qualidade e conservação ambiental th041 -...

•Qualidade e Conservação Ambiental –

•Universidade Federal do Paraná

•Engenharia Civil & Engenharia Ambiental

•Profªs Heloise G. Knapik e

Selma Cubas 1

COLETA E TRATAMENTO DE ESGOTOS

DEFINIÇÃO

Sistema de Esgotos Sanitários

Conjunto de condutos e obras destinadas a coletar,

transportar e tratar adequadamente as vazões de

esgoto sanitário

SISTEMAS DE COLETA E TRANSPORTE DE ESGOTOS

SANITÁRIOS

Objetivos Sanitários

• Coleta e remoção rápida e

segura das águas residuárias

• Eliminação da poluição

• Disposição sanitária dos

efluentes

• Redução ou eliminação de

doenças de transmissão hídrica

Objetivos Sociais

• Controle da estética do

ambiente

• Melhoria das condições de

conforte e bem estar da

população

SANITÁRIOS

Objetivos Econômicos

Melhoria da produtividade - Menor número de horas perdidas

com recuperação de enfermidades

Preservação dos recursos naturais, valorizando as propriedades e

promovendo o desenvolvimento industrial e comercial

PARTES CONSTITUINTES DE UM SISTEMA

DE ESGOTOS SANITÁRIOS

01 – Rede Coletora: coletores secundários

coletores tronco

02 – Interceptor: sem ligação predial

03 – Emissário

04 – Estações Elevatórias (EE)

05 – Estação de Tratamento de Esgotos (ETE)

06 – Corpo Receptor

Sifão Invertido

SANITÁRIOS

COLETA E TRANSPORTE DE ESGOTOS

(REDES COLETORAS, INTERCEPTORES E

EMISSÁRIOS)

TIPOS DE SISTEMAS:

Sistema de Esgotamento Unitário

(Sistema Combinado)

• Grandes vazões - prejudica o

tratamento

• Investimento inicial elevado

• Funcionamento precário ruas sem

pavimentação

• Construções mais difíceis e

demoradas

Sistema de Esgotamento Separador Parcial

SANITÁRIOS

TIPOS DE SISTEMAS:

Sistema Separador Absoluto

• Construção em etapas (pluvial e

sanitário)

• Instalação em ruas sem

pavimentação

• Peças pré-moldadas

• Águas pluviais lançadas em

corpos de água

• Redução nas dimensões da ETE

SANITÁRIOS

PARTES CONSTITUINTES:

SANITÁRIOS

NORMAS PARA PROJETOS DE ESGOTOS

SANITÁRIOS

NBR – 9648 – Estudo e Concepção de Sistemas de Esgotos

Sanitários (1986);

NBR – 9649 – Projeto de Redes Coletoras (1986);

NB – 568 – Projeto de Interceptores de Esgoto Sanitário (1989);

NB – 569 – Projeto de Estações Elevatórias de Esgotos

Sanitários (1989);

NB – 570 – Projeto de Estações de Tratamento de Esgoto

Sanitário (1990).

SANITÁRIOS

ESTUDO DE CONCEPÇÃO DE SISTEMA DE ESGOTO

SANITÁRIO

Dados e características da comunidade

Análise do sistema de esgoto sanitário existente

Estudos demográficos e de uso e ocupação do solo

Critérios e parâmetros de projeto

Cálculo das contribuições

Formulação criteriosa das alternativas de concepção

Estudos dos corpos receptores

SANITÁRIOS

DADOS NECESSÁRIOS AO PRÉ-DIMENSIONAMENTO

Estudo das Bacias e Sub-Bacias de contribuição

Estudo do traçado da rede

Identificação de tubulações, peças e acessórios (definição de

materiais)

Estimativa de custo das alternativas estudadas

Comparação técnico econômica e ambiental das alternativas

Alternativa escolhida

SANITÁRIOS

DADOS NECESSÁRIOS AO PRÉ-DIMENSIONAMENTO

• Pré-dimensionamento das unidades dos sistemas desenvolvidos

para a escolha da alternativa:

•Rede coletora

•Coletor tronco, interceptor e emissário

•Estação elevatória e linha de recalque

•Estação de tratamento de esgoto

SANITÁRIOS

CUSTOS DO SISTEMA DE

ESGOTAMENTOSANITÁRIO

SANITÁRIOS

REGIME HIDRÁULICO DO ESCOAMENTO EM

SISTEMA DE ESGOTO

SANITÁRIOS

TIPOS DE TRAÇADO

Coletores tronco: perpendiculares ao corpo receptor, sendo os mesmos

captados por um coletor marginal.

