1 Universidade Federal do Paran Setor de Tecnologia Departamento de Hidrulica e Saneamento Caderno de Saneamento Ambiental Captulo 4: Sistemas de Drenagem Urbana e Esgotamento Sanitrio Professor Daniel Costa dos Santos Curitiba, 2013 2 Apresentao do Tema Saneamento Ambiental Estetexto,compostopordoisvolumes,constadeumacompilaodeumconjunto textosedocumentosreferentesasatividadesaseremdesenvolvidasnadisciplina Saneamento Ambiental.Assim sendo, alm de serem tratados os temas pertinentes aos mdulosemquesto,temasafinstambmserotratadoscomooDesenvolvimento, MeioAmbiente,UsoRacionaldagua,almdequestesSociais,Polticase Econmicas.Odestaquedestestemascorrelatosfundamentalparaviabilizaro enfoque sistmico sobre o cenrio scio-poltico estabelecido, de maneira que se possa melhor entender o papel do Saneamento Ambiental no mesmo. 3 Captulo 04 Sistemas de Drenagem Urbana e Esgotamento Sanitrio 4 I Consideraes Iniciais OBrasilextremamentedeficitrioemsistemasdeesgototantonasreasurbanas quanto nas reas rurais. Dados do IBGE demonstram que a cobertura de esgoto tratado noterritrionacionalde44,50%,sendo51,10%dapopulaourbanae15,80%da populaorural.Talrealidadeacintosamenterefletidanoquadroepidemiolgicoda populaobrasileirapois,segundodadosdoIBGE,altaamortalidadeinfantilpor diarria , patologia esta fortemente associada s condies da infra-estrutura sanitria. Nesteponto,questescotidianasrelacionadasaociclodousodaguadevemser ressaltadas.Muitascomunidadespequenas,porexemplo,mesmojtendoresolvidoa questodapotabilizaodaguacomousodesistemasdetratamentodegua adequados,sabe-sequeestestornar-se-oineficientesnamedidadacrescente degradaodosmananciaisatravsdolanamentodeesgotobrutosobreosmesmos. Constadeumaquestotantodesustentabilidadeambiental,comotambmdesade pblica, onde a necessidade premente de promoo de ambas indiscutvel. Noobstante,denotadooesforodoquadrocientficobrasileironosentidode encaminharsoluesdetratamentodeesgotoeficazeseeconmicas.Cabecitaro grandenmerodepesquisasobjetivando,porexemplo,oaprimoramentodosreatores anaerbios e das lagoas de estabilizao. O mesmo pode ser dito em relao aos filtros biolgicosemgeral,ondearespectivadiversidadedemodelospropiciaoatendimento de finalidades especficas. Istoposto,procuraestetrabalhocontribuirnestaempreitadademelhoratendera populaobrasileiraemsuasnecessidadesrelativasaSadePblicaeSalubridade Ambiental.Paratanto,omesmopropeodesenvolvimentodeumsistemahbridode tratamentodeesgoto,oqualdevecontercaractersticasdefossaspticaelagoade polimentoemumanicaunidade.Aintenoatenderaspequenascomunidades, principalmenteaquelasdebaixarenda,asquaisnormalmenteestomaisexpostass doenas e a ambientes degradados. 5 II Sistema de Drenagem Urbana Introduo Emreasurbanassocomunsasenchenteseapoluiodifusa,problemasestesque afetam seriamente a sade pblicae o meio ambiente. As causas destes problemas so vrias,cabendodestaqueadinmicadeocupaodosolo,areduodotempode concentrao,queaumentaavazodepicopodendocausarenchentesjusante,ea ineficinciadossistemasdedrenagem.Assim,arealidadeps-ocupaodeumabacia podediferiremmuitodesuarealidadepr-ocupao,emtermosdasuacapacidadede drenagemdeguaspluviais,principalmenteseotipodeocupaofordelineadopor acentuada impermeabilizao. Demaneiraalidarcomestesproblemas,oobjetivodainfraestruturadedrenagem urbana historicamente focou o escoamento rpido das guas pluviais para os fundos de vale, evitando assim empoamentos e enchentes nas reas urbanas. Em termos tcnicos, oobjetivodestaabordagemtradicionaldeconcepodesistemasdedrenagemurbana foireduziraindamaisotempodeconcentraodaguanabaciahidrogrfica (considerarqueotempodeconcentraojforareduzidoemfunoda impermeabilizaodecorrentedoprocessodeocupaodosolo)peloaumentoda velocidadedoescoamentosuperficial.Etalaumentofoipropiciadotantopela microdrenagemquantopelamacrodrenagem,conceitosestesaseremabordadosna sequncia. Noentanto,talfilosofiadeaumentodotempodeconcentrao,aqualbalizadoradas concepesdossistemasdedrenagem,apresentouproblemasassociadoscomoa elevao das vazes, em especial aquelas respectivas s chuvas intensas, o aumento da eroso, dentre outros. Percebeu-se, portanto, que a reviso desta abordagem tradicional fazia-senecessrianosentidode,pelocontrrio,aumentarotempodeconcentrao. Dado este princpio, para o planejamento adequado para a ocupao do solo assumiram importncia condicionantes como a manuteno de regies ribeirinhas no urbanizadas, ocontroleereduodapoluiodifusa,almdareduodoriscodeenchentes,do processo de eroso e do processo de assoreamento. Tipologia Asintervenesdedrenagemurbanapodemseguiraabordagemtradicionale,ou,a abordagemdasustentabilidade.Noobstante,quantoaabrangnciafsica,tais intervenes ocorrem nas fontes, pela microdrenagem e pela macrodrenagem. As fontes so basicamente os lotes cujo tipo de ocupao define o tipo de sistema de drenagem a ser concebida. A microdrenagem abrange unidades desde os coletores prediais de guas pluviais e sarjetas at bueiros (bocas de lobo) e galerias. J a macrodrenagem enfoca os fundos de vale, os cursos urbanos de gua e reservatrios naturais e artificiais. 1.Tipologia sob a abordagem tradicional Nasfontesasaesdedrenagemocorremnoslotesonde,pelaabordagemtradicional, prev-se a instalao de sistemas drenagem de guas pluviais tanto para prdios quanto paraestacionamentos,dependendodotipodeocupaodolote.Amicrodrenagem 6 compostaporredeprimriaurbana,sarjetas,bocasdeloboegaleriasenquantoa macrodrenagem atende tais sistemas de microdrenagem. 2 Tipologia sob a abordagem da sustentabilidade Aabordagemembasadanapremissadasustentabilidadeobjetivaoretardodo escoamentosuperficialdemaneiraaaumentarotempodeconcentraoedereduzira vazodeenchente.Paratanto,medidasquecontrolenaentradadaguapluvialnas galerias,queaumentemainfiltraoequepromovamadetenoeretenoem reservatrios, o retardo do escoamento nos rios e crregos e a derivao de escoamentos podem propiciar o aumento do tempo de concentrao. Microdrenagem 1 Fatores Hidrolgicos 1.1 Perodo de Retorno (T): OperododeretornoTumparmetroutilizadoparaadefiniodasintensidades pluviomtricasdeprojeto.Valoresderefernciausuaissoapresentadosnatabelaa seguir conforme magnitude da obra e tipo de ocupao da rea. Tabela: Perodos de Retorno para diferentes ocupaes da rea Tipo de obraTipo de ocupao da reaT (anos) Residencial2 Comercial5 Microdrenagemreas c/ edifcios de serv. ao pblico5 Aeroportos2 5 reas comerciais e artrias de trfego5 10 Macrodrenagemreas comerciais e residenciais50 100 reas de importncia especfica500 Fonte: adaptado de Azevedo Netto, 1998. 1.2 Tempo de concentrao (tc) Otempodeconcentraootempodepercursodeumdeterminadovolumedegua precipitado desde o ponto mais distante da bacia hidrogrfica at a seo de drenagem sob estudo. 1.3 Intensidade Pluviomtrica Intensidade pluviomtrica a relao entre a altura da lmina pluviomtrica e o tempo de formao desta lmina. Consta de um parmetro que depende das condies locais e funo tambm do perodo de retorno. 2 Coeficiente de Escoamento Superficial (C) OCoeficientedeEscoamentoSuperficialCrepresentaopercentualdovolumeque escoa superficialmente em relao aquele precipitado. O equacionamento o seguinte: 7 C = Ves / Vtp, sendo Ves o volume que escoa superficialmente e o Vtp o volume total precipitado. Para a estimativa de C para uma rea composta por sub-reas com diferentes perfis de ocupao utilizada a mdia ponderada conforme segue: onde n corresponde as sub-reas. 3 Elementos de Captao e Transporte 3.1 Sarjetas Sarjetassocanaisformadosporfaixasdaviapblicaeomeio-fio,desees triangulares,osquaisnormalmentedimensionadospormeiodadeterminaodesua capacidadehidrulica(mximavazodeescoamento)afimdesercomparadacoma vazodedrenagemdeprojeto.Talcomparaopermitedimensionartantoassarjetas quantoasbocasdelobo.Acapacidadedassarjetaspodeserestimadapelafrmulade Manning, com n = 0,016 (concreto rstico): Sarjeta triangular Ao adaptar a equao de Manning para a seo triangular da sarjeta, tem-se: Qo= 375. I 1 /2. (z/n). yo8/3sendo, Qo: capacidade de uma sarjeta em l/s; yo: altura mxima de gua na guia,z : inverso da declividade transversal,I : inclinao longitudinal da sarjeta (do greide da rua),n : coeficiente de rugosidade de Manning, Observar que z = yo /wo, onde, =ACn AnC2 / 1 3 / 2I RnAQH =8 wo - largura mxima do espelho d'gua. ParaQo em m/s e yo em m a equao de Manning assume a forma: Qo= 0,375. I 1 /2. (z/n). yo8/3 Demaneiraaajustaracapacidadedassarjetasscondiesreaisdeescoamentoque incluemobstruescausadasporresduosretidosnogradeamentodabocadelobo, recomenda-se a adoo dos fatores de reduo conforme tabela a seguir: Tabela: Fatores de reduo de escoamento das sarjetas Declividade da sarjeta - %Fator de reduo 0,40,50 1-30,50 5,00,50 6,00,40 8,00,27 100,20 Fonte: adaptado de Azevedo Netto, 1998. Cumpreobservarquegeralmenteasguiastm0,15mdealturaeseadmiteum enchimento mximo variando de 0,10 a 0,13m. Considerando o valor de 0,13 m para a lmina e a declividade transversal da via pblica de 3%, valor usual para ruas de 10m de largura, tem-se: A = 0,280 m ; P = 4,302 e RH = 0,065m Istoposto,decorrequeacapacidadedasarjetadependeapenasdadeclividade longitudinal da rua. 3.2 Bocas de Lobo Bocas de lobo so elementos instalados na sarjeta para drenar guas das chuvas quando acapacidadedestaultrapassada.Quantoatipologia,abocadelobopodeserde sarjeta ou mista, esta ltima quando a sarjeta combinada com a guia. Para a boca de lobo de sarjeta, na equao acimaL considerado o prpriopermetro P da rea livre do orifcio, em metros. J para a boca de lobo mista sua capacidade a somatria das vazes estimadas tanto paraaguia quanto paraasarjeta. No obstante, comoprevisto paraaestimativadacapacidadedasarjeta,paraabocadeloboigualmenteso introduzidos os fatores de reduo conforme tabela a seguir. Nestesentido,paraefeitodedimensionamento,abocadeloboadmitidacomoum vertedor de parede espessa cuja equao para estimar sua capacidade a seguinte: onde: L: comprimento da abertura (m) H: altura da gua nas proximidades (m) 0,13m no caso padro de sarjetas 2 371 , 1 H L Q =9 Tabela: Fatores de reduo do escoam. para bocas de lobo Localizaodas sarjetas Tipo de boca de loboPercentualpermitido sobre o valor terico de guia80 Ponto Baixocom grelha50 combinada65 de guia80 Pontogrelha longitudinal60 Intermediriogrelhatransversaloulongitudinalcom barras transversais 60 combinada110% dos valores indicados para a grelha correspondente Fonte: adaptado de Azevedo Netto, 1998. 3.3 Tubos de Ligao (TL) Tubos de ligao so conexes entre as bocas de lobo e os poos de visita ou as caixas de ligao. 3.4 Poos de Visita (PV) Os poos de visita so conexes que permitem o acesso s galerias para fins de inspeo edesobstruodasmesmas.Paratanto,sonormalmentelocalizadasnosencontrosde condutos assim como nas mudanas de seo, de declividade e de direo. 3.5 Galerias Asgaleriassotubulaescoletivasquedrenamguasoriundasdossistemasprediais de guas pluviais e das bocas de lobo. Para a estimativa da capacidade de uma galeria as vazesaseremdrenadasdevemserestimadase,tratando-sedemicrodrenagem,o mtodo racional pode ser utilizado. Q = C .I . A A estimativa de C para cada trecho da galeria dada pela seguinte equao: AintensidadepluviomtricaIfunodotempodeconcentraoedoperodode retorno. O tempo de concentrao tc considerado igual a durao da chuva t.Portanto paradimensionaroprimeirotrechodagaleriaotcomesmodareamontantedo inicio da mesma. Para os trechos sequentes o tc ser a soma dos tc dos trechos anteriores com tempo de percurso tp do trecho anterior, conforme formulao que segue: tc = tc (anterior) + tp onde: =AnCn AnC10 tp = L/v sendo, L = comprimento do trecho anterior v = velocidade real de escoamento do trecho anterior Estimada a vazo por trecho, para o dimensionamento do dimetro tm-se as seguintes equaes a partir da equao de Manning: D = 1,511 (n.Q.I-1/2)3/8 (para lmina = 0,9D); D = 1,511 (n.Q.I-1/2)3/8 (para seo plena). sendo, Q: vazo a ser drenada; I:declividade do trecho da galeria Noobstante,paradimensionarasgalerias,osseguintescritriosquedevemser considerados conforme Azevedo Netto, (1998): -dimetro mnimo das sees circulares: sugerido 300 mm; -dimenso mnima na sees retangulares: sugerido altura de 0,50 m; -o dimensionamento das sees circulares deve ser seo plena ou y = 0,95 D; -odimensionamentodasseesretangularesdevepreveraalturamnimalivrede 0,10 H (H = altura); -velocidade mnima: sugerido 0,75 m/s; -velocidade mxima: sugerido 5,0 m/s; -declividade econmica considerada a declividade do terreno; Medidas de Controle Asmedidasdecontrole,oucompensatrias,buscamcorrigir,reverterouprever problemas relacionados s enchentes e poluio difusa dos cursos hdricos, problemas estesconsequnciadaocupaoeimpermeabilizaodosolo.Diantedestecontexto, tais medidas podem ser estruturais ou no estruturais, conforme discorrido na sequncia. 1 Medidas Estruturais Asmedidasestruturaisconfiguram-sebasicamenteporobrasesoclassificadasem vrios tipos quanto ao princpio, localizao e abrangncia. Quantoaoprincpio,asobraspodemserconvencionaisounoconvencionais.As convencionaispreveemorpidoafastamentodasguaspluviaispelaimplantaode galeriasecanais,tamponamentodecrregos,ajustesdetraado,aumentodas declividades,etc.Asobrasnoconvencionaisobjetivamoretardodoescoamentopor intervenescomoocontroledeentrada,oaumentodainfiltrao,adetenoe,ou, reteno em reservatrios, o retardo do escoamento nos rios e crregos, a derivao de escoamentos e os diques. 11 Comrelaolocalizao,asmedidaspodemsernafonte,nasviasdecirculaoe jusante.Nafonteasobras,comoobjetivoderetardaroescoamentoparaaredede drenagem,ocorremnoslotes,sejamnasreasedificadasounoedificadas.Nasvias pblicas de circulao opropsito retardar oescoamento para o corpo receptorcujas medidaspodemocorreremcaladas,viasdetrfego,parques,dentreoutroselementos dainfraestruturainstalada.Asobrasjusante,queigualmenteobjetivamoretardodo escoamentoparaocorporeceptor,podemserreservatriosinstaladostantoemsrie quanto em paralelo. Referenteabrangncia,asmedidaspodemserintensivasouextensivas.Asmedidas intensivas so localizadas podendo ser de acelerao do escoamento como a canalizao decursosdgua,deretardamentodoescoamentoviaimplantaodereservatriose recuperaodecalhasnaturaisededesviodoescoamentopelaexecuodetuneisde derivaoecanaisdedesvio.Asmedidasextensivassodistribudascomo,por exemplo, a execuo de pequenos reservatrios distribudos pela bacia, a recomposio da cobertura vegetal e o controle da eroso. Apartirdestatipologiageralpossvelengendrarumatipologiamaistcnicae especficaquepossibiliteacaracterizaodasmedidasestruturaisnoconvencionais, estas de grande interesse dadas as demandas da sustentabilidade ambiental. Desta forma tais medidas podem ser classificadas em medidas de controle de entrada, de infiltrao, de deteno e de reteno. As medidas estruturais no convencionais de controle de entrada objetivam amortecer a vazodeentradanasgaleriasdasguasoriundasdoslotes.Assim,sopossveis medidascomocoberturasverdes,reservatriosdedeteno,reservatriosde armazenamento,etc.Jasmedidasestruturaisnoconvencionaisdeinfiltraopodem ocorrer nos lotes por meio de poos, irrigao de jardins, etc, enquanto nas vias pblicas taismedidaspoderoserpelaimplantaodereasdeinfiltrao,valasdeinfiltrao, lagoas de infiltrao, bacias de percolao e pavimentos porosos. As medidas estruturais noconvencionaisdedetenoeretenopodemocorrernafonteviareservatrios domiciliares,reservatriosemquadrasdeesporte(secos)epraas(lagos)paraa melhoriadaqualidadedagua,oujusanteviabaciasdedetenoparaocontrolede cheias (seco)e bacias de reteno de usos mltiplos para controle decheias (ocupao permanente), alm da melhoria da qualidade da gua. 2 Medidas No Estruturais: Asmedidasnoestruturaisabrangemdiversasiniciativasqueincluemprogramas, normatizaoeregulamentaopelalegislao.Destaforma,diversasmedidasso possveis como a educao ambiental visando o controle da poluio difusa e da eroso, aregulamentaodousoeocupaodosolo,oseguro-enchente,aprevisode enchentes, os sistemas de alerta, entre outras possibilidades. 12 III Sistema de Esgotamento Sanitrio Introduo O Sistema de Esgotamento Sanitrio basicamente composto pela coleta, tratamento e disposio final do esgoto sanitrio. Dessa forma, o sistema pode ser o Unitrio, no qual escoam tanto o esgoto sanitrio quanto guas pluviais, ou o Separador Absoluto, onde o SistemadeEsgotoSanitriototalmenteseparadodoSistemadeDrenagemUrbana. Emfunodeumasriedequestestcnicasedeseguranasanitria,anorma brasileirarecomendaosistemaseparadorabsoluto.Osistemaseparadorabsoluto,o mesmocompostoporredecoletora,estaodetratamentodeesgotosedisposio final.SegundoAlemSobrinho,Tsutiya,1999,osistemaseparadorabsoluto basicamente utilizado no Brasil, pois basicamente apresenta as seguintes vantagens: -apresenta menos custo quando comparado ao sistema unitrio; -proporcionamaiorflexibilidadenaexecuoporetapas,quandocomparadoa execuo do sistema unitrio; -reduzocustoparadrenagemdasguasfluviaisemfunodasmesmasno requerem tratamento e, portanto, poderem ser lanadas em cursos hdricos mais prximos; -norequer,necessariamente,apavimentaodasviaspblicas,condioessa importante para o bom funcionamento do sistema unitrio; - reduzida a extenso de tubulaes de grandes dimetros, uma vez que no faz-senecessrioaconstruodefalsiasemtodasasruas,comoserianocasodo sistema unitrio. Noentanto,nocasodautilizaodosistemanico,aredecoletoradeveser dimensionadaparareceberumesgotocomcaractersticasdiferentesdaquelas normalmenteprevistasparaodimensionamentodosistemaseparador,almdeser necessrioaindaatendercritriosespecficosparadimetrosmnimos,declividades mnimas,lminasmximasemnimasdeescoamento,velocidadesdeincioefinalde plano, tenso trativa, etc. Emtermosprticos,emmuitasregiesurbanasbrasileirasnohinstalaoderedes coletorasdeesgotoe,assim,expressivaparceladapopulaoutiliza-sedolanamento doesgotonosistemadedrenagemurbana.Talsituaotemsidopreocupanteporsuas conseqncias negativas importantes, como por exemplo: . Apesar de haver diluio do esgoto lanado pelas guas pluviais e a decorrente reduodaconcentraodamatriaorgnica,normalmentesignificativas cargasdematriaorgnicasolanadasdiretamentenoscorposhdricos receptores, alm de nutrientes e patgenos..Considerandoaindaqueosistemanofoiadequadamentedimensionadoe executado para ser um Sistema nico, este no consegue suportar certos nveis deprecipitao,oqueconduzaalagamentose,conseqentemente, contaminao externa. 13 Caracterizao do Esgoto 1 Caracterizao Quantitativa do Esgoto 1.1Vazo de Projeto A vazo de projeto varia com a regio, as atividades, os hbitos, as condies sociais e econmicas, a disponibilidade de gua, entre outras variveis. Basicamente, composta poresgotodomstico,guadeinfiltraoecontribuiessingularescomoindstrias, espaospblicos,etc.Faz-senecessrioestimaravazodeincioedefinaldeplano, conforme equaes a seguir: Qi =QDi + QIi + QSi para incio de plano; Qf =QDf + QIf + QSf para final de plano, Sendo, Q: vazo total; QD: vazo de esgoto domstico; QI: vazo de infiltrao; QS: vazo de contribuio singular; i: indica incio de plano; f: indica final de plano. Paraodimensionamentododimensionamentodosistemadeesgotamentosanitrio, devem ser conhecidas as vazes de incio (QDi) e de final (QDf) de plano. 1.2Vazo de Esgoto Domstico (QD) As variveis pertinentes para definir a vazo de projeto so populao, contribuio per capita, coeficiente de retorno esgoto/gua e coeficiente variao de vazo. A populao precisaserdefinidaparaoincioeparaofinaldeplano.Paraofinaldeplano,os mtodosdeprevisopopulacionalquepodemserutilizadossooaritmtico, geomtrico e regresso. Contribuio Per Capita (qc) funo do consumo efetivo de gua per capita (qe) e do coeficiente de retorno. Com relao ao Coeficiente de Retorno (C), sua expresso bsica a seguinte: C = volume de esgoto coletado pela rede volume de gua abastecida Normalmente,seusvaloresvariamentre0,6e0,9.Noobstante,nafaltadevalores obtidosemcampo,aNBR9649recomendaovalorde0,8.JosCoeficientesde Variao de Vazo devem ser considerados pois a vazo de esgoto domstico varia com a hora do dia, poca do ano, temperatura e precipitao atmosfrica. Portanto, coeficientes de variao de vazo devem ser considerados, quais sejam: 14 k1 : coeficiente de mxima vazo diria k1=maior vazo diria verificada no ano vazo mdia diria anual k2: coeficiente de mxima vazo horria k2= maior vazo observada num diavazo mdia horria do mesmo dia k3 : coeficiente de mnima vazo diria k3= menor vazo diria verificada no ano vazo mdia diria anual ANBR9649apresentaosvaloresk1=1,2;k2=1,5ek3=0,5.Destamaneira,as equaes bsicas so as seguintes: QDimed = Pi . qe . Ci / 86400 QDimax = K2 . Pi . qe . Ci / 86400 QDfmd = Pf . qe . Cf / 86400 QDf max = K1 .K2 .Pf . qe . Cf / 86400 Comessasvazes,possveladeterminaodecoeficientesparaodimensionamento dasredescoletoras,quaissejamocoeficientedecontribuiolinearTL=QD/Leo coeficiente de contribuio por rea TA = QD / A. No clculo dessas taxas, considerar condies de incio e fim de plano. 1.3Vazo de gua de Infiltrao (QI) Aguadeinfiltraonaredecoletoratemorigemnolenolfreticoe,ou,na precipitaopluviomtrica.Ospontosdeinfiltraodaguadolenolfreticonarede soasjuntas,asparedesdoscondutos,ospoosdevisita,ostubosdeinspeoe limpeza, os terminais de limpeza, as caixas de passagem, as estaes elevatrias, etc. No entanto,oacessodasguaspluviaisredepodeseracidentalouclandestino.De maneira a estimar a vazo de gua de infiltrao na rede coletora, utiliza-se o parmetro TaxadeInfiltrao,oqualfunodomaterialdarede,dotipodesolo,donveldo lenol fretico, da qualidade de execuo, do tipo de junta, entre outras variveis. Dados usuais sobre taxas de infiltrao so os seguintes: . acima do lenol fretico: TI = 0,02l / s km . abaixo do lenol fretico:TI = 0,10l / s km A NBR 9649 recomenda a faixa de 0,05 a 1,0l / s km. As vazes so as seguintes: QIi = TIi .Li Qif = TIf . Lf 15 Onde, TI: Taxa de infiltrao; L: Comprimento da Rede; i: incio de plano; f: final de plano. 1.4Vazes de Contribuies Singulares (QS) A vazo das contribuies singulares deve ser medida, ou estimada, caso a caso. Alm disso, o regime de variao da mesma tambm necessita ser conhecido, pois consta de um dado importante para o dimensionamento da rede coletora. No caso especfico das indstrias, estudos preliminares fazem-se importantes no intuito dedefinir,almdavazoeseuregimedevariao,anecessidade,ouno,deprvio tratamentodoesgotonaprpriaplantaindustrialantesdeserlanadoredecoletora coletiva.Observarqueoesgotoindustrialnecessitadepr-tratamentoquandoso nocivos sade, quando interferem no sistema de tratamento coletivo de esgoto, quando obstruem tubulaes e equipamentos, quando podem agredir as tubulaes, assim como quando esto temperaturas elevadas. 1.5 Determinao da Vazo de Projeto Avazoprojetopodeserdeterminadaatravsdeestimativasemfunodas contribuiesmdiasdeesgoto,doscoeficientesdevariao,dastaxasdeinfiltrao das contribuies singulares, alm das condies do incio fim do plano. No obstante, a vazodeprojetopodeserdeterminadacomautilizaodehidrogramasquemedem vazes e registram as variaes temporais das mesmas. As respectivas equaes so as seguintes: Qimed = (Pi . qe . Ci / 86400) + TIi . Li + CSi Qimax = (K2 .Pi . qe . Ci / 86400) + TIi . Li + CSi Qf med = (Pf .qe .Cf / 86400) + TIf .Lf + CSf Qf max = (K1 .K2 .Pf .qe .Cf / 86400) + TIf .Lf + CSf 2Caracterizao Qualitativa do Esgoto Oesgotocaracterizadoporsuascaractersticasfsicas,qumicasemicrobiolgicas. Tais caractersticas esto apresentadas na sequncia. 2.1Caractersticas fsicas Como caractersticas fsicas, destaca-se a matria slida, a temperatura, o odor, a cor e a turbidez.OEsgotocontmaproximadamente0.08%dematriaslidae99,92%de gua.Atemperaturaumparmetroimportantssimo,poisregeumasriedereaes bioqumicasqueocorremnotratamentodoesgoto.Acoreturbidezigualmenteso caractersticas importantes, uma vez que esto relacionadas s concentraes de slidos dissolvidosesuspensos,respectivamente.Amatriaslidaclassifica-seconforme segue. 16 Slidos Orgnicos Slidos Sedimentveis Slidos Minerais Slidos Em Suspenso Slidos Orgnicos Slidos no Sedimentveis Slidos TotaisSlidos Minerais Slidos Orgnicos Slidos Coloidais Slidos Minerais Slidos Dissolvidos Slidos Orgnicos Slidos Dissolvidos Slidos Minerais 2.2Caractersticas qumicas 2.2.1 Natureza dos Compostos Qumicos Oesgotocompostodematriaorgnicaeinorgnica.Oscompostosorgnicosso uma combinao de carbono, hidrognio e nitrognio, assim distribudos: Compostos de protenas (40 a 60%): produzem nitrognio e contm carbono, hidrognio, nitrognio, oxignio, fsforo, enxofre e ferro. Carboidratos (25 a 50%): contm carbono, hidrognioe oxignio (acares, amido, celulose, fibra de madeira). Gordura e leos (10%). Surfactantes: molculas orgnicas formadoras de espuma. Fenis:compostosorgnicoscausadoresdegostogua,osquaisso oriundos dos despejos industriais. Pesticida: toxicidade Quantoaoscompostosinorgnicos,encontram-senaformadeareiaeminerais dissolvidos. 2.2.2 Parmetros Qumicos 2.2.2.1DBO aquantidadedeoxignioutilizadaporumapopulaomistademicroorganismos durantea oxidaoaerbia da matria orgnicacontida no esgoto. A Curva de DBO x Tempo, tem-se a seguinte formulao: ) 10 1 ( L DBOkto t = Essa formulao ilustrada na seguinte ilustrao.17 A DBO carboncea ocorre em funo da seguinte reao: MO + O2 CO2 + H2O + MODD + NUTRIENTES Prximo ao 10 dia se desenvolvem bactrias nitrificantes responsveis pela nitrificao a qual um processo de oxidao da N-NH3 ao N-NO3. Ocorre em duas etapas: 1: 2 NH3 + 3 O2(nitrossomas)2 NO2- + 2 H+ + 2 H2O 2: 2 NO2- + O2(nitrobacter)2 NO3- Portanto, o consumo de OD ocorre tanto pela oxidao da M.O. carboncea quanto pela nitrificao.ObservaraindaqueaDBOmedeoconsumodeOD,exclusivamentedos microorganismos, para a oxidao da matria orgnica biodegradvel, alm do eventual consumo pela nitrificao. 2.2.2.2DQO A DQO mede o consumo de oxignio durante a oxidao qumica da matria orgnica, estatantobiodegradvelquantonobiodegradvel,assimcomodealgunscompostos inorgnicostambm.OoxidanteutilizadonatesedeDQOodicromatodepotssio (K2 Cr2 O7). Uma vez que a oxidao exclusivamente qumica, ou seja, no havendo nitrificao,logoaDQOrelativatosomenteaM.Ocarboncea.ArelaoDQO/ DBOpodeserde1,7a2,4paraesgotobrutoeemtornode3,0paraesgoto tratado.ObservarqueoesgototratadoapresentamenorconcentraodeM.O. biodegradvel,poisparcelasubstancialdamesmaremovidanotratamento.Isto explicaamaiorrelaoDQO/DBOparaomesmoquandocomparadaquelareferente ao esgoto bruto. 05 10 15 20 DBO carboncea DBO carboncea + nitrificao Tempo (dias) DBO DBO4 DBO5 18 2.2.2.3 Nitrognio Onitrognioapresenta-senaatmosfera,esseseureservatrionatural,emgrandeparte naformamolecular(gasosaN2)eemparcelamenosexpressivacomoamnia,NH3. Pormeiodedescargasatmosfricasepelaaodealgunsmicroorganismosfixadores, comobactriasealgas,omesmoextradodaatmosfera.Noobstante,alguns microorganismos tambm absorvem o nitrognio nas formas de amnia e de nitrato, os quais so imobilizados nas clulas na forma de nitrognioorgnico.Outra atuao dos microorganismosnadesnitrificao,processonoqualdonitrato(NO3-)utilizadoo oxignio(O2)paraaoxidaodaMOe,ento,liberadaoN2paraaatmosfera.A desnitrificao ocorre na fase anxica, a qual aquela onde no h OD, mas h NO3 e MO para ser oxidada. No ciclo do nitrognio, alm da ao dos microorganismos j comentada, h tambm a aodasplantasedosanimais.Asplantasabsorvemonitrognionaformainorgnica [amoniacal (NH4+) ou nitrato (NO-3)], ou na forma orgnica [uria (NH4)2CO], o qual imobilizadonaformaorgnica.Quantoaosanimais,jabsorvemonitrognio imobilizado(orgnico)emplantaseoutrosanimais.Noentanto,nosdejetosdestes animaisliberadotambmonitrognioorgnicooqualtransformadoemnitrognio amoniacalpelosmicroorganismosdecompositores.Onitrognioamoniacalento nitrificado a NO-3, forma esta disponvel a microorganismos e plantas. Essas formas de nitrognio podem indicar alguns cenrios ambientais, conforme segue: -NitrognioOrgnico:compeprotenasanimaisevegetais,indicapoluio recente. -NitrognioAmoniacal:formainorgnicadeN,resultadodaatuaodos decompositores hetertrofos sobre o nitrognio orgnico. -Nitrito: (NO2-) Resultado da oxidao de amnia (NH3). -Nitrato (NO3-) Resultado da oxidao do nitrito. 2.2.2.4Fsforo Usualmente, as formas de interesse ambiental so os ortofosfatos, polifosfatos e fsforo orgnico. 2.3 Caractersticas Biolgicas Osprincipaissobactrias,fungos,protozorios,vrus,algasegruposdeplantasede animais. A atuao das bactrias na decomposio, enquanto a atuao das algas nas lagoasdeestabilizao,viaoxidaoaerbiaereduofotossinttica.Noobstante, ocorre em algumas situaes o florescimento de algas em mananciais hdricos devido ao aportenosmesmosdeesgotocomelevadasconcentraesdenutrientes.Como indicadores de poluio, so medidas as concentraes as bactrias do grupo coliformes. 19 3 Caractersticas Quanti-Qualitativas Constamdeparmetrosqueassociamcaractersticasquantitativasequalitativasdo esgoto.ocasodaCargaOrgnica(CDBO;CSS),daPopulaoEquivalente(Pe)eda PopulaoHidrulicaEquivalente(PHE).ACargaOrgnicaumparmetroutilizado paraprojetarprocessosdetratamentodeesgoto.apresentadoemDBOouSS. PopulaoEquivalenteonmerodehabitantesqueproduzemumacargaorgnica igualaoesgotodeumadeterminadaindstria,enquantoqueaPopulaoHidrulica Equivalenteonmerodehabitantesqueproduzemumavazoigualadeuma determinada indstria. As respectivas formulaes matemticas constam a seguir: diaL 1000LmgdiamLmgC3DBO = =dia . 1000KgdiagdiaL 1000 mgCDBO= == 1000Q DBO) dia / Kg ( C) dia / m () L / mg (DBO3= ) dia . hab / g () dia / kg ( DBO) hab (54CPe =) dia . hab / m () dia / m () hab ( HE332 . 0QP = Isolando a DBO: DBO (mg/L) = 1000 . CDBO / Q ; CDBO : kg DBO / dia ; Q : m3 / dia, Observar que a DBO do esgoto bruto, assim como a vazo, contm as parcelas de esgoto domstico, do esgoto industrial e da infiltrao. Logo, a CDBOe a Q so dadas pelas seguintes equaes, respectivamente: CDBO=CDBO/ED + CDBO/I + CDBO/CS Q = QED +QIA +QIB Outro parmetro importante a Populao Equivalente, PE, que apresenta a seguinte equao: PE = CDBO/CS / CDBO/Pessoa Rede de Coleta 1 Componentes e Tipologia Aredecoletoraumconjuntodecanalizaesquecoletaeconduzosesgotos sanitrios. composta por tubulaes e acessrios, quais sejam: a)Tubulaes: Coletor Secundrio, Coletor Tronco, Interceptor e Emissrio; 20 b)Acessrios:Usualmentesoosseguintes:SifesInvertidos,PoosdeVisita (P.V.), Terminal de Limpeza (TL) e Terminal de Inspeo e Limpeza (TIL). Aredecoletorapodeserclassificadaquantoamacro-estruturaequantoamicro-estrutura. Quanto a macro-estrutura, tem-se: a)Perpendicular:coletorestroncoindependenteseperpendicularesaocursoda gua, com ou sem interceptor; b)Leque: para terrenos acidentados; c)Distrital e Radial: necessita recalque, como em cidades planas. Quanto a micro-estrutura, divide-se em redes simples ou dupla, onde na rede simples a tubulaolanadasobaviadetrfego,enquantonarededuplalanadauma tubulao sob cada passeio. 2Dimensionamento 2.1 Requisitos Hidrulicos e Sanitrios Paraodimensionamentodeumaredecoletoraimportanteatenderrequisitos hidrulicos e sanitrios. Nesse contexto, importante destacar: -As tubulaes devem ter a capacidade de conduzir vazes mximas e mnimas; -As tubulaes so dimensionadas para que o regime de escoamento seja livre em coletores e interceptores e forado em sifes invertidos e linhas de recalque. Nos emissrios, o escoamento pode ser livre ou forado; -Devesergarantidaaautolimpezadastubulaes.Paratanto,no dimensionamento,podemseradotadosdoiscritriosparaverificao,quais sejam,oCritriodaVelocidadeeoCritriodaTensoTrativa.OCritrioda Velocidadeestabeleceumavelocidademnimadetransportedamatriaslida, sendoqueessavelocidadedevesertalquegarantaquealminamnimaseja sempre atendida. A Tenso Trativa a tenso tangencial exercida sobre a parede dotubopelolquidoescoando,ondeovalorcrticodamesma,denominado Tenso Trativa Crtica, aquele valor mnimo capaz de iniciar o movimento das partculas depositadas nas tubulaes. Para ambos critrios, fundamental haver uma declividade mnima na tubulao; -Oatendimentodadeclividademnimadatubulao,propiciandoassima autolimpezanastubulaes,importantetambmparaevitarouminimizara geraodesulfetodehidrognio(H2S)namesma.Issopodeocorrer,poisa matriaorgnicaaoestagnar-senofundodatubulaopodeentrarem decomposio anaerbia, condio essa geradora de H2S. -Nostrechosdaredecoletoraondeprevistooescoamentolivre,deveser garantido que a lmina mxima seja atendida de maneira a propiciar um espao para o escoamento dos gases e para evitar trechos sob escoamento forado; -A velocidade mxima deve ser obedecida a fim de no causar abraso nos tubos. 21 2.2 Equaes Bsicas e Critrios de Dimensionamento 2.2.1 Vazes de Projeto para Rede Coletora importantedefiniravazodeincioedefinaldeplano,conformeequaes apresentadasnoItem1.5.Asvazesmximasdeinciodeplanosoimportantespara definir a capacidade de autolimpeza das tubulaes. As vazes mdias de final de plano so determinantes para avaliar a capacidade de autodepurao do corpo hdrico receptor eparadefiniredimensionarosistemadetratamentodeesgoto.Avazomximade final de plano importante para definir os dimetros dos trechos da rede coletora. 2.2.2 Taxas de Contribuio As equaes so as seguintes: a)Clculo de Taxa de Contribuio Linear Inicial (TLi):TLi = (QDi / Li) + Ti b)Clculo de Taxa de Contribuio Linear Final (TLf):TLf = (QDf / Lf) + Tf Podem ser estimadas tambm as Taxas de Contribuio por rea, tanto inicial quanto final. 2.2.3Vazes de Projeto para Trechos de Tubulao Devem ser estimadas as vazes de montante, de jusante e de contribuio, conforme equaes seguintes. a) Vazo de Montante: QMi = somatrio das vazes iniciais de montanteQMf = somatrio das vazes finais de montante b) Vazo de Contribuio no Trecho:inicial:QTi = TLi . Lt final: QTf = TLf . Lt onde: Lt o comprimento do trecho. c) Vazo de Jusante: inicial: QJi = QMi + QTi final: QJf = QMf + QTf Considerar que, conforme norma, o a vazo mnima deve ser de 1,5 l/s em cada trecho de tubulao da rede. 2.2.4 Determinao da Declividade I: Calcular a declividade mnima da tubulao e a declividade do terreno. Para Imin, tem-seImin=0,0055.