avaliaÇÃo batimÉtrica da lagoa de decantaÇÃo...
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Saulo Batista Pio
RA: 3250185, 10º Semestre.
AVALIAÇÃO BATIMÉTRICA DA LAGOA DE DECANTAÇÃO
ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ESGOTOS DO MUNICÍPIO
ITAPIRA
Itatiba
2008
3
Saulo Batista Pio
RA: 3250185, 10º Semestre.
AVALIAÇÃO BATIMÉTRICA DA LAGOA DE DECANTAÇÃO
ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ESGOTOS DO MUNICÍPIO
DE ITAPIRA
Monografia apresentada à disciplina Trabalho de Conclusão de Curso, do curso de Engenharia Civil da Universidade São Francisco, sob
orientação do Prof.ª Mª. Cristina das
Graças Fassina Guedes, como exigência parcial para a conclusão do curso de graduação.
Itatiba
2008
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PIO, Saulo Batista. Avaliação batimétrica da lagoa de decantação – Estação de
tratamento de esgotos do município de Itapira. 2008. 55f. Trabalho de Conclusão de Curso
defendido e aprovado na Universidade São Francisco pela banca examinadora constituída
pelos professores.
________________________________________________
Profª Ms. Cristina das Graças Fassina Guedes
USF – orientadora
________________________________________________
Engº Civil Paulo Roberto dos Santos
USF - examinador
________________________________________________
Profª Aline Giovanelli Ramos Cecon
USF - examinador
5
AGRADECIMENTOS
A Deus primeiramente, que jamais me desamparou em momento algum.
A minha família pela paciência e incentivo incondicional me apoiando em todas as
etapas da minha vida me ajudando a transpor obstáculos.
A todos os meus amigos: Cleiton,Fernando Paulani,Fernando,Wilson,Gabriel,Rafael,
Wendel,Fabiano,Carlos,Alessandro,Daniel,Frederico,Henrique,Ronald,Kátia,Taís,Adriana
que se fizeram tão presentes esses anos dividindo bons momentos de amizade durante essa
caminhada. Ao engenheiro Paulo, pelas informações e esclarecimento de tantas dúvidas.
A todos os meus professores que transmitiram seus conhecimentos de forma brilhante,
auxiliando meu crescimento profissional e pessoal.
A minha profª Orientadora Cristina das Graças Fassina Guedes pelo enorme
aprendizado prestado, e pela sabedoria comigo compartilhada. A todos que contribuíram para
a realização desse trabalho muito obrigado.
6
PIO, Saulo Batista. Avaliação batimétrica da lagoa de decantação – Estação de
tratamento de esgotos do município de Itapira. 2008. 55f. Trabalho de Conclusão de Curso
– Curso de Engenharia Civil da Unidade Acadêmica da Área de Ciências Exatas e
Tecnológicas da Universidade São Francisco, Itatiba.
RESUMO
A necessidade de tratar o esgoto doméstico ou industrial é de suma importância para manter a
qualidade ambiental do planeta. O município de Itapira conta com aproximadamente setenta e
quatro mil habitantes e possui 100 % de água tratada e 100% de esgotos coletado e tratado
com uma Estação de Tratamento de Esgoto no município e mais duas nos distritos, o de Barão
Ataliba Nogueira e Eleutério. A ETE do município de Itapira é de tratamento doméstico,
encontra-se em funcionamento desde 1992 fazendo parte do sistema, três lagoas anaeróbicas
que fazem o processo de tratamento de decantação das águas residuárias e que hoje se
encontram assoreadas desigualmente, sendo visível a olho nu e perdendo sua capacidade de
tratamento. Assim sendo, identifica-se a necessidade de levantamento do lodo depositado
dentro do sistema e assim, definir o tipo de descarte final do lodo adequado para que possa
aumentar a vida útil das lagoas. Esse trabalho tem por objetivo levantar dados referentes ao
volume de lodo decantado na ETE do município de Itapira. A produção de lodos em lagoas
de estabilização de uma forma geral é lenta e, por conseguinte, o prazo para a remoção de
lodo acumulado é normalmente extenso, da ordem de dez anos. No entanto, apesar deste
prazo dilatado, grandes volumes de lodo precisam ser removidos, transportados e destinados
adequadamente e o conhecimento das características desse material, pode se subsidiar o
planejamento destas operações, permitindo a redução dos custos e dos inconvenientes a elas
associadas.
Palavras-chave: DECANTAÇÃO, ESGOTO, LAGOA, BATIMETRIA, LODO.
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PIO, Saulo Batista. Avaliação batimétrica da lagoa de decantação – Estação de
tratamento de esgotos do município de Itapira. 2008. 55f. Trabalho de Conclusão de Curso
– Curso de Engenharia Civil da Unidade Acadêmica da Área de Ciências Exatas e
Tecnológicas da Universidade São Francisco, Itatiba.
ABSTRACT
The need to treat the domestic or industrial sewer is of addition importance to maintain the
environmental quality of the planet. The municipal district of Itapira counts with
approximately seventy four thousand inhabitants and possesses a Treatment of Sewer Station.
The TSS or ETE - Itapira has been in operation since 1992 being part of the system, three
anaerobic ponds that make the process of treatment of decantation of the resuduary water and
that today are unevenly by the great residue decantation, being visible with the naked eye. So,
it can be identified the need of the mud deposited rising from the inside system so that, define
the type of the appropriate mud final discard so that it can increase the useful life of the
ponds. That work has as objective to lift data regarding the mud volume decanted in TSS or
ETE - Itapira. The production of muds in ponds of stabilization is in general slow and,
consequently, the period for the removal of accumulated mud is usually extensive, in a period
of ten years. However, in spite of this extensive period, big mud volumes need to be removed,
transported and destined properly, and the knowledge of the characteristics of that material
can be subsidized by the planning of these operations, allowing the reduction of the costs and
the inconveniences associated to them.
Key words: DECANTATION, SEWER, PONDS, BATHYMETRY, MUDS.