Tipo Perpendicular:

Terrenos acidentados onde os coletores troco correm pelos

fundos de vales e neles incidem os coletores secundários.

Tipo Leque:

TIPOS DE TRAÇADO

Cidades Planas (Litorâneas por exemplo). A cidade é dividida em distritos ou

setores independentes em que em cada um criam-se pontos baixos, para

onde são direcionados os esgotos e depois este esgoto é recalcado ou para

um distrito vizinho ou para o destino final.

Tipo Radial ou Distrital:

TIPOS DE REDE

Rede Dupla:

- Vias com tráfego intenso;

-Vias com largura igual ou maior

que 14 m para vias asfaltadas e 18

m para ruas de terra

Rede Simples

LOCALIZAÇÃO DAS TUBULAÇÕES NA VIA PÚBLICA

Fatores Intervenientes:

- Outras Tubulações;

- Profundidade dos coletores;

- Largura da rua.

LOCALIZAÇÃO DAS TUBULAÇÕES NA VIA PÚBLICA

DIMENSIONAMENTO

1. Vazões de Dimensionamento

1.1 Parâmetros de influência

População da área de projeto;

Contribuição per capita;

Coeficiente de retorno (esgoto/água);

Coeficientes de variação de vazão;

Infiltrações;

Contribuição Industrial

SANITÁRIOS

DIMENSIONAMENTO

População presente (inicial): população da data considerada;

População futura: previsão de população para final de projeto.

Métodos para o estudo demográfico;

Métodos matemáticos: aritmético, geométrico, etc.;

Método da extrapolação gráfica.

População Flutuante: população que se estabelece em uma região

por um determinado período de tempo.

População Permanente ou Residente: população fixa de uma

região.

População da Área de Projeto (P)

SANITÁRIOS

Contribuição per capita é o consumo de água de um

habitante por dia (L/hab. dia).

Fatores Intervenientes:

Hábitos higiênicos e culturais;

As instalações hidráulico-sanitários dos imóveis;

Temperatura média da região;

Renda familiar;

Outros.

DIMENSIONAMENTO

CONTRIBUIÇÃO PER CAPITA (q)

SANITÁRIOS

TRATAMENTO DE ESGOTO

•Profª Heloise G. Knapik 24

• Usualmente algum sistema de infiltração no solo.

• Funciona bem nas seguintes condições:

- Pouca densidade populacional

- Áreas rurais

- Solo com boas condições de infiltração

Obs. O nível d’água deverá ser profundo para evitar contaminação com microrganismos patogênicos (p. ex. fossas

sépticas, negras, infiltração direta)

Tratamento de Esgotos

Sistema individual ou estático

• Local, individual ou para poucas residências

Sistema coletivo ou dinâmico

• Coleta e afastamento dos esgotos da área servida

• Elevada densidade populacional → meio urbano

- Sistema unitário ou combinado

- Sistema separador absoluto (Brasil)

Esgotos domésticos Despejos industriais Águas de infiltração

Dimensionamento

Vazão e carga poluidora

Vazão doméstica

Estudos populacionais

Consumo médio de

Vazão média de

esgoto

Vazão industrial

Vazão de infiltração

•Relações dimensionais entre carga e concentração

CARACTERIZAÇÃO DAS ÁGUAS RESIDUÁRIAS

(ESGOTOS)

USO DA ÁGUA EM

ATIVIDADES

HUMANAS

28 SELMA A. CUBAS

ÁGUAS

RESIDUÁRIAS

ORIGEM:

