apostila de tratamento de esgoto

Este livro não pode ser reproduzido por qualquer meio sem autorização escrita do autor.

EEA – Empresa de Engenharia Ambiental Ltda. [email protected]

Ficha do autor

“Quando falo sobre meio ambiente refiro-me a um presente divino; devemos agradecer pela água que bebemos, pelo minério que exploramos e pelo ar que respiramos. Admirar a natureza deve ser um ato rotineiro e sábio. Acreditar que o homem vai acabar com a natureza é não conhece-la, pois como em toda cadeia alimentar as espécies que eliminam seu alimento são extintas logo após.”

Emerson Marçal Júnior

EEA EMPRESA DE ENGENHARIA AMBIENTAL

Curso de Tratamento de Esgoto 2

Emerson Marçal Júnior é Engenheiro Civil formado pela Escola de Engenharia de São Carlos – USP e Mestre em Hidráulica e Saneamento pela EESC – USP


“Cuidando do Meio Ambiente”5 anos


EEA – EMPRESA ENGENHARIA AMBIENTAL LTDA.

Endereço: Av. 20 no 62–Centro Rio Claro-SP CEP. 13.500-500 Fone: (19) 3524-5327 Email: [email protected] Site: www.eea.eng.br

APRESENTAÇÃO

http://www.ancel.com.br/

mailto:[email protected]


A EEA – EMPRESA DE ENGENHARIA AMBIENTAL LTDA., vem atuando no mercado

brasileiro e internacional no combate a problemas ambientais e de saneamento

desde 1999.

Nossa empresa está localizada em Rio Claro, interior do Estado de São Paulo

com acesso pelas rodovias Washington Luiz (SP 310) e Anhangüera (SP 330).

Nossos contatos são pelo PABX (0 55 19 3524 5327) ou pelo e-mail

([email protected]).

Nestes cinco anos de existência a EEA – Empresa de Engenharia

Ambiental se transformou em uma das maiores empresas do setor ambiental do

interior do estado de São Paulo e consequentemente do Brasil.

Assim sendo, podemos garantir a você, nosso cliente, que estamos atingindo

o nosso principal objetivo, que é solucionar a sua demanda na área ambiental de

forma definitiva.


PR

MG

MS

Oceano Atlântico


Trabalhos realizados pelo departamento de MEIO AMBIENTE da EEA – EMPRESA

DE ENGENHARIA AMBIENTAL.

Licença ambiental;

RAP (Relatório Ambiental Preliminar);

PCA – (Plano de Controle Ambiental);

RCA – (Relatório de Controle Ambiental);

EIA/RIMA;

Levantamento e diagnóstico de fauna e flora;

Planos de manejo e conservação;

Laudos e perícias;

Fiscalização, operação e monitoramento ambiental;

Elaboração e execução de projetos de reflorestamento.

PRAD: Plano de Recuperação de Áreas Degradadas.

Trabalhos realizados pelo departamento de RECURSOS HÍDRICOS da EEA –

EMPRESA DE ENGENHARIA AMBIENTAL.

Outorga de águas superficias;

Estudos de Viabilidade de Implantação (EVI);

Plano de Bacias;

Estudo de autodepuração no corpo receptor;

Poluição e remediação hídrica;

Estudo do potencial poluidor.

Avaliação dos recursos hídricos;

Cálculo do Q7,10.


MEIO AMBIENTE

RECURSOS HÍDRICOS

SANEAMENTO


Trabalhos realizados pelo departamento de SANEAMENTO da EEA – EMPRESA

DE ENGENHARIA AMBIENTAL.

Projetos de ETE para Loteamentos Residenciais;

Projetos de ETE para municípios;

Projetos de ETA (industrial e municipal);

Projetos de efluentes industriais;

Projetos de rede de esgoto, rede de água e galeria de água pluvial;

Projeto de instalações hidráulica sanitária industrial, comercial e residencial;

Consultoria para operação de ETE e ETA;

Implantação do sistema de qualidade em ETE e ETA;

Gerenciamento técnico de ETE e ETA;

Terceirização de ETE e ETA;

Consultoria “on – line” de ETE e ETA.

Trabalhos realizados pelo departamento de RESÍDUOS SÓLIDOS da EEA –


Disposição de lodo de ETE na agricultura;

Projetos de fertirrigação;

Compostagem;

Projetos de aterro sanitário;

Plano de coleta e reciclagem de lixo;

Destinação de resíduos;

Projeto de remediação de áreas contaminadas;

Operação e terceirização de aterros e gerenciamento de resíduos sólidos;

Trabalhos realizados pelo departamento de ENGENHARIA CIVIL da EEA –


Aprovação de loteamentos no GRAPROHAB;


RESÍDUOS SÓLIDOS

ENGENHARIA CIVIL


Topografia;

Fiscalização de obras;

Plano diretor municipal e de água e esgoto;

Zoneamento municipal;

Plantas de empresas e desenhos industriais;

Assessoria e consultoria para economia de água das empresas;

Construções e reformas de obras hidráulicas e ambientais.

Gerenciamento de Obras;

Trabalhos realizados pelo departamento de ENGENHARIA DE SEGURANÇA da

EEA – EMPRESA DE ENGENHARIA AMBIENTAL.

PPRA – plano de prevenção a riscos ambientais;

PGR – plano de gerenciamento de riscos;

Laudos e perícias trabalhistas;

Avaliação de risco;

Ruído e laudos;

Poluição atmosférica;

Estudo de Análise de Risco;

Trabalhos realizados pelo departamento de GEOLOGIA da EEA – EMPRESA DE

ENGENHARIA AMBIENTAL.

Passivo ambiental;

Sondagens a trado e a percussão;

Geo-renferenciamento ambiental;

Outorga de poços rasos e profundos;


ENGENHARIA DE SEGURANÇA

GEOLOGIA


Monitoramento da qualidade das águas subterrâneas;

Licenciamento DNPM (Mineração);

Instalação de poços de monitoramento.

Trabalhos realizados pelo departamento de GERENCIAMENTO AMBIENTAL da

EEA – EMPRESA DE ENGENHARIA AMBIENTAL.

Consultoria à distância;

Modelagem matemática de ETE e ETA em laboratório;

Estudos de simulação e comportamento de ETE;

Levantamento de dados cinéticos de ETA e ETE;

Gerenciamento ambiental de empresas e ETES;

Implantação de SGA – sistema de gestão ambiental;

Quantificação e qualificação do esgoto a ser tratado;

Requisitos de qualidade do efluente de saída;

Análises laboratoriais;

Confecção de manuais de procedimentos, operacionais e de instalação;

Assessoria para elaboração de editais públicos e privados;

PREFEITURAS

Prefeitura Municipal de Ipeúna (SP);

- Licença Ambiental para o aterro sanitário do município.

Prefeitura Municipal de Analândia – PROESP – Analândia (SP);

- Projeto de ETE para tratamento de esgoto sanitário produzido pelo

município.

Prefeitura Municipal de Rio Claro (SP);

- RAP do Aeroporto Regional de Rio Claro.

Prefeitura Municipal de Ipeúna – Barijan Engenharia – Ipeúna (SP);


PRINCIPAIS PROJ ETOS REAL IZADOS

GERENCIAMENTO AMBIENTAL E DE ETES



município.

Prefeitura Municipal de Amparo – Florescer – Amparo (SP);


município.

Prefeitura de Santa Gertrudes – STS Engenharia – Santa Gertrudes (SP);


município.

Prefeitura do Município de Extrema – STS Engenharia – Extrema (MG);

- Projeto de tratamento de esgoto sanitário produzido pelo município.

Prefeitura do Município de Saltinho – Saltinho (SP);

- Outorga da represa de abastecimento de água do município.

AUTARQUIAS PÚBLICAS E FUNDAÇÕES

INFRAERO – Macaé (RJ);

- EIA/RIMA da ampliação do Aeroporto de Macaé.

PETROBRÁS REDUC – PREFACC – Duque de Caxias (RJ);

- Tratamento de efluentes de canteiro de obras com 800 funcionários;

PETROBRÁS – PREFACC – Macaé (RJ);

- Tratamento de efluentes para 750 funcionários e restaurante com

750 refeições;

DAAE – Rio Claro (SP);

- Curso de treinamento para operação de ETE;

Fundação Bradesco – Bodoquena (MS);

- Projeto de ETEs para escola piloto para crianças carentes;

Fundação Municipal de Ensino de Piracicaba – Rio Claro (SP);

- Consultoria para o Plano Diretor para esgoto sanitário no município

de Rio Claro (SP);

Águas de Limeira – Limeira (SP);

- Outorga de travessia e Laudo Florestal;

MINERADORAS

CRS Mineradora – Analândia (SP);

- RAP realizado para a viabilização da extração de areia;

Mineradora Ipeúna – Ipeúna (SP);

- Retirada de licença ambiental para a extração de areia no CETESB e

DNPM;



Minercon Mineradora de Areia – Analândia (SP);

- Gerenciamento Ambiental;

Concrepav Ltda. – SGA : ISO 14000 – Campinas (SP, RS, PR e RJ);

- Gerenciamento Ambiental em 35 unidades da Concrepav;

INDÚSTRIA QUÍMICA OU FIBRA DE VIDRO

Owens Corning – Rio Claro (SP);

- Projeto de ETEs compactas para tratamento de esgoto sanitário.

EDRA – SANEAMENTO – Ipeúna (SP);

- Projeto de ETEs compactas em Fibra de Vidro;

EDRA ECOSISTEMAS – Ipeúna (SP);

- PGR – plano de gerenciamento de risco;

BAKOF TEC – Frederico (RS);


ANCEL – Plásticos – Rio Claro (SP);


Tecplás – São José dos Campos (SP);


MVC – Curitiba (PR);


Plastifibra – Novo Hamburgo – (RS);


UPR – Rio Claro (SP);


Basfibra – Ubatuba (SP);


INDÚSTRIA ALIMENTÍCIA OU AGRÍCOLA

La Guasima – Cidade de Nirgua (Estado de Carabobo - Venezuela);

- Estação de tratamento de efluentes de um incubatório com

15.000.000 pintos.

IPÊ Agro-avícola – Rio Claro (SP);



- Projeto e gerenciamento de ETE para agroindústria com 5.000.000

de pintos.

Usina Maluf – Santo Antônio de Posse (SP)

- Licenciamento Ambiental

BR Biotecnologia – Bataguassu (MS);

- Adequação da ETE industrial provenientes da Produção de Heparina.

Nestlé Brasil Ltda. – São José do Rio Pardo (SP);

- Licenciamento ambiental visando o lançamento de lodo em área

agrícola;

Nestlé Brasil Ltda. – Montes Claros e Teófilo Otoni (MG);


agrícola;

Nestlé Brasil Ltda. – Araraquara (SP);


agrícola;

Nestlé Brasil Ltda. – Cordeirópolis (SP);

- Exigências ambientais o licenciamento do lançamento da ETE no

gramado.

Dulcini – Indústria de açúcar líquido – Americana (SP);

- Estudos Ambientais por exigência da vigilância Sanitária.

Dulcini – Indústria de açúcar líquido – Americana (SP);

- Projeto de ETE para esgoto sanitário;

Dulcini – Indústria de açúcar líquido – Santo Antonio da Posse (SP);

- Assessoria para Licenciamento Ambiental;


- Estudos de potencial poluidor dos recursos hídricos;


- Outorga da captação subterrânea e superficial;

LOTEAMENTOS

Santo Antônio – Prefeitura Municipal de Holambra (SP);



- Projeto de tratamento de esgoto sanitário produzido pelo

loteamento.

Chácaras Camanducaia – Prefeitura Municipal de Holambra (SP);


loteamento.

Paulínia Park – ACISA – Paulínia (SP);


loteamento.

Jardim do Horto - ACISA – Rio Claro (SP);


loteamento.

Jardim do Horto 2 - ACISA – Rio Claro (SP);


loteamento.

Jardim Residencial Veccon – VECCON – Sumaré (SP);


loteamento.

Jardim Residencial San Marino – Tomasi & Camargo – Rio Claro (SP);


loteamento.

Residencial Florença – Tomasi & Camargo – Sta. Rita do Passa quatro (SP);


loteamento.

Centro de Lazer Estância dos Pinhais – Ônix Ged – São Carlos (SP);

- Projeto de tratamento de esgoto sanitário produzido no centro de

lazer.

Condomínio Residencial Pq. D. Pedro – PIONEER-VERSA - Campinas (SP);


condomínio.

Jardim Acapulco – Consfran – Catanduva (SP);


loteamento.

Residencial Giovana – Consfran – Pindorama (SP);


loteamento.

Jardim Santa Lúcia – Consfran – Catanduva (SP);




loteamento.

Residencial Acapulco 2 – Consfran – Catanduva (SP);


loteamento.

Vila Pântano II – Antônio Pântano – Santa Bárbara d’Oeste (SP);


loteamento.

Real Park de Sumaré – Real Park empreendimentos – Sumaré (SP);


loteamento.

OUTRAS INDÚSTRIAS

LG Eletronics – Divisão – Taubaté (SP);

- Tratamento de efluentes de refeitório da empresa;

John Crane do Brasil – Rio Claro (SP);

- Tratamento de efluente industrial (óleo solúvel).

Borg Warner – Campinas (SP);

- Tratamento de efluentes sanitários produzidos pela empresa.

- Gerenciamento da ETE.

DIBUSA – Santa Rita do Passa Quatro (SP);

- ETE para tratamento de efluentes de indústria de Pet.

Metalúrgica Barão Ltda. – Leme (SP);

- Projeto de tratamento de efluente de banho de tinta.

- Licenciamento Ambiental.

WIREX CABLE – Santa Branca (SP);

- Projeto e gerenciamento de ETEs;

Itaúna – Indústria de Papel;

- Gerenciamento Ambiental;

BRASTEMP – Rio Claro (SP);

- Palestra sobre Meio Ambiente para a semana de SIPAT realizada na

empresa.

Pólo Engenharia e Construções – Leme (SP);

- ETE para canteiro de obras.

Hotel IBIS – Indaiatuba (SP);

- Tratamento de esgoto sanitário do hotel;



Hotel IBIS – Piracicaba (SP);

- Tratamento de esgoto sanitário do hotel;

Capítulo 0: Iniciação ao tratamento de esgoto e ao meio ambiente.

0.1. Introdução

O aluno participante deste curso deve ter uma visão global e cibernética que o

leve a entender a natureza de maneira diferente. Tentaremos aqui formar um tipo de

profissional que além de ótimo técnico, consiga entender que apesar da ciência, a

natureza é a mãe da sabedoria. O aluno perceberá com uma visão ampla, que a natureza

regula as nossas vidas e nos dá todas as possibilidades de desenvolvimento.

No contexto deste curso será mostrado que o entendimento do meio ambiente é

um tanto quanto complexo, sendo necessária noções de matemática, educação,

engenharia, biologia, química, sociologia, geologia, advocacia, economia, psicologia,

agronomia e filosofia.

Perceber o que é um desequilíbrio ecológico,

é fator importante neste curso e saber a diferença

entre crescimento e desenvolvimento é fundamental

para um profissional da área de tratamento de

esgotos e meio ambiente.

Por fim, tratamento de esgoto é política, técnica e filosofia, sendo que nunca um

profissional da área conseguirá bons frutos, apenas com estações de tratamento de esgoto.

São necessárias leis, educação e principalmente respeito pelo meio em que se vive.


“É de fundamental importância conhecer

a diferença entre crescimento e

desenvolvimento”


Apesar da técnica necessária para projetar os reatores, o entendimento das leis é

essencial para a escolha da área a ser implantada, da eficiência exigida e

consequentemente do tipo de tratamento. Verificam-se várias estações de tratamento de

esgoto com ótimo projeto e desempenho não enquadradas na lei devido a erros de

localização e desconhecimento das leis.

No item seguinte serão abordadas as leis necessárias para aprovação de um

empreendimento que cause danos ao meio ambiente. Deve-se entender principalmente o

CONAMA n º 20, não preocupando-se com a memorização deste, mas sim com o

entendimento de seu contexto.

0.2 Leis Ambientais.

Um dos principais pontos para o sucesso ecológico de um país são as leis

existentes que regularizam o uso do meio. Para isso no capítulo zero será demonstrada a

situação das principais leis que regem os recursos hídricos e o meio ambiente.

A constituição promulgada em 05/10/1988 aborda um capítulo

inteiro sobre a proteção ambiental.

Constituição Brasileira: capítulo sobre meio ambiente.

Art. 21º Compete a união criar o sistema nacional de gerenciamento de Recursos

Hídricos (Criado através da lei n º 9433)

Art. 22º Compete à união legislar sobre águas, energia, jazidas, minas, outros

recursos minerais e metalurgia.

Art. 23º Compete aos municípios, estados e união proteger o meio ambiente e

combater a poluição em qualquer de suas formas.

Art. 24º Compete à união e estados legislar sobre florestas, defesa do solo, dos

recursos naturais e controle da poluição. Os municípios podem legislar.

Art. 225º Retrata a lei 6938/81: política nacional do meio ambiente.

É importante salientar que em esfera nacional existe uma autorização para que os

estados e municípios legislem sobre a proteção dos Recursos Naturais.

A Política Nacional do Meio Ambiente tem como

objetivo a compatibilização do desenvolvimento


“O CONAMA 20 estabelece a

classificação das águas de acordo com seus usos

preponderantes”


econômico com a preservação do meio ambiente e

equilíbrio ecológico. Para isso a lei n º 6938/81 revogada

pelo decreto 99274 de 06/06/90 estabelece instrumentos

de apoio.

Instrumentos de apoio à Política Nacional do Meio Ambiente são: Conselho de

Governo (acessora o Presidente da República), Conselho Nacional do Meio Ambiente -

CONAMA (órgão que define as normas), Instituto Brasileiro de Meio Ambiente –

IBAMA (órgão executor) e órgãos Estaduais e Municipais ligados à proteção do meio

ambiente.

Todos os instrumentos de apoio a Política Nacional do Meio Ambiente estão

subordinados ao ministério do Meio Ambiente.

A Política Nacional do Meio Ambiente estabelece (artigo 17/22 do Decreto

99274/90) o sistema de tríplice licença: Licença Prévia, Licença de Instalação e Licença

de Operação. Devem ser submetidas às licenças as obras ou atividades consideradas

poluidoras. As licenças são expedidas pelos órgãos estaduais ou através do IBAMA para

atividades de significativo impacto ambiental.

Para a aprovação de estações de tratamento de esgoto, uma das principais normas

é estabelecida pelo CONAMA n º 20 de 08 de junho de 1986 que será mais bem abordada

no item 0.3 deste capítulo.

A Lei Federal n º 9433 de 08 de janeiro de 1997 veio dispor sobre a Política

Nacional de Recursos Hídricos. Ela disciplina a cobrança pelo uso, sua outorga, rateio de

custos e institui penalidades através do sistema nacional de gerenciamento de Recursos

Hídricos.

Existe também a Lei dos Crimes

Ambientais n º 9605 de 12 de fevereiro de

1998 que penaliza crimes contra o meio

ambiente. Como por exemplo, o artigo 33 do

capítulo 5 “Provocar, pela emissão de

efluentes ou carregamento de materiais, o

perecimento de espécies da fauna aquática

existente em rios, lagos, açudes, lagoas, baías


ART 66 “Fazer o funcionário público afirmação falsa ou enganosa, omitir a verdade, sonegar

informações ou dados técnicos científicos em

procedimentos de licenciamento ambiental: Pena de 1 até 3 anos de

detenção e multa de 50 até 50 milhões de reais.”


ou águas jurisdicionais brasileiras: pena de

detenção de um a três anos inafiançável e ou

multas cumulativamente”.

A lei dos crimes ambientais é uma ferramenta da cidadania. Cabe a nós, cidadãos,

exercitá-la, implementá-la, dar-lhe vida, através do seu amplo conhecimento e da

vigilância constante. Sabe-se que os municípios têm promotores ligados ao meio

ambiente, sendo assim devemos procurá-los e denunciar, somente assim será valorizada a

nossa cidadania.

É necessário saber-se que:

1) Temos leis que disciplinam o uso do solo;

2) Nenhum empreendimento poluidor pode ser aprovado sem a tríplice licença (Prévia,

Instalação e Operação);

3) Para determinar qual será o nível de tratamento desejado para uma estação de

tratamento de esgoto deve-se obedecer à resolução 20 do CONAMA.

0.3 Resolução CONAMA n º 20


Constituição Brasileira

Capítulo sobre Meio Ambiente

Política Nacional do Meio Ambiente

Ministério do Meio Ambiente

Política Nacional dos Recursos Hídricos

IBAMACONAMAConselho de GovernoÓrgãos Municipais e Estaduais

OutorgasUso das águasComitês de BaciasAgências Hidrográficas


O CONAMA n º 20 diz que os esgotos devem ser tratados, para que os rios

mantenham um padrão de acordo com o uso do homem, ou seja, um rio que serve

somente para navegação não tem a necessidade de ter uma qualidade para a recreação de

contato direto ou para o abastecimento humano.

A polêmica é gerada pois esta lei protege o homem e não o meio ambiente. Percebe-

se que os rios de classe 4 praticamente não têm restrições quanto ao lançamento de

esgotos. Os córregos urbanos em sua maioria têm classificação n º 4, e são as principais

vias de doenças, já que estão próximos a população e são a única opção para a

dessedentação dos animais urbanos.

Todo rio deverá ter uma classificação

de acordo com o padrão de qualidade

desejado. Padrão de qualidade é a condição

que o rio ao receber um efluente tem de se

comportar.

O CONAMA n º 20 estabelece um

padrão de emissão que se pode lançar em

qualquer corpo d’água independente do seu

padrão de qualidade.

A cobrança pelo uso da água será um instrumento de ajuda à despoluição dos

córregos, pois quem jogar esgoto no rio pagará por esta poluição, mesmo que esteja

dentro da legislação. Esta cobrança deverá ser normauizada e regularizada pelas Agências

de Bacias que estão sendo formadas pelos Comitês de Bacias Hidrográficas.

A discussão no momento é sobre a forma de cobrança; se será pela classe do rio,

vazão, carga orgânica, etc. A problemática está na forma de controle, pois a estrutura

fiscalizadora é pequena para a demanda existente.

Simplificando, quem não estiver enquadrado no CONAMA 20 será autuado e

responderá por processos criminais; já quem estiver enquadrado no CONAMA 20 pagará

somente pela poluição remanescente da Estação de Tratamento de Esgoto.

Resolução 020/86 - CONAMA

D.O.U. Executivo – 30/7/86


“Todo empreendimento, cidade, indústria ou

qualquer estabelecimento que despeje efluentes nos

rios deverão estar enquadrados dentro do

padrão de qualidade do rio atingido e do padrão de

emissão do órgão poluidor”


Pág. 11356

ART 1º - São Classificadas, segundo seus usos preponderantes, em nove classes, as águas

doces, salobras e salinas do Território Nacional:

Águas doces:

I. Classe Especial – águas destinadas:

a) Ao abastecimento doméstico sem prévia ou com simples desinfecção;

b) À preservação do equilíbrio natural das comunidades aquáticas.

II. Classe 1- águas destinadas:

a) Ao abastecimento doméstico após tratamento simplificado;

b) À proteção de comunidades aquáticas;

c) À recreação de contato primário (natação, esqui aquático e mergulho);

d) À irrigação de hortaliças que são consumidas cruas e de frutas que se

desenvolvem rentes aos solos e que sejam ingeridas cruas sem remoção de

película;

e) À criação natural e/ou intensiva (aquicultura) de espécies destinadas à

alimentação humana.

III. Classe 2- águas destinadas:

a) Ao abastecimento doméstico após tratamento convencional;

b) À proteção de comunidades aquáticas;

c) À recreação de contato primário (natação, esqui aquático e mergulho);

d) À irrigação de hortaliças que são consumidas cruas e de frutas que se

desenvolvem rentes aos solos e que sejam ingeridas cruas sem remoção de

película;

e) À criação natural e/ou intensiva (aquicultura) de espécies destinadas à

alimentação humana.

IV. Classe 3 – águas destinadas:

a) Ao abastecimento doméstico após tratamento convencional;



b) À irrigação de culturas arbóreas, cerealistas e forrageiras;

c) A dessedentação de animais.

V. Classe 4 – águas destinadas:

a) À navegação;

b) À harmonia paisagística;

c) Aos usos menos exigentes;

Águas salinas:

VI. Classe 5 – águas destinadas:

a) À recreação de contato primário;

b) À proteção das comunidades aquáticas;

c) À criação natural e/ou intensiva (aquicultura) de espécies destinadas à

alimentação humana;

VII. Classe 6 – águas destinadas:

a) À navegação comercial;


c) À recreação de contato secundário.

Águas salobras

VIII. Classe 7 – águas destinadas:

a) À recreação de contato primário;

b) À proteção das comunidades aquáticas;

c) À criação de espécies (aquicultura) destinadas à alimentação humana.

IX. Classe 8 – águas destinadas:

a) À navegação comercial;




c) À recreação de contato secundário.

ART 2º - Para efeito desta Resolução são adotadas as seguintes definições:

a) Classificação: Qualificação das águas doces, salobras e salinas com base nos

seus usos preponderantes (sistema de classes de qualidade).

b) Enquadramento: Estabelecimento do nível de qualidade (classe) a ser

alcançado e/ou mantido em um segmento de corpo d’água ao longo do tempo.

c) Condição: Qualificação do nível de qualidade apresentado por um segmento

de corpo d’água, num determinado momento, em termos dos usos possíveis

com segurança adequada.

d) Efetivação do Enquadramento: Conjunto de medidas necessárias para colocar

e/ou manter a condição de um segmento de corpo d’água em correspondência

com a sua classe.

e) Águas Doces: águas com salinidade igual ou inferior a 0,5 %o.

f) Águas Salobras: águas com salinidade variando entre 0,5 e 30%o.

g) Águas salinas: águas com salinidade igual ou superior a 30 %o.

ART 3º - Para Classe Especial são estabelecidos os limite e/ou condições seguintes:

- Coliformes: Ausentes em qualquer amostra

ART 4º - Para as águas classe 1, são estabelecidos os limites e/ou condições seguintes:

a) Material Flutuante, inclusive espumas não naturais: Virtualmente ausentes;

b) Óleos e graxas: Virtualmente ausentes;

c) Substâncias que comuniquem gosto ou odor: Virtualmente ausentes;

d) Corantes naturais: Virtualmente ausentes;

e) Substâncias que formem depósitos objetáveis: Virtualmente ausentes;

f) Coliformes: para uso de recreação de contato primário deverá ser obedecido o

Art. 26 desta Resolução. As águas utilizadas para a irrigação de hortaliças ou

plantas frutíferas que se desenvolvem rentes ao solo e que são consumidas

cruas, sem remoção de casca ou película, não devem ser poluídas por



excrementos humanos, ressaltando-se a necessidade de inspeções sanitárias

periódicas. Para os demais usos, não deverá ser excedido um limite de 200

coliformes fecais por 100 mililitros em 80% ou mais de pelo menos 5

amostras mensais colhidas em qualquer mês; no caso de não haver na região

meios disponíveis para o exame de coliformes fecais, o índice limite será de

1000 coliformes totais por 100 mililitros em 80 % ou mais de pelo menos 5

amostras mensais colhidas em qualquer mês.

g) DBO5dias a 20º C até 3 mg/l O2;

h) OD, em qualquer amostra, não inferior a 6 mg/l O2;

i) Turbidez: até 40 unidades nefelométricas de turbidez (UNT);

j) Cor: Nível de cor natural do corpo d’água em mgPt/l;

k) pH: 6,0 a 9,0;

l) Substâncias potencialmente prejudiciais (teores máximos):

Alumínio: 0,1 mg/l AlAmônia não ionizável: 0,02 mg/l NH3

Arsênio: 0,05 mg/l AsBário: 1,0 mg/l BaBerílio: 0,1 mg/l BeBoro: 0,75 mg/l BBenzeno: 0,01 mg/l Benzo-a-pireno: 0,00001 mg/lCádmio: 0,001 mg/l CdCianetos: 0,01 mg/l CNChumbo: 0,03 mg/l PbCloretos: 250 mg/l ClCloro Residual: 0,01 mg/l ClCobalto: 0,2 mg/l CoCobre: 0,02 mg/l CuCromo Trivalente: 0,05 mg/l CrCromo Hexavalente: 0,05 mg/l Cr1,1 dicloroeteno: 0,0003 mg/l1,2 dicloroetano: 0,01 mg/lEstanho: 2,0 mg/l SnÍndice de Fenóis: 0,001 mg/l C6H5OHFerro solúvel: 0,3 mg/l FeFluoretos: 1,4 mg/l FFosfato Total: 0,025 mg/l PLítio: 2,5 mg/l LiManganês: 0,1 mg/l Mn



Mercúrio: 0,0002 mg/l HgNíquel: 0,025 mg/l NiNitrato: 1,0 mg/l NNitrito: 1,0 Mg/l NPrata: 0,01 mg/l AgPentaclorofenol: 0,01 mg/lSelênio: 0,001 mg/l SeSólidos Dissolvidos Totais: 500 mg /lSulfatos: 250 mg/l SO4

Sulfetos (H2S não Dissociado): 0,002 mg/l STetracloroeteno: 0,01 mg/lTricloroeteno: 0,03 mg/lTetracloreto de Carbono: 0,003 mg/l2, 4, 6 triclorofenol: 0,01 mg/lUrânio Total: 0,02 mg/l UVanádio: 0,1 mg/l VZinco: 0,18 mg/l ZnAldrin: 0,01 g/lClordano: 0,04 g/lDDT: 0,002 g/lDieldrin: 0,005 g/lEndrin: 0,004 g/lEndossulfan: 0,056 g/lEpóxido de heptacloro: 0,01 g/lHeptacloro: 0,01 g/lLindano ( gama – BHC): 0,02 g/lMetoxicloro: 0,03 g/lDodecloro + Nonacloro: 0,001 g/lBifenilas policloradas: (PCB’s): 0,001 g/lToxafeno: 0,01 g/lDemeton: 0,1 g/lGution: 0,005 g/lMauation: 0,01 g/lParation: 0,04 g/lCarbaril: 0,02 g/lCompostos organofosforadose carbamatos totais: 10 g/l em Paration2,4 – D: 4,0 g/l 2,4,5 – TP: 10,0 g/l2,4,5 – T: 2,0 g/l

ART 5 º - Para as águas de classe 2, são estabelecidos os mesmos limites ou condições da

Classe 1, à exceção dos seguintes:



a) Não será permitida a presença de corantes artificiais que não sejam removíveis

por processo de coagulação, sedimentação e filtração convencionais;

b) Coliformes: para uso de recreação de contato primário deverá ser obedecido o

ART 26 º desta resolução. Para os demais usos, não deverá ser excedido um

limite de 1000 mililitros em 80 % ou mais de pelo menos 5 amostras mensais

colhidas em qualquer mês; no caso de não haver, na região, meios disponíveis

para o exame de coliformes fecais, o índice limite será de até 5000

coliformes totais por 100 mililitros em 80 % ou mais de pelo menos 5

amostras mensais colhidas em qualquer mês;

c) Cor: até 75 mg/l Pt/l;

d) Turbidez: até 100 UNT

e) DBO5 dias a 20 º C até 5 mg/l;

f) OD, em qualquer amostra, não inferior a 5 mg/l O2.

ART 6º - Para as águas de Classe 3 são estabelecidos os limites ou condições seguintes:

a) Materiais flutuantes, inclusive espumas não naturais: virtualmente ausente;

b) Óleos e graxas: virtualmente ausentes;

c) Substâncias que comuniquem gosto ou odor: Virtualmente ausentes;

d) Não será permitida a presença de corantes artificiais que não sejam removíveis

por processo de coagulação, sedimentação e filtração convencionais;

e) Substâncias que formem depósitos objetáveis: virtualmente ausentes;

f) Número de coliformes fecais até 4000 por 100 mililitros em 80 % ou mais de

pelo menos 5 amostras mensais colhidas em qualquer mês; no caso de não

haver, na região, meios disponíveis para o exame de coliformes fecais, o

índice limite será de até 20000 coliformes totais por 100 mililitros em 80 % ou

mais de pelo menos 5 amostras mensais colhidas em qualquer mês;

g) DBO5 dias a 20 º C até 10 mg/l O2;


i) Turbidez: até 100 UNT;

j) Cor: até 75 mg Pt/l;

k) pH: 6,0 a 9,0;



l) Substâncias potencialmente prejudiciais (teores máximos):

Alumínio: 0,1 mg/l AlArsênio: 0,05 mg/l AsBário: 1,0 mg/l BaBerílio: 0,1 mg/l BeBoro: 0,75 mg/l BBenzeno: 0,01 mg/l Benzo-a-pireno: 0,00001 mg/lCádmio: 0,01 mg/l CdCianetos: 0,2 mg/l CNChumbo: 0,05 mg/l PbCloretos: 250 mg/l ClCobalto: 0,2 mg/l CoCobre: 0,5 mg/l CuCromo Trivalente: 0,5 mg/l CrCromo Hexavalente: 0,05 mg/l Cr1,1 dicloroeteno: 0,0003 mg/l1,2 dicloroetano: 0,01 mg/lEstanho: 2,0 mg/l SnÍndice de Fenóis: 0,3 mg/l C6H5OHFerro solúvel: 5,0 mg/l FeFluoretos: 1,4 mg/l FFosfato Total: 0,025 mg/l PLítio: 2,5 mg/l LiManganês: 0,5 mg/l MnMercúrio: 0,002 mg/l HgNíquel: 0,025 mg/l NiNitrato: 10 mg/l NNitrito: 1,0 Mg/l NNitrogênio Amoniacal: 1,0 mg/l NPrata: 0,05 mg/l AgPentaclorofenol: 0,01 mg/lSelênio: 0,01 mg/l SeSólidos Dissolvidos Totais: 500 mg /lSubstâncias tenso - ativas quereagem com azul de metilênio: 0,5 mg/l LASSulfatos: 250 mg/l SO4

Sulfetos (H2S não Dissociado): 0,3 mg/l STetracloroeteno: 0,01 mg/lTricloroeteno: 0,03 mg/lTetracloreto de Carbono: 0,003 mg/l2, 4, 6 triclorofenol: 0,01 mg/lUrânio Total: 0,02 mg/l UVanádio: 0,1 mg/l VZinco: 5,0 mg/l Zn



Aldrin: 0,03 g/lClordano: 0,3 g/lDDT: 1,0 g/lDieldrin: 0,03 g/lEndrin: 0,2 g/lEndossulfan: 150 g/lEpóxido de heptacloro: 0,1 g/lHeptacloro: 0,1 g/lLindano ( gama – BHC): 3,0 g/lMetoxicloro: 30,0 g/lDodecloro + Nonacloro: 0,001 g/lBifenilas policloradas: (PCB’s): 0,001 g/lToxafeno: 5,0 g/lDemeton: 14,0 g/lGution: 0,005 g/lMauation: 100,0 g/lParation: 35,0 g/lCarbaril: 70,0 g/lCompostos organofosforadose carbamatos totais: 100 g/l em Paration2,4 – D: 20,0 g/l 2,4,5 – TP: 10,0 g/l2,4,5 – T: 2,0 g/l

ART 7º - Para as águas Classe 4, são estabelecidos os limites ou condições seguintes:

a) Materiais flutuantes, inclusive espumas não naturais: Virtualmente ausentes;

b) Odor e aspecto: não objetáveis;

c) Óleos e graxas: toleram-se incidências;

d) Substâncias facilmente sedimentáveis que contribuam para o assoreamento de

canais de navegação: virtualmente ausentes;

e) Índice de fenóis até 1 mg/l C6H5OH;

f) OD superior a 2,0 mg/l em qualquer amostra;

g) PH: 6 a 9.


a) Materiais flutuantes: Virtualmente ausentes;

b) Substância que produzem odor e turbidez: Virtualmente ausentes;



c) Óleos e graxas: Virtualmente ausentes;

d) Corantes artificiais: Virtualmente ausentes;

e) Substâncias que formem depósitos objetáveis: Virtualmente ausentes;

f) Coliformes: para uso de recreação de contato primário, deverá ser obedecido o

art. 26 desta Resolução. Para uso de criação natural e/ou intensiva de espécies

destinadas à alimentação humana e que serão ingeridas cruas, não deverá ser

excedida uma concentração média de 14 coliformes fecais por 100 mililitros,

com não mais de 10 % das amostras excedendo 43 coliformes fecais por 100

mililitros. Para os demais usos, não deverá ser excedido o limite de 1000

coliformes fecais por 100 mililitros em 80 % ou mais de pelo menos 5

amostras mensais colhidas em qualquer mês; no caso de não haver, na região,


até 5000 coliformes totais por 100 mililitros em 80 % ou mais de pelo menos

5 amostras mensais colhidas em qualquer mês;

g) DBO5 dias a 20 º C até 5 mg/l O2;


i) pH: 6,0 a 9,0;

j) Substâncias potencialmente prejudiciais (teores máximos):

Alumínio: 1,5 mg/l AlAmônio não ionizável: 0,4 mg/l NH3

Arsênio: 0,05 mg/l AsBário: 1,0 mg/l BaBerílio: 1,5 mg/l BeBoro: 5,0 mg/l BCádmio: 0,065 mg/l CdCianetos: 0,005 mg/l CNCloro Residual: 0,01 mg/l ClCobre: 0,05 mg/l CuCromo Hexavalente: 0,05 mg/l CrEstanho: 2,0 mg/l SnÍndice de Fenóis: 0,001 mg/l C6H5OHFerro solúvel: 1,4 mg/l FeFluoretos: 0,1 mg/l FManganês: 0,1 mg/l MnMercúrio: 0,001 mg/l HgNíquel: 0,1 mg/l NiNitrato: 10 mg/l N



Nitrito: 1,0 Mg/l NPrata: 0,005 mg/l AgSelênio: 0,01 mg/l SeSubstâncias tenso - ativas quereagem com azul de metilênio: 0,5 mg/l LASSulfetos (H2S não Dissociado): 0,002 mg/l STálio: 0,1 mg/l TiUrânio Total: 0,5 mg/l UZinco: 0,17 mg/l ZnAldrin: 0,003 g/lClordano: 0,004 g/lDDT: 0,001 g/lDemeton: 0,1 g/lDieldrin: 0,003 g/lEndossulfan: 0,034 g/lEndrin: 0,004 g/lEpóxido de heptacloro: 0,001 g/lHeptacloro: 0,001 g/lMetoxicloro: 0,03 g/lLindano (gama-BHC) 0,004 g/lDodecloro + Nonacloro: 0,001 g/lGution: 0,01 g/lMauation: 0,1 g/lParation: 0,04 g/lToxefano: 0,005 g/lCompostos organofosforadose carbamatos totais: 10,0 g/l em Paration2,4 – D: 10,0 g/l 2,4,5 – TP: 10,0 g/l2,4,5 – T: 10,0 g/l

ART 9º - Para as águas de Classe 6, são estabelecidos os limites ou condições seguintes:

a) Materiais Flutuantes: Virtualmente ausentes;

b) Óleos e graxas: Virtualmente ausentes;

c) Substâncias que produzem odor e turbidez: Virtualmente ausentes;

d) Corantes artificiais: Virtualmente ausentes;

e) Substâncias que formem depósitos objetáveis: virtualmente ausentes;

f) Coliformes: não deverá ser excedido um limite de 4000 coliformes fecais por

100 ml em 80 % ou mais de pelo menos 5 amostras mensais colhidas em

qualquer mês; no caso de não haver na região meio disponível para o exame

de coliformes fecais, o índice limite será de 20000 coliformes totais por 100



mililitros em 80 % ou mais de pelo menos 5 amostras mensais colhidas em

qualquer mês;

g) DBO5dias 20º C até 5 mg/l O2.


i) PH: 6,5 a 8,5, não devendo haver mudança do pH natural maior que 0,2

unidade.