8
SUMÁRIO
LISTA DE TABELAS ......................................................................................................... 08
LISTA DE FIGURAS .......................................................................................................... 09
LISTA DE SIMBOLOS E ABREVIATURAS .................................................................... 10
1. INTRODUÇÃO ............................................................................................................... 11
2. TRATAMENTO DE ESGOTOS ..................................................................................... 13
2.1. TRATAMENTO PRELIMINAR ............................................................................... 13
2.2. TRATAMENTO PRIMÁRIO .................................................................................... 14
2.3. TRATAMENTO SECUNDÁRIO .............................................................................. 15
2.3.1. LAGOAS FACULTATIVAS ................................................................................. 16
2.3.2. SISTEMAS DE LAGOAS ANAERÓBIAS SEGUIDAS POR LAGOAS FACULTATIVAS ................................................................................................................ 17
2.3.3. LAGOA AERADA FACULTATIVA .................................................................... 19
2.3.4. SISTEMAS DE LAGOAS AERADAS DE MISTURA COMPLETA - LAGOAS
DE DECANTAÇÃO ............................................................................................................ 20
2.4. ACÚMULO DE LODO ............................................................................................. 21
2.5. BATIMETRIA ........................................................................................................... 23
2.5.1. LEVANTAMENTO BATIMÉTRICO ................................................................... 24
2.5.2. BATIMETRIA DE RESERVATÓRIOS ................................................................ 26
3. METODOLOGIA ............................................................................................................ 29
4. RESULTADOS E DISCUSSÕES ................................................................................... 33
4.1. ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ESGOTOS DO MUNICÍPIO DE ITAPIRA.. 33
4.1.1. LAGOAS DE AERAÇÃO ...................................................................................... 36
4.1.2. LAGOAS DE DECANTAÇÃO (ANAERÓBIAS) ................................................ 36
4.1.2.1. LAGOA DE DECANTAÇÃO Nº01 ................................................................... 40
4.1.2.1.1. SEÇÕES PERPENDICULARES E TRANSVERSAIS DA
BATIMETRIA DA LAGOA Nº01 ...................................................................................... 40
4.1.2.1.2. DADOS DO LODO (LAGOA Nº01) ............................................................... 43
4.1.2.2. LAGOA DE DECANTAÇÃO Nº02 ................................................................... 44
4.1.2.2.1. SEÇÕES PERPENDICULARES E TRANSVERSAIS DA
BATIMETRIA DA LAGOA Nº02 ...................................................................................... 44
4.1.2.2.2. DADOS DO LODO (LAGOA Nº02) .................................................................47
4.1.2.3. LAGOA DE DECANTAÇÃO Nº03 ................................................................... 48
9
4.1.2.3.1. SEÇÕES PERPENDICULARES E TRANSVERSAIS DA
BATIMETRIA DA LAGOA Nº03 ...................................................................................... 48
4.1.2.3.2. DADOS DO LODO (LAGOA Nº03) ............................................................... 51
4.2. SUGESTÃO ............................................................................................................... 52
5. CONCLUSÃO ................................................................................................................. .54
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ............................................................................. 55
10
LISTA DE FIGURAS
Figura 1. – Vista Aérea da Estação de Tratamento de esgotos do município de Itapira....... 12
Figura 2. – Fluxograma típico do tratamento preliminar...................................................... 14
Figura 3. – Tratamento primário – Fossa séptica.................................................................. 15
Figura 4. – Sistemas de lagoas de estabilização – Lagoa facultativa.................................... 17
Figura 5. – Sistemas de lagoas de estabilização – Lagoa anaeróbia-lagoa facultativa.......... 18
Figura 6. – Sistemas de lagoas de estabilização – Lagoa aerada facultativa......................... 20
Figura 7. – Sistemas de lagoas de estabilização – Sistema de lagoas aeradas de
mistura completa-lagoa de decantação.................................................................................. 21
Figura 8. – Acúmulo de lodo – Distribuição espacial não homogênea do lodo,
com afloramento superfícial e possovel liberação de componentes odorantes..................... 22
Figura 9. – Metodologia
a) Fixação das estacas de madeira pelos funcionários do SAAE ......................................... 30
b) Fixação das estacas de madeira pelos funcionários do SAAE ......................................... 30
c) Peso armado a uma corda graduada com espaçamento de 50 em 50 centímetros............ 31
d) Realizando o levantamento batimétrico............................................................................ 31
e) Realizando o levantamento batimétrico............................................................................ 32
Figura 10. – Projeto da ETE do município de Itapira............................................................ 35
Figura 11. – Estação de tratamento de esgotos do município de Itapira
a) Vista da lagoa N.º 01 – entrada......................................................................................... 37
b) Vista da lagoa N.º 01 – saída............................................................................................ 37
c) Vista da lagoa N.º 02 – entrada......................................................................................... 38
d) Vista da lagoa N. 02 – saída............................................................................................ 38
e) Vista da lagoa N.º 03 – entrada......................................................................................... 38
f) Vista da Lagoa N.º 03 – saída........................................................................................... 38
Figura 12. – Divisões das seções batimétricas..................................................................... 40
Figura 13. – Projeto do sistema de drenagem e desidratação de lodo ................................. 53
11
LISTA DE TABELAS
Tabela 1. – Dados Populacionais ......................................................................................... 33
Tabela 2. – Acumulo de lodo na lagoa N.º 01...................................................................... 43
Tabela 3. – Acumulo de lodo na lagoa N.º 02...................................................................... 47
Tabela 4. – Acumulo de lodo na lagoa N.º 03 ..................................................................... 51
12
LISTA DE ABREVIATURAS E SÍMBOLOS
IBGE: INSTITUTO BRASILEIRO de GEOGRAFIA e ESTATÍSTICA
SAAE: SERVIÇO AUTÔNOMO de ÁGUA e ESGOTOS
DBO: DEMANDA BIOQUÍMICA de OXIGÊNIO
PROSAB: PROGRAMA de PESQUISA em SANEAMENTO BÁSICO
ST: SÓLIDOS TOTAIS
SV: SÓLIDOS VOLÁTEIS
GPS: GLOBAL POSITIONING SYSTEM
ETE: ESTAÇÃO de TRATAMENTO de ESGOTOS
EEE: ESTAÇÃO ELEVATÓRIA de ESGOTOS
TDH: TEMPO de DETENÇÃO HIDRÁULICA
m³: METRO CÚBICO
13
1 – INTRODUÇÃO
Os levantamentos batimétricos são cruciais para a navegação em qualquer corpo
aquoso, além de serem necessários para as modelagens hidrodinâmicas e acompanhamento de
processos de erosão ou assoreamento. A batimetria consiste na medição da profundidade dos
oceanos, lagos e rios e é expressa cartograficamente por curvas batimétricas que unem pontos
da mesma profundidade com equidistâncias verticais, à semelhança das curvas de nível
topográfico (WIKIPEDIA, 2008). Batimetria por ecobatrimetro são lentos e de alto custo,
uma vez que necessitam de embarcação e pessoal capacitado. Uma alternativa para a obtenção
de batimetria em áreas rasas é a extração desta informação a partir de imagens obtidas por
sensores remotos. Esse procedimento tem se mostrado eficaz, especialmente quando se utiliza
imagem de satélites multiespectrais.
A necessidade de tratar o esgoto doméstico ou industrial é de suma importância para
manter a qualidade ambiental do planeta e a saúde dos municípios. O município de Itapira
conta com aproximadamente, setenta e quatro mil habitantes (IBGE, 2005) e possui 100% de
água tratada e 100% de esgotos coletados e tratado com uma Estação de Tratamento de
Esgoto (ETE) no município e mais duas nos distritos de Barão Ataliba Nogueira e Eleutério
(SAAE, 2008).
A ETE do município de Itapira executa o tratamento doméstico e encontra-se em
funcionamento desde 1992, sendo constituído por um sistema de lagoas de aeração seguidas
de lagoas de decantação (Figura 1).
As lagoas de aeração constituem-se de duas unidades destinadas a oxidar a matéria
orgânica presente no esgoto em presença de oxigênio dissolvido por um sistema de aeração e
as lagoas anaeróbicas de decantação constituem-se de quatro unidades destinadas a garantir a
qualidade final do efluente da ETE que será lançado no corpo receptor à jusante da cidade.
As lagoas anaeróbias são eficientes na remoção da matéria orgânica do esgoto. O lodo
produzido é resultante dos mecanismos de tratamento: sedimentação de sólidos e sua
subseqüente digestão anaeróbia. Sua produção tem sido baixa, devido à intensa degradação
anaeróbia, e à distribuição heterogênea na lagoa, geralmente concentrando-se próximo à
entrada e à saída. Isso se deve, principalmente devido ao longo período de utilização das
lagoas (16 anos de uso) sem a devida remoção do lodo que se encontra assoreado
desigualmente, sendo visível a olho nu, resultando na perda da capacidade de tratamento da
lagoa. Assim sendo, identifica-se a necessidade de levantamento quantitativo do lodo
14
depositado dentro do sistema e, assim, definir o tipo de descarte final do lodo adequado para
que possa aumentar a vida útil dessas lagoas.
FIGURA 1 – Vista aérea da estação de tratamento de esgotos do município de Itapira. Fonte: SAAE -2008.
Esse trabalho teve por objetivo geral quantificar o volume e sugerir um método para a
remoção do lodo decantado na ETE do município de Itapira.
A produção de lodos em lagoas de estabilização, de uma forma geral, é lenta e, por
conseguinte, o prazo para a remoção do lodo acumulado é normalmente extenso, da ordem de
dez anos. No entanto, apesar deste prazo dilatado, grandes volumes de lodo precisam ser
removidos, transportados e destinados adequadamente e, com o conhecimento das
características desse material pode-se subsidiar o planejamento destas operações, permitindo a
redução dos custos e dos inconvenientes a elas associadas.
15
2. TRATAMENTO DE ESGOTOS
A necessidade de tratar o esgoto doméstico ou industrial é de suma importância para
manter a qualidade ambiental do planeta e a saúde dos municípios. Embora o esgoto provoque
tantos problemas como poluição, contaminação bacteriana e aparecimento de doenças, entre
outros, seu tratamento inexiste na maior parte dos municípios brasileiros.
Conforme o Programa de Pesquisa em Saneamento Básico (PROSAB, 1999, p.4)
No que se refere a custos para implantação de sistemas de tratamento, as cifras relacionadas com as necessidades do Brasil são impressionantes, pois atualmente, apenas cerca de 40 % da população urbana é servida com redes coletoras, sendo que a situação da população rural é ainda mais grave. Outro fato, também decepcionante, reside na constatação de que apenas cerca de 10% dos esgotos são submetidos a algum tipo de tratamento.
A falta de verbas nem sempre é razão suficiente para que se deixe de tratar o esgoto
domiciliar. O Brasil por ser um país de clima quente favorece a utilização de sistemas
simples, que resolvem bem o problema, principalmente em aglomerações de médio e pequeno
porte.
Existem vários sistemas para se fazer o tratamento de esgotos. Em cidades pequenas e
de baixa densidade populacional, enquanto as casas forem mantidas longes umas das outras,
pode ser dada a solução de fossas sépticas e sumidouros, porém à medida que a população e a
densidade aumentam torna-se necessário canalizar os esgotos, e os tratamentos podem ser
realizados por meio de sistemas de lagoas de estabilização.
O tratamento dos esgotos é usualmente classificado de acordo com os seguintes níveis:
preliminar, primário, secundário.
2.1 Tratamento preliminar
O tratamento preliminar objetiva principalmente, a remoção dos sólidos grosseiros e
areia, utilizando-se de mecanismos básicos de remoção de ordem física: peneiramento e
sedimentação (Figura 2). Além das unidades de remoção de sólidos é comum a instalação de
uma unidade para medição de vazão. Geralmente este nível de tratamento é composto de
grades para a remoção dos sólidos grosseiros, caixas de areia (desarenadores) seguidos por
medidor de vazão. As principais finalidades do tratamento preliminar são de evitar abrasão
16
em equipamentos e tubulações, eliminar ou reduzir a possibilidade de obstrução em tanques,
tubulações etc, facilitar o transporte líquido (VON SPERLING, 1996).
FIGURA 2 – Fluxograma típico do tratamento preliminar (VON SPERLING, 1996).
2.2 Tratamento primário
O tratamento primário visa à remoção de sólidos em suspensão sedimentáveis, sólidos
flutuantes e parte da matéria orgânica (Figura 3). Após passarem pelo tratamento preliminar,
os esgotos contêm ainda, os sólidos em suspensão não grosseiros que podem ser parcialmente
removidos em unidades de sedimentação.
Por sua vez, Von Sperling (1996, p.184),
Uma parte significativa destes sólidos em suspensão é compreendida pela matéria orgânica em suspensão. Assim, a sua remoção por processos simples como a sedimentação implica na redução da carga de DBO dirigida ao tratamento secundário, onde a sua remoção é de certa forma mais custosa.
Ao nível de tratamento primário, as fossas sépticas e suas variantes atuam como
decantadores, onde os sólidos sedimentáveis se depositam no fundo, permanecendo por um
longo período de tempo, o suficiente para a sua estabilização, esta que se dá em condições
anaeróbias.
17
FIGURA 3 – Tratamento primário - Fossa séptica (VON SPERLING, 1996).
2.3 Tratamento secundário
Segundo Von Sperling (1996, p.185), o tratamento secundário tem como principal
objetivo a remoção da matéria orgânica, que se apresenta nas seguintes formas:
• matéria orgânica dissolvida (DBO solúvel), a qual não é removida por processos
meramente físicos, como o de sedimentação, que ocorre no tratamento primário;
• matéria orgânica em suspensão (DBO suspensa ou particulada), a qual é em grande
parte removida no tratamento primário, mas cujos sólidos de decantabilidade mais
lenta persistem na massa líquida.
Os processos de tratamento secundário são realizados de forma a acelerar os
mecanismos de degradação que ocorrem naturalmente nos corpos receptores. A essência deste
tratamento de esgotos domésticos é a inclusão de uma etapa biológica, onde a remoção da
matéria orgânica é efetuada por reações bioquímicas, realizadas por microrganismos
(bactérias, protozoários, fungos etc). A base de todo o processo biológico é o contato efetivo
entre esses organismos e o material orgânico contido nos efluentes, de tal forma que esse
possa ser utilizado como alimento pelos microrganismos.
Os processos podem ser aeróbios ou anaeróbios. Aeróbios simulam o processo natural
de decomposição, com eficiência no tratamento de partículas finas em suspensão, onde o
oxigênio é obtido por aeração mecânica (agitação) ou por insuflação de ar. Já os anaeróbios
consistem na estabilização de resíduos feita pela ação de microrganismos na ausência de ar ou
oxigênio elementar (VON SPERLING, 1996).
18
O tratamento secundário geralmente inclui unidades para tratamento preliminar, mas
pode ou não incluir as unidades para tratamento primário. Há uma enorme variedade de
métodos de tratamento a nível secundário, entre eles os sistemas de lagoas de estabilização
que são unidades de tratamento de esgotos, que tem em comum o uso de reservatórios
construídos artificialmente em que se desenrolam os processos responsáveis pelo tratamento.
Segundo Von Sperling (1986, p.11), de maneira geral as lagoas de estabilização são
bastante indicadas para regiões de clima quente e países em desenvolvimento, devido aos
seguintes aspectos:
• suficiente disponibilidade de área em um grande número de localidades;
• clima favorável (temperatura e insolação elevadas);
• operação simples;
• necessidade de poucos ou nenhum equipamento.
Existem inúmeros sistemas de lagoas de estabilização com diferentes níveis de
simplicidade operacional e requisitos de área, tais como:
• lagoas facultativas;
• sistema de lagoas anaeróbias seguidas por lagoas facultativas;
• lagoas aeradas facultativas;
• sistema de lagoas aeradas de mistura completa seguidas por lagoas de
decantação.
2.3.1 Lagoas facultativas
O termo “facultativo” refere-se à mistura de condições aeróbias e anaeróbias. Em
lagoas facultativas, as condições aeróbias são mantidas nas camadas superiores próximas à
superfície das águas, enquanto as condições anaeróbias predominam no sentido e em camadas
próximas ao fundo da lagoa.
Embora parte do oxigênio necessário para manter as camadas superiores aeróbias seja
fornecida pela aeração atmosférica através da superfície, a maior parte é suprida pela
atividade fotossintética das algas, as quais crescem naturalmente nas águas onde estão
disponíveis grandes quantidades de nutrientes e a energia da luz solar incidente.
As bactérias existentes nas lagoas utilizam o oxigênio produzido pelas algas para
oxidar a matéria orgânica. Um dos produtos finais do metabolismo bacteriano são gases
19
carbônicos, que é imediatamente utilizado pelas algas na sua fotossíntese (VON SPERLING,
2002).
Neste tipo de tratamento, grande parte do volume de lodo é reduzida, e o sistema é
favorável para comunidades pequenas, normalmente situadas no interior do Estado. Existem
várias vantagens nesse sistema, destacado pelos custos competitivos e principalmente pela
simplicidade, pois os processos são naturais e conseqüentemente, confiáveis.Porém a natureza
é lenta, ocupando-se de longos períodos (usualmente o tempo de detenção é superior a 20
dias) para que o processo se complete, constituindo assim, a configuração mais tradicional de
lagoas d estabilização (Figura 4) (BERNARDES, 2004).
FIGURA 4 - Sistemas de lagoas de estabilização-Lagoa facultativa (VON SPERLING, 1996).
2.3.2 Sistema de lagoas anaeróbias seguidas por lagoas facultativas
Conforme Bernardes (2004, p 91), o sistema de tratamento composto de lagoas
anaeróbias seguidas por lagoas facultativas é denominado de sistema australiano, e se
constitui em uma das configurações mais tradicionais para o tratamento de esgotos, tendo
larga aplicação no Brasil (Figura 5). Além do ganho em eficiência, esse sistema possui, como
vantagem, requisitos de área inferiores ao das lagoas facultativas únicas.Para esgotos
domésticos, o tempo de detenção hidráulica normalmente situa-se na faixa de 3 a 6 dias (VON
SPERLING,2002).