• DOMÉSTICA

• HOSPITALAR

• INDUSTRIAL

Etapa Essencial

CARACTERIZAÇÃO

QUANTITATIVA QUALITATIVA

VAZÃO PARÂMETROS

INDIRETOS

FÍSICO-QUÍMICOS

BIOLÓGICOS

VAZÃO DE

DIMENSIONAMENTO

CARACTERÍSTICA QUANTITATIVA

INDINFd QQQ Q

VAZÃO

DOMÉSTICA

MÉDIA

VAZÃO

DOMÉSTICA

MÁXIMA

q x P x cQd

VAZÃO

DOMÉSTICA

MÍNIMA

21d86400

q x P x cQ KK

Coeficiente do dia

e da hora de maior

K1 e K2

Coeficiente da hora

de menor consumo

3d86400

q x P x cQ K

VAZÃO DE INFILTRAÇÃO

• Tubos defeituosos; conexões; juntas;

• Paredes de poços de visita.

A quantidade de água infiltrada

depende:

• Extensão da rede coletora;

• Área servida; Tipo de solo;

• Profundidade do lençol freático;

• Topografia;

• Densidade populacional.

Valores usuais: 0,3 a 0,5 L/s.Km

CARACTERÍSTICA QUANTITATIVA

VAZÃO INDUSTRIAL

• Variável de indústria para indústria;

• Consumo de água Relacionada

diretamente à produção de despejos;

• Equalização às vezes desejável;

• Legislação de São Paulo Vazão

máxima = 1,5 x a vazão média.

PRINCIPAIS

CARACTERÍSTICAS FÍSICAS

DAS ÁGUAS RESIDUÁRIAS

Temperatura, Cor, Odor, Turbidez,

Sólidos

PRINCIPAIS

CARACTERÍSTICAS

QUÍMICAS DAS ÁGUAS

RESIDUÁRIAS

Matéria Orgânica: DBO, DQO, COT

Nitrogênio total, Fósforo, pH, Cloretos,

Alcalinidade, Óleos e graxas.

PRINCIPAIS

MICRORGANISMOS

PRESENTES NAS ÁGUAS

RESIDUÁRIAS

Bactérias, Fungos, Protozoários,

Vírus, Helmintos

CARACTERÍSTICA QUALITATIVA

IMPORTÂNCIA DA

CARACTERIZAÇÃO

Escolha das unidades dos

sistema de Tratamento

Monitoramento do

desempenho das

unidades

32 SELMA A. CUBAS

ETE PADILHA SUL - SANEPAR

CARACTERIZAÇÃO DAS ÁGUAS

RESIDUÁRIAS (ESGOTOS)

SISTEMAS DE TRATAMENTO DE ÁGUAS

RESIDUÁRIAS

• Ambiente natural degradação da matéria orgânica em condições apropriadas

• Unidade de tratamento otimização da degradação em tempo e espaço reduzidos

33 SELMA A. CUBAS

RIO IGUAÇÚ - PR

SANTA QUITÉRIA

• Preliminar Remoção de sólidos grosseiros em suspensão

• Primário Remoção de sólidos sedimentáveis

SISTEMAS DE TRATAMENTO DE ESGOTO

NIVEIS DE TRATAMENTO

• Secundário Remoção de matéria orgânica dissolvida ou em suspensão fina

• Terciário Remoção de nutrientes (N, P) e desinfecção

NIVEIS DE TRATAMENTO

Escolha do sistema

• Abrangência do tratamento (isolado ou coletivo)

• Eficiência de remoção requerida (função de padrões de lançamento, corpo receptor, enquadramento, reuso, etc)

• Área disponível

• Geração e disposição final de resíduos

• Mão de obra para operação e respectiva qualificação

• Monitoramento e controles operacionais requeridos

• Recursos disponíveis

PEQUENAS COMUNIDADES, COMUNIDADES RURAIS E

TRADICINAIS

•Aplicação de sistemas condominiais ou individuais

FOSSAS SÉPTICAS

SISTEMAS CONVENCIONAIS

As fossas sépticas ou decanto-digestores consistem geralmente de

uma câmara, cuja função é permitir a sedimentação, o

armazenamento dos sólidos sedimentáveis (lodo) e a sua digestão,

que ocorre em ambiente anaeróbio.