ART 10º - Para águas de Classe 7, são estabelecidos os limites ou condições seguintes:

a) DBO5 dias a 20 º C até 5 mg/l O2;

b) OD, em qualquer amostra, não inferior a 5 mg/l O2;

c) pH: 6,5 a 8,5;

d) Óleos e graxas: Virtualmente ausentes;

e) Materiais Flutuantes: Virtualmente ausentes;

f) Substâncias que produzem cor, odor e turbidez: Virtualmente ausentes;

g) Substâncias que formem depósitos objetáveis: Virtualmente ausentes;

h) Coliformes: Para uso de recreação de contato primário deverá ser obedecido o

ART 26º desta Resolução. Para o uso de criação natural e/ou intensiva de

espécies destinadas à alimentação humana e que serão ingeridas cruas, não

deverá ser excedido uma concentração média de 14 coliformes fecais por 100

mililitros com não mais de 10 % das amostras excedendo 43 coliformes fecais

por 100 mililitros. Para os demais usos, não deverá ser excedido um limite de

1000 coliformes fecais em 100 mililitros em 80% ou mais de pelo menos 5

amostras mensais, colhidas em qualquer mês; no caso de não haver, na região,


até 5000 coliformes totais por 100 mililitros em 80 % ou mais de pelo menos

5 amostras, colhidas em qualquer mês;

i) Substâncias potencialmente prejudiciais (teores máximos):

Amônia: 0,4 mg/l NArsênio: 0,05 mg/l AsCádmio: 0,005 mg/l CdCianetos: 0,005 mg/l CN



Chumbo: 0,01 mg/l ClCobre: 0,05 mg/l CuCromo Hexavalente: 0,05 mg/l CrÍndice de Fenóis: 0,001 mg/l C6H5OHFluoretos: 1,4 mg/l FMercúrio: 0,0001 mg/l HgNíquel: 0,1 mg/l NiSulfetos (H2S não Dissociado): 0,002 mg/l SZinco: 0,17 mg/l ZnAldrin: 0,003 g/lClordano: 0,004 g/lDDT: 0,001 g/lDemeton: 0,1 g/lDieldrin: 0,003 g/lEndossulfan: 0,034 g/lEndrin: 0,004 g/lEpóxido de heptacloro: 0,001 g/lHeptacloro: 0,001 g/lMetoxicloro: 0,03 g/lLindano (gama-BHC) 0,004 g/lDodecloro + Nonacloro: 0,001 g/lGution: 0,01 g/lMauation: 0,1 g/lParation: 0,04 g/lToxefano: 0,005 g/lCompostos organofosforadose carbamatos totais: 10,0 g/l em Paration2,4 – D: 10,0 g/l 2,4,5 – TP: 10,0 g/l2,4,5 – T: 10,0 g/l


a) pH: 5 a 9;

b) OD em qualquer amostra não inferior a 3,0 mg/l O2;

c) Óleos e graxas: toleram-se iricidências;

d) Materiais flutuantes: Virtualmente ausentes;

e) Substâncias que produzem cores cor, odor e turbidez: Virtualmente ausentes;

f) Substâncias facilmente sedimentáveis que contribuam para o assoreamento de

canais de navegação: Virtualmente ausentes;

g) Coliformes: Não deverá ser excedido um limite de 4000 coliformes fecais por

100 ml em 80 % ou mais de pelo menos 5 amostras mensais colhidas em



qualquer mês, no caso de não haver, na região, meios disponíveis para o

exame de coliformes fecais, o índice será de 20000 coliformes totais por 100

mililitros em 80 % ou mais de pelo menos 5 amostras mensais colhidas em

qualquer mês.

ART 12º - Os padrões de qualidade das águas estabelecidos nesta Resolução constituem-

se em limites individuais para cada substância. Considerando eventuais ações sinergéticas

entre as mesmas, estas ou outras não especificadas, não poderão conferir as águas capazes

de causarem efeitos letais ou alteração de comportamento, reprodução ou fisiologia da

vida.

$ 1º - As substâncias potencialmente prejudiciais a que se refere esta Resolução,

deverão ser investigadas sempre que houver suspeita de sua presença.

$ 2º - Considerando as limitações de ordem técnica para a quantificação dos níveis

dessas substâncias, os laboratórios dos organismos competentes deverão estruturar-se

para atenderem às condições propostas. Nos casos onde a metodologia analítica

disponível for insuficiente para qualificar as concentrações dessas substâncias nas águas,

os sedimentos e/ou biota aquática deverão ser investigados quanto à presença eventual

dessas substâncias.

ART 13º – Os limites de DBO, estabelecidos para as classes 2 e 3, poderão ser elevados,

caso o estudo da capacidade de autodepuração do corpo receptor demonstre que os teores

mínimos de OD, previstos, não serão desobedecidos em nenhum ponto do mesmo, nas

condições críticas de vazão (Qcrit = Q7,10 onde Q7,10 é a média das mínimas de 7 dias

consecutivos em 10 anos de recorrência de cada seção do corpo receptor).

ART 14º – Para os efeitos desta resolução, considera-se “Virtualmente ausentes” e “não

objetiváveis” teores desprezíveis de poluentes, cabendo aos órgãos de controle ambiental,

quando necessário, quantificá-los para cada caso.

ART 15º – Os órgãos de controle ambiental poderão acrescentar outros parâmetros ou

tornar mais restritos os estabelecidos nesta resolução, tendo em vista as condições locais.



ART 16º – Não há impedimento no aproveitamento de águas de melhor qualidade em

usos menos exigentes, desde que tais usos não prejudiquem a qualidade estabelecida para

essas águas.

ART 17º – Não será permitido o lançamento de poluentes nos mananciais sub-

superficiais.

ART 18º – Nas águas de Classe Especial não serão tolerados lançamentos de águas

residuárias, domésticas e industriais, lixo e outros resíduos sólidos, substâncias

potencialmente tóxicas, defensivos agrícolas, fertilizantes químicos e outros poluentes,

mesmo tratados. Caso sejam utilizadas para o abastecimento doméstico deverão ser

submetidas a uma inspeção sanitária preliminar.

ART 19º – Nas águas de Classe 1 a 8 serão tolerados lançamentos de despejos, desde que,

além de atenderem ao disposto no artigo 21 desta Resolução, não venham a fazer com

que os limites estabelecidos para as respectivas classes sejam ultrapassados.

ART 20º – Tendo em vista os usos fixados para as classes, os órgãos competentes

enquadrarão as águas e estabelecerão programas permanentes de acompanhamento de sua

condição, bem como programas de controle de poluição para a efetivação dos respectivos

enquadramentos, obedecendo ao seguinte:

a) corpo de água que, na data de enquadramento, apresentar condição em desacordo com

a sua classe (qualidade inferior à estabelecida), será objeto de providências com prazo

determinado visando a sua recuperação, excetuados os parâmetros que excedem aos

limites devido às condições naturais;

b) O enquadramento das águas Federais na classificação será procedido pela SEMA,

ouvidos o Comitê Especial de Estudos Integrados de Bacias Hidrográficas – CEEIBH

e outras entidades públicas ou privadas interessadas;

c) O enquadramento das águas estaduais será efetuado pelo órgão Estadual competente,

ouvidas outras entidades públicas ou privadas interessadas;



d) Os órgãos competentes definirão as condições específicas de qualidade dos corpos de

água intermitentes;

e) Os corpos de água já enquadrados na legislação anterior, na data da publicação desta

resolução, serão objetos de reestudo a fim de a ela se adaptarem;

f) Enquanto não forem feitos os enquadramentos, as águas doces serão consideradas

Classe 2, as salinas Classe 5 e as salobras Classe 7; porém, aquelas enquadradas na

legislação anterior permanecerão na mesma classe até reenquadramento;

g) Os programas de acompanhamento da condição dos corpos de água seguirão normas

e procedimentos a serem estabelecidos pelo conselho Nacional de Meio Ambiente –

CONAMA.

ART 21º – Os efluentes de qualquer fonte poluidora somente poderão ser lançados, direta

ou indiretamente, nos corpos de água desde que obedeça às seguintes condições:

a) pH entre 5 a 9;

b) Temperatura: inferior a 40 º C, sendo que a elevação de temperatura do corpo

receptor não deverá exceder a 3 º C;

c) Materiais sedimentáveis: Até 1 ml/litro em teste de 1 hora em cone Imhoff. Para o

lançamento em lagos e lagoas, cuja velocidade de circulação seja praticamente nula,

os materiais sedimentáveis deverão estar virtualmente ausentes;

d) Regime de lançamento com vazão máxima de até 1,5 vez a vazão média do período

de atividade diária do agente poluidor;

e) Óleos e Graxas: óleos minerais até 20 mg/l e óleos vegetais e gorduras animais até 50

mg/l;

f) Ausência de materiais flutuantes;

g) Valores máximos admissíveis das seguintes substâncias:

Amônia: 5,0 mg/l N

Arsênio total: 0,5 mg/l As

Bário: 5,0 mg/l Ba

Boro: 5,0 mg/l B

Cádmio: 0,2 mg/l Cd

Cianetos: 0,2 mg/l CN



Chumbo: 0,5 mg/l Pb

Cobre: 1,0 mg/l Cu

Cromo Hexavalente: 0,5 mg/l Cr

Cromo Trivalente: 2,0 mg/l Cr

Estanho: 4,0 mg/l Sn

Índice de Fenóis: 0,5 mg/l C6H5OH

Ferro solúvel: 15,0 mg/l Fe

Fluoretos: 10 mg/l F

Manganês Solúvel: 1,0 mg/l Mn

Mercúrio: 0,01 mg/l Hg

Níquel: 2,0 mg/l Ni

Prata: 0,1 mg/l Ag

Selênio: 0,05 mg/l Se

Sulfetos: 1,0 mg/l S

Sulfitos: 1,0 mg/l SO3

Zinco: 5,0 mg/l Zn

Compostos organofosforados e

carbonatos totais: 1mg/l em Paration

Sulfeto de Carbono: 1,0 mg/l

Tricloroeteno: 1,0 mg/l

Clorofórmio: 1,0 mg/l

Tetracloreto de carbono: 1,0 mg/l

Dicloroeteno: 1,0 mg/l

h) Tratamento especial se provierem de hospitais e outros estabelecimentos nos quais

haja despejos infectados com microorganismos patogênicos.

ART 22º – Não será permitida a diluição de efluentes industriais com águas não poluídas,

tais como água de abastecimento, água de mar e água de refrigeração.



único – Na hipótese de fonte de poluição geradora de diferentes despejos ou

emissões individualizadas, os limites constantes desta regulamentação aplicar-se-ão a

cada um deles ou ao conjunto após a mistura, a critério do órgão competente.

ART 23º – Os efluentes não poderão conferir ao corpo receptor características em

desacordo com o seu enquadramento nos termos desta Resolução.

único – Resguardados os padrões de qualidade do corpo receptor, demonstrado

em estudo de impacto ambiental realizado pela entidade responsável pela emissão, o

órgão competente poderá autorizar lançamentos acima dos limites estabelecidos no

Artigo 21, fixando o tipo de tratamento e as condições para esse lançamento.

Artigo 24º – Os métodos de coleta e análise das águas devem ser os especificados nas

normas aprovadas pelo Instituto Nacional de Metrologia, Normauização e Qualidade

Industrial – INMETRO ou, na ausência delas, no Standard Methods for the Examination

of Water and Wastewater – APHA – AWWA – WPCF, última edição, ressalvado o

disposto no artigo 12. O índice de Fenóis deverá ser determinado conforme o método 510

B do Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 16 ª edição, de

1985.

Dos artigos 26º a 34º a Resolução trata sobre Balneabilidade.

ART 35º – Aos órgãos de controle ambiental compete a aplicação desta resolução,

cabendo-lhes a fiscalização para o cumprimento da legislação, bem como a aplicação das

penalidades previstas, inclusive a interdição de atividades industriais poluidoras.

ART 36º – Na inexistência de entidade Estadual encarregada do controle ambiental ou se,

existindo, apresentar falhas, omissões ou prejuízos sensíveis aos usos estabelecidos para

as águas, a secretaria especial do meio ambiente poderá agir diretamente, em caráter

supletivo.



ART 37º – Os órgãos estaduais de controle ambiental manterão a Secretaria Especial do

Meio Ambiente informada sobre os enquadramentos dos corpos de água que efetuarem,

bem como das normas e padrões complementares que estabelecerem.

ART 38º – Os estabelecimentos industriais, que causam ou possam causar poluição das

águas devem informar ao órgão de controle ambiental, o volume e o tipo de seus

efluentes, os equipamentos e dispositivos antipoluidores existentes, bem como seus

planos de ação de emergência sob pena das sanções cabíveis, ficando o referido órgão

obrigado a enviar cópia dessas informações a SEMA, a STI (mic), ao IBGE (SEPLAN) e

ao DNAEE (MME).

ART 39º – Os Estados, Territórios e o Distrito Federal, através dos respectivos órgãos de

controle ambiental, deverão exercer sua atividade orientadora, fiscalizadora e punitiva

das atividades potencialmente poluidoras instaladas em seu território, ainda que os corpos

de água prejudicados não sejam de seu domínio ou jurisdição.

ART 40º – O não cumprimento ao disposto nesta Resolução acarretará aos infratores as

sanções previstas na Lei n º 6938, de 31 de agosto de 1981, e sua regulamentação pelo

Decreto nº 88 351, de 01 de junho de 1983.

Caso o estudo de impacto ambiental não mostre o resguardo do padrão de

qualidade, pode-se enquadrar os responsáveis pelo lançamento nas leis penais sobre o

meio ambiente.

0.4 Despoluição de córregos Urbanos.

Um rio natural é aquele que não tem a interferência do homem, ou seja, não existe

matéria poluidora despejada. Nele convivem num total equilíbrio diversos tipos de

peixes, algas, plantas, microrganismos, bactérias e etc.



Com o despejo de esgoto nas águas, a quantidade de matéria orgânica aumenta

intensamente. Matéria orgânica de forma simplificada é considerada alimento para muitas

formas de seres vivos, o grande problema é que a taxa de reprodução de algumas espécies

é maior que a das outras. O crescimento acelerado de algumas bactérias e

microrganismos leva a mudança brusca no pH e a diminuição do nível de oxigênio no rio,

onde sem oxigênio poucas espécies vivem no sistema aquático.

Na figura anterior verificamos que quando o rio está totalmente limpo, vivem em

equilíbrio, peixes, plantas e bactérias. O rio apresenta parâmetros suficientes para a

sobrevivência de cada espécie, mas quando inicia-se o despejo de esgoto, as bactérias que

estavam controladas pela falta de “alimentação” crescem demasiadamente, por estarem

recebendo matéria orgânica que é sua fonte de crescimento. Estas bactérias em ambiente

propício irão consumir o oxigênio, causando a morte dos peixes mais sensíveis.


“Desequilíbrio ecológico é o aumento de

habitantes de uma única espécie e

conseqüente desaparecimento

de outras.”

Rio totalmente limpo

Rio com início de poluição

Rio poluído

Rio totalmente poluído


Outro problema é o aumento da cor da água devido ao aumento da poluição, que

impossibilitará a entrada de luz solar e, portanto acarretará na morte das plantas

submersas.

Com o aumento da matéria orgânica e constante

diminuição dos níveis de oxigênio, ocorrerá cada vez

mais, uma queda no número de espécies.

Na fase crítica onde o rio é considerado

totalmente morto, o nível de Oxigênio Dissolvido é

menor que 2 mg/l e as bactérias aeróbias apresentam

dificuldades de sobrevivência. Nessa fase o rio está em

estado de anaerobiose, onde somente vivem espécies de

microrganismos que não necessitam de oxigênio para sua sobrevivência.

O rio fica negro, borbulha devido a liberação de gases, dentro dele já não existe

mais luz e oxigênio. Poucos animais conseguem sobreviver sob ele. Apenas algumas

espécies de bactérias e vírus são capazes de viver e o que era um meio em equilíbrio,

transforma-se em desequilíbrio ecológico.

O tratamento de esgoto depende de fatores políticos, e hoje com a mídia abrindo

espaço para eventos ligados à preservação ambiental ficam atraentes, as obras de

saneamento básico. A construção de estações de tratamento de esgotos juntamente com

seus respectivos coletores têm se tornado um fato, mas o problema é que os córregos

urbanos continuam poluídos após estes grandes e divulgados investimentos, levando a um

descrédito da população em relação ao órgão realizador. Acontece que os sistemas de

coletas são deficientes, e grande parte dos esgotos que deveriam estar indo para as

estações tratamento de esgoto são lançados nos córregos urbanos, sem um devido

tratamento. As principais formas de lançamentos irregulares são extravasores instalados

em poços de visitas, que entopem em época de chuva; Sub-bacias sem cota com o

interceptor obrigando ao lançamento direto no córrego; ligações prediais de esgoto

sanitário em galerias de águas pluviais; entupimento e rompimento de interceptores

levando o esgoto a galeria mais próxima; construções e aterros sobre vielas sanitárias.

Um trabalho deste porte deveria ser rotineiro nas empresas de Saneamento, mas

infelizmente poucas cidades do Brasil o realizam.



Emerson Marçal Júnior realizou este trabalho pioneiro e jamais visto na Cidade de

Campinas atuando como coordenador do grupo de despoluição de córregos urbanos da

Sanasa - Ambiental.

O grupo era formado por 6 estagiários e o desafio era a limpeza de um córrego

que já apresentava interceptores por toda a sua extensão.

“Ao monitorarmos todo o córrego

percebemos que num determinado trecho a

DBO alterava-se de 30 mg/l para 180 mg/l.

Percebemos também que conseguiríamos ter

acesso ao local, devido a mata que existia nas

margens do córrego e verificamos que o

cadastro existente estava incompleto; sendo

assim resolvemos implantar o uso de um

compressor de fumaça a fim de detectar os

pontos de lançamento. A partir deste dia

começamos a descobrir ligações clandestinas e

através da conscientização e de obras

reparadoras conseguimos baixar a DBO de 30

para 8 mg/l no ponto 1 e de 180 para 18 mg/l

no ponto 2”.

Através de tecnologia de baixo custo como o injetor de fumaça, bolinhas de

isopor, corantes para a água, trabalho de conscientização e medidas restauradoras

consegue-se realmente transformar esgoto “a céu aberto” em córregos urbanos de boa

aparência.

0.5 Principais parâmetros analisados para diagnosticar um esgoto.

PH (Potencial Hidrogênico)


“Acontece que grande parte dos esgotos que

deveriam estar indo para as Estações de

Tratamento de Esgotosestão sendo lançados nos corpos d’água através de

ligações irregulares. O órgão público responsável fica em descrédito com a população devido ao alto valor investido e retorno visual inexistente. Com o trabalho de despoluição de córregos urbanos os

resultados são visíveis e a população aprova a obra.”


A medida do pH é a concentração hidrogênica das águas, o mesmo deve se

encontrar entre 6,0 e 8,0. Valores fora desta faixa tornam o meio extremamente seletivo

para vários seres vivos.

OD (Oxigênio Dissolvido)

Concentração de oxigênio dissolvido na água.

Alcalinidade

Em geral, quanto maior o valor da alcalinidade, maior será a capacidade da água

residuária manter seu pH próximo do neutro.

Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO)

A DBO expressa a quantidade de oxigênio utilizada por microrganismos aeróbios

para oxidar biologicamente a matéria orgânica.

Demanda Química de Oxigênio (DQO)

A DQO expressa a quantidade de oxigênio utilizada para oxidar quimicamente a

matéria orgânica.

Sólidos Sedimentáveis (SS).

A análise de SS permite determinar o volume ocupado pelos sólidos após

sedimentação em cone Inhoff, por uma hora.

Sólidos Totais (ST) e Sólidos Suspensos Totais (SST)

Resíduo Total ou Sólidos Totais (ST) é o termo empregado para material que

permanece em um cadinho após evaporação da água da amostra e sua subsequente

secagem em estufa, a 103ºC - 105C. Sólidos Suspensos Totais (SST) constituem-se da

fração dos ST que fica retida em um filtro.

Sólidos Fixos Totais (SFT) e Sólidos Suspensos Fixos (SSF).



Resíduo Fixo ou Sólidos fixos Totais (SFT) é o termo empregado para a fração de

ST após incineração em mufla a 600C. Nessas condições, toda matéria orgânica é

transformada em CO2 e água, restando, no cadinho, apenas os sólidos inorgânicos.

Sólidos Suspensos Fixos (SSF) é o termo empregado para a fração de SFT filtrada em

membrana, após calcinação a 600C. O SSF mede aproximadamente a quantidade de

areia presente.

Sólidos Voláteis Totais (SVT) e sólidos Suspensos Voláteis (SSV).

Resíduo Volátil de Sólidos Voláteis Totais (SVT) é o termo empregado para a

fração de ST que se perde após calcinação em mufla a 600C. Sólidos Suspensos Voláteis

(SSV) correspondem à fração de SST, que se perde após calcinação em mufla a 600C.

Para lodos biológicos a concentração de SSV é relacionada à quantidade de biomassa

presente. Para lodos primários, a concentração de SSV, é relacionada ao conteúdo de

matéria orgânica morta presente.

Nitrogênio

O nitrogênio apresenta-se principalmente como nitrogênio orgânico, nitrogênio

amoniacal, nitrito e nitrato. O nitrogênio orgânico ocorre em esgotos sanitários,

principalmente devido à presença de proteínas ou seus produtos de degradação como

poliptiptídeos e aminoácidos. A degradação desses compostos e de uréia gera nitrogênio

amoniacal. O nitrogênio amoniacal, pode estar presente em águas residuárias industriais

que utilizam sais de amônia ou uréia. As formas oxidadas de nitrogênio, (nitritos e

nitratos) podem estar presentes em efluentes de sistemas de tratamento aeróbios, ou nas

águas residuárias industriais. A presença excessiva de nitrogênio causa a eutrofização dos

corpos d’água, que é a proliferação de algas.

Fósforo

O fósforo encontra-se presente em águas residuárias, principalmente como

ortofosfatos e polifosfatos, bem como na forma de fósforo orgânico. A presença

excessiva de fósforo causa a eutrofização dos corpos d’água.



Sulfatos

O íon sulfato é um dos principais ânions presentes em águas naturais. Em

ambiente anaeróbio, os sulfatos geram sulfetos que são responsáveis por problemas de

corrosão, pela emissão de odor desagradável e que, dependendo da concentração podem

causar inibição a determinados processos biológicos como a metanogênese.

Óleos e Graxas

O termo óleos e graxas aplica-se a grande variedade de substâncias orgânicas que

são extraídas das soluções ou suspensões aquosas por hexana ou triclorofluoretano

(Freon). Hidrocarbonetos, ésteres, óleos, gorduras, ceras e ácidos orgânicos de cadeia

longa são os principais materiais que são dissolvidos por esses solventes.

0.6 Relações importantes ao tratamento de esgoto:

a) indicação de tratamento biológico ou físico – químico:

DBO/DQO > 0,6 Tratamento por processo biológico;

0,2 < DBO/DQO < 0,6 Tratamento biológico possível;



DBO/DQO < 0,2 Tratamento biológico muito difícil.

Outras relações importantes são aquelas entre sólidos fixos e sólidos voláteis.

Relações SF/SV, SSF/SSV, SDF/SDV elevadas indicam a predominância absoluta de

material inerte na água residuária e a necessidade de sua separação prévia a fim de se

efetivar o tratamento biológico.

b) indicação da necessidade de desarenador:

A concentração de SSF fornece a estimativa grosseira da concentração de

partículas inertes (por exemplo, a areia) podendo ser utilizada, na ausência de dados mais

precisos, no projeto de certas unidades destinadas a remover essas partículas.

c) indicação de alta salinidade:

Concentrações elevadas de sólidos dissolvidos fixos (SDF) em comparação com

sólidos dissolvidos voláteis (SDV) indicam água residuária com alta salinidade e a

provável necessidade de tratamento físico-químico, uma vez que esses sais não são

efetivamente removidos em processos biológicos.

d) Indicação de processo biológico aeróbio ou anaeróbio:

As relações nutricionais entre carbono, nitrogênio e fósforo são de extrema

importância como verificação prévia da necessidade de se adicionar nutrientes à água

residuária a ser tratada por processo biológico.

Processos aeróbios: DBO:N:P de 100:5:1.

Processos anaeróbios: DQO:N:P de 500:5:1

e) Indicação da necessidade de decantador primário:

A presença de Sólidos Sedimentáveis é indicativa da necessidade de unidade de

sedimentação antecedendo as unidades de tratamento biológico convencionais aeróbias,

ou os reatores anaeróbios, principalmente se o teor de SSF é elevado.



f) Indicação da necessidade de caixa de gordura:

Em geral, concentrações de óleos e graxas superiores a 50 mg/l são consideradas

elevadas, podendo prejudicar o tratamento biológico.

g) balanço de sólidos:

ST = SST + SDT = SSV + SSF + SDV + SDF = SVT + SFT;

SVT = SSV + SDV e SFT = SSF + SDF;

SST = SSV + SSF e SDT = SDV + SDF;

As relações descritas servem para o profissional fazer uma análise geral da

estação de tratamento de esgoto, podendo aplicá-las de forma prática e rápida. Como

objetivo deste curso demonstram-se parâmetros e tabelas para facilitar o entendimento e o

trabalho em futuras consultorias. Não temos o objetivo que o aluno termine o curso


Sólidos Totais (ST)

Sólidos Dissolvidos Totais ( SDT)Sólidos Suspenso Totais (SST)

Sólidos Suspensos

Voláteis (SSV)

Sólidos Suspenso

Fixos (SSF)

Sólidos Dissolvido

Voláteis (SDV)

Sólidos Dissolvidos Fixos (SDF)

Sólidos Voláteis Totais (SVT) Sólidos Fixos Totais (SFT)


sabendo fazer um projeto executivo, mas que ele tenha condições de ser um ‘clínico

geral’ na área de tratamento de esgoto, conseguindo realizar um estudo de concepção e de

alternativas, sabendo os caminhos necessários para aprovação de uma estação e

principalmente sabendo fundamentos operacionais dos principais tipos de tratamento.

Não será comum neste curso o uso de exemplos com respostas, pois acreditamos

que esta metodologia ‘vicia’ o estudante ao erro e inibe a forma de raciocínio. Todas as

respostas das questões serão analisadas com comentários, avaliando-se as respostas

individualmente.

0.7 Questões:

1) Caso verifique-se um crime ambiental, deve se dirigir a quem?

a) Procurador do meio ambiente ( );



b) Política Nacional do Meio Ambiente ( );

c) IBAMA ( );

d) Órgão Estadual fiscalizador ( );

e) As respostas a , c, d estão corretas ( ).

2) Uma indústria altamente poluidora quer se instalar próximo a uma área de proteção ambiental, onde

existe uma numerosa variedade de espécies. Se uma indústria lhe contratar, qual decisão você defenderia?

a) Aceitaria o desafio de tratar os esgotos desta firma próximo a área escolhida ( );

b) Tentaria convencê-los de que seria ideal um estudo de viabilidade ambiental ( );

c) Negaria o pedido por ser perto de área de proteção Ambiental ( );

d) Mostraria que eles não conseguiriam as licenças de instalação ( );

e) NDA ( );

3) O que é desequilíbrio ecológico?

a) O homem, a barata e os ratos em uma cidade ( );

b) Os mosquitos, corujas, ratos, morcegos, grilos, sapos e outros ( );

c) Muitas espécies, com número de habitantes equilibrados ( );

d) Poucas espécies com um número excessivo de habitantes ( );

e) As respostas a e d estão corretas ( );

4) Responda se a afirmação é correta:

a) O esgoto daquela indústria não tem o padrão de qualidade dentro da legislação

( ) correta ( ) incorreta

b) O esgoto daquela indústria não tem o padrão de Emissão dentro da legislação


c) O efluente daquela indústria vai tirar o enquadramento daquele rio


d) O efluente daquela indústria misturado ao rio não atenderá o padrão de qualidade estabelecido


5) Escreva o que é padrão de qualidade? Qual a sua importância?

6) Escreva o que é padrão de Emissão? Qual a sua importância?



7) Quais as principais leis que regulamentam os recursos hídricos?

8) Explique as fases de poluição de um rio?

9) O que você entende por desenvolvimento sustentável? Crescer e se desenvolver são sinônimos?

10) Uma cidade para ter qualidade de vida, necessariamente tem que ser desenvolvida?

11) Você acha que as pessoas morrem mais de diarréias, câncer e AIDS em cidades grandes ou pequenas

proporcionalmente? Justifique a sua resposta?

12) Você acha que as pessoas morrem mais de diarréias, câncer e AIDS em cidade desenvolvidas ou

subdesenvolvidas?

13) Somente as estações de tratamento de esgoto salvariam a qualidade de nossos rios? Justifique?

14) Em 1950 praticamente não tínhamos nenhum rio poluído, quantos anos você acha que levaríamos para

despoluí-los?

15) Se você fosse o Presidente da República qual seria seu plano para Despoluição de Córregos? Você

mudaria alguma das leis?

16) Qual é a diferença fundamental entre os parâmetros DQO e DBO?

17) Que problemas ao Rio podem ser causados pela presença de nitrogênio e fósforo?

18) Faça um esquema de uma ETE completa (será questão do primeiro teste).

19) Quanto de areia aproximadamente existe neste esgoto doméstico?

ST = 200 mg/l; SFT = 80 mg/l; SDF = 50 mg/l

20) Calcule a concentração de SST em mg/l?

SSV = 100 mg/l; SDV = 100 mg/l; SDF = 100 mg/l; SFT = 200 mg/l

21) Calcule a concentração de ST em mg/l?



SVT = 100 mg/l; SDV = 50 mg/l; SSF = 800 mg/l; SDF = 200 mg/l

22) Que tipo de tratamento você indicaria para os seguintes esgotos:

a) DBO = 180 mg/l; DQO = 180 mg/l; N = 20 mg/l; P = 10 mg/l

b) DBO = 1800 mg/l; DQO = 5000 mg/l; N = 60 mg/l; P = 10 mg/l

c) DBO = 1800 mg/l; DQO = 5000 mg/l; N = 100 mg/l; P = 200 mg/l

d) DBO = 180 mg/l; DQO = 1800 mg/l; N = 100 mg/l; P = 100 mg/l

e) DBO = 180 mg/l; DQO = 350 mg/l; N = 20 mg/l; P = 1 mg/l

f) DBO = 180 mg/l; DQO = 180 mg/l; N = 9 mg/l; P = 2 mg/l

23) Preencha:

Nome completo: Data de nascimento:

Sexo: Profissão:

Formação:

Onde Trabalha:

Endereço do trabalho:

Telefone para contato:

Obs.: Todos os exercícios deverão ser feitos e enviados para a correção, o envio do capítulo seguinte

depende da correção dos exercícios. Dúvidas referentes ao texto e sugestões devem ser escritas juntamente

com as respostas dos capítulos.

0.7 Bibliografias consultadas:



01. VIEIRA, S.M.M. (1992). Tratamento Anaeróbio de esgotos domésticos. Ambiente

- Revista Cetesb de tecnologia. 6 (1), 16-23.

02. CAMPOS, J.R.(1990). Alternativas para Tratamento de Esgotos Sanitários.

Consórcio Intermunicipal das bacias dos rios Piracicaba e Capivari. 03

03. FORESTI, E.(1993). Controle de processos de tratamento de despejos.

notas de aula de pós-graduação em hidráulica e saneamento na EESC-USP

04. FORESTI, E.(1998) – “Notas da aula de Processos e Operações em Tratamento

de Resíduos SHS-705”, Pós Graduação em Hidráulica e Saneamento na Escola

de Engenharia de São Carlos.

05. IMHOFF, K. R.(1986) – Manual de Tratamento de Águas Residuárias. São Paulo.

06. METCALF & EDDY(1979) – “Wastewater engineering – treatment, disposal,

reuse”2nd ed.. New York. McGraw-Hill, p. 920.

07. NUNES, J.A.(1996) - Tratamento Físico Químico de Águas Residuárias

Industriais. 2ª edição Editora J. Andrade.

08. POVINELLI, J.(1993) - Técnicas Experimentais em Saneamento Ambiental.

Relatório 3 - Universidade de São Paulo - Escola de Engenharia de São Carlos -

Departamento de Hidráulica e Saneamento.

Capítulo 1: Introdução ao Tratamento de esgoto:


“ apenas 10 % dos nossos esgotos são

tratados e 30 % são coletados

adequadamente”


1.1 Introdução:

A vazão que deve entrar numa estação de tratamento de esgoto é um dos

principais parâmetros para se projetar estações de tratamento de esgoto. A vazão tanto

serve para o dimensionamento das unidades do sistema de tratamento, quanto para o

estudo de autodepuração e enquadramento na legislação vigente.

Anteriormente a vazão de esgoto afluente a ETE é importante conhecer também

os principais tipos de sistemas de esgotamento sanitário existentes:

a. Sistema de esgotamento Unitário ou Combinado: águas residuárias (domésticas e

industriais), águas de infiltração (água do solo que penetra nas tubulações) e águas

pluviais são coletadas pela mesma tubulação.

b. Sistema separador absoluto: as águas residuárias e águas de infiltração veiculam por

tubulação independente da água de chuva.

No Brasil, devido a quantidade de chuvas, é adotado o

sistema separador absoluto. Os problemas encontrados

são os das ligações clandestinas de água de chuva nas

redes de esgoto, causando um aumento na vazão de

projeto.

No Brasil, dos cerca de 160 milhões de habitantes, apenas 48 milhões recebem

rede coletora de esgoto sanitário e apenas 16 milhões de pessoas tem seus esgotos

tratados.

Existem os sistemas locais de tratamento de esgoto que não necessitam de rede

coletora, pois os mesmos são tratados no local da sua geração. Este tipo de sistema tem

sido ótima solução para várias localidades.

Para o projetar as Estações de Tratamento de Esgoto deve-se quantificar e

qualificar o melhor possível tanto o esgoto doméstico quanto o industrial. Veremos no

capítulo 1 metodologias para a caracterização e quantificação.

1.2 Vazões de Projeto (esgoto):

a) Verificação no Local:



Para elaboração de projetos de pequenas comunidades ou indústrias que já tenham

prontas suas instalações, principalmente o sistema de coleta construído. A medição de

vazão pode ser de forma manual, com apenas um balde de volume aferido e um

cronômetro pode-se determinar a vazão de uma pequena comunidade.

Para melhor precisão deve ser feito o maior número de amostras durante um dia.

O ideal é medir a vazão 24 vezes por dia durante 1 mês.

b) Medição através de micro medição da água:

Caso exista um controle e confiabilidade no sistema de micro medição e

conhecimento do coeficiente de retorno, pode-se calcular a vazão de esgoto. A micro

medição é a somatória dos volumes que passam pelos hidrômetros das edificações.

O coeficiente de retorno representa a fração da água que retorna ao sistema

coletor de esgoto, sendo a outra parte infiltrada nos jardins ou destinada as galerias de

água pluvial. Esta metodologia deve considerar a vazão devido a infiltração na rede

coletora de esgoto.

Tabela 1: Valores usuais do coeficiente de retorno ( CR ).

Condição Grandes Cidades Cidades médias Cidades Pequenas

Cr 0,85 0,8 0,7


Q Vazão de esgoto;V Volume do recipiente;T Tempo de enchimento;Q = V / T;

“A vazão é igual ao volume do recipiente dividido pelo tempo em que o mesmo foi preenchido pelo

líquido”.


c) Vazão através da estimativa populacional:

Este método é usado principalmente quando o projeto da ETE prever um

crescimento populacional durante o tempo de operação. Para isso deve-se estudar vários

parâmetros como tendência do crescimento populacional, código de obras, plano diretor,

planejamento municipal e etc. O valor encontrado nos dá a estimativa de uma população

futura que nos dará o consuma de água e de esgoto.

c.1) Método aritmético:

P = P2 + Ka ( t – t2) onde

Método bom para ser utilizado para uma estimativa do crescimento populacional

em no máximo 5 anos de projeção.

c.2) método do prolongamento manual:


Ka = ( p2 – p1 ) / ( t2 – t1 );P1 = População do penúltimo senso;P2 = População do último senso;T1 = ano do penúltimo senso;T2 = ano do último senso;T = ano da projeção;P = População estimada para o ano de projeção.


As previsões das populações futuras podem ser estimadas prolongando-se

manualmente a curva, de acordo com a tendência geral verificada, usando um

julgamento próprio.

No prolongamento manual podem ser

utilizados gráficos de locais semelhantes

como comparação para a minimização do

erro.

Este método requer bom senso e conhecimento de locais similares para a

comparação. Deve ser sempre usado como parâmetro de comparação de outros métodos

de estimativa populacional.

c.3) método geométrico:

ln P = ln P2 + Kg ( T – T2 ) onde

Neste método o crescimento populacional é pressuposto ilimitado, portanto também

deve ser usado para tempos curtos de no máximo 5 anos.

c.4) método da curva logística:

P = K / (1 + e a – b . t );


Kg = (ln P2 – ln P1) / (T2 – T1);P1 = População do penúltimo senso;P2 = População do último senso;T1 = ano do penúltimo senso;T2 = ano do último senso;T = ano da projeção;P = População estimada para o ano de projeção.

P0 = População relativa ao tempo T0 ;



P = População estimada para o ano de projeção;

T1 – T0 = T2 – T1;

P0 , P1 e P2 devem ser tais que Po < P1 < P2;

P0 , P1 e P2 devem ser tais que Po x P2 < P1;

d = intervalo constante entre os anos To, T1 e T2.


K = 2 P0 P1 P2 – ( P1 )2 ( P0 + P2 ) P0 P2 – ( P1 )2

b = - 1 log P0 ( K – P1)

0,4343d P1 ( K – P0)

a = 1 log ( K – P0)

0,4343 P0

A curva logística possui três trechos distintos: crescimento acelerado, crescimento

retardado e estabilização. Considera-se neste método um limite de saturação (K).

O método é bom para estimativa em até 20 anos, apesar de que se deve sempre

comparar este método com o do prolongamento manual. Quanto maior o número de

informações sobre a população melhor será a estimativa da vazão.

d) Cálculo da vazão média de esgoto tendo-se estimada a população:

Q = p . q . cr / 1000 ( m3/d );

Q = p . q . cr / 86400 ( l / s );

Tabela 2: Consumo per capita de água(q).

Porte da comunidade Faixa da população (hab.)

Consumo per capita- q (l/hab.dia)

Povoado rural < 5.000 90 – 140Vila 5.000 – 10.000 100 – 160


P população estimada;q Consumo per capita de água;cr Coeficiente de retorno de esgoto;Q Vazão do esgoto.


Pequena localidade 10.000 – 50.000 110 – 180Cidade média 50.000 – 250.000 120 – 220 Cidade Grande > 250.000 150 – 300

Fonte: Sperling, M. V.(1996)

Tabela 3: Valores típicos do consumo de água(q):

Estabelecimento Unidade Vazão (l/unidade.dia)Aeroporto Passageiro 15

Alojamento Residente 130

Banheiro Público Usuário 25Bar Freguês 15

Cinema / Teatro Assento 8Escritório Empregado 50

Hotel Hóspede 150Hotel Empregado 50

Indústria (esgoto sanitário ) Empregado 70Lanchonete Freguês 15

Lavanderia – Comercial Máquina 3000Loja Banheiro 1500Loja Empregado 40

Loja de Departamento Banheiro 2000Loja de Departamento Empregado 40

Restaurante Refeição 40Clínica de Repouso Residente 400Clínica de Repouso Empregado 50

Escola rica Estudante 100Escola média Estudantes 60

Prisão Detento 400Prisão Empregado 50

Fonte: NBR 7229, Metcalf & Eddy (1991).

Tabela 4: Consumo de água industrial:

Ramo Tipo Unidade Consumo de água (m3 / unidade produzida)

Alimentar Frutas legumes em conservas 1 ton. de açúcar 40



Doces 1 ton. de produto 20Açúcar de Cana 1 ton. de açúcar 8

Matadouros 1 boi / 2,5 porcos 0.4Laticínios 1000 l de leite 8Laticínios 1000 l de leite 8Margarina 1 Ton. de

margarina15

Cervejaria 1000 l de cerveja 15Padaria 1 ton. De pão 4

Refrigerantes 1000 l de refr. 3Têxtil Algodão 1 ton. Produto 500

Lã 1 ton. Produto 600Rayon 1 ton. Produto 50

Nylon – polyester 1 ton. Produto 130Lavanderia de lã 1 ton. Produto 50

Tinturaria 1 ton. Produto 50Couro Curtume 1 ton. Pele 30

Sapato 1000 pares 5Polpa ePapel

Fabricação de Polpa 1 ton. Produto 150Embranquecimento de Polpa 1 ton. Produto 150

Fabricação de Papel 1 ton. Produto 200Polpa e papel integrados 1 ton. Produto 220

Químicas Tinta 1 empregado 110 l/dVidro 1 ton. Vidro 15Sabão 1 ton. de sabão 150

Ácido, Base e Sal 1 ton. de cloro 50Borracha 1 ton. Produto 125

Borracha sintética 1 ton. Produto 500Refinaria de petróleo 1 barril (117 l ) 0,3

Detergente 1 ton. Produto 13Amônia 1 ton. Produto 115

Dióxido de Carbono 1 ton. Produto 80Gasolina 1 ton. Produto 25

Farmacêuticos (vitaminas) 1 ton. Produto 25Mineração Carvão 1 ton. Carvão 10

Ferro 1 m3 minério 16

Fonte.: CETESB (1976), Metcalf & Eddy ( 1991) .

