
função da secagem em temperatura média (103 a 105ºC): sólidos totais, sólidos em
suspensão ou sólidos dissolvidos.
Um dos parâmetros de grande utilização em sistemas de esgotos é a quantidade total
de sólidos. Seu módulo é o somatório de todos os sólidos dissolvidos e dos não dissolvidos
em um líquido. A sua determinação é normatizada, e consiste na determinação da matéria que
permanece como resíduo após sofrer uma evaporação a 103ºC (VON SPERLING, 1996).
10
2.3.6. Temperatura
A temperatura influi diretamente na taxa de qualquer reação química, que aumenta
com sua elevação, salvo os casos onde a alta temperatura produza alterações no catalisador ou
nos reagentes.
Em se tratando de reações de natureza biológica, a velocidade de decomposição do
esgoto aumenta de acordo com a temperatura, sendo a faixa ideal para atividade biológica
contida entre 25 e 35ºC, sendo ainda 15ºC a temperatura abaixo da qual as bactérias
formadoras do metano se torna inativo na digestão anaeróbia. Dentro dos tanques sépticos
(fossas), por exemplo, ocorre a digestão anaeróbia (JORDÃO e PESSOA, 1995)
2.4.
Características químicas dos esgotos
Segundo Jordão e Pessoa (1995) sugerem que a origem dos esgotos, estes podem ser
classificados em dois grandes grupos: da matéria orgânica e da matéria inorgânica.
2.4.1. Matéria orgânica
Cerca de 70% dos sólidos no esgoto médio são de origem orgânica. Estes compostos
são constituídos principalmente por proteínas, carboidratos, gordura e óleos, e em menor
parte, por uréia, surfartantes, fenóis, pesticidas. Contudo ainda divide-se esta fração de
material orgânico seguindo o critério de biodegradabilidade, classificando-os em inerte ou
biodegradável (JORDÃO e PESSOA, 1995).
2.4.1.1. Proteínas
Liberam nitrogênio, carbono, hidrogênio, oxigênio e podem conter fósforo,
enxofre e ferro. São geralmente de origem animal, mas ocorrem em vegetais também.
11
O enxofre fornecido pelas proteínas é responsável pela produção do gás sulfídrico
presente nos despejos (SILVA, 2004).
2.4.1.2. Carboidratos
Segundo Silva (2004), contêm carbono, hidrogênio e oxigênio, e são as
primeiras substâncias a serem atacadas pelas bactérias. Estão presentes principalmente
nos açúcares, amido e celulose. A degradação bacteriana nos carboidratos produz
ácidos orgânicos, que podem gerar aumento na acidez do esgoto.
2.4.1.3. Gorduras e óleos
Segundo a FUNASA (2004), também designados como matéria graxa, às
gorduras e os óleos se encontram presentes nos despejos domésticos e sua origem, em
geral, se dá pelo uso de manteiga, óleos vegetais, carnes, etc. Além disso, podem estar
presentes nos despejos produtos não tão comuns, como querosene, óleos proveniente
de garagens. São indesejáveis em um sistema de tratamento de esgotos, pois formam
uma camada de escuma e podem vir a entupir os filtros, além de prejudicar a vida
biológica.
2.4.2. Matéria Inorgânica
Silva (2004) afirmou que a matéria inorgânica existente nos esgotos é constituída, em
geral, de areia e outras substâncias minerais dissolvidas, provenientes de águas de lavagens.
Não é usual a remoção deste tipo de material, que pouco influenciará em um sistema de
tratamento de esgotos pelo fato de ser um material inerte. Entretanto, deve-se estar atento às
possibilidades de entupimento e saturação de filtros e tanques, quando há grande quantidade
deste material.
12
2.5. Características biológicas dos esgotos
Destacam-se como características biológicas dos esgotos os microrganismos e os
indicadores de poluição chamados de patogênicos.
2.5.1. Microrganismos
As bactérias, fungos, protozoários, vírus e algas são os microrganismos mais
importantes no esgoto sanitário (NUVOLARI, 2003).
As algas apresentam grande variedade de formas e dimensões. No caso de lagos e
lagoas, a reprodução de algas é estimulada com o lançamento de efluentes de estações de
tratamento ricos em nutrientes (nitratos e fosfatos). Este lançamento é indesejável quando o
seu crescimento é demasiado – também conhecido como floração – e deve ser restringido. O
excessivo enriquecimento de nutrientes do corpo receptor seja ele um lago ou lagoa é
denominado de eutrofização, que nada mais é do que a superprodução de algas em floração
(SILVA, 2004).
Segundo Nuvolari (2003), as bactérias na sua grande maioria são unicelulares
procariontes se reproduzem por divisão celular, possuem tamanho de 0,5 a 1 µm, são
filamentosas e sua absorção de nutrientes se da pela membrana celular.
Segundo o último autor, os fungos sob certas condições aparecem, mas, são
indesejáveis e a maioria é filamentosa. É estritamente aeróbio o que permite seu controle por
anaerobiose temporária.
Ainda segundo aquele autor, os protozoários alimentam-se de bactérias dispersas. No
decantador secundário e isto se torna uma vantagem, uma vez que bactérias dispersas (não
aderentes ao floco biológico) não sedimentam e acabam saindo com o efluente tratado. A
morte desses microrganismos pode ser um indicador da ocorrência de produtos tóxicos.
13
2.5.2. Patogênicos
Os microrganismos patogênicos aparecem no esgoto a partir das excretas de
indivíduos doentes. A identificação dos mesmos na água é praticamente inviável devido a
complexidade dos procedimentos de análise dos custos elevados e do longo tempo para se
obter resultados, como descreveu Nuvolari (2003).
Para este autor as bactérias do grupo coliforme por estarem presentes em grande
número no trato intestinal humano e de outros animais de sangue quente, sendo eliminados
em grande número pelas fezes constituem o indicador de contaminação fecal mais utilizado
em todo mundo.
Figura 04. Coliforme fecal presente na água.
2.6. Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO)
Também conhecida como BOD (Biochemical Oxygen Demand), a DBO é um dos
parâmetros mais utilizados no que se refere ao tratamento de esgotos. Segundo Netto et al.
(1977), a DBO mede a quantidade de matéria orgânica oxidável por ação de bactéria.
Macintyre (1996) caracteriza a DBO como avidez de oxigênio para atender ao metabolismo
das bactérias e a transformação da matéria orgânica. Na verdade, as duas definições,
aparentemente um pouco distintas, significam a mesma coisa. A DBO é utilizada para indicar
o grau de poluição de um esgoto, ou seja, um índice de concentração de matéria orgânica por
uma unidade de volume de água residuária. A medição da DBO é padronizada, segundo
14
Jordão e Pessoa (1995) pelo “Standard Methods for the Examination of Water and
Wastewater” que adota tempo de 5 dias e uma temperatura padrão de 20ºC. Vale ressaltar que
a DBO5 não representa a demanda total de oxigênio, pois a demanda total ocorre em período
muito superior (SILVA, 2004).
Netto et al. (1977) acredita que a DBOtotal é igual a 1,46 x DBO5 a 20ºC. A DBO5 a
20ºC, chamada simplificadamente em alguns casos de DBO, varia no esgoto doméstico bruto,
segundo Jordão e Pessôa (1995) e Macintyre (1996), entre 100 e 300 mg/l. Já Netto et al.,
(1977) afirma que, para esgoto sanitário, a média atinge 300 mgO2/litro.
A DBO ocorre em dois estágios: primeiramente a matéria carbonácea é oxidada, e em
seguida ocorre uma nitrificação. A DBO de 5 dias trabalha na faixa carbonácea (JORDÃO,
PESSÔA, 1995). A temperatura é fator relevante na determinação da duração de cada faixa. A
duração tende a diminuir com o aumento da temperatura.
A DBO é a quantidade de oxigênio dissolvido, necessária aos microorganismos, na
estabilização da matéria orgânica em decomposição, sob condições aeróbias. Num efluente,
quanto maior a quantidade de matéria orgânica biodegradável maior é este índice. No teste de
medição, a amostra deve ficar incubada a 20oC, durante cinco dias. Na Inglaterra, a
metodologia aplicada, 20oC seria a temperatura média dos rios ingleses e 5 dias o tempo
médio que a maioria dos rios ingleses levariam para ir desde a nascente até o mar. As
correções para DBO total também chamada de DBO última, e para outras temperaturas
podem ser estimadas da seguinte maneira (NUVOLARI, 2003):
•
DBO (5 dias) = 0,68 DBO (última) – para esgoto doméstico;
•
DBO (temp) = DBO (20oC) x K
(temp – 20C)
Onde: K = 1,047 – para esgoto doméstico
DBO (temp) = DBO a uma temperatura qualquer.
Segundo Von Sperling (1996), a DBO média de um esgoto doméstico é de 300 mg/L e
a carga per capita, que representa a contribuição de cada indivíduo por unidade de tempo é de
54 g/hab.dia de DBO.
15
2.7. Demanda Química de Oxigênio (DQO)
Também conhecida como COD (Chemical Oxygen Demand), a Demanda Química de
Oxigênio mede a quantidade de oxigênio necessária para oxidação da parte orgânica de uma
amostra que seja oxidável pelo permanganato ou dicromato de potássio em solução ácida.
A medição da DQO é padronizada “Standard Methods for the Examination of Water and
Wastewater” (NETTO, 1977).
De acordo com Silva (2004) a DQO leva em consideração qualquer fonte que
necessite de oxigênio, seja esta mineral ou orgânica. Já a DBO considera somente a demanda
da parte orgânica. Quando se trata de esgotos domésticos, a consideração pertinente fica ao
redor da DBO, pois os esgotos domésticos possuem poucos sais minerais solúveis.
A rapidez das respostas de DQO também pode ser citada como uma grande vantagem
com relação à DBO. Alguns aparelhos, segundo Jordão e Pessôa (1995), conseguem realizar
esta determinação em cerca de 2 minutos. O método do dicromato leva duas horas para
determinar a DQO do material.
A DQO visa medir o consumo de oxigênio que ocorre durante a oxidação química de
compostos orgânicos presentes numa água. Os valores obtidos é uma medida indireta do teor
de matéria orgânica presente (NUVOLARI, 2003).
A principal diferença com relação ao teste da DBO e DQO, naquele teste relaciona-se
a uma oxidação bioquímica da matéria orgânica, realizada inteiramente por microorganismos,
enquanto que a DQO corresponde a uma oxidação química da matéria orgânica, obtida
através de um forte oxidante (dicromato de potássio) em meio ácido, esclarece (VON
SPERLING, 1996).
Von Sperling (1996) descreve as principais vantagens do teste de DQO:
•
O tempo gasto de apenas 2 a 3 horas;
•
O resultado dá uma indicação do oxigênio requerido para a estabilização da
matéria orgânica.
16
Segundo o mesmo autor, para esgotos domésticos brutos, a relação DQO/DBO varia
em torno de 1,7 a 2,4. À medida que o esgoto passa pelas diversas unidades de tratamento de
esgoto, a relação vai aumentando, chegando ao efluente final do tratamento biológico com
valor DQO/DBO superior a 3,0.
Como desvantagens, podem-se apresentar a falta de especificação da velocidade com
que a bio-oxidação possa ocorrer (SILVA, 2004).
2.8. Demanda Total de Oxigênio (DTO)
Também conhecida como TOD (Total Oxygen Demand), a Demanda Total de
Oxigênio consiste em uma determinação instrumental capaz de não ser afetada por certos
poluentes que interferem mesmo no teste da DQO (por exemplo, amônia e benzeno), sendo o
teste realizado em três minutos (JORDÃO e PESSOA, 1995).
As nomenclaturas aqui apresentadas devem ser utilizadas com cautela, pois alguns
autores utilizam a mesma sigla com significados diferentes. É o caso de Silva e Mara (1979),
que em seu livro caracteriza a DTO como Demanda Teórica de Oxigênio. Neste trabalho, a
Demanda Teórica de Oxigênio foi tratada como DTeO, para diferenciá-la da Demanda Total
de Oxigênio.
2.9. Demanda Teórica de Oxigênio (DTeO)
Também conhecida como TEOD (Theoretical Oxygen Demand), a Demanda Teórica
de Oxigênio é a quantidade teórica de oxigênio necessária para oxidação completa da parte
orgânica de uma amostra, produzindo gás carbônico - CO2 - e gás sulfídrico - H2S. Como
exemplo, pode-se citar uma simples reação de oxidação da glucose, segundo Silva (2004)
(Equação 01).
C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O
Equação 01
17
A equação balanceada mostra que são necessárias 192 unidades de massa de 6O2 para
oxidar 180 unidades de massa de C6H12O6. Obtendo-se a massa do composto orgânico, podese encontrar a quantidade necessária de oxigênio para oxidação completa do material.
Contudo, a complexidade dos compostos existentes nos esgotos inviabiliza este processo
teórico (SILVA, 2004).
2.10. pH
Fator determinante no sucesso de alguns sistemas de tratamento de esgotos, a
existência do pH deve ser considerada. Pode-se chegar ao seu valor utilizando a Equação 02
(SILVA, 2004).
pH = -log [H+]
Equação 02
Onde:
pH: É uma sigla internacional inglesa;
Log: Logaritmo na base 10;
[H+]: É a concentração do íon hidrogênio;
2.11. Composição típica dos esgotos
Os autores Silva e Mara (1979) afirmaram que a matéria sólida representa apenas 0,1%
dos esgotos sanitários, sendo que a água é responsável pelos 99,9% restantes. A contribuição
“percapita” diária de DBO5 no Brasil pode ser de até 50g. A Tabela 01 apresenta as
concentrações em termos de DBO5 e DQO.
Tabela 01. Concentração em termos de DBO5 e DQO (SILVA e MARA, 1979).
Concentração
Fraca
Média
Grande
Muito Grande
DBO5 (mg/l)
200
350
500
750
DQO (mg/l)
400
700
1000
1500
18
Tanto Gonçalves e Souza (1997), como Jordão e Pessoa (1995), afirmaram que a
matéria sólida representa apenas 0,08% dos esgotos sanitários, sendo que a água é responsável
pelos 99,92% restantes. A diferença da composição em relação à proposta por Silva e Mara,
(1979) – 99,9% e 0,1% - não é significativa. A Tabela 02 contém a composição típica que
Gonçalves e Souza (1997) consideraram ser aplicável a esgotos sanitários.
Tabela 02. Composição típica de esgotos sanitários (GONÇALVES e SOUZA, 1997).
Concentrações
CONSTITUINTES
(em mg/L, onde não indicados)
Forte
Médio
Fraco
1 Sólidos Totais
1200
720
350
1.1 Dissolvidos totais
850
500
250
1.1.1 Fixos
525
300
145
1.1.2 Voláteis
325
200
105
1.2 Suspensos totais
350
220
100
1.2.1 Fixos
75
55
20
1.2.2 Voláteis
275
165
80
2 Sólidos sedimentáveis (ml/l)
20
10
5
3 DBO5, 20ºC
400
220
110
4 Carbono Total (TOC)
260
160
80
5 DQO
1000
500
250
6 Nitrogênio Total (como N)
85
40
20
6.1 Orgânico
35
15
8
6.2 Amônia livre
50
25
12
6.3 Nitritos
0
0
0
6.4 Nitratos
0
0
0
7 Fósforo total
15
8
7
7.1 Orgânico
5
3
1
7.2 Inorgânicos
10
5
3
8 Cloretos
100
50
30
9 Alcalinidade (como CaCO3)
150
100
50
10 Graxa
150
100
50
2.12. Processos de tratamento de esgoto
Atualmente, existem inúmeros processos para o tratamento de esgoto, individuais ou
combinados. A decisão pelo processo a ser empregado, deve-se levar em consideração,
principalmente, as condições do curso d´água receptor (estudo de autodepuração e os limites
definidos pela legislação ambiental) e da característica do esgoto bruto gerado. É necessário
certificar-se da eficiência de cada processo unitário e de seu custo, além da disponibilidade de
área (IMHOFF e IMHOFF, 1996).
19
Von Sperling (1996) cita que os aspectos importantes na seleção de sistemas de
tratamento de esgotos são: eficiência, confiabilidade, disposição do lodo, requisitos de área,
impactos ambientais, custos de operação, custos de implantação, sustentabilidade e
simplicidade. Cada sistema deve ser analisado individualmente, adotando-se a melhor
alternativa técnica e econômica.
O tratamento de esgoto é usualmente classificado através dos seguintes níveis,
segundo Von Sperling (1996), também demonstrado na Figura 05 abaixo:
•
Tratamento preliminar: objetiva apenas a remoção de sólidos grosseiros;
•
Tratamento primário: visa a remossão de sólidos sedimentáveis e parte da
matéria orgânica, predominando os mecanismos físicos;
•
Tratamento secundário: onde predominam mecanismos biológicos, com
objetivo principal de remoção de matéria orgânica e de nutrientes (nitrogênio e
fósforo);
•
Tratamento terciário: objetiva a remoção de poluentes específicos
(usualmente tóxicos ou compostos não biodegradáveis) ou ainda, a remoção
complementar de poluentes não suficiente mente removidos no tratamento
secundário. O tratamento terciário é bastante raro no Brasil.
Figura 05. Esquema usual de ETE.
20
Na divisão, apresentada (tratamento preliminar, primário, secundário e terciário) pelos
autores citados, existem duas pequenas divergências. Macintyre (1996) acredita que os
tratamentos preliminares, como o gradeamento, façam parte de sistemas de tratamento
primário. Apesar deste autor classificar esta etapa como tratamento preliminar, assim como os
demais autores mencionados, ele sugere que este tipo de tratamento esteja englobado nos
sistemas primários. Netto et al. (1977) propõe um desmembramento de sistemas de tratamento
terciário em: tratamento terciário e desinfecção; sendo que esta última é tratada pelos demais
autores como sendo parte integrante de um tratamento terciário.
Existe também a classificação dos processos de tratamento em físicos, químicos e
biológicos. Processos onde há predominância de atividades de decantação, filtração,
incineração, diluição ou homogeneização podem ser classificados como processos físicos. A
adição de elementos químicos caracteriza uma etapa química. Quando há necessidade da ação
de microorganismos para que os processos possam ocorrer, chamam-se estes de biológicos
(VON SPERLING, 1996).
Nuvolari (2003) descreve também que para atender sistemas individuais como
residência ou condomínios isolados há possibilidade de sistemas simplificados como exemplo
o tanque séptico.
De modo geral, os processos de tratamentos de uma ETE da COPASA - Companhia
de Saneamento de Minas Gerais, seguem as seguintes etapas (COPASA, 2007):
•
1ª etapa: Filtração grossa;
•
2ª etapa: Sedimentação primária;
•
3ª etapa: Filtração;
•
4ª etapa: Tanque de Aeração;
•
5ª etapa: Sedimentação final;
•
6ª etapa: Adição de cloro.
A primeira etapa ou tratamento preliminar é constituído de retirada dos sólidos do
esgoto, por partículas sólidas grosseiras, como lixo e areia. O processo utiliza os meios
físicos, como gradeamento, peneiramento e a sedimentação (COPASA, 2007).
A segunda etapa ou sedimentação primária reduz parte da matéria orgânica presente
nos esgotos removendo os sólidos em suspensão sedimentáveis e sólidos flutuantes. No
21
processo ainda contém sólidos em suspensão, não grosseiros, que são mais pesados que a
parte líquida. Esses sólidos se sedimentam, indo para o fundo dos decantadores, formando o
lodo primário bruto. Esse lodo é retirado do fundo do decantador, através de raspadores
mecanizados, tubulações ou bombas (COPASA, 2007).
Na terceira etapa ou filtração o efluente se encaminha para o filtro anaeróbio que
possui bactérias que crescem aderidas a uma camada suporte formando a biomassa, que reduz
a carga orgânica dos esgotos. O reator Anaeróbio de Manta de Lodo (UASB) na qual a
biomassa cresce dispersa no meio e não aderida como nos filtros. Esta biomassa, ao crescer,
forma pequenos grânulos, que por sua vez, tendem a servir de meio suporte para outras
bactérias. O fluxo do líquido é ascendente e são formados gases – metano e gás carbônico,
resultantes do processo de fermentação anaeróbia (COPASA, 2007).
A seguir na quarta etapa ou Tanque de aeração, remove a matéria orgânica e os sólidos
em suspensão. O processo é através de processos biológicos, utilizando reações bioquímicas,
através de microorganismos – bactérias aeróbias, facultativas, protozoários e fungos. Neste
processo aeróbio os microorganismos presentes nos esgotos se alimentam da matéria orgânica
presente, convertendo-a em gás carbônico, água e material celular. Esta decomposição
biológica do material orgânico requer a presença de oxigênio e outras condições ambientais
adequadas como temperatura, pH, tempo de contato, dentre outras variáveis (COPASA,
2007).
A sedimentação final na etapa cinco utiliza as lagoas de estabilização (ou lagoas de
oxidação) e suas variantes. Onde são lagoas construídas de forma simples, onde os esgotos
entram em uma extremidade e saem na oposta. A matéria orgânica, na forma de sólidos em
suspensão, fica no fundo da lagoa, formando um lodo que vai aos poucos sendo estabilizado.
O processo se baseia nos princípios da respiração e da fotossíntese: As algas existentes no
esgoto, na presença de luz, produzem oxigênio que é liberado através da fotossíntese. Esse
oxigênio dissolvido (OD) é utilizado pelas bactérias aeróbias (respiração) para se alimentarem
da matéria orgânica em suspensão e dissolvida presente no esgoto. O resultado é a produção
de sais minerais – alimento das algas - e de gás carbônico (COPASA, 2007).
Mas na última etapa, seis, o material remanescente continua com uma concentração de
microorganismos. Estes são removidos, comumente, através da adição de cloro, que diminui a
população restante dos microrganismos. O uso de cloro na desinfecção foi iniciado com a
22
aplicação do hipoclorito de sódio (NaOCl), obtido pela decomposição eletrolítica do sal.
Inicialmente, o cloro era empregado na desinfecção de águas somente em casos de epidemias.
A partir de 1902, a cloração foi adotada de maneira contínua na Bélgica. Em 1909, passou a
ser utilizado o cloro guardado em cilindros revestidos com chumbo. Os processos de cloração
evoluíram com o tempo, podendo esta evolução ser caracterizada em diferentes décadas
(ROSSIN, 1987).
2.13. Fases de tratamento
As fases constituintes do tratamento de esgoto seguem as seguintes premissas:
tratamentos preliminares, primários, secundários e terciários, descritos abaixo.
2.13.1. Tratamentos preliminares
O Tratamento preliminar do esgoto é sujeito aos processos de separação dos sólidos
mais grosseiros como sejam a gradagem que pode ser composto por grades grosseiras, grades
finas e/ou peneiras rotativas, o desarenamento nas caixas de areia e o desengorduramento nas
chamadas caixas de gordura ou em pré-decantadores. Nesta fase, o esgoto será desta forma,
preparado para as fases de tratamento subsequentes, podendo ser sujeito a um pré-arejamento
e a uma equalização tanto de caudais como de cargas poluentes (VON SPERLING, 1996).
A separação de sólidos grosseiros em suspensão, presentes em efluentes líquidos pode
ser feita, através das operações de gradeamento e peneiramento.
2.13.1.1. Gradeamento
Para Júnior (2001) dispositivos constituídos por barras paralelas e igualmente
espaçadas que destinam-se a reter sólidos grosseiros em suspensão e corpos flutuantes. O
gradeamento é a primeira unidade de uma estação de tratamento de esgoto, sendo que essa
unidade, só não deve ser prevista, na ausência total de sólidos grosseiros no efluente a ser
tratado.
23
Segundo este último autor, o sistema de gradeamento pode conter uma ou mais grades.
Elas quando grosseiras são utilizadas, quando o esgoto apresenta grande quantidade de
sujeira. Nas grades são retidas pedras, pedaços de madeira, brinquedos, animais mortos e
outros objetos de tamanho elevado.
As grades média e fina são empregadas para a retirada de partículas, que ultrapassam o
gradeamento grosseiro. As grades finas e médias podem ser instaladas, sem o
gradeamento grosseiro, no caso de remoção mecânica dos resíduos (JÚNIOR, 2001).
A Tabela 03 mostra as características das grades, e a Tabela 04, as eficiências das
mesmas, em função da espessura e das aberturas das barras.
Tabela 03. Aberturas ou espaçamentos e dimensões das barras (Fonte: JÚNIOR, 2001).
Tipo de grade
Grosseira
Média
Fina
Espaçamento (mm):
Espessuras mais usuais (mm):
4
10 e 13
60
10 e13
80
10 e 13
100
10 e13
20
8 e 10
30
8 e10
40
8 e 10
10
6 , 8 e 10
15
6, 8 e 10
20
6, 8 e 10
24
Tabela 04. Eficiência do sistema de gradeamento (Fonte: JÚNIOR, 2001).
t
a = 20 mm
a = 25 mm
a = 30 mm
6 mm
75 %
80 %
83,4 %
8 mm
73 %
76,8 %
80,3 %
10 mm
67,7 %
72,8 %
77 %
13 mm
60 %
66,7 %
71,5 %
Onde: a = espaço entre as barras; t = espessura das barras.
2.13.1.2. Peneiramento
O peneiramento tem como objetivo principal, a remoção de sólidos grosseiros com
granulometria maior que 0,25 mm. As peneiras podem ser classificadas em estáticas e
rotativas. Estas devem ser usadas principalmente, em sistemas de tratamento de águas
residuárias industriais, sendo que, em muitos casos, os sólidos separados podem ser
reaproveitados (JÚNIOR, 2001).
Para este autor, podem ser utilizadas anteriormente aos Reatores Anaeróbios, já
que estes apresentam ótimo desempenho no tratamento de efluentes líquidos, com baixas
concentrações de matéria orgânica solúvel e particulada.
O aparecimento de peneiras mecanizadas tende a mudar o uso quase exclusivo do
gradeamento, no tratamento preliminar de esgotos sanitários, conforme afirmou Junior
(2001).
2.13.1.3. Caixa de areia
A remoção da areia contida nos esgotos (Figura 06) é realizada pelas caixas de areias
ou desarenadores. O mecanismo de remoção da areia é simplesmente a sedimentação: os
grãos de areia, devido a suas maiores dimensões e densidade vão para o fundo do tanque,
25
enquanto a matéria orgânica, sendo de sedimentação bem mais lenta, permanece em
suspensão, seguindo para as unidades de jusante, afirmou Von Sperling (1996).
Figura 06. Caixa de areia após gradeamento.
2.13.2. Tratamentos primários
Apesar do esgoto apresentar um aspecto ligeiramente mais razoável após a fase de prératamento, posssui ainda praticamente inalteradas as suas características poluidoras. Por isto a
necessidade de novo tratamento. Nesta fase onde se separa a água dos matériais poluentes
apartir da sedimentação nos equipamentos, através ação física pode, em alguns casos, ser
ajudado pela adição de agentes químicos que através de coagulantes e floculantes
possibilitando a obtenção de flocos de matéria poluente de maiores dimensões e assim mais
facilmente decantáveis. Após o tratamento primário, a matéria poluente que permanece na
água é de reduzidas dimensões, normalmente constituida por coloides, devido a digestão do
lodo, não sendo por isso passível de ser removida por processos exclusivamente físicoquímicos (SILVA, 2004).
26
2.13.2.1. Decantador primário
A função dessa unidade é clarificar o esgoto, removovendo os sólidos que
isoladamente ou em flocos podem sedimentar seu próprio peso Nuvolari (2003).
Conforme cita aquele autor, as partículas que sedimentam, ao se acumularem no fundo
do decantador, formam o chamado lodo primário, que é daí retirado. Nessa unidade,
normalmente aproveita-se também para remoção de flutuantes: espuma, olóes e graxa
acumulados na superfície.
Quando ao formato, os decantadores primários podem ser: circulares (Figura 07),
quadrados ou retangulares. A remoção de lodo e de flutuantes pode ser mecanizada ou
não. De acordo com a NBR 12209 (ABNT, 1990) para vazões máximas Qmax > 250L/s, a
remoção de lodo deve ser mecanizada e obrigatoriamente deve prever mais de uma
unidade.
Figura 07. Decantador primário circular.
2.13.3. Tratamentos secundários
O tratamento secundário, geralmente consistindo num processo biológico, do tipo lodo
ativado ou do tipo filtro biológico, onde a matéria orgânica coloidal é consumida por
microorganismos nos chamados reatores biológicos. Estes reatores são normalmente
27
constituídos por tanques com grande quantidade de microrganismos aeróbios, havendo por
isso a necessidade de promover o seu arejamento. O esgoto saído do reator biológico contem
uma grande quantidade de microrganismos, sendo reduzida a matéria orgânica remanescente.
Os microrganismos sofrem posteriormente um processo de sedimentação nos designados
sedimentadores (decantadores) secundários. Terminado o tratamento secundário, as águas
residuais tratadas apresentam um reduzido nível de poluição por matéria orgânica, podendo na
maioria dos casos, serem admitidas no meio ambiente receptor (NEVES, 1974).
2.13.3.1. Lagoas de estabilização
Para Von Sperling (1996) este sistema constitui de uma forma simples de tratamento
de esgoto, baseando-se principalmente em movimento de terra de escavação e preparação
de taludes. Além do objetivo principal de remoção da matéria rica em carbono, as lagoas
realizam também o controle de organismos patogênicos em alguns casos.