As lagoas anaeróbias são normalmente profundas, variando entre 3 a 5 metros. Essa
profundidade tem a finalidade de impedir que o oxigênio produzido pela camada superficial
20
seja transmitido às camadas inferiores. Para garantir condições de anaerobiose, é lançada uma
grande quantidade de efluente por unidade de volume da lagoa. Com isto, o consumo de
oxigênio será superior ao reposto pelas camadas superficiais. Como a superfície da lagoa é
pequena comparada com sua profundidade, o oxigênio produzido pelas algas e o proveniente
da reaeração atmosférica são considerados desprezíveis. No processo anaeróbio a
decomposição da matéria orgânica gera subprodutos de alto poder energético (biogás) e, desta
forma, a disponibilidade de energia para a reprodução e metabolismo das bactérias é menor
que no processo aeróbio.
A eficiência de remoção de DBO por uma lagoa anaeróbia é da ordem de 50% a 70%.
A DBO efluente é ainda elevada, necessitando de uma unidade posterior de tratamento. As
unidades mais utilizadas são lagoas facultativas, porém esta necessitará de uma área menor
devido ao pré-tratamento do esgoto na lagoa anaeróbia. O sistema lagoas anaeróbias seguidas
por lagoas facultativas representa uma economia de cerca de 45 a 70% da área ocupada por
uma lagoa facultativa trabalhando como unidade única para tratar a mesma quantidade de
esgoto. Devido à existência da lagoa anaeróbia, maus odores, provenientes da liberação de gás
sulfídrico, podem ocorrer como conseqüência de problemas operacionais. Por este motivo
esse sistema é instalado em áreas afastadas, longe de bairros residenciais (VON SPERLING,
2002).
FIGURA 5 - Sistemas de lagoas de estabilização -Lagoa anaeróbia-lagoa facultativa (VON SPERLING, 1996).
.
21
2.3.3 Lagoa aerada facultativa
A principal diferença entre este tipo de sistema e uma lagoa facultativa convencional
é que o oxigênio, ao invés de ser produzido por fotossíntese realizada pelas algas, é fornecido
por aeradores mecânicos (Figura 6). Estes se constituem de equipamentos providos de
turbinas rotativas de eixo vertical, que causam um grande turbilhonamento na água com a
rotação em grande velocidade. O turbilhonamento da água facilita a penetração e dissolução
do oxigênio. Tendo em vista a maior introdução de oxigênio na massa liquida do que é
possível em uma lagoa facultativa convencional, há uma redução significativa no volume
necessário para esse tipo de sistema, sendo suficiente um tempo de detenção hidráulica
variando entre 5 a 10 dias, e como conseqüência, o requisito de área é menor (BERNARDES,
2004).
O grau de energia introduzido na lagoa através dos aeradores é suficiente apenas para
a obtenção de oxigênio, porém não é suficiente para a manutenção dos sólidos em suspensão e
bactéria dispersa na massa liquida. Portanto ocorre sedimentação da matéria orgânica
formando o lodo de fundo que será estabilizado anaerobiamente como em uma lagoa
facultativa convencional.
A lagoa aerada pode ser utilizada quando se deseja um sistema predominantemente
aeróbio e a disponibilidade de área é insuficiente para a instalação de uma lagoa facultativa
convencional. Devido à introdução de equipamentos eletromecânicos, a complexidade e
manutenção operacional desse sistema são aumentadas, alem da necessidade de consumo de
energia elétrica. A lagoa aerada pode também ser uma solução para lagoas facultativas que
operam de forma saturada e não possuem área suficiente para sua expansão (VON
SPERLING, 2002).
22
FIGURA 6- Sistemas de lagoas de estabilização -Lagoa aerada facultativa (VON SPERLING, 1996).
2.3.4 Sistema de lagoas aeradas de mistura completa seguidas por lagoas de
decantação
Bernardes (2004) cita que o grau de energia introduzido é suficiente para garantir a
oxigenação da lagoa e manter os sólidos em suspensão e a biomassa dispersa na massa
líquida. Devido a isto, o efluente que sai de uma lagoa aerada de mistura completa, possui
uma grande quantidade de sólidos suspensos e não é adequado para ser lançado diretamente
ao corpo receptor. Para que ocorra a sedimentação e estabilização destes sólidos é necessária à
inclusão de unidade de tratamento complementar, que neste caso, são as lagoas de decantação
(Figura 7).
O tempo de detenção nas lagoas aeradas é da ordem de 2 a 4 dias e nas lagoas de
decantação da ordem de 2 dias. O acúmulo de lodo nas lagoas de decantação é baixo e sua
remoção geralmente é feita com intervalos de 1 a 5 anos. Este sistema ocupa a menor área
comparada aos outros sistemas compostos por lagoas. Os requisitos energéticos são
semelhantes aos demais sistemas com lagoas aeradas.
23
FIGURA 7 - Sistemas de lagoas de estabilização-Sistema de lagoas aeradas de mistura completa – lagoas de decantação
(VON SPERLING, 1996).
2.4. ACÚMULO DE LODO
O acúmulo de lodo no fundo da lagoa é resultado dos sólidos em suspensão do esgoto
bruto, onde se inclui areia mais microrganismos (bactérias e algas) sedimentados. Estabilizada
anaeróbiamente a fração orgânica do esgoto é convertida em água e gases, assim sendo, o
volume acumulado é inferior ao volume sedimentado. A taxa de acúmulo média de lodo em
lagoas facultativas é de ordem de apenas 0,03 a 0,08m3/hab.dia, e apresentam valores de
elevação média da camada em torno de 1 a 3 cm/ano (VON SPERLING,1986).
Apesar de a areia representar uma menor fração do lodo acumulado, considera-se
necessário à remoção da mesma, já que esta tende a se concentrar próximo às entradas, e na
primeira célula de um sistema em série.Por este motivo necessita-se de um bom tratamento
preliminar do esgoto.
Von Sperling (2002), cita que a digestão anaeróbia do lodo de fundo pode gerar
subprodutos solúveis não estabilizados que ao serem introduzidos na massa líquida superior,
são responsáveis por uma nova carga de DBO. Isto ocorre em maior taxa nos períodos mais
quentes, necessariamente o melhor desempenho da lagoa podem não ser os meses de verão.O
impacto deste fenômeno será maior ou menor dependendo da magnitude da carga de DBO
introduzida, comparada à carga de DBO do afluente.
24
Como em todos os processos de tratamento biológico, as lagoas de estabilização
também ocorrem produção de lodo, associado aos sólidos presentes no esgoto bruto e
principalmente, à biomassa que se desenvolve no próprio tratamento de esgotos.
Por sua vez, Von Sperling (2002, p.183),
As lagoas facultativas têm como uma de suas principais vantagens a possibilidade de se acumular o lodo no fundo da lagoa, durante todo o horizonte de operação, sem a necessidade de sua remoção. No entanto, nas lagoas mais compactas (lagoas anaeróbias, lagoas aeradas facultativas e lagoas de sedimentação), a ocupação do volume útil da devido ao acúmulo de lodo é mais expressiva, trazendo a necessidade de um adequado gerenciamento deste, incluindo a remoção, eventual processamento e disposição final.
Nas lagoas de estabilização, as características do lodo se dão em função do tempo de
retenção que se encontra na lagoa (na ordem de alguns há vários anos). Neste período, o lodo
sofre adensamento e digestão anaeróbia, o que se reflete nos elevados teores de sólidos totais
(ST) e na baixa relação de sólidos voláteis / sólidos totais (SV/ST).
As características e a altura das camadas de lodo podem variar ao longo das lagoas,
dependendo de sua geometria e do posicionamento das estruturas de entrada e saída, a maior
preocupação ocorre quando a camada de lodo aflora à superfície, permitindo a liberação de
compostos odorantes (Figura 8).Isto ocorre freqüentemente em lagoas anaeróbias e em lagoas
sem remoção prévia de areia.
FIGURA 8 – Acúmulo de lodo – Distribuição espacial não homogênea do lodo, com afloramento superficial e possível liberação de compostos odorantes (VON SPERLING, 1996).
25
Se a remoção do lodo não executada, há a necessidade de se realizar pelo menos a
inclusão de desarenação e a redistribuição da camada aflorante e da camada afluente.
Von Sperling (2002), a remoção do lodo é obrigatória e de proporções significativas
na operação de lagoas primárias, ainda sem solução de engenharia com aceitação
generalizada. O planejamento da remoção do lodo de uma lagoa tem como objetivo minimizar
custos, antecipar soluções de problemas eventuais e reduzir impactos relacionados com a
remoção e disposição do lodo.
Etapas essenciais na operação de limpeza do lodo:
• Determinação da geometria da lagoa com base no projeto executivo ou através de
levantamento topográfico.
• Realização da batimetria da lagoa, definindo-se seções batimétricas, altura útil da
lagoa e a lâmina da camada de lodo.
• Caracterização físico-química e microbiológica do lodo.
• Definição da tecnologia a ser adotada na remoção do lodo e, se necessário, dos meios
de desidratação e transporte.
• Definição do destino final adequado para o lodo, considerando o menor impacto
ambiental possível.
A remoção do lodo de lagoas podem ser mecanizadas ou não mecanizadas, com
paralisação ou não paralisação do funcionamento da lagoa.
2.5. BATIMETRIA
A batimetria consiste na medição da profundidade dos oceanos, lagos e rios e é
expressa cartograficamente por curvas batimétricas que unem pontos da mesma profundidade
com equidistâncias verticais, à semelhança das curvas de nível topográfico (WIKIPEDIA,
2008). Os levantamentos batimétricos são cruciais para a navegação em qualquer corpo
aquoso, além de serem necessários para as modelagens hidrodinâmicas e acompanhamento de
processos de erosão ou assoreamento.
A hidrologia preocupa-se para representar os valores da profundidade de um lugar em
um mapa, que possa constituir a carta de navegação. A informação batimétrica pode ser usada
para diversos fins, como na engenharia naval para instalação de estruturas, na construção dos
portos, canais de navegação e para estudos científicos.
26
As técnicas para medir as profundidades do fundo do mar foram existentes por muitos
séculos. Durante o século XIX, a amostragem consistia em um peso amarrado a uma corda
graduada, que se deixava cair pela proa ou pelo flanco do navio até que atingia o fundo, a
profundidade era lida do acordo com a marca correspondente na corda.
Os mecanismos diversos foram inventados para obter com mais facilidade uma leitura
da profundidade (rodas mecânicas, instrumentos da pressão, etc...).No inicio do século XX,
utilizaram um instrumento usando os princípios físicos da propagação do som na água do
mar, com a finalidade de obter um registro contínuo e medidas mais de confiáveis das
profundidades. Este instrumento era o sonar (instrumento que se emite o som), chamado
ecosonda, que mede quanto tempo demora para que as ondas acústicas emitidas de um
transdutor (na superfície do mar) e o seu eco retorne ao ponto, a informação dos tempos são
transformada em escalas ou em profundidades verticais. Na ecosonda, a energia acústica
transmite assim de maneira tal que os ecos de somente uma porção do assoalho marinho são
obtidos, dirige o som através de um feixe especial, que tenha um formulário similar a um
cone. Todos os ecosondas produzidos anteriormente eram do tipo monohaz, ou seja, a energia
acústica transmitida foi confinada a um único feixe. Dado as dimensões dos oceanos, a área
pequena iluminada pelo som dos ecosondas do feixe estreito, girou para fora para ser
insuficiente saber exatamente o fundo o mar.
2.5.1 Levantamento batimétrico
Segundo Santos (2001, p. 115) a batimetria da seção transversal consiste em um
levantamento detalhado do relevo da seção molhada, ou parte submersa da seção transversal.
O processo operacional depende das condições locais podendo ser executado a vau utilizando-
se de guincho higrométrico ou ecobatímetro. O processo avau é aplicável em rios pequenos,
não muito largos e principalmente com profundidades inferiores a 1m e velocidades abaixo de
1 m/s.
No Brasil o processo mais utilizado é a batimetria com guincho hidrométrico onde
satisfaz diversas situações de campo, necessitando de embarcação adequada, sendo que o
posicionamento nas verticais pode ser feito com cabo de aço graduado ou pelos métodos
descritos para barco ancorado (sextante, triangulação ou distanciômetro).
Santos (2001) cita que a profundidade máxima medida com guincho hidrométrico
manual depende da velocidade da corrente, mas recomenda-se que seja de no máximo 10 m,
27
podendo ultrapassar este valor em situações em que a velocidade for baixa (1 m/s). Em
relação à velocidade, recomenda-se usar lastro de sondagem de 25 kg para valores de ate 2
m/s e de 50 kg para velocidades de ate 3 m/s. Lastros com peso acima de 50 kg não devem ser
manipulados com guincho manual, existindo para tanto guinchos especiais.
A ecobatimetria é um método para medir a profundidade da água pela medida do
intervalo de tempo necessário para que ondas sonoras emitidas pelo aparelho viagem, a uma
velocidade conhecida desde um ponto conhecido (alguns centímetros abaixo do NA) até o
leito do rio, onde são refletidas e voltem até o equipamento.
Os limites de operação variam com o modelo de equipamento, mas geralmente o
intervalo de medição esta entre 0,5 m e 100 m de profundidade.
Existem no mercado diversos modelos de ecobatímetros, sendo que os mais modernos
apresentam facilidades como permitir a conexão com GPS e gravar os dados em meio digital.
O sistema Global Positioning System, ou simplesmente GPS, foi desenvolvido pelo Sistema
de Defesa os Estados Unidos e, a partir da década de 60, passou a ser disponível para uso
civil. Este sistema é composto por 27 satélites, sendo 03 de reserva e 24 em funcionamento 24
horas por dia, fornecendo coordenadas em qualquer região do globo terrestre com precisão de,
aproximadamente, 10 m no seu modo normal.
O ecobatímetro é um equipamento que mede a profundidade de superfícies submersas,
mediante a emissão de ondas sonoras por meio de um sensor submerso. Tais ondas, ao
tocarem assoalho de fundo, retornam ao sensor, fornecendo um valor da profundidade local.
Esta última é automaticamente calculada pela relação entre o tempo gasto neste percurso pela
onda sonora vezes a velocidade do som da água, dividido por dois.
Batimetria por ecobatrimetro são lentos e de alto custo, uma vez que necessitam de
embarcação e pessoal capacitado, apesar disso possui algumas vantagens:
• os dados são registrados de forma contínua, tipo varredura, em papel ou meio
magnético;
• pode ser utilizado praticamente todas as situações de velocidade, permitindo o
levantamento de corredeiras;
• o levantamento é feito com embarcação em movimento, sendo o
posicionamento das verticais de controle feito com marcados especial;
• o ecograma permite inferir sobre a formação do leito;
• a precisão é em torno de 2% de profundidade.
28
2.5.2 Batimetria de reservatórios
Os reservatórios interceptam grande parte dos sedimentos transportados pelos rios.
Estudos sedimentométricos normalmente são efetuados antes da construção da barragem para
permitir uma previsão do volume a ser assoreado e da vida útil do reservatório. O tempo de
vida útil é contado desde a construção ate que o reservatório fique assoreado, em uma
condição que não serve aos propósitos para o qual foi construído (SANTOS, 2001).
Para fazer a previsão do volume de acumulação de sedimentos em um reservatório,
devido a sua dificuldade e sujeição a erros, é desejável que se determine o volume e peso do
sedimento acumulado, em certos intervalos específicos de tempo, durante toda a vida útil do
reservatório.A determinação do volume e do peso do sedimento acumulado pode ser útil para:
• estimar a produção de sedimentos de uma área contribuinte ou de regiões em
estudos de recursos hídricos;
• avaliar os danos devido ao sedimento;
• fornecer dados básicos para planejamento e projeto de outros reservatórios;
• avaliar os efeitos de medidas de proteção de bacias hidrográficas;
• determinar a distribuição de sedimentos no reservatório;
• prever a perspectiva de vida ou período de operação útil do reservatório; e
• calibrar e validar formulas e equipamentos de medida de carga de sedimentos
suspensos e do leito
Santos (2001) cita que os levantamentos sedimentometricos de reservatórios incluem
levantamentos topobatiméticos, estudos das características do sedimento do leito,
conformação e distribuição dos depósitos, investigação de focos de erosão nas margens,
degradação do canal a jusante da barragem, bem como aspectos ambientais decorrentes. O
levantamento topobatimétrico do reservatório permite:
• determinar o volume de água ou capacidade do reservatório;
• determinar área do espelho de água;
• determinar o perfil do leito do rio;
• determinar as curvas cota x área cota x volume;
• verificar características físicas dos sedimentos acumulados;
29
• qualificar o sedimento assoreado no período, por comparação com
levantamentos anteriores ou com o mapa da época da formação do
reservatório;
• determinar a capacidade de retenção de sedimentos; e
• determinar a descarga sólida média afluente ao reservatório.
A freqüência dos levantamentos sedimentométricos em reservatórios depende de
alguns fatores, principalmente do valor de acumulação de sedimentos, do tamanho do
reservatório e do custo financeiro. O fator mais importante na determinação da freqüência de
levantamentos em reservatórios é a quantidade de carga sólida afluente, a qual, quando com
valor elevado, indica que os mesmos estão sujeitos a serem assoreados em menos tempo e
devem ser levantadas com maior freqüências. É importante efetuar levantamentos sempre que
houver uma mudança na capacidade do reservatório superior a 5% e também após a
ocorrência de cheias de grande magnitude (SANTOS, 2001).
Os dois métodos mais comuns empregados no levantamento de reservatórios são:
método de levantamento de contorno e método de levantamento de linhas topobatimétricas. O
primeiro usa essencialmente os processos de mapeamento topográfico por aerofotogrametria e
é adequado para o levantamento original do reservatório, ou seja, antes da formação do
mesmo. O volume do reservatório é calculado a partir das áreas correspondentes às diferentes
curvas de nível e das diferenças de elevação entre elas.
O segundo consiste na definição e determinação em campo de seções transversais de
monitoramento. Pode ser utilizado em todos os tipos de reservatórios, mas é mais comum no
caso daqueles alongados onde a definição de seções transversais é mais óbvia. No caso de
reservatórios com muitos braços secundários, cada braço deve ser levantado separadamente.
Evidentemente as curvas de nível submersas para aplicação do método do contorno
podem ser obtidas por interpolação a partir das seções transversais levantadas.Apresentam-se
as seguintes recomendações na definição das seções transversais de monitoramento:
• o levantamento topobatimétrico deve ser realizado em linhas transversais bem
definidas e a fim de permitir a comparação posterior. As seções devem ser
sempre materializadas com marcos nas margens e amarradas à rede geodésica
se existente e/ou a acidentes geográficos notáveis;
• um exame de levantamentos antigos e de mapas de época da formação do
reservatório deve ser feito para auxiliar na escolha das seções, na localização
30
dos marcos e mesmo no desenho das seções, escolha da escala e preparação de
novos mapas;
• o levantamento será mais preciso quanto mais próximos forem os perfis
levantados, os quais deverão estar mais densos na área do delta de deposição
dos sedimentos (entrada do reservatório) e nas proximidades de trechos de
forte declividade;
• seções transversais devem ser colocadas na boca de todos os principais braços
do reservatório (foz dos principais afluentes), sendo que a rede de linhas deve
se estender a todos os tributários e, especialmente, no curso principal ate a
montante da área de remanso.
31
3. METOLOGIA
Buscando atingir o objetivo geral deste trabalho, que foi o de quantificar o volume e
sugerir um método para a remoção do lodo decantado na ETE do município de Itapira,
inicialmente foram obtidos os dados referentes ao saneamento básico do município de Itapira.
Para a obtenção dos dados sobre o saneamento básico do município de Itapira,
solicitaram-se estas informações diretamente do Serviço Autônomo de Água e Esgotos
(SAAE) do município.
Após a obtenção dessas informações, procedeu-se a obtenção dos dados referentes às
três lagoas de decantação anaeróbias que fazem parte do sistema de tratamento de esgotos do
município de Itapira, diretamente do Departamento de Engenharia do SAAE, durante o mês
de setembro do corrente ano.
Os dados das lagoas obtidos foram os seguintes: tipo de material a ser desidratado;
tipo das lagoas de estabilização; dimensões das lagoas decantação (profundidade,
comprimento, largura e área do espelho de água).
Foram definidas para cada lagoa, as seções horizontais e verticais tomando-se por base
a área de influência de cada seção (quadrículas). Para a demarcação das seções batimétricas
utilizou-se de estacas de madeira cravadas na borda da lagoa anaeróbia. As linhas de
referência foram esticadas de um lado a outro de cada divisão, e no ponto de encontro das
linhas transversais com as linhas perpendiculares foram retiradas amostras de lodo e medida a
espessura da camada de lodo situada abaixo dos mesmos. As seções foram percorridas com
barco e para efetuar o levantamento das profundidades das lâminas de esgotos nas lagoas,
utilizou-se a técnica de lançar um peso amarrado a uma corda graduada com espaçamentos de
50 em 50 centímetros e com o auxílio de uma trena obtive-se a medida exata da profundidade
da lâmina de esgotos e, por conseqüência, o volume de lodos depositados no fundo das lagoas
(FIGURA 9, a,b,c,d, e).
Para o cálculo do volume do lodo acumulado utilizou-se do software Autocad 2000,
com os dados do levantamento batimétrico em mãos foi construído o perfil perpendicular e
transversal de cada seção.Com o auxilio do comando ÀREA do Autocad obteve-se a área em
m2 que multiplicada pela área de influência chegou-se ao volume de lodo acumulado em cada seção,
este procedimento foi realizado para todas as seções.Com a somatória do volume do lodo de cada
seção obteve-se o volume total do lodo acumulado em cada lagoa de decantação.
32
a) Fixação das estacas de madeira pelos funcionários do SAAE
FIGURA 9- Metodologia
b) Fixação das estacas de madeira pelos funcionários do SAAE
FIGURA 9- Metodologia
33
c) Peso amarrado a uma corda graduada com espaçamentos de 50 em 50 centímetros
FIGURA 9- Metodologia
d) Realizando a levantamento batimétrico
FIGURA 9- Metodologia
35
4 – RESULTADOS E DISCUSSÕES
Os resultados obtidos encontram-se subdivididos da seguinte forma: caracterização da
ETE do município de Itapira; divisão das seções para a batimetria (distribuição dos pontos de
medição) detalhamento dos perfis das seções perpendiculares e transversais em Autocad
2000, tabela com os resultados do volume de lodo acumulado, dados referentes a analise do
lodo em laboratório (SAAE, 2008) sugestão.
4.1 Estação de Tratamento de Esgotos do Município Itapira
A área de estudo desse trabalho esta situada na cidade de Itapira, interior de São Paulo,
como descrito, na introdução desse trabalho.
Com uma população aproximadamente de 74187 habitantes, concentrando 91,5% no
distrito sede e o restante sendo distribuído em outras localidades como mostra o quadro
abaixo, IBGE-2005.
Tabela 1 –Dados populacionais.
POPULAÇÃO N.° HABITANTES PORCENTAGEM (%)
ÁREA URBANA 68.187 91,5
ÁREA RURAL 6.000 8,5
TOTAL 74.187 100,00
FONTE: IBGE-2005, PREFEITURA MUNICIPAL DE ITAPIRA.
A cidade tem uma previsão de crescimento populacional, segundo IBGE, de 1,0%
anual. Apresenta uma extensão territorial de 518 quilômetros quadrados (SAAE, 2008). Tem
como principal Bacia de Drenagem a do rio Mogi Guaçu, com uma vazão média de 18,32
m³/s, este corpo d’ água tem com afluentes o rio do Peixe e o ribeirão da Penha, sendo o
principal rio da cidade e este tendo como afluentes principais o córrego Campineiro, córrego
da Fortaleza, córrego dos Cardoso e o córrego do Coxo (SAAE, 2008).
A temperatura média da cidade é de 24°C com índice pluviométrico de +/- 1.400
milímetros anuais e um relevo argiloso em declive +/- 10 % e solo na composição de arenito
diabásio, lamitos, aluvião e argiloso (SAAE, 2008).
O sistema de abastecimento SAAE (Serviço Autônomo de Água e Esgoto) é realizado
através da capitação de água bruta na sua totalidade por meio de mananciais e alguns
pequenos poços artesianos na área rural.
36
Itapira tem uma extensão da rede coletora de esgotos aproximadamente 254 km onde
atende 100% da população urbana e rural (SAAE, 2008). Sendo também 100% tratados
utilizando-se de uma estação de tratamento de esgotos (ETE) no município e mais duas no
distrito de Barão Ataliba Nogueira e Eleutério.
A ETE do município de Itapira constitui-se de tratamento domestico e encontra-se em
funcionamento desde 1992, sendo formado por um sistema de lagoas de aeração seguidas de
lagoas de decantação.
38
Na ETE o esgoto chega através de tubulações (emissárias em diâmetro de 0,80 m) sendo despejado na estação elevatório de esgotos (EEE), onde é recalcado dentro da lagoa de tratamento. A EEE é composta por duas unidades de bombeamento com vazão média de 175 l/s,
podendo trabalhar simultaneamente com duas bombas totalizando uma vazão de 315 l/s.
4.1.1 Lagoas de aeração
As lagoas de aeração constituem-se de duas unidades destinadas a oxidar a matéria
orgânica presente no esgoto em presença de oxigênio dissolvido por sistema de aeração
forçado.
A distribuição do esgoto:
• A lagoa de aeração nº 1 (maior) recebe 2/3 da vazão afluente, sendo composta
por seis aeradores subversivo com potencia de 25 cv cada.
• A lagoa de aeração nº 2 recebe 1/3 de vazão afluente sendo composta por seis
aeradores submercivo com potencia de 25 cv cada.
4.1.2 Lagoas de decantação (anaeróbias)
Tipo de material a ser desidratado – Lodo biológico retido em Lagoa de Decantação.
Tipo das Lagoas de Estabilização: Lagoas anaeróbias (decantação)
Dimensões da Lagoa Decantação:
• Profundidade – 3,50 m
• Comprimento – 140,00 m
• Largura – 30,00 m
• Área do espelho de água – 4.200 m2
As lagoas anaeróbias (decantação) constituem-se de quatro unidades (alagoa nº 4
encontra-se desativada) destinadas a garantir a qualidade final do efluente da ETE que será
lançado no corpo receptor á jusante da cidade. O uso dessa unidade em série permite uma
remoção complementar de matéria orgânica pelos processos simultâneos de fermentação
anaeróbia, oxidação aeróbia e redução fotossintética. A matéria orgânica é estabilizada
principalmente pela ação das bactérias, que produzem CO2 (gás carbônico) e água sob
condições aeróbias. Neste processo a oxidação aeróbia ocorre junto com a redução
fotossintética e a matéria orgânica é sintetizada, convertida em material celular, CO2 e água,
pela ação das bactérias na presença de oxigênio dissolvido. Os vegetais aquáticos utilizam o
39
CO2 desprendido pelas bactérias, sintetizam a matéria necessária ao seu próprio
desenvolvimento e liberam oxigênio em presença da energia solar (fotossíntese).
Lagoa aeróbia + lagoa anaeróbia – a estabilização de cerca de 50% da DBO afluente é
feita na lagoa aeróbia (mais profunda), enquanto a DBO remanescente é removida na lagoa
anaeróbia.
O material insalubre (lodo e areia) a ser removido contém elevado teor de umidade
(em torno de 96%), portanto, deve ser contido e desidratado antes de ser enviado para
destinação final adequada.
As lagoas anaeróbias são eficientes na remoção da matéria orgânica do esgoto. O lodo
produzido é resultante dos mecanismos de tratamento: sedimentação de sólidos e sua
subseqüente digestão anaeróbia. Sua produção tem sido baixa, devido à intensa degradação
anaeróbia, e à distribuição heterogênea na lagoa, geralmente concentrando-se próximo à
entrada e à saída. Isso se deve, principalmente devido ao longo período de utilização das
lagoas (16 anos de uso) sem a devida remoção do lodo que se encontra assoreado
desigualmente, sendo visível a olho nu, resultando na perda da capacidade de tratamento da
lagoa. Assim sendo, identifica-se a necessidade de levantamento quantitativo do lodo
depositado dentro do sistema e, assim, definir o tipo de descarte final do lodo adequado para
que possa aumentar a vida útil dessas lagoas.
O volume de material insalubre (lodo e areia) foi avaliado pelo levantamento
batimétrico realizado no local.
a)Vista da lagoa nº 1-entrada b)VISTA da lagoa nº1-saída
40
c)Vista da lagoa nº 2-entrada d)Vista da lagoa nº2-saída e)Vista da lagoa nº 3-entrada f)Vista da lagoa nº3-saída
FIGURA 11 – Estação de tratamento de esgotos do município de Itapira Fonte: SAAE -2008
Para avaliar a quantidade e distribuição do lodo acumulado, cada lagoa anaeróbia foi
dividida em 14 seções batimétricas (perpendiculares) com espaçamento médio de 10 m. Cada
uma dessas seções foram distribuídas 4 pontos de medição( 4 seções transversais),totalizando
56 pontos de medição(Figura 9)nos quais foram mensurados a espessura da camada de lodo e
profundidade da lagoa.De posse dos dados da batimetria, foi construído os perfis
perpendiculares e transversais da distribuição espacial do lodo acumulado no interior da lagoa
de decantação utilizando o software Autocad 2000.
41
Para analisar as características do lodo acumulado foram coletadas amostras ao longo
da lagoa de decantação, a partir destas amostras os seguintes parâmetros foram pesquisados:
massa especifica do lodo, teor de sólidos no lodo na lagoa, teor de sólidos no lodo
desidratado, teor de sólidos durante o bombeamento, vazão de retirada do material, tempo de
bombeamento, eficiência da operação e tempo para realização da remoção (analise realizada
pelo laboratório DIGILAB) (SAAE, 2008).
A acumulação do lodo no interior das lagoas anaeróbias ocorreu de forma
heterogênea, com a espessura da camada de lodo variando de 1,67m a 3,17m na lagoa nº1, de
1,47m a 2,97m na lagoa nº2, de 1,17m a 3,17m na lagoa nº3, nas proximidades dos
dispositivos de entrada e saída foram registradas as maiores espessuras com o afloramento em
alguns pontos.O maior acúmulo de lodo na região de entrada se deve à grande quantidade de
sólidos sedimentáveis presentes no afluente, nas margens das lagoas também pode se observar
um grande acúmulo de lodo devido à ação do vento predominante naquela região.
Entre as 3 lagoas, a lagoa nº1 é a que se encontra com a situação mais critica,com o
volume total de 9367,95 m³,o que representa cerca de 58,5% do volume útil da
lagoa,implicando na diminuição do TDH em aproximadamente 2 dias,interferindo
negativamente no desempenho da lagoa.
O prazo para remoção do lodo sugerido por Von Sperling (2002) é cerca de 5 anos de
operação da lagoa, porém o projeto da ETE previa um prazo maior ,10 anos,de forma a
garantir uma espessura máxima, em torno de 1/3 da profundidade.Apesar desse prazo dilatado
as lagoas do município estão em funcionamento há 16 anos, sem nunca ser feita à remoção
lodo.Além do mais, como a acumulação do lodo não ocorreu de forma homogênea, tem sido
verificado acúmulo excessivo em pontos críticos, por este motivo há a necessidade da
remoção do lodo para que assim possa prolongar a vida útil da lagoa.
42
FIGURA 12-Divisões das secções batimétricas
4.1.2.1 Lagoa de decantação nº 01
4.1.2.1.1 Seções perpendiculares e transversais da batimetria da lagoa nº1
45
TABELA 2-Acúmulo de lodo na lagoa nº1
4.1.2.1.2 Dados do lodo (lagoa nº1)
• Volume de Lodo a ser desidratado – 9.368 m3 • Massa específica do lodo – 1.050 Kg/m3
• Teor de sólidos no lodo na Lagoa – 4,0 %
Lagoa 1
Perpendiculares
Área
(m²)
Volume
(m³)
Seção 1 69,60 348,00
Seção 2 63,30 633,00
Seção 3 56,70 567,00
Seção 4 67,20 672,00
Seção 5 74,80 748,00
Seção 6 78,00 780,00
Seção 7 84,40 844,00
Seção 8 81,80 818,00
Seção 9 70,80 708,00
Seção 10 67,80 678,00
Seção 11 68,00 680,00
Seção 12 65,30 653,00
Seção 13 63,80 638,00
Seção 14 60,60 606,00
Total 9373,00
Transversais
Área
(m²)
Volume
(m³)
Seção 1 355,80 1690,05
Seção 2 312,50 2968,75
Seção 3 313,70 2980,15
Seção 4 364,00 1729,00
Total 9367,95
46
• Teor de sólidos no lodo desidratado – 15% atingido em 24 horas
• Teor de sólidos durante o bombeamento – 4,0 %
• Vazão de retirada do material – 167 m3/h
• Tempo de bombeamento – 10 horas/dia
• Eficiência da operação – 75 %
• Tempo para realização da remoção – 50 dias
4.1.2.2 Lagoa de decantação nº 02
4.1.2.2.1 Seções perpendiculares e transversais da batimetria da lagoa nº2
49
TABELA 3- Acúmulo de lodo na lagoa nº2
4.1.2.2.2 Dados do lodo (lagoa nº2)
• Volume de Lodo a ser desidratado – 9.004 m3 • Massa específica do lodo – 1.050 Kg/m3
• Teor de sólidos no lodo na Lagoa – 4,0 %
Lagoa 2
Perpendiculares
Área
(m²)
Volume
(m³)
Seção 1 72,06 360,30
Seção 2 75,10 751,00
Seção 3 79,10 791,00
Seção 4 74,76 747,60
Seção 5 85,50 855,00
Seção 6 81,00 810,00
Seção 7 73,90 739,00
Seção 8 69,40 694,00
Seção 9 67,50 675,00
Seção 10 60,30 603,00
Seção 11 52,50 525,00
Seção 12 53,25 532,50
Seção 13 45,75 457,50
Seção 14 46,75 467,50
Total 9008,40
Transversais
Área
(m²)
Volume
(m³)
Seção 1 350,70 1665,83
Seção 2 289,80 2753,10
Seção 3 308,40 2929,80
Seção 4 348,50 1655,38
Total 9004,10
50
• Teor de sólidos no lodo desidratado – 15% atingido em 24 horas
• Teor de sólidos durante o bombeamento – 4,0 %
• Vazão de retirada do material – 167 m3/h
• Tempo de bombeamento – 10 horas/dia
• Eficiência da operação – 75 %
• Tempo para realização da remoção – 12 dias
4.1.2.3 Lagoa de Decantação nº 03
4.1.2.3.1 Seções perpendiculares e transversais da batimetria da lagoa nº3
53
TABELA 4-Acúmulo de lodo na lagoa nº3
4.1.2.3.2 Dados do lodo (lagoa nº3)
Lagoa 3
Perpendiculares Área (m²) Volume (m³)
Seção 1 52,05 260,25
Seção 2 41,57 415,70
Seção 3 57,87 578,70
Seção 4 59,49 594,90
Seção 5 65,93 659,30
Seção 6 78,97 789,70
Seção 7 79,16 791,60
Seção 8 70,50 705,00
Seção 9 69,45 694,50
Seção 10 57,44 574,40
Seção 11 59,56 595,60
Seção 12 56,21 562,10
Seção 13 51,46 514,60
Seção 14 48,11 481,10
Total 8217,45
Transversais Área (m²) Volume (m³)
Seção 1 355,80 1690,05
Seção 2 263,40 2502,30
Seção 3 256,60 2437,70
Seção 4 340,20 1615,95
Total 8246,00
54
• Volume de Lodo a ser desidratado – 8.246 m3 • Massa específica do lodo – 1.050 Kg/m3
• Teor de sólidos no lodo na Lagoa – 4,0 %
• Teor de sólidos no lodo desidratado – 15% atingido em 24 horas
• Teor de sólidos durante o bombeamento – 4,0 %
• Vazão de retirada do material – 167 m3/h
• Tempo de bombeamento – 10 horas/dia
• Eficiência da operação – 75 %
• Tempo para realização da remoção – 11 dias
4.2 Sugestão
A solução proposta para a retirada, desidratação, condicionamento e destinação final
adequado do material insalubre (lodo e areia) consiste no uso de processo de micro filtração
através de um saco de geotecido com adição de polímero químico.
O tipo de polímero utilizado será polímero catiônico (EM540) conforme Especificação
Técnica de “Produto Químico Para Tratamento de Água e Esgoto – Polímero Orgânico Base
Acrílica”.O sistema de mistura e injeção de polímero será constituído por dois reservatórios
com capacidade de preparo de 5.000 litros cada. A dosagem será de 20 PPM, na concentração
de 0,1%. A dosagem deverá ser feita através de bombas de eixo horizontal (Deslocamento
Positivo) na linha, antes de um misturador hidráulico, que terá a função de homogeneizar
(Polímero e Lodo), após o misturador hidráulico, será instalada uma válvula para coleta de
amostras do lodo, com a finalidade de certificar a ocorrência de uma boa floculação.
O funcionamento do processo se dá seguinte maneira: O excesso de água do lodo é
drenando através de pequenos poros no tecido do saco de geotecido, resultando uma
desidratação efetiva e uma eficiente redução do volume de água. Esta redução de volume
permite inúmeros enchimentos dos sacos de geotecido até que o lodo da lagoa tenha sido
totalmente retirado, contido, desidratado e inerte. Os efluentes gerados pela desidratação
deverão ser destinados à entrada do sistema de tratamento através da tubulação já existente no
local (Figura 10).
56
5. CONCLUSÃO
Com base nas informações obtidas em campo, as lagoas anaeróbias em 16 anos de operação, as seguintes conclusões referentes à acumulação e das características do lodo podem ser delineadas: o volume de lodo acumulado na lagoa nº1, 9368 m³, lagoa nº2, 9004 m³,lagoa nº3, 8246 m³,representam em média mais de 50% do volume útil, reduzindo o TDH efetivo, de 3 dias para 1 dia,resultando em uma perda da capacidade de tratamento das lagoas O lodo encontra-se distribuído de forma heterogênea, onde elevadas espessuras foram verificadas em diversas áreas das lagoas principalmente nas proximidades dos dispositivos de entrada e saída.A maior acumulação de lodo na entrada das lagoas se devem á elevada concentração de sólidos sedimentáveis no afluente.
57
6. BIBLIOGRAFIA
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Controle da Poluição: Estratégias para Planejamento do Tratamento da Mistura de
Esgotos Sanitários e Águas Pluviais. Brasília: CAIXA, 2004.
MINISTÉRIO DAS MINAS E ENERGIA, Hidrologia Curva-Chave; Análise e
Traçado. Brasília, jun. 1989.
SANTOS, Irani dos. et al. Hidrometria Aplicada. Curitiba : Instituto de Tecnologia para o
Desenvolvimento, 2001.
PROSAB. Tratamento de esgotos sanitários por processo anaeróbio e disposição
controlada no solo. Rio de janeiro: ABES, 1999.
TUCCI, Carlos E. M. (Org). Hidrologia: Ciência e Aplicação. Porto Alegre:
UFRGS/ABRH, 2004.
VON SPERLING, M. Introdução à Qualidade das Águas e ao Tratamento de Esgotos In:
Princípios do Tratamento Biológico de Águas Residuárias; 2ª ed. rev. Belo Horizonte: DESA-
UFMG, 1995,1996.
___________________. Princípios Básicos do Tratamento de Esgotos. In: Princípios do
Tratamento Biológico de Águas Residuárias. Belo Horizonte: DESA-UFMG, 1996.
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de Águas Residuárias; 2ª ed.. Belo Horizonte: DESA-UFMG, 1995, 2002.
Enciclopédia wikipédia. Disponível em http://www.wikipédia.com.br. Acessado em 15 de
novembro de 2008.
Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística. Disponível em http://www.ibge.com.br.
Acessado em 15 de novembro de 2008.