Uma maneira de conseguir o valor mais real possível do consumo per capita (q) é

através da verificação real, ou seja, uma pesquisa nas edificações similares:

1. Escolhe-se residências ou indústrias com mesmas características da estudada;



2. Verifica a micromedição (através dos hidrômetros) em 12 meses;

3. Verifica a população do bairro ou unidade de produção da indústria estudada;

4. q = Volume micromedido / (365 dias x população) ou

5. q = volume micromedido / produção;

6. Verifica se sistemas produtivos são similares no caso de indústria e se população tem

mesma característica no caso de residências.

obs.: Caso seja inviável o estudo acima deve-se considerar o valor médio da tabela 2.

e) Vazão de projeto:

Sabe-se que a organização social faz com que os homens tenham atitudes

similares. A grande maioria da população usa a água próximo das 12:00 e das 18:00

horas, causando um pico de vazão em alguns horários como mostrado no gráfico 1.

Com a variação da vazão variando durante o dia, algumas unidades do sistema de

tratamento de esgoto devem ser projetadas para a vazão máxima. Deve-se considerar

também as variações de consumo pela mudança de hábito devido às variações de clima

nas diversas estações do ano.

Tendo sido prática a adoção dos seguintes coeficientes de variação da vazão média de

água:

K1 = 1,2 ( coeficiente do dia de maior consumo – devido principalmente a temperatura );

K2 = 1,5 ( coeficiente da hora de maior consumo – devido aos hábitos humanos );

K3 = 0,5 ( coeficiente da hora de menor consumo );

Assim:

Qmáximo-dia (Qdmáx) = K1 . Q ;

Qmáximo-horário (Qhmáx) = K1 . K2 . Q ;

Qmínimo ( Qmín )= K3 . Q.

Deve-se adicionar aos valores acima a vazão devida a infiltração na rede coletora

de esgoto. A norma NBR 9649 da ABNT, diz: “TI, Taxa de contribuição de infiltração,

depende de condições locais tais como: Nível de água do lençol freático, natureza do

subsolo, qualidade da execução da rede, material da tubulação e tipo de junta utilizado. O

valor entre 0,05 a 1,0 l/s.km adotado deve ser justificado”.



Tabela 5: Taxas de infiltração recomendadas para projetos:

Autoria Local TI (l/s.km) AnoMetcalf & Eddy Inc. EUA 0,15 a 0,6 1981SABESP Estado de São Paulo 0,05 a 0,5 1984NBR 9649 – ABNT Brasil 0,05 a 1,0 1986J.R.Campos & F.Y.Hanai Araraquara 0,17 1997

Gráfico 1: Curvas de demanda de água da cidade de Campinas:

Como pode-se verificar nos gráficos acima, os valores de vazão de pico e mínima

deram 1,5 e 0,5 respectivamente, coerentes com os adotados nos projetos da cidade de

Campinas. Os gráficos foram monitorados pelo Eng º Emerson Marçal Júnior através de

macro medição na saída do reservatório pulmão, que abastece 90 % da cidade de

Campinas. O trabalho tinha como finalidade o controle de perdas d’água e serviu como

dados técnicos para o setor de planejamento e projetos.


CURVA DE DEMANDA

00,10,20,30,40,50,60,70,80,9

11,11,21,31,41,51,61,71,81,9

2

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

HORA

DE

MA

ND

A

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

TEM

PE

RAT

UR

Acurva de demanda

temperatura

GERÊNCIA DE OPERAÇÃO DE ÁGUA - SANASA - OPA

CURVA DE DEMANDA

00,10,20,30,40,50,60,70,80,9

11,11,21,31,41,51,61,71,81,9

2

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

HORA

DE

MA

ND

A

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

TEM

PE

RAT

UR

A

curva de demanda

temperatura


bomba

CURVA DE DEMANDA

00,10,20,30,40,50,60,70,80,9

11,11,21,31,41,51,61,71,81,9

2

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

HORA

DE

MA

ND

A

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

TEM

PE

RAT

UR

A

curva de demanda

temperatura


CURVA DE DEMANDA

00,10,20,30,40,50,60,70,80,9

11,11,21,31,41,51,61,71,81,9

2

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

HORA

DE

MA

ND

A

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

TE

MP

ER

AT

UR

A

curva de demanda

temperatura



1.3 Cálculo da vazão de um rio:

a ) Método manual para determinação da vazão instantânea:



O método manual consiste na

disposição de uma bola de isopor na

superfície da água, que com a correnteza

percorrerá uma distância pré-determinada

(L1 + L2) e com a marcação do tempo

consegue-se a velocidade média, onde

velocidade média = L1(m) + L2 (m)

dividido pelo tempo cronometrado (s).

Para diminuir o erro deve-se fazer a tirada de tempo pelo menos 30 vezes.

Para o cálculo da vazão deve-se saber a área da seção transversal do rio a cada 10

metros, o valor da seção média deve ser retirado através da média aritmética das várias

seções encontradas no decorrer do comprimento L1 e L2 (soma > 50 metros). Através de

uma régua mede-se a área da seção transversal com medidas a cada 2 metros, conforme

figura abaixo.

O valor da vazão encontrada é em relação a velocidade superficial, pois é o local

onde percorre o isopor, sabe-se que a vazão no centro é maior que a da superfície,

portanto deve-se multiplicar a vazão encontrada por 1,2 para que se tenha um valor mais

próximo do real.

b) Método para determinação da vazão instantânea através da adição de sais:

O método consiste na adição de sais no rio, através de uma vazão conhecida:


L1

L2

“A metodologia descrita é imprecisa, mas na falta de

equipamentos e dependendo da utilização,

o método manual para determinação de vazão instantânea de um rio é

uma solução bastante prática e de baixo custo. É

uma metodologia ótima para determinação da

vazão de córregos urbanos de pequena dimensão no

controle da poluição”


Qm(l/s) . Sal-m(mg/l) = Qrio(l/s) . Sal-rio(mg/l) + Qad(l/s) . Sal.ad(mg/l); Onde

Qm = Qrio + Qad = Vazão do rio (desconhecido) e do sal adicionado (conhecido);

Sal-m = Concentração de sal na mistura (conhecido por análises) ;

Sal-rio = Concentração de sal no rio antes da adição do sal (conhecido por análises);

Sal-ad = Concentração de sal adicionada ao rio (conhecido por análises);

Qad = Vazão adicionada de sal (conhecida);

Percebe-se que a única incógnita da equação acima é a vazão do rio, que pode ser

facilmente determinada com algumas análises de sólidos dissolvidos fixos.

O problema desta

metodologia é a quantidade

de sal a ser despejada no

rio, pois dependendo da

concentração pode-se não

ser aceito pelos órgãos de

controle.

Outro problema é que a condição de mistura no rio não seja a ideal, para isso é

necessário que a adição do sal seja feita uniforme em toda a seção desejada.

Para determinação da vazão instantânea de um rio com o mínimo erro deve ser

feito os dois métodos descritos acima. Lembre-se que a vazão do rio varia conforme as

variações sazonais, portanto estes métodos não podem ser usados para cálculo de

autodepuração ou como Q7,10.

c - Cálculo do Q7,10.


Distribuição uniforme do sal


O Q7,10 é a medida necessária para o estudo de autodepuração de corpos d’água e

consequentemente a definição da eficiência necessária da estação de tratamento de

esgoto.

Q7,10 (l/s) = C . Xr . ( A + B). Qm;

Qm = a + b . p (l/s . km2);

ou seja:

Q7,10 = C . Xr . ( A + B). ( a + b . p);

Tabela 6: coeficientes para determinação do Q7,10;

Região a b Xr – 10 A BA -22,14 0,0292 0,706 0,3532 0,0398B -29,47 0,0315 0,706 0,4174 0,0426C -29,47 0,0315 0,748 0,4174 0,0426D -22,14 0,0292 0,708 0,5734 0,0329E -22,14 0,0292 0,708 0,4775 0,0330F -22,14 0,0292 0,708 0,6434 0,0252G -26,23 0,0278 0,632 0,4089 0,0332H -29,47 0,0315 0,748 0,4951 0,0279I -29,47 0,0315 0,708 0,6276 0,0283J -29,47 0,0315 0,708 0,4741 0,0342K -26,23 0,0278 0,689 0,4951 0,0279L -26,23 0,0278 0,759 0,6537 0,0267M -4,62 0,0098 0,759 0,6141 0,0257N -26,23 0,0278 0,689 0,4119 0,0295O -26,23 0,0278 0,689 0,3599 0,0312P -26,23 0,0278 0,619 0,3599 0,0312Q -4,62 0,0098 0,633 0,6537 0,0267R -4,62 0,0098 0,661 0,6141 0,0257S -4,62 0,0098 0,661 0,5218 0,0284T -4,62 0,0098 0,661 0,4119 0,0295U -4,62 0,0098 0,594 0,4119 0,0295

Fonte: Assessoria de Recursos Hídricos do DAEE (1984)


Q7,10 vazão mínima anual de sete dias consecutivos e período de retorno de 10 anos;Qm vazão média das mínimas anuais de um mês;C relação Q7,10 e Qm;Xr coeficiente relativo ao período de retorno;A,B coeficientes tabelados;a,b coeficientes tabelados;p precipitação pluviométrica anual( mm/ano).


O valor encontrado deve ser multiplicado pela área da bacia a montante do ponto

desejado para a instalação de uma estação de tratamento de esgoto. Na tabela abaixo

verificam-se os rios monitorados no Estado de São Paulo.

Tabela 7: Regionalização dos principais rios do Estado de São Paulo:

RIOS DE SÃO PAULO REGIÃO CAguapeí S Z

Alto Tietê (São Paulo até Piracicaba) G XBaixo Tietê (Piracicaba até Mato Grosso) T Z

Itararé I ZJaguari K X

Mogi Guaçu N YParaíba do Sul H ZParanapanema Q Z

Pardo (afluente do Paranapanema) L ZPardo (Efluente do Mogi) O Y

Peixe R ZPiracicaba G X

Ribeira do Iguape E XSanto Anastácio R Z

São José dos Dourados U ZSapucaí Mirim P Y

Turvo M Y

Fonte: Assessoria de Recursos Hídricos do DAEE (1984)

Caso os órgãos de controle não tenham dados relativos a área de influência da

bacia, e dependendo do tamanho do empreendimento, deve-se fazer o levantamento

planialtimétrico para verificação da área de influência.

Na falta de dados sobre o índice pluviométrico, deve-se adotar valores da região

mais próxima, com as mesmas características que a estudada. Deve-se tomar o máximo

cuidado para não cometer erros grotescos que podem levar ao super dimensionamento da

estação de tratamento de esgoto, ou até a inviabilização de um empreendimento. Pode-se,

também, ocorrer um subdimensionamento levando a ineficiência da estação de tratamento

de esgoto, causando no rio um desenquadramento e conseqüente desrespeito a legislação.

O projetista pode ser processado pelo artigo 33 da lei dos crimes ambientais.

Para a cidade de Campinas, interior do Estado de São Paulo um valor médio usual

é de 1300 mm/ano.



1.4) Autodepuração dos corpos receptores:

Autodepuração de corpos receptores é a capacidade que um corpo d’água

consegue restabelecer seu equilíbrio naturalmente após o despejo dos poluentes.

No corpo d’água que recebe um lançamento de esgoto, ocorre o fenômeno do

desequilíbrio ecológico, que é o aumento do número de indivíduos de uma única espécie

com conseqüente desaparecimento de outras espécies (ver apostila zero página 26).

A autodepuração acontece em etapas conforme a figura abaixo:


Matéria Orgânica

Bactérias

Oxigênio Dissolvido

distância

distância

distância

Águas limpas degradação decomposição recuperação águas limpas


Com o passar da distância o rio adquire novamente o teor de oxigênio dissolvido

como antes do lançamento. Desta maneira dá a entender que o rio trata os esgotos e que

não é necessário o tratamento. Acontece que se o rio estiver poluído, mesmo que apenas

em alguns trechos, pode ser o suficiente para limitar alguns tipos de vida em sua total

extensão. Exemplos são os peixes que sobem o rio para desovar, ou os que necessitam da

piracema. Estudos do professor Godoy de Pirassununga mostram que os peixes sobem e

descem o rio numa sincronia e pontualidade “britânica”. Com o monitoramento de

peixes, ele conseguiu capturar várias vezes os mesmos peixes, no mesmo dia e mês só

que em anos diferentes.

A natureza tem seus mistérios e belezas, e este encanto não deve ser quebrado

pelo homem, para isso é necessário que o homem trate seus esgotos e futuramente até

diminua a produção do mesmo.

Com isso o homem instituiu leis que limitam os lançamentos nos nossos rios.

Através do estudo de autodepuração e do conhecimento das leis é que poderemos ver a

eficiência necessária numa estação de tratamento de esgoto.

O aspecto de maior importância no gerenciamento da qualidade da água, consiste

na aplicação de modelos matemáticos que possibilitem a determinação das alterações

provocadas pelas descargas nas águas dos rios, lagos, estuários e oceanos.

O desenvolvimento de tais modelos

requerem a aplicação de balanço de massa e

modelos cinéticos. Torna-se possível, desta

forma, prever a capacidade do sistema de

receber efluente, além de quantificar os

impactos causados por determinadas ações.

Um dos principais modelos matemáticos aplicados à qualidade da água foi

desenvolvido por H. S. Streeter e E. B. Phelps em 1925, para o Rio Ohio. Este modelo é

utilizado para prever o déficit da concentração de oxigênio num rio, causado pela

descarga de águas residuárias. O modelo de decaimento de oxigênio de Streeter & Phelps

na sua forma simples, correlaciona a taxa de variação do déficit de oxigênio com a

distância e respectivas taxas espaciais de desoxigenação e reoxigenação.


“Um dos modelos matemáticos mais utilizados para verificar a

autodepuração de um corpo d’água que recebe lançamento

de esgoto doméstico é o determinado por Streeter &

Phelps, para o Rio Ohio”.


A – Concentração no rio após a mistura com o despejo:

Cm = (Qrio . Crio + Qe . Ce) / (Qrio + Qe);

B – Déficit inicial de Oxigênio no rio:

Do = Cs - Cm

Tabela 8: Valores de oxigênio dissolvidos para o esgoto.

Tipo de efluente OD (oxigênio dissolvido: mg/l)Esgoto Bruto Zero – 0,5

Tratamento primário ZeroTratamento Anaeróbio Zero

Tratamento aerado 1 a 2 mg/lLagoas facultativas 3 a 7 mg/l

Fonte: Experiência do autor;

Tabela 9: Valores de Oxigênio Dissolvido de Saturação e no Rio (mg/l):

Temperatura Altitude (m) OD no rioMg/l0 500 1000 1500

10 11,3 10,7 10,1 9,5 8,2914 10,4 9,8 9,3 8,7 7,6218 9,5 9,0 8,5 8,0 6,9722 8,8 8,3 7,9 7,4 6,4826 8,2 7,8 7,3 7,1 6,1130 7,6 7,2 6,8 6,4 5,7

Fonte: Adaptado de Sperling, M. V.(1996)

Obs.: Os valores de Cs estão nas colunas de 2 a 5.


Cm Concentração na misturo;Crio Concentração no rio antes da mistura;Ce Concentração no esgoto;Qrio Q7,10 - Vazão crítica do rio;Qe Vazão média do esgoto;Obs. As concentrações podem ser para vários parâmetros como OD, DBO, DQO...

D0 Déficit inicial de oxigênio, após a mistura;Cm OD logo após a mistura;Obs.: usar concentração na mistura para verificar o oxigênio dissolvido na mistura, onde Crio = OD (oxigênio dissolvido no rio)Ce = OD (oxigênio dissolvido no esgoto) ouCm = (Qrio . ODrio + Qe . ODe) / (Qrio + Qe);


C – Cálculo da DBO5 no rio após a mistura:

DBO5m = (Qrio . DBO5rio + Qe . DBO5e) / (Qrio + Qe);

D – Cálculo da Demanda Última no rio após a mistura:

DBOu = DBO5m / (1 – e – 5 . k1);

Tabela 10: Valores de K1 para temperatura de 20º C:

Origem K1 (dia-1)Água residuária forte (DQO > 1000 mg/l) 0,4Água residuária fraca (DQO < 1000 mg/l) 0,35

Efluente primário 0,30Efluente secundário 0,20

Rios limpos 0,15Água potável 0,10

Fonte: Metcalf & Eddy (1991);

Para temperaturas diferentes de 20ºC transformar o valor através da fórmula:

K1T = K120 . (T – 20) onde T = temperatura do líquido; K120 = K1 a uma temperatura de

20ºC e = coeficiente de temperatura que é usualmente empregado com valor de 1,047.

E - Cálculo do perfil de oxigênio dissolvido em função do tempo:

ODt = Cs – [ K1. DBOu ( e- k1 . T - e – k2 .T) + Do . e – k2 . T]; K2 – K1


DBO5m DBO5 na mistura;DBO5rio DBO5 rio antes da mistura;DBO5e DBO5 no esgoto;

DBO5m DBO5 na mistura;DBOu DBO última;K1 Coeficiente de desoxigenação;

K2 Coeficiente de reaeração;K1 Coef. de desoxigenação;Do Déficit inicial de OD;Cs OD de saturação;DBOu DBO última.


Caso em algum ponto ODt for negativo o modelo de Streeter & Phelps passa a não mais

ser válido.

Tabela 11: Valores típicos de K2 para temperatura de 20ºC:

Tipos de Corpos D’água K2 ( dia –1)

Profundo RasoLagoa 0,12 0,23

Rio muito lento 0,23 0,37Rio Lento 0,37 0,46

Rio Normau 0,46 0,69Rio Rápido 0,69 1,15Corredeiras >1,15 >1,61

Fonte: Fair et al (1973), Arceivala(1981) apud Sperling(1996).

Para temperaturas diferentes de 20ºC transformar o valor através da fórmula:

K2T = K220 . (T – 20) onde T = temperatura do líquido; K120 = K1 a uma temperatura de

20ºC e = coeficiente de temperatura que é usualmente empregado com valor de 1,024.

F – Cálculo do Tempo Crítico (onde ocorre a concentração mínima de oxigênio

dissolvido):

Tc = 1 . ln { K2 . [ 1 – Do . ( K2 – K1) ]}; K2 – K1 K1 DBOu . K1

G – Cálculo do déficit crítico e da concentração crítica de oxigênio:DC = K1 . DBOu . e – k1 . Tc e ODc = Cs – Dc; K2

1.5 Eficiência necessária para instalação do tratamento de esgoto:



A eficiência necessária para a instalação de uma estação de tratamento de esgoto é

verificada através da classe do rio no qual o esgoto será despejado. Com a classe do rio

sabe-se qual é o valor mínimo de OD permissível pela legislação, portanto o valor de

ODc deverá ser igual ao valor mínimo permito pela legislação.

Após verificado o ODc, consegue-se o valor do Déficit Crítico de Oxigênio.

Através das equações G e F consegue-se 2 equações e 2 incógnitas (DBOu e Tc).

Encontrando-se o valor da DBOu através de relação já citada consegue-se o valor da

DBO5m, que através do balanço de massa consegue-se o valor da DBO5 do efluente

permitido. Assim pode-se conseguir a eficiência através de seguinte equação:

E = DBO5a – DBO5e . 100

DBO5a

1.6 Relações de concentração e vazão:

- Carga (kg /dia)= concentração (Kg /m3) . vazão (m3/dia);

- Carga (Kg/dia)= população (hab) . carga per capita (Kg/hab.dia);

- Carga (kg/dia) = contribuição por unidade produzida(kg/unid) . produção (unid);

- Concentração(Kg/l) = carga per capita (Kg/hab.dia) / quota per capita (l/hab.dia);

1.7 Principais parâmetros:


DBO5a = DBO5 afluente a ETE;DBO5e = DBO5 efluente a ETE;E = Eficiência do tratamento;


O tratamento de esgoto consiste principalmente na separação de partículas sólidas

do líquido. De maneira simplificada o esgoto poderia ser tratado com um simples filtro,

acontece que nos esgotos existem partículas pequenas (dissolvidas) que inclusive passam

por um filtro de papel. Os filtros sozinhos também causam problemas de constante

entupimento.

As partículas no esgoto podem ser classificadas quanto ao seu tamanho:

As partículas classificadas como dispérside e como dispersóide necessitam de um

pré-tratamento antes de uma filtração, pois devido ao pequeno tamanho passam pelo poro

de um filtro de papel fino. Uma maneira é a união de várias partículas pequenas

transformado-as em uma partícula grande. Este processo de união das partículas pode

ocorrer através da adição de produtos químicos ou através de contato com bactérias (o

processo biológico não é somente a união entre partículas, mas é um similar para o

entendimento do estudante iniciante).

Outra classificação dos sólidos pode ser feita de acordo com a sua

biodegradabilidade. Os sólidos podem ser biodegradáveis (voláteis) ou podem ser inertes


dispersóide dispersãodispérside

Átomos e moléculas colóides Partículas

suspensas

m 10-1 100 10 102 103 104 105 106 107

Poro papel fino Suspensões

Suspensões ou soluções

coloidais

Soluções propriament

e ditas

“Matéria orgânica é todo composto que tenha carbono na

sua estrutura molecular”Exemplo: C6H12O6


(fixos). Sólidos biodegradáveis são aqueles que entram em decomposição através da ação

de microrganismos. Sólidos inertes são aqueles que as bactérias não influenciam no seu

estado inicial.

Quase todo tipo de matéria orgânica é

biodegradável e pode ser retirada do esgoto

através de tratamento biológico. A

quantificação de matéria orgânica pode ser

feita através das análises de DBO, DQO, COT e SVT. A matéria orgânica pode ser

separada através de precipitação química, onde a matéria é coagulada, floculada e

posteriormente decantada ou pelo tratamento biológico aeróbio, anaeróbio ou facultativo.

O esgoto em geral tem uma formação complexa, além da M.O. apresentada, tem

também areia, sais, nutrientes e outros despejos das mais variadas origens. Nem sempre

consegue-se a retirada de todos os materiais numa única unidade, por este motivo as

estações de tratamento de esgoto são complexas, tendo várias unidades com objetivos

diferentes.

Tabela 12: Características de um esgoto doméstico

Parâmetro Unidade Valor médio no BrasilSólidos Totais mg/l 1200

Sólidos em suspensão totais mg/l 400Sólidos em suspensão fixos mg/l 80

Sólidos em suspensão voláteis mg/l 330Sólidos dissolvidos totais mg/l 800Sólidos dissolvidos fixos mg/l 400

Sólidos dissolvidos voláteis mg/l 400Sólidos sedimentáveis mg/l 15

DBO5 mg/l 350DQO mg/l 600

Fósforo mgP/l 15Nitrogênio Total MgN/l 50

Fonte: Experiência do autor na cidade de Campinas e cidade de São Carlos

1.8 Parâmetros para tratamento de efluentes industriais:

Um importante parâmetro caracterizador dos despejos industriais é o equivalente

populacional. Quando se fala que uma indústria tem um equivalente populacional de 10



habitantes, equivale a dizer que a carga de DBO do efluente industrial corresponde à

uma carga gerada por uma população com 10 habitantes.

E.P.(equivalente populacional) = ___Carga de DBO da indústria ( kg/dia) . Contribuição per capita de DBO x produção

O valor usualmente utilizado é o de 54g DBO/hab.dia aconselhado pela NB-570

da ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas.

Tabela 13: Equivalente populacional:Indústria Unidade de produção Equivalente populacionalConservas(frutas e legumes) 1 tonelada 500Açúcar de cana 1 tonelada de açúcar 50Laticínio sem queijaria 1000 l de leite 20 – 70Laticínio com queijaria 1000 l de leite 90 – 700Margarina 1 tonelada 500Matadouros 1 boi / 2,5 porcos 70 – 200Destilação de álcool 1 tonelada 4000Cervejaria 1 m3 150 – 350Refrigerantes 1 m3 50 – 100Vinho 1 m3 5Algodão 1 tonelada 2800Tinturaria 1 tonelada 2000 – 3500Curtume 1 tonelada de pele 1000 – 3500Sapatos 1000 pares 300Fabricação de papel 1 tonelada 100 – 300Tinta 1 empregado 20Sabão 1 tonelada 1000Refinaria de petróleo 1 barril (1171) 1PVC 1 tonelada 200Fundição 1 tonelada 100 – 300Laminação 1 tonelada 30 – 200

Fonte: Sperling, M. V.(1996)

Tabela 14: Equivalentes populacionais



Indústria Unidade Equivalente PopulacionalLacticínio sem queijaria 1000 litros de leite 25 – 70Lacticínio com queijaria 1000 litros de leite 45 – 230

Matadouro 2,5 porcos 20 – 2001 tonelada 130 – 400

Curral 1 vaca 5 – 10Chiqueiro 1 porco 3

Granja avícola 1 galinha 0,12 – 0,25Silo de ração 1 tonelada de ração 4 – 11 / dia

Ou total 200 – 650Autoclave de Batatas 1 tonelada de batatas 25 – 50

Piscicultura 100 kg de trutas 80Usina de Açúcar 1 tonelada de beterraba 45 –70

Mautaria 1 tonelada de cereais 10 –100Cervejaria 1000 l de cerveja 150 – 350Destilaria 1000 l cereais 2000 – 3500

Amidonaria 1 tonelada de milho ou trigo 500 – 900Indústria vinícola 1000 l de vinho 100 – 140

1 há de vinhedo 35 – 60Curtume 1 tonelada de pele 1000 – 3500Lanifício 1 tonelada de lã 2000 – 4500

Alvejamento de Tecidos 1 tonelada do produto 1000 – 3500Tint.c/ corantes Sulfurados 1 tonelada do produto 2000 – 3000

Indústria de Linho 1 tonelada de linho bruto 700 – 1000Celulose ao sulfito 1 tonelada de celulose 3500 – 5500

Pasta mecânica ao Papel 1 tonelada de madeira 45 – 70Fábrica de papel 1 tonelada de papel 200 – 900

Lã sintética 1 tonelada de lã sintética 300 – 450Lavanderia 1 tonelada de roupa 350 – 900

Vazamento de óleo mineral 1 tonelada de óleo 11000Aterro sanitário de lixo 1 há de área 45

Fonte: Karl e Klaus R. Imhoff (1986)

Como pode-se perceber os valores das tabelas tabelas 13 e 14 são bem diferentes,

isto deve-se principalmente as mudanças na forma de produção que tem a tendência de

preocupação com a minimização dos resíduos gerados. A tendência mundial é o desfio

chamado de emissão zero, onde através de um banco de resíduos todo o material

inaproveitado passe a ser matéria prima para outras indústrias.



1.9 Detalhes importantes da NB-570 / ABNT: Projeto de estações de tratamento de

esgoto sanitário:

Requisitos para o projeto:

- Relatório do estudo do sistema de esgotamento sanitário;

- População atendida nas diversas etapas do plano;

- Características requeridas para o efluente tratado nas diversas etapas do plano;

- Definição do ponto onde será lançado o esgoto;

- Seleção de área para construção da ETE com levantamento Planialtimétrico (1:1000);

- Sondagens preliminares de reconhecimento do subsolo;

- Cota máxima de enchente na área selecionada;

- Padrões de lançamento das industrias nas redes coletora (ver NB – 1032).

Elaboração de projeto hidráulico-sanitário compreende, no mínimo, as seguintes

atividades:

- Seleção e interpretação das informações disponíveis para o projeto;

- Definição das opções de processo para a fase líquida e para a fase sólida;

- Seleção dos parâmetros de dimensionamento e fixação de seus valores;

- Dimensionamento das unidades de tratamento;

- Elaboração dos arranjos em planta das diversas opções;

- Avaliação de custo das diversas opções;

- Comparação técnico-econômica e escolha da solução;

- Dimensionamento de órgãos auxiliares e sistemas de utilidades;

- Seleção dos equipamentos e acessórios;

- Locação definitiva das unidades, considerando a circulação de pessoas e veículos e o

tratamento arquitetônico-paisagístico;

- Elaboração do perfil hidráulico em função do arranjo definitivo;

- Elaboração de relatório do projeto hidráulico-sanitário, justificando as eventuais

divergências em relação ao estudo de concepção.

Parâmetros básicos para projeto:

- Na falta de dados de campo utilizar os valores de 54 g de DBO5 / hab.dia;



- Na falta de dados de campo utilizar os valores de 60 g de SS/hab.dia;

- Usar vazão máxima para estações elevatórias, canalizações, medidores e dispositivos

de entrada e saída;

- Usar vazão média em todas as unidades e canalizações precedidas de tanques de

acumulação com descarga em regime de vazão constante;

- Deve-se prever canalização de desvio (by-pass) para isolar a ETE;

- Deve ser previsto medidor de vazão afluente a ETE;

- A canalização de transporte de lodo deve ter velocidade entre 0,5 m/s e 1,8 m/s;

O relatório do projeto hidráulico-sanitário da ETE deve incluir:

- Memorial descritivo e justificativo, contendo informações a respeito do destino a ser

dado aos materiais residuais retirados da ETE, explicitando os meios que devem ser

adotados para o seu transporte e disposição, projetando-os quando for o caso:

- Memória de cálculo hidráulico;

- Planta de situação da ETE em relação à área de projeto e ao corpo receptor;

- Planta de locação das unidades;

- Fluxograma do processo e arranjo em planta (lay-out) com identificação das unidades

de tratamento e órgãos auxiliares;

- Perfis hidráulicos das fases líquida e sólida nas diversas etapas;

- Plantas, cortes e detalhes;

- Planta de escavações e aterros;

- Especificações de materiais e serviços;

- Especificações de equipamentos e acessórios, indicando os modelos selecionados

para elaboração do projeto;

- Orçamento;

- Manual de operação de processo, contendo no mínimo o seguinte:

- Parâmetros utilizados no projeto e descrição simplificada da ETE;

- Fluxograma e arranjo em planta da ETE e modelo da ficha de operação;

- Procedimentos de operação com descrição de cada rotina e sua freqüência;

- Identificação dos problemas operacionais e procedimentos a adotar em cada caso;

1.10) Projeto de uma estação elevatória de esgotos:



Na grande maioria das estações de tratamento de esgoto o interceptor chega na

área da ETE numa cota inferior a dos reatores, portanto é necessário o bombeamento dos

esgotos para cotas mais altas. Verifica-se na figura abaixo o projeto de uma EEE e reator

UASB em fibra de vidro:

Autor: Eng º Emerson Marçal Júnior (1998)

Percebe-se no esquema acima que a tubulação de esgoto chega numa cota abaixo

do fundo do reator UASB, necessitando de um bombeamento até a parte superior do

reator.

a) Classificação das estações elevatórias de esgoto:

- Quanto ao tamanho:

- Pequenas (< 50 l/s), médias (50 a 500 l/s) e grandes (superior a 500l/s);

- Quanto ao método construtivo:

- Ejetor pneumático (< 0,02 m3/s), Pré-moldada de poço úmido (0,006 à 0,03 m3/s),

Pré-moldada de poço seco ( 0,006 à 0,1 m3/s) e convencional (>0,06 m3/s).

- Quanto ao tipo de bomba:

- Com ejetor pneumático, com bomba tipo parafuso e com bomba centrífuga.

b) Estações elevatórias convencionais:

Para elaboração de estudo de concepção de estações elevatórias de esgoto, os

principais requisitos da NB-566 são:

- Estudo de concepção;



- Localização da estação;

- Níveis de enchente;

- Diretriz do conduto, quando houver;

- Localização do ponto de descarga do recalque.

- Levantamento topográfico, cadastramento da área;

- Sondagens para reconhecimento do solo e do nível do lençol freático;

- Vazões afluente e efluente para inicio e final de plano;

- Características do conduto afluente;

- Características do esgoto afluente.

Neste curso serão abordadas as estações elevatórias de esgoto convencionais, que são

a grande maioria das EEE instaladas no Brasil. As estações elevatórias convencionais

podem ser classificadas em:

- Poço seco:

- Conjunto motor-bomba de eixo horizontal;

- Conjunto vertical de eixo prolongado – bomba não submersa;

- Conjunto motor-bomba de eixo vertical – bomba não submersa;

- Conjunto motor-bomba auto scorvante.

- Poço úmido:

- Conjunto vertical de eixo prolongado – bomba submersa;

- Conjunto motor-bomba submerso.


motor

Válvula de gaveta

Válvula de retenção

Bomba

Nível máximo

Nível

mínimo

Extravasor

motor

Válvula de gaveta

Válvula de retenção

Bomba

Nível máximo

Nível

mínimo

Extravasor


c) Dimensionamento do poço de sucção (bombas de rotação constantes):

O volume útil mínimo do poço de sucção é determinado por:

V = 0,25 . Q . T; onde T = Tempo de ciclo e Q = capacidade máxima da maior bomba.

Fórmula indicada pela ABNT – NB569/1989

Tabela 15 – Recomendações para escolha do tempo de ciclo

Autor o entidade Potência do motor Tempo de cicloSABESP < 300cv 10 mim

>300 cv Consultar fabricantesFlomatcher Até 15 HP 10 mim

20 a 50 HP 15 min60 a 200 HP 30 min250 a 600 HP 60 min

Metcalf & Eddy Até 20 HP 10 min20 a 100 HP 15 min100 a 250 HP 25 min> 250 HP Consultar fabricantes

Algumas recomendações da NB 569 / ABNT 1989:

- Não permitir a formação do vórtice;

- Não permitir descarga livre, nem velocidade > 0,60 m/s;

- Não permitir depósitos no fundo ou cantos do poço de sucção;



- Não permitir circulação que favoreça a tomada por uma ou mais bombas.

O volume efetivo do poço de sucção é a relação entre o volume compreendido entre o

fundo do poço e o nível médio de operação das bombas:

Ve = Qm x Td; onde Td – Tempo de detenção no poço(min) < 30 min (NB – 569);

Qm – Vazão média de projeto afluente à elevatória no início de

operação (m3/min) e é desejável Ve < Qm x 30.

d) Dimensionamento dos condutos:

Recomendações de velocidade da NB-569(1989):

- Na sucção: 0,6 < V < 1,5 m/s;

- No recalque: 0,60 < V < 3 m/s;

e) Dimensionamento do conjunto motor-bomba:

H = Hg + Hs ;

- Potência fornecida pela bomba:

Pl = . Q . H;

- Rendimento da bomba:

= Pl / Pb ;


H Altura manométrica total;Hg Altura geométrica Total;Hs Perda de carga Total;

“ As perdas de cargas podem ser calculadas com um livro de hidráulica, caso seja um pré-

dimensionamento considerar H = 1,4 . Hg”

Pl = Potência líquida fornecida pela bomba, KW; N.m/s; = peso específico da água N/m3;Q = Vazão, m3/s;H = Altura manométrica total, m.

= rendimento ou eficiência da bomba;Pb = potência consumida pela bomba, KW; N.m/s.


Obs. 1.: Para a escolha do tipo de bomba necessária é ideal consultar os fornecedores de

bombas com seus respectivos catálogos e curvas de rendimento;

Obs. 2.: Deve ser considerado a instalação de pelo menos 2 conjuntos motor-bomba;

f) Sistema de controle e operação das Bombas:

- Sensor tipo bóia;

- Sensores pneumáticos;

- Sensores elétricos;

- Painel de comando elétrico:

- Comando liga-desliga das bombas;

- Chave seletora automático-manual;

- Chave seletora de bombas;

- Alarme e sinalização de defeitos;

- Sinalização de operação;

- Indicador de corrente (amperímetro);

- Indicador de tensão (voltímetro);

- Controle de rotação do motor;

- Supervisão do sistema.

g) Principais requisitos para o projeto de uma EEE:

- Memorial descritivo da instalação;

- Memória de cálculo hidráulico;

- Especificações dos serviços em materiais;



- Orçamento;

- Desenhos;

- Arquitetura e urbanização, Fundação e estrutura, instalações prediais, tubulações,

eletricidade, perfil hidráulico, esquemas e diagramas complementares;

- Manual de operação.

h) Recomendações de projeto gerais:

- instalações de “by-pass”;

- instalação de “Stop-Log”;

- instalação de equipamentos para remoção de sólidos grosseiros;

- instalação de dispositivos para medição;

- possibilidade de inspeção e manutenção;

Para conseguir um bom projeto é necessário que o projetista conheça muito bem a

operação de uma estação de tratamento de esgoto. Deve-se antes de iniciar um projeto,

visitar pelo menos umas 10 estações elevatórias de esgoto. O conhecimento de problemas

operacionais que ocorrem com o passar do tempo na operação de uma EEE e sua

correção no projeto devem ser parte da rotina de um bom projetista.

É normau a verificação de erros consecutivos de projetistas renomados, devido ao

pouco tempo dos mesmos para realizarem visitas às instalações de seu projeto. Um bom

projeto é feito 70 % fora do escritório e 30% dentro do escritório. Dentro do escritório

somente é elaborado o dimensionamento. Os detalhes devem ser feitos através de visitas

a instalações bem sucedidas.

1.11 Exercícios:

1. Quais são os principais tipos de sistemas de esgotamento sanitário? Qual é o

sistema utilizado no Brasil?

2. Qual é a situação do esgotamento sanitário no Brasil? E do tratamento?



3. O que é sistema Local de tratamento?

4. Na seguinte indústria foi monitorado o despejo de esgoto no rio:

T(s) 50 50 50 50 50

Horas 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

T(s) 50 25 25 25 25 25 25

Horas 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

Obs: significa que não está saindo água da tubulação.

a) Qual é a vazão média entre as 7 e 12 horas?

b) Qual é a vazão média entre 13 e 18 horas?

c) Qual a vazão média entre 7 e 18 horas?

d) Qual a vazão média diária?

5. Na mesma indústria do exercício 4 foi micromedido o seguinte volume:

7:00 horas do dia 12 de janeiro: 1083457 Litros;

7:00 horas do dia 13 de janeiro: 1150957 Litros;

a) Qual a vazão média diária de água?

b) Calcular o coeficiente de retorno desta a indústria usando os valores do exercício

04?

6. Estimar a população para o ano de 2020?

Censo:

1970 - 250000 habitantes; 1980 – 350000 habitantes; 1990 – 425000 habitantes;

1998 – 475000 habitantes.



a) pelo método aritmético;

b) pelo método do prolongamento manual;

c) pelo método geométrico;

d) pelo método da curva logística;

e) Qual as 2 melhores alternativas? Justificar?

7. Determine usando os dados da alternativa e) da questão 6:

a) Vazão média do consumo de água?

b) Vazão máxima horária de água?

c) Vazão máxima diária de água?

d) Vazão média de esgoto?

e) Vazão mínima de água?

8. Calcular a vazão de esgoto?

a) população : 4000 hab.;

b) população: 10000 hab.;

c) população: 30000 hab.;

d) população: 100000 hab.;

e) população 300000 hab.;

f) Bar com 100 fregueses por dia;

g) Hotel com 50 hóspedes por dia e 5 funcionários;

h) Escola particular com 15 funcionários;

i) Restaurante com 200 refeições por dia;

9. Calcular a vazão da indústria?

a) Cervejaria que produz 1000000 de litros por mês;

b) Curtume que produz 10 toneladas por mês;

c) Fábrica de papel que produz 1000 toneladas por ano;



10. No item d) da questão 7 não foi considerado a taxa de infiltração de água na rede

de esgoto. Para projetar a estação de tratamento de esgoto é necessário este valor.

Sabe-se que existem 100 km de rede de esgoto. Calcular a vazão média de projeto

(vazão média + vazão devido a infiltração)?

11. Rascunhar no papel uma curva de demanda de água típica? Explicá-la?

12. Quais as metodologias para determinação da vazão instantânea de um rio?

13. Para medir a vazão de um rio uma equipe de Saneamento fez algumas medidas

no rio:

Área da Seção ( m2) 10 11 12 15 14 14 8 9 9 8 8

Distância (metros) 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

T(s) 700 650 750 700 700 700 675 680 690 685 703 715 680 675 676 665 660 675 673 675

Qual é a vazão instantânea do rio (usar item 1.3 a)?

14. Qual a vazão instantânea do rio?

Qrio = ?; SDFrio = 10 mg/l; SDFmistura = 100 mg/l; SDFsal = 1000 mg/l;

Qsal = 1 l/s; Qmistura = Qrio + Qsal;

15. Calcular o Q7,10 do Rio Corumbataí ( rio afluente ao rio Piracicaba)?

Área de influencia anterior a estação de tratamento de esgoto: 10000 há;

1 há = 10000 m2;

Índice pluviométrico= 1300 mm / ano;

16. O que é poluição de um rio?



17. O que é autodepuração de um rio?

18. Dados:

Qrio = 5000 l/s; DBOrio = 10 mg/l; Qe = 10 l/s; DBOe = 1500 mg/l;

Calcular a concentração do rio após a mistura?