Conforme o ultimo autor, entre os sistemas de lagoa de estabilização, o processo é
mais simples, dependendo unicamente de fenômenos puramente naturais. O esgoto
afluente entra em uma extremidade da lagoa e sai na extremidade oposta. Ao longo desse
percurso, que demora vários dias, uma série de eventos contribui para a purificação dos
esgotos.
A lagoa facultativa (Figura 08) a DBO permanece em torno de 50 a 70% removida na
lagoa anaeróbia, enquanto a DBO remanescente é removida na lagoa facultativa. O
sistema ocupa uma área inferior ao de uma lagoa facultativa única (VON SPERLING,
1986).
28
Figura 08. Lagoa facultativa.
Nas lagoas aeradas facultativas, o mecanismo de temoção da DBO são
similares aos de uma lagoa facultativa. No entanto, o oxigênio é fornecido por
aeradores mecânicos, ao invés da fotossíntese. Como a lagoa também é facultativa,
uma grande parte dos sólidos do esgoto e da biomassa sedimenta, sendo decomposta
anaerobiamente no fundo, afirma Von Sperling (1986).
Para as lagoas aeradas de mistura completa, segundo o mesmo autor, a energia
introduzida por unidade de volume da lagoa é elevada, o que faz com que os sólidos
permaneçam dispersos no meio, ou em mistura completa. A decorrente maior
concentração de bactérias no meio líquido aumenta a eficiência do sistema na remoção
da DBO, o que permite que a lagoa tenha um volume inferior ao de uma lagoa aerada
facultativa. No entanto, o efluente contém elevados teores de sólidos (bactérias), que
necessitam ser removidas antes do lançamento no corpo receptor. A lagoa de
decantação a jusante propicia condições para esta remoção. O lodo da lagoa de
decantação deve ser removido em períodos de poucos anos.
O objetivo principal, da lagoa de maturação, é a remoção de organismos
patogênicos. Nas lagoas de maturação predominam condições ambientais adversas
para as bactérias patogênicas, como radição ultravioleta, elevado pH, elevado OD,
temperaturas mais baixas que o corpo humano, falta de nutrientes e predação por
outros organismos. Ovos de helmintos e cistos de protozoários tendem a sedimentar.
As lagoas de maturação constituem um pós-tratamento de processos que ohbjetivem a
remoção da DBO, sendo usualmente projetadas como uma série de lagoas, ou como
29
uma lagoa única com dimensões por chicanas. A eficiência na remoção de coliforme é
elevada, segundo a afirmação de Von Sperling (1986).
Muitas das vezes para o alcance de uma melhor eficiência no tratamento de
esgoto conforme citou Nuvolari (2003), faz-se a associação destes tipos de lagoas de
estabilização. Um dos mais utilizados é o sistema australiano, que é a combinação de
três delas: lagoa anaeróbia, lagoa facultativa e uma lagoa de maturação (Figura 09).
Figura 09. Associação de lagoas de estabilização.
2.13.3.2. Reatores anaeróbios
O processo anaeróbio está através dos reatores de manta de lodo que apresentam
inúmeras vantagens em relação ao processo aeróbio convencional, aplicando em locais
com temperaturas elevadas, como é o caso da maioria dos municípios brasileiros, este
sistema se apresenta como uma solução devido o baixo consumo de energia, baixa
produção de lodo, desidratação do lodo, eficiente remoção de DBO e DQO, dentre outros
(CHERNICHARO, 1997).
O princípio dos reatores é dividir o esgoto bruto em três fases ( separador trifásico):
fase líquida, gasosa e sólida. A fase líquida é o efluente líquido que sai após o seu
tratamento, com eficiência aproximada de 60% a 80% de remoção de DBO (VON
30
SPERLING, 1996). A fase gasosa é o biogás gerado no processo anaeróbio, que é
comumente queimado para evitar o mau cheiro por causa do gás metano (NUVOLARI,
2003). A fase sólida é o lodo mais pesado gerado no compartimento de digestão, cuja
idade são usualmente superior a 30 dias (CHERNICHARO, 1997).
Os reatores anaeróbios de manta de lodo são também frequentemente denominados de
Reatores Anaeróbios de Fluxo Ascendente (RAFA ou UASB), demonstrado na Figura 10.
O custo de implantação varia entre US$ 20 a US$ 40 por habitante e gera uma quantidade
de lodo a ser tratado anualmente entre 0,07 a 0,1 m3/habitante, segundo Von Sperling
(1996).
Figura 10. Modelos de reatores anaeróbios.
O princípio do processo deste reator inicia-se após sua alimentação em baixa
taxa no modo ascendente do lodo. Esta partida do sistema constitui na fase mais
importante do reator. Posteriormente com o aumento da eficiência do processo, após
alguns meses de operação, esta taxa deve ser aumentada (CHERNICHARO, 1997).
Segundo Chernicharo (1997), nos reatores a produção de biogás é muito
importante para a boa mistura do leito do lodo. Entretanto, taxas muito elevadas de
produção de gás podem afetar negativamente a partida do processo, porque o lodo
pode se expandir excessivamente em direção à parte superior do reator, sendo perdido
juntamente com o efluente.
31
Uma das principais características dos reatores anaeróbios é a geração de lodo.
Young (1991) recomendou que os sólidos não sejam descartados do reator até que a
concentração da zona de lodo exceda a 5% em peso. Mesmos nestas condições, o
descarte só deve ser efetuado se a manta de lodo penetrar no meio suporte ou se a
concentração de sólidos no efluente aumentarem significativamente. Caso não ocorra a
distinção entre a manta de lodo e o leito de lodo (distribuição uniforme), o descarte de
sólidos deve ser feito sempre que a concentração aproximar-se de 7% em peso,
situação em que o fluxo da massa de sólidos ficará dificultado, podendo favorecer a
formação de caminhos preferenciais para o esgoto, além de dificultar a remoção do
lodo excedente.
2.13.3.3. Lodos ativados
O sistema de lodos ativado é amplamente utilizado no mundo, como tratamento
de dejeto domésticos e industriais. No entanto o sistema de lodo ativo inclui um índice
de mecanização superior ao de outros sistemas de tratamento, implicando em uma
operação mais tecnológica e maior consumo de energia (VON SPERLING, 1997).
Conforme citou Von Sperling (1996), no sistema de lodos ativados há um
reservatório de bactérias, ainda ativas e ávidas na unidade de decantação, caso parte
destas bactérias seja retornada à unidade de aeração, a concentração de bactérias
sofrerá acréscimo nesta unidade. Este princípio básico do sistema de lodos ativados,
em que os sólidos serão recirculados do fundo da unidade de decantação, por meio de
bombeamento, para a unidade de aeração. As unidades essenciais no sistema de lodos
ativados em fluxo contínuo são: tanque de aeração, tanque de decantação e elevatório
de recirculação de lodo (Figura 11).
32
Figura 11. Esquema de tratamento: lodos ativados.
Existem três tipos de sistemas de lodos ativos (VON SPERLING, 1996):
convencional, de fluxo contínuo e fluxo intermitente. Sendo as diferenças básicas entre
eles nos equipamentos básicos. No lodo ativo convencional, existem aeradores,
elevatórios de recirculação, removedores de lodo nos decantadores e nos adensadores,
misturadores nos digestores, equipamento para gás, elevatório para retorno de
sobrenadantes e drenos. Para o sistema de lodos de fluxo contínuo existem aeradores,
elevatório de recirculação, removedores de lodo nos decantadores e nos adensadores e
elevatórios para retorno de sobrenadantes e drenos. E por fim os de fluxo contínuo que
possuem aeradores, removedores de lodo nos adensadores e elevatório para retorno de
sobrenadantes e drenos.
Para
Von Sperling (1996), o processo utiliza um reator bioquímico de
remoção de matéria orgânica em determinadas condições de acumulo de nitrogênio. A
biomassa utiliza o esgoto bruto para se desenvolver, na etapa seguinte, utiliza o
decantador secundário onde ocorre a sedimentação dessa biomassa, permitindo que o
efluente final se torne clarificado.
33
2.13.3.4. Decantador secundário
O decantador secundário, mostrado na Figura 12, possui uma sedimentação de
sólidos, de fundamental importância ao sistema. Existem basicamente quatro tipos de
sedimentação descritos; a direta nos quais as partículas sedimentam em separado, sem
aglutinação, dessa forma são mantidos suas características físicas como forma,
tamanho e velocidade de sedimentação; a floculenta, ocorre aglutinação das partículas,
alterando as suas características, em decorrência há aumento de densidade e
velocidade do floco; a zonal, que em líquidos com alta concentração de sólidos, forma
um manto único, com separação do sólido e do líquido; e zonal elevada, com maior
concentração de sólidos, ocorrendo até compressão das partículas devido ao seu peso,
expulsando a água da matriz do floco (NUVOLARI, 2003).
Figura 12. Decantador secundário.
O cálculo da área superficial requerida é o principal aspecto no projeto de um
decantador. A determinação da área usualmente é obtida através dos seguintes
parâmetros de projetos (VON SPERLING, 1997):
•
Taxa de aplicação hidráulica: corresponde ao quociente entre a vazão
afluente à estação e a área superficial dos decantadores;
•
Taxa de aplicação de sólidos: corresponde ao quociente entre a carga de
sólidos aplicada e área superficial dos decantadores.
34
O tempo de detenção, segundo a NBR 570 (ABNT, 1989) apud Von Sperling
(1997), está intimamente associado ao seu volume, ou seja, à sua profundidade. A
referida norma sugere que o tempo de detenção hidráulica seja igual ou superior a 1,5
horas, relativo à vazão média.
2.13.3.5. Filtros biológicos
O processo de filtros biológicos consiste num conceito totalmente diferente dos
processos anteriores. Ao invés da biomassa crescer dispersa em um tanque ou lagoa,
ela cresce aderida a um meio suporte, segundo Von Sperling (1996).
Um filtro biológico compreende basicamente, um leito de material grosseiro,
tal com pedras, ripas ou material plástico, sobre o qual os esgotos são aplicados sob a
forma de gotas ou jatos. Após a aplicação, os esgotos percolam em direção aos drenos
do fundo. Essa percolação permite o crescimento bacteriano na superfície da pedra ou
do material de enchimento, na forma de uma película fixa. O esgoto passa sobre a
população microbiana aderida, promovendo o contato entre os microorganismos e o
material orgânico (VON SPERLING, 1996).
A proliferação de moscas, problema comum nos filtros com taxas de aplicação
hidráulica intermediária e baixa, neste caso, diminui, pois as larvas são careadas,
descreveu Nuvolari (2003).
São sistemas aeróbios, afirma Von Sperling (1996), pois o ar circula nos
espaços vazios entre o meio suporte. A aplicação dos esgotos sobre o meio é
frequentemente feita através de distribuidores rotativos e são normalmente circulares,
como mostra a Figura 13.
35
Figura 13. Filtro biológico.
2.13.3.6. Tanque de Sedimentação
O dimensionamento de tanques de sedimentação secundários, utilizados após
filtros biológicos, ainda não é normatizado para pequenas contribuições de esgoto.
Jordão e Pessoa (1995) indicam para dimensionamento de tanques de sedimentação
secundários a taxa de 1/15 metros quadrados de área superficial para cada 1 m3 de
efluente lançado. Além deste, o autor sugere um tempo de detenção hidráulica da
ordem de duas horas. A NBR 12209 (ABNT, 1992) específica para decantador final,
uma taxa igual ou inferior a 36 m3 de efluente por m2 de área superficial. No entanto,
a adoção de métodos de dimensionamento referente a grandes contribuições não
promove resultados satisfatórios. Existe também a possibilidade de utilizar filtros do
tipo bolsa ou do tipo cartucho, que podem ser uma ótima opção para pequenas vazões.
Estes filtros retém materiais sólidos que por ventura tentem sair do tanque de
decantação, em função de um regime turbulento dentro do tanque.
Seu funcionamento é semelhante com o do Tanque Séptico. A sua função é
promover a sedimentação de partículas sólidas, através da diferença de densidade e
utilizando-se de um tempo de detenção hidráulico, evitando com que estas estejam
presentes no efluente final. Grande parte destas partículas sólidas é proveniente do
desprendimento de biofilme do Filtro Aerado, já que o processo com oxigênio produz
grande quantidade de bactérias (SILVA, 2004).
36
2.13.4. Tratamentos terciários
Para o lançamento final do esgoto no corpo receptor, às vezes, é necessário proceder à
desinfecção das águas residuais tratadas para a remoção dos organismos patogênicos ou, em
casos especiais, à remoção de determinados nutrientes, como o nitrogênio e o fósforo, que
podem potenciar, isoladamente ou em conjunto, a eutrofização das águas receptoras (NEVES,
1974).
2.13.4.1. Clorador
O Clorador, ou Tanque de Desinfecção é um sistema de tratamento químico e
terciário, com função de desinfecção do efluente das outras unidades. Este tanque de
desinfecção (Figura 14) tem como finalidade exterminar total ou parcialmente as
bactérias e os demais organismos patogênicos presentes no esgoto tratado. Uma
substância desinfetante – no caso, o Cloro – atua diretamente nestes patogênicos,
penetrando em suas células e reagindo com suas enzimas, resultando na morte dos
organismos (SILVA, 2004).
Figura 14. Unidade de cloração em uma ETE.
37
2.13.4.2. Desinfecção com ozônio
O ozônio possui alto poder germicida contra uma grande variedade de
microorganismos patogênicos, incluindo-se as bactérias, protozoários e os vírus. A
desinfecção com esse produto não é afetada pelo valor do pH. Devido à decomposição
muito rápida do radical livre hidroxila, uma maior concentração de ozônio deve ser
usada em valores de pH mais alto, para se manter a eficiência (NUVOLARI, 2003).
2.13.4.3. Desinfecção com dióxido de cloro (ClO2)
De acordo com Nuvolari (2003) Desde o início do século XX, quando foi
utilizado pela primeira vez na Bélgica, o dióxido de cloro ficou conhecido como
poderoso desinfetante. Aproximadamente 700 a 900 sistemas utilizam o dióxido de
cloro para a desinfecção de patogênicos. É uma combinação neutra de cloro no estado
de oxidação +IV. Desinfeta por oxidação, porém, não clora.
Várias investigações foram feitas para determinar a eficácia da ação germicida
do dióxido de cloro desde a sua introdução, em 1944. Os resultados demonstraram que
o ClO2 é um desinfetante mais efetivo que o cloro, mas, é menos efetivo que o ozônio,
afirmou Nuvolari (2003).
2.13.4.4. Radiação ultravioleta
Diferentemente da maioria dos desinfetantes, a radiação ultravioleta não
provoca a inativação de microorganismos por interação química. Esta, inativa
organismos por absorção de luz, que causa uma reação fotoquímica, alterando
componentes moleculares essenciais para as funções das células. Como os seus raios
penetram na parede das células do microorganismo, a energia interfere nos ácidos
nucléicos e outros componentes vitais, resultando em danos ou morte, de acordo com
Nuvolari (2003).
38
Ainda segundo o mesmo autor, o grau de destruição ou inativação de
microorganismos está diretamente relacionado à dose de radiação ultravioleta a ser
aplicada. A Figura 15, mostra um sistema de tratamento terciário de esgoto com o uso
da radiação ultravioleta.
Figura 15. Tratamento terciário do esgoto com radiação ultravioleta.
2.14. Tratamentos simplificados
Os tratamentos simplificados são recomendados para soluções individuais ou de
pequenas comunidades. O tanque séptico é a solução mais utilizada e representa 8% do tipo
de tratamento de esgoto utilizado no Brasil (PNS, 2000). No entanto, na maioria das vezes, o
tanque séptico é seguido de um tratamento complementar. Apresenta-se a seguir, detalhes
sobre o tanque séptico, o filtro anaeróbio e o filtro aeróbio.
2.14.1. Tanque Séptico (TS)
De acordo com Neto (1997), o tanque séptico foi descoberto em 1872, na França,
quando Jean Louis Mouras percebeu que o volume de sólidos acumulados durante 12 anos em
um tanque de alvenaria, que ele havia idealizado e construído, para receber os esgotos da
cozinha, antes de lançá-lo em um sumidouro, era muito menor do que ele imaginava.
39
A denominação de tanque séptico derivou da palavra em latim sepsis, que significa
decomposição, putrefação, fenômeno em que intervém a atividade microbiológica.
Com a colaboração de Abade Moigne, Mouras realizou uma série de experiências até
1881, quando o invento foi patenteado como "Fossa Mouras". Os estudos foram avançando e,
em 1896, Donald Cameron patenteou o "Tanque Séptico", na Grã Bretanha. Em 1903, o
inglês W. O. Travis concebeu o "Tanque Hidrolítico" (tanque séptico com subdivisão interna).
Karl Imhoff, em 1905, idealizou o "Tanque Imhoff" (tanque séptico com câmaras
sobrepostas).
No Brasil, a aplicação pioneira parece ter sido o grande tanque construído em
Campinas-SP, para o tratamento de esgotos urbanos, em 1892 (Netto, 1985). Mas somente a
partir dos últimos anos da década de 1930, os tanques sépticos começaram a ser difundidos
em nosso país.
É comum encontrarmos, também, o termo fossa séptica. De acordo com o mini
dicionário Sacconi (1996), fossa significa: "poço onde se despejam águas servidas de matérias
fecais" e tanque: "depósito de água e outros líquidos". Para Branco e Hess (1972), tanque
séptico é o construído em alvenaria ou outro material, enquanto que fossa séptica é a que trata
de um simples buraco ou fossa cavada no solo. A norma brasileira NBR-7229 (ABNT, 1993)
utilizava fossa séptica até 1993, quando foi revista, passou a adotar tanque séptico. Neste
trabalho, utilizou-se tanque séptico, que é a nomenclatura utilizada atualmente pela ABNT
(Associação Brasileira de Normas Técnicas) e define tanque séptico como "unidade cilíndrica
ou prismática retangular de fluxo horizontal, para tratamento de esgotos por processos de
sedimentação, flotação e digestão".
A primeira Norma Brasileira a respeito dos tanques sépticos foi a NB-41, de 1963, que
foi baseada na norma alemã DIN 4261 e na norma do estado de Nova York, dos Estados
Unidos, com algumas adaptações às condições brasileiras, principalmente no que diz respeito
ao baixo poder aquisitivo da população e à pequena extensão dos lotes de terreno nos bairros
periféricos das cidades (Branco e Hess, 1972). Segundo Neto (1997), a NB-41 recomendava a
utilização de valas de infiltração para "polimento" dos efluentes de tanques sépticos, quando
necessário.
40
Segundo Netto (1985), em março de 1982, foi publicada a NBR 7229, uma revisão da
NB-41, que representou um grande passo, no sentido de dar alguma ordem em um mercado
extremamente desorientado. A principal mudança foi a introdução da utilização de filtros
biológicos anaeróbios de fluxo ascendente, com leito fixo de pedras, como solução alternativa
para o tratamento complementar do efluente do TS (Tanque Séptico).
Em agosto de 1989, iniciaram-se os estudos para a revisão da NBR 7229/82. O termo
fossa foi substituído por tanque. A Comissão decidiu desmembrar a referida norma em três
outras, sendo a primeira sobre TS, a segunda, sobre o tratamento complementar do efluente e
a terceira, sobre a disposição dos sólidos (Kamiyama, 1993c).
A primeira das três normas recebeu o título de "Projeto, construção e operação de
sistemas de tanques sépticos" e teve, como texto base, a NBR 7229/82, com as suas
alterações. Assim, em setembro de 1993, foi publicada a nova NBR 7229, que aprofundou e
detalhou melhor o sistema de tanque séptico, com algumas mudanças principalmente nos
cálculos e parâmetros utilizados. Kamiyama (1993c) destacou que uma das importantes
mudanças introduzidas foi a indicação, para alguns tipos de tratamentos ali propostos,
concretamente e em números, os limites das capacidades para remoção de poluentes. Outro
destaque foi a introdução do Filtro Aeróbio Submerso (FAES), cujas vantagens consistem na
alta qualidade do seu efluente, na facilidade de manutenção, quando comparado com outros
processos aeróbios de tratamento e reduzida área requerida.
A segunda norma - NBR 13.969 foi publicada em setembro de 1997, com o título:
"Tanques sépticos - unidades de tratamento complementar e disposição final dos efluentes
líquidos - Projeto, construção e operação".
A terceira e última norma da série está em fase de elaboração, cujo título é:
"Tratamento e disposição final de sólidos do sistema de tanque séptico" e vai completar o
assunto, abrangendo, dessa forma, todos os aspectos de tratamento de esgotos no sistema
local.
O funcionamento de um tanque séptico (Figura 16) foi assim descrito por Chernicharo
(1997):
41
•
Os sólidos sedimentáveis presentes no esgoto afluente vão ao fundo do tanque,
passando a constituir uma camada de lodo;
•
Os óleos e graxas e outros materiais mais leves presentes no esgoto afluente
flutuam até a superfície do tanque, vindo a formar uma camada de escuma;
•
O esgoto, livre dos materiais sedimentáveis e flutuantes, flui entre as camadas
de lodo e de escuma, deixando o tanque séptico em sua extremidade oposta, de
onde é encaminhado a uma unidade de pós-tratamento ou de disposição final;
•
O material orgânico retido no fundo do tanque sofre uma decomposição
facultativa e anaeróbia, sendo convertido em compostos mais estáveis, como
CO2 (gás carbônico), CH4 (metano) e H2S (sulfeto). Embora o H2S seja
produzido nos tanques sépticos, problemas de odor não são usualmente
observados, uma vez que este se combina com metais acumulados no lodo,
vindo a formar sulfetos metálicos insolúveis;
•
A decomposição anaeróbia proporciona uma redução contínua do volume de
lodo depositado no fundo do tanque, mas há sempre uma acumulação ao longo
dos meses de operação do tanque séptico. Como conseqüência, a acumulação
de lodo e de escuma leva a uma redução do volume útil do tanque,
demandando a remoção periódica desses materiais.
Figura 16. Tanque séptico.
Fonte: NBR 7229 (ABNT, 1993).
42
Sobrinho (1991) destaca que o lodo, depois de digerido, vai-se acumulando no fundo
do tanque séptico e, por efeito de adensamento e da redução dos sólidos voláteis na digestão,
ocupa um volume correspondente à quarta parte do volume de lodo inicialmente produzido.
Como tratamento complementar do tanque séptico, há as seguintes possibilidades:
•
Filtro anaeróbio de leito fixo com fluxo ascendente;
•
Filtro aeróbio submerso;
•
Valas de infiltração e filtros de areia;
•
Lodo ativado por batelada;
•
Lagoa com plantas aquáticas.
Porém, o mais usual é o filtro anaeróbio - FAN. Um estudo realizado por Vieira e
Sobrinho (1983) para um sistema de TS de câmaras sobrepostas e um filtro anaeróbio,
calculado de acordo com a NBR 7229, para quinze pessoas, recebendo esgoto doméstico que
passa, primeiramente, por uma grade fina e por uma caixa de areia, os resultados obtidos
foram, em média, 85% de remoção de DBO, 79% de remoção de DQO, 86% de remoção de
SS e 90% de remoção de coliformes, após 400 dias de operação.
2.14.2. Filtro Anaeróbio (FAN)
O filtro anaeróbio é constituído por um meio suporte com microrganismos. Pode-se
dizer que o filtro anaeróbio representa um sistema de tratamento secundário físico-biológico.
É de grande utilidade em projetos que requerem um melhor grau de tratamento que o simples
uso de tanque séptico seguido de infiltração no solo (FUNASA, 2004).
O FAN é caracterizado por um tanque preenchido por um material filtrante,
geralmente pedra britada. Os microorganismos aderidos às paredes deste material filtrante
formam o biofilme que, ao receberem os despejos contendo matéria orgânica, iniciam o
processo de digestão anaeróbia. Para tal, agem as bactérias anaeróbias (SILVA, 2004).
A partir da introdução do Filtro Anaeróbio, como alternativa para o tratamento
complementar do tanque séptico, o sistema mais usual foi TS-FAN (Tanque Séptico – Filtro
Anaeróbio). Os estudos pioneiros do FAN, para a remoção da carga poluente, tiveram
43
evolução no trabalho de Young e McCarty, na década de 1960. Porém, com a implantação
desse sistema, inúmeros problemas de diversas ordens foram surgindo. Os principais
problemas detectados, segundo Kamiyama (1993a), no estudo realizado pela SABESP
(Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo), foram:
•
falta de um dispositivo que permitisse a limpeza regular do filtro anaeróbio;
•
falta de operação adequada, confundindo simplicidade operacional com a não
necessidade de operação;
•
disposição adequada do lodo retirado;
•
falta de lugar adequado para coleta de amostras para análises;
•
falta de um medidor de vazão;
•
custo de implantação relativamente alto: variável entre US$ 31 a 119 por
habitante, com média de US$ 62,47 por habitante.
Visando a solucionar os problemas detectados, Kamiyama (1993b) sugeriu várias
modificações no sistema TS-FAN, sendo as principais:
•
criação de um manual do sistema;
•
introdução de uma unidade para recebimento e secagem dos sólidos gerados;
•
introdução de uma caixa para controle da vazão;
•
introdução de uma caixa para medição da vazão.
Paganini e Macedo (1988), também, apresentaram um estudo sobre as especificações
construtivas do sistema TS-FAN. Os principais problemas e sugestões para as modificações
apresentadas são, basicamente, idênticas ao estudo realizado por Kamiyama (1993b). Porém,
houve divergência no custo de implantação, sendo o custo apresentado por Paganini e Macedo
(1988) de 5,85 OTN/hab (equivalente a R$ 8,12 / hab – março/2004) para sistema TS-FAN, e
4,30 OTN/hab (equivalente a R$ 5,97 / hab – março/2004) para sistema TS-FAN
simplificado. Sua conclusão foi que o custo de implantação é bastante baixo, e desde que
tecnicamente recomendável, é um sistema que apresenta grande vantagem sobre os demais,
em termos econômicos-financeiros.
O filtro anaeróbio pode ser circular ou retangular, de acordo com a NBR 13.969
(ABNT, 1997). A Figura 17 demonstra o exemplo do FAN circular.
44
Figura 17. Filtro anaeróbio circular.
Fonte: NBR 13.969 (ABNT, 1997).
2.14.3. Filtro Aeróbio
O dimensionamento do filtro aeróbio é normalizado pela NBR 13969 (ABNT, 1997).
Os parâmetros utilizados para cálculo do volume do filtro e da vazão de ar necessária são os
números de pessoas a serem atendidas e a contribuição de esgoto por pessoa em um dia.
Assim como no Filtro Anaeróbio, o Filtro Aerado possui material filtrante e há
formação de biofilme. A matéria orgânica presente no tanque é degradada pelas bactérias
presentes no biofilme. Entretanto, difere do filtro anaeróbio no que se refere à presença de
45
oxigênio no interior do tanque. Por conseguinte, as reações que ocorrem em ambiente aeróbio
são diferentes. Além de promover nitrificação, o filtro aeróbio atua removendo DBO (SILVA,
2004).
2.15. Estações elevatórias
Dotada de mecanismos, hidráulicos e mecânicos, que permitem o transporte do
efluente para um ponto mais elevado, para o escoamento final. O bombeamento dentro do
conceito de bombas está ligado a uma estrutura que cumpre outras funções à bomba
(CRESPO, 2001).
Na grande maioria das estações de tratamento de esgoto o interceptor chega na área da
ETE numa cota inferior a dos reatores, portanto é necessário o bombeamento dos esgotos para
cotas mais altas. Verifica-se na Figura 18, um exemplo de uma EEE e reator UASB. Percebese no esquema acima que a tubulação de esgoto chega numa cota abaixo do fundo do reator
UASB, necessitando de um bombeamento até a parte superior do reator (JÚNIOR, 2001).
Figura 18. Estação Elevatória de Esgoto bombeando para reator UASB.
Fonte: Júnior (2001).
Segundo Crespo (2001) o intervalo de duas partidas consecutivas de uma mesma
bomba, denominado intermitência, em média, é de no mínimo 10 minutos. Deve-se observar
também que a bomba não seja submetida a mais de cinco ou seis partidas por hora.
46
Um compartimento de sucção que exceda o volume permitido, fatalmente provocará a
deposição de sólidos, a septicidade do material e a emanação de odores fétidos. Assim, para
evitar estes problemas, o tempo de detenção máximo a ser admitido é de 20 minutos, podendo
eventualmente, ser tolerado um tempo de detenção máximo igual a 30 minutos (CRESPO,
2001).
2.16. Tratamento de disposição final de lodo de esgotos
Segundo Andreoli et al. (2001), o leito de secagem é um processo de desaguamento,
indicado para comunidades de pequeno e médio porte, com ETE´s tratando uma população
equivalente de até cerca de 20.000 habitantes, localizadas em áreas afastadas da zona urbana.
Nuvolari (2003) apresenta três principais processos mecanizados de desaguamento do
lodo:
•
filtros a vácuo: recipiente cilíndrico mantido a vácuo, que possibilita a
drenagem da água contida no lodo;
•
centrífugas: utiliza a força centrífuga para acelerar a separação sólidolíquido do lodo;
•
filtros-prensas: conjunto de placas com tecido filtrante, que são
pressionadas umas às outras, e consequentemente, a água sai pelo tecido e o
sólido fica retido.
As principais vantagens e desvantagens dos leitos de secagem estão relacionadas na
Tabela 05.
Tabela 05. Vantagens e desvantagens dos leitos de secagem.
Fonte: Andreoli et al. (2001)
Vantagens
Desvantagens
Baixo valor de investimento
Elevada área requerida
Simplicidade operacional
Necessidade de estabilização prévia do lodo
Baixo nível de atenção exigido
Lenta remoção da torta seca
Necessidade de operador com baixo nível de Influência negativa do clima no desempenho
qualificação
do processo
47
Baixo ou inexistente consumo de energia Necessidade de elevada mão de obra para
elétrica
retirada da torta seca
Baixo ou inexistente consumo de produto Elevado risco de liberação de odores
químico
Baixa
desagradáveis e de proliferação de moscas
sensibilidade
a
variações
nas Risco de contaminação de lençol freático,
características do lodo
caso o fundo dos leitos e o sistema de
drenagem não sejam bem executados
Torta com alto teor de sólidos
Os principais tipos de transformação e descarte de lodo de esgotos são (ANDREOLI et
al., 2001):
•
secagem térmica: baseia-se na aplicação de calor para evaporação da
umidade presente no lodo;
•
oxidação úmida: baseia-se na capacidade da matéria orgânica dissolvida ou
particulada presente em um líquido de ser oxidada a temperaturas entre
100oC e 374oC, o ponto crítico da água;
•
incineração: implica na destruição das substâncias orgânicas presentes no
lodo através da combustão , obtida na presença de excesso de oxigênio;
•
disposição em aterro sanitário: não há qualquer preocupação em se
recuperar nutrientes ou se utilizar o lodo para qualquer finalidade útil.
De acordo com Andreoli et al. (2001), dentre as alternativas de disposição final do
lodo de esgoto, o uso agrícola se destaca por sua economicidade e adequação ambiental,
observando os critérios ambientais e sanitários. Os tipos de culturas mais aptas são:
•
grandes culturas, consumidas após industrialização e as não consumidas “in
natura”;
•
reflorestamentos;
•
produção de grama;
•
fruticultura, na implantação de pomares;
•
áreas degradadas.
48
2.17. Disposição do biogás
A liberação do biogás de forma descontrolada na atmosfera é detrimental, não apenas
pela possibilidade de ocorrência de maus odores junto à vizinhança, mas principalmente pelos
riscos inerentes ao gás metano, que é combustível. Dessa forma, o biogás produzido deve ser
coletado, medido e posteriormente utilizado ou queimado (CHERNICHARO, 1997).
Há grande interesse na utilização do biogás gerado nos processos anaeróbios como
fonte de energia. A mistura desses gases é composta por 60 a 70% de metano, 25 a 30% de
gás carbônico e pequenas percentagens de hidrogênio, nitrogênio e gás sulfídrico
(NUVOLARI, 2003).
Qasin (1999) apud Nuvolari (2003) afirmou que essa mistura tem alto poder calorífico
de 21.000 a 25.000 KJ/m3, podendo ser utilizado para o aquecimento de edifícios ou como
combustível de motores à explosão (Figura 19).
Figura 19. Biogás utilizado como combustível de motor à explosão.
Segundo Chernicharo (1997) quando houver queda da produção de biogás, as
possíveis causas são:
•
vazamentos nas tubulações de gás;
•
entupimentos das tubulações de gás;
•
defeito nos medidores de gás;
49
•
elevadas concentrações de ácidos voláteis no reator, alcalinidade reduzida e
quedo do pH;
•
presença de substâncias tóxicas no esgoto;
•
queda brusca de temperatura do esgoto.
50
CAPITULO III
ETE NOVO HORIZONTE - ARAGUARI-MG
3.1. Histórico
Araguari é uma cidade com aproximadamente 100.000 habitantes, localizada no
triângulo mineiro. Segundo o último diagnóstico dos serviços de água e esgoto, elaborado
pelo SNIS – Sistema Nacional de Informação sobre Saneamento, referente ao ano de
2005, o índice de atendimento total de água era de 98,6%, o índice de coleta de esgoto era
de 94,2% e o índice de tratamento de esgoto era 0%, ou seja, não havia nenhum
tratamento. Com o objetivo de iniciar o tratamento do esgoto coletado, decidiu-se
implantar uma estação de tratamento de esgoto em uma das sub-bacias da zona urbana.
A primeira ETE implantada no município foi um bairro predominantemente
residencial. A população de início de projeto era de 3.900 pessoas e população final de
projeto de 4.950 pessoas, com horizonte de 20 anos e referência no ano de 2005. O
efluente tratado foi destinado a um corpo d´água, denominado Córrego Lagoa Seca, que
ainda não foi enquadrado, e consequentemente, considerado como classe 2, de acordo com
a Resolução 357 (CONAMA, 2005).
Com a falta de disponibilidade de área, principal característica para implantação de
lagoas de estabilização, iniciou-se o estudo para a seleção de um sistema de tratamento de
esgotos descartando essa alternativa.
Retirando as lagoas, optou-se pela comparação entre lodos ativados e reatores. Foram
realizadas visitas em locais onde estes tipos de sistemas já operavam. No estado de São
Paulo conheceu-se o sistema de lodos ativados e no estado de Espírito Santo o sistema de
reatores. De acordo com Von Sperling (1996) o custo de implantação do sistema de lodos
ativados convencionais varia de US$ 60 a 120 por habitante, requer uma área de 0,2 a 0,3
m2 por habitante, possui uma eficiência de remoção de DBO entre 85 a 93% e produz
uma quantidade lodo a ser tratado de 1,1 a 1,5 m3 por habitante por ano. Enquanto que, o
sistema de reator anaeróbio de manta de lodo possui um custo de implantação na ordem de
US$ 20 a 40 por habitante, requer uma área de 0,05 a 0,10 m2 por habitante, uma
51
eficiência de remoção de DBO de 60 a 80% e produz uma quantidade de lodo a ser tratado
de 0,07 a 0,1 m3 por habitante por ano. De acordo com a PNS (2000), 15% dos
tratamentos de esgoto utilizados no país eram de reatores e 11% de lodos ativados,
perdendo somente para as lagoas (44% dos sistemas de tratamento). Sendo assim, optouse pelo sistema de reatores.
O reator anaeróbio de fluxo ascendente e manta de lodo (UASB) consiste no fluxo
ascendente do esgoto através de um leito de lodo denso e de elevada atividade. O perfil de
sólidos no reator varia de muito denso e com partículas granulares de elevada capacidade
de sedimentação, próximas ao fundo (leito de lodo), até um lodo mais disperso e leve,
próximo ao topo do reator (manta de lodo). A estabilização da matéria orgânica ocorre em
todas as zonas de reação (leito e manta de lodo), sendo a mistura do sistema promovida
pelo fluxo ascensional do esgoto e das bolhas de gás. O esgoto entra pelo fundo e o
efluente deixa o reator através de um decantador interno localizado na parte superior do
reator. Um dispositivo de separação de gases e sólidos, localizado abaixo do decantador,
garante as condições ótimas para a sedimentação das partículas que se desgarram da
manta de lodo, permitindo que estas retornem à câmara de digestão, ao invés de serem
arrastados para fora do sistema. Embora parte das partículas mais leves sejam perdidas
juntamente com o efluente, o tempo médio de residência de sólidos no reator é mantido
suficientemente elevado para manter o crescimento de uma massa densa de
microorganismos formadores de metano, apesar do reduzido tempo de detenção hidráulica
(CHERNICHARO, 1997).
Uma análise preliminar, considerando que a DBO do esgoto bruto gerado era em torno
de 340 mg/L O2, verificou-se que, somente com o UASB a DBO não atenderia o limite de
lançamento (60 mg/L O2) estabelecido na legislação ambiental. Desta forma, iniciou-se o
estudo para um pós tratamento do reator, visando principalmente à remoção de carga
orgânica. Entre os diversos sistemas, conheceu-se o sistema UASB seguido de um
biofiltro aerado submerso, desenvolvido na UFES. Este sistema já estava operando na
cidade de Aimorés-MG, onde se fez uma visita técnica e comprovou-se a eficiência e
sucesso do sistema proposto. A eficiência de remoção de DBO era superior a 90%.
O biofiltro aerado submerso (BFAS) é constituído por um tanque de preenchimento
com um material poroso, através do qual esgoto e ar fluem permanentemente. Na quase
52
totalidade dos processos existente, o meio poroso é mantido sob total imersão pelo fluxo
hidráulico, caracterizando-o como reatores trifásicos compostos por (GONÇALVES apud
CHERNICHARO, 1997):
•
Fase sólida: constituída pelo meio suporte e pelas colônias de microorganismos
que nele se desenvolvem sob a forma de um filme biológico (biofilme);
•
Fase líquida: composta pelo líquido em permanente escoamento através do
meio poroso;
•
Fase gasosa: formada pela aeração artificial e, em reduzida escala, pelos gases
sub-produtos da atividade biológica.
Mas, detectou-se que no sistema UASB+BFAS havia a necessidade de um
polimento final. Segundo Nuvolari (2003), os decantadores secundários (DS) nas
regiões de clima quente têm dupla finalidade: separar os sólidos para permitir uma
clarificação eficiente do efluente final e facilitar o adensamento do lodo permitindo o
seu retorno ao tanque de aeração com concentração mais elevada do que a existente no
reator.
Nos decantadores secundários o tipo de sedimentação é zonal, ou seja, em líquidos
com alta concentração de sólidos, forma-se um manto que sedimenta como massa
única de partículas. Observa-se nítida interface de separação entre a fase sólida e a fase
líquida. O nível da interface se move para baixo como resultado da sedimentação da
manta de lodo. Neste caso utiiiza-se a velocidade de movimentação da interface no
dimensionamento dos decantadores (NUVOLARI, 2003).
Com esta concepção, desenvolveu-se o projeto da ETE compacta: uma estação de
tratamento de esgoto constituída de um reator UASB+BFAS+DS em uma única
estrutura. Optou-se pela construção desta estrutura em aço, com tratamento em fibra
de vidro para a sua proteção no contato com o esgoto. O esquema da ETE compacta.
No anel externo encontra-se o reator UASB de três fases: o biogás gerado é
direcionado ao queimador; o líquido é direcionado ao BFAS; e o lodo gerado é
direcionado ao leito de secagem. Não há intervenção de bombas, todo sistema é
realizado por gravidade. O biofiltro aerado submerso está localizado no centro da
estrutura e utiliza como meio suporte a brita. Após o BFAS o líquido segue para o DS,
53
onde é realizada a clarificação e remoção complementar da matéria orgânica. O lodo,
após sua secagem, será destinado ao aterro sanitário do município.
Anteriormente à ETE compacta, foi implantado um gradeamento e uma caixa de
areia. Em seguida, o esgoto bruto é direcionado à estação elevatória, que bombeia o
esgoto à parte superior da estrutura (ETE compacta) para uma caixa de distribuição de
vazão.
3.2. Características da ETE
A ETE Novo Horizonte será implantada próximo ao Distrito Industrial e adjacente aos
bairros Novo Horizonte, Nossa Senhora da Penha e Beatriz, atendendo a área denominada de
sub-bacia 13 com área total de 263 ha, conforme Figura 20.
CÓ
RR
EG
O
LA
GO
AS
EC
A
SUB-BACIA 11
SUB-BACIA 13
ETE PROJETADA
NOVO HORIZONTE
Figura 20. Sub-bacia 13, área ETE Novo Horizonte.
54
Dentro da sub-bacia 13 (área abrangência da ETE), está instalado o Distrito Industrial, que
é administrado pelo CDI-MG (Companhia de Distritos Industriais de Minas Gerais) com área
total de 868.080,00 m2. Somente o esgoto doméstico será destinado à ETE, devendo o esgoto
industrial ser devidamente coletado e tratado pelo CDI-MG.
Na sub-bacia 13, não existiam redes coletoras de esgoto sanitário, que foram construídas,
conforme projeto (Figura 21) e foto (Figura 22). A obra foi executada pelo 11º Batalhão de
Engenharia de Construção, através do convênio 0209100. O início das obras foi em
dezembro/2002 e o término foi em agosto/2003.
P - 10/D
944,561
943,561
39
= 0,5 ,72
%
m
1,00
R = 66,
0,5 00 m
%
R
P - 10/C
944,702
943,362
1,34
P - 08/D/1
944,860
943,891
100
,06
m
0,97
P - 08/D
946,571
944,695
1,88
P - 10/B
945,480
942,862
2,62
P - 08/C
946,571
944,695
1,88
P - 06/D/1
946,571
944,695
1,88
P - 10/A/1
100
= 0,5 ,06
%
P - 06/D
R
1,88
m
946,571
944,695
946,571
944,695
1,88
P - 10/A
946,021
942,362
3,66
P - 11
P - 08/B
1,88
946,571
944,695
P - 06/C
946,571
944,695
1,88
95
,06
m
1,88
946,571
944,695
P - 05/E/2
P - 08/A/1
1,88
946,308
941,886
4,42
R
946,943
945,143
P - 08/A
66,
= 0,5 03
%
97
= 0,5 ,03
% m
1,88
P - 09
R
1,88
946,421
941,051
R
R
P - 08/E
R
946,571
944,695
946,571
944,695
1,88
1,88
84,53
%
0,42
R=
1,80
8
93,9
1,88
946,594
945,064
946,571
944,695
1,88
P - 06/F/2
946,294
944,794
1,50
P - 06/G/1
1,67
P - 04/C/1
1,88
P - 04/C/3
1,88
P - 06/G
4
%
R
90
= 0,5 ,48
%
R
P - 01/B/1
63
= 0,5 ,90
%
97
= 1,1 ,17
62
5%
R
946,697
945,506
B - 12/C
946,383
943,707
2,67
= 0,7 67,23
5
%
1,88
1,54
9XX,XXX
9XX,XXX
942,175
939,925
1,67
944,033
942,153
941,306
939,636
2,87
66,26
945,746
942,724
R=
0,48
1,89
25,68
B - 19
1,65
m
12
73, %
0,5
B - 19
=
2,3
9
1,72
m
93 %
41, 0,5
=
R
943
941 ,534
,81
2
1,09
B - 19
m
20
44, %
0,5
1,24
93 %
41, 0,5
R=
943,128
941,591
B - 19
m
07
97, %
1,9
R=
m
94
60, 4 %
2,21
R=
,73
83
943,446
941,966
B - 19
2,64
m %
98
65, 2,046
R=
943,834
941,196
942,892
941,392
1,50
,37
59
2,80
m
%
63,01
2,581
R=
1,56
1,83
1,90
m
75 %
43, 0,5
R=
=
2,4
2
B - 19
%
B - 19
1,83
940,940
933,193
R
- 19
1,6
8
934,8
93
3,1 36
59
933,7
932,3 28
94
93
2,8
931,6 92
29
85,00 m
R = 0,9 %
3,3
7
%
85,55 m
93
93 2,321
0,8
64
R = 0,9 %
935,481
933
,924
- 19
2,0
4
93
93 2,143
0,1
03
936,104
934,276
1,63
932,785
931,155
52
,68
=
0,5 m
%
B - 19
1,69
B - 19
4,48
936,317
934,628
R
940,940
936,462
B - 19
4,48
68
59,
=
1,70
2,7
9
B - 19
940,940
936,462
4,48
940,940
936,462
932,918
931,218
%
1,00
933,090
932,090
940,940
936,462
24 8 %
56, 0,4
R=
m
,80
103 %
0,5
R=
943,017
940,625
2,00
B
19
1,2
6
19
1,3
3
- 19
1,4
6
938,938
937,108
R
941,448
939,992
941,611
939,714
942,295
939,495
B - 19
B - 04
B-
937,414
935,194
B - 19
4,48
4,48
2,39
5
51
1, 0
94 0,27
94
m
,80
103 %
0,5
943,626
940,911
B - 05
2,22
R=
2,71
B - 19
942,601
941,121
1,48
B - 06
1,46
942,573
940,242 B - 19
2,33
2m %
33,7 2,214
R=
B - 07
940,979
938,349
=
B
B-
Figura 04. Projeto redes coletoras
m
1,54
1,48
54
81, 1%
1,3
R=
84,50
1,5 m
%
943,004
941,561
1,44
B - 19
944,571
941,598
2,63
R=
B - 19
R=
,99
65
92, %
= 1,0
R
B - 19
943,256
941,754
934,959
933,158
R
938,496
935,754
B
3
63
2, 8
94 1,53
94
%
1,80
2,03
2,74
84,50
0,5 m
%
m
48 %
38, = 0,5
R
B - 19
944,075
942,295
1,78
2,97
R
939,566
937,536
B - 19
R=
1,50
945,041
942,030
B - 08
936,817
935,077
10
= 0,5 0,0
5
% m
940,911
938,341
2,57
2
61
3, 1
94 1,96
94
m
89
2,61
946,347
943,730
1,74
R
B - 19
%
6
100,4
56
38,
B - 10/C
%
940,651
936,254
103
= 0,5 ,80
% m
945,280
942,406
3,01
1.9
0
41
,55
= 0,5 m
%
R
B - 09
=
R
4,40
R = 55,
0,5 67 m
%
B - 10
944,826
942,697
944,786
942,826
m
50 %
41, 0,5
R=
2,96
1,96
R
940,940
936,462
4,48
m
3,02
946,209
943,248
2,13
938,353
936,593
1,76
= 90,00
0,5
m
%
B - 19
R=
2,56
B - 10/A
0
109,3
B - 10/B
946,479
943,916
946,094
943,157
R 57,71
= 0,7
5
%
74
,60
=
0,5
%
B - 19
48,35 %
1,194
R=
945,448
942,612
R
944,935
943,016
1,92
941,216
939,036
2,18
24
78,
8%
0,4
R=
7
56,1 0,48 %
R=
B - 10/D
R
943,110
940,256
938,486
941,648
936,912
4,74
55,
= 0,5 67
%
2,94
945,004
943,804 944,990
1,88
1,77
B - 19
m
R
B - 10/A/1
946,402
2,67 4 % 943,727
21,1
0,5
=
B - 10/B/1
R
946,468
943,621
2,85
2 %
51,5 4
= 1,19
R
945,585
943,189
12
49,
2%
= 0,4
R
57,
76
,98
71 %
0,5
=
R
,27 %
72 08
0,4
=
R
1,20
2,83
68
B - 19
B - 11/B
B - 11/A
B - 11
25,
94
94 4,07
2,
17 0
8
72
= 0,5 ,84
%
R
R
946,143
943,590
B - 10/B/2
946,304
944,185
945,864
943,025
945,649
942,872
2,39
2,55
10
R 8,74
= 0,5
%
98
46,
2,12
30,6
= 0,5 4
%
2,78
,47
95 9%
0,5
=
R
%
1,76
%
B - 10/A/2
46
= 0,5 ,36
%
0
B - 10/E
60,
46
= 0,7
5
0,5
B - 19
73
61,
R
946,292
944,411
R
B - 12
946,390
944,043
2,35
4
32,1
72,7
1,88
2,84
51
B - 10/A/3
946,655
944,270
2,38
R=
945,867
943,007
2,86
90
= 943,235
0,5 ,00
941,265
% m
946,571
944,695
1,88
B - 13
B - 12/A
10
= 0,5 8,2
4
% m
1
77,9
%
0,48
B - 10/B/3
1,97
P - 01/C
946,111
943,357
2,75
946,510
944,497
2,01
945,754
944,760
B - 12/B
66,
38
B - 10/A/4
B - 10/F
R
9XX,XXX
9XX,XXX
2,28
942,899
937.362
94
94 4,90
3,
14 7
5
96
= 0,8 ,94
15 %
= 0,7 67,28
5
%
R
R
R=
0,99
5,54
946,571
944,695
1,88
71
73, 0,4 2 %
R=
946,570
945,001
1,57
60,
B - 10/G
B - 19
P - 01/C/1
945,979
943,316
2,66
%
B - 10/A/5
946,977
945,133
945,384
943,634
1,75
B - 14
70,
R = 07
0,5
R
6
1,84
942,506
940,216
2,29
943,628
937,812
R = 63, 85
0,5
m
%
46,6
R
R
1,19
54
= 0,6 ,93
8%
2,49
B - 10/H
1,35
944,566
942,736
946,571
944,695
1,88
943,324
941,154
943,182
940,702
942,847
940,267
m
= 0,5
B - 19
P - 01/B
2,48
2,58
2,25
946,571
944,695
9XX,XXX
9XX,XXX
943,411
942,061
R
B - 10/A/6
B - 10/I
1,88
66,
80
R
1,83
5,82
P - 04/E
70
73,
947,847
945,358
88
,79
946,571
944,695
1,88
946,171
943,626
2,05
944,842
943,502
B - 19
944,670
938,256
6,41
%
946,571
944,695
1,88
2,54
9XX,XXX
9XX,XXX
2,50
944,139
942,729
1,41
m
%
P - 04/E/1
B - 15
944,461
942,331
2,13
944,584
943,134
1,45
2,17
92
,09
1,34
P01/A
946,571
P - 01/A/2 1,88
944,695
1,88 94946,
4,69571
5
946,571
944,695
66,
89
946,456
944,041
946,571
944,695
946,571
944,695
0,5
P - 01/A/3
P - 04/D
1,88
03
82,
946,488
944,376
2,41
944,852
943,582
945,075
938,716
6,36
1,88
1,88
1,73
946,244
943,970
2,27
B - 12/D
P - 01
P - 01/A/1
=
1,88
B - 16
59,
= 0,5 32
%
2,11
946,571
946 944,695
,571
944
,695
R
R
B - 12/E
1,27
945,288
939,214
04/C
1,88
1,88
946,571
944,695
945,891
944,161
%
2,05
P - 04/C/2
P - 03/D/1
2
55
64, R = 0,4
R 59,64
= 0,6
9
%
946,724
944,672
6,07
946,440
944,241
946,459
944,381
57,
18
61,
= 0,5 14
m
%
P - 02
P - 01/1 946,571
944,695
1,88
=
23,9
0,58
2,20
2,08
B - 12/F
946,571
944,695
1,88
B - 17
B - 16/A
947,075
944,958
2,12
946,571
944,695
946,571
944,695
9XX,XXX
9XX,XXX
2,10
945,492
939,520
946,571
944,695
1,88
P-
R 94,30
= 0,6
9
%
B - 12/G
P - 03
P - 04/B
946,571
944,695
1,88
R
99
97,
946,705
945,032
P - 02/A
946,571
946 944,695
,57
944 1
,695
946,571
944,695
1,88
B - 16/B
m
5,97
06/
F
1,88
1,88
945,152
942,852
945,490
939,870
946,571
944,695
1,88
P-
P - 08/G
P - 04
P - 04/B/1
946,794
944,653
2,14
2,30
70,
= 0,5 04
m
%
70,
04
946,571
944,695
946,571
944,695
R=
B - 18
R 94,27
= 0,6
9
%
R
5,62
1,88
7
79,5 %
0,89
946,884
945,683
945,859
940,220
5,64
946,024
940,059
5,96
P - 06/F/3
946,571
944,695
1,88
m
P - 05
P - 06/E
,695
1,53
1,20
P - 04/A
64,
69
R = 67,
0,5 19 m
%
P - 06/F/1
B - 16/C
946,184
940,395
5,79
946,844
945,048
946,098
940,543
5,55
m
08/
1,8 F
P - 08/F/2 8 946 946,571
,57944,695
1,88
944 1
947,041
945,471
1,57
B - 19
P - 06
67,
= 0,5 60
%
P - 06/E/1
P-
69
= 0,5 ,54
m
%
946,436
940,733
5,70
P - 08/F/1
P - 08/F/3
946,287
940,891
5,40
946,382
945,403
946,571
944,695
1,88
m
P - 07
63,
= 0,5 58m
%
946,571
944,695
1,88
P - 06/A
66,
20
P - 08/E/1
5,37
P - 10/G
0,98
946,311
941,222
m
5%
946,571
944,695
1,88
70,
= 0,5 07
%
946,571
944,695
= 0,3
P - 10/F
946,571
944,695
946,571
944,695
1,88
m
P - 08
5,09
R
B - 20
66,
= 0,5 74
%
946,571
941,401
5,17
P - 10/G/1
P - 06/B
946,421
941,556
4,86
R
P - 10/E
946,571
944,695
1,88
946,571
944,695
m
R
1,80
R = 99,
0,5 57 m
%
P - 10
P - 10/E/1
1,88
946,571
944,695
B - 19
942,356
940,355
4,48
00
60, 8 %
= 0,4
R
R
B - 01
1,89
941,959
940,067
38,6
9
B - 02
1,56
45
,00
1,13
B - 03
R
=
8
0,4
%
90
,00
= 0,5 m
%
940,795
939,665
B - 19
4,48
940,940
936,462
940,940
936,462
B - 19
4,48
940,940
936,462
941,441
939,881
Figura 21. Projeto das redes coletoras de esgoto do bairro Novo Horizonte.
55
Figura 22. Construção redes coletoras.
Nesta área existem: 01 creche, 01 PSF (Programa de Saúde da Família), 01 escola
municipal, 01 centro esportivo municipal, vários estabelecimentos comerciais, industriais e
aproximadamente 100 edificações residenciais.
A área de instalação da ETE ficou na Rua 04 do Distrito Industrial, distante de
aproximadamente 1.000 metros do trevo de acesso do Distrito Industrial, 1.500 metros do
aglomerado urbano populacional e 100 metros do Córrego da Lagoa Seca. Confronta com a
área de Preservação Permanente do Córrego da Lagoa Seca, e com a área do Distrito
Industrial. O acesso principal à ETE é através da MG-223, rodovia estadual de ligação entre a
BR-050 e BR-040. As coordenadas geográficas da ETE são: latitude 0799595 (18º40’36,1”S)
e longitude 7932539 (48º09’35,9”W), no município de Araguari-MG.
56
A vegetação original da área no seu todo é caracterizada como vegetação de campo sujo,
devido a presença de árvores de pequeno e médio porte, pouco espaçadas, com predomínio de
vegetação rasteira não secando em época de estiagem. Já a área em questão, por ser uma área
localizada à margem de uma rodovia, sofreu um alto antropismo descaracterizando a sua
vegetação original, tornando-se uma área de vegetação de campo limpo, caracterizada por
uma área de vegetação predominantemente rasteira-gramínea – área de pastagem, Brachiaria
plantagínea.
O solo é caracterizado por Latossolo Vermelho – Amarelo (LV), textura argilosa, classe
bastante ampla no que se refere à coloração (pequena quantidade de hematita colore o solo de
vermelho) e mesmo a teores de Fe2O3.
O custo final da ETE compacta foi de aproximadamente R$ 560 mil, incluindo toda parte
civil e de urbanização. Logo, pode-se calcular o custo per capita, que representou
aproximadamente R$ 113,00/habitante ou US$ 53,8/habitante. Um custo baixo, comparado à
referência apresentada por Von Sperling (1996): tratamento preliminar: US$ 5/hab em média,
mais tratamento primário: US$ 25/hab em média, mais reator anaeróbio de manta de lodo:
US$ 30/hab em média, totalizando: US$ 60/hab, considerando que no custo do sistema
implantado ainda está incluído: biofiltro aerado submerso (com compressor), um decantador
secundário, uma elevatória de esgoto, leito de secagem, casa de apoio e toda urbanização da
área.
A área total ocupada pela ETE compacta é de aproximadamente 600 m2, ou seja, 0,12
m2/habitante. O consumo de energia foi de R$ 200,00/mês (50 KWh/mês) em média dos
últimos 6 meses. A operação é realizada por um único funcionário do quadro operacional e a
supervisão realizada por uma engenheira química. Diariamente, o funcionário não excede 2
horas na sua permanência na ETE e foi instalado um sistema de alarme monitorado.
57
3.3. Corpo receptor
A cota de instalação da ETE é de 926 metros, enquanto que a cota de enchente observada é
de 924 metros. Sendo seu corpo receptor o córrego da Lagoa Seca – sentido Araguari,
pertencente à Bacia hidrográfica estadual do Rio Jordão, que é afluente do Rio Paranaíba. O
Córrego possui uma vazão mínima média de aproximadamente 12 L/s.
O diagnóstico das águas superficiais foi realizado no Rio Jordão a jusante da confluência
com o Córrego da Lagoa Seca. Foram coletadas duas amostras no dia 21/01/2003, e as
análises realizadas pela Eng. Química Jorgina Márcia Margarida – CRQ 02407985, da
empresa Araxá Ambiental, e apresentou os resultados descritos na Tabela 06.
Tabela 06. Resultados da qualidade dos cursos d’água.
Limite
Parâmetros
Amostra
Unid.
COPAM
A1
A2
mg/L
>5
4,4
5,5
DBO
mg/L
<5
58
24
pH
---
6,0 a 9,0
6,99
7,11
Nitrato
mg/L
10
0,05
0,46
Fosfato total
mg/L
0,025
0,35
0,06
Amônia livre
mg/L
0,02
0,28
2,6
Coliformes
UFC
5.000
191
203
UFC
1.000
83
193
Oxigênio
dissolvido
totais
Coliformes
fecais
OBS: Os valores superiores aos limites estabelecidos estão grifados em negrito.
58
3.4. Dados de sondagem
A cidade de Araguari e seus arredores apresentam substrato rochoso representado por
sedimentos cretáceos, pertencentes à Formação Bauru que se sobrepõem em discordância
erosiva aos derrames basálticos da Formação Serra Geral. Os sedimentos cretáceos desta
seqüência são constituídos por arenitos calcíferos, calcários conglomeráticos passando, a
argilitos e arenitos argilosos com níveis de seixos. Sotopostos à seqüência sedimentar ocorrem
basaltos maciços e amigdaloidais, com intercalações areníticas da Formação Serra Geral.
Foram realizados dois furos de sondagens SPT pelo 11º Batalhão de Engenharia e
Construção, no local proposto para a ETE. Os furos tiveram a finalidade de caracterizar os
materiais, bem como determinar o topo rochoso. Além das descrições do perfil estratigráfico
dos furos, os ensaios granulométricos foram realizados ensaios de permeabilidade nos
laboratórios da Faculdade de Engenharia Civil da Universidade Federal de Uberlândia.
A seguir, são apresentados de forma sintética os resultados das sondagens e dos ensaios
realizados (Tabela 07).
Tabela 07. Resumo dos resultados de sondagens realizados na área da ETE
Permeabilida
Intervalo
Furo
NA (m)
Descrição
(m)
01
02
0,70
0,70
de
(cm/s)
0,0 – 4,45
Argila cinza. Consistência muito mole
4,45 – 7,45
Argila vermelha siltosa. Consistência média
7,45 – 8,45
Silte rosa argiloso. Consistência muito duro.
0,0 – 4,45
Argila cinza. Consistência muito mole
4,45 – 7,45
Argila vermelha siltosa. Consistência média
7,45 – 9,45
Silte rosa argiloso. Consistência muito duro.
1,98x10-4
2,03x10-4
59
3.5. Dados de projeto
A vazão média de esgoto doméstico inicial é de 4,50 L/s (2003) e final de 9,25 L/s (2023),
considerando os seguintes parâmetros:
•
sistema separador absoluto;
•
quota per capita (qpc) = 200 L/hab x dia;
•
coeficiente do dia de maior consumo (k1) = 1,20;
•
coeficiente da hora de maior consumo (k2) = 1,50;
•
coeficiente de retorno esgoto/água (Kr) = 0,80;
•
coeficiente da hora de menor consumo (k3) = 0,50.
O projeto elaborado contempla duas etapas: a primeira para 5.000 habitantes e a segunda
para 10.000 habitantes. Porém, de acordo com o estudo inicial, a primeira etapa atende um
horizonte de 20 anos, e somente ela foi implantada.
O memorial de cálculo foi apresentado como Anexo deste trabalho.
3.6. Etapas do processo
São detalhadas, a seguir, as várias etapas do processo de tratamento de esgoto da ETE
Novo Horizonte.
3.6.1 Pré-tratamento
O esgoto chega a ETE por gravidade em tubo de PVC de 150 mm, despejando na
grade de chegada do efluente, conforme figura 06. Quando chega a ETE passa por uma grade
(Figura 23) para remoção de sólidos maiores e depois pelo desarenador, conforme a Figura
24, para retenção de eventual graxa, óleos, areia, que é inspecionado diariamente. A unidade
desarenadora é do tipo canal com limpeza manual e fica à montante da elevatória. A areia é
removida periodicamente em caçambas para posterior disposição em aterro sanitário.
60
Figura 23. Grade na chegada do efluente.
Figura 24. Desarenador (caixa de areia).
61
Após essa etapa o esgoto cai em um reservatório de onde é recalcado até ao prétratamento (reator UASB) por duas bombas automáticas, sendo uma de reserva. Uma delas
entra em funcionamento assim que a caixa atinge um determinado nível de esgoto, esse
sistema é chamado de estação elevatória, Figura 25.
Figura 25. Tampa da estação elevatória.
No topo da ETE existe um compartimento suporte de pré-tratamento com caixa de
areia circular com limpeza manual (Figura 26) e gradeamento fino por cesto. Depois o
efluente é distribuído em quatro saídas para o reator UASB. A limpeza desses cestos é
manual, onde o material retirado é removido periodicamente, devendo ser disposto caçambas
e levados ao aterro sanitário.
62
Figura 26. Caixa desarenadora e distribuidor de efluente no topo da ETE.
O objetivo da retirada de areia é evitar o acumulo deste material inerte nos reatores
biológicos. Na saída da unidade desarenadora, com objetivo de controlar o nível d´água e
distribuir as vazões de alimentação do reator UASB foram instalados vertedoures triangulares.
Ainda o nível de lodo é verificado através de abertura de válvulas.
3.6.2 Tratamento anaeróbio
Após a distribuição pelas saídas superiores o esgoto é encaminhado para o reator
UASB através de tubos, distribuídos simetricamente pelo fundo do reator. O reator UASB é
composto por um leito biológico denso e de elevada atividade metabólica, no qual ocorre a
digestão anaeróbia da matéria orgânica do esgoto em fluxo ascendente. A biomassa pode
apresentar-se em flocos ou grânulos maiores e menores. O perfil de sólidos no reator varia de
muito denso e com partículas granulares de elevada capacidade de sedimentação próxima ao
fundo (leito de lodo), até um lodo mais disperso e leve, próximo ao topo do reator (manta de
lodo). O cultivo de um lodo anaeróbio de boa qualidade é conseguido através de um processo
cuidadoso de partida, durante o qual a seleção da biomassa é imposta, permitindo que o lodo
63
mais leve, de má qualidade, seja arrastado para fora do sistema, ao mesmo tempo em que o
lodo de boa qualidade é retido. O tempo de detenção do efluente no reator UASB é de 8 dias.
A parte superior do reator UASB é protegida por telas finas, Figura 27, que impedem a
proliferação de moscas e outros insetos.
Figura 27. Reator UASB com detalhe de proteção por telas.
A eficiência na remoção do reator UASB, com relação à DBO, segundo os dados de
projeto, pode chegar até 70 %.
3.6.3 Tratamento do biogás
Um dos subprodutos da decomposição anaeróbia no reator UASB é a formação de
vários gases, entre os quais o gás metano, altamente energético. Devido às características
intrínsecas de cada gás, promove-se a queima controlada. Existe um queimador de gás (Figura
28), evitando a poluição pelos gases.
64
Figura 28. Queimador de gás.
3.6.4. Leito de secagem do lodo
Com a abertura da válvula de descarte do lodo (Figura 29), este é encaminhado para o
leito de secagem de ampla abertura, conforme Figura 30.
Figura 29. Registro para verificação de nível de lodo.
65
Figura 30. Leito de secagem de lodo.
3.6.5. Disposição final do lodo
O lodo em excesso de toda a etapa biológica da ETE (UASB+biofiltro aerado submerso)
é eliminado por descarga hidráulica diretamente do reator UASB e encaminhado para o leito
de secagem. A concentração de sólidos totais neste lodo situa-se na faixa de 4 a 6%, devendo
atingir valores da ordem de 30% após a desidratação em leito de secagem.
O lodo resultante poderá ser misturado com cal virgem na proporção de 400 Kg de cal por
tonelada de lodo (base seca). O lodo calado é estocado em pátio de estocagem, sendo enviado
posteriormente para disposição final no aterro sanitário do município, que está em fase de
implantação.
3.6.6. Tratamento aeróbio-polimento
Após o período de retenção o efluente que está na parte superior do reator UASB cai
em pequenas recipientes de onde entra em tubos e vão para o fundo do biofiltro onde sofre
66
aeração (Figura 31) por meio de um injetor de ar contínuo, alimentado por um compressor de
ar (Figura 32), sendo constituídos por uma brita 0, 1, 2 e 3 como material poroso.
Figura 31. Biofiltro aerado.
Figura 32. Compressor de ar.
Os microorganismos ficam fixos sobre um meio suporte. A principal função do
biofiltro aerado submerso é a remoção de compostos orgânicos e nitrogênio na forma solúvel,
67
contribuindo para uma eficiência global de remoção de DBO5 superior a 90%. O biofiltro é
composto de três fases:
•
Fase sólida – constituída pelo meio suporte e pelas colônias de
microorganismos que nele se desenvolvem sob a forma de um filme biológico
(biofilme);
•
Fase líquida – composta pelo liquido em permanente escoamento através do
meio poroso;
•
Fase gasosa – formada pela aeração artificial, e em reduzida escala, pelos gases
sub-produtos da atividade biológica no reator.
A principal característica do biofiltro é sua capacidade de realizar, no mesmo reator, a
remoção de compostos orgânicos solúveis e de partículas em suspensão presentes no esgoto.
A fase sólida, além de servir de meio suporte para as colônias bacterianas depuradoras,
constitui-se em um eficiente meio filtrante.
A DBO5 e uma fração do nitrogênio amoniacal remanescente do UASB são oxidados
através da grande atividade do biofilme aeróbio. Lavagens periódicas são necessárias para
eliminar o excesso de biomassa acumulada no meio granular, mantendo as perdas de carga
hidráulica através do meio poroso em níveis aceitáveis.
O lodo de excesso produzido nos biofiltros é removido rotineiramente através de
lavagens, uma operação que compreende diversas cargas hidráulicas seqüenciais,
contracorrentes ao sentido do fluxo, sendo enviado para a elevatória de esgoto bruto na
entrada da ETE, que o encaminhará por recalque ao reator UASB para digestão e
adensamento pela via anaeróbia.
3.6.7. Decantador secundário
O decantador secundário (Figura 33) é a unidade em que o efluente tratado é
introduzido sob as lâminas paralelas inclinadas que ao escoar entre elas ocorrerá à
sedimentação do lodo. O esgoto sai pela parte de cima do decantador, após ser escoado pelas
laminas e é coletado por calhas coletoras.
68
Figura 33. Decantador secundário.
Essa inclinação assegura a auto-limpeza dos módulos, ou seja, à medida que vão se
sedimentando em seu interior, e aglutinando-se uns aos outros, as massas de lodo que vão se
formando, adquirem peso suficiente para se soltarem dos módulos e se arrastarem em direção
ao fundo. Dessa forma, os lodos removidos pelo decantador acabam por se precipitarem para
o poço do lodo, onde permanecem acumulados até serem removidos da abertura da descarga
de fundo. Sendo desta forma que produz o polimento final no efluente tratado, propiciando a
remoção de DQO, DBO5, sólidos em suspensão e nutrientes (especialmente fosfatos e
nitratos) a teores muito baixos, próximos a 95%.
3.7. Resultados
Depois de o efluente passar pela ETE, ele é canalizado por tubos de PVC de 150 mm e
é lançado em um corpo d´água (Figura 34) a uma distância aproximada de 300 m da ETE.
69
Figura 34. Corpo d´água onde é lançado o esgoto tratado.
Após o lançamento do efluente tratado foi observada a existência de pequenos peixes,
o que significa que o esgoto passou por um processo de tratamento de grande eficiência. Não
foi observado nenhum tipo de resíduo sólido visível na água após tratamento, tão pouco
odores.
A ETE foi concluída no primeiro semestre de 2006, e no dia 05 de junho do mesmo
ano, entrou em operação. Na sua partida, o reator UASB foi inoculado com lodo de um outro
reator de uma cidade vizinha, totalmente vazio. Aguardou-se um período de repouso de
aproximadamente 24 horas, para a sua adaptação à temperatura ambiente. Após o período de
repouso, iniciou-se a alimentação do UASB com esgoto até a metade do seu volume.
Aguardou-se um novo período de repouso de 24 horas. Logo após, completou-se o volume
com esgoto do UASB. Outro período de repouso de 24 horas foi aguardado e posteriormente
o reator foi alimentado normalmente.
Somente o reator operou na partida da ETE compacta. As primeiras análises foram
realizadas nos dias: 28/07/2006 e 24/07/2006, como demonstram a Tabela 08.
70
Tabela 08. Resultados das duas primeiras análises realizadas.
Datas análises:
Parâmetros:
pH
SS (ml/L)
Óleos/graxas (mg/L)
DBO (mg/L)
DQO (mg/L)
Sólidos susp. (mg/L)
Data: 28/7/2006
Entrada
Saída
Eficiência
ETE
ETE
7,17
7,17
10
1,5
85%
11
2
82%
816
261
68%
920
330
64%
102
32
69%
Data: 24/07/2006
Entrada
Saída
Eficiência
ETE
ETE
7,11
7,23
0,7
0,1
86%
20
9,4
53%
115
25
78%
234
48
79%
67
2
97%
Na primeira análise, a DBO na entrada da ETE era de 816 mg/L e na saída 261 mg/L
(68% de eficiência), abaixo do limite de 60 mg/L e abaixo de 85% de eficiência como
estabelece a DN - Deliberação Normativa 10 (COPAM, 1986); a DQO era 920 mg/L na
entrada e 330 mg/L na saída da ETE, também abaixo dos limites estabelecidos pela DN
10/1986 (90 mg/L ou 90% de eficiência); os SS - Sólidos Sedimentáveis eram 10 ml/L na
entrada e 1,5 ml/L na saída (eficiência de 85%), mas acima do limite de 1,0 mg/L; e os sólidos
em suspensão eram 102 mg/L e 32 mg/L na entrada e saída respectivamente (eficiência de
69%).
Na segunda análise, a eficiência da DBO aumentou para 78% com 25 mg/L na saída
da ETE, já atendendo os limites estabelecidos pela DN 10 (COPAM, 1986); a DQO também
aumentou sua eficiência para 79%; os SS mantiveram a eficiência, mas, com saída de 0,1
mg/L (abaixo do limite DN 10/86); e sólidos em suspensão também aumentaram sua
eficiência: 97%.
Após a realização da segunda análise, deu-se a partida no BFAS e no DS. Com isso, o
processo tornou-se mais eficiente (Tabela 09). De acordo com as quatro últimas análises
realizadas, em termos de remoção de DBO, a eficiência do sistema completo chegou a 96%,
em média, com saída de 7 mg/L O2); a DQO chegou a 95% de eficiência em média; os SS em
media, tem 86% de eficiência; os óleos/graxas chegaram a 61% de eficiência em média; os
sólidos em suspensão chegaram a 98% de eficiência em média; todos abaixo dos limites
estabelecidos pela legislação ambiental.
71
Tabela 09. Resultados das últimas análises realizadas,
com o funcionamento de todo o sistema.
Datas análises
Data: 25/10/2006
Entrada
Saída ETE Eficiência
Parâmetros:
ETE
pH
6,59
5,08
SS (ml/L)
34
0,1
100%
Óleos/graxas (mg/L)
25
5,8
77%
DBO (mg/L)
366
2,3
99%
DQO (mg/L)
558
6
99%
Sólidos susp. (mg/L)
370
0,1
100%
Datas análises
Data: 30/11/2006
Entrada
Saída
Eficiência
ETE
ETE
6,12
5,97
0,8
0,1
88%
8,8
5
43%
340
6,5
98%
509
21
96%
126
1,5
99%
Data: 27/12/2006
Entrada
Saída
Parâmetros:
ETE
ETE
pH
6,75
6
SS (ml/L)
2,5
Óleos/graxas (mg/L)
Data: 30/01/2007
Entrada
Saída
ETE
ETE
-
6,77
6,37
-
0,1
96%
0,5
0,2
60%
43
7,6
82%
9
5,4
40%
DBO (mg/L)
217
13
94%
100
6,9
93%
DQO (mg/L)
460
40
91%
295
14
95%
Sólidos susp. (mg/L)
140
1,5
99%
72
4
94%
Eficiência
Eficiência
72
CAPITULO IV
CONCLUSÕES
A ETE compacta implantada em Araguari-MG, denominada ETE Novo Horizonte, foi
um projeto que atende à legislação ambiental, possui baixo custo, boas eficiências, baixo
requisito de área, operação e manutenção simples, e baixo consumo de energia elétrica.
O monitoramento constante da ETE é fundamental para a sua boa operação,
principalmente a entrada de esgotos não domésticos, que poderá influenciar negativamente no
tratamento anaeróbio.
A ETE Novo Horizonte possui capacidade para tratar 4% do esgoto coletado na zona
urbana de Araguari, mas foi um projeto piloto para o estudo da mesma. Com o bom
desempenho, a SAE – Superintendência de Água e Esgoto de Araguari-MG, adotou a ETE
compacta como concepção para o tratamento de esgoto de todo o município.
Conforme as várias observações analisadas visando como contribuição deste trabalho
para o saneamento, recomendam-se:
•
Fomentar e apoiar a elaboração dos planos diretores das bacias hidrográficas,
visando à despoluição dos mananciais;
•
Criar mecanismos de financiamento para a implantação de soluções adequadas de
tratamento e disposição adequada do esgoto;
•
Criar uma política de educação e conscientização ambiental para toda população
referente ao uso racional da água;
•
Levantar e cadastrar os lançamentos in natura de esgoto sanitário diretamente em
corpos d´água;
•
Incentivar a pesquisa de soluções alternativas de baixo custo e fácil operação para
o tratamento e disposição do esgoto sanitário;
•
Realizar estudos para canalizar e utilizar o biogás gerado na ETE, como fonte de
energia alternativa;
•
Fazer outros estudos para utilização do lodo gerado na ETE como adubo orgânico.
73
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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de concepção de sistemas de esgoto sanitário.. Rio de Janeiro: ABNT, 1986.
ABNT - ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 12209: Projeto
de estações de tratamento de esgoto sanitário. Rio de Janeiro, 1992.
ABNT - ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7229: Projeto,
construção e operação de sistemas de tanques sépticos. Rio de Janeiro, 1993.
ABNT - ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 13969:
Tanques sépticos: Unidades de tratamento complementar e disposição final dos efluentes
líquidos: Projeto, construção e operação. Rio de Janeiro, 1997.
ABNT - ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 8160: Sistemas
prediais de esgoto sanitário: Projeto e execução. Rio de Janeiro, 1999.
ANDREOLI, C. V. et al. Lodo de esgotos: tratamento e disposição final. UFMG:
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dá outras providências. Presidência da República: 06 de abril de 2005.
BRASIL. Lei Federal 11.445 – Estabelece as diretrizes nacionais para o saneamento básico. .
Presidência da República: 05 de janeiro de 2007.
BRASIL. PAC – Programa de Aceleração do Crescimento. Presidência da República: janeiro
de 2007.
74
CONAMA – CONSELHO NACIONAL DE MEIO AMBIENTE. Resolução No 357, de 17
de março de 2005.
COPAM – COMISSÃO DE POLÍTICA AMBIENTAL. Deliberação Normativa No 10, de
16 de dezembro de 1986.
COPASA - COMPANHIA DE SANEAMENTO DE MINAS GERAIS. Esgoto Sanitário,
processos
de
tratamento.
Disponível
em:
<http://www.copasa.com.br/cgi/cgilua.
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CRESPO, P. G. Elevatório nos sistemas de esgoto. Belo Horizonte, UFMG, 2001.
FUNASA – FUNDAÇÃO NACIONAL DE SAÚDE. Manual de Saneamento. Ministério da
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GONÇALVES, F. B., SOUZA, A. P. Disposição oceânica de esgotos sanitários: história e
prática. Rio de Janeiro: ABES, .1 ed. 1997.
IMHOFF, K. R.; IMHOFF, K. Manual de tratamento de águas residuárias. Editora Edgard
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JÚNIOR, E. M. Iniciação ao tratamento de esgoto. Campinas: Curso de Treinamento de
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KAMIYAMA, H. Revisão e aperfeiçoamento do sistema tanque séptico-filtro anaeróbio para
o tratamento de esgoto sanitário - parte II. Revista DAE. São Paulo: n.169, p.09-17. 1993b.
75
KAMIYAMA, H. A revisão da NBR 7229/82 e as suas principais mudanças. Anais do 17º
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MACINTYRE, A. J. Instalações hidráulicas prediais e industriais. Rio de Janeiro: LTC, 3.
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NETO, C. O. de A. Sistemas simples para tratamento de esgotos sanitários: experiência
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Acessado em: novembro de 2006.
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76
SACCONI, L. A. Mini dicionário da língua portuguesa. São Paulo: Editora Atual, 1996.
SNIS - SISTEMA NACIONAL DE INFORMAÇÕES SOBRE SANEAMENTO.
Diagnóstico dos serviços de água e esgotos – ano referência: 2005. SEDU/PR. Brasília, 2006.
SILVA, G. H. Sistema de alta eficiência para tratamento de esgoto residencial – estudo de
caso na lagoa da conceição. Monografia. Programa de graduação em Engenharia Civil,
Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, 2004.
SILVA, S. A., MARA, D. D. Tratamento biológico de águas residuárias: lagoas de
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VON SPERLING, M. Lagoas de estabilização - Princípios do tratamento biológico de águas
residuárias. Belo Horizonte, UFMG. 2 ed. 196 p. 1986.
VON SPERLING, M. Princípios básicos do tratamento de esgotos - Princípios do tratamento
biológico de águas residuárias. Belo Horizonte, UFMG. v.2. 1996.
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residuárias. Belo Horizonte, UFMG. 416 p. 1997.
YONG J. C. Factors affeting the desing and performance of upflow anaerobic filters. Water
Science & Tecnology. 24, p. 133 – 155, 1991.
77
ANEXO
MEMORIAL DE CÁLCULO DA ETE
78
MEMORIAL DE CÁLCULO
UASB + BF : Estação de Tratamento de Esgotos Domésticos
Dados de Entrada:
Pop.= 5000 hab
Percap.= 200 l/hab.dia
K1 = 1,2
K2 = 1,5
C.retor.= 0,8
Qinf = 0,9 (l/s)
Qméd = 10,19 (l/s) = 36,7 m3/h
DQO = 600 (mgO2/l)
DBO5 = 300 (mgO2/l)
SST = 200 (mg/l)
No divisões do BF= 4
Cargas:
528,00 kgDQO/dia
264,00 kgDBO/dia
176,00 kgSS/dia
Eficiências e concentrações de SS, DQO e DBO5 nos efluentes
No UASB
DQO=
DBO=
SS=
Efluente do UASB
%
64
65
65
216,00 (mgO2/l)
105,00 (mgO2/l)
70,00 (mg/l)
No BF
DQO=
DBO=
SS=
Efluente do BF
%
60
71
69
86,40 (mgO2/l)
30,45 (mgO2/l)
21,70 (mg/l)
Massas de DQO, DBO e SS removidas diariamente (UASB e BF)
Remoção diária da M.O no UASB:
DQO =
DBO =
SS =
384 (mgO2/l)
195 (mgO2/l)
130 (mg/l)
337,9 Kg de DQO/d
171,6 Kg de DBO/d
114,4 Kg de SS/d
Cargas no BF:
190,08 kgDQO/dia
92,4 kgDBO/dia
61,6 kgSS/dia
79
Remoção diária da M.O no BF:
DQO =
DBO =
SS =
130 (mgO2/l)
5 (mgO2/l)
48 (mg/l)
114,0 Kg de DQO/d
65,6 Kg de DBO/d
42,5 Kg de SS/d
Dimensionamento do UASB
TDH = 8 h
V = 293,33 m3
h = 5,50 m
S = 53,33 m2
v= 0,69 m/h
Dimensionamento dos BFs
CvDBO = 4,00 Kg/m3.dia
V = 23,10 m3
hleito = 2,00 m
S = 11,55 m2
v = 3,17 m/h
Geometria dos reatores
A_UASB = 53,33 m2
A_BF = 11,55 m2
A_aerador = 0,72 m2
A_total = 65,61 m2
`f total = 9,14 m `
`f aer = 0,96 m `
`f BF = 3,95 m
f total util. = 9,30 m
f aer util. = 0,96 m
f BF util. = 4,00 m
Dimensionamento do Decantador
V pass = 2,30 m/h
A necess. = 15,9 m2
A real = 16,3 m2
V pass real = 2,25 m/h
Checagem do dimensionamento do decantador:
Taxa admiss. = 0,7 m3/m2.h
Área necess. = 52,38 m2
A real = 52,65 m2
Taxa real = 0,70 m3/m2.h
80
Dimensionamento do coletor de biogás
Taxa escoam. = 1,0 m3/m2.h
Área necess. = 7,7 m2
A real = 8,2 m2
Taxa real = 0,9 m3/m2.h
Produção diária de lodo na ETE
Produção diária do lodo no BF:(lodo aeróbio)
mlo = 0,4 kgST/kg
Mlobf = 45,62 Kg de ST/d
Mlobfdig = 22,81 Kg de ST/d
DQOrem.
(Retorna para o UASB)==> 50% é digerido no UASB
(------->) 50%(lodo de excesso)
(massa total diária de lodo / base seca)
Produção diária do lodo no UASB (sem o lodo do BF)
mlo = 0,15 kg ST/kg DQO rem.
Mlouasb = 50,69 kg ST/d (base sêca)
Produção diária do lodo no UASB (lodos: anaeróbio + BF digerido)
Mlotot = 73,50 kg ST/d
Leito sec. = 73,50 m2
Nº de Leitos = 2,00
B(adotado)= 7,00
Vlotot = 1,83744 m3
Descarga (30 dias) = 55,1232
L(adotado)= 5,60
Balanço energético
DQO disponível para metanização no UASB
DQO/SS lodo_bf = 1,15 mg
DQO/mg ST (relação entre DQO e sólidos totais no lodo do bf )
DQOlodo_bf = 26,23104 Kg ST/d
DQOrem_uasb = 337,9 Kg ST/d
DQOrem_tot = 364,2 Kg de DQO/d
Produção de metano a partir da DQO removida
CH4/DQOrem = 0,25 kg CH4/kgDQOrem
Prod. diária CH4 = 91,0 kgCH4/dia Eficiência de um motor à combustão
rel. CH4/kW = 42000 kW 30 Nm3/kgDBOdia
Taxa metano = 2,6 kg DQO/m3
Prod. diária CH4 = 184,6 m3/dia
Potência= 44,3 kW
efic. conversão = 20 %
Pot. disponível = 8,9 kW
81
Demanda energética na aeração:
D_ar_esp. = 1,2 kWh/(kg DQOrem) = Com base no DN_ext do BF:
D_ar/dia = 136,8576 kWh/dia
D_ar= 5,7024 kW
% (D_ar/d/Ech4) = 64 %
Qar = 1968,12 Nm3/dia
Caixa de areia:
taxa superf. = 600 m3/m2.dia
Área necess. = 1,5 m2
Com base no poço do aerador:
DN_int = 0,96 m
DN_ext = 1,67 m
DN_ext utiliz. = 1,70 m
Num de Tubos UASB
Nº min. = 18
Nº max = 27
Nº adot. = 24
Nº de Cxs. de dist = 4
PARÂMETROS CONSTRUTIVOS DA ETE
Tabela 1 - Características gerais
82
Tabela 2 -Similaridade dos aços laminados a quente para construção civil entre Norma
Tabela 3 - Caracterização das categorias dos aços com seus sistemas químicos
Tabela 4 - Composição Química Especificada (% em massa)
Tabela 5 – Relação de Consumíveis.
83
Tabela 6 - Propriedades Mecânicas Especificadas
Parâmetros construtivos adotados: Todos costados e fundo construidos com USI SAC 250
esp: 1/4''.
84
MEMORIAL DE CÁLCULO
ESTAÇÃO ELEVATÓRIA DE ESGOTO DOMÉSTICO.
POPULAÇÃO:
PER CAPITA :
5000 habitantes
200 l/hab.d
Coef. Retorno = 0,8
K1 = 1,2
K2 = 1,5
Qméd = 10,19 l/s
0,010185 m3/s
Qinfilt.= 1,02 l/s
0,001019 m3/s
Qmáx = 19,35 l/s
0,019352 m3/s
Qmín = 5,09 l/s
0,005093 m3/s
Prof. Rede(a) = 1,5 m
Folga(b) = 0,34 m
Altura útil (c) = 0,89 m
Reserva mínima (d) = 0,3 m
Prof. Poço (e) = 3,03 m
VOLUME DO POÇO :
Qrecalque = 20,32 l/s
Vu = 10,11 m3 3,047917
Diâmetro do poço = 3,80 m
D2 14,44 m2
Área = 11,34 m2
Altura útil = 0,89 m
A_elev = 11,34 m2
V_elev = 34,02 m3
V_escav= 47,14 m3
reaterro = 18,36
TUB.RECALQUE
Drec. = 0,171 m
Drec. adotado = 0,200 m
V = 0,65 m/s
PERDAS DE CARGA LOCALIZADAS :
Peças
Quantidade
C 90o
4
Junção 45o
3
Válvula retenção
3
SK
1,60
1,20
8,25
85
Registro gaveta
3
Saída normal
1
Total = 12,65
Perdas = 656,22 *Q2 m/m
0,60
1,00
PERDAS DE CARGA DISTRIBUÍDAS
Diâmetro reator(f) : 9,14 m
Comprimento tub. : 17,60 m
Material : aço
C = 125
Perdas = 51,83
Q1,85 m/m
ALTURA MANOMÉTRICA :
Altura geométrica = 10,03 m
Vazão
Hm
V
0
5,09 1
10,031 m/m
0,051 m/m
0,00 m/s
0,16 m/s
86
10,19
12,22
19,35
20,32
10,110 m/m
10,144 m/m
10,312 m/m
10,340 m/m
0,32 m/s
0,39 m/s
0,62 m/s
0,65 m/s
Bombas: são destinadas 3 bombas de 3,5cv (sendo 1 reserva) para execução deste projeto.