Fazendo-se um paralelo com o tratamento convencional de lodos

ativados, a fossa séptica estaria, ao mesmo tempo, substituindo o

decantador primário e os digestores de lodos, sem nenhum

consumo de energia.

FOSSA SÉPTICA

Finalidade e concepção geral

Segundo Azevedo Netto, as eficiências de remoção em fossa

séptica, quando bem projetada e bem construídas são:

DBO: 40 a 60%

DQO: 30 a 60%

Sólidos sedimentáveis: 50 a 70%

Óleos e graxas: 70 a 90 %

FOSSA SÉPTICA

Eficiência de tratamento

FOSSA SÉPTICA DE CÂMARA

ÚNICA

FOSSA SÉPTICA DE CÂMARAS EM

SÉRIE

FOSSA SÉPTICA

• Fossa séptica de câmaras sobreposta

• Fossas sépticas prismáticas retangulares;

• Fossas sépticas cilíndricas.

FOSSA SÉPTICA

Formatos

1. VOLUME:

Segundo a NBR-7229/1993, o volume total de fossa ou do tanque séptico é a somatória dos volumes de sedimentação, digestão e de armazenamento de lodo, calculado conforme a expressão 1.1:

V = volume útil em litros;

N = números de pessoas ou unidade de contribuição;

C = contribuição de despejos, em litros/pessoa .dia ou litro/unidade .dia (Tab. 2);

Td = tempo de detenção (dias) (Tab. 3)

k = taxa de acumulação de lodo digerido em dias, equivalente ao tempo de acumulação de lodo fresco (Tab. 4);

Lf = contribuição de lodo fresco, em litros/pessoa . dia ou litro/ unidade (Tab. 2);

fd LkTCNV 1000

FOSSA SÉPTICA

Dimensionamento

Tipo e ocupação das edificações

Contribuição de esgoto

“C”

(litros/pessoa . dia)

Contribuição de lodo

fresco “Lf”

(litros/pessoa . dia)

1- Ocupantes permanentes:

Residência de alto padrão

Residência de padrão médio

Residência de baixo padrão

Hotéis (exceto lavanderia e cozinha)

Alojamentos provisórios

2- Ocupantes temporários:

Fábrica em geral

Escritórios

Edifícios públicos e comerciais

Escolas (externatos) e locais de longa

permanência

Restaurantes e similares

Cinemas, teatros e locais de curta

permanência

Sanitários públicos (4)

25 (1)

480 (3)

Observações: (1) por refeições (2) por lugares disponíveis

(3) apenas acesso aberto ao público (estações rodoviárias, ferroviárias, estádio esportivo, logradouros

públicos (4) por bacias sanitárias disponíveis

FOSSA SÉPTICA

Dimensionamento

Contribuição diária

(litros)

Tempo de detenção “Td”

Em dias Em horas

Até 1.500 1,00 24

De 1.501 a 3.000 0,92 22

De 3.001 a 4.500 0,83 20

De 4.501 a 6.000 0,75 18

De 6.001 a 7.500 0,67 16

De 7.501 a 9.000 0,58 14

Mais que 9.000 0,50 12

Intervalo entre limpezas

(anos)

Valores de “k”(em dias), por faixas de

temperaturas ambientes “t”, (em oC)

t < 10 10 ≤ t ≤ 20 t > 20

1 94 65 57

2 134 105 97

3 174 145 137

4 214 185 177

5 254 225 217

Volume útil (m3)

Profundidade útil (m)

Mínima Máxima

Até 6,0 1,20 2,20

De 6,0 a 10,0 1,50 2,50

Mais que 10,0 1,80 2,80

FOSSA SÉPTICA

Dimensionamento

Teste de absorção:

A NBR-7229/93 prescreve dois métodos, sendo o mais conhecido o teste feito por Henry Ryon em 1926.

– O teste consiste de em escavação no solo com 30 cm de lado por 40 cm de altura.

– O fundo deve ser preenchido com 10 cm de pedra britada no 01, restado então 30 cm de altura livre.

– Enche-se essa escavação com água até a altura de 15 cm e anota-se o tempo gasto para que a água infiltre e desça para o nível de 14 cm de altura.

– Caso esse tempo seja menor do que três minutos, deve-se repetir o teste cinco vezes, sempre anotando o tempo gasto para que a água infiltre 1 cm no solo, adotando-se o menor valor da taxa de infiltração de taxa obtida.

FOSSA SÉPTICA

DISPOSIÇÃO FINAL E/OU TRATAMENTO DE EFLUENTE DAS FOSSAS SÉPTICAS

Teste de absorção:

•Val

raçã

•Val

•Sumidouro

• Os sumidouros são também conhecidos como poços absorventes;

• Tem vida útil longa, devido à facilidade de infiltração do líquido praticamente

isento de sólidos, que poderiam causar colmatação do solo;

• São utilizados quando a taxa de absorção do solo for igual ou superior a 40

L/m2.dia;

• Estas unidades consistem de escavações cilídricas ou prismáticas, tendo as

paredes construídas com alvenaria de: tijolos, pedras, blocos ou ainda por anéis

moldados de concreto.

• Deve-se deixar furos na alvenaria e o fundo livre para permitir a infiltração;

• A lateral externa e o fundo deve ser preenchido com pedra brit no. 04;

• As lajes de cobertura devem ser de concreto armado, dotadas de abertura de

inspeção com no mínimo de 0,60.

SUMIDOURO

Sumidouro:

• O filtro anaeróbio é, basicamente, uma unidade de contato, na qual os

esgotos passa através de uma massa de sólidos biológicos contidos dentro do reator,

que pode se apresentar em três formas distintas:

Na forma de uma fina camada de biofilme aderido às superfícies do material

suporte;

Na forma de biomassa retida nos interstícios do material suporte;

Na forma de flocos ou grânulos retidos no fundo falso, abaixo do material

suporte.

FILTRO ANAERÓBIO

•DISPOSIÇÃO FINAL E/OU TRATAMENTO DE EFLUENTE DAS FOSSAS SÉPTICAS

CONFIGURAÇÃO:

No Brasil os filtros anaeróbios tem sido utilizados principalmente para o

tratamento complementar de efluentes de fossas sépticas, de acordo com as

disposições contidas na NBR 7229/1993.

Parâmetros Valor

Profundidade útil

Altura do meio suporte

Diâmetro mínimo

Diâmetro máximo

Largura mínima

Largura máxima

Volume útil mínimo

1.80 m

1,20 m

0,95 m

5,40 m

0,85 m

5,40 m

1,25 m3

FILTRO ANAERÓBIO

DIMENSIONAMENTO:

Volume:

V = 1,60 x N x C x TDH

V = volume total do filtro (m3)

N = número de pessoas ou unidades de contribuição

C = contribuição de esgotos

TDH = tempo de detenção hidráulca dos despejos (dias)

Área:

A = V/H (m2)

FILTRO ANAERÓBIO

•DISPOSIÇÃO FINAL E/OU TRATAMENTO DE EFLUENTE DAS FOSSAS SÉPTICAS

EFICIÊNCIA:

E = 100 x (1- 0,87 x TDH -0.50)

E = eficiência do filtro anaeróbio (%)

TDH = tempo de detenção hidráulica (h)

0,87 = constante empírica ( coeficiente do sistema)

0,50 = constante empírica ( coeficiente do meio suporte)

Concentração do efluente Final:

FILTRO ANAERÓBIO

SISTEMAS NÃO CONVENCIONAIS

•JARDINS FILTRANTES, ILHAS

FLUTUANTES E WETLANDS

Alternativas ecológicas & descentralizadas

Tratamento Paisagístico Biodiversidade Econômico Gestão

•5 princípios dos jardins filtrantes:

Jardins Filtrantes

•Exemplo de uso do jardim filtrante no

Brasil:

•MSD (Merck Sharp and Dohme) – indústria

farmacêutica, Distrito de Sousas, em

Campinas

Princípio do método:

Capacidade de filtragem das raízes em jardins

Decomposição da matéria orgânica

Lagoa de polimento (desinfecção via raios solares)

Jardins Filtrantes

•Tratamento biológico

30% mais barato que uma ETE

convencional

Jardins Filtrantes

Aplicável para tratar:

Esgotos domésticos e efluentes industriais

Condicionar lodos de ETEs

Biorremediação de solos

Revitalizar rios e lagos

•Composto fertilizante

•Fábrica da GM em Joinvile

Ilhas Flutuantes (FTWs: Floating Treatment Wetlands)

Área de decomposição ativa: formação de biofilme

Área de contato entre as raízes das plantas e a água

Aeração e circulação da água

•Fonte: http://www.biomatrixwater.com/

Ilhas Flutuantes (FTWs: Floating Treatment Wetlands)

Wetlands Construídos

Tratamento secundário e terciário de esgoto

Purificação de grandes volumes de água

Abastecimento de água industrial e urbana

Baixo custo de implantação e manutenção

•Sistemas projetados e aplicados para:

Wetlands Construídos

•Sistema Sustentável de Tratamento de Esgoto - UFMG

•Fonte: Sezerino et al. (2015): Experiências brasileiras

com wetlands construídos aplicados ao tratamento de

águas residuárias: parâmetros de projeto para sistemas

horizontais

Wetlands Construídos PLANTAS ORNAMENTAIS

“Embora ainda não corriqueiro, uma série de espécies vegetais de interesse

ornamental pode ser adaptada ao sistema de pós-tratamento de esgotos.

•Cyperus papyrus (papiro),

•Zantedeschia aethiopica (copo de leite):

•Canna x Generalis (biri) e Cyperus isocladus (mini papiro);

•Espécies secundárias: Alpinia purpurata (alpínia), Alpinia zerumbet variegata

(alpínia concha listrada), Zingiber spectabile (gengibre ornamental), Agapanthus

africanus (agapanto), Dietes bicolor (moréia), Heliconia psittacorum (helicônia-

papagaio), Neomarica caerulea (falso íris), Nelumbo nucifera (flor de lótus).

Wetlands Construídos PLANTAS ORNAMENTAIS

Wetlands Construídos – Sistema Horizontal

•Fonte: Sezerino et al. (2015) & http://gesad.ufsc.br/boletins/

Remoção de 90% de DBO5

Remoção de 90% de SS

Remoção de 20% de NH3

Remoção de 30% de P

Relação de 2m²/pessoa

Eficiência de remoção de DBO em Sistemas convencionais:

Wetlands Construídos – Sistema Vertical

•Fonte: Sezerino et al. (2015) & http://gesad.ufsc.br/boletins/

Relação de 1.2m²/pessoa

Remoção de 72% de DQO

Remoção de 70% de SS

Remoção de 78% de NH3

Tratamento por zonas de raízes

•Propriedade rural no Caminho do Vinho, São José dos Pinhais

Banheiro seco e bacias de

evapotranspiração

Alternativas ecológicas

Aplicável quando...

Situações em que não exista ainda nenhum tipo de sanitário

Lugares com escassez de água

Desejo da comunidade/casa em uma sustentabilidade extrema

Banheiro seco

Funcionamento:

Apenas material seco (separação da urina)

Adição de serragem (relação C/N)

Compostagem do material

Banheiro seco

•Fossas,

•Bacias de

• evapotranspiração

Funcionamento:

Águas negras (bacia sanitária)

Sistema fechado

Percolação, filtração e evapotranspiração

Bacias de evapotranspiração

Fossa das Bananeiras

Águas cinzas deverão ser encaminhadas para

outro sistema

(p. ex. filtro biológico)

•http://www.ecoeficientes.com.br

Para saber mais...

•http://gesad.ufsc.br/boletins/

•Livro: Wetland Construído no tratamento de esgotos sanitários (Douglas

et al., 2015)

•Wetlands construídos

•http://www.revistatae.com.br/noticiaInt.asp?id=80

•https://www.youtube.com/watch?v=44xuoigQ2do

•Jardins Filtrantes

•http://www.ecoeficientes.com.br/bet-como-

tratar-o-esgoto-de-forma-ecologica/

•Banheiro seco e bacia de evapotranspiração

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