19. Dados:

Qrio = 5000 l/s; ODrio = 7 mg/l; Qe = 10 l/s; ODe = 1 mg/l; ODsaturação = 8 mg/l;

Calcular o déficit inicial de OD no rio?

20. Com os dados das questões 18 e 19. Calcular a DBOu na mistura?

21. Usando os dados das questões anteriores, traçar o perfil de oxigênio dissolvido

em função do tempo e da distância?

22. Qual o OD crítico? Qual o tempo e a distância que ocorrerá o ODcritíco?

Obs.: Usar dados das questões acima.

23. Calcule a eficiência da ETE?

a) DBO5afluente = 450 mg/l; DBO5efluente = 90 mg/l;

b) DBO5afluente = 800 mg/l; DBO5efluente = 87 mg/l;

c) DBO5afluente = 350 mg/l; DBO5efluente = 40 mg/l;

d) DBO5afluente = 4500 mg/l; DBO5efluente = 500 mg/l;

24) Calcule a carga orgânica?

a) DQO = 300 mg/l, Q = 100 l/s;

b) Com os valores da alternativa a) estimar a população;

c) População de 10000 habitantes e carga per capta 54 g DBO / hab. Dia;

25) Como podem ser classificados os sólidos presentes no esgoto?



26) O que é matéria orgânica?

27) Qual é a carga orgânica?

a) 3 toneladas de açúcar;

b) 1 tonelada de papel;

c) 10000 litros de vinho;

d) 3000 porcos;

e) 10000 galinhas;

f) 100 vacas;

28) Quais os principais tipos de EEE (estações elevatórias de esgoto)?

29) Quais classificações podem ser dadas as estações elevatórias de esgoto?

30) Quais as principais funções de uma EEE?

31)Dimensionar um poço de sucção de uma EEE que tenha uma vazão de 1 l/s e H =

10 metros;

Adotar: bomba;

32) Qual o conjunto motor – bomba poderia ser utilizado na questão anterior?

33. Qual o tipo de tratamento que você escolheria para este tipo de efluente?

Características dos esgotos sanitários antes do sistema de tratamento e concentrações máximas admitidas do efluente tratado.Constituinte Esgoto Bruto

(mg/l)Efluente Tratado(mg/l)

Sólidos Totais 800 200 Dissolvidos Totais 550 190



Dissolvidos Fixos 330 185 Dissolvidos Voláteis 220 5 Suspensos Totais 250 10 Suspensos Fixos 60 3 Suspensos Voláteis 190 7Sólidos Sedimentáveis 10 0 DBO5 250 10 COT 150 3 DQO 450 45Nitrogênio (Total) 45 < 5 Orgânico 20 < 1 Amoniacal 25 0

34. Uma descarga em um pequeno córrego possui as seguintes características:

Esgoto Inverno VerãoQ (m3/s) 0,1 0,1T(º C) 21 21DBO5 (g/m3) 100 100OD (g/m3) 0 0,0K20 ºC ( d-1) 0,2 0,2Córrego Inverno VerãoQ (m3/s) 3 1,5T(º C) 12 25DBO5 (g/m3) Zero ZeroDéficit de OD (g/m3) Zero ZeroKt ( d-1) 0,08 0,26K2t ( d-1) 0,55 0,40Determine o maior déficit de OD e a concentração de OD mínimo a jusante

35) Qual é a eficiência necessária da ETE A e da ETE B para remoção de DBO5?



Distância entre o lançamento da cidade A e o rio principal = 5000 metros.

Distância entre a cidade B e a interseção dos dois rios = 15000 metros.

1.11) Bibliografias Consultadas:


Esgoto:DBO5 = 300 mg / lOD = zero mg/lQ = 120 l/s

Rio classe 4

Rio classe 3 a

b

Esgoto:DBO5 = 300 mg / lOD = zero mg/lQ = 100 l/sRio:

Qr = 100700 l/s

Qr = 30000 l/s


01. NB-570/ABNT(1990). Projeto de estações de tratamento de esgoto sanitário.

Associação Brasileira de Normas Técnicas.

02. CAMPOS, J.R.(1990). Alternativas para Tratamento de Esgotos Sanitários.


03. NB-7229/ABNT(1993). Projeto, construções e operação de sistemas de tanques

sépticos. Associação Brasileira de Normas Técnicas

04. FORESTI, E.(1998) – “Notas da aula de Processos e Operações em Tratamento de Resíduos SHS-705”, Pós Graduação em Hidráulica e Saneamento na Escola de Engenharia de São Carlos.

05. IMHOFF, K. R.(1986) – Manual de Tratamento de Águas Residuárias. São

Paulo.

06. METCALF & EDDY(1979) – “Wastewater engineering – treatment, disposal,


07. NUNES, J.A.(1996) - Tratamento Físico Químico de Águas Residuárias


08. TSUTIYA, M. J.& SOBRINHO, P. A.(1999) – Coleta e transporte de esgoto

sanitário. 1ª Edição :Departamento de Engenharia Hidráulica e Sanitária da

Escola Politécnica da Universidade de São Paulo.

09. SPERLING, M. V. (1996) – Introdução à qualidade das águas e ao tratamento de

esgotos. 1 ª edição: Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental;

Universidade Federal de Minas Gerais.



10. MARÇAL, E. J (1997) – Estudo de Autodepuração de esgotos sanitários:

Relatório realizado na Sanasa – Campinas como parte do trabalho de

despoluição de córregos urbanos.

11. NB-569/ABNT (1989) – Projeto de estações elevatórias de esgoto sanitário:


12. FORTES, J., CUNHA, C. (1994). Influência das águas continentais sobre as regiões

costeiras: Enfoque da legislação atual. Qualidade de águas continentais no

Mercosul. ABRH publicação n º 2, dez. 1994. 420p.

Capítulo 2: Tratamento Preliminar:

2.1 Introdução.



A despoluição dos córregos acontece através de vários mecanismos, sendo que os

principais são: o tratamento do esgoto, o reuso da água e a mudança de hábito.

O tratamento de esgoto pode ser definido, como a retirada de poluentes da água,

através de processos biológicos, químicos ou por meio de operações físicas.

O reuso da água, refere-se a seu reaproveitamento para usos menos restritivos;

Como exemplo, pode ser citada a utilização da água da pia do lavatório, sendo esta

retornada para água do vaso sanitário. É importante perceber que a água do vaso sanitário

não requer a presença de flúor.

A mudança de hábito por parte da população pode

ocorrer em residências, através da diminuição da descarga de

dejetos, tanto pelo vaso sanitário (papel higiênico, fios de

cabelo e produtos de limpeza), como pelo lavatório (restos de

comida e produtos de limpeza). Nas indústrias seriam

necessárias mudanças na forma de produção, ou seja, estudar

a maneira de produção que forme o menor número de

resíduos possível.

Neste curso estaremos dando ênfase, principalmente para o tratamento de esgoto:

Entretanto cabe lembramos, que a mudança de hábito e o reuso são quase sempre mais

eficazes e de menor custo de implantação e operação.

Ter coragem de projetar e questionar “verdades absolutas” é muito importante;

infelizmente vemos que os livros editados na década de 1990 apresentam poucas

mudanças tecnológicas em relação aos publicados na década de 1970.

Esta apostila tentará mostrar possibilidades diferentes das convencionais, dando-

se ênfase ao lado prático do Tratamento de Esgoto.

É prioridade, o entendimento dos principais conceitos para que o leitor consiga

assimilar com facilidade, as diferenças entre os vários tipos de unidades existentes, para

se tratar águas residuárias.

O tratamento de águas residuárias pode incluir várias técnicas e pode ser

realizado, de maneira a garantir um grau de tratamento compatível com as condições

desejadas pelo rio.


“Questionar verdades

absolutas é muito

importante nos projetos de

engenharia”


As diversas fases ou graus de tratamento convencional costumam ser classificados

como:

a) Tratamento Preliminar: Destina-se à preparação das águas de esgoto para uma

disposição ou tratamento subsequente. As unidades preliminares podem compreender:

- Grades ou desintegradores;

- Caixas de areia ou desarenadores;

- Tanques de remoção de óleos e graxas;

- Aeração preliminar;

- Tratamento dos gases.

b) Tratamento Primário: Além das operações preliminares poderá incluir:

- Decantação primária;

- Precipitação química;

- Digestão dos lodos;

- Disposição sobre o terreno, incineração ou afastamento dos lodos resultantes;

- Desinfecção;

- Filtros grosseiros.

c) Tratamento Secundário: São aqueles que apresentam tratamento biológico:

- Filtração biológica aeróbia;

- Filtração biológica anaeróbia;

- Lodos ativados;

- Reatores anaeróbios.

d) Tratamento Terciário: São aqueles que objetivam a remoção de nutrientes:

- Tratamento avançado;

- Tratamento combinado.

2.2 Separação sólido/líquido.

2.2.1 - Separação de Sólidos Grosseiros em Suspensão.



A separação de sólidos grosseiros em suspensão, presentes em efluentes líquidos pode

ser feita, através das operações de gradeamento e peneiramento.

a) Gradeamento:

São dispositivos constituídos por barras paralelas e igualmente espaçadas que

destinam-se a reter sólidos grosseiros em suspensão e corpos flutuantes.

O gradeamento é a primeira unidade de uma estação de tratamento de esgoto, sendo

que essa unidade, só não deve ser prevista, na ausência total de sólidos grosseiros no

efluente a ser tratado.

Tabela 1. Aberturas ou espaçamentos e dimensões das barras :

Tipo de grade: Espaçamento (mm):

Espessuras mais usuais (mm):

Grosseira40 10 e 1360 10 e1380 10 e 13100 10 e13

Média20 8 e 1030 8 e1040 8 e 10

Fina10 6, 8 e 1015 6, 8 e 1020 6, 8 e 10

Tabela 2. Eficiência do sistema de gradeamento (E):

t a = 20 mm a = 25 mm a = 30 mm6 mm 75 % 80 % 83,4 %8 mm 73 % 76,8 % 80,3 %10 mm 67,7 % 72,8 % 77 %13 mm 60 % 66,7 % 71,5 %

a: espaço entre as barras;

t: espessura das barras;

O sistema de gradeamento pode conter uma ou mais grades. As grades grosseiras

são utilizadas, quando o esgoto apresenta grande quantidade de sujeira. Nas grades são



retidas pedras, pedaços de madeira, brinquedos, animais mortos e outros objetos de

tamanho elevado.

As grades média e fina devem ser utilizadas para retirada de partículas, que

ultrapassam o gradeamento grosseiro. As grades fina e média só devem ser instaladas,

sem o gradeamento grosseiro, no caso de remoção mecânica dos resíduos.

- Dimensionamento da área necessária para o canal das barras

As velocidades recomendadas através das barras são de:

Máxima: 0,75 m/s;

Mínima: 0,40 m/s.

Esses valores devem ser verificados para as velocidades máxima, média e mínima.

S (área do canal) = Au / E;

A altura da lâmina de água, a montante da grade é determinada pelo nível de água,

da unidade subsequente e pela perda de carga na grade.

- Perda de carga nas grades:

Hf = 1,43 (V2 + v2) / 2 . g

Deve-se também calcular, a perda de carga, nos casos em que a grade fica 50 %

suja; isto é, quando a velocidade do fluxo se torna duas vezes maior.

Tabela 3: Composição do material retido nas grades.

Papéis 10 a 70 %Estopa 10 a 20 %


Au = área livre = Au = Q/V;E = Eficiência (Tabela 2);

V = Velocidade através das grades (usual = 0,6 m/s);v = Velocidade a montante da grade = V . E;g = 9,8 m/s2;Hf = perda de carga nas barras.


Trapos e panos 5 a 15 %Materiais diversos 20 a 60 %Material volátil 85 %

Fonte: DAE – Departamento de Água e Esgoto do Estado de São Paulo (1969);

Após retido pelo sistema de gradeamento, o material deve ser removido e exposto

a luz, para secar, sendo em seguida encaminhado para um aterro sanitário ou incineração.

Para pequenas estações (vazão < 5 l/s), pode-se enterrar este material, desde que,

adequadamente. Deve-se ter vários cuidados para que não ocorra o acúmulo de resíduos

no gradeamento, para consequentemente não haver mau cheiro.

Obs.: É necessário prever acesso, para o operador manusear adequadamente o rastelo

e local para secagem e disposição diária do resíduo, até que o mesmo seja levado para o

aterro.

b) Peneiramento:


45 º a 60º

a

t

Limpeza manual com rastelo


O peneiramento tem como objetivo principal, a remoção de sólidos grosseiros

com granulometria maior que 0,25 mm. As peneiras podem ser classificadas em estáticas

e rotativas. Estas devem ser usadas principalmente, em sistemas de tratamento de águas

residuárias industriais, sendo que, em muitos casos, os sólidos separados podem ser

reaproveitados.

Podem ser utilizadas anteriormente aos Reatores Anaeróbios, já que estes

apresentam ótimo desempenho no tratamento de efluentes líquidos, com baixas

concentrações de matéria orgânica solúvel e particulada.

O aparecimento de peneiras mecanizadas tende a mudar o uso quase exclusivo do

gradeamento, no tratamento preliminar de esgotos sanitários.

- Peneiras estáticas:

Neste tipo de operação o efluente flui na parte superior, passando pela peneira

inclinada, sendo posteriormente encaminhado para unidade seguinte. Os sólidos fixados

na peneira são empurrados pela força do próprio efluente.

Este tipo de peneira é muito empregado nas indústrias; de celulose e papel, têxtil, nos

frigoríficos, curtumes, fábricas de sucos, fecularias, como também na remoção de sólidos

suspensos de esgotos sanitários.

- Peneiras rotativas:


afluente

Efluente

Sólidos retidos

Peneira estática


Nesta peneira, o efluente penetra através da parte superior da peneira, atravessa as

fendas, sendo recolhido na caixa inferior. Os sólidos são removidos por uma lâmina

raspadora, sendo recolhido em um vaso coletor.

Para dimensionar as peneiras rotativas, é necessário saber a taxa de aplicação, que

é determinada pelo fabricante.

A = Q / I onde

2.2.2 - Separação de Partículas Discretas.

Partículas discretas são aquelas que durante a sedimentação, não alteram sua

forma, peso ou volume.

Nos sistemas de tratamento de esgoto doméstico, partículas discretas são quase

totalmente constituídas de areia, que surge através do sistema de coleta mau construído.

Outras partículas discretas são os cereais, muito encontrados em indústrias

alimentícias.

As partículas discretas devem ser retiradas antes do processo biológico, devido as

suas características abrasivas; por serem inertes e tenderem a se acumular nos sistemas de

tratamento.

As partículas de areia devem ser removidas, nas unidades de tratamento

preliminar, denominadas caixas de areia ou desarenadores. Essas unidades são

dimensionadas a partir do conhecimento da velocidade de sedimentação das partículas.

Tabela 4: Velocidade de sedimentação em relação ao tamanho da partícula:

Tamanho das partículas Fórmula de Allen Valores práticos1,0 mm 8,5 cm/s 10 cm/s0,5 mm 4,3 cm/s 5 cm/s0,3 mm 2,6 cm/s 3 cm/s0,2 mm 1,7 cm/s 2 cm/s0,1 mm 0,9 cm/s 1 cm/s


A = área da tela;Q = vazão (m3/h);I = Taxa de Aplicação (m3 / m2. dia)


a- Caixa de Areia e Desarenadores:

- Velocidade nas caixas de areia:

A velocidade recomendada para projeto de caixas de areia é da ordem de 0,30

m/s. A velocidade na caixa de areia deve ser menor do que 0,45 m/s e maior do que 0,10

m/s para qualquer etapa de um projeto.

- Largura das caixas de areia:

b = Qmax / (hmax . V) onde

Z = ( Qmax . Hmin – Qmin . Hmax) / ( Qmax - Qmin );

onde


Planta Baixa

Corte

Gradeamento, Caixa de Areia e Calha

Parshall

b = Largura da caixa de areia;hmax = Hmax + Z;V = Velocidade adotada nos canais.

Qmax = Vazão máxima;Qmin = Vazão mínima;Hmáx = altura máxima; Hmín = altura mínima.


H = ( Q / k)1 / n;

Tabela 5. Valores de n e k:

W N K3” 1,547 0,1766” 1,580 0,3819” 1,53 0,5351’ 1,522 0,6902’ 1,550 1,426

Tabela 6: Valores de vazão (l/s), nos medidores Parshall:

H (cm) Garganta W

3” 6” 9” 1’3 0,8 1,4 2,5 3,14 1,2 2,3 4,0 4,65 1,5 3,2 5,5 7,06 2,3 4,5 7,3 9,97 2,9 5,7 9,1 12,58 3,5 7,1 11,1 14,59 4,3 8,5 13,5 17,710 5,0 10,3 15,8 20,911 5,8 11,6 18,1 23,812 6,7 13,4 21,0 27,413 7,5 15,2 23,8 3114 8,5 17,3 26,6 34,815 9,4 19,1 29,2 38,416 10,8 21,1 32,4 42,517 11,4 23,2 35,6 46,818 12,4 25,2 38,8 5119 13,5 27,7 42,3 55,220 14,6 30 45,7 59,825 20,6 42,5 64,2 83,830 27,4 57,0 85,0 111,035 34,4 72,2 106,8 139,040 42,5 89,5 131,0 170,045 51,0 107,0 157,0 203,050 - - 185,0 240,055 - - 214,0 277,060 - - 243,0 314,0



65 - - - 356,070 - - - 402,0

- Comprimento da caixa de areia (m):

Tabela 7: Valores de taxa de escoamento superficial (m3/m2.dia):

Diâmetro médio (mm)

% Remoção

100 % 90 % 85 %0,16 288 390 5000,20 400 670 8700,25 650 1100 1300

A taxa de escoamento superficial é utilizada, para verificação do cálculo de

diversas unidades de tratamento de água e de esgoto. Através de dados de estações

operando, pode-se obter valores para comparação com os dados de projeto.

Para caixas de areia, o valor adotado para a boa eficiência deve variar entre 600 e

1200 m3/m2.dia, ou seja, em cada m2 de área superficial, é possível passar uma vazão

entre 600 e 1200 m3/dia. No caso de uma caixa de areia com área de 5 m2, pode-se ter

uma vazão entre 3000 e 6000 m3/dia.

L = V . hmáx / (Q/A) onde;

Considerando-se:

velocidade = 0,30 cm/s;

Q/A = 1150 m3/m2.dia (0,0133 m/seg);

É possível obter uma eficiência de 90 %, na remoção de partículas maiores que 0,25 mm.

Se L = 0,3 . hmáx / 0,0133, então L = 22,5 . hmáx;

- Área da seção transversal da caixa de areia ( m2):

S = b . hmáx;


L = comprimento da caixa de areia (m);Q/A = Taxa de escoamento superficial (m3/m2.dia);V = Velocidade no canal (m/s);hmáx = altura da lâmina d’água.


Obs.: Ao se calcular uma caixa de areia deve-se, após o dimensionamento, verificar se as

velocidades e as taxas de escoamento superficial estão dentro dos valores descritos.

Tabela 8: Verificação das dimensões da caixa de areia.

Q m3/s H m h m b(m) S(m2) L (m) Velocidade (m/s) Taxa (m3/m2.dia)Qmáx Hmáx Hmáx b Smáx L 0,15 < v < 0,45 600 < TES < 1200Qméd Hméd Hméd b Sméd L 0,15 < v < 0,45 600 < TES < 1200Qmín Hmín Hmín b Smín L 0,15 < v < 0,45 600 < TES < 1200

Tabela 9: Dimensões do vertedor Parshall:W A B C D E F G K N L / S

Pol Cm Cm Cm Cm Cm Cm Cm Cm Cm Cm Qmín Qmáx

3 7,6 46,6 45,7 17,8 25,9 61,0 15,2 30,5 2,5 5,7 0,85 53,86 15,2 62,1 61,0 39,4 32,1 61,0 30,5 61 7,6 11,4 1,42 110,49 22,9 88,0 86,4 38,0 57,5 76,3 30,5 45,7 7,6 11,4 2,55 251,912 30,5 137,2 134,4 61,0 84,5 91,5 61,0 91,5 7,6 22,9 3,11 455,618 45,7 144,9 142,0 76,2 102,6 91,5 61,0 91,5 7,6 22,9 4,25 696,224 61,0 152,5 149,6 91,5 120,7 91,5 61,0 91,5 7,6 22,9 11,89 936,7

b – Caixa de areia circular:

Neste tipo de caixa, a areia também é retirada na entrada da estação de tratamento

de esgoto; o que a diferencia das caixas de areia retangulares é a ocupação do espaço.

Apesar de ocupar a mesma área, este tipo de unidade pode adequar-se melhor ao espaço

disponível para sua instalação.

Em casos que não exista área suficiente para a instalação de caixas de areia

retangulares, devido ao seu grande comprimento, pode-se projetar caixas de areia com

formato circular.


A


Fonte: Projeto de estação Pré-Fabricada em fibra de vidro.

O cálculo das caixas de areia circular deve considerar a mesma taxa de

escoamento superficial, adotadas no cálculo de caixas de areia retangulares. Devem ser

usadas para população menor que 10.000 habitantes.

- Falhas operacionais dos desarenadores:

Algumas evidências de falhas na operação são, o aparecimento de excesso de

matéria orgânica no material removido, que pode ser causado, pela variação na

velocidade do canal e pelo tempo de retenção muito longo; este pode ser prevenido com a

instalação de um sistema de aeração. Outra evidência é o arraste de areia no efluente,

causado pela velocidade do esgoto, ser maior do que a do projeto, ou por haver demora

na limpeza das caixas de areia. Isto pode ser prevenido, com o uso de duas caixas em

paralelo e pela limpeza com maior freqüência.

2.3 Caixa de gordura:

Os líquidos, as pastas e demais corpos não miscíveis com a água, mas que têm

peso específico menor, e portanto tendem a flutuar na superfície, podem ser retidos por

dispositivos muito simples, denominados caixas de gordura.

Os esgotos domésticos possuem grande quantidade de óleos, graxas e outros

materiais flutuantes. Existe então, a necessidade da remoção destes materiais para se

evitar: obstruções dos coletores, aderência nas peças especiais das redes de esgoto,



acúmulo nas unidades de tratamento e principalmente aspectos desagradáveis no corpo

receptor.

As características de uma caixa de gordura dependem, da localização onde será

instalada, do tipo de efluente e da quantidade de esgoto a ser tratado.

Os principais sistemas são:

- Caixa de gordura domiciliar;

- Caixa de gordura coletiva;

- Remoção de gordura nas unidades de tratamento;

- Tanques aerados ou flotadores;

- Separadores de óleo.

Suas características físicas devem ser dimensionadas para as seguintes condições:

- Capacidade de acumulação de gordura entre cada limpeza;

- Condições de tranqüilidade hidráulica;

- Entrada e saída projetados para permitir escoamento do efluente;

- Distâncias mínimas respeitadas;

- Condições de vedação para maus odores e contato com insetos e roedores.

As gorduras são normalmente originadas, dos esgotos de cozinha, ou de despejos

industriais típicos. Possuem capacidade de se agrupar, alterando o tempo de detenção de

acordo com a velocidade de ascensão; esta velocidade pode ser observada em cilindros

graduados, pela determinação do tempo necessário para formar uma camada de escuma

na superfície do líquido.

2.3.1 Parâmetros de Dimensionamento;

Para óleos vegetais, animais e minerais, cuja densidade é próxima de 0,8 g/ml,

basta a detenção de 3 minutos nas unidades até 10 l/s, de 4 minutos para unidades até 20

l/s e de 5 minutos para unidades maiores que 20 l/s.

Para temperaturas maiores que 25º C pode-se adotar tempo de detenção maior,

sendo o máximo de 30 minutos.



O fundo do tanque deve ser fortemente inclinado em direção à saída, para evitar o

acúmulo de sólidos sedimentáveis. Caso não seja possível a inclinação do fundo deve-se

efetuar limpezas periódicas.

As caixas podem ser circulares ou retangulares; deve haver uma entrada afundada

para evitar a turbulência e uma saída também afundada, para arraste dos sólidos

sedimentáveis.

A área necessária é a vazão máxima dividida pela velocidade.

A (m2) = Q (m3/ h) / V(m/h);

V (m/h) = H (m) / T (h);

- Volume de gordura acumulada por tempo;

Vg(l/s) = Qm (l/s) . y (mg/l) / C (mg/l);

- Tempo necessário entre cada limpeza:

T(s) = Vg (l/s) / V(l);

- Dicas operacionais:

Para facilitar a operação e diminuir os problemas causados pela gordura, são

necessárias as seguintes medidas:

a) fazer vistoria a cada 3 dias;

b) O período máximo entre as limpezas da gordura deve ser de 30 dias;

c) Valores acima de 30 dias devem ser amplamente justificados pelo operador;

d) A cada ano esgotar totalmente a caixa para retirada de matéria depositada no fundo;


A = área da caixa de gordura;Q = vazão máxima afluente;V = velocidade mínima de ascensão; H = altura do líquido no cilindro;T = tempo de subida de uma pequena partícula.

Vg = volume de gordura acumulada em função do tempo;Q = vazão média de esgoto afluente;Y = densidade do óleo ou graxa;C = concentração do óleo no afluente.

T = tempo entre as limpezas;Vg = volume de gordura acumulado por tempo;V = volume de reservação.


e) Em caso de entupimento, inserir fluxo contrário ao normau através da tubulação de

saída;

f) Verificar se dados de projeto equivalem aos de operação.

2.4 - Decantadores.

Os decantadores são unidades dimensionadas, para que o líquido tenha uma baixa

velocidade, possibilitando assim, a sedimentação de algumas partículas.

Partículas floculentas são aquelas, que podem variar sua velocidade de

sedimentação, devido à modificação de sua forma, dimensão e densidade, durante o


Caixa de Gordura Circular

Caixa de gordura retangular


processo de sedimentação. A abrangência do fenômeno é a floculação, que depende da

possibilidade de choques entre as partículas. Esses efeitos podem ser quantificados,

através de testes de sedimentação, não sendo possível equacioná-los, em função das

características das partículas e do fluido; ao contrário do que ocorre com as partículas

discretas.

O teste é efetuado em colunas de sedimentação, com altura igual a do decantador

a ser construído. Comumente, são utilizados tubos de 150 mm de diâmetro, e 3,0 m de

altura, com tomadas de amostras a cada 30 cm. O líquido deve estar totalmente

misturado, logo no início do experimento, de maneira que a concentração deste, seja igual

em qualquer ponto do tubo.

As amostras de todos os pontos de amostragem devem ser retiradas, em intervalos

de tempo pré-fixados. Tais amostras são analisadas, para determinar a concentração de

sólidos totais em suspensão. Para cada amostra calcula-se a porcentagem removida,

lançando-se os valores obtidos em gráfico de profundidade, versus o tempo. Pode-se

construir então, curvas de porcentagem de remoção, unindo-se os pontos que apresentam

os mesmos valores.

As taxas de escoamento superficial (TES) são determinadas em função do tempo.

TES = H / t


TES = Taxa de escoamento superficial (m3 / m2.dia).H = altura do decantador;T = tempo da análise.


Para se projetar um decantador, deve-se adotar 0,65 como fator de escala para

TES e 1,75 como fator de escala para t.

- Valores usuais para projetos de Decantadores Primários:

Quando verifica-se que o tratamento biológico é inviável e que a quantidade de

sólidos sedimentáveis é considerável, deve-se optar pelo uso de decantador primário. No

caso de existir tratamento biológico, deve-se avaliar a necessidade da utilização do

decantador, pois, caso a unidade de remoção biológica tenha essa função, não existe a

necessidade de unidade de decantação.

Os decantadores podem ser classificados, de acordo com sua forma, ou seja,

podem ser retangulares, quadrados ou circulares; podendo apresentar o fundo chato,

inclinado ou com poços de lodo. A remoção do lodo pode ser mecanizada ou simples.

Os dispositivos de entrada de um decantador são os vertedores simples, cortinas

perfuradas, canalizações múltiplas, canalização central.

Os principais dispositivos de saída são os vertedores, calhas e canaletas.

Para esgoto doméstico, os decantadores primários são utilizados no sistema de

lodos ativados convencional, ou antes de tratamento físico-químico. A Taxa de

Escoamento Superficial para este caso varia entre 30 e 40 m3/m2.dia.

A velocidade no sentido longitudinal, não deve exceder 8 mm/s. A relação

comprimento/profundidade deve ser menor ou igual a 30. A profundidade mínima deve

ser de 1,5 metros e a máxima de 4,5 metros. A relação comprimento/largura deve situar-

se entre 3 e 5.

A descarga de fundo deve apresentar a seguinte área: S = A . H1/2 / 4850 T.

Onde,

A = área do decantador, (m2);

T = tempo para esvaziamento, (horas);

H = altura da água sobre o eixo do conduto, (m);

S = Área necessária para o condutor, (m2).

Canalização de escuma: diâmetro igual ou superior a 150 mm, para uma

declividade considerada boa.



Os decantadores primários não serão muito abordados, pois são pouco usados,

devido a sua baixa eficiência (próximo de 40%) e alta formação de lodo.

Os decantadores secundários serão amplamente abordados no capítulo 9 –

Parâmetros de Projeto para Processos Aeróbios.


5 % 5 %

Canaleta Central (5 %)

Seção transversal de um decantador com limpeza manual

Decantadores com limpeza mecanizada

motorafluente

efluente

Decantador convencional com escoamento vertical


2.4 - Flotação.

A flotação é o movimento ascendente de partículas, provocado pelo aumento das

forças de empuxo em relação às gravitacionais. Essas forças de empuxo são causadas,

pela adesão de bolhas de ar nas partículas sólidas.



A flotação tem sido empregada, nos sistemas de tratamento de águas residuárias,

para a separação líquido - óleos, líquido - algas e líquido – sólidos suspensos.

Os materiais menos densos encaminham-se para a parte superior de um

decantador, inviabilizando sua operação; devido a isso, esses materiais devem ser

removidos, através de flotação. Entretanto, os sólidos mais densos que a água, também

podem ser removidos por flotação. Com a agregação entre o gás e os sólidos as partículas

ficam menos densas tendendo a flotação.

A flotação com ar pode ser feita através dos seguintes meios:

a) Flotação com ar - Introdução de ar no líquido, através de difusores, mantendo-se o

líquido à pressão atmosférica;

b) Flotação por Ar - Dissolvido - Introdução de ar no líquido sob pressão, seguido de

despressurização na base do flotador, levando à formação de bolhas minúsculas;


1 2 3 4

F1

Partícula sedimentando Agregação ar partícula

F1

F2F2

Floco menos denso

Fr

Velocidade ascensional

Pressurização Parcial do Afluente

efluente

afluente

Câmara de Saturação

bomba

Câmara de flotação

Saída do material flotado

Sem Pressurização do Afluente

efluente

afluente

Compressor de ar

bomba

Câmara de flotação

Saída do material flotado


É comprovado que os flotadores com câmara de saturação são mais eficientes,

quando comparados aos que apresentam aplicação direta do ar, na câmara de flotação, por

meio de um compressor.

Estudaremos então o projeto de flotadores com câmara de saturação:


Pressurização Total do

Afluente

Câmara de FlotaçãoCâmrara de Saturação

afluente

efluente

Pressurização da Recirculação

Câmara Saturação

efluente

afluente


- 1a Etapa: Geração da Bolha.

A formação da bolha é conseguida através da introdução de ar, até a saturação no

afluente, ou em parcela do efluente recirculado. Essa operação ocorre na câmara de

saturação, que trabalha sob pressão de 250 a 500 Kpa; taxa de escoamento superficial de

1000 a 2000 m3/m2.dia e um tempo de detenção hidráulico de 5 minutos. Na etapa

subseqüente, a pressão é reduzida na unidade de flotação, que opera normalmente à

pressão atmosférica. O gás dissolvido à alta pressão é liberado, para com isso estabelecer

o novo equilíbrio, controlado pela pressão parcial do gás na unidade de flotação.

Os fatores mais importantes na geração de bolhas de gás são:

1) pressão na câmara de saturação;

2) relação entre a vazão de ar e a vazão de líquido;

3) características das águas residuárias (tensão superficial);

4) tipo de bocal difusor.

As características das águas residuárias são responsáveis, pelo tamanho máximo

de bolhas estáveis, ou pela indicação de quando a coalescência das bolhas ocorrerá.

Existe relação entre o diâmetro médio da bolha e a pressão de saturação, sendo

que, em geral, o diâmetro da bolha é maior, quanto menor for a pressão.

2a Etapa: Agregação (Ar – Sólido).

A formação de agregado estável, entre uma ou mais bolhas de gás e uma partícula

ou floco requer, a ocorrência de colisão entre ambos e a subseqüente aderência

permanente, entre as fases gasosa e sólida.


manômetro

rotâmetro

ventosa

Válvula de segurança

dreno

Câmara de Saturação


O encontro (colisão suave), entre bolha e partículas é facilitado pelo gradiente de

velocidade na unidade. Esses gradientes de velocidade podem resultar, do escoamento

contínuo na unidade ou do movimento ascendente das bolhas de gás, em relação ao

movimento descendente das partículas ou flocos.

É evidente, que as concentrações de bolhas e flocos afetam a freqüência de

colisões; entretanto, no tratamento de águas residuárias, ambas as fases estão presentes

em intensidade suficiente, para não transformarem-se em fatores limitantes. Portanto,

raramente é necessário, o aumento da concentração do número de bolhas, ou da

concentração de partículas, ou mesmo da intensidade do escoamento, para se atingir a

freqüência crítica (ideal) de colisão.

A aderência entre as partículas/flocos e as bolhas de gás depende, das forças

resultantes na interface gás-água-sólido, as quais resultam das forças físicas de atração e

das forças físico-químicas de repulsão. Essa etapa é predominantemente controlada por

fenômenos químicos, do que por fenômenos físicos.

A energia de adesão cresce, com o aumento da tensão superficial, nas superfícies

sólido-líquido e gás-líquido, e com o decréscimo da tensão superficial na interface gás-

sólido.

3a Etapa: Movimento Ascensional da Bolha.

Tendo sido formado um complexo estável, a força resultante provocará seu

movimento ascensional. A velocidade do movimento é estabelecida, quando as forças de

empuxo e de arraste se igualam.

É de se esperar, que quanto maior a quantidade de bolhas aderidas, maior será a

velocidade de ascensão. Esta condição está expressa pela relação AR/Sólidos (A/S), que é

o parâmetro mais importante no processo de flotação.

A determinação da relação A/S pode ser feita experimentalmente, em unidades de

alimentação contínuas ou em ensaios de batelada (flota-teste).

A relação de ar-sólido, em um sistema de flotação por ar dissolvido, com

pressurização e recirculação é dada por:


A / S = Quantidade de ar / quantidade de sólidos;f = Fração de ar dissolvido à pressão P (0,5 a 0,8);P = Pressão atmosférica ( atm);Xo = concentração de sólidos na água residuária;R = vazão de recirculação;Q = Vazão afluente.


A / S = 1,3 Sar (f . P – 1) . R / Q . Xo;

Ver isto

A relação de ar-sólido em um sistema de flotação por ar dissolvido com

pressurização total é dada por:

A / S = 1,3 Sar (f . P – 1) / Xo;

Onde,

A/S: relação ar-sólido em mg . mg-1;

Sar: solubilidade do ar, em ml . l-1;

F: fração de gás dissolvido a uma dada pressão, usualmente 0,5 a 0,8;

P: pressão absoluta em atmosferas;

Xo: concentração de sólidos em suspensão em mg . l-1;

Q: vazão em l.S-1 ;

R: vazão de recirculação.

Tabela 10: Resumo para parâmetros de Projeto de Flotadores:

Taxa de Aplicação Superficial no Tanque de Flotação 100 a 150 m3/m2.diaÁrea do Tanque de Flotação com pressurização total Aflotador = Qafluente / TASÁrea do Tanque de Flotação recirculação pressurizada Aflotador = ( Qaflue. + Qrecir. ) / TASPara Tanque retangular Comprimento = 2,5 x largura


A / S = Quantidade de ar / quantidade de sólidos;f = Fração de ar dissolvido à pressão P (0,5 a 0,8);P = Pressão atmosférica ( atm);Xo = concentração de sólidos na água residuária;R = Razão de recirculação;Q = Vazão afluente.


Placa defletora da zona de contato Angulo = 60º Taxa de Aplicação Superficial na Câmara de Saturação 400 a 600 m3/m2.diaA/S (com recirculação ) 1,3 . Sa . (f . P – 1) . Qrec / S . Qa

A/S (para SST = 3000 mg/l) 0,005 a 0,060 (Metcalf & Eddy)A/S ( para SST = 5000 mg/l) 0,022 a 0,034 (PATRIZZI)A/S ( para SST = 100 mg/l) 0,09 a 0,1 (PENETRA,1998)Pressão na Câmara de Saturação 2 a 4 atm ( (NUNES,1996)

2.5 Tratamento dos Gases:

Um dos problemas encontrados, para a instalação de estações de tratamento de

esgoto em centros urbanos são os odores exalados devido a liberação de gases. Os

principais gases formados nas reações destinadas ao tratamento de esgoto são: o


Flotador retangular


nitrogênio (N2), o gás carbônico (CO2), o metano (CH4), o gás sulfídrico (H2S), o

Oxigênio (O2) e o Hidrogênio (H2) conforme tabela abaixo.

Componente Teores limites Valor medianoCH4 54 – 77 % 67 %CO2 14 – 34 % 30 %N2 0 – 9 % 3 %H2 0 – 11 % 3 %O2 0 – 2 % 0,4 %

H2S 0,004 – 0,9 % 0,01 %

Fonte: DAE (1969)

A legislação Brasileira, que estabelece padrões para a emissão de gases é a

resolução CONAMA nº 3, de 28 de junho de 1990. As estações de tratamento de esgoto

respeitam estes padrões, mas apesar disso, os gases devem ser tratados adequadamente,

devido a possibilidade de ocorrer mau odor e explosão.

O gás metano caracteriza-se, por ser combustível e inflamável;

requerendo, portanto, cuidados com risco de explosão. Já o gás

sulfídrico tem como principal característica, o mau odor, que pode

gerar sérios problemas, se o mesmo acumular-se em locais fechados.

Reação Humana Concentração de H2S (ppm)Odor incomodo 0,1 a 3 Odor Ofensivo 3 a 10

Náusea 10 a 50Enjôo 50 a 100

Irritação Respiratória 100 a 300Edema Pulmonar 300 a 500

Sistema Nervoso Atacado 500 a 1000Letalidade 1000 a 2000

Grande parte do enxofre encontrado no esgoto transforma-se em H2S, através de

processos biológicos; porém, a turbulência apresenta grande influência na sua dissolução

do líquido.

O excesso de H2S nos tratamentos biológicos pode causar: a inibição do processo;

aceleramento da degradação dos equipamentos; corrosão da estrutura e aumento no

consumo de oxigênio.



H2S + 2 O2 H2SO4 (ácido sulfúrico);

Esta reação é causada pelas bactérias Thiobacillus, dentro de um processo

biológico.

- Tipos de Tratamento dos Gases:

a) Coleta e disposição:

A mais antiga técnica de tratamento dos gases é a coleta e disposição na atmosfera.

No caso de pequenas estações, pode-se coletar os gases, através de tubulações especiais,

sendo esses, levados para local aberto, para que não venha a incomodar seres humanos.

O gás diluído na atmosfera, não apresenta mais o efeito ofensivo, anteriormente

presente em locais fechados.

b) Tratamento Químico:

- Cloro e componentes clorados:

A Cloração é uma boa prática, para se controlar o odor, já que o cloro é um bom

oxidante, além de ter efeito bactericida. Reações com cloro tem sido utilizadas com

sucesso, para oxidação do sulfeto e conseqüente prevenção, contra a formação de

H2S.


H2S, CH4 e CO2

Fossa Séptica


As concentrações de cloro para o esgoto doméstico podem ser de 15 a 20 partes

para cada parte de sulfeto removido.

O grande problema deste método é a quantidade de cloro residual formada, que

em muitos casos, não são aceitos pelos órgãos de controle.

- Peróxido de Hidrogênio:

A experiência tem mostrado, que 1,5 a 4 mg/l de peróxido de hidrogênio oxida 1

mg/l de H2S. A reação com peróxido de hidrogênio é rápida e requer tempo de

detenção de 15 minutos em pH neutro.