(Qimax)-0,47,ondeQimaxemL/seIemm/m.Amaiorentreas duasdeclividadescalculadasseradeclividadeIdeprojeto.Cabedestacarquetal equao foi construda em funo da equao de Manning,a qual V = (RH2/3 . I1/2) / n. 2.2.5 Determinao do Dimetro: 22 Determinar o dimetro para Qfmax , Y/D = 0,75 e n = 0,013 , conforme norma. Logo, paraDtem-seD=[0,0463.(Qfmax/I0,5)]0,375,sendoQfemm3/seDemm.Observar quearelao(y/D)mximos0,75deveseratendidaparagarantiroescoamentolivre nostrechospertinentes.Destaca-setambmqueodimetromnimodeveserde100 mm, conforme norma especfica. 2.2.6 Determinao dos Raios Hidrulicos Inicial (RHi) e Final (RHf): Valores determinados conforme aplicao da equao de Manning. O Rhi importante paradefiniraTensoTrativaCrtica.OsparmetrosevaloresdaEq.deManningso apresentadosemtabelaemanexo.Noentanto,atabelaauxiliarparadeterminaodo raio hidrulico, em funo de Y/D, consta a seguir: Tabela: Relao entre Raio Hidrulico e Lmina do Escoamento Y/D| = RH/DY/D| = RH/D 0,0250,0160,5500,265 0,0500,0330,6000,278 0,0750,0480,6500,288 0,1000,0640,7000,297 0,1250,0790,7500,302 0,1500,0930,7750,304 0,1750,1070,8000,304 0,2000,1210,8250,304 0,2250,1340,8500,304 0,2500,1470,8750,301 0,3000,1710,9000,299 0,3500,1940,9250,294 0,4000,2150,9500,287 0,4500,2340,9750,277 0,5000,2501,0000,250 2.2.7 Determinao das Velocidades Inicial (Vi) e Final (Vf): ValoresdeterminadosconformeaplicaodaequaodeManning.Observarquepelo CritriodaVelocidadeparaautolimpezadastubulaes,recomenda-seV>0,6m/se (y/D)mnimo>0,2,valoresaseremobservadosnoinciodoplano.Javelocidade mxima, que ocorrer no final do plano, deve ser inferior a 5,0 m/s para evitar o efeito de abraso sobre os tubos. 2.2.8 Determinao da Tenso Trativa: dada pela equao oi = . RH. I, onde oi em kgf / m2, = 1000 kgf / m3, RH em m e I emm/m.Conformejcomentado,oraiohidrulicoconsideradooraiohidrulico inicialpoisnascondiesdeinciodeplanoqueinteressaavaliaracondiode autolimpeza. A recomendao garantir c> 0,10 kgf / m2 para coletores e c> 0,15 kgf / m2 para interceptores. 2.2.9 Velocidade Crtica: 23 A equao Vc = 6 (gRH)0,5 , onde se Vf>Vc, logo Yf / D= 0,5.A entrada dearno meiolquidotendeaumentaraalturadalminadeguanatubulao.Passaaocorrer umaoscilaoentreoregimelivreeaforadeoquepodedanificarotudo.Logo, quandoVf>Vc,momentoapartirdequalhentradadearnatubulao,importante propiciar (y/D)s0,5 de maneira a garantir a ventilao de tudo. Conforme em Sobrinho, Tsuya, o nmero de Boussinesq que melhor representa o fenmeno de entrada de ar no meio lquido. Sua formulao a seguinte: B = Vc / (g . RH )0,5 Quando B = 6,0 , inicia-se o processo de mistura ar lquido. Logo, Vc = 6(g . RH )0,5 onde,Vc: velocidade crtica, m/s;g = 9,81 m/s2;RH = m. Observar que nestecasoa velocidade doescoamento V iguala Vc. Noentanto, para B>6,0 ,V > Vc. 3 Diretrizes para Concepo da Rede Coletora de Esgoto As fases para concepo e projeto de uma redecoletora de esgoto so a caracterizao de fatores intervenientes, o diagnstico sistema existente, a definio dos parmetros de projeto, a definio de alternativas e pr dimensionamento das mesmas, a definio da alternativamaisatrativa,considerandocustobenefcioeimpactoseoestabelecimento dasdiretrizesgeraisdoprojeto.Noobstante,asseguintesdiretrizespodemser consideradas para definir o melhor traado do sistema de esgoto: -Estudo da populao a ser atendida; -Separar pontos de grandes contribuies singulares (indstrias, hospitais, etc.); -Prever as vazes; -Fazer um traado preliminar, observando a topografia; -Traado da rede de coletores de esgoto na via pblica: -Profundidades mximas dos coletores: Passeio: de 2,0 a 2,5 m, dependendo do tipo de solo; Via de Trfego e nos teros: de 3,0 a 4,0 m. -Profundidadesmnimasdoscoletoresdeesgotonaviapblica:Passeio: recobrimento superior a 0,90 m; Via de Trfego: recobrimento superior a 0,65 m. -Encaminhar a localizao da tubulao na via, onde h dois tipos de redes, a Rede Dupla e a Rede Simples. A rede dupla ilustrada na figura a seguir. 24 EdifcioEdifcio EdifcioEdifcioEdifcioEdifcioEdifcioEdifcioEdifcioEdifcioEdifcioEdifcioRede de EsgotoAlinhamento PredialCaladaRede de guaTIL (Terminal de Inspeo e Limpeza)Conexo Cruzeta Sua utilizao recomendada na ocorrncia de pelo menos um dos seguintes casos: -Vias Pblicas com trfego intenso; -Vias Pblicas com largura entre os alinhamentos dos lotes igual ou superior a 14 m para ruas asfaltadas, ou 18 m para ruas de terra; -Vias com interferncias que impossibilitem o assentamento de coletores nas vias de trfego,ouqueconstituamempecilhoexecuodasligaesprediais.Nesses casos, a tubulao poder ser assentada no passeio, desde que a sua largura seja de preferncia superior a 2,0 m e a profundidade do coletor no exceda a 2,0 m ou a 2,5 m,dependendodotipodesolo,equenoexistaminterfernciasquedificultema obra.Casonosejampossveisestassolues,pode-selanararedenaviade trfego, prxima sarjeta. Quantoaredesimples,podeserutilizadacasonoocorranenhumadasobservaes citadas acima, os coletores podero ser lanadosno eixo ou no tero da via de trfego. Observar figura a seguir. TIL ou PV - Via de TrfegoTIL - PasseioTIL - Ligao CondominialTIL ou PV Via Trfego TIL Passeio TIL Ligao Domiciliar 25 Aconfiguraodasposiesdastubulaesdeguaeesgotonoleitocarrovel apresentadanafiguraaseguir.Cabeobservarquearedecoletoradeesgotodeveficar abaixodaredededistribuiodeguaafimdeevitarcontaminaodaguanesta ltima quando houver vazamentos na primeira. O lanamento das canalizaes em valas rasas requer alguns procedimentos no sentido de proteg-las da atuao de esforos excessivos causados pelas atividades seja sobre o leito carrovel, seja sobre o passeio. Outro fator a ser ilustrado refere-se as conexes utilizadas nas redes coletoras, como os poos de visita. Na figura seguinte, so apresentados esquemas demonstrando poos de visitacomconfiguraotpicaepooscomconfiguraoondeinstaladoumtubode queda. Rede de Esgoto90 cmRede de gua80 cmColetor PredialPasseioCaixa de InspeoCaixa de InspeoAlinhamento Predial1/3 da distncia da via de trfegoTIL - Ligao Domiciliar26 Generalidades sobre Tratamento de Esgoto 1 Princpios Sobre o Tratamento de Esgoto Os sistemas de tratamento de esgoto tm por funo basicamente a remoo de matria orgnica,nutrientesemicrorganismospatognicosdemaneiraapromoveraproteo ambientaleasadepblica,respectivamente.Nestesentidootratamentopodeserde natureza fsica, qumica e biolgica. Considerando que esse texto prioriza a abordagem dotratamentodoesgotodomstico,serodestacadosconceitossobreabiologiado tratamento do esgoto. 1.1 Princpios Relacionados a Fsica do Tratamento do Esgoto Osprocessosfsicosobjetivam,atravsdeprocessosdeinterceptao(grades)ede processosdesedimentao(caixasdeareia,decantadores,fossasspticas,etc.),a remoo dos slidos grosseiros e sedimentveis, respectivamente. 1.2 Princpios Relacionados Biologia do Tratamento do Esgoto Os processos biolgicos, conjuntamente com os processos fsicos, so os mais utilizados no Brasil para o tratamento de esgoto domstico. Basicamente dividem-se em processos aerbios, cujo agente oxidante o oxignio dissolvido, e em anaerbios onde os agentes -Poo de visita tpico-Poo de visita com tubo de queda 27 oxidantessonitratos,sulfatosedixidodecarbono.Soexemplosrepresentativoso sistema de lodo ativado, a lagoa de estabilizao, o reator anaerbio, o filtro biolgico e aprpriafossasptica,jcitada.Existemaindaosprocessosbiolgicosfacultativos onde, em uma mesma unidade, desenvolvem-se simultaneamente os processos aerbios e anaerbios. 1.2.1 Sobre a Atuao dos Microrganismos Classificao e Estrutura Celular Osmicrorganismosclassificam-seemMonera/Protista,ondeadiferenciaocelular inexiste,eVegetal/Animal,ondeadiferenciaocelularelevada,contendoclulas, tecidos, rgos e aparelhos. A estrutura das clulas apresentada na ilustrao a seguir. Matria e Energia Utilizadas NecessidadesdoSerVivosocrescimento,locomoo,reproduoe,paratanto,so necessrios energia, carbono e nutrientes pelo mesmo. As Fontes de Energia a luminosa e a qumica, enquanto as Fontes de Carbono so o CO2 e a matria orgnica. Assim, os microrganismospodemserauttrofosehetertrofos.Osmicroorganismosauttrofos utilizamgscarbnico(CO2),gua,nutrienteseenergialuminosa,retidasnaclorofila, paraasntese,pormeiodafotossntese,denovasclulas.Nestesentido,os microorganismos auttrofos so considerados acumuladores de energia. J os microorganismos hetertrofos utilizam a M.O. para obter a energia para sntese de novasclulas.Especificamente,estaenergiaobtidapelaoxidaodaglicose.So consideradosconsumidoresdeenergia.OMetabolismodosMicrorganismosfuno daatuaodasenzimasquecatalizamreaesqumicas,ondeasEndoenzimasso Enzimas Intracelulares e as Exoenzimas so Enzimas Extracelulares. Nesse processo, na remoo de MO do Esgoto ocorre uma assimilao de energia nas clulas, sendo que as formasdegeraosoaRespirao(desassimilaooxidativa)eaFermentao (desassimilao fermentativa).Na Oxidao a matria orgnica ou inorgnica, a qual rea Nuclear(DNA) MembranaCelular Parede Celular Ribossomas ( RNA) Citoplasma 28 doadoradeeltrons,reduzidapeloagenteoxidante(O2,NO3-,SO42-,CO2),que aceptor de eltron. OsAceptoresPreferenciais,osquaisliberammaisenergiasoO2,NO3-,SO42-,CO2. QuantoaRespirao,osorganismosclassificam-seemaerbiosestritos,queutilizam oxignio,osfacultativosqueutilizamoxignioedepoisonitratoeosanaerbiosque utilizam o sulfato e o dixido de carbono.As formas preferenciais so: 1o Aerbia / O2; 2oAnxica / NO3- (desnitrificao); 3o Anaerbia / SO42- (dessulfatao) ; 4o Anaerbia / CO2(metanognese). No caso da metanognese, tm-se os tipos Hidrogenotrfica, onde o metano produzido a partir do H+, e a Acetotrfica, onde o metano produzido a partir do C orgnico na forma deacetato(cidoactico).Oconjuntodereaesacimacitadoapresentaasseguintes formulaes: 1)Aerbia:C6H12O6 + 6O2>6C02 + 6H2O 2)Desnitrificao (Condies Anxicas): 2NO3- -N + 2H+> N2 + 2,5O2 + H20 3)Dessulfatao (Condies Anaerbias): CH3COOH + SO42- + 2H+> H2S + 2H2O +2CO2 4)MetanogneseHidrogenotrfica (Condies Anaerbias) 4H2 + CO2> CH4 + 2H2O 5)MetanogneseAcetotrfica (Condies Anaerbias) CH3C00H > CH4 + CO2 Neste contexto, observar que a produo de lodo maior nas reaes aerbias pois estas liberammaisenergia,implicandoemmaiorvelocidadenareproduodo microorganismoseconseqentemaiorvelocidade(maiorestaxas)naestabilizaoda MO.Osubstratomenosoxidado(maisreduzido)temmaisenergia.Logo,omesmo dispe de mais eltrons para doar. 1.2.2 Sobre a Tipologia dos Microrganismos BasicamentesoasBactrias,asAlgas,osProtozorios,osRotferoseosFungos.As Bactrias so organismos unicelulares e os principais estabilizadores da MO. Podem ser heterotrficasouautotrficaseatuamnosProcessosAerbios,Anaerbiose Facultativos. As bactrias Heterotrficas usam matria orgnica como fonte de energia e carbono e so classificadas em funo do uso do oxignio, a saber: Aerbias: O.D (livre) Matria Orgnica+ O.D (LIVRE) CO2 + H2O + Energia 29 Anaerbias: ausncia de O.D, usam oxignio ligado a outros compostos. Matria Orgnica+ NO-3 CO2 + N2 + Energia Matria Orgnica+ SO-4 CO2 + H2S + Energia Matria Orgnicacidos Orgnicos + CO2 + H2O + Energia CH4 + CO2 + Energia As bactrias Autotrficas usam matria inorgnica como fonte de e CO2 como fonte de carbono. A classificao a seguinte: Da nitrificao: Oxidam NH3 em primeiro NO-2 e em segundo NO-3. Do enxofre:H2S + Oxignio H2 SO4 +Energia Matria Orgnica+ SO-4 CO2 + H2S + Energia Matria Orgnicacidos Orgnicos + CO2 + H2O + Energia CH4 + CO2 + Energia Do ferro: Fe ++ (ferroso) + Oxignio Fe +++ (frrico) +Energia Fe +++ em soluo aquosa Fe (OH)3+Energia : Assimilado pelas bactrias e posteriormente liberado. As Algas utilizam CO2 na fotossntese e para sobrevivncia e reproduo e liberam O2. Aenergiasolar,porm,nafaltadeluz,oO2usadoparadegradaronutriente armazenado,visandoaproduodeenergia.Cabeaindadestacarqueasmesmasso atuantes nas lagoas facultativas e produzem oxignio livre via fotossntese. OsProtozoriossoorganismosUnicelularesquesealimentamdeAlgas,Bactriase outrosMicroorganismos.AlgunssoPatognicoseatuamnosProcessosAerbiose Facultativos.JosRotferosalimentam-sedeBactriaseMOapresenadosmesmos noEfluenteindicaeficinciadotratamento.JosFungossobrevivemembaixopHe so filamentosos e, assim, dificultam decantabilidade do lodo. 1.2.3 Crescimento dos Microrganismos O crescimento dos microrganismos pode ser disperso, onde h formao de flocos que ficam suspensos na gua, e aderido, onde h fixao sobre um meio suporte, formando biofilme. Nocrescimentodisperso,hformaodeflocos,ondeoflococonstadecomposto aglutinadonumaestrutura.AcomposiodomesmoMO,materialinertee microrganismos,havendogradientedeODnointeriordofloco.Esteformado,aMO suspensaremovidaviasedimentao.NoCrescimentoAderido,hformaode Biofilme onde h a fixao de microorganismos em suporte slido ou suspenso. Assim, ocorrequeobiofilmeviabilizaretenodeelevadaconcentraodebiomassapor considervel perodo de tempo. Os estgios de formao do Biofilme so os seguintes:30 Espessura Fina: Superfcie do suporte no totalmente coberta Espessura Intermediria:Espessura constante da camada ativa Espessura Elevada: -crescimento e decaimento bacteriano ocorrendo simultaneamente; -desalojamento de partes do biofilme; -entupimento do biofiltro. Paraengendrarumcomparativoentreocrescimentodispersoeaderido,importante considerarvariveiscomooTDH,tempodedetenohidrulica,eoTgc,tempode gerao celular. Assim, a)SistemaDisperso:paracrescimentomicrobiano,Tdh>Tgc,demaneiraa assegurar o crescimento das clulas dentro do reator. b)Sistema com Biofilme TdhpodesermenorqueTgc,poisasclulasficamaderidasnosuporte, implicando em menor volume do reator; fixao das clulas no suporte reduz necessidade de posterior clarificao; taxa de remoo de substrato pode ser maior que para o sistema disperso;parabiofilmedeespessuraelevada,hlimitaesparaadifusodaMOno mesmo. Afimdeexemplificao,entreossistemasdispersoscabecitarasLagoasde EstabilizaoeosLodosAtivados,enquantoentreosaderidoscita-seoFiltro Biolgico,Biodisco,BiofiltroAerado,FiltroAnaerbio,DisposionoSolo,entre outros. 1.3 Aspectos Relacionados Qumica do Tratamento do Esgoto Osprocessosqumicos,delargaaplicaonotratamentodosefluentesindustriais,so importantes tanto nos fenmenos de coagulao e floculao para posterior decantao dos slidos no decantveis, quanto nos fenmenos de desinfeco do esgoto. 2 Autodepurao de Cursos Hdricos Equilbrionaturalentreosfenmenosdedesoxigenaoereaeraoemumrecurso hdrico,amedidaqueamatriaorgnicaestabiliza-seaolongodotempo.A decomposiopodeseraerbiaeanaerbia,enquantoareaeraofsicaouvia fotossntese.A formulao do processo, em condies aerbias, pode ser pelo modelo Streeter-Phelps, conforme o seguinte equacionamento: t . kot . k t . k1 2o 12 2 110 D ) 10 10 (k kL kD + = D: dficit de O.D no tempo t (mg/L); K1: coeficiente de desoxigenao (dia 1) com valores de: 0.08 a 0.10 para esgoto tratado; 0.20 a 0.30 para esgoto bruto. 31 K2: coeficiente de reaerao (dia 1) com valores de: 0.09 para escoamento lento; 1.3 para escoamento rpido. t: tempo aps lanamento do esgoto (dia). Do:ValoresdesaturaodeOD(mg/L),quevariamcomatemperatura.Observar tabela abaixo. Temperatura (oC) p/gua 10152025 O.D sat(mg/L)11.310.29.28.4 Sistemas de Tratamento de Esgoto 1Consideraes Sobre o Tratamento 1.1 Efluentes Domsticos Conformejcomentado,ossistemasdetratamentodeesgototmporfuno basicamente a remoo de matria orgnica, nutrientes e microorganismos patognicos, epodemserdenaturezafsica,qumicaebiolgica.Noobstante,emfunoda eficinciadestesprocessosdetratamento,osmesmossotambmclassificadosem preliminar,primrio,secundrioetercirio,configurandoassimnveisdetratamento. Nosnveispreliminareprimrio,predominamosprocessosfsicos,enquantononvel secundriopredominamosprocessosbiolgicos.Nonveltercirio,porsuavez, ocorrem fenmenos qumicos e biolgicos, predominantemente. Sobrealgunsdestessistemasnoentanto,sopertinentesalgumasobservaes.Os sistemasdelodosativadosusuaisclassificam-seemconvencionais,poraerao prolongadaedefluxointermitente.Sosistemasdegrandeeficincianaremoode matria orgnica, porm para tanto, faz-se necessrio considervel consumo de energia. Os reatores anaerbios no entanto so menos eficientes na remoo de matria orgnica queossistemasdelodosativados,masalmdestesreatoresnoconsumiremenergia, geramamesmaemformadebiogs.CabecitarostiposTanqueSptico,UASB, modelosestesusuaisnoBrasil.OutrotipodesistemabastanteusadonoBrasil, principalmentenaRegioNordesteemfunodoclimaapropriado,aLagoade Estabilizao.ExistemdiversasvariantescomoaLagoaFacultativa,aLagoa Anaerbia,aLagoaAerbia,LagoaAerada,eaLagoadeMaturao(Polimento). Diversascombinaesentreasmesmassopossveis,configurandoportantosistemas conjugados. 1.2 Efluentes Industriais 1.2.1Estudos Preliminares para Concepo do Sistema de Tratamento 32 Inicialmente,algumasvariveisquantitativasequalitativasdevemserdefinidas.As quantitativassoavazo,apopulaoequivalente(Pe)eapopulaohidrulica equivalente(Phe).Asvariveisqualitativassovrias,ondeanaturezadodespejo definir aquelas a serem identificadas. Em geral, so importantes a DBO, DQO, leos e graxas,pH,slidostotais,suspensosedissolvidos,nutrientes,metaispesados,entre outras. A vazo especfica para cada indstria, assim como sua variao ao longo do tempo. Apopulaoequivalenteonmerodehabitantesqueproduzemumacargaorgnica igual ao esgoto de umadeterminada indstria. A populao hidrulicaequivalente, por sua vez, o nmero de habitantes que produzem uma vazo igual a de uma determinada indstria.Quantoacaracterizaoqualitativadoesgotoindustrial,parafinsde ilustrao,apresentadaumacaracterizaogenricadomesmonatabelaaseguir,na qualconstamtambmvaloresdevariveisusuaisemesgotosanitrio,parafinsde comparao. Tabela: Algumas Caractersticas do Esgoto Domstico e Industrial ParmetrosEsgoto DomsticoEsgoto Industrial LaticniosAbat. de Bovinos Slidos Totais (mg/L) 80016003300 DBO (mg/L)20010001400 NTotal (mg/L)3550150 Fsforo Total(mg/L) 101216 ObservaroquantoaltaaDBOdoesgotodelaticnioseabatedourosdebovinos quandocomparadosaoesgotodomstico.Socaractersticasfundamentaisna concepodotratamentodoesgotoindustrial.Oudosistemapblicodetratamentode esgoto,querecebeumacomposiodeesgotodomsticoeindustrial.Aconcentrao damatriaorgnica,entreoutrasvariveisnomenosimportantes,definemseh necessidadeounodepr-tratamentodeesgotonaprpriaindstria.Osefluentes industriaisnecessitamdepr-tratamentotambmquandooesgotonocivosade, interfere no sistema de tratamento, obstrui e agride tubulaes e equipamentos e esto a temperaturaselevadas.Soquestesimportantssimasaseremobservadasantesdo lanamento do esgoto na rede pblica de esgotamento sanitrio. 1.2.2 Processos de Tratamento de Efluentes Industriais Osefluentesindustriaisapresentamcaractersticasmuitoespecficasemfunoda naturezadoprocessoindustrial.Nestesentido,processodetratamentodeveser concebidoeprojetadocasoacaso.Noentanto,possvelsintetizarprincpiosgerais paraotratamentodosefluentesindustriais.Osmtodosdetratamentodeefluentes industriaisclassificam-seemfsicos,qumicose biolgicos.Ostratamentosfsicosso importantespararemoodeslidosemgeral,leosegorduras.Osslidosgrosseiros soretidospelogradeamento,enquantoosslidosfinossoretidosporpeneiras.A areia retida me caixas de areia ou desarenadores. No tanque retentor, a seo transversal de escoamento aumenta enquanto a velocidade e aturbulnciadomesmodiminuem.Nestascondies,osslidosmaisdensosqueo 33 lquido decantam e os menos densos ascendem. No entanto, neste processo de ascenso, osslidosdemaiordimensoascendemmaisrapidamentequeaquelesdemenor dimenso. A taxa de aplicao, que a prpria velocidade mnima (Vmn) de ascenso, dada pela seguinte equao: Vmn = Q / As, onde Q a vazo do lquido e As a superfcie livre. Paraaremoodosslidosmaisdensosqueoslquidostem-seadecantaoea flotao.Nadecantao,osslidossedimentveistendemaseseparemdolquido.Na flotao, o ar comprimido insuflado e, consequentemente, dissolvido no lquido. O ar dissolve-se na gua a 20oC na concentrao de 75 mg/l, quando sob presso absoluta de4,0Kg/cm2.Noentanto,sobpressoatmosfrica,paraamesmatemperatura,oar dissolve-se na gua concentrao de 20 mg/l. Neste sentido, quando esta gua saturada de ar submetida presso atmosfrica, 55,00 mg/l de ar se transfere para a atmosfera e carreia as partculas mais densas que a gua. O tratamento qumico empregado para remoo de substncias coloidais e dissolvidas, entreasquaiscabedestacarascausadorasdecoreturbidez,eosmetaispesados.A coagulaoefloculaosoimportantesnesseprocesso.Otratamentoqumico importante tambm para a neutralizao dos despejos industriais. Considerando que os corpos hdricos receptores devam ser mantidos em faixas adequadas e pH, se o efluente asertratadoestiveracidificado,logoprecisarserneutralizadoporumabase.Por exemplo, possvel utilizar soda custica para neutralizar o cido sulfrico que acidifica oefluente.Quando,noentanto,oefluenteestiveralcalinizado,sernecessrio neutraliz-lo com o uso de um cido. O prprio cido sulfrico pode ser utilizado como neutralizador de uma base. Porm,noprocessodeneutralizao,saissoformados.Nocasodeadiodesoda custicaparaneutralizarocidosulfrico,jcomentado,geradoosulfatodesdio solvel.Istoposto,faz-seimportantedestacarqueparaaremoodesaispodeser utilizadaaosmosereversa.Nesteprocessoocaminhonaturalimpostopelapresso osmtica revertido. No caminho naturalna osmose os sais contidos em uma soluo, emmenorconcentrao,deslocam-seatravsdeumcorposemipermevelparauma soluodemaiorconcentrao.Estedeslocamento,portanto,ocorresobpresso osmtica.Noobstante,naosmosereversaapressoosmticasuperadaporuma pressoaplicadaaosistema,ondeolquidoforadoadeslocar-sepelamembrana semipermeveldasoluomaisconcentradaparaasoluomenosconcentrada.Neste processosoremovidossais,assimcomocontaminantesorgnicos,ons,vrus, bactrias e colides. Os tratamentos biolgicos so importantssimos tambm para o tratamento dos efluentes industriais. Para efluentes com considervel demanda bioqumica de oxignio, quando ocaso,porexemplo,deefluentesdelaticnioseabatedourosdebovinos,conformej apresentado, a lagoa anaerbia muito apropriada e til para a remoo de uma parcela considerveldematriaorgnica.Jaslagoasdematuraoigualmentesodegrande aplicao, tanto na remoo de patgenos quanto na remoo de nutrientes. 34 2 Apresentao dos Sistemas de Tratamento de Esgoto 2.1 Tratamento Preliminar Constadegradeamentogrosseiroefino,caixadeareiaemedidordevazo.Desta maneira,oTratamentoPreliminarobjetivaprotegersistemasderecalque,sistemasde tratamento e corpo receptor. A remoo de slidos grosseiros ocorre pela instalao de GradeseTrituradores.Aremoodeareiaimportanteparaevitarabrasividadee obstruesnosistema,almdefacilitaroescoamentodolodo.Ostiposusuaissoa CaixadeAreiaeoDesarenador.Aremoodegorduraseslidosflutuantespara evitaraobstruodoscoletores,adernciasnaspeas,sobrecargadasunidadesde tratamento.Ostiposusuaissoascaixasdegorduradomiciliares,tanquesaerados, disposio de remoo em decantadores. E o medidor de vazo importantssimo para o monitoramento da ETE. Tal medidor pode ser uma calha Parshall, por exemplo. 2.2 Tratamento Primrio OTratamentoPrimrioobjetivaasedimentaoedigestodematriasedimentvel, alm da reteno de leos e graxas. O material sedimentvel forma um lodo o qual deve serdigeridoeestabilizado.Apsisso,omesmodeveserdispostoemLeitosde Secagem, Lagoas de Lodo, Filtro Prensa, Filtro a Vcuo e Centrfuga. Os leos e graxas retidasformamumsobrenadanteconhecidocomoescuma,edeveserremovidado tanque periodicamente. 2.2.1Fossas Spticas e Tratamentos Complementares 2.2.2.1 Fossas Spticas Asfossasspticassodispositivosdetratamentodeesgotocujafinalidadebsicaa remoo de matria orgnica. Trata-se de um sistema bastante difundido no Brasil dada suasimplicidadeconstrutiva,fatorestefacilitadorparasuautilizaoemdomicliose comunidadesdepequenoportequenoestejamcobertasporsistemaspblicosde tratamentodeesgoto.Trata-sedeumaunidade(prismticaoucircular)deescoamento horizontal e contnuo e, quanto ao seu funcionamento, basicamente atuam os processos fsicos de decantao, dos slidos em suspenso,e deflotao de leos egraxas, alm dosprocessosbiolgicosdeestabilizaoanaerbiadamatriaorgnica.Quantoa funodostanquesspticos,osseguintespontossoimportantescomoaproteodos corpos hdricos e dos solos, o controle da proliferao de insetos, a promoo da sade pblica, etc. Assim, o uso do sistema de tanque sptico somente indicado para: rea desprovida de rede pblica coletora de esgoto; Alternativa de tratamento de esgoto em reas providas de rede coletora local. Retenoprviadosslidossedimentveis,quandodautilizaoderede coletora com dimetro e/ou declividade reduzidos para transporte de efluente livre de slidos sedimentveis. Os tipos de tanques so a Cmara nica, as Cmaras em srie e as Cmaras sobrepostas. Quantoaforma,podemserprismticasecirculares.AGeometriadosTanques prismticos,comrelaoasmedidasinternasmnimasporexemplo,anormavigente estabelecequearelaocomprimento/largura(C/L)aseradotadanosprojetosesteja 35 na faixa de 2,0 4,0. Para tanques circulares no entanto, deve ser observado a relao D s2.H,sendoDodimetroeHaalturadotanque.Recomendaaindaprofundidades mximas (Hmx) e mnimas (Hmin) em funo do volume til, quais sejam: ParaVu< 6,0 m Hmx = 2,20 m ; Hmn = 1,20 m Para6,0 m 10,0 m Hmx = 2,80 m ; Hmn = 1,80 m AeficinciadosistemaeadefiniodaDisposiodoefluentesooutrospontos importantesparaaaplicaodessatecnologia.SegundoJORDO,PESSOA(1975), experincias indicaram valores de eficincia na faixa de 35 a 60% na remoo de DBO, e aproximadamente 60% na remoo de slidos em suspenso. Sperling et al (1996), no entanto,apresentamvaloresdeeficinciaderemoode30a40%deremoode matriaorgnica,60a70%naremoodeslidosemsuspensoe30a40%de remoodepatognicos.Abibliografiaconsensualnofatoquetaleficincia moderada no referente a remoo da matria orgnica e fraca na remoo de patgenos. Taisevidnciassoesclarecedorasindicandoanecessidadedetratamentoadicionaldo efluente da fossa sptica, tanto para potencializar a remoo de matria orgnica, quanto aremoodepatognicos.Paratantoexistemdiversasalternativascomofiltro anaerbio,valadeinfiltrao,valadefiltrao,disposiocontroladanosolo,assim comoaquelasespecficasdesinfecocomoaclorao,ultravioleta,oznio,entre outros. Tais alternativas sero apresentadas na sequncia. Enfim, uma questo, j abordada, deve ser ressaltada: a fossa sptica, para os fins que se prope, um sistema til na remoo parcial da matria orgnica, mas pouco eficaz na remoodemicroorganismospatognicos,fatoestequesugereacontnuabuscade soluesmaisresolutivasquegarantamaproteoambientaleseguranasanitria. Dentre as variveis para o projeto e dimensionamento, fato que as mesmas so vrias, entreasquaiscabecitaracontribuiopercapitadiriadeesgoto(C),acontribuio percapitadelodofresco,onmerodecontribuintes(N),otempodedeteno(Td),a taxa de acumulao de lodo digerido, a rea horizontal (A) e o volume til (Vu). AnormapertinenteaNBR7229Projeto,ConstruoeOperaodeSistemasde Tanques Spticos, onde a metodologia de dimensionamento e recomendaes diversas so apresentadas. A contribuio C funo do nmero de pessoas por residncia e dos valoresdecontribuiopercapitaportipologiaderesidncia.OPerododeDeteno dosDespejos(Td),outropreceitoimportantedanormaemquesto.Estaserefereao tempo de deteno, estabelecendo que, para uma faixa de contribuio diria de 1.500 L 9.000L,oTdvariainversamenteproporcionalde1,00dia0,5dia.Parao dimensionamento, a NBR 7229 apresenta a seguinte rotina: a)Nmero total de pessoas ou habitantes na edificao: b)Contribuio de despejos (C): Tabela 1 NBR 7229. c)Contribuio diria total (C): C = C x no de pessoas ou habitantes na edificao. 36 d)Perodo de deteno (T): Tabela 2 NBR 7229. e)Taxa de acumulao de lodo digerido (k): Tabela 3 NBR 7229. f)Contribuio de lodo fresco (Lf): TABELA 1 NBR 7229. g)Volume til do tanque sptico: V = 1000 + N.(C.T+ K.Lf) Essevolumeovolumetildotanque,respectivoaovolumedeocupadopeloesgoto que est sendo tratado. O volume seco, aquele que no est em contato com o tanque, deve ser somado ao til para se obter o volume total. Na execuo, deve ser observado: Para o afastamento mnimo das fontes de gua recomenda-se 20,00 metros; Alocalizaodafossadevefacilitaraconexodocoletorpredialaofuturo coletor pblico; Deve haver facilidade de acesso para viabilizar a limpeza do tanque sptico. E, para a Operao, deve-se observar que a remoo do lodo digerido deve obedecer ao previsto em projeto e que a disposio do mesmo deve ser em aterro sanitrio, na ETE ou na rede coletora de esgoto. 2.2.2.1 Disposio dos Efluentes das Fossas Spticas Sumidouro Consta de um poo para infiltrao do esgoto no solo. O dimensionamento funo da Taxa de Absoro do Solo (TAS). a.RequisitoBsico:TAS>40l/m2.dia,condioesperadaemsoloscomargila arenosa e, ou, siltosa. b.Dados de Projeto -readeInfiltrao:considerarareavertical(abaixodatubulaode entrada),acrescida da superfcie do fundo. -Dimetro interno mnimo = 0,30 m. -Distnciamnimadofundodosumidouroeonvelmximodolenol fretico: 1,50m. -Distncia mnima do Sumidouro aos poos de gua: 20,0 m. -rea de Absoro do Esgoto (A): A = R2 + 2R . H = Q / TAS,sendoR,HeQoraio,aalturatileavazoafluentedosumidouro, respectivamente. -Volume do Sumidouro (V):V = R2 . H c.Detalhes Construtivos Material: alvenaria, pedra ou concreto; Material fundo do sumidouro: camada de 50 cm de brita. 37 Valas de Infiltrao So valas atravs das quais o esgoto se infiltra no solo. a.Requisitobsico:40l/m2.dia>TAS>20l/m2.dia,faixaesperadaemsolos com argila medianamente compacta argila pouco siltosa ou arenosa. b.Dados de Projeto: -Nmero mnimo de valas: 2 unidades -Distnciamnimadofundodavalaeonvelmximodolenolfretico: 1,50m. -Distncia mnima entre a vala de infiltrao e os poos de gua: 20,0 m -Declividade da Tubulao: 1:300 a 1:500 -Espaamento entre valas > 1,0 m -Largura mnima: 0,50m -Altura: 0,50 a 1,00m -Comprimento mximo de cada vala: 30m -Critrio de Dimensionamento Considerando a rea de Infiltrao: -A = Q / TAS;C = A / L , sendo C o comprimento e L a largura til da vala. Considerararealateral(abaixodatubulaodeentrada)acrescidadarea do fundo da vala.-Critrio Prtico Alternativo de Dimensionamento: L = 6 m x n de pessoas atendidas. c.Detalhes construtivos Deve ser observado: Distribuio dos efluentes para as valas atravs de caixas de distribuio; Usual: duas valas por fossa sptica. Valas de Filtrao Valas destinadas a filtrar os efluentes antes de serem lanados em guas superficiais. a.Requisito Bsico: Uso em solos de baixa taxa de absoro. TAS < 20 l / m2.dia. Taltaxaesperadaemsolocomrocha(argilacompacta)rochaalteradae argila medianamente compacta. b.Dados de Projeto Constituio:Tubulaodistribuidora.(superior);Meiofiltrante;Tubulao receptora (inferior). Dimenses limites: Altura: 1,2 sHs 1,5 m; Largura: L > 0,5 m; Comprimento mximo por vala:25,0 m; -Declividade da Tubulao: 1:300 a 1:500 Dimetro mnimo da tubulao:C min. = 100 mm; Distncia mnima entre vala de filtrao e poo de gua : 20,0 m. 38 Distncia entre valas: 1,0 m -Critrio de Dimensionamento Considerando a rea de Infiltrao: -A = Q / TA;C = A / L , sendo TA a taxa de aplicao, C o comprimento e L alarguratildavala.Considerararealateral(abaixodatubulaode entrada)acrescidadareadofundodavala.ValoresparaTAso apresentados na tabela abaixo: Tabela: Valores de Taxas de Aplicao TA ( l/m2. dia )CondiesFonte < 100Oriundo do TSNBR 13969 / 1997 de 82 a 200Oriundo do TSFILHO, et al, 2001,apud EPA 40Oriundo do TSFILHO, et al, 2001,apud EPA 200Oriundo de SAFILHO, et al, 2001,apud EPA < 50Oriundo do TS para T 0,85 m; d s3h; L s3h;Vtil>1250 litros. 39 c.Dimensionamento O equacionamento bsico o seguinte:T C N V . . . 6 , 1 =onde, V: volume do filtro; N: nmero de contribuintes; C: contribuio por contribuinte T: tempo de deteno OsvaloresdessesparmetrossoaquelesapresentadosnaNBR7229,osquaisj citados no dimensionamento da fossa sptica. d.Detalhes Construtivos So os seguintes: Material: concreto, alvenaria; Tubos: material cermico, ferro fundido; Caixa de distribuio: para dois ou mais filtros. 2.2.2 Lagoas de Estabilizao: Lagoa Anaerbia Aslagoasdeestabilizaosolagoasnaturaisouartificiais,comafinalidadedetratar esgotossanitrios.Quantoatipologiaexistem,numaclassificaogeral,aslagoas anaerbias,facultativas,aerbiaseaeradas.Aslagoasanaerbiassoutilizadascomo tratamentoprimrio,enquantoasdemaissoconsideradastratamentosecundrio.As lagoas anaerbias so aquelas onde a estabilizao da matria orgnica ocorre atravs da atuaoconjuntadebactriasacidognicasebactriasmetanognicas,sendoestas ltimas estritamente anaerbias. O fato de usualmente serem lagoas relativamente profundas (4 a 5 m) e de pequena rea, associado ao fato de serem projetadas para trabalharem sob grandes cargas volumtricas deDBO,propiciaqueaestabilizaodamatriaorgnicasejaestritamenteanaerbia. So lagoas de considervel aplicabilidade na operao de pr-tratamento pois reduzem, normalmente,50a60%deDBOdeesgotoafluente,condioestaqueviabilizaa reduodasdimensesdossistemasdetratamentoposteriores.Ofatorpormque eventualmenteseestabelecealiberaodemausodores.Talocorrnciadeveser considerada, principalmente quando na locao deste tipo de lagoa. 2.3 Tratamento Secundrio O tratamento secundrio um processo onde a principal funo a remoo da matria orgnicasuspensa.Existemprocessosanaerbios,facultativoseaerbios.Entreos anaerbios,destacam-seosReatoresAnaerbiosdeFluxoAscendenteeosFiltros Anaerbios,estesjapresentadoscomotratamentocomplementardasfossasspticas. Comofacultativos,destaca-seaLagoaFacultativa,ecomoaerbiosdestacam-seos Lodos Ativados e a Filtrao biolgica. 40 2.3.1 Reatores Anaerbios de Fluxo Ascendente Osreatoresanaerbiosdefluxoascendentesotambmconhecidoscomoreatoresde mantadelodo.Suaconfiguraoconstabasicamentedeumtanque(retangularou cilndrico),ondeoesgotobrutoentrapelasuabase(fundo)esaipelotopo, caracterizando o fluxo ascendente. No fundo forma-se uma camada denominada leito de lodo.Estacamadaconstitudaporslidostotaisemgrandeconcentrao,estes compostosporbiomassaesubstrato,entreoutroscomponentes.Sobrepostaaoleitode lododesenvolve-seoutracamadadeslidostotais,estesemmenoresconcentraes (maisdispersos)ecommenoresvelocidadesdesedimentao.Estacamada denominadamantadelodo,naqualtambmhremoodesubstrato,aindaquecom eficincia inferior quela propiciada pelo leito de lodo. Os gases formados pela digesto anaerbiatambmapresentamumfluxoascendente,osquaisseroconvenientemente separadosdasfasesslidaelquidanoseparadortrifsicoqueconstrudonaparte superior do tanque. Taiscaractersticasdefuncionamentoinvestemosreatoresdemantadelodode qualidadesatrativascomo,porexemplo,anecessidadedepequenasreas,custosde construoeoperaorelativamentebaixos,areduzidaproduodelodo,oconsumo nulodeenergia,aaprazvelremoodematriaorgnica(aproximadamente70%de DBO), entre outras. Isto posto, cumpre salientar que estas qualidades, apesar de fatores negativospossveiscomoaexalaodeodoresdesagradveis,tempossibilitadoa aplicao dos reatores anaerbios de fluxo ascendente. Vide figura a seguir. Aexistnciadoseparadortrifsicopossibilitaoretornodelado,tantocomsubstncia quantocombiomassa,oqueconfereaoUASBacapacidadedeelevadostemposde residnciacelular(idadedolado),temposestesbemsuperioresaoTDH.Estarelao, TRC>>TDH,caracterizaossistemasanaerbicosdealtataxa.Outrofatoraser destacadoqueosreatoresUASBpropiciamexcelentecontatoentreabiomassae substrato!Istoporquehconsidervelmisturabiomassaesgotoocasionadatantopelo fluxoascendentequantopelogsascendente.OsreatoresUASBparaotratamentode esgotos domsticos so usados no Brasil com freqncia. O processo anaerbio atravs dereatoresdemantadelodoapresentainmerasvantagensemrelaoaosprocessos aerbios convencionais, tais como: 41 -Sistema compacto, com baixa demanda de rea; -Baixo custo de implantao e operao; -Baixa produo de lodo; -Baixo consumo de energia; -Satisfatria eficincia de remoo de DBO/DQO, da ordem de 65 a 75%; -Possibilidade de rpido reincio, mesmo aps longas paralisaes; -Elevada concentrao de lodo excedente; e -Boa desidratabilidade do lodo. No entanto, os reatores manta de lodo possuem algumas desvantagens, tais como: -Possibilidade de emanao de maus odores; -Baixa capacidade do sistema em tolerar cargas txicas; -Elevado intervalo de tempo necessrio para a partida do sistema; e -Necessidade de uma etapa de ps-tratamento. Quanto aos princpios do processo dos reatores de manta de lodo, cabe destacar: -No incio de operao do sistema: oColocar quantidades suficientes de lodo anaerbio; oIniciar a alimentao em baixa taxa; oAumentarataxadealimentaoprogressivamente,conformeosucesso da resposta do sistema; -Alguns meses aps o incio do sistema: oOleitodolodoencontra-sebastanteconcentrado(4a10%,ouseja,em torno de 40.000 a 100.000 mg ST/l) junto ao fundo do reator; oLodo muito denso e com excelentes caractersticas de sedimentao; oPode ocorrer desenvolvimento de grnulos (dimetros de 1 a 5 mm); -Acima do leito de lodo oDesenvolve-seumazonadecrescimentobacterianomaisdisperso, denominada manta de lodo. Slidos deslocam-se com velocidades baixas e a concentrao de lodo varia entre 1,5 e 3%. -Sistema auto-misturado oMisturadoatravsdomovimentoascendentedasbolhasdebiogsedo fluxo de esgotos atravs do reator. -Sistema de remoo do substrato oOcorre atravs de todo o leito e manta de lodo. -Sistema trifsico para separao dos gases oSitua-se na parte superior do reator; oManuteno do lodo anaerbio dentro do reator; oPossibilita que o reator seja operado com elevados tempos de reteno de slidos; e oPermite a reteno e o retorno do lodo. 42 As figuras a seguir ilustram o reator em maiores detalhes. 2.3.2 Lagoas de Estabilizao: Lagoas Facultativas, Aerbias e Aeradas 2.3.2 Lagoas de Estabilizao: Facultativas, Aerbias e Aeradas Conformeanteriormentecomentado,aslagoasdeestabilizaosolagoasnaturaisou artificiais,comafinalidadedetrataresgotossanitrios,ondeaslagoasfacultativas, aerbias e aeradas so consideradas tratamento secundrio.Corteesquemticodeumreator tipo RALF. Fonte: SANEPAR Representao esquemtica de um reator circular 43 Quantoaslagoasfacultativas,importantedestacarqueasmesmascontmambos processos(aerbioseanaerbios)dedigestodematriaorgnica.Amatriaorgnica suspensa decantvel (matria orgnica particulada) ao decantar forma no fundo de lagoa umacamadadelodosobcondiesanaerbias.Neste,osubstrato,portanto, estabilizadoanaerobiamentepelasbactriaspertinentes,sendoconvertidoemgs carbnico,gua,gsmetano,entreoutros.Jamatriaorgnicasuspensano decantvel,compostapormatriaorgnicadissolvidaematriaorgnicafinamente particulada, permanecem dispersas na massa lquida e so decompostos pelas bactrias facultativas,asquaissobrevivemsejanaausncia,sejanapresenadooxignio.O oxigniopresenteduranteodiaquandoasalgas,atravsdafotossnteseviabilizada pelaenergiasolarepeloconsumodegscarbnicoproduzidopelasbactrias,produz oxignio.Noentanto,anoite,naescassezouausnciadeoxigniodissolvido,as bactrias facultativas sobrevivero, conforme j comentado. Nas lagoas aerbias e aeradas por outro lado, a estabilizao da matria orgnica ocorre atravsdaatuaodasbactriasaerbias.Noentanto,naslagoasaerbiasooxignio dissolvido produzido pelas algas, atravs da fotossntese, enquanto nas lagoas aeradas ooxignioinjetadomecanicamente.Cabeaindasalientarqueaslagoasaerbias usualmentesorasasedegranderea,poisaenergiasolardeveserabsorvidaem grandequantidadeeatuaraolongodetodacolunalquida.Jaslagoasaeradastero suas dimenses definidas em funo da eficincia requerida, de maneira a especificar os dispositivos mecnicos injetores de ar. 2.3.3 Sistemas de Lodos Ativados OsistemadeLodosAtivadosumsistemaondeaprincipalfunoaremooda matriaorgnicasuspensa,oqueocaracterizacomoumtratamentosecundrio.O TratamentoSecundrioocorrenoreatordelodosativadosondeatuamflocosde bactriasaerbiasparaestabilizaramatriaorgnicasuspensa.Nosistema convencional, o tempo de contato de aproximadamente entre 2 a 6 horas, enquanto que naAeraoProlongada,ondegrandeconcentraodelodoativadoemcontatocom pequena carga orgnica,o tempo de contato de aproximadamente entre8 a 24 horas. A Aerao Prolongada elimina decantador primrio e elimina digesto anaerbia, pois o lodoefluentesaibemestabilizado.UmacomparaoentreLodoAtivadoxAerao Prolongada segue na Tabela a seguir: Tabela: Comparao entre o Sistema Convencional e a Aerao Prolongada ParmetroLodo ativadoAerao Prol. Tempo contato (h)2 - 68 - 24 Eliminao de kg DBO/dia .kg lodo0,2 - 1,00,05 - 0,1 Concentrao de lodo (g/l)1,5 - 4,012,0 Volume tanque (m3/kg DBO eliminada p/dia)1,6 - 3,32,0 - 4,0 2.3.4 Filtros Biolgicos Constadeumleitopercoladorporondeoesgotoescoanosentidodescendente.Nesse leitodesenvolve-seumapelculabiolgicanaqualoesgotoestabilizado.Omeio filtrante pode ser composto por pedras onde a altura do mesmo pode variar de 0,90 a 3,0 44 mparaoleitodepedras,sendousual1,80m.Omeiofiltrantepodesercomposto tambmporpeasplsticas,ondeoqualpodeatingirat12,00m,segundo NUVOLARI (2003). Quanto a Taxa de Aplicao Hidrulica (TAH), a mesma pode ser baixa,mdiaoualta.OsfiltrosdebaixataxaapresentamTAHde1,0a4,0m3/m2.dia, osdemdiataxaapresentamTAHde4,0a10,0m3/m2.dia,enquantoaquelesdealta taxaapresentamvaloresde10a60m3/m2.dia.OutroparmetroimportanteaCarga Orgnica Volumtrica (COV), a qual a relao entre a Carga Orgnicae a Vazo. A faixarecomendada para COV de DBO0,6 a 1,8kg DBO/m3.dia, onde o usual 1,2 kgDBO/m3.dia.ConsiderarqueusualmenteoFiltroBiolgico,enquantotratamento secundrio aerbio, produz considervel quantidade de lodo, o que requer, portanto, um decantador secundrio conectado ao mesmo. 2.4 Tratamento Tercirio Otratamentotercirioobjetivaadesinfeco,aremoodenutrientesearemoode complexosorgnicos.Destacam-seasLagoasdeMaturao,aDisposionoSoloea Desinfeco por oxidantes qumicos. 2.4.1 Lagoas de Maturao Para as lagoas de maturao, o grande objetivo das lagoas a remoo de patognicos, caracterizandoestaalternativacomoumasoluoparadesinfeco.Fatorescomoa radiaosolar,opHeooxigniodissolvidoelevados,emlagoasrasas,somuito importantesnaremoodepatognicos.Todavia,otempodedetenotambmum fator importante na eficincia de remoo dos patognicos e,em lagoas rasas, para um dado volume, grandes tempos de deteno (usuais nos projetos de lagoas de maturao) conduzirograndesreas,asquaisnemsempresodisponveis.Paraotempode deteno,porexemplo,MARA(1996)recomendaomnimode3diasafimdeevitar curto circuito e perda de algas. Para a profundidade recomendada a faixa de 0,8 a 1,5 m, no intuito de melhor aproveitar a ao bactericida da radiao ultra-violeta natural e tambm,atravsdafotossntese,elevaropH.Logo,faz-senecessrioumaotimizao destarelaotempodedetenoxprofundidade,demaneiraacontemplardaforma mais adequada possvel o binmio eficincia x custo. Outrasvariveisdedimensionamentodevemaindasercitadas,comoarelao comprimento/largura,ocoeficientededisperso,ocoeficientededecaimento bacteriano,acargadecoliforme,entreoutras.Quantoaeficinciadaslagoasde maturao,soesperadasremoesdecoliformesnaordemde99,9a99,99%,de maneira a atender, por exemplo, requisitos para irrigao irrestrita, conforme a OMS, e requisitos para manuteno do corpo receptor na Classe 02, conforme Resoluo 20 do CONAMA(SPERLING,1996).Todavia,aremooadicionaldematriaorgnica muito pequena, segundo GASI (1988). Sintetizando, portanto, a lagoa de maturao tem expressiva atuao na remoo de patognicos, mas inexpressiva na remoo de matria orgnica, tornando-a especfica para a desinfeco. 2.4.2 Disposio do Esgoto Domstico no Solo Nestesistema,oesgotofiltradoeestabilizado.Oterrenogeralmenterecobertopor vegetao(grama)econstitudoporumasriederampasuniformes.Afunoda vegetao a proteo do solo e criar uma camada suporte para os microorganismos. O 45 escoamento laminar e intermitente, e h a evapotranspirao influenciando no balano demassa.Ossolosfavorveissoaquelescombaixapermeabilidadeesolosargilosos com profundidade de 0,3 a 0,6 m. O sistema de disposio superficial no solo apresenta vantagenscomoproporcionartratamentosecundrioavanado,comumaoperao relativamente simples e barata, alm de produzir uma cobertura vegetal que poder ser reaproveitadaouutilizadacomercialmente.Noentantotalsistemaapresenta desvantagens pois as taxas de aplicao podem ser restritas pelo tipo de crescimento da cultura e, alm disso,faz-se necessria a desinfeco do efluente antes der sua descarga emumcursodegua.Observarqueestesistemapodeserutilizadocomotratamento primrio e secundrio e apropriado para comunidades rurais e indstrias sazonais, que geram resduos orgnicos (indstrias ctricas e usinas de acar e lcool). Comrelaoacritrioseparmetrosdeprojeto,cabedestacarqueocomprimentoda rampa pode variar de 30 a 60 m. Para a declividade do terreno recomenda-se entre 1 e 12%; no recomenda-se declividade inferior a 1,0 % pois pode formar poas do lquido e,consequentemente,aproliferaodemoscas.Quantoaoperododeaplicao,sua operaointermitente,comperododeaplicaoentre8e12h/dia,seguindodeum perodoseco,nafaixade16a4h/dia.Tem-sequeciclosdeoperaode4diasde aplicaoede2diassecos,evitamapropagaodeinsetos.Noobstante,algumas questes adicionais merecem destaque: Quanto ao escoamento: -Laminar; -Intermitente; -Ocorre evaporao durante o percurso; e -Direciona-se ao Canal Coletor. Caractersticas favorveis de solo: -Terrenos de Baixa Permeabilidade -Solos argilosos com profundidade de 0,3 a 0,6 m Quanto a Aplicao do Sistema de Escoamento Superficial: -Como tratamento primrio e secundrio; -Apropriado para comunidades rurais e indstrias sazonais, que geram resduos orgnicos (indstrias ctricas e usinas de acar e lcool); QuantoaTaxadeAplicao:oprincipalparmetroparaodimensionamentodo sistema.definidacomoovolumeaplicadoaomdulodetratamento,divididopelo perodo de aplicao, em horas. - Para esgoto primrio varia entre 0,2 e 0,4 m3 - Para esgoto secundrio tem-se a taxa de 0,6 m3/h.m ReferenteaoArmazenamento:necessriaaconstruodeumtanquedeestocagem com agitador, para o armazenamento do efluente nos dias em que no h aplicao. Referente a Distribuio do Efluente: -Irrigao por asperso: Uso na reduo da eroso onde, - Aspersores de baixa presso, os slidos podem causar o entupimento no bico dos aspersores; 46 - Aspersores de alta presso, abrange reas maiores, recomenda-se rampas com maior comprimento. - Irrigaoporsulcos:Baixocustoinicial;Economiaemmodeobra; Uso em terrenos planos. Irrigaoporinundao:Inundaodereasdivididas;Baixocusto inicial; Economia em mo-de-obra. Infiltraoepercolao:Parasolospermeveis;Proteodolenol fretico; Terrenos planos. Escoamentosuperficial:Parasolosmoderadamenteinclinados;Solos pouco permeveis. RelativoaosCanaisdeColeta:Devemserprojetadoscomcapacidadeedeclividade suficientesparacomportaroefluentequechegaatabasedarampa QuantoaSeleodaVegetao:Gramneasperenesetolerantesguasoasque melhorseadaptamaosistema.SuasprincipaisfunessoProteocontraeroso; Redistribuiodofluxo;Suporteparaosmicroorganismos;Remoodenutrientes. RelativoaoMonitoramento:Deve-semonitorarconstantementeavazo;astaxas aplicadas;operodoefreqnciadeaplicaodoesgoto;aqualidadedoafluente;a gua subterrnea, caso haja infiltrao. Observar ilustraes na sequncia. 3 Concepo dos Sistemas Conjugados Ossistemasconjugadossoimportantesparaatenderespecificidadesdotratamentodo esgoto.Osistemapreliminartemafunoderemovermatriaslidademaiores dimenses, conforme j comentado. O sistema primrio importante para a remoo da matriaorgnicasedimentvel,almdeleosegraxas.Comoexemplo,cabecitara lagoaanaerbiaeotanquesptico.Osistemasecundrioimportantepararemovera matriaorgnicasuspensa,emespecialadissolvida.Reatoresdelodosativados exemplificabemessatecnologia.Eotratamentotercirioimportantenocontrolede nutrientesnoefluente,assimcomoparaadesinfeco.SooscasosdaLagoacom Plantas e Lagoa de Maturao, respectivamente. Essa breve sntese busca contextualizar aimportnciadaadequadaconjugaodossistemasparaatenderorequeridoparaum dado cenrio. Portanto, na seqncia, alguns destes sistemas so apresentados. Esquema de um sistema de escoamento superficial InfiltraoTanque de Armazenamento Agitador Aplicao Cano Perfurado Evapotranspirao Escoamento Efluente L B 47 3.1.1 Sistema Australiano Osistemaaustralianocompostoporumalagoaanaerbiaseguidadeumalagoa facultativa. A funo da lagoa anaerbia reduzir parcela da matria orgnica afluente nalagoafacultativa,possibilitandoportantoreduzirareanecessriaparaestaltima. Tal reduo tal que, para igual carga de DBO, o sistema australiano ocupa apenas 2/3 da rea necessria lagoa facultativa. Todavia,cumpre ressaltas o inconveniente deste sistema,qualsejaapresenadeodoresdesagradveisoriundosdalagoaanaerbia, conforme j comentado. 3.1.2Reatores Anaerbios de Fluxo Ascendente Lagoa Facultativa Oreatoranaerbiodefluxoascendenteealagoafacultativadispostosemsrie compem uma configurao de grande aplicao em alguns estados brasileiros, como o Paran,porexemplo.Semelhantementeaosistemaaustraliano,humasignificativa reduo de rea necessria, quando comparado ao sistema de lagoa facultativa nica. H tambm vantagens referentes a reduzida produo de lodo e nulo consumo de energia. 3.1.3Reatores Anaerbios de Fluxo Ascendente Filtro Anaerbio Constadereatoranaerbiodefluxoascendenteefiltroanaerbiodispostosemsrie, compondoumacombinaodeprocessosanaerbiosquefavorecemaeconomiade custos energticos e operacionais. 3.2Abordagem Comparativa dos Sistemas Conjugados OQuadro01apresentaumacomparaoentreossistemasemquesto,atravsda apresentao de dados usuais das principais variveis. Quadro 01: Abordagem Comparativa Atravs das Variveis Principais Sistema rea Requerida (m/habitante) Eficincia na Remoo de DBO (%) Eficincia na Remoo de coliformes (log) Custo de Implantao (R$/habitante) Lagoa Facultativa 2,0 4,075 851 - 240 80 Lagoa Anaerbia + Lagoa Facultativa (Sistema Australiano) 1,5 3,075 851 - 230 75 Reator Anaerbio de Fluxo Ascendente + Filtro Anaerbio 0,05 0,1575 871 - 245 70 Reator Anaerbio de Fluxo Ascendente + Lagoa Aerada Facultativa 0,15 0,3075 851 - 240 - 90 SPERLING,M.IntroduoQualidadedasguaseaoTratamentodeEsgotos,pg.340,Volume01,3Edio, 2005,DESA-UFMG J o Quadro 02 apresenta outras variveis sob o aspecto qualitativo. 48 Quadro 02: Abordagem Comparativa Sob Aspectos Qualitativos Caractersticas LagoaFacultativa Lagoa Anaerbia +Lagoa Facultativa (Sistema Australiano) Reator Anaerbio de Fluxo Ascendente + Filtro Anaerbio Reator Anaerbio de Fluxo Ascendente + Lagoa Facultativa Custo de operao e manuteno muito pequenomuito pequenopequenopequeno Necessidade de mo-de-obra para operao eventual,No especializada eventual,no especializada constante, no especializada constante, no especializada Potencial de reaproveitamento de subprodutos sim (irrigao com efluente) sim (irrigao com efluente) sim (biogs) sim (irrigao com efluente) Remoo de nutrientes pode remover algum pode remover algumno removepode remover algum Simplicidade, operao e manuteno mais adequado mais adequado adequadoAdequado Menor Possibilidadede Problemas Ambientais MausOdores favorvel menos favorvel favorvel Favorvel Insetos e Vermes menos favorvel menos favorvel favorvelFavorvel Fonte: Material do PROSAB/FINEP 4 Definio do Sistema de Tratamento de Esgoto Objetivaesteitemodesenvolvimentodeumareflexonointuitodeselecionara alternativadetratamentodeesgotomaisadequadaparacadaextratopopulacionalsob estudo.Nestesentido,asprincipaisvariveisdedecisoadmitidasnesteprocessode escolhasoocustototal,englobandoaimplantaoeoprojeto,aseficinciasde remoo de DBO e coliformes, alm da rea requerida. Noentanto,outrasvariveis,aindaquemenosimpactantesnoprocessodecisrio tambmseroconsideradas,quaissejam,aqualidadedamo-de-obranecessria,o potencial de reuso dos efluentes, a remoo de nutrientes, a simplicidade operacional, a gerao de odores desagradveis, o proliferao de insetos e vermes, e o custo (expresso qualitativamente) de operao e manuteno. Portanto,combaseemumEstudodeCasoqueenfocoupequenosmunicpios,foi elaboradooQuadro03,oqualapresentaparacadaalternativaasreasrequeridaseos custos em funo da populao, incluindo o custo do sistema de desinfeco (clorao) do efluente. 49 Quadro 03: reas Requeridas e Custos dos Sistemas* Sistema Populao(por hab.) rea Requerida (ha/ hab.) Custo do Projeto (R$) Custo de Implantao (R$) Custo de Desinfeco (R$) CustoTotal(R$) LagoaFacultativa 5.0001,7510.000,00420.000,00126.000,00556.000,00 10.0003,5020.000,00840.000,00252.000,001112.000,00 15.0005,2530.000,001260.000,00378.000,001668.000,00 20.0007,0040.000,001680.000,00504.000,002224.000,00 Lagoa Anaerbia+ Lagoa Facultativa (SistemaAustraliano) 5.0000,8710.000,00330.000,0099.000,00439.000,00 10.0001,7420.000,00660.000,00198.000,00878.000,00 15.0002,6130.000,00990.000,00297.000,001317.000,00 20.0003,4840.000,001320.000,00396.000,001756.000,00 Reator Anaerbiode Fluxo Ascendente + Filtro Anaerbio 5.0000,8810.000,00330.000,0099.000,00439.000,00 10.0001,7620.000,00660.000,00198.000,00878.000,00 15.0002,6430.000,00990.000,00297.000,001317.000,00 20.0003,5240.000,001320.000,00396.000,001756.000,00 Reator Anaerbio de Fluxo Ascendente + Lagoa Facultativa 5.0000,07510.000,00300.000,0090.000,00400.000,00 10.0000,1520.000,00600.000,00180.000,00800.000,00 15.0000,2330.000,00900.000,00270.000,001200.000,00 20.0000,3040.000,001200.000,00360.000,001600.000,00 * Quadro Elaborado com Base em Dados da Literatura para Sistemas Conjugados Istoposto,paraoEstudodeCasoemquesto,observa-sequeosistemacombinado ReatorAnaerbiodeFluxoAscendente-FiltroAnaerbiopodeapresentar-secomoo maisatrativo,entretodasasalternativas,paratodosextratospopulacionais,emtermos econmicos,dereaedeeficinciaderemoodeDBO.Noentanto,talsistemano removesatisfatoriamentepatgenosenutrientes.Amanutenodeveserconstante,e pode ocorrer a gerao significativa de odores desagradveis. JoSistemaAustralianoeoReatorAnaerbiodeFluxoAscendenteLagoa Facultativaapresentampraticamenteosmesmoscustosereasrequeridas.Quantoas eficincias, o sistema Reator Anaerbio de Fluxo Ascendente Lagoa Facultativa tende asuperarosistemaaustralianonaremoodeDBO,enquantonaremoode coliformes,asituaoinverte-se,isto,osistemaaustralianoapresenta-semais eficiente. Noobstante,oscustosdeoperaoemanutenodosistemaReatorAnaerbiode FluxoAscendenteLagoaFacultativasosuperioresquelesreferentesaosistema australiano, uma vez que, entre outros fatores, o Reator Anaerbio de Fluxo Ascendente LagoaFacultativanecessitademanutenoconstante,enquantoqueosistema australianorequermanutenoeventual.QuantoaLagoaFacultativa,tem-sequeos custoseasreasrequeridassoasmaioresencontradasentretodasasalternativas.No entanto, apresenta a vantagem de apresentar custos reduzidos de operao e manuteno e de no necessitar mo-de-obra constante. 50 Enfim, numa breve sntese comparativa entre os sistemas em questo, percebe-se que o sistema Reator Anaerbio de Fluxo Ascendente - Filtro Anaerbio apresenta um maior espectroatrativo,aindaquenosejatosimplesoperacionalmentequantoaosdemais sistemas.Ouseja,indica-seaquioReatorAnaerbiodeFluxoAscendente-Filtro Anaerbiocomoaprimeiraalternativamaisatrativa.ComoSegundaalternativamais atrativa cabe sugerir tanto o Reator Anaerbio de Fluxo Ascendente Lagoa Facultativa quanto o sistema australiano, com leve tendncia de escolha deste ltimo em funo das questes operacionais, conforme j comentado. OQuadro04apresentaumasntesedasestimativasrealizadasparaosistemaReator Anaerbio de Fluxo Ascendente - Filtro Anaerbio, o qual ento aqui sugerido como a alternativa tima para o municpio especfico do Estudo de Caso. Considerar que outro municpio sob enfoque poderia conduzir a outra alternativa tima. Quadro 04: rea Requerida e Custo Final da Soluo tima Populao (habitantes) rea Requerida (ha/habitante) Custo Total (R$) 5.0000,88439.000,00 10.0001,76878.000,00 15.0002,641.317.000,00 20.0003,521.756.000,00 No entanto, extremamente importante salientar que tal processo decisrio apresentado no considera alguns fatores. Por exemplo, no considerado a economia de escala que pode tornar os sistemas menores mais onerosos que os sistemas maiores, em termos de custo por habitante. Ou seja, a variao do custo admitida linear em relao a variao da populao, hiptese esta que no corresponde a relao esperada, que a relao no linear.Outrofatorimportanteafaltadedadosespecficosdasregiessobestudo. Dependendo das condies locais, a ser conhecida no levantamento de dados, o sistema australiano pode, por exemplo, ser a alternativa mais atrativa. 51 ANEXO B ATIVIDADES DE CONTEXTUALIZAO 52 ENUNCIADO Inicialmente ser apresentado o cenrio de trabalho, por meio de um delineamento, para posteriormenteseremdescrit