Comparado ao cloro, a utilização do peróxido é mais econômica, devido ao menor

tempo de reação.

- Sais metálicos:

A concentração de 4,5 mg/l de Sulfato Ferroso é o suficiente, para a remoção de 1

mg/l de H2S.

A adição de sais exige equipamentos, como bomba dosadora, agitador mecânico e

tanque de estocagem.

- Permanganato de potássio:

Trata-se também de um ótimo oxidante. As dosagens são difíceis de serem

estabelecidas, mas a experiência prática mostra que 6 a 7 partes de permanganato são

requeridas para oxidação de uma parte do sulfeto.

- Ozônio:

Além de oxidante o ozônio é um ótimo desinfetante; é tóxico aos seres humanos,

em concentrações maiores que 1 ppm. A dosagem típica para o esgoto doméstico é

de 1 a 4 ppm de ozônio para 1 ppm de gás formado.

c) Tratamento Biológico:



- Oxidação biológica:

No tanque de aeração, de um processo de tratamento biológico aerado, o sulfeto é

oxidado a sulfato, explicando-se assim o porquê dos processos aeróbios exalarem

menos cheiro do que os anaeróbios. Nas estações que apresentam tanques de reação

aeróbios, o problema ocorre nas fases do tratamento preliminar.

- Filtração biológica:

Os filtros biológicos

para tratamento dos gases

podem ser, abertos ou

fechados na sua parte

superior.

O gás canalizado passa

por um controlador de

pressão, para impossibilitar

assim, a passagem de faíscas

ou chamas, para dentro do

reator. Esta é uma medida de

segurança contra explosões.

O gás sobe pelo meio

suporte, sendo este,

envolvido por bactérias que

consomem o gás sulfídrico

(H2S).

O meio suporte permanece sempre úmido, devido ao constante gotejamento;

favorecendo assim, o crescimento das bactérias. O tempo de contato das bactérias com o

gás deve ser verificado, de acordo com a concentração de gases, ou seja, quanto maior o

volume de gases maior o tempo despendido. O valor de 12 horas tem sido usual, porém,

um problema encontrado é o de quantificar a vazão de H2S em relação aos outros gases

também presentes.


Saída de ar

Gotejamento de água

Dreno

Controle da pressão

Canalização dos gases Meio Suporte

para bactérias


Para que a unidade de tratamento de gases seja a menor possível, é ideal que estes

gases sejam separados em sua maior parte; ou seja, metano e gás carbônico devem ser

coletados por uma tubulação e o gás sulfídrico por outra.

- Controle do odor com carvão ativado:

Um bom material a ser

utilizado, que resiste à corrosão, é

a fibra de vidro.

Como recheio interno pode-

se usar o carvão ativado. A camada

de carvão ativado deve variar de

0,3 até 1,2 metros e o carvão dever

ser trocado a cada 2 anos. Pode-se

misturar o carvão ativado com

outros tipos de enchimentos.

Características do gás metano:

O gás dos esgotos depende diretamente do teor de metano presente no mesmo,

mas para esgoto doméstico, este tem variado entre 4500 e 6500 cal/m3.

O metano queima com uma velocidade de propagação da chama de 0,3 m/seg e

apresenta condições de explosão quando misturado com ar, na proporção de 5,6 a 13,5 %


Câmara Úmida

Material Suporte

Distribuição do gás

Ar limpo

Carvão Ativado

Ar com odor


de metano em volume; devido a isto, é necessário isolar a área de acúmulo de metano, da

presença de O2.

Tabela 11: Comparação do gás da ETE Ipiranga com o distribuído em São Paulo:

ETE IPIRANGA Companhia Paulista de Serviços de Gás

Metano 67,7 % 13,8%Anidrido Carbônico 17,8 % 4,3%

Nitrogênio 13,3 % 9,8%Hidrogênio 2,0 % 42,2%Oxigênio 1,2 % 0,7%

Monóxido de Carbono - 23,4%Hidrocarbonetos - 5,8%

Densidade 0,8 0,6Poder calorífico 5400 cal/m3 4750 cal/m3

Fonte: DAE (1969)

2.6 Exercícios:

01. Quais são as maneiras de se despoluir um córrego?

02. Qual é o órgão que decide o destino do dinheiro a ser aplicado no Saneamento

Básico?



03. Explique Tratamento Preliminar.

04. Explique Tratamento Primário.

05. Explique Tratamento Secundário.

06. Explique Tratamento Terciário.

07. Explique Desinfecção.

08. Defina Sólidos Grosseiros em Suspensão. Dê exemplos.

09. Quais os principais mecanismos para remoção de sólidos grosseiros?

10. Calcular um sistema de gradeamento para uma população de 10000 habitantes.

Estimar a eficiência do sistema de gradeamento em 70 %. Calcular a dimensão das

grades e do canal.

11. Com os dados do exercício 10 calcular a perda de carga nas barras.

12. Qual o destino do material retido no sistema de gradeamento?

13. Calcular a área de uma peneira rotativa na qual o fabricante considera uma Taxa de

Aplicação Superficial de 35 m3/m2.h e população de 10000 habitantes.

14. Calcular a área de uma peneira estática na qual o fabricante considera um Taxa de

Aplicação Superficial de 20 m3/m2.h e população de 10000 habitantes.

15. Dimensionar uma caixa de areia para uma população de 10000 habitantes? Considerar

a colocação de um medidor Parshall.



16. Explicar os sintomas de falha operacional num desarenador.

17. Quais outros tipos de Desarenadores existentes?

18. Dimensionar uma caixa de gordura para ser limpa a cada 3 meses e com uma carga de

30 Kg/dia.

19. Dimensionar com a TES descrita na apostila e 10000 habitantes?

20. Explique os princípios de um sistema de flotação.

21. Quais os principais tipos de flotadores?

22. Explique a etapa de geração de bolhas num sistema de flotação.

23. Explique a importância da agregação ar-sólidos em sistema de flotação.

24. O que é o movimento ascensional da bolha? Qual a sua importância?

25. Dimensione um flotador para 10000 habitantes.

26. Quais são os gases gerados em uma estação de tratamento de esgoto?

27. Quais efeitos têm cada tipo de gás?

28. Quais os principais tipos de tratamento de gases?

29. Dimensione uma unidade de tratamento de gases para uma população de 10000

habitantes, que terá seu efluente líquido tratado por processo anaeróbio.



30. O que fazer com o gás metano?

Referências Bibliográficas.

01. NB-570/ABNT (1990). Projeto de estações de tratamento de esgoto sanitário.




02. CAMPOS, J.R. (1990). Alternativas para Tratamento de Esgotos Sanitários.


03. NB-7229/ABNT (1993). Projeto, construções e operação de sistemas de tanques


04. FORESTI, E. (1998) – “Notas da aula de Processos e Operações em Tratamento de Resíduos SHS-705”, Pós Graduação em Hidráulica e Saneamento na Escola de Engenharia de São Carlos.

05. IMHOFF, K. R. (1986) – Manual de Tratamento de Águas Residuárias. São

Paulo.

06. METCALF & EDDY (1979) – “Wastewater engineering – treatment, disposal,

reuse”2nd ed. New York. McGraw-Hill, p. 920.

07. NUNES, J.A. (1996) - Tratamento Físico Químico de Águas Residuárias


08. TSUTIYA, M. J. & SOBRINHO, P. A. (1999) – Coleta e transporte de esgoto

sanitário. 1ª Edição: Departamento de Engenharia Hidráulica e Sanitária da






Relatório realizado na SANASA – Campinas como parte do trabalho de despoluição

de córregos urbanos.





13. FORTES, J., CUNHA, C. (1994). Influência das águas continentais sobre as regiões

costeiras: Enfoque da legislação atual. Qualidade de águas continentais no


14. REALI M. A. (1991). - Concepção e Avaliação de um Sistema Compacto para

Tratamento de Águas de Abastecimento Utilizando Processo de Flotação por

Ar Dissolvido e Filtração com Taxa. Declinante. Tese de Doutorado EESC -USP

1991.

15. CAMPOS, J. R. (1998) – “Notas da aula de Tratamento de Águas Residuárias”, Pós Graduação em Hidráulica e Saneamento na Escola de Engenharia de São Carlos.

3. Hidráulica e Cinética dos Reatores:

3.1 Introdução:



Foi visto até o momento, uma introdução ao tratamento do esgoto. Foi verificado

como quantificar, caracterizar e preparar o esgoto para o tratamento final.

Antes de entrarmos nos projetos de estações de tratamento de esgoto é necessário

que o aluno conheça fundamentos de hidráulica e cinética dos reatores.

A hidráulica é exaustivamente vista no curso de engenharia civil. Já, cinética dos

reatores é estudada no curso de engenharia química e devido aos processos serem

biológicos são, portanto, abordados nos cursos de biologia.

O capítulo 3 dará ênfase ao balanço de massa, à cinética e hidráulica dos reatores.

O capítulo 4 abrangerá os processos biológicos.

O item 3.1.1 será apenas uma revisão das principais fórmulas químicas,

necessárias para o dimensionamento de algumas unidades do tratamento de esgoto.

3.1.1 Concentração das Soluções:

- Percentagem em massa (Pm):

Pm = 100 * m1 / m ;

- Titulação (T):

T = m1 / m;

- Percentagem em volume (Cv):

Cv = 100 * m1 / V ;


m1 = massa do soluto;

m = massa da solução;

m = massa do soluto + massa do solvente.

m1 = massa do soluto; m = massa da solução;m = massa do soluto + a massa do solvente.

m1 = massa do soluto;V = volume da solução;V = volume do soluto + volume do solvente.


- Concentração comum (C):

C = m1 / V ;

- Concentração Molar ou Molaridade (Cm):

Cm = m / (V*M);

- Concentração Normal ou Normalidade (Cn):

Cn = M / ( V * E);

3.1.2 Estequiometria:

Sob o ponto de vista da seleção de processos e projeto de reatores a serem

utilizados, os principais fatores a serem considerados são:

- Controle da estequiometria;

- A taxa da reação ou velocidade da reação;

A estequiometria de uma reação é definida como o número de moles das

substâncias que entram num determinado reator e o número de moles das substâncias

produzidas na reação.

A estequiometria envolve a aplicação do princípio de conservação de massa,

como ilustrado no exemplo:

Exemplo: Oxidação da Glicose

A glicose é representada pela fórmula empírica C6H12O6. Se o composto pode ser

oxidado a CO2 e H2O, demonstre a ocorrência de conservação de massa na reação.


m1 = massa do soluto; V = volume da solução;V = volume do soluto + volume do solvente.

m = massa do soluto em gramas;V = volume da solução;M = mol do solvente.

m = massa do soluto em gramas;V = volume da solução; E = equivalente grama.


Solução: a) Balanço do coeficiente da equação de conversão

C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O

b) Demonstração de balanço de massa

massa de reagentes: C6H12O6 + 6 O2

massa de produtos: 6 CO2 + 6 H2O

C = 12; H = 1; O = 16;

C6H12O6 = (6x12) + (12x1) + (6x16) = 180g

6 O2 = 12x6 = 192g

massa de reagentes 372g OK

6 CO2 = (6x12) + (12x16) = 264g

6 H2O = (12x1) + (6x16) = 108g

massa de produtos 372g OK

Generalizando a estequeometria de uma reação, esta pode ser representada pela equação:

aA + bB + cC +.... pP + qQ + rR...

onde: A, B, C, ... = espécies reagentes;

P, Q, R, ... = espécies produzidas;

a, b, c, ... . p, q, r, ... = coeficientes estequeométricos;

Fixando-se a quantidade de massa por mol de cada reagente e produto envolvido,

além do sinal negativo para cada coeficiente estequeométrico dos reagentes e positivo

para cada coeficiente dos produtos, a equação pode ser rearranjada:

aA + bB + cC + ... + pP + qQ + rR = 0

Aplicando-se ao exemplo, tem-se:

(-1mol)(180g/mol)+(-6moles)(32g/mol)+(6moles)(44g/mol)+(6moles)(18g/mol) = 0;

3.2 Tempo de Detenção Hidráulico:

A eficiência de unidades de tratamento de águas residuárias depende de vários

fatores, diretamente relacionados às operações e processos, que nelas devem ocorrer.

Por exemplo, a eficiência de remoção de partículas em decantadores depende da

relação entre a velocidade de sedimentação dessas partículas e a taxa de escoamento



superficial do líquido. A eficiência de unidades onde ocorrem processos químicos

depende, dentre outros fatores, das propriedades químicas dos reagentes, das

características físico-químicas do fluído a ser tratado, do tempo de reação e das

características dos produtos formados. A eficiência de processos biológicos depende

similarmente, da natureza e composição dos substratos presentes no afluente, das

características e concentração da biomassa presente nos reatores, das condições

ambientais tais como pH, temperatura, presença de nutrientes, tempo de contato entre

substrato e biomassa e dos fenômenos que governam o transporte de substrato às células.

Em geral, os parâmetros utilizados no dimensionamento de unidades de

tratamento são obtidos empiricamente, através de pesquisas experimentais em escala de

laboratório piloto e protótipo; ou através da experiência acumulada com a operação de

unidades em escala natural.

Um dos parâmetros mais importantes no dimensionamento dessas unidades é o

tempo médio de detenção hidráulica (TDH). Conceitualmente o TDH representa o tempo

médio de permanência das moléculas de água em uma unidade de tratamento, alimentada

continuamente. Se a vazão Q (afluente e efluente) e o volume (V) são constantes, o TDH

pode ser calculado como:

TDH = V / Q;

A proporção de moléculas de água que permanecem na unidade por tempo t,

maior ou menor que TDH teórico, indicam a existência de curto circuito e zona morta.

3.3 Curto Circuito.

Curto circuito é a passagem do fluxo por um caminho preferencial, formando

locais com TDH muito elevado, e locais com TDH muito baixo.


Reator sem curto-circuito

Reator com curto-circuito

Zona Morta

Zona Morta

Zona Morta

Zona Morta

T = V / Q;T = dias;V = M3;Q = M3/dia.

QQ

V


As Zonas Mortas são os locais com TDH maior que o ideal e os Curto Circuitos

são os locais de TDH menor que o ideal.

Quanto maior for o volume de zonas mortas, curtos-circuitos e canais

preferenciais, maior será a fração de moléculas que permanecem na unidade, durante

tempo (t) diferente do TDH. Nessas condições, dependendo do objetivo da unidade, os

processos e operações esperados podem não ser eficientes. Para muitas das unidades de

tratamento, a conseqüência desse fato é a queda significativa de rendimento, ou mesmo o

colapso do processo no caso de alguns reatores biológicos.

O comportamento hidrodinâmico de uma unidade alimentada com fluido em

regime permanente depende, essencialmente, de suas características geométricas e dos

dispositivos de entrada e saída.

- Principal causa de curto circuito e zona morta:

As principais causas de curto circuito e zonas mortas são a má distribuição da

entrada e da saída e da forma geométrica dos reatores.


Lagoa com grande curto-circuito

Lagoa com pequeno curto-circuito

Lagoa com mínimo curto-circuito

Zona Morta


O estudo da hidrodinâmica das unidades de tratamento permite verificar, a

existência e quantificação dos volumes de zonas mortas e curtos circuitos. É possível,

também, obter curvas de distribuição dos TDH na unidade, isto é, conhecer a fração do

líquido efluente que permanece na unidade, para cada tempo de detenção, a partir de (t =

0).

A aplicação mais importante, no entanto, refere-se ao uso das curvas de

distribuição do tempo de retenção (DTR), no aperfeiçoamento do projeto de unidades de

tratamento, de maneira a diminuir o volume de zonas mortas, curtos circuitos e correntes

preferenciais, proporcionando um aproveitamento melhor do volume útil dessas unidades.

3.4 Uso de traçadores em estudos hidrodinâmicos;

Traçadores são substâncias (por exemplo, o NaCl), cuja presença no líquido pode

ser detectada com precisão e cujas características permanecem inalteradas na unidade de

tratamento, durante a realização dos ensaios em que são utilizadas.

Os fenômenos de adsorção e reações químicas envolvendo o traçador, não podem

ocorrer durante o ensaio. Verifica-se, a resposta na saída, de reatores ideais frente à

alimentação com traçadores.



Uma determinada substância pode ser um excelente traçador para uma

determinada unidade e inadequado para outras. Assim, cuidados especiais devem ser

tomados na escolha do traçador para estudos hidrodinâmicos de unidades de tratamento

biológico ou físico-químico, pois fenômenos tais como, adsorção no lodo ou no meio

suporte (quando existentes), e reações químicas ou bioquímicas envolvendo o traçador,

não podem ocorrer durante o ensaio.

Em geral, o traçador ideal possui as seguintes propriedades:

- É facilmente miscível no líquido e não altera significativamente, as

características do escoamento do fluido na unidade, nem suas propriedades, tais como,

densidade, viscosidade, temperatura, etc.

- Não afeta a velocidade das reações químicas que ocorrem na unidade, nem

provoca inibição ou toxicidade na biomassa presente em unidades de tratamento

biológico, não alterando a velocidade ou as taxas das reações bioquímicas.

- Em reatores heterogêneos e multifásicos, como é a maioria dos reatores

biológicos, o traçador não se transfere de uma fase para outra durante o ensaio.

A escolha do traçador apropriado não é tarefa fácil, principalmente para unidade

de tratamento biológico, sendo, a adsorção pela biomassa, um dos problemas sérios a ser

enfrentado durante o ensaio. Em reatores de leito fixo, a difusão do traçador no leito

poderá alterar as respostas do reator, modificando as curvas de Distribuição do Tempo de

Retenção (DTR).

Os ensaios com traçadores são do tipo estímulo-resposta, isto é, adiciona-se

quantidade conhecida de traçador no líquido afluente, no início do ensaio e mede-se

continuamente, ou em intervalos de tempo regular, a concentração do traçador no

efluente. Conhece-se, portanto, a massa total de traçador adicionada e sua concentração

inicial. Obtém-se como resposta, a concentração do traçador no efluente, em função do

tempo transcorrido desde o início do ensaio. Obtidas as condições de escoamento

permanente, o traçador pode ser injetado de duas maneiras:

- na forma instantânea, que consiste em adicionar-se pequeno volume da solução

de traçador, em intervalo de tempo muito curto, na entrada da unidade, passando-se a

medir sua concentração na saída;



- na forma contínua, que consiste em alimentar a unidade durante período de

tempo pelo menos três vezes maior que o TDH, com afluente contendo concentração

conhecida do traçador, medindo-se sua concentração na saída a partir do início do teste.

a) b) c) tubular mistura completa fluxo arbitrário C C C Co Co Co

to t to t to t

alimentação do traçador de forma contínua

d) e) f)

to t to t to t alimentação instantânea do traçador

3.5 Hidráulica dos Reatores.

3.5.1 Reator Tipo Batelada:

O reator seqüencial de batelada é aquele que não apresenta entrada e saída de

vazão, durante sua reação.



Os reatores do tipo batelada têm seu fluxo intermitente, ou seja, após seu

enchimento, fecha-se os registros de entrada e de saída; sendo assim, não há fluxo dentro

do reator, por um determinado período.

Os reatores seqüenciais de batelada podem ser aeróbios ou anaeróbios, e possuem

mistura completa, ou seja, a concentração de qualquer parâmetro deve ser igual em

qualquer ponto do reator.

Os reatores com bactérias aeróbias apresentam várias denominações, entre elas

LAB (Lodos Ativados por Batelada), SBR (Sequencial Batch Reactor) ou RSB (Reator

Sequencial de Batelada).

Os reatores com bactérias anaeróbias têm as seguintes denominações: ASBR

(Anaerobic Sequencial Batch Reactor) e RASB (Reator Anaeróbio Sequencial de

Batelada).

O reator seqüencial de batelada tem a grande vantagem de não possuir curto-

circuito e de diminuir muito a possibilidade de zonas mortas, caso sejam bem projetados.

3.5.2 Reator com Fluxo Tubular:

A reação no reator processa-se com vazão de entrada não nula e igual a vazão de

saída. O tempo de detenção das partículas é igual ao tempo de detenção hidráulico. São

reatores com largura desprezível, quando comparadas ao seu comprimento.


1 2 3 4

Enchimento Reação Sedimentação Descarte


Os reatores tubulares apresentam a dispersão longitudinal igual a zero, ou seja,

uma gotícula de água ou uma partícula caminham dentro do reator, em sentido totalmente

linear.

Os reatores tubulares têm outras denominações: PFR (Plug Flow Reactor).

Posteriormente será visto, que reatores com fluxo tubular tem eficiência melhor do que

reatores de mistura completa, tendo os dois, o mesmo tempo de detenção hidráulico.

3.5.3. Reator de Mistura Completa e Fluxo Contínuo:

Reator de mistura completa é aquele em que seu conteúdo está em completa e

perfeita homogeneização e mistura, dentro de um tanque de limites bem definidos.


Fluxo contínuo ou tubular

Fluxo disperso

Reatores Tubulares


Os parâmetros dentro dos reatores devem ser iguais em qualquer ponto a ser

coletado. Portanto, a concentração de saída deve ser igual a concentração dentro do

reator.

Os reatores de mistura completa, geralmente apresentam formato quadrado ou

circular. Outra denominação dada a este reator pode ser: CFSTR (Contínuos Flow Slugde

mixture Total Reactor).

A vazão de entrada é diferente de zero e igual a de saída.

Os reatores biológicos para tratamento de processos aeróbios denominados lodos

ativados são considerados reatores de mistura completa e fluxo contínuo.

3.5.4 Reator de Leito Fixo:

São reatores preenchidos com determinado tipo de meio físico, tais como: rocha,

cerâmica, plástico, com a finalidade de ser material suporte para os microrganismos


Reator de Mistura Completa e Fluxo Contínuo

Q1 = Q2 = Q3 = Q4 = Q5 = Q6

Q1

Q2

Q3

Q4

Q5

Lodos Ativados Convencional

Decantador 1Decantador

2CFSTR


presentes dentro do reator. Na ausência destes materiais, o biofilme presente seria

arrastado para o efluente e consequentemente o reator perderia eficiência.

Os vazios existentes entre o material suporte são locais de alta concentração de

biomassa, formando grânulos de bactérias, que também consomem a matéria orgânica.

Os Filtros Biológicos Aeróbios e Anaeróbios são exemplos de reatores de leito

fixo.

3.5.5 Reator de Leito Expandido:

Trata-se de um reator similar ao de leito fixo, porém, o material do leito mantém-

se em expansão pela velocidade ascensional do fluído. Neste tipo de reator, a velocidade

de expansão das partículas é obtida através da recirculação do efluente.

4. Balanço de Massa:

Balanço de massa consiste na quantificação dos materiais que entram, saem e

acumulam-se, num sistema de limites definidos. O balanço de massa baseia-se na lei de


Reator de Leito Fixo

Reator de Leito Expandido

Acúmulo = Entrada – Saída + Geração;


conservação de massa, onde nada é criado ou destruído e sim transformado. A expressão

de um balanço de massa é desenvolvida sobre um volume de controle fechado e possui

termos para entrada, saída, geração e acumulação de materiais dentro do volume em que

a reação se processa. A expressão geral de um balanço de massa é:

Apesar de não adotarmos exemplos no nosso sistema de ensino, para o estudo de

balanço de massa daremos exemplos práticos para facilitar a visualização, já, que este é

um assunto um tanto quanto complexo.

Para entendermos o que é o balanço de massa, basta contar-mos para onde vai e

de onde vem a massa a ser calculada. Para isso matematicamente podemos definir

acúmulo como:

O acúmulo nada mais é, do quê o balanço de massa: Exemplo 1: se numa boate

entraram 100 pessoas entre as 19:00 e 20:00 horas e saíram 80 pessoas no mesmo

horário. Pode-se então afirmar, que o balanço de massa das 19:00 as 20:00 horas nesta

boate foi o acúmulo de 20 pessoas.

Acontece, que este exemplo é muito simples e poderia servir para controle de

sistemas mais complexos, para isso usou-se o tempo como fator estimativo.

Exemplo 2: Numa Rodoviária entram 1000 pessoas por hora, durante a manhã e

saem somente 800 por hora no mesmo período. Portanto, em 4 horas quantas pessoas

estariam acumuladas dentro da rodoviária?

Acúmulo = Entrada – Saída = 1000 x 4 - 800 x 4 = 4000 – 3200 = 800 pessoas estarão

acumuladas dentro da rodoviária.

Este exemplo, ainda é muito simplificado, pois existem outros parâmetros a serem

analisados em outros tipos de situação.

Em locais onde nascem e morrem pessoas, podem ser adicionados na formulação

matemática os parâmetros de consumo e geração.


Acúmulo = Entrada – Saída;

Acúmulo = Entrada – Saída + Geração – Consumo;


A geração seriam as pessoas que estão nascendo e o consumo seriam as pessoas

que estão morrendo.

Exemplo 3: Num hospital entraram 1000 pessoas, saíram 800 pessoas, nasceram

30 e morreram 100, num único dia. Portanto: Acúmulo = 1000 – 800 + 30 – 100 = 130.

Portanto, 130 pessoas permanecem durante a noite dentro do hospital.

Para bactérias presentes num reator, pode-se fazer uma formulação similar ao

exemplo dado para o hospital.

Pode-se formular o balanço de massa de forma mais complexa possível, através

da seguinte expressão matemática:

DC / dt . V = Q . Co - Q . C + r V ;

A taxa de geração “r” será definida, através de processos que envolvem reações

químicas.

- Processos que envolvem reações químicas:

O que diferencia um bom operador de estações de tratamento de esgoto é a sua

capacidade de entender o balanço de massa nos reatores, seus processos químicos e seus

processos biológicos.

Até o capítulo 2 somente haviam sido estudadas as operações físicas, que são de

fácil compreensão. A partir do capítulo 3, estudaremos os processos que transformam a

matéria orgânica, possibilitando sua remoção.

É importante perceber que a cinética que ocorre durante a operação de uma

estação de tratamento de esgoto, não é constante, ou seja, a cinética de primeira ordem

que é igual a r = K . C tem o valor de r variando a cada segundo, pois sabe-se, que a

concentração do esgoto na entrada da estação de tratamento de esgoto varia a todo

momento. Para operação das estações de tratamento de esgoto seria ideal, considerar

estas variações, no entanto, a modelação matemática fica um tanto quanto complexa. Para


V : volume;C: concentração em massa; Q: vazão;DC / dt : Variação da concentração no tempo; r: taxa de geração.


realização dos projetos fica mais fácil, já que se pode adotar parâmetros médios na

entrada e saída dos reatores.

A modelação matemática de um sistema pode ser considerada, para duas

condições, uma na qual a concentração não varia durante o tempo (estado estacionário),

onde não há mais acúmulos de compostos no sistema. Esta condição é mais usada para a

elaboração de projetos. A outra condição é o estado dinâmico, na qual a concentração

varia durante o tempo (estado dinâmico). O estado dinâmico tem sido muito utilizado

para a operação de ETEs, pois apesar de sua complexibilidade matemática, com o avanço

da computação, tornou-se possível está operação.

O estudo da taxa da reação é denominado no tratamento de esgoto, de cinética dos reatores.

5. Cinética dos Reatores

A geração e o consumo, mostrados no balanço de massa, são determinados

através de ensaios cinéticos realizados em laboratório. Estes parâmetros cinéticos são

denominados de cinética dos reatores, mas os mesmos são usados para reservatórios

naturais, lagos de estabilização e qualquer outro fenômeno que tenha uma geração ou

consumo de massa.

A taxa ou velocidade com que uma reação química acontece é de grande

importância em todas as fases do gerenciamento da qualidade da água. Como exemplo,

pode-se colocar que o projeto de um processo de tratamento deve permitir a ocorrência da

reação processada, em período adequado à taxa de ocorrência da mesma e os reagentes

deverão encontrar-se na relação estequeométrica exata ou em excesso.

- Classificação das reações segundo a velocidade:



As reações podem ser instantâneas, momentâneas ou lentas. O Conceito de

arrhenius: “As partículas que colidem, reagem somente quando elas possuem quantidade

de energia maior ou pelo menos igual a um certo mínimo de energia exigido para cada

reação”.

Este tipo de energia recebe o nome de Energia de Ativação, e este valor pode ser

diminuído, se for adicionado catalisador na reação.

Fatores que influenciam na velocidade da reação:

Concentração: Com o aumento do número de partículas aumenta-se o número de

colisões.

- Classificação das reações segundo a fase:

Na natureza existem duas classificações principais para as reações: homogêneas

e heterogêneas.

Reações Homogêneas:

São reações que ocorrem numa única fase (líquida, sólida ou gasosa).

Nas reações homogêneas os reagentes são distribuídos continuamente, mas não

necessariamente de forma uniforme, por todo o fluído.

As reações homogêneas podem ser inversíveis ou reversíveis:

Exemplo de reação simples inversível:

A P

A + A P

aA + bB P

Exemplo de reação múltipla inversível:

A B (paralelas)

C

A B C ( em série ou consecutivos);

Exemplo de reação reversível:

A B

A + B C + D

Obs.: Estas reações são muito importantes para o entendimento dos processos anaeróbios.



Reações Heterogêneas:

São reações que ocorrem na interface, entre fases diferentes. Reações

heterogêneas típicas ocorrem entre um ou mais elementos, presentes em sítios

específicos, como os da superfície de uma resina trocadora de íons. Reações que

necessitam da presença de catalisadores em fase sólida, também são consideradas

heterogêneas.

Essas reações são de maior dificuldade de compreensão e estudo, devido ao

número de estágios interrelacionados que são envolvidos.

Constante de velocidade e ordem das reações

A velocidade “vi” é o termo utilizado, para descrever o desaparecimento

ou formação de uma substância particular ou espécie química.

Para reações homogêneas, a unidade de “vi” é expressa em nºde moles (ou

massa) por unidade de volume e tempo (mol / l . t), e para reações heterogêneas, em nº

de moles / área . tempo (mol / m2 . t). Os reagentes possuem velocidade negativa e os

produtos positiva.

Sob temperatura constante, observa-se que a velocidade é função da concentração

de reagentes. Como exemplo, têm-se:

aA + bB cC + dD

A velocidade é definida como:

vi = K [A][B], onde:

As constantes e são utilizadas para definir a ordem da reação, com relação aos

reagentes individuais A e B, respectivamente. Geralmente = a e = b. Os expoentes

e são usualmente, iguais a zero, um ou dois. Entretanto, valores fracionários são


vi : mol / l . t;

k : constante de velocidade;

[ ] : concentração molar em mol / l;

, : expoentes empíricos.


observados esporadicamente. Num exemplo, caso a velocidade de uma reação particular

seja dada por vi = K [ A ]2 [ B ], a reação é dita de segunda ordem em relação ao reagente

A e de primeira ordem em relação ao B. Em termos globais, a ordem da reação é 3

( terceira ordem).

Nota-se, que a constante de velocidade da reação é função da ordem da reação.

Se esta é homogênea e de ordem zero (nula), o coeficiente K possui unidade de moles /

volume x Tempo (mol; / l3 . t); para ordem 1 e 2, as unidades passam a assumir os

valores de (t-1) e ( l3 / mol . t), respectivamente.

As ordens das reações existentes e usuais no tratamento de esgoto são:

- Reação de ordem zero: A taxa de reação é independente da concentração.

- Reação de ordem 1 : A taxa de reação é proporcional à concentração.

- Reação de ordem 2 : A taxa de reação é proporcional ao quadrado da concentração.

- Reação de Monod : é a mais correta, principalmente para processos anaeróbios.

r = k CN onde:

n = 0 reação de ordem zero;

n = 1 reação de primeira ordem;

n = 2 reação de segunda ordem.

5.1 Balanço de Massa em Reator de Mistura Completa:


r = taxa da reação;

k = constante da reação;

C = concentração do reagente;

n = ordem da reação.


Acumulo = Entra – Sai + geração – consumo

ou

dc/dt . V = Q . Co – Q . C – r . V

para reação de ordem zero e estado estacionário:

dc/dt = 0 e r = K

0 . V = Q . Co – Q . C – K . V, como V = Q . TDH;

0 = Q . Co – Q . C – K . TDH . Q, cortando-se a vazão nos dois lados da equação, tem-se:

C + TDH . K = Co;

C = Co - K . TDH ou

TDH = (Co – C) / K.

para reação de 1 ª ordem e estado estacionário:

dc/dt = 0 e r = K . C

0 . V = Q . Co – Q . C – K . C . V, como V = Q . TDH;

0 = Q . Co – Q . C – K . C . TDH . Q;

Q . C ( 1 + TDH ) = Q . Co, cortando-se a vazão nos dois lados da equação, tem-se:

C = Co / ( 1 + k * TDH) ou

TDH = 1/K . ((Co / C ) – 1).


dc/dt = 0 e r = K . C2;

0 . V = Q . Co – Q . C – K . C2 . V, como V = Q . TDH;

0 = Q . Co – Q . C – K . C2 . TDH . Q; corta-se a vazão de todas as expressões;

Co = C – K . C2 . TDH

TDH = (Co – C) / K . C2.

5.2 Balanço de Massa em Reator de Mistura Completa em série:




dc/dt = 0, n = número de reatores em série e r = K

0 . V = Q . Cn-1– Q . Cn – K . V/n, como V = Q . TDH;

Q.Cn-1 = Q.Cn + K . TDH/ n . Q, cortando-se a vazão nos dois lados da equação, tem-se:

Cn + (TDH . K / n) = Cn-1, então, Cn = Cn-1 - (K . TDH / n), mas;

Cn-1 = Cn-2 - (K . TDH / n), então, Cn = Cn-2 - (K . TDH / n) - (K . TDH / n);

Cn = Cn-2 – (2 K . TDH / n) Cn = Cn-n – n K . TDH / n;

Cn = Co – K . TDH;

TDH = (Co – Cn) / K.


dc/dt = 0, n = número de reatores em série e r = K . C

0 . V = Q . Cn-1– Q . Cn – K Cn . V/n, como V = Q . TDH;

Q.Cn-1=Q.Cn+ K.Cn .TDH/ n . Q, cortando-se a vazão nos dois lados da equação, tem-se:

Cn + (TDH . Cn . K / n) = Cn-1, então Cn = Cn-1 / (1 + K . TDH / n ) mas;

Cn-1 = Cn-2 / ( 1 + K . TDH / n), então, Cn = Cn-2 / (( 1 + K . TDH / n) (1 + K . TDH / n));

Cn = Cn-2 / (1 + K . TDH / n)2;

Cn = Cn-n / ( 1 + K . TDH / n)n;

Cn = Co / ( 1 + K . TDH/ n)n;

TDH = n/k (( Co / Cn)1/n – 1).


dc/dt = 0, n = número de reatores em série e r = K . C2;

K.Cn2 = (n / TDH) (Cn-1 – Cn) / TDH, através de expressões matemáticas chega-se a:

TDH = (n / K . Cn2 ) ( Cn-1 – Cn).

5.3 Balanço de Massa em Reatores com Fluxo Tubular:




dc/dt = 0 e r = K

dC / d(TDH) = r dC / d(TDH) = -K;

integrando-se dC de Co a C e d(TDH) de zero a TDH obtém-se:

C – Co = -k . TDH portanto

TDH = ( Co – C ) / k.

para reação de 1ª ordem e estado estacionário:

dc/dt = 0, e r = K . C.

dC / d(TDH) = r ;

dC / d(TDH) = -k.C integrando-se dC de Co a C e d(TDH) de zero a TDH

C = Co . e-k.TDH ou;

TDH = - (1/K) ln (C – Co).

para reação de 2ª ordem e estado estacionário:

dc/dt = 0 e r = K . C2

dc / d(TDH) = - K.C2 integrando-se dC de Co a C e d(TDH) de zero a TDH

1 / Co – 1 / C = - K . C2;

C = Co / ( 1 + K . TDH . Co) ou;

TDH = (1 / K) . ( (1 / C) – (1 / Co)).

6. Relembrando:



O tratamento de esgotos pode ser separado em processo e operação. A operação

consiste na fase física do tratamento, como a decantação e sedimentação. Já os processos

são as fases química e biológica, como a digestão e desinfecção.

Podem também ser classificados como tratamento preliminar, primário,

secundário e terciário.

Para o tratamento preliminar, onde remove-se apenas os sólidos grosseiros,

gorduras e sólidos sedimentáveis (areia), os tipos de tratamento mais comuns são o

gradeamento, seguido de caixas de areia e de gordura, tendo também a possibilidade do

uso de flotadores ( indicado no caso de alta taxa de gordura).

O tratamento primário consiste na remoção de sólidos sedimentáveis através de

operações físicas. A tendência continua sendo os decantadores primários e os

floculadores. Deve-se lembrar que esta fase é de fundamental importância, pois, além de

apresentar baixo custo, reduz bastante as impurezas contidas no esgoto.

O tratamento secundário (biológico), consiste na remoção de matéria orgânica e

consequentemente na diminuição da DBO, os tipos mais conhecidos são:

a. Lagoa Facultativa

O uso da lagoa facultativa é uma solução simples e de baixo custo, isto quando se

dispõe de área com topografia adequada e custo acessível. Esta técnica exige o uso de

tratamento preliminar, provido de grade e desarenador.

Esta é uma alternativa simples para a construção, e que exige operação mínima,

sem qualquer necessidade de se contratar operador especializado.

b. Sistema Australiano de Lagoas

Consiste numa lagoa anaeróbia, seguida de uma lagoa facultativa. É uma das

melhores soluções técnicas, mas esbarra no problema de necessitar de uma grande área

para sua implantação.

Na lagoa anaeróbia ocorre a retenção e a digestão anaeróbia do material

sedimentável e na facultativa ocorre predominantemente a degradação dos contaminantes

solúveis e contidos em partículas suspensas muito pequenas.



O lodo retido e digerido na primeira lagoa tem de ser removido em intervalos que

geralmente variam de 2 a 5 anos. Na primeira, predomina o processo anaeróbio e na

segunda o aeróbio, onde atribui-se às algas, a função da produção do oxigênio consumido

pelas bactérias

c. Lagoa Aerada

Esta diminui a necessidade de grande área, mas em conseqüência da utilização de

aeradores, aumenta o seu custo de operação.

A lagoa aerada quando procedida de decantador primário, pode ter o tempo de

detenção menor, porém, quando somente se usa grade e caixa de areia, normalmente é

empregado um tempo de detenção hidráulico maior.

Na aeração há produção de lodo biológico, que tem de ser removido antes do

lançamento dos efluentes no corpo receptor. Por este motivo emprega-se uma segunda

lagoa que tem como função a retenção e digestão desse resíduo.

d. Lodos Ativados

Lodos ativados baseia-se em processo biológico aeróbio e parte do princípio que

deve ser evitada a fuga descontrolada de bactérias ativas, produzidas no sistema e que,

deve-se recircular de modo a se manter a maior concentração possível de microrganismos

ativos no reator aerado.

Os microrganismos produzem flocos que podem ser removidos facilmente por

sedimentação em decantador secundário (ou flotador por ar dissolvido). Parte do lodo

secundário é descartada para tratamento e destino final.

e. Filtro Biológico Aeróbio



O filtro biológico configura-se em um reator denominado de leito fixo e filme

fixo, ou seja, os microrganismos são mantidos aderidos a um material suporte, que

constitui o recheio da unidade.

Basicamente, o filtro biológico aeróbio é composto por um leito de pedras ou de

materiais inertes, com forma, tamanho e interstícios adequados, que permitam a livre

circulação natural de ar, sobre o qual dispositivos de distribuição lançam os esgotos

sanitários que percolam por entre as peças que constituem o referido recheio.

Enquanto o líquido percola através do leito, ocorre o contato entre os materiais a

serem degradados e os organismos que se compõem o biofilme aderido ao suporte. É

obrigatório, o uso de decantador primário e secundário. Em certos casos promove-se a

recirculação do efluente do decantador secundário.

f. Tratamento Eletrolítico

Essa alternativa explora os fenômenos físicos e químicos que ocorrem em cubas

eletrolíticas, possibilitando a ocorrência várias reações de oxi-redução, além de liberação

de gases, da migração de íons, da flotação, da corrosão dos eletrodos, e das reações

secundárias. O conjunto dessas ações leva a formação de lodo, sendo este separado do

líquido, através da flotação ou decantação.

g. Biodigestores Anaeróbios

Os Biodigestores Anaeróbios são ótimas opções para o tratamento de águas

residuárias, pois sabe-se que os processos anaeróbios são mais econômicos em sua

operação, pois não necessitam de aeradores, produzem menos lodo e não requerem

grande espaço. Quanto a confiabilidade, ainda não são totalmente aceitos, em razão do

pequeno número de reatores existentes; no entanto, pesquisas mostram resultados

estimulantes, além de não existir nenhum dado que impeça a utilização destes processos

em tratamento de esgoto sanitário.

h. Fossas Sépticas



As Fossas Sépticas são unidades de escoamento horizontal e contínua, que realiza

a separação de sólidos, decompondo-os anaerobiamente. A fossa séptica não é um

simples decantador ou digestor, mas sim, uma unidade que realiza simultaneamente

várias funções como: decantação e digestão de sólidos em suspensão, que irá formar o

lodo, sendo este acumulado na parte inferior, ocorrerá a flotação e uma retenção de

materiais mais leves e flotáveis como: óleos e graxas, que formarão uma escuma na parte

superior. Os microrganismos existentes serão anaeróbios e ocorrerá a digestão do lodo,

com produção de gases.

i. Tanque Imhoff

Os tanques Imhoff possuem funções idênticas às unidades de tratamento primário,

apresentado no mesmo tanque, a decantação e digestão de sólidos, funcionando como se

fossem unidades separadas. Apresenta grandes vantagens em relação as Fossas Sépticas,

devido a ausência de partículas de lodo no efluente, a não ser em operações anormais. O

efluente líquido apresenta geralmente eficiência variando com as seguintes reduções:

sólidos suspensos (50 - 70%), remoção de DBO (30 - 50 %). Seus principais problemas

referem-se a grande quantidade de sólidos flutuantes e acumulação de escuma.

j. Filtro Anaeróbio

O filtro anaeróbio é constituído essencialmente por um tanque com recheios de

pedras, peças cerâmicas de material sintético ou de outros materiais que servem de

suporte para microrganismos. Nos interstícios do leito do reator também evoluem flocos

ou grânulos, que possuem elevada participação de microrganismos que atuam na

degradação dos contaminantes da água residuária.

Filtros biológicos em boas condições de funcionamento podem apresentar

eficiência elevada de remoção de DQO e não exigem unidade de decantação

complementar, pois nesses casos, o teor de sólidos no efluente é bastante baixo e os

resíduos arrastados pela água apresentam aspecto semelhante ao de pequenas partículas

de carvão suspensas em líquido bastante clarificado.

É muito importante, que o efluente a ser tratado apresente teores de sólidos

suspensos e de óleos e graxas, relativamente baixos. O uso do filtro anaeróbio conforme o



nível de conhecimento que se dispõe atualmente, é uma excelente solução para pequenas

comunidades.

k. Reator de Contato Anaeróbio

O reator de contato anaeróbio possui semelhanças com o lodos ativados, porém os

microrganismos são anaeróbios, há mistura, aquecimento e tanque de equalização. Seu

tempo de detenção é de 24 horas, e com a recirculação do lodo, o tempo de detenção

hidráulico é menor que o tempo de retenção celular. Apresenta alta qualidade depuradora.

l. UASB

O Reator Anaeróbio de Manta de Lodo (UASB) é uma unidade de fluxo

ascendente, que possibilita o transporte das águas residuárias através de uma região que

apresenta elevada concentração de microrganismos anaeróbios.

O Reator deve ter seu afluente criteriosamente distribuído junto ao fundo, de

maneira que ocorra o contato adequado entre os microrganismos e o substrato. O reator

oferece condições para que grande quantidade de lodo biológico fique retida no interior

do mesmo em decorrência das características hidráulicas do escoamento e também da

natureza desse material que apresenta boas características de sedimentação, sendo esta a

conseqüência dos fatores físicos e bioquímicos que estimulam a floculação e a

granulação.

Na parte superior do reator existe um dispositivo destinado à sedimentação de

sólidos e à separação das fases sólido - líquido - gasoso. Esse dispositivo é de

fundamental importância, pois é responsável pelo retorno do lodo e consequentemente,

pela garantia do alto tempo de detenção celular do processo.

m. Cloração

Apesar de somente em 1880 ter sido demonstrado, que determinadas bactérias

eram a causa de doenças específicas, desde 1832 dispõe-se de informações sobre a

utilização de soluções de cloro na desinfecção de hospitais e também ampla utilização

durante a grande epidemia de cólera, ocorrida na Europa em 1831. Na Inglaterra, em



1879, Wilian Soper usou óxido de cloro para o tratamento de fezes de pacientes

portadores de febre tifóide, antes da disposição no esgoto.

Em escala de projeto, a primeira utilização do cloro como agente desinfetante de

esgotos sanitários foi realizada em Hamburgo (Alemanha), em 1893. Desde então, o uso

do cloro em águas residuárias teve um crescimento vertiginoso, em decorrência do

desenvolvimento de técnicas apropriadas. Em 1958, nos Estados Unidos, servindo a uma

população de mais de 38 milhões, empregaram esse método de desinfecção (Campos,

1990)

O cloro pode ser usado no tratamento de águas residuárias para uma série de

outras finalidades além da desinfecção, dentre os quais, o controle do odor, remoção de

DBO, controle de proliferação de moscas, destruição de cianetos e fenois e remoção de

nitrogênio.

O uso do cloro tem como problema, a produção de compostos de cloro que podem

provocar danos à vida aquática.

n. Radiação Ultravioleta

A radiação ultravioleta é gerada a partir de lâmpadas de baixa pressão de vapor de

mercúrio, que emitem a maior parte de sua energia (85 a 90 %) no comprimento de onda

de 253,7 nm, que é efetiva na inativação de microrganismos.

O esgoto é exposto à radiação ultravioleta, por tempo de 1 minuto, obtendo-se

com isso, eficiência elevada na remoção de microrganismos patogênicos. Nesse caso, os

custos são superiores ao do emprego do cloro, porém muito inferiores àqueles

correspondentes à utilização de ozônio (outro processo para desinfecção de esgotos).

As dosagens de radiação ultravioleta normalmente empregadas na inativação de

microrganismos em esgotos sanitários são tão pequenas, podendo-se dizer que seus

efeitos sobre as substâncias químicas presentes no efluente é insignificante, em relação a

formação de novas substâncias, através de reações fotoquímicas.

O uso da radiação ultravioleta tem sido muito estudado nos países desenvolvidos.

No Brasil, sabe-se que a Escola de Engenharia de São Carlos tem uma linha de pesquisa,

com resultados estimulantes.



O. Lagoas de Maturação

São utilizadas, como tratamento complementar de efluentes secundários. Devem

ser dimensionadas com taxas de carregamento orgânico muito inferior às empregadas

para dimensionamento de lagoas facultativas.

Normalmente, se empregam duas lagoas em série, com profundidade variando

entre 1 e 1,5 metros, com função de melhorar a qualidade do efluente e de possibilitar

maior eficiência na remoção de patogênicos.

7.0 Exercícios:



1. Dissolveu-se sulfato de alumínio em água, obtendo-se 1000 ml de solução a 10% em

volume. Determinar a massa de sulfato de alumínio dissolvido.

2. Dissolveu-se sulfato de alumínio em 180g de água, obtendo-se uma solução 10% em

massa. Determinar a massa de sulfato de alumínio dissolvida.

3. Adicionou-se 4,9g de ácido sulfúrico em 5 litros de água. Determinar a concentração

molar. Considerar desprezível o acréscimo de volume.

4. Adicionou-se em água 49g de ácido sulfúrico, formando 2 litros de solução.

Determinar a concentração normal da solução.

4. Qual o significado de tempo de detenção hidráulico?

5. O que é Curto-Circuito, Zona Morta e Caminho preferencial?

6. Qual é a importância do uso de traçadores, no dimensionamento de uma estação de

tratamento de esgoto?

7. Quais os principais tipos de reatores utilizados para o tratamento de águas residuárias?

8. Explique o balanço de massa de um reator.

9. Diferencie estado estacionário de dinâmico.

10. Quais são os principais tipos de reações utilizadas no tratamento de esgoto?

11. Supondo-se a seguinte reação aA + bB = cC + dD :



Experiências [A] mols [B] mols VelocidadeMols / l x min

1 ª 1,0 0,5 1,02 ª 2,0 0,5 1,03 ª 1,0 1,0 4,0 Determinar a ordem da reação.

12. Supondo-se a seguinte reação aA + bB = cC + dD :

Experiências [A] mols [B] mols VelocidadeMols / l x min

1 ª 1,0 0,5 1,02 ª 1,0 1,0 2,03 ª 2,0 0,5 8,0Determinar a ordem da reação.

13. Determinar a equação da velocidade da reação elementar: N2 + 3H2 2NH3.

14. Um reator batelada é usado para determinar o coeficiente padrão para a seguinte

equação paralela:

Se as reações são classificadas como sendo de 1 ª ordem, use os

dados abaixo para determinar K1, K2 e [C]

T (Min) 0 2 4 8 16[A] (mol / l) 1 0,55 0,30 0,09 0,01[B] (mol / l) 0 0,3 0,47 0,61 0,66

15. A tabela abaixo mostra dados da reação A B usando um reator de escala

laboratorial. Determine a ordem da reação e o valor da constante da reação:

Tempo (min) 0 1 2 3 4 6[A] (mol / l) 50 35,6 25,8 19,5 12,8 7,3


A

C2

B1


16. NH3 é um constituinte muito comum em águas residuárias, e muitas vezes reage com

ácido hipocloroso em solução, para formar monocloro-amido. A constante K encontrada

experimentalmente foi de 5,1 x 106 l / mol x s a 25 º C, a reação é a seguinte:

NH3 + HClO NH2Cl + H2O

Com base nesses dados, responda:

a) Qual a ordem total da reação?

b) Qual o decréscimo percentual de “v” se a concentração dos reagentes diminui 50 % ?

c) Determinar o valor de K, se as concentrações forem expressas em mg / l.

17. Determinar a ordem da reação:

T (min) 0 5 10 15 20 25 30[A] (mol/l) 1,3 1,08 0,9 0,75 0,62 0,52 0,43

18. Determinar a ordem e a constante da reação:

Experiências Inicial[E] (Mol / l) Inicial[F] (Mol / l) Inicial(-dE/dT) (Mol / l x min)1 0,0167 0,234 3,61 x 0,012 0,0569 0,234 4,20 x 0,013 0,0569 0,361 4,20 x 0,01

19. Determinar a ordem e a constante da reação:

Experiências Inicial[E] (Mol / l) Inicial (- dE / dT) Mol / l x min1 1,3 0,04782 2,6 0,09563 3,9 0,01434 0,891 0,0328

20 . Comparar reatores PFR, CFSTR e CFSTR em série, para reações de ordem nula,

primeira ordem e segunda ordem.

21 . Compare no estado estacionário, o volume requerido para remoção de 98% de

esgoto, se a reação é uma r = -k C?:

a) um reator CFSTR;

b) seis reatores em série do tipo CFSTR;

c) um PFR.



22. Um reator que funciona como um PFR é para ser usado para retirar a DBO removível. A

constante de reação pode ser dada por:

rDBOu = k . DBOu / ( K + DBOu)

onde: k = 0,12 g/m3.s; K = 30 g/m3 , DBOu(o) = 150 g/m3 e a vazão é de 0,5 m3/s.

Determine o volume do reator para que o efluente tenha um valor de DBOu = 20 g/m3.

23. A concentração de DBOu de um rio entrando no primeiro dos dois lagos conectados em

série é igual a 20 g/m3, a reação é de 1a ordem com coeficiente K = 0,35 d-1 e cada lago é

considerado como um CFSTR. Determine o valor da DBOu na saída de cada lago. No estado

estacionário, o rio tem uma vazão de 4000 m3/ dia, e os volumes dos lagos são de 20000 e

12000 m3 respectivamente.

24. Estime a redução de bactérias, durante a passagem de esgoto que inicialmente continha 10

organismos/ml, por 3 lagoas em série. O volume das 3 lagoas são 10000, 20000 e 60000 m3

respectivamente. A vazão é de 1000 m3/dia e é considerado no estado estacionário com reação

de 1a ordem e considerado próximo a um CFSTR.



8. Bibliografias consultadas:







04. FORESTI, E.(1998) – “Notas da aula de Processos e Operações em Tratamento de Resíduos SHS-705”, Pós Graduação em Hidráulica e Saneamento na Escola de Engenharia de São Carlos.

05. IMHOFF, K. R. (1986) – Manual de Tratamento de Águas Residuárias. São

Paulo.


















14. FORTES, J., CUNHA, C. (1994). Influência das águas continentais sobre as regiões costeiras: Enfoque da legislação atual. Qualidade de águas continentais no Mercosul. ABRH publicação n º 2, dez. 1994. 420p.



Ar Dissolvido e Filtração com Taxa. Declinante. Tese de Doutorado EESC -USP

1991.

14. CAMPOS, J. R. (1998) – “Notas da aula de Tratamento de Águas Residuárias”, Pós Graduação em Hidráulica e Saneamento na Escola de Engenharia de São Carlos.

4. Fundamentos do tratamento biológico.

4.1 Noções de ecologia.

Ecologia: é a ciência que estuda as condições de existência dos seres vivos.



Biomassa: é a associação de seres vivos, formando uma quantidade de matéria viva, com

volume e superfície definidas.

Biótipo: é o conjunto de condições necessárias para favorecer o habitat de uma

determinada biomassa.

Ecossistema: são longos processos de adaptação entre as espécies e o meio. São dotados

de transformação, evolução e regularização. Dentro de certos limites podem resistir a

modificações nas condições de vida.

Cadeia alimentar: Trata-se de um ecossistema que compreende um certo número de

níveis tróficos.

Níveis tróficos: produtores primários, consumidores de 1 ª ordem, consumidores de 2 ª

ordem e decompositores.

Produtores primários: São os organismos autótrofos, capazes de fabricar e acumular

energia potencial, em forma química das matérias orgânicas que sintetizam.

Consumidores de 1 ª ordem: São heterótrofos que se alimentam dos produtores

autótrofos.

Consumidores de 2 ª ordem: São heterótrofos carnívoros, que se alimentam de outros

heterótrofos.

Decompositores: Correspondem ao término da cadeia. São microrganismos e bactérias

que decompõem a matéria orgânica.

4.2 Noções de biologia.



Os seres vivos são formados por um elevado grau de organização de átomos nas

moléculas e destas entre si, com a capacidade de agir sobre o meio, de maneira a

transformar substâncias estranhas à sua natureza em substâncias constituintes à sua

estrutura. Os seres vivos são separados em 3 reinos: animau, vegetal e protista, mas

podem ser classificados pelas suas propriedades de nutrição, crescimento, reprodução e

irritabilidade.

O reino animal pode ser caracterizado principalmente, pela grande atividade

locomotora e pela nutrição heterotrófica (ingestão obrigatória de compostos orgânicos);

O reino vegetal é caracterizado por seres fixados por raízes, com coloração verde,

produtores de matéria orgânica e O2 e consumidores de CO2. Entretanto, há exceções,

como as algas. Estas apesar de possuírem celulose e pigmento verde, apresentam

locomoção através de flagelos;

O reino protista é caracterizado por seres unicelulares, que podem viver

agrupados ou não.

Obs.: Alguns biólogos consideram o reino protista, inserido ao reino vegetal.

Classificação quanto às formas de alimentação:


SERES VIVOS

nutrição crescimento reprodução irritabilidade

animais vegetais protistas

aeróbios anaeróbios

Algumas classificações dadas aos seres vivos


Digestão heterotrófica: Organismos que necessitam de substâncias altamente complexas

na sua dieta.

Digestão autotrófica: Organismos que sintetizam seu próprio alimento, ou seja,

sintetizam moléculas de elevada estrutura, a partir de moléculas de baixa energia.

Digestão típica dos vegetais, sendo as principais fontes de energia, a luz e as reações

químicas.

Classificação quanto a fonte de Energia:

Autotróficos:

Luz : Os organismos clorofilados utilizam a luz para transformar substâncias de

estrutura simples, em compostos orgânicos, sendo assim, denominados

fotossintetizantes.

O oxigênio liberado na fotossíntese é parcialmente usado para a respiração vegetal

e o restante é liberado para o meio.

Para o meio aquático, não é suficiente somente o O2 proveniente do contato do ar

com a superfície aquática, muitas vezes é necessário que existam vegetais subaquáticos,

que produzam oxigênio para a respiração dos peixes e outros tipos de vida animau.

Reações químicas: As bactérias e algas nutrem-se através de reações químicas, não

necessitando obrigatoriamente de energia solar. O maior exemplo de bactérias

quimiossintetizantes são as encontradas no solo e nas águas. As bactérias nitrificantes são

um dos exemplos, onde a amônia é oxidada a nitritos e estes a nitratos.

Transformação de nitrito para nitrato libera-se 17 Kcal:


NH4 + 1 ½ O2 2H + H2O + NO2 + 66 KCAL

NO2 + ½ O2 NO3 + 17 kcal

6 CO2 + 12 H2O C6H12O6 + 6 H2O + 6O2

673 kCAL

CLOROFILA


Essas bactérias têm importância econômica como agentes nitrificadores do solo

ou podem ser também causadores do enriquecimento da água de nitritos e nitratos a partir

da amônia.

Nitrosomonas e nitrobacter são os principais grupos de bactérias responsáveis

pelo processo chamado de nitrificação.

Heterotróficos:

Tem como principais fontes nutricionais os aminoácidos, gorduras e açúcares.

Através de ação mecânica, as substâncias se transformam em matéria pastosa, iniciando-

se assim, a digestão química que promove a redução das partículas, através da

fragmentação das moléculas mais complexas em outras mais simples e menores, capazes

de atravessar o aparelho digestivo e penetrar no sangue ou nas células.

Os elementos químicos responsáveis pela redução das partículas são as enzimas

ou fermentos digestivos. A digestão é feita em duas etapas, uma ácida (Ex: estômago), e

outra alcalina (ex.: intestino).

Classificação segundo a respiração:

A respiração é fonte de energia, para que os animais possam realizar movimentos

e outras reações.

Respiração aeróbia: ocorre conforme a equação abaixo. A transformação de glicose em

gás carbônico e água depende da presença de oxigênio. Este fenômeno ocorre nos

animais, através do pulmão ou das brânquias. Já os vegetais não necessitam de órgãos,

pois retiram O2 da própria célula fotossintetizante.

A transformação de material em energia se faz de maneira oposta à da

fotossíntese:


6 CO2 + 6 H2O + 673 KcalC6H12O6 + 6O2


A obtenção de glicose pelos organismos vivos é realizada por um dos três

processos de nutrição: fotossíntese, quimiossíntese ou nutrição heterotrófica, já o

oxigênio é obtido através da fotossíntese, que ocorre nos vegetais.

Respiração anaeróbia: é realizada através da retirada de átomos de oxigênio das

moléculas orgânicas, por qualquer substância, excluindo-se o O2.

A denominação de fermentação para a respiração anaeróbia nem sempre é muito

aceita, visto que muitas vezes este processo se realiza com a respiração aeróbia.

Em geral há desprendimento de gás carbônico e acúmulo de álcool etílico no

interior das células. Além do álcool, podem formar-se ácidos orgânicos.

Respiração facultativa: Alguns habitantes podem variar sua respiração entre aeróbia e

anaeróbia. Eles podem inclusive ter uma respiração intramolecular. Esses

microrganismos são importantes, principalmente para o reconhecimento de ambientes

pobres em oxigênio como por exemplo, nas águas que recebem despejos ou esgoto

doméstico, ou ainda, para reconhecer a condição vigente no fundo de lagos e rios.

Conseqüência da respiração para o ambiente aquático:

Os processos oxidativos podem causar forte depressão na curva de oxigênio de

um rio. Microrganismos, animais, bem como vegetais heterotróficos, quando proliferam

em grande número, podem reduzir o oxigênio dissolvido da massa d’água até quase a

zero. É lógico que a proliferação destes dependem das fontes de alimento, ou seja, M.O.

Portanto, a disposição de M.O. em excesso no meio está diretamente ligado ao consumo

de O2. Em outras palavras a demanda de oxigênio de um rio é na realidade uma demanda

respiratória, uma vez que a oxidação desse material é realizada exclusivamente por via

enzimática.


2 CO2 + 2C2H3OH + 34,4 KcalC6H12O6


Outra conseqüência da presença de M.O. no meio aquático é o aumento da

concentração de CO2, e a conseqüente diminuição do pH.

Em meio aquático com muitas plantas são observados durante o dia o aumento do

pH pela produção de O2 e durante a noite a diminuição do pH pela produção de CO2, pois

neste horário eles só consomem o O2.

Noite : Só ocorre respiração : consumo de O2;

Dia : Fotossíntese > respiração : Produção de O2;

Essas variações bruscas são observadas nas lagoas de estabilização.

- Comparação entre a respiração aeróbia e anaeróbia:

O calor liberado na equação do processo anaeróbio é cerca de 5% da energia

liberada em aerobiose. Como é provável que a ordem de magnitude da energia necessária

para a fabricação de novas células seja a mesma em ambos os casos, se chega a conclusão

de que , no campo bacteriano, é muito mais econômico buscar a energia vital em

processos aeróbios, que em processos anaeróbios. Em outras palavras a multiplicação

celular será muito mais abundante no primeiro caso do que no segundo e como

conseqüência, o processo de degradação, será muito mais rápido supondo-se a igualdade

dos restantes das condições.

Tabela 4.1 - Principais doadores e receptores de elétrons em ambiente

aeróbio e anaeróbio adaptado de METCALF & EDDY (1991).

Ambiente Doador de Receptor de Processoelétrons elétrons

composto oxigênio oxidação aeróbia Aeróbio Orgânico metabolismo aeróbio

NH4+ oxigênio nitrificação

composto orgânico

NO3- desnitrificação

composto oxigênio ou NO3- Remoção biológica de



orgânicoAnaeróbio Fósforo

H2 e Acetato SO4 2 - redução de sulfato

H2 CO2 metanogênico

- O Ciclo da Vida:

1. Vegetais (autotróficos) transformam minerais em M.O.;

2. Heterotróficos (bactérias-fungos) transformam M.O. em minerais;

Anabolismo: síntese de matéria viva.

Catabolismo: degradação de matéria nutritiva.

Metabolismo: é a soma dos processos físicos e químicos pelos quais os seres são

mantidos e produzidos (Alimento + energia = manutenção e reprodução).

- Bactérias:


M. O. vegetal ou animau

Amônia , carbonato e CO2

microrganismos

Fonte para os organismos autótrofos

Fonte de energia dos

heterotróficos

Animais e vegetais

O ciclo da vida


São microrganismos unicelulares que podem viver isolados ou agrupados.

Reproduzem-se por simples divisão celular ou pela formação de esporos. Podem ser

autótrofas ou heterótrofas e podem ser aeróbias, anaeróbias ou facultativas.

As bactérias do grupo “Coli, habitam o intestino humano e de outros

homeotermos onde vivem, sem causar nenhum dano ao hospedeiro. São, entretanto, de

grande valor para o sanitarista, uma vez que a sua presença na água indica a

contaminação desta por fezes ou esgoto doméstico.

A grande importância sanitária das bactérias coliformes está na sua presença

obrigatória em toda a fonte contaminada por despejos domésticos. Admite-se que toda

a água que contenha mais de 1 ou 2 bacilos do grupo “Coli” em cada 100 cm3 pode

conter também bactérias patogênicas, sendo impróprias para consumo, sem

desinfecção prévia.

- Algas:

São organismos de estrutura simples e diferem-se das bactérias por apresentarem

núcleo celular e reprodução sexuada (a não ser as algas azuis).

As algas azuis são células envolvidas por bainha mucilaginosa, que dá pequena

aparência gelatinosa, que se forma na superfície de reservatórios de água. Essa bainha

serve de abrigo para bactérias, inclusive coliformes, que ali se protegem da ação do cloro,

aplicado para desinfecção. Recentemente tem sido evidenciada nos heterocistos a

presença de enzimas responsáveis pela fixação de nitrogênio diretamente do ar. Isso vem

explicar a prioridade que tem, algumas cianofíceas (algas azuis), de desenvolver-se em

ambiente pobre em nitrogênio, mas rico em outros nutrientes, o que assume particular

importância no estudo do fenômeno de eutrofização.

As algas verdes geralmente encontradas em água doce, inclusive nas de

abastecimento, são dotadas de flagelos para locomoção.

Podem aparecer as algas vermelhas ou douradas, sendo estes casos um pouco mais

raros.



- Analogia entre a vida humana e os microorganismos:

Algumas semelhanças podem ser verificadas entre a vida existente dentro de um

reator de tratamento de esgotos, e uma população de uma cidade.

Quando a quantidade de comida para uma determinada população for abundante, as

pessoas vão se reproduzir, consequentemente a população aumentará, até o ponto que

comece a faltar comida. Neste momento, caso não exista outro meio de alimentação, as

pessoas mais fracas vão se alimentando cada vez menos, até que morram. Alguns

humanos (canibais) podem inclusive se alimentar de outros na falta de alimento,

principalmente no caso de fome. Numa cidade equilibrada, não faltará alimentação para a

população, e nem se jogará fora, pois a população vai crescer de acordo com a

alimentação disponível.

A população não deve ser nem muito jovem, e também não deve ser muito velha. Se a

população for muito velha, existirão muitas pessoas aposentadas sem trabalhar, e poucas

trabalhando. Se a população for muito jovem ocorrerão problemas semelhantes, portanto,

a população deve crescer de acordo com a quantidade de alimento disponível.

Todo ser vivo precisa de um tempo de adaptação, ou seja, caso uma família de

comilões mude sua alimentação e resolva trocar a feijoada por jiló como exemplo, sem

dúvida a quantidade que esta família come será reduzida. Percebe-se então que é

importante a afinidade entre o substrato e os microrganismos. Se a quantidade de

substrato que chega é maior que a taxa de crescimento populacional, então é importante

verificar se não é necessário optar por uma outra população, mais adaptável a este

substrato.

4.3 Noções de Bacteriologia.

A fermentação compreende reações químicas produzidas na natureza, através de

microrganismos. A seguir serão demonstrados alguns tipos de fermentações ocorridas no

tratamento de esgoto.

- Fermentação alcoólica:



Consiste no desdobramento de açúcares em álcool e ácido carbônico. Os organismos

que provocam estas reações são Saccharomyces e Aspergillus. Trata-se de um processo

que ocorre em local aerado.

C6H12O6 2 C2H6O + 2 CO2

- Fermentação acética:

É a transformação de álcool em ácido acético, por influência da Acetobacter aceti em

meio aerado.

C2H6O + O2 C2H4O2 + H2O

- Fermentação Láctica:

É a transformação de açúcares em ácido láctico, através da influência da bactéria

bacillus lacticus em meio aeróbio.

C12H22O11 + H2O 2 C6H12O6 = 4 C3H6O3

- Fermentação butírica:

É a transformação de matéria orgânica complexa, em ácido butírico.

C6H12O6 2 CO2 + 2 H2 + C4H8O2 ( fermentação anaeróbia)

C2H6O + C4H4O2 C4H8O2 + H2O ( fermentação anaeróbia )

- Fermentação fórmica:

É a transformação de açúcares em metano. É conseqüência da fermentação butírica.

C6H12O6 3 CH4 + 3 CO2 (fermentação anaeróbia)

Obs.: todas estas fermentações serão detalhadas nos capítulos seguintes.

4.4 Principais microrganismos presentes no tratamento de esgoto.



Tabela 4.2 - Principais gêneros de bactérias encontradas no processo de lodos ativados e suas respectivas funções ( HORAN, 1990).

GÊNEROS FUNÇÕESPseudomonas Remove carboidratos e promove desnitrificação.

Zooglea Formação de flocos

Bacillus Degradação de Proteínas.

Athrobacter Degradação de Carboidratos.

Microthrix Degradação de Gorduras, crescimento filamentoso.

Nocardia Crescimento filamentoso, formação de espuma e escuma.

Acinetobacter Remoção de Fósforo.

Nitrosomonas Nitrificação.

Nitrobacter Nitrificação

Achromobacter Desnitrificação.

Tabela 4.3 - Agrupamento de organismos de diversos gêneros presentes em sistemas de lodos ativados (VAZOLLÉR et al., 1989).

GRANDES GRUPOS GÊNEROS FREQÜENTESClasse Ciliata Paramecium, Colpidium, Litonotus,

a) ciliados livres-natantes Trachelophyllum, Amphileptus, Chilodonella

b) ciliados pedunculados Vorticella, Operculária, Epstylis, Charchesium

e as suctórias Acineta e Podophrya. c) ciliados livres, predadores do floco

Aspidisca, Euplotes, Stylonychia, Oxytricha.



Classe Mastigophora - flagelados Bodo, Cercobodo, Mona sp, Oicomona sp,Euglena sp, Cercomona sp, Peranema

Classe Sarcodina - amebas Amoeba, Arcella, Actinophrys, Vanhlkampfi,

Astramoeba, Difflugia, Cochliopodium.Classe Rotífera - rotíferos Philodina, Rotaria, Epidhanes.

Classe Nematoda - nematóides RhabditisFilo Anelida - anelídeos Aelosoma

Tabela 4.4 - Microrganismos indicadores das condições de depuração em sistemas de lodos ativados (VAZOLLÉR et al., 1989).

MICRORGANISMOS CARACTERÍSTICAS DO PROCESSO

Predominância de flagelados e rizópodes Lodo jovem característico de início de

operação ou TRC* baixoPredominância de flagelados Deficiência de aeração, má depuração e

sobrecarga orgânicaPredominância de ciliados pedunculares

e livresBoas condições de depuração

Presença de Arcella (rizópode com teca) Boa depuraçãoPresença de Aspidisca costata

(ciliado livre)Nitrificação

Presença de Trachelophyllum (ciliado livre)

TRC* alto

Presença de Vorticella microstoma (ciliado pedunculado) e baixa concentração de ciliados livres

Efluente de má qualidade

Predominância de anelídeos do gêneroAelosoma

Excesso de oxigênio dissolvido

Predominância de filamentos Intumescimento do lodo ou bulking Filamentoso **

(*) Tempo de retenção celular, dia. (**) Para caracterizar o intumescimento do lodo é necessário avaliar os flocos.


bactérias

Flagelados

Ciliados livres

rotíferos

Ciliados fixos

Tempo

N º de micror.

Alta cargaCarga

convencional Baixa carga

Predominância relativa entre os microrganismos aeróbios


Como demonstrado no quadro acima, existe a predominância de algumas

bactérias em relação a carga orgânica aplicada. Quanto maior o tempo de contato entre as

bactérias e o esgoto, maior a possibilidade de aparecimento de rotíferos, já se o tempo de

contato for pequeno, ocorrerá a predominância de flagelados.

Devemos lembrar que existem outros fatores que podem interferir na massa

bacteriana, sendo esses:

- Concentração de matéria orgânica presente no substrato;

- Quantidade de oxigênio presente dentro do reator;

- Características físico-químicas do afluente (temperatura, pH, alcalinidade, etc.)

- Carga orgânica aplicada;

- Carga hidráulica aplicada.

4. 5. Crescimento Bacteriano.

Caso seja colocado num reator tipo batelada, um pequeno número de bactérias, e

este mesmo reator sejam alimentados com substrato suficiente para o crescimento das

bactérias, deve-se conseguir a curva de crescimento bacteriano demonstrada no gráfico

abaixo.


Nº de células

1 2 3 4

tempo

Síntese endogenia


1. Adaptação: é uma fase de adaptação enzimática das bactérias ao novo substrato;

2. Crescimento rápido ou crescimento exponencial: Na fase de crescimento rápido as

células se dividem com uma taxa constante. Há excesso de substrato no meio, fazendo

com que o crescimento das bactérias não tenha o substrato como fator limitante de

crescimento;

3. Crescimento estacionário: O numero de células se mantém constante, devido a

morte de algumas células, ocasionada pela falta de alimentação;

4. Crescimento negativo: A falta de alimentação é agravante e a morte das células é

muito superior à divisão celular, causando com isso uma diminuição no número de

células dentro do reator.

4.6 Cinética da degradação biológica.

Conforme estudado no capítulo 3, toda estação de tratamento de esgoto tem o seu

balanço de massa dado por: acúmulo = entrada – saída + geração – consumo. O acúmulo,

a entrada e a saída são facilmente controlados. A geração e o consumo são mais difíceis

de serem avaliados.



Uma das principais modelagens matemáticas aceitas no tratamento de esgoto e usada por

um grande número de projetistas é a equação de Monod, para a geração e consumo dentro

dos reatores.

A taxa específica de crescimento de microrganismos, proposta por Monod

foi:

= m . S / (ks + S), onde:

Sendo

= ( dx / dt) / X, onde:

Percebe-se, que a taxa específica de crescimento, depende da taxa de crescimento

bacteriano máxima, da constante de aumento de substrato e da quantidade de substrato

presente no reator.

Conforme gráfico seguinte, o parâmetro Ks é determinado no ponto médio do

eixo das ordenadas, onde encontra-se o valor m/2. Prolongando-se o gráfico para o eixo

das coordenadas obtêm-se o valor de Ks.


= Taxa específica de crescimento bacteriano;

m = Taxa de crescimento bacteriano máxima;

S = Quantidade de substrato na solução;

Ks = Constante de aumento de substrato.

dx/dt = crescimento bacteriano;

= Taxa específica de crescimento bacteriano;

X = N º de microrganismos.


A taxa de utilização de substrato, pode ser expressa pôr:

q = ds/dt / X, onde:

Num sistema microbiano para tratamento de esgotos, a distribuição de células não

é igual em relação ao seu crescimento. Melhor explicando: existem células que

envelhecem mais rapidamente, outras que se duplicam mais rapidamente, sendo que no

sistema existem várias espécies com diferentes características.

Quando existe a falta de substrato, uma parcela das células são consumidas por

outras para a obtenção de energia necessária para a sua própria manutenção. Por este

motivo, a taxa de crescimento teve que ser melhor definida. Deve-se considerar um

decréscimo na massa celular (consumo) que é chamado de decaimento endógeno.

Em sistemas contínuos, deve-se subtrair de , o coeficiente de respiração

endógena, obtendo-se:

= m . ( S / (ks + S)) - b, onde:

b = Kd . X onde:


q = Taxa de utilização de substrato;

ds / dt = Variação de substrato pelo tempo;


S

m/2

m

ks

b = Decaimento endógeno

Kd = Coeficiente de decaimento endógeno;



A relação entre a taxa de crescimento bacteriano e a taxa de utilização de

substrato pode ser dada pelo parâmetro Y.

Y = x / s, onde:

Um valor alto para Y significa que o crescimento de bactérias é maior que a

quantidade de substrato que chega no reator.

Um valor baixo para Y significa que o crescimento bacteriano é pequeno, em

relação a quantidade de substrato que chega no reator.

Y pode ser representado por: Y = / q = Bactérias / substratos;

se = max . S / (ks + S );

então Y . q = Y . qmax . S / ( ks + S );

concluindo-se que q = qmax . S / ( ks + S ).

Sabendo-se que:

= (dx / dt) / X = Y (ds / dt) / X – b;

vem:

1 / c = Y (ds / dt) / X – b;

Obtém-se:

= 1 / c = Y. q – b;

Os parâmetros Y e b são facilmente obtidos da literatura ou por meio de ensaios

específicos.

Para processos aeróbios, y varia de 0,05 a 0,1 e b de 0,01 a 0,05 d-1.

Os parâmetros qmáx e taxa de utilização específica do substrato, são

extremamente variáveis, dependendo de fatores nem sempre conhecidos. O mesmo

ocorre com KS. Portanto, para cada tipo de sistema, devem-se obter os parâmetros

específicos que irão depender das características do reator, das características do

substrato e das características da biomassa.

4.7 Balanço de massa de bactérias e substrato em um reator sem recirculação:


Y = Relação de microrganismos / substrato;x = Variação de microrganismos;s = Variação de substrato.


r.: Acumulo = entrada – saída + geração;

V . dX / dt = Q . X0 – Q . X + V . (dX / dt)r

DX / dt = zero; X0 = zero.

Situação de equilíbrio:

0 = - Q . X + V (m . X . S / (ks + S) - Kd . X);

Q . X = V (m . X . S / (ks + S) - Kd . X);

Q / V = m . S / (ks + S) - Kd ;

1 / TDH = m . S / (ks + S) - Kd ;

Acumulo = entrada – saída + geração - consumo;

Ou melhor:

V . (ds / dt) = Q .S0 – Q . S + 0 - V . [K.X.S/(Ks+S)];

Ds / dt = zero; (reator em estado estacionário)

Situação de equilíbrio:

0 = Q (S0 – S) - V . [ K . X . S / (Ks + S)];

S0 – S = TDH [ K. X. S / (Ks + S) ];


Variação de massa de

substrato no reator

=

Massa de substratos

que entram

-

Massa de substratos

o que saem

+

Acréscimo de substrato

gerado -

Decréscimo de substrato utilizado


Sabemos que 1 / TDH = m . S / (ks + S) - Kd ;

1 / TDH + kd = m . S / (ks + S);

(1 / m ) . [( 1 / TDH) + kd ] = S / ( ks + S), substituindo-se na equação So – S tem-se;

S0 – S = ( TDH . K . X . / m ) . ( 1 / TDH) + kd ];

S0 – S = X . 1 / Y . ( 1 + TDH . kd );

X = [( So – S) . Y] / (1 + TDH . Kd)

O fundamento sobre um reator CFSTR sem recirculação é que o tempo de

detenção hidráulico é igual ao tempo de detenção celular. Portanto, a equação X = (S0 –

S) . Y / ( 1 + TDH . kd) é válida sem problemas e o TDH pode ser considerado igual ao

c.

4.8 Balanço de massa de um reator com recirculação do lodo.

Acumulo = entrada – saída + geração - consumo;



Ou melhor

V . (dX / dt) = (Q . S0 + Qr . S) – ((Q – Qw). S) - V . [K.X.S/(Ks+S)];

DX / dt = zero; (reator em estado estacionário)

Desenvolvendo-se a equação chega-se a:

X = {[( So – S) x Y] / (1 + c x Kd)}x (c / TDH);

O fundamento sobre um reator de CFSTR com recirculação é que o tempo de

detenção hidráulico é menor que o tempo de detenção celular.

Percebe-se que a equação acima é para reator com recirculação de lodo. Sem a

recirculação de lodo o TDH é igual ao c, portanto tem-se:

X = {[( So – S) . Y] / (1 + c . Kd)} . (c / TDH);

X = {[( So – S) . Y] / (1 + TDH . Kd)} . (TDH / TDH);

X = {[( So – S) . Y] / (1 + TDH . Kd)} Sem recirculação

4.9 Parâmetros determinantes no projeto de unidades de tratamento biológico.


Variação de massa de

substrato no reator

=

Massa de substratos

que entram

-

Massa de substratos

o que saem

+

Acréscimo de substrato

gerado -

Decréscimo de substrato utilizado


Os processos biológicos são os mais econômicos dentre os utilizáveis na remoção

de matéria orgânica. Por esse motivo, são amplamente utilizados no tratamento de

efluentes líquidos.

Além da remoção de matéria orgânica, os processos biológicos podem ser

aplicados para a oxidação de compostos reduzidos como nitrogênio amoniacal e sulfetos,

bem como na redução de nitratos (desnitrificação) e de sulfatos.

Na tabela seguinte são mostradas as principais aplicações dos processos

biológicos e seus subprodutos.

Tabela 4.5 - Principais aplicações dos processos biológicos no tratamento de águas residuárias.

TIPO SUBSTRATO PROCESSO SUBPRODUTOSEfluentes Líquidos Matéria Orgânica Aeróbio CO2, SO4

2-, NH-3, NH+

4, NO2, NO-3

Efluentes Líquidos Matéria Orgânica Anaeróbio CO2, CH4, NH-3NH+

4, S2-

Efluentes Líquidos NH3 - NH4 Aeróbio NO-2, NO-

3

Efluentes Líquidos NO-2, NO-

3, SO2-4 Anaeróbio N2, H2S, NH-

3NH+4

A tabela acima mostra que apenas os processos aeróbios são capazes de produzir

compostos estáveis que consomem oxigênio. Como no processo de nitrificação e

remoção de sulfeto para sulfato, que só pode ocorrem com a presença abundante de

oxigênio.

A desvantagem dos processos aeróbios é a necessidade de fornecimento de

oxigênio ao meio, través de equipamentos que consomem energia.

Considera-se, também, como desvantagem dos processos aeróbios, o excesso de

lodo biológico produzido, que deve ser descartado diariamente. Este excesso de lodo

produzido, expresso em Sólidos Suspensos Voláteis, é cerca de cinco a dez vezes

superiores, àquele produzido por processos anaeróbios.

Em função das vantagens e desvantagens de ambos os processos, a tendência atual

é de se utilizarem sistemas mistos, que contém unidades anaeróbias e aeróbias em série.

Este estudo será amplamente abordado no capítulo 12.



4.10 Parâmetros utilizados nos processos biológicos:

- Tempo de Retenção Celular ou Idade do Lodo (c)

A eficiência dos processos biológicos depende de c. O valor da concentração de

substratos efluente (S) em sistemas de mistura completa pode ser diretamente relacionado

com o ·c, conhecendo-se os valores dos parâmetros cinéticos do processo.

Valores usuais:

Processos aeróbios - Lodos Ativados - c > 5 d;

Lagoas Aeradas - c > 3 a 5 d;

Processos anaeróbios - c > 20 d.

- Taxa de Produção de Excesso de Lodo Expresso em SSV.

X = y . S - b

Ou

X = yobs . S onde yobs = y ( 1 + b . c)

- Taxa de Carregamento Orgânico Volumétrico (Cov)

COV = S/ V em kgDBO (ou DQO) por m3 por dia

Os valores usuais de COV para diferentes tipos de sistemas estão demonstrados

na tabela seguinte.

- Tempo de Detenção Hidráulica (TDH).


X = massa de SSV produzida por dia;S = massa de substrato removida por dia;X = concentração de SSV no sistema.


Os valores usuais, de TDH para diferentes tipos de sistemas estão

apresentados na tabela abaixo.

Tabela 4.6 - Valores usuais de COV e TDH para diferentes tipos de sistemas.

Sistemas Aeróbios COV (kg DBO / m3 . dia) TDH (h)Lodos AtivadosConvencional 0,3 - 0,6 1,0 – 8,0Mistura Completa 0,8 - 2,0 3,0 – 5,0Estabilização por Contato 1,0 - 1,2 1,5 – 3,0Aeração Prolongada 0,1 - 0,4 18 – 36Aeração Escalonada 0,6 - 1,0 3,0 – 5,0Oxigênio Puro 1,6 - 3,3 1,0 – 3,0Lagoas Aeradas 0,01 - 0,06 72 – 120

Sistemas Anaeróbios COV TDH (h)Reator Anaeróbio de Manta Lodo 5 – 10 6 – 16Filtro Anaeróbio < 5 8 – 18Contato Anaeróbio < 5 8 – 24Lagoas Anaeróbias < 0,5 > 72

Como pode-se observar o processo tipo lodos ativados convencional, necessita de

um menor tempo de detenção hidráulico. Considerando o reator sem recirculação,

percebe-se que o Tempo de permanência entre as bactérias e o substrato é suficiente se

for igual ao TDH. Os sistemas convencionais não propiciam a endogenia das bactérias,

ou seja, não ocorre a falta de alimento, ocasionado um crescimento maior do lodo. Outro

problema do sistema de lodos ativados convencional é formação de um lodo ainda não

mineralizado, necessitando-se de uma posterior digestão e estabilização do mesmo.

O lodo ativado por aeração prolongada, tem o TDH muito alto, propiciando no

aumento do tamanho dos reatores. Por outro lado, o lodo já sai totalmente estabilizado,

devido ao grande tempo de contato entre o substrato e os microorganismos, não

necessitando de digestores de lodo. Este grande tempo de contato leva também a um

grande gasto de energia, já que estas bactérias são aeróbias e necessitam de oxigênio para

sua reprodução.



Os reatores anaeróbios têm a grande vantagem de não necessitarem de aparelhos

mecânicos, tanto para mistura como para a aeração. O lodo também já sai estabilizado e

os tamanhos dos reatores são pequenos devido ao pequeno TDH médio requeridos. Os

processos anaeróbios são muito vantajosos para efluentes com carga orgânica

volumétrica muito alta. O tempo de duplicação dos microrganismos anaeróbios é muito

mais lento do que os aeróbios, este é um dos motivos da menor geração de lodo.

- Relação F/M (Food to Microorganisms).

A relação F/M é expressa em Kg DBO (ou DQO) por Kg de SSV presente no

sistema por dia.

Para processos aeróbios em geral, a relação F/M deve situar-se entre 0,3 a 0,6.

Para sistemas aeróbios de alta taxa, F/M pode variar de 0,4 a 1,5 e para sistemas com

oxigênio puro, F/M varia de 0,25 a 1,0.

Sistemas anaeróbios são operados com relação F/M na faixa de 0,2 a 1,0.

– Índice Volumétrico de lodo (IVL).

O índice volumétrico de lodo é expresso em ml/g e informa a capacidade de

sedimentação do lodo. É extremamente importante para os sistemas de lodos ativados,

freqüentemente sujeitos ao fenômeno de “bulking”, caracterizado pela formação de lodo

volumoso e pouco denso.

O IVL é definido como o volume ocupado por 1 g de lodo após decantação de 30

minutos. O IVL é calculado através da seguinte fórmula:

IVL = (H30 x 106) / (Ho . SS), onde;


IVL = Índice volumétrico de lodo (ml/g)

H30 = Altura da interface após 30 minutos (m);

Ho = Altura da interface no instante 0 (m);

SS = Concentração de sólidos em suspensão(mg/l);

106 = Conversão de mg em g, e de 1 em ml.


Valores usuais do IVL são:

Processos Aeróbios - 70 a 120 (ml/g);

Processos Anaeróbios - 40 – 80 (ml/).

Em geral, a relação F/M e IVL estão intimamente relacionadas, principalmente

nos processos de lodos ativados. Nesse caso, valores de F/M fora da faixa de 0,3 a 0,6

freqüentemente provocam valores de IVL superiores a 100 ml/g.

- Formação de Lodo:

Numa estação de tratamento de esgoto, os resíduos sólidos que devem ser dispostos

adequadamente são provenientes do sistema de gradeamento, das caixas de areia, das

escumas formadas em todos os tanques, do lodo biológico e do lodo estabilizado.

Para o processo de lodos ativados convencional, deve-se adicionar o tratamento do

lodo, alterando o fluxograma das estações de tratamento de esgoto. O tratamento de lodo

completo deve seguir os seguintes passos:

Adensamento do lodo: Trata-se de remover a umidade do lodo, pode ser feito através

de secagem ao sol, filtros prensas, adensamento por gravidade e etc. Tem o principal

objetivo a diminuição do volume de lodo, diminuindo-se os volumes dos tanques de

estabilização do lodo.

Outra fase do tratamento é a estabilização do lodo, através de sua digestão, ou seja, a

remoção de matéria orgânica existente. O lodo estabilizado deve possuir pequena

quantidade de sólidos voláteis.

Após a estabilização deve-se fazer a desidratação do lodo para diminuir ainda mais o

volume de lodo a ser transportado.

Os sistemas de aeração prolongada não geram tanto lodo quanto os sistemas de lodos

ativados convencionais. E também, não necessitam da fase de estabilização do lodo.

- Princípios da aeração:



Os sistemas de aeração têm dupla finalidade. A primeira é a de disponibilizar

oxigênio suficiente para as necessidades dos microrganismos aeróbios, e a segunda é de

provocar uma agitação e uma homogeneidade suficiente para que ocorra uma mistura

completa em reatores tipo lodos ativados. Como visto no capítulo 3, reatores de mistura

completa, não devem possuir curto circuito, sendo assim, necessita-se de uma correta

aeração para ocorrer uma completa mistura e homogeneização dos reatores.

Fundamentalmente existem dois tipos de aeração: Aeração por ar difuso e aeração

superficial ou mecânica.

A aeração por ar difuso deve ser utilizada sempre que os reatores tiverem uma

profundidade maior do que 3 metros. Somente assim será conseguida a mistura e

oxigenação de todo o reator. O sistema é composto por difusores submersos no líquido,

tubulações distribuidoras de ar, tubulações de transporte de ar e sopradores. O ar é

introduzido próximo ao fundo do tanque, e o oxigênio é transferido ao meio líquido à

medida que a bolha se eleva à superfície.

Os principais sistemas de aeração por ar difuso podem ser classificados segundo a

porosidade do difusor, e segundo o tamanho da bolha produzida:

- Difusor poroso: Prato, disco, domo e tubo (bolha fina);

- Difusor não poroso: Tubos perfurados ou com rachaduras (bolha grossa);

O diâmetro das bolhas finas é inferior a 3 mm e o da bolha grossa deve ser superior a

6 mm. Quanto menor o tamanho da bolha, maior a área superficial disponível para a

transferência de gases, ou seja, maior a eficiência de oxigenação. Portanto sistemas com

bolhas finas são mais eficientes.

Os difusores porosos têm sua eficiência diminuída pela colmatação de seus poros. A

colmatação pode ocorrer internamente devido a impurezas no ar ou externamente devido

ao crescimento bacteriano na superfície dos difusores.

Outro problema é o custo de implantação dos sistemas de bolhas finas, pois os

difusores cerâmicos são na sua grande maioria importados.

As bolhas grossas não têm o problema de colmatação, devido as mesmas serem

geradas em tubos perfurados, bocais e injetores. Tem baixo custo de manutenção e de

implantação. Filtros de ar não são necessários. A baixa transferência de oxigênio e

elevados requisitos de energia são as principais desvantagens.



A aeração superficial tem várias modalidades:

Aeradores de eixo vertical com baixa rotação, de eixo vertical com alta rotação, de

eixo horizontal de baixa potência, aeradores fixos e aeradores flutuantes.

Quando deseja-se que o sistema opere em mistura completa, os seguintes

parâmetros devem ser definidos:

Sistemas com Ar Difuso: 20 a 30 kw/1000m2.

Sistemas com Aeradores: 15 a 30 kw/1000m3.

- Necessidade de Oxigênio em Sistemas de Lodos Ativados e Lagoas Aeradas.

Teoricamente, a quantidade de oxigênio a ser suprida ao sistema deve ser

equivalente à quantidade consumida na oxidação da matéria orgânica. Se a concentração

de matéria orgânica é expressa em DBO, calcula-se inicialmente, a quantidade de

oxigênio necessária para suprir a demanda, a partir do cálculo da carga orgânica (CO)

removida por dia.

CO = Q (So -S) em kg DBO (DQO).d-1 onde, Q é a vazão de projeto; So é a

concentração de DBO afluente e S é a concentração de DBO efluente. Em geral, adota-se

a necessidade de O2 como sendo 1,5 a 2,0 x CO.

- Fornecimento de Oxigênio em Sistemas de Lodos Ativados e Lagoas Aeradas.

Para sistemas de aeração que utilizam aeradores superficiais, a quantidade de

oxigênio a ser fornecida é função da potência instalada. Pode-se aplicar a seguinte

relação:

N= No [( Co – Cl)/Cs].1,024 t – 20.;

- Características dos principais sistemas biológicos para tratamento de esgoto:


N = taxa de transferência de oxigênio > 2;No = taxa de transferência de O2 para a água a 20C, = fator de correção da salinidade = 1,0;Co = concentração de saturação na operação; CS = concentração de O2, nas condições de operação;CL = saturação de O2 na água a 20C e 1 atm; = fator de correção para esgotos, 0,8 a 0,85.


Sistemas de tratamento DBO N P TDH Custo Lodo EnergiaLodos Ativados convencional Bom Médio Ruim Médio Ruim Ruim Ruim

Aeração Prolongada Ótimo Bom Ruim Ruim Ruim médio RuimLagoa Aerada Médio Médio Médio Ruim Bom Bom MédioReator UASB Médio Ruim Ruim Bom Bom Bom Bom

Está tabela será mais detalhada em capítulos posteriores, mas desde já, deve-se

perceber que os sistemas anaeróbios não são chamativos pela grande eficiência, já que o

mesmo não é bom para remoção de DBO, N e F. Por outro lado, em todos os aspectos

econômicos, como TDH (tamanho do reator), Custo de implantação, formação de lodo e

gastos com energia para aeração ele recebe conceito bom.

Definitivamente os reatores anaeróbios são econômicos e devem ser utilizados

como tratamento biológico, principalmente para altas cargas orgânicas. Para o esgoto

doméstico ou esgotos ricos em nitrogênio o mesmo deve receber um pós – tratamento, já

que o processo de nitrificação biológica só ocorre na presença de oxigênio.

Entre os reatores aeróbios, a aeração prolongada é a que consegue a melhor

eficiência na remoção de carbono e amônia, mas perde para os outros sistemas em TDH,

custo de implantação e gastos com energia elétrica. A aeração prolongada tem a

vantagem de formar um lodo já estabilizado, mas mesmo assim tem uma geração de lodo

muito maior do que os reatores anaeróbios.

Com baixa carga orgânica existem reatores anaeróbios que ficam até 2 anos sem

remoção de lodo. Esta vantagem causa o problema da grande demora para a partida dos

reatores anaeróbios , que costumam demorar até 6 meses para chegar em sua eficiência

estável.

Os reatores anaeróbios seguidos de lagoas aeradas tem sido ótima opções de

tratamento de esgoto sanitário. Através deste sistema consegue-se eficiência média

sempre acima de 80% na remoção de matéria orgânica, e consegue-se manter o nível de

amônia sempre abaixo dos 5 mg/l exigidos pela CETESB.

4. Revisão:



Para que exista o desenvolvimento tecnológico sem que ocorra uma depreciação do

meio ambiente são necessárias algumas medidas:

a) As características do meio ambiente devem ser conhecidas para a determinação de

suas vocações e susceptibilidades;

b) O conhecimento do empreendimento e suas fontes impactantes;

c) Uma análise ambiental;

d) Determinação de medidas mitigadoras;

e) Determinação de medidas compensatórias;

f) Monitoramento.

Para a caracterização do meio devem ser destacados aspectos físicos, biológicos,

sociais e econômicos.

Dentre os aspectos físicos, destacam-se os recursos hídricos, a hidrogeologia, a

pedologia, a geomorfologia, a geologia e o clima. Nos aspectos biológicos devem ser

consideradas as estruturas bióticas. Socialmente, deve-se considerar as tradições, culturas

e rotinas adotadas pela população atingida. Deve-se considerar a identificação da região

em estudo, através de uma visão histórica das comunidades envolvidas, o perfil

econômico da região em estudo, o perfil político institucional, com informações dos

poderes legislativo, judiciário e executivo, as organizações sociais existentes e atuações.

Tendências atuais diferenciam crescimento de desenvolvimento. Os países do

Norte são desenvolvidos e pararam de crescer, já os países do hemisfério sul continuam

crescendo aceleradamente e se desenvolvendo de forma lenta.

Com uma visão ambiental, e sabendo-se das limitações dos recursos naturais, o

desenvolvimento sustentável objetiva o aumento da qualidade de vida, sem causar danos

ao homem e ao meio ambiente.

Para desenvolver-se sem causar danos a biosfera, é necessário uma política

ambiental, ocasionada por um sistema de gestão ambiental.

Tanto qualitativamente, quanto quantitativamente, os rios possuem um limite de

uso, para que não ocorra um desequilíbrio no seu ecossistema. Os sistemas de gestão de

recursos hídricos visam manter este equilíbrio, ou pelo menos, um mínimo de qualidade

desejado pelo homem.



A cobrança pelo uso da água é um instrumento da economia ecológica que

interfere economicamente no empreendimento. Restringindo a oferta da água, mais cara

será seu preço, limitando economicamente com isso, o aumento de empreendimentos em

locais com escassez de água.

A venda de bônus ou o direito de outorga limita a quantidade de poluentes que se

pode despejar no rio, ou a quantidade de água que se pode captar. Tem a vantagem de ser

facilmente monitorado e a desvantagem de abrir a possibilidade de leilão pelos bônus da

água, como ocorre com nossos minerais no DNPM.

Existem várias linhas políticas manifestadas em relação ao uso da água.

Polêmicas como a desigualdade econômica entre regiões, o pagamento de dividas

ambientais para quem enriqueceu as custas do meio ambiente, o direito de instalação de

firmas em locais onde já existam outras firmas são algumas polemicas levantadas nas

discussões políticas realizadas no congresso nacional.

Exercícios:

01. Defina ecologia?



02. Escreva o que você entende por biomassa.

03. Defina Biótipo.

04. Defina Ecossistema.

05. Defina cadeia alimentar.

06. Defina Níveis tróficos.

07. Defina Produtores Primários.

08. Defina Consumidores de 1 ª ordem.

09. Defina Consumidores de 2 ª ordem.

10. Defina Decompositores.

11. Defina seres heterótrofos.

12. Defina seres Autótrofos.

13. Exemplifique a cinética biológica de um reator de mistura completa sem

recirculação?

14. Faça para um reator de mistura completa com recirculação?

15. Calcular a concentração de sólidos em suspensão a ser atingida, em condições

estacionárias, num reator CFSTR sem recirculação.



16. Calcular a concentração de sólidos biológicos no reator, para as seguintes condições:

a) sistema sem recirculação TDH = c = 5 dias; b) sistema com recirculação TDH = 0,25

dias e c = 5 dias.

Dados: Y = 0,6; Kd = 0,07 1/d; S0 = 300 mg/l; S = 15 mg/l;

17. Calcular o tempo de detenção hidráulico e a idade do lodo no sistema de tratamento

sem decantação e sem recirculação de sólidos:

dados: V = 9000 m3 ; Q = 3000 m3/ dia; S0 = 350 mg/l; S = 9,1 mg / l; max = 3,0 d-1; Ks =

60 mg/l; Kd = 0,06 d-1.

18. Dimensionar uma reator biológico pelo sistema de lodos ativados. Considerar o reator

como um CFSTR, vazão a ser tratada de 0,25 m3/s de esgoto sedimentável tendo DBO5

de 250 mg/l. O efluente deve Ter DBO5 de 20 mg/l no máximo.

Dados: SSV do afluente = 0; no reator SSV / SS = 0,8; retorno de lodo de 10000 mg/l de

SS; c = 10 dias; efluente contém 22 mg/l de sólidos biológicos dos quais 65 % são

biodegradáveis; DBO5 = 0,68 DBOu ; esgoto contém nutrientes em quantidade suficiente.

19. Tendo-se um lodos Ativados convencional, com operação de 10 dias para o tempo de

detenção celular, volume de 8000 m3 e concentração de SSV de 3000 mg/l determine: a)

taxa de produção de lodo; b) a Vazão de descarte de lodo do reator; c) a vazão de

descarte do lodo da linha de recirculação.

20. Explique as vantagens e desvantagens dos vários tipos de aeradores existentes.

21. Defina IVL? Qual a sua importância para o tratamento de esgoto.

22. Quais são as formas de o TDH ser igual ao c.

23. Quais são as formas de o c ser maior que o TDH.

24. Qual a importância da formação dos comitês de bacias hidrográficas.



25. Quais são os principais tipos de reatores existentes no tratamento de esgoto.

Assinale a alternativa correta.

26. O melhor reator para que ocorra o processo de nitrificação é:

( ) Reator UASB ( ) Aeração Prolongada

27. Qual é o reator que tem a maior dimensão para tratar o mesmo esgoto sanitário:


28. Qual o reator que forma mais lodo:


29. Qual reator tem a maior dimensão para tratar o mesmo esgoto sanitário:

( ) Lodos Ativado Convencional ( ) Aeração Prolongada

30. Qual sistema gasta mais energia:

( ) Lodos Ativados convencional ( ) Aeração Prolongada

31. Qual sistema é mais eficiente:

( ) Lodos Ativados Convencional ( ) Aeração Prolongada

32.O melhor reator para que ocorra o processo de nitrificação é:


33. Qual é o reator que tem a maior dimensão para tratar o mesmo esgoto sanitário:

( ) Lagoas Aeradas ( ) Aeração Prolongada

34. Qual o reator que forma mais lodo:




35. Qual reator tem a maior dimensão para tratar o mesmo esgoto sanitário:

( ) UASB ( ) Lodos Ativados

36. Qual sistema gasta mais energia:

( ) Lodos Ativados convencional ( ) UASB

37. Qual sistema é mais eficiente:

( ) Lodos Ativados Convencional ( ) UASB

38. Explique Índice Volumétrico de Lodo.

39. Explique a relação F/M.

40. O que é o “Bulking” nos sistemas de lodos ativados.

Capítulo 5: Tratamento Anaeróbio.

Em 1776 Alessandro Volta, físico Italiano, descobriu o “ar combustível”, formado

em sedimentos no fundo de lagos e rios. Oitenta anos mais tarde Reiset detectou a



formação de metano em estrumeiras e propôs o estudo desse tipo de manejo de resíduos

para explicar o processo de decomposição anaeróbia.

Bechamp, em 1868, concluiu que o gás metano é formado por microrganismos.

Sendo que em 1875, Popoff , investigou a formação de metano a partir de vários

substratos.

Em 1890, Van Senus verificou que a decomposição anaeróbia era feita por vários

microrganismos e Omeliansui isolou organismos que produziam hidrogênio, ácido

acético e butírico, a partir da celulose. Deduziu também que o metano seria produzido a

partir da redução do gás carbônico por hidrogênio.

4 H2 + CO2 CH4 + 2 H2O

Em 1910, Sohngen verificou que a fermentação de materiais orgânicos produzem

compostos reduzidos como hidrogênio, ácido acético e gás carbônico. Demonstrou

também que ocorre a redução de CO2 para a formação de metano e assumiu que o ácido

acético é descarbonizado para fermentação de metano. Essa hipótese, hoje considerada

correta, permaneceu em controvérsia por várias décadas.

Em 1914, Thum e Reichle concluíram que o processo se dava em duas fases:

ácida e metânica. Em 1916, Imhoff, denominou de digestão ácida e digestão metânica as

fases do processo.

Em 1940, Barker isolou a Methano Bacterium Omelianski que oxida etanol,, a

acetato, a metano. Em 1948, Buswell e Sollo, utilizando 14C provaram que o metano

vindo do acetato não ocorre através de redução de CO2.

Em 1956 Jerris verificou que 70% do metano produzido vinha do acetato. Em

1967 Briant publicou que existem 2 espécies de bactérias que convertem a metano. Uma

pela via do acetato e outra pelo hidrogênio.

5.1 A microbiologia da digestão anaeróbia:



De uma forma simplificada, o processo anaeróbio ocorre em quatro etapas. Na

primeira etapa, a matéria orgânica complexa é transformada em compostos mais simples

como ácidos graxos, amino ácidos e açucares, pela ação dos microrganismos hidrolíticos.

Na segunda etapa as bactérias acidogênicas transformam os ácidos e açucares em

compostos mais simples como ácidos graxos de cadeia curta, ácido acético, H2 e CO2 .

Na terceira etapa, estes produtos são transformados principalmente em ácido

acético, H2 e CO2, pela ação das bactérias acetogênicas.

Por fim, na última etapa, os microrganismos metanogênicos transformam esses

substratos em CH4 e CO2.

- As bactérias hidrolíticas:

O primeiro passo na digestão anaeróbia é a hidrólise dos polímeros de cadeia

longa que é feita pelas bactérias hidrolíticas. Os principais compostos a serem

hidrolisados são a celulose, as proteínas e os lipídios.

A celulose é um polímero de cadeia longa, facilmente degradado por bactérias

aeróbias, mas nos processos anaeróbios as bactérias aeróbias não sobrevivem, sendo

então a hidrólise mais dificultada. Um bom número de protozoários também contribuem

para a fermentação da celulose. As bactérias celulósicas, podem entrar no esgoto através

da fezes humana e principalmente de animais como o cavalo, o boi e o porco.

O pH ótimo para a sobrevivência destas bactérias é de cerca de 6 e a temperatura

ótima é 45oC.

A fase de hidrólise compreende também a Liguinina, que compreende de 20% a

30% da biomassa. É geralmente resistente à degradação anaeróbia, deve estar numa

temperatura e pH altos e é parcialmente solubilizada e transformada em pequenas

compostos que são facilmente digeridos para metano e CO2.

Pectina é um grupo complexo de polissacarídios. Os lipídios consistem de

glicerina de cadeia - longa de ácidos carbônicos. As proteínas são cerca de 50% do total

da biomassa.

Percebe-se que a hidrólise é um passo limitante para a conversão de matéria

orgânica em metano. Os produtos das reações hidrolíticas são fermentados e depois



transformados em metanos. A tabela 1 mostra o produto da fermentação das principais

bactérias hidrolíticas.

Tabela 1: bactérias envolvidas na fase hidrolítica da digestão anaeróbia.

Organismos Origem Substrato Produtos

Bacteroides Succinogenes Rumem Celulose F, A, S

Bacteroides Fibrisolvens Rumem Celulose F, L, H2, CO2

Bacteroides Ruminicola Rumem Hemicelulose F,B,L,H2,CO2

Ruminococcus flavefaciens Rumem Celulose F,A,B,L,M,H2,CO2

Neocallimastix Frontalis Rumem Celulose F,A,L,S,M

Rumem Spirochetes Rumem Pectina F,A,S,M

Lachnospira Multiparus Rumem Pectina F,A,L,M,E,H2,CO2

Acetivibrio Cellulolyticus Digester Celulose A,E,H2,CO2

Clostridium Thermocellum Digester Celulose A,E,H2,CO2

Clostridium Papyrosolvens Sedimento Celulose F,A,L,E

Clostridium Butyricum Sedimento Pectina A,B,M,E,H2,CO2

F = Formol, A = Acetato, P = Propianato, B= butirato, S = Sucinato, l\L = lactado,

M = metanol, E = Etanol, IP = Isopropanol.

Fonte: Chynoweth, D. P. e Isaacson R.(1987)

- As bactérias transicionais:

A bactéria transicional transforma a matéria orgânica solúvel produzida pela

bactéria hidrolítica em substrato para metanogênese. Acetato no efluente pode ser



metabolizado diretamente pela bactéria metanogênica, independente de iterações

catabólicas com outras bactérias. Alguns substratos são hidrolisados para amino - ácidos

que podem ser usados com carbono servindo de energia para reações fermentativas.

A bactéria fermentativa na digestão anaeróbia converte material orgânico solúvel

para ácido acético, ácido propiônico, ácido butírico, H2 e CO2. Alguns produtos das

bactérias fermentativas como acetato e H2, podem ser metabolizados diretamente pela

bactéria metanogênica, mas outros como ácidos propiônicos e ácidos butírico não podem

ser digeridos diretamente.

Segundo Chynoweth & Isaacson (1987), uma porção do acetato é sintetizado para

H2 e CO2 na digestão e uma pequena parte para ácido propiônico, ácido acético e ácido

butírico. Outros estudos indicam que culturas mistas produzem ácidos voláteis do H 2 e

CO2 ou do metanol.

- As bactérias acidogênicas:

Os açúcares e aminoácidos são absorvidos pelos organismos acidogênicos e

fermentados intracelularmente a ácidos graxos de cadeias mais curtas, como ácido

propiônico, butírico, além de CO2, H2 e acetato. As vias bioquímicas pelos quais o

substrato é fermentado, e a natureza do produto(tipo de ácido volátil produzido)

dependerão, principalmente, do tipo de substrato e da pressão parcial de hidrogênio.

- As bactérias acetogênicas:

As bactérias acetogênicas desempenham um importante papel entre a acidogênese

e a metanogênese. Bactérias acetogênicas, produtoras de hidrogênio são capazes de



converter ácidos graxos com mais de 2 carbonos a ácidos acéticos, CO2, H2 que são os

substratos para as bactérias metanogênicas.

- As bactérias metanogênicas:

As bactérias metanogênicas são o final do processo de decomposição anaeróbia

da biomassa. Metano é o produto final da mineralização da digestão anaeróbia. Como

contraste a bactéria aeróbia metaboliza através da oxidação dos polímeros para CO2 e

H2O.

As bactérias metanogênicas podem utilizar ácido fórmico e acético, além de

metanol, metilamina, H2 e CO2 para a produção de metano. Cerca de 70 % do metano

produzido pelas bactérias metanogênicas provém do acetato.

As reações bioquímicas desse grupo de bactérias contribuem para a redução da

pressão parcial de hidrogênio, viabilizando as etapas anteriores do processo de

degradação anaeróbia.

A formação de metano como produto final do processo depende da existência de

populações com funções distintas , e em proporções tais que permitam a manutenção do

fluxo de substratos e energia sob controle.

Tabela 2. Bactérias metanogênicas e seus respectivos substratos.

Espécies SubstratosMethanobacterium formicicum DSM 863 H2-CO2 Methanobacterium thermoautrophicum H2-CO2



Methanobacterium bryantii M. O. H. H2-CO2Methanobacterium wolfei DSM2970 H2-CO2Methanobacterium uliginosum P2St H2-CO2Methanobacterium alcaliphilum WeN4 H2-CO2Methanobrevbacter ruminantium M1 H2-CO2Methanobrevbacter smithii PS H2-CO2Methanobrevbacter arboriphilicus DH1 H2-CO2Methanothermus fervidus DSM 2088 H2-CO2Methanococcus vannielii DSM 1224 H2-CO2Methanococcus Methanobacterium voltae PS H2-CO2Methanococcus thermolihotrophicus DSM 2095 H2-CO2Methanococcus maripaludis JJ H2-CO2Methanococcus jannaschii JAL-1 H2-CO2Methanococcus halophilus INMIZ - 7982 MethanolMethanospirillun hungatei JF1 H2-CO2Methanomicrobium mobile BP H2-CO2

Espécies SubstratoMethanomicrobium paynteri G - 2000 H2-CO2Methanogenium cariaci JR1 H2-CO2Methanogenium marisnigri JR1 H2-CO2Methanogenium thermophilicum CR1 H2-CO2Methanogenium aggregans MSt H2-CO2Methanogenium bourgense MS2 H2-CO2Methanosarcina barkeri MS H2-CO2, methanol e acetatoMethanosarcina mazei S-6 Methanol e acetato Methanosarcina aceitivorans C2A H2-CO2, methanol e acetatoMethanosarcina thermophila TM-1 Methanol e acetatoMethanoplanus limicola DSM 2279 H2-CO2Methanococcoides methylutens TMA – 10 MethanolMethanolobus tindarius Tindari 3 MethanolMethanothrix soehngenii Opfikon AcetatoMethanothrix concilii GP6 AcetatoMethanosphaera stadmanae MCB-3 Methanol plus H2

Fonte: Chynoweth, D. P. e Isaacson R.(1987)

Figura 1. O ciclo do carbono


Processo Aeróbio

Processo Anaeróbio

Carbono Orgânico

fotossínteseRespiração O2

CO2 + H2OCarbono

Orgânico

Ácidos Orgânicos, Alcools, etc

CH4 + CO2H2 + CO2

H3COOH

CO2

O2


Fonte: Chynoweth, D. P. e Isaacson R.(1987).

Figura 2. Reações Metanogênicas.

1. Hidrogênio: 4 H2 + CO2 CH4 + 2 H2O;

2. Acetato : 4 CH3COOH CH4 + CO2;

3. Formol : 4 CH3OH 3 CH4 + CO2 + 2 H2O;

4. Metamos: 4 CH3OH 3 CH4 + CO2 + 2 H2O;

5. Trimetilanina : 4 (CH3)3N + 6 H2O 9 CH4 + 3 CO2 + 4 NH3;

6. Dimetilanina : 2 (CH3)2NH+ 2 H2O 3 CH4 + CO2 + 2 NH3;

7. Monometilanina : 4 (CH3)NH2 + 2 H2O 3 CH4 + CO2 + 4 NH3.

FIGURA 3 : Balanço da digestão anaeróbia


HIDRÓLISE

MATERIAL ORGÂNICO EM SUSPENSÃO

PROTEÍNAS, CARBOIDRATOS E LIPÍDIOS

AMINO ÁCIDOS , AÇUCARES ÁCIDOS GRAX0S

39

34

54021

PRODUTOS INTERMEDIÁRIOSPROPIANATO, BUTIRATO, ETC

ACETATO HIDROGÊNIO

METANO

ACIDOGÊNESE

ACETOGÊNESE

METANOGÊNESE3070

?

11

23

201

28

11

34

66

20

35


fonte: LETTINGA e HAANDEL (1994)

Figura 4 :Estágios do processo de digestão anaeróbia.



ESTÁGIO GRUPO DE

MICRORGANISMOS

SOLUBILIZAÇÃO lipídios proteínas carboidratos

¯ ¯ ¯

ac. graxos amino ácido açucares

¯ ¯

HIDROLÍTICO

ACIDOGÊNICOS

ACIDOGÊNESE ac. graxos de cadeia curta + H2 + CO2

( prop., butírico, acético )

¯

ACETOGÊNESE ácido acético + H2 + CO2

¯ ¯

ACETOGÊNICOS

METANOGÊNESE CH4 + CO2 CH4 METANOGÊNICOS

Fonte: Sam-Soon, P.A.L.N.S.et al., 1987, apud Oliva L. C. H. V.,(1992).

5.2 A Termodinâmica da digestão anaeróbia.

O conhecimento da acetogênese foi significativamente ampliado pelo

entendimento dos aspectos termodinâmicos envolvidos, tendo resultado na elucidação de

alguns mecanismos de auto – controle do processo.

O estudo das trocas de energia que ocorrem em reatores anaeróbios é difícil não

apenas porque o processo e por si só complexo; mas, também, pela dificuldade de se

medirem os produtos finais e intermediários que se apresentam em concentrações muito

baixas. Assim, as considerações sobre a termodinâmica do processo se restringem à

análise da variação da energia livre padrão das principais reações.



No quadro 1 apresentam-se algumas relações redox importantes no processo de digestão

anaeróbia.

Quadro 1: Reações importantes nos processos anaeróbios:

Oxidações (doadoras elétrons ) G0, kJPropionato acetato CH3CH2COO- + 3 H2O CH3COO- + H+ + HCO3

- + H2 + 76,1Butirato acetato CH3CH2CH2COO- + 2 H2O 2 CH3COO- + H+ + 2 H2 + 48,1Etanol acetato CH3CH2OH + H2O CH3COO- + H+ + 2 H2 + 9,6Lactato acetato CH3CHOHCOO- + H2O CH3COO- + HCO-

3 + H + 2H2 - 4,2Acetato metano CH3COO- + H2O HCO3

- + CH4 - 31Reduções (recebe elétrons)

HCO3- acetato 2 HCO3

- + 4 H2 + H+ CH3COO- + 4 H2O - 104,6HCO3

- metano HCO3- + 4 H2 + H CH4 + 3 H2O -135,6

Sulfato sulfeto SO42- + 4 H2 + H+ HS- + 4 H2O -151,9

Sulfato sulfeto SO42- + CH3COO- + H+ 2 HCO3

- + H2S -59,9Nitrato amônia NO3

- + 4 H2 + 2H+ NH4+ + 3 H2O -559,9

Nitrato amônia NO3- + 4 H2 + 2H+ NH4

+ + 3 H2O -511,4Nitrato nitrogênio 2 NO3

- + 5 H2 + 2 H+ N2 + 6 H2O -1120,5

O quadro 1 mostra claramente que, em sua maioria, as reações bioquímicas

acetogênicas são termodinamicamente desfavoráveis ( Go > 0) nas condições padrão.

Isto é, caso as espécies químicas indicadas à direita estejam presentes nas concentrações

indicadas pela reação, ela se dá no sentido de formar as espécies químicas à esquerda.

Como a metanogênese depende da disponibilidade de acetato, é importante que o

equilíbrio das reações acetogênicas seja deslocado para a direita, o que é conseguido com

a remoção contínua de H2, através das reações recebedoras de elétrons.

Os cálculos termodinâmicos, associados a essas reações, estão ilustrados na fig. 5

e indicam que a oxidação de ácido propiônico a acetato ( linha 1 ) torna-se

termodinamicamente favorável à pressão parcial de H2 menor que 10-4 atm, enquanto que

a oxidação de ácido butírico torna-se favorável a pressão parcial de H2 igual ou menor

que 10-3 atm. Similarmente, a oxidação de etanol e lactato ( linhas 3 e 4) é inibida à

pressão parcial de H2 próxima a 1 atm ( Harper e Pohland, 1986).

A avaliação da energia livre das reações possíveis de ocorrer no meio informa não

só sobre a viabilidade e condições em que ocorrem, mas, também, indicam quais reações,

dentre as que utilizam o mesmo substrato, são mais favoráveis, estabelecendo

ordenamento hierárquico entre elas, em função dos valores de G0. Assim, entre duas



reações do mesmo substrato, a de menor G0 deverá prevalecer. Embora outros fatores

ambientais possam influir no processo como um todo, essa ordem hierárquica tem sido

confirmada experimentalmente para a maioria das reações mostradas no quadro 1.

Observa-se, por exemplo, que a redução de sulfato a sulfeto ( linha 7) é mais

favorável que a metanogênese do bicarbonato. Pode-se constatar, também que, para

pressões de H2 acima de 10-4 atm, a respiração metanogênica do bicarbonato é mais

favorável que a metanogênese a partir do acetato (linha 9). Verifica-se, ainda que, do

ponto de vista termodinâmico, a redução de sulfato a partir do acetato ( linha 10 ) é mais

favorável que a metanogênese acetoclástica. Cabe ressaltar, no entanto, que essa

preferência, amplamente reportada em ambientes marinhos, não tem sido confirmada em

experimentos com reatores de bancada ( Rinzena e Lettinga, 1986; Callado e Foresti,

1992). A redução de sulfato por H2 ( linha 7) é mais favorável que a oxidação do acetato

pelas BRS ( linha 10), para pressões de H2 acima de 10-4 atm, com os demais reagentes

nas concentrações indicadas.

5.3 A digestão anaeróbia

A digestão anaeróbia é um processo fermentativo que tem como finalidade a

remoção de matéria orgânica, a formação de biogás e a produção de biofertilizantes mais

ricos em nutrientes, portanto é uma alternativa atraente para alguns casos de esgoto



industrial e esgoto sanitário. Uma das dificuldades encontradas inicialmente era o

desconhecimento dos fatores que influenciavam a digestão anaeróbia.

A dificuldade atual a ser superada na aplicação da digestão anaeróbia para à

estabilização de águas residuárias , é alcançar a alta retenção da biomassa ativa no reator

anaeróbio, usando-se meios simples e baratos.

Como um método de tratamento de águas residuárias, a digestão anaeróbia

oferece um número de vantagens significantes sobre os sistemas de tratamento aeróbios

convencionais disponíveis atualmente.

- Vantagens:

Baixa produção de lodo biológico,

Dispensa energia para aeração,

Há produção de metano,

Há pequena necessidade de nutrientes,

O lodo pode ser preservado ativo durante meses sem alimentação,

O processo pode trabalhar com altas e baixas taxas orgânicas,

- Desvantagens:

Nem sempre atende a legislação;

A partida dos reatores pode ser lenta devido as bactérias metanogênicas;

Falta de tradição em sua aplicação.

5.4. Os fatores que influenciam a digestão anaeróbia.

Segundo Souza(1983), os principais fatores que prejudicam a digestão anaeróbia

são o desequilíbrio entre os microrganismos, o aumento repentino da carga orgânica, o



grau de contato entre as bactérias e o esgoto, a mudança de temperatura e a influência de

compostos tóxicos

pH e ALCALINIDADE:

O pH e alcalinidade de bicarbonato são fatores relacionados. Segundo

Foresti(1993), o pH ótimo para a digestão anaeróbia é de 6.8 - 7.5, mas o processo ainda

continua bem sucedido num limite de 6.0 - 8.0, embora numa taxa mais baixa. O

principal fator de tamponamento num digestor é o sistema gás-carbonico/bicarbonato.

Uma quantidade adequada de alcalinidade de bicarbonato deveria sempre estar disponível

para prevenir uma queda de pH abaixo de 6.0 devido à rápida formação de ácidos voláteis

do material orgânico complexo e devido à metanogênese retardada (como por exemplo o

resultado de uma queda de temperatura).

Os ácidos voláteis não dissociados, que penetram na membrana celular mais

facilmente , são a forma tóxica, porque uma vez dentro da célula, diminuirão o pH

como um resultado de sua dissociação.

Resultados publicados(Letinga,1980), indicam que certos metanogêneses,

particularmente aqueles degradantes de ácido acético, podem adaptar-se de um certo

modo a valores de pH mais baixos.

Deveria ser reconhecido que na digestão de ácidos voláteis neutralizados uma

quantia de substâncias de alcalinidade de bicarbonato é sempre produzida, ao passo que

na produção de ácidos o inverso é verdadeiro. Por exemplo, em culturas de fermento do

metanol, baixos valores de pH podem ser tolerados desde que o metanol seja degradado

diretamente e não via formação intermediária de ácidos.

Ao examinar o efeito do pH na estabilidade dos processos de tratamento

anaeróbio deveria ser enfatizado que as restrições mencionadas acima aplicam-se apenas

ao pH do líquido misturado no digestor, e não ao pH do afluente. Resultados obtidos com

água residuária, mostram que valores de pH baixos no afluente podem ser tolerados..

Obviamente o processo deveria ser estritamente controlado em se tratando de resíduos

ácidos, em particular medidas de pH devem ser feitos na parte inferior do reator, perto da



entrada alimentadora. Para prevenir riscos de transtornos no pH é benéfico aplicar com

freqüência recirculação efluente.

Os principais indicadores de distúrbios nos processos anaeróbios são o aumento

na concentração de ácidos voláteis, aumento da porcentagem de CO2 no biogás,

diminuição do pH, diminuição na produção total de gás e diminuição na eficiência do

processo.

A importância da alcalinidade é manter o sistema sempre em equilíbrio, para que

não varie o pH mesmo com a produção de H+. A alcalinidade total de um sistema é a

soma das alcalinidades devida ao bicarbonato (AB) e aos próprios ácidos voláteis (AV):

AT = AB + 0,85 x 0,833 x AV onde 0,85 é a porcentagem de ácidos voláteis que são

detectados, e 0,833 é o fator de transformação de CH3COOH para CaCO3. O nitrogênio

amoniacal, em concentrações elevadas, contribui para a formação de alcalinidade, então

ajuda também na estabilização do processo. Para o ajuste do pH é necessário que se

adicione cal até se atingir o pH entre 6,8 e 7,0(Souza, M.E.,1980).

Segundo Foresti (1993), o pH varia menos quando ocorre mudanças na

alcalinidade a altas concentrações de CaCO3, conforme tabela abaixo.

Verifica-se que para altas concentrações de CaCO3 ( > que 2000mg/l) o pH

ótimo (entre 6,8 e 7,0) só é atingido com uma produção muito grande de CO2, indicando

que a metanogênese não esta ideal, e que a concentração de bicarbonato deve variar entre

250 mg/l e 1000 mg/l ( figura 6).

FIGURA 6: A importância do bicarbonato no efeito do tamponamento.


10

20

30

40

50

% CO2

250 500 1000 2500 5000 10000 25000

66,2

6,46,6

6,87,0

7,2 7,4

7,6 7,8 8,0

8,28,4

Mg / l de CaCO3


fonte : Foresti, E. (1993)

TEMPO DE DETENÇÃO CELULAR:

Nos processos anaeróbios a eficiência do contato entre as bactérias e a matéria

orgânica esta no material de enchimento e no seu índice de vazios que serve de suporte

para as bactérias sem permitir seu acarreamento.

Com um grande tempo de detenção celular supostamente a biomassa não está

sendo utilizada em sua capacidade máxima:

se U = DS/DT , c = DX/DT , 1 = Y . U - Kd e DS/DT = K S ;

X DX c X Ks + S

( 1 ) ( 2 ) ( 3 ) ( 4 )

então percebe-se que pela equação 3, quanto maior o c menor será a taxa de utilização

do substrato ( U ) e que aumentando o substrato ( S ) a taxa de utilização ( U ) aumenta

também (equação 4). Esta hipótese explica porquê as variações nas concentrações



afluentes do substrato So provocam flutuações pouco significativas na concentração do

efluente.

TEMPERATURA:

Outro fator preocupante é o da temperatura, as bactérias metanogênicas são

bastante sensíveis a variações, especialmente a elevações de temperatura. O processo

pode ocorrer nas faixas mesofílica (15C a 45C ) ou termofílica (50C a 65C). Na

verdade as temperaturas ótimas são de 35C a 37C para mesofílicas e 57C a 62C para

as termofílicas.

Trabalhar em temperatura ótima parece ser vantajoso quando se tem compostos

tóxicos, pois segundo Souza, M. E.(1984) " ensaios realizados em escala piloto, com lodo

de esgoto contendo elevadas concentrações de compostos tóxicos, parecem indicar que a

digestão anaeróbia resiste mais a cargas de choque de compostos tóxicos, quando a

temperatura está mais próxima da temperatura ótima".

Temperatura: Três limites de temperatura podem ser distinguidos no tratamento

anaeróbio:

termofílica, 50 - 65°C, e às vezes até mais alta,

mesofílica, 20 -40°C,

psicrofílica 0 - 20°C.

Será evidente que os limites exatos de temperatura não podem ser fornecidos, e

existem informações pouco relevantes para os limites termofílicos e psicrofílicos. De

longe obteve-se o mais completo corpo de dados para digestão sob condições

mesofílicas, mas há algum potencial para processos sob condições psicrofílicas,

particularmente para dissolver formas de resíduos.

Em vista da baixa taxa de hidrólise em temperaturas abaixo de 15 - 20°C, este

potencial não parecia aplicar-se à matéria orgânica complexa (não dissolvida). Digestão

termofílica poderia comprovar ser uma opção interessante para uma digestão mais rápida

da matéria orgânica complexa, mas ainda assim há pouca experiência prática nesta faixa

de temperatura. Os resultados obtidos em novas pesquisas, indicam que o aumento de



ácido propiônico representa um fator limitante na iniciação dos processos de digestão

termofílica. Além do mais o processo parece estar mais propenso a não dar certo sob

condições termofílicas comparada com condições mesofílicas(Souza,1984).

Com respeito à dependência da temperatura de culturas mesofílicas, dados

existentes indicam que mesmo em temperaturas tão baixas quanto 10 - 15°C ocorre uma

considerável atividade metanogênica . Entretanto, em vista da acentuada queda da taxa de

organismos mesofílicos em temperaturas acima de 42°C, deveriam ser evitados choques

de temperatura acima de 42°C, particularmente se eles durarem mais do que um dia. A

despeito das taxas lentas de hidrólise em temperaturas mais baixas, o potencial do

tratamento anaeróbio, mesmo para esgotos mais complexos, não deveria ser subestimado

porque existe uma certa adaptação de bactérias às condições psicrofílicas que pode

ocorrer depois de um tempo.(Lettinga,1980)

Deveria ser lembrado que processos de lodos ativados de taxa baixa possuem

carregamento orgânico menor que 0.5kg DQO.m -3.dia-1. Resultados (Lettinga,1980) de

experimentos UASB em planta piloto com águas residuárias ao natural mostraram que

pode-se alcançar remoções de DQO eficazes (60 - 80%) com taxas de carregamento

orgânico de até 1.5kg DQO.m -3.dia-1 em temperaturas tão baixas quanto 7 - 10°C.

Os sistemas de tratamento anaeróbio podem tolerar flutuações acentuadas na

temperatura num raio de 10 - 42°C, desde que essas flutuações não iniciem condições

adversas. Ambos os processos de digestão termofílica e psicrofílica combinam um

número de vantagens e desvantagens sobre os processos de digestão mesofílica.

5.5 A toxicidade nos processos anaeróbios:

Segundo Foresti, E. (1993) "durante décadas difundiu-se o conceito errôneo de

que os processos anaeróbios seriam extremamente sensíveis a cargas tóxicas que

provocariam a 'morte' da biota, e, consequentemente, o colapso dos reatores, na seguinte



seqüência de eventos: exposição das metano-bactérias a agentes tóxicos, acúmulo

gradativo de ácidos voláteis e abaixamento do pH”.

Os compostos tóxicos podem ter diferentes efeitos sobre as bactérias, podem ser

bactericida quando as bactérias não se adaptam a determinadas concentrações do tóxico e

bacterostático quando se adaptam a determinadas concentrações de tóxico. Veremos na

figura 7 o efeito do produto tóxico quando for bacterostático.

FIGURA 7: Gráfico produção de metano X tempo, com a aplicação de produto

tóxico de efeito bacterostático.

PRODUÇÃO DE PRODUTOS TÓXICOS

METANO

CURVA DE RECUPERAÇÃO

PRODUTOS TÓXICOS DIAS

FONTE: Foresti (1993).

A forma da curva de recuperação é similar a fornecida pela equação de oxigênio

dissolvido em rios submetidos à poluentes orgânicos.

Gt : A e-k1 t + B e k2 t

Gt : produção de metano;



A e B : constantes empíricas;

t : tempo após a adição de tóxico;

k1 e k2 : constantes;

k1 : taxa de toxicidade;

k2 : taxa de recuperação ou adaptação.

Além da aclimatação, outra maneira de combater os compostos tóxicos é o

antagonismo, onde produtos tóxicos são anulados na presença de outros. Como exemplo

o Sódio e Potássio que se anulam, diminuindo o efeito tóxico dos dois. Precipitação

através do sulfeto é a maneira de combater os metais pesados.

As metanos bactérias apresentam taxas de crescimento baixo e utilizam apenas uma

pequena fração da DQO para a síntese celular. Portanto, caso o tóxico seja realmente

bactericida, o período de reajuste pode ser demorado.

Segundo Foresti,E.(1993), " Recentes estudos em laboratório mostram que o

efeito da grande maioria dos tóxicos sobre as metanos-bactérias é bacterostáticos nas

concentrações em que ocorrem normalmente".

A população anaeróbia tem grande capacidade de adaptação a cargas tóxicas, mas

é necessário um tempo de adaptação para que seu funcionamento seja normal.. Em

populações não adaptadas, as características tem seguido o mesmo padrão:

a- decréscimo da produção de metano

b- recuperação do reator que volta rapidamente a exibir o mesmo desempenho da fase

anterior à exposição de tóxicos.

c- o tempo em que o reator perde capacidade é proporcional à concentração de tóxicos

adicionados.

É importante salientar que populações adaptadas podem ser submetidas a

concentrações tóxicas muito maior que as não adaptadas.

A seguir algumas concentrações aceitáveis pelas bactérias metanogênicas.

Nitratos: Inibição para concentrações > que 50 mg de N / L;

Mac Carty - 1964

Cianetos: Inibição a partir de 40 mg / L;

Yang - 1980



Fenóis: Inibição a partir de 700 mg / L;

Neufeld - 1980

Metais Alcalinos:

Concentração mg / L

Cátions Estimulante Pouco inibitório Muito inibitório

Sódio 100 - 200 3500 - 5500 8000

Potássio 200 - 400 2500 - 4500 12000

Cálcio 100 - 200 2500 - 4500 8000

Magnésio 75 - 150 1000 - 1500 3000

Mac Carty - 1964

Metais Pesados : toxicidade apenas para materiais solúveis.

Mac Carty - 1964

Nitrogênio Amoniacal: inibição a partir de 5000 mg / L.

Velsen - 1979

Oxigênio: inibição a partir de 1300 mg/ L.

Fillds - 1971

5.6 Tipos de biodigestores anaeróbios;

Os biodigestores convencionais são reatores anaeróbios que normalmente

recebem o lodo decantado de decantadores primários e secundários. São sistemas

destinados ao tratamento da fase sólida, com as finalidades de eliminação de maus

odores e transformação do material em um lodo menos instável e com menor teor de



umidade, de destruir ou reduzir a níveis previamente estabelecidos os microorganismos

patogênicos, estabilizar total ou parcialmente as substâncias instáveis e a matéria

orgânica presente nos lodos frescos, reduzir o volume de lodo através dos fenômenos de

liquefação, gaseificação e adensamento e permitir o uso do lodo, quando este estiver

estabilizado convenientemente, como fonte de Húmus ou condicionador de solo para fins

agrícolas.

As fossas sépticas: são unidades de escoamento horizontal e contínua, que realiza

a separação de sólidos, decompondo-os anaerobiamente. A fossa séptica não é um

simples decantador e digestor, mas é uma unidade que realiza simultaneamente várias

funções como: decantação e digestão de sólidos em suspensão que irá formar o lodo que

irá se acumular na parte inferior, ocorrerá a flotação e uma retenção de materiais mais

leves e flotáveis como: óleos e graxas que formarão uma escuma na parte superior, os

microorganismos existentes serão anaeróbios e ocorrerá a digestão do lodo com produção

de gases.

Os tanques Imhoff tem as finalidades idênticas às unidades de tratamento

primário, possuindo no mesmo tanque as principais finalidades daquele tratamento, ou

seja, decantação ou digestão de sólidos. funciona como se fossem unidades separadas.

Apresenta grandes vantagens em relação as fossas sépticas devido a ausência de

partículas de lodo no efluente, a não ser em operações anormais. O efluente líquido

apresenta geralmente eficiência variando com as seguinte reduções: sólidos suspensos( 50

- 70%), remoção de DBO( 30 - 50 %). Tem como principais problemas uma grande

quantidade de sólidos flutuantes e acumulação de escuma.

O reator de contato anaeróbio: tem semelhanças com lodos ativados, só que os

microrganismos são anaeróbios, há mistura, aquecimento e tanque de equalização, seu

tempo de detenção é de 24 horas, com reciclo o tempo de detenção hidráulico é menor

que o tempo de retenção celular e tem alta qualidade depuradora.

O filtro anaeróbio tem como principais características seu fluxo ser ascendente,

não ter mistura, pode haver aquecimento, tempo de detenção hidráulico costuma ser

próximo de 24 horas, os microorganismos podem se manter por longos períodos,

dificuldade de remoção de sólidos suspensos.



O Reator Anaeróbio de Manta de Lodo (UASB) é uma unidade de fluxo

ascendente que possibilita o transporte das águas residuárias através de uma região que

apresenta elevada concentração de microrganismos anaeróbios.

O reator deve ter seu afluente criteriosamente distribuído junto ao fundo, de

maneira que ocorra o contato adequado entre os microrganismos e o substrato. O reator

oferece condições para que grande quantidade de lodo biológico fique retida no interior

do mesmo em decorrência das características hidráulicas do escoamento e também da

natureza desse material que apresenta boas características de sedimentação , esta é

conseqüente dos fatores físicos e bioquímicos que estimulam a floculação e a granulação.

Na parte superior do reator existe um dispositivo destinado à sedimentação de

sólidos e à separação das fases sólido - líquido - gasoso. Esse dispositivo é de

fundamental importância pois é responsável pelo retorno do lodo e consequentemente

pela garantia do alto tempo de detenção celular do processo.

5.7. O UASB:

5. 7. 1 O estado da arte na Europa:

O tratamento anaeróbio na Europa, tem se desenvolvido muito. De 1977 a 1983 os

digestores anaeróbios aumentaram de 20 para 500 unidades(industriais e agrícolas).

Nestes últimos anos a indústria química começa a aceitar a tecnologia anaeróbia, embora

cautelosamente.

Com a crise de energia de 1974 iniciou-se busca de alternativas de energia. A

esse respeito sabia-se que a fermentação da matéria orgânica produz biogás. Nos anos 70

a preocupação com a energia foi acoplada a um segundo conceito, o desenvolvimento

do conhecimento de ciências biológicas, com isto, os antigos digestores anaeróbios

poderiam ser alterados, transformando-se em reatores de alto desempenho, com o

primeiro objetivo a produção de gás e com segundo de diminuir a poluição causada.

A produção de gás permitia que durante o período de altos preços de energia o

reembolso investido era de 5 a 10 anos. No momento, os preços dos combustíveis, estão

mais baixos, sendo o reembolso de 15 a 20 anos.



Existe uma configuração em Bavel, Holanda. Um UASB é operado com esgoto

doméstico numa taxa de 10 Kg DQO / m3 d., com uma remoção de DQO de 80 a 90%.

Na indústria alimentícia, a digestão anaeróbia tem sido aceita vagarosamente

como uma técnica confiável. Já na indústria química, a digestão anaeróbia ganha

aceitação apenas recentemente. Atualmente se focaliza o fenômeno da formação de

grânulos , a remoção de sulfato e na degradação e detoxificação anaeróbia das

substâncias químicas.

No presente, está claro que o Reator UASB é o tipo mais predominante para o

tratamento anaeróbio de esgoto. Há poucos relatórios publicados declarando que esta

tecnologia não é aceita para um esgoto específico.

5. 7. 2 A eficiência do UASB:

Como um método de tratamento de águas residuárias, a digestão anaeróbia

oferece um número de vantagens significantes sobre os sistemas de tratamento aeróbios

convencionais disponíveis atualmente.

- Vantagens

Baixa produção de lodo biológico,

Dispensa energia para aeração,

Há produção de metano,

Há pequena necessidade de nutrientes,

O lodo pode ser preservado ativo durante meses sem alimentação,

O processo pode trabalhar com altas e baixas taxas orgânicas,

- Desvantagens

A digestão anaeróbia pode ser sensível na presença de compostos CHCL3, CCL4 e

CN`



O período de partida para reatores pode ser relativamente demorado devido a

baixa taxa de crescimento celular das bactérias metanogênicas,

Falta de tradição em sua aplicação;

Não promove a nitrificação.

A maior dificuldade a ser superada na aplicação da digestão anaeróbia para à

estabilização de águas residuárias , é alcançar a alta retenção da biomassa ativa no reator

anaeróbio, usando-se meios simples e baratos. Este problema tem sido amplamente

solucionado com o desenvolvimento do reator anaeróbio de manta de lodo(UASB) .

As idéias básicas sustentando o conceito UASB são:

o lodo anaeróbio possui características de sedimentabilidade excelentes, uma

vez que condições favoráveis para o crescimento de bactérias e floculação do

lodo são mantidas,

A manta de lodo deve resistir às altas forças da mistura, isto é não deve haver

dispersão das partículas da manta de lodo em grande quantidade,

o desgaste das partículas desprendidas da manta de lodo pode ser minimizado

criando-se uma zona inativa dentro do reator, e instalando um dispositivo na

parte superior do reator que force a sedimentação das mesmas,

Para a operação satisfatória do dispositivo , deve ser efetuada uma separação

eficaz dos gases aprisionados e retidos do lodo, e o sistema deve promover o retorno do

lodo assentado de volta ao compartimento do digestor. Para atingir uma separação eficaz,

a área da superfície da interface (superfície comum entre dois corpos) dos gás líquido no

coletor de gás deveria ser dimensionada para que as bolhas de gás retidas nos flocos de

lodo possam escapar facilmente.

O potencial dos processos anaeróbios para tratamento de esgotos sanitários é

certamente maior do que é geralmente aceito hoje em dia. Também, o processo é



aplicável mesmo em temperaturas consideravelmente abaixo de 35o, sendo muito

favorável para climas tropicais.

Como mencionado , um dos principais problemas no processo UASB pode ser o

longo período de tempo envolvido na partida:

o processo deveria ser iniciado com uma carga de lodo de aproximadamente

0.05 kg DQO.kg SSV-1.dia-1,

o carregamento orgânico aplicado no reator não deveria variar repentinamente,

as condições de meio ambiente para o crescimento deveriam ser ótimas,

Na maioria dos tipos de esgoto, um lodo com uma boa assentabilidade e atividade

específica razoavelmente alta (0.75 kg DQO.kg SSV-1.dia-1) se desenvolverá dentro de

um período de 6 a 12 semanas, e então cargas de até 10 kg. DQO.m -3.dia-1 podem então

ser aplicadas(Lettinga, 1980). Um ótimo início é essencial para desenvolver um lodo com

as características requeridas, especialmente no que diz respeito às suas propriedades de

sedimentação. Uma das principais características do processo UASB é que, com tempo,

um lodo granular se desenvolverá tendo uma boa sedimentação.

Estudos extensivos (Lettinga,1980) são realizados em laboratórios para elucidar

o mecanismo da formação de grânulos. Pelo menos dois tipos de grânulos podem ser

cultivados:

um grânulo composto de bactérias com forma de bastão

um grânulo composto de bactérias fibrosas,

Ambos os tipos de grânulos tem uma atividade específica alta, excedendo 1.5 kg

DQO.kg SSV-1.dia-1) até 30°C, e uma alta assentabilidade. Fatores importantes no

processo de granulação são:

a condição para crescimento, especialmente para aqueles organismos que

granulam facilmente,

condições de floculação para o lodo devem ser favoráveis:



O UASB é um processo bom para selecionar os organismos adequados para

granulação do lodo semeado, permitindo que os materiais mais pesados e mais ásperos

acumulem dentro do sistema, e os organismos fibrosos purificados. Uma vez que o

processo de granulação ocorre, cada vez menos problemas serão encontrados na retenção

da biomassa desde que gradativamente tornem-se mais pesados e maiores em tamanho.

Também, a medida que os grânulos preliminares acumulam-se nas regiões mais baixas do

reator, perto da entrada de alimentação, o crescimento das bactérias presentes nos

grânulos é favorecido em relação ao das bactérias dispersas na parte superior do reator,

devido à falta de substrato em cima(Lettinga,1980).

5.7.3 Fatores ambientais importantes no tratamento de águas residuárias pelo UASB.

Requisitos necessários para nutrimento: Um desempenho ótimo dos processos de

tratamento biológicos requer a presença e disponibilidade de todos nutrientes essenciais

para o crescimento bacteriano (N,P,S, traços) em quantias apropriadas.

Toxicidade: Obviamente, um conhecimento adequado no que diz respeito a

concentrações tóxicas deveria ser utilizado para a maioria dos componentes relevantes.

Entretanto, ao estudar toxicidade generalizações radicais têm sido feitas com freqüência

na literatura de quantia limitada de dados experimentais. Isto é particularmente

verdadeiro para o efeito da salinidade. Em experiências com resíduos descobriu-se que

concentrações de NaC1 significantemente altas podiam ser mais toleradas do que preditas

com base nos dados da literatura para culturas de enriquecimento de acetato. Os

resultados obtidos mostram que um processo de digestão estável e altamente ativo

poderia ser mantido a 10g Na+ /1 e ainda mais alto, ao passo que afirma-se que Na+ seja

tóxico numa concentração de 8g/1 . O problema é o tempo que deveria ser permitido para

capacitar os organismos a se adaptarem ao novo ambiente. Na interpretação dos dados de

algumas literaturas este fato não é considerado.

Evidência clara da importância da adaptação tem sido obtida particularmente

para o efeito NH4+, para o qual um valor tóxico para culturas não adaptadas de 3g/1 ter

sido registrado. Em experiências de digestão com resíduos de suínos descobriu-se que a



digestão estável é possível numa concentração excedente à 3g NH4+ -N/1 . A adaptação

também ocorre para outros compostos (Lettinga,1980).

Organismos metanogênicos não se aclimatam significantemente aos compostos

como CHC14, CHC13, CH2C12 etc., que são extremamente tóxicos mesmo em

concentrações baixas . Medidas a serem tomadas em tratamentos como esgoto contendo

componentes clorinatados transitórios poderiam ser a de estabilizar o esgoto antes da

digestão anaeróbia(Souza,1984).

Um outro componente tóxico que causa problemas é o formol. Embora menos

tóxico do que CN e CHC13 etc., o formol pode ocorrer em alguns esgotos em

concentrações altas o suficiente para causar um sério transtorno ao sistema anaeróbio. O

formol mata os organismos, e uma vez que a concentração for tal, que a taxa de morte das

bactérias exceda o crescimento delas, o processo passa por um transtorno irreversível,

que é difícil de retificar uma vez que os organismos anaeróbios parecem ser incapazes de

adaptar-se a este componente.

A mesma coisa é verdadeira para o sulfito, embora neste caso a adaptação da

metanogênese seja possível. Além do mais, organismos específicos (redutores de sulfato)

podem reduzir SO3 2-, tornando os sistemas de tratamento anaeróbio resistentes para

concentrações altas de SO3 2-. Obviamente a redução de SO3 2- e outras contendo

componentes S resulta na formação de H2S, um composto que é apenas moderadamente

tóxico apesar de ser particularmente incômodo devido ao seu acentuado

odor(Souza,1984).

5.7.4 A Importância dos parâmetros envolvidos no processo.



À parte os vários fatores ambientais, a digestão anaeróbia é também afetada por

um número de outros fatores tais como os carregamentos orgânicos e hidráulicos

aplicados, intensidade das mistura mecânica, e as características de alimentação.

Cargas Orgânicas e Hidráulicas

Duas situações extremas podem ser consideradas: subcarregamento e

supercarregamento.

Supercarregamento em sistemas de tratamento, principalmente de esgoto

dissolvido, resultará numa queda de eficiência dos mesmos, provavelmente devido à

inibição temporária da metanogêneses pelos ácidos voláteis acumulados.

No tratamento de esgoto não dissolvido supercarregado também resultará numa

acumulação de alimentação de sólidos suspensos, e consequentemente numa acentuada

queda na capacidade de metanogênese no lodo, uma fraca decomposição dos

componentes e um fraco grau de estabilização dos sólidos.

O efeito do subcarregamento é muito menos drástico, desde que a temperatura

do digestor não seja mantida a uma temperatura acima de 25°C por um extenso período

(meses, por exemplo). Segundo Lettinga(1980), descobriu-se que o lodo anaeróbio pode

ser preservado sem alimentação por vários meses e mesmo anos sem qualquer perda

dramática na atividade metanogênica específica, isto se a temperatura for mantida abaixo

de 15°C.

As cargas orgânicas e hidráulicas são fatores inter-relacionados à concentração

do esgoto a ser tratado. A carga hidráulica se tornará apenas num fator limitante no

tratamento de esgoto de baixa concentração, ao passo que para o esgoto de concentração

média e alta a carga orgânica é sempre fator limitante.

O principal efeito das cargas hidráulicas muito altas é a queda na eficiência do

tratamento devido os contatos curtos demais . Além do mais o desgaste da massa

bacteriana viável pode ultrapassar o crescimento desta, levando o digestor ao colapso.

Mistura



Mistura mecânica pode às vezes ser requisitada para prevenir a montagem de

uma camada de espuma, e também para prevenir curto-circuito (canalização) na manta de

lodo de uma reator UASB, ou seja efetuar o contato desejado entre o lodo e a água de

esgoto ao ser tratada. A agitação pode ser efetuada pelo recirculação do gás, recirculação

de lodo ou pela mistura mecânica.

No entanto, como foi mencionado anteriormente, uma das principais idéias

sustentando o conceito do UASB é evitar qualquer mistura mecânica no digestor, ou

conserva-lo no mínimo para manter uma assentabilidade satisfatória do lodo. Além do

mais a agitação mecânica afeta adversamente a partida da digestão.

Características da alimentação.

Uma importante consideração ao aplicar a digestão anaeróbia ao tratamento de

águas e esgoto é se os poluentes orgânicos estão ou não presentes numa forma

dissolvida . Como mencionado anteriormente, um acúmulo significante de alimento na

manta de lodo pode ocorrer num tratamento de esgoto contendo uma apreciável fração de

material insolúvel, e este acúmulo depende da assentabilidade e características de

floculação deste material, a carga aplicada, é importante na biodegradabilidade da matéria

orgânica.

5.7.5. Operação do reator

Para uma operação prática é essencial que o processo de tratamento de águas

residuárias aplicado seja um processo estável, mesmo sob condições sub-ótimas.

Geralmente os processos de tratamento anaeróbio encontram essa condição, embora

devesse sempre ser lembrado que organismos anaeróbios podem ser bastante sensíveis a

uma variedade de fatores, e que o tratamento anaeróbio é essencialmente um método de

tratamento secundário. Obviamente os problemas mais sérios são encontrados nos

tratamentos de esgotos contendo componentes tóxicos. Todos os métodos deveriam ser

aplicados para prevenir que problemas ocorram, por exemplo despejo dos componentes

tóxicos voláteis; aplicação de uma fase separadora de gênese ácida para converter o



componente nocivo em um componente menos nocivo, e, adições químicas que

neutralizassem os compostos existentes.

Segundo Lettinga(1980), no caso onde altas concentrações de formol estão

presentes, o esgoto pode ser tratado com Ca(OH)2 ou NaOH em temperaturas elevadas

(90 - 100°) para converter o formol em uma mistura de açúcares (com Ca(OH)2) ou em

ácido fórmico e metanol (como NaOH). Como este esgoto é descarregado em altas

temperaturas, tal método de pré-tratamento poderia ser viável. Entretanto, se a

temperatura do esgoto for relativamente baixa alguma outra solução deve ser encontrada.

Em vista da sensibilidade dos organismos anaeróbios, é evidente que os

processos de tratamento deveriam ser devidamente controlados, como por exemplo:

.medida dos valores DQO do afluente,

.medida da produção de gases. Pode ser benéfico controlar a carga volumétrica

(isto é a taxa de fluxo do afluente) baseando-se na taxa da produção de gás,

.medida da composição de gases, que pode ser copulada com o fornecimento de

álcali,

.medida da concentração de ácidos voláteis na solução efluente,

.medida da concentração de sólidos suspensos no efluente,

.medida da altura da manta de lodo,

.pH do afluente, e em particular, o pH na parte inferior do reator. A medida do

pH deveria ser acoplada com o fornecimento de álcali para o afluente.

5.8 O filtro anaeróbio.



Baseando-se em trabalhos de Coulter et al (1995), o filtro anaeróbio foi

reintroduzido por Young e McCarty (1969). Até agora o sistema é utilizado

principalmente para tratamento de águas residuárias industriais. O filtro anaeróbio foi o

primeiro tratamento anaeróbio que demonstrou viabilidade técnica de se aplicar cargas

elevadas.

No filtro anaeróbio o lodo é imobilizado pela sua agregação a corpos de

enchimento que se encontram no mesmo. A água residuária escoa pelos vazios entre os

corpos. Sendo que quanto maior os vazios no reator melhor será o tratamento. É

importante que os vazios não sejam muito pequenos para que não ocorra o entupimento

dos mesmos. Esta dimensão depende da natureza da água residuária (concentração de

sólidos em suspensão)

Filtros biológicos em boas condições de funcionamento podem apresentar

eficiência elevada de remoção de DQO e não exigem unidade de decantação

complementar, pois nesses casos o teor de sólidos no efluente é bastante baixo e os

resíduos arrastados pela água apresentam aspecto semelhante ao de pequenas partículas

de carvão suspensas em líquido bastante clarificado.

É muito importante que o efluente a tratar tenha teores de sólidos suspensos e de

óleos e graxas relativamente baixos. O uso do filtro anaeróbio conforme o nível de

conhecimento que se dispõe atualmente, é uma excelente solução para pequenas

comunidades.

O filtro anaeróbio é um processo de tratamento de esgotos, na qual bactérias

anaeróbias fazem a digestão da matéria orgânica existente. Suas principais características

são que o fluxo é ascendente, sendo a entrada por baixo e a saída pela parte alta,

internamente é dividido em duas camadas, sendo as duas afogadas.

A camada inferior é vazia, e a superior suporta o recheio, a separação destas duas

camadas é chamada de fundo falso. Os recheios tem a função de meio de suporte de

microrganismos, dando sustentação para estes crescerem e se aglutinarem sem que se

desloquem para fora do reator. Os tipos de recheios mais usuais são as britas 4 e os anéis

plásticos, sendo o segundo mais eficiente e mais caro. Estuda-se o uso de bambu, que é

um material mais leve que o anel, mais barato e de boa eficiência.



O fundo falso deve ter furos igualmente distribuídos para que não ocorra zonas de

maior concentração ou até mesmo o curto circuito (figura 8).

Figura 8: Detalhe do Fundo Falso de um Filtro Anaeróbio.

Fonte: NBR 7229 / 1982

De acordo com a NBR 7229 / 1982 a altura da primeira camada deve ser da ordem de

0,20 até 0,50 metros, a camada de recheio deve ter altura de 0,60 até 1,20 metros, acima

destas medidas a remoção praticamente não aumenta. Pela pequena altura, as unidades

podem ser executadas facilmente, as paredes podem ser totalmente em alvenaria

( paredes de um tijolo), com armadura bastante reduzida. Neste caso deve-se fazer

impermeabilização interna e externa. A limpeza das unidades pode ser efetuada

facilmente através de descarga de fundo e da eventual remoção manual de algas da

superfície do leito e do dispositivo de coleta de efluentes.


0,15 metros

cada

espaçamento

0,03

metros

de

diâmetro


FIGURA 9 : Esquema do Fluxo de um Filtro Anaeróbio.

Fonte: NBR 7229 / 1982

Para o dimensionamento da área de um filtro anaeróbio (figura 9) o principal

parâmetro é o h (tempo de detenção hidráulico), que deve ser maior que 8 horas, sendo

indicado pela NBR 7229 / 1982 o valor de 1 dia. Os parâmetros de projeto devem ser

adotados de acordo com as exigências ambientais.

Exemplo de dimensionamento de um Filtro Anaeróbio:

Adota-se:


CAMADA COM RECHEIO SUBMERSA NO ESGOTO

ENTRADA

SAÍDA

0,20 ATÉ 0,50 METROS

0,60 ATÉ 1,20 METROS

D


h = 8 horas;

H1 = 1 metros;

H2 = 0,3 metros;

h = volume de vazios (V) / vazão (Q);

V = p x Vtotal, sendo p = 0,75 para o bambu;

p = 0,90 para anéis plástico;

p = 0,50 para brita 4;

V = 0,90 x H1 x x D^2 / 4 V = 0,90 x 1 x x D^2 / 4 ;

h = 0,90 x x D^2 / 4 x 1,245 m^3/dia 1/3 dias = 0,90 x x D^2 / 4 x 1,245;

1 x 1,245 x 4 / 0,90 x 3 x = D^2 ;

As vantagens do filtro anaeróbio podem ser:

Ausência de gastos com aeração;

Aplicação para resíduos com qualquer concentração;

Flexibilidade operacional;

Baixa produção de lodo ( já estabilizado );

Possibilidade de ficar longo tempo sem alimentação;

Fácil construção pela pequena altura necessária.

Indústrias indicadas para o uso do Filtro Anaeróbio:

Usinas de açúcar e álcool;


D = 0,766 metros


Águas de lavagem de garrafa;

Matadouros e frigoríficos;

Laticínios;

Cítricos;

Curtumes;

Indústria alimentícia;

Indústria farmacêutica;

Indústria química;

Coqueria;

Indústria petroquímica;

Cervejarias;

Indústria têxtil;

5.8.1 O fluxo:

POLPRASERT e HOANG (1983) publicaram que o FA pode ser considerado um

reator de filme fixo. Esta afirmação baseia-se no fato de que a remoção de substrato está

associada primeiramente ao crescimento de biofilmes presos à superfície do meio e em

seus espaços vazios.

VAN DER BERG e LENTZ (1985) compararam 2 tipos de Filtros Anaeróbios: de

fluxo ascendente e de fluxo descendente. Trabalhando com um TDC estimado entre 8 e

15 dias atingiram remoções de até 93 %. As principais diferenças associadas à mudança

de fluxo foram a capacidade de funcionar como reator de filme fixo no sistema de fluxo

descendente e como leito fluidizado ou expandido na metade inferior do reator no sistema

de fluxo ascendente.

KENNEDY e DROSTE (1986) num estudo da aplicação do Filtro Anaeróbio no

tratamento de esgotos ricos em carboidratos concluíram que não havia gradiente

significativo de remoção dos parâmetros DQO e ácidos voláteis considerando a altura do

reator. A alta concentração da biomassa faz com que o Filtro anaeróbio opere mais como

um reator CFSTR de crescimento suspenso que um reator de filme fixo, assemelhando-se



a um reator de manta de lodo, contrapondo-se ao modelo de fluxo a pistão ( plug-flow )

proposto por YOUNG E McCARTY ( 1969)”.

SHAFIE e BLOODGOOD (1973) estudaram o comportamento de um sistema

onde seis filtros anaeróbios eram colocados em série. O objetivo era atingir condições

ótimas para as diversas comunidades de microrganismos envolvidos no processo. Este

foi um dos primeiros trabalhos no qual se pensou na separação da digestão anaeróbia em

fases. Foram localizados ácidos voláteis em todos os reatores, embora houvesse uma

acentuado diminuição na sua concentração em relação do primeiro com o sexto.

5.8.2 Os recheios utilizados:

YONG e McCARTY (1969) publicaram um trabalho pioneiro sobre o processo de

tratamento denominado de Filtro Anaeróbio, onde o crescimento da biomassa ficava

retido a um meio constituído de britas onde o fluxo de esgoto era obrigado a passar. Os

propulsores do processo ressaltaram ainda, a capacidade do FA em aceitar altas cargas

orgânicas instantâneas, sem alterar a qualidade do efluente.

O estudo de recheio de bambu para filtros anaeróbios é muito atual, apesar de ser

uma excelente solução para o problema de tratamento de esgoto, existem poucas

publicações sobre o assunto. Um dos trabalhos publicados neste assunto foram os dos

pesquisadores Tritt, Zadrazil, Menge - Hartmann and Schwarz.

Segundo Tritt et.al. (1993), quando usa-se material sintético para a fixação de

matéria orgânica os resultados são positivos em termos de purificação, mas esbarra no

problema dos altos custos. Por este motivo o uso de material sintético pode se tornar

inviável em países do terceiro mundo, pois além do custo de aquisição, necessita-se do

transporte, já que nos países do terceiro mundo dificilmente eles são fabricados.

O bambu pode ser um material alternativo, porquê sua distribuição é vasta e o seu

preço sem transporte é na média 13 vezes menor do que o material sintético. O trabalho

realizado por Tritt et.al (1993), mostra com sucesso o uso do bambu como material

suporte de filtros anaeróbios, principalmente pela quantidade de índices de vazios e na

retenção da biomassa. O estudo mostrou que antes de transportar os troncos são tratados



com pesticidas (Bromomethane). Neles são especificados data, dimensões, espécie e

demais dados para a sua caracterização.

Os troncos de bambu são serrados com espessura de 2,5-cm aproximadamente e

colocados dentro do reator. Os reatores foram carregados com esgoto doméstico, o pH foi

mantido entre 7,4 e 7,9 , o fluxo era ascendente com uma carga de 1 a 4 Kg / m3. d. e a

temperatura do substrato constante em 37 C .

A duração do experimento foi de 2 anos, e verificou-se que tanto as espessuras

das paredes dos anéis de bambu como o comprimento são sujeitos a mudanças.

Comparado com os valores do início do experimento, os resultados de compressão até o

final do experimento foram abaixo de 21 %. Durante os primeiros 6 meses 11 % da

massa seca foi perdida, mas o resto do experimento mostrou que a perda foi de 15 % no

total de 2 anos de experimento, ou seja o material se estabiliza, sendo viável o seu uso

durando muito tempo.

O outro trabalho publicado foi a tese de mestrado do eng. civil Luiz Carlos Costa

Couto, que comparou a eficiência da remoção de matéria orgânica em três reatores

idênticos com diferentes tipos de recheio: bambu, anel plástico e brita 4, sendo que o

bambu teve um rendimento tão bom quanto os outros recheios, verificou-se que a

remoção variou entre 60% e 80 %.

Vale observar que o experimento foi feito apenas durante 30 semanas,

necessitando-se de um maior tempo para se analisar uma ligação entre o envelhecimento

do material com a respectiva eficiência na remoção. O estudo mostrou que para um

tempo de detenção menor que 8 horas existe uma lavagem do reator, diminuindo muito o

seu rendimento, já quando se aumentou para 12 e para 24 horas o rendimento do filtro

não aumentou, mostrando-se de 8 horas até 12 horas o tempo de detenção hidráulico

ideal.

5.8.3 A microbiologia:

KURODA et al. ( 1988) com a utilização de três substratos diferentes: ácido

acético , mistura ácida de glucose e peptona, em reatores tipo Filtro Anaeróbio com um

tempo de detenção hidráulico de 20 (vinte) dias, estudaram o processo de formação de



biomassa e o dividiram em três fases: indução, onde as bactérias aderem ao meio suporte,

tem um período aproximado de 14 a 20 dias; acumulação, é caracterizado pela fase de

crescimento logaritmo do biofilme, que termina quando se atinge a espessura crítica

ocorrendo a descamação da biomassa; balanço dinâmico, quando a velocidade de

desprendimento é igual a velocidade de formação no biofilme. A quantidade de biofilme

varia conforme as características do suporte.

5.8.4 A eficiência:

Daltro, J. F. & Povinelli, J.(1989) verificou que ao operar um filtro com 1,86

metros de altura e outro com 0,67 metros, a eficiência praticamente não mudou,

concluindo-se que a altura do filtro não é limitante, sendo importante preocupar-se mais

com outros fatores. Suas recomendações foram para que se estudasse a hidráulica, o

material de enchimento e os inóculos para a partida.

5.9 Comentários conclusivos:

Detalhes de projeto, dados operacionais e dimensionamento serão vistos com

maiores detalhes na apostila 9.

Todos os dados desta apostila foram tirados de anotações e material da disciplina

ministrada pelo professor Eugênio Foresti, portanto não necessitam de revisão

bibliográfica.

5.10. Questionário:

1. Quais os principais indicadores de distúrbios nos processos anaeróbios e quais suas

principais causas?



2. Descreva a seqüência de eventos no desbalanceamento de reatores causados por

sobrecarga orgânica. É possível recuperar o reator sem a necessidade de nova partida?

Em que estágio? Porque?

3. Quais as vantagens dos sistema anaeróbios em comparação com os aeróbios?

4. Qual é a relação entre sulfetos e metais pesados em processos anaeróbios?

5. Qual é os principais parâmetros operacionais?

6. Descreva o funcionamento de um reator UASB?

7. Descreva o funcionamento de um Filtro Anaeróbio?

8. As bactéria acetogênicas produtoras de hidrogênio tem seu metabolismo regulado

pela pressão parcial de H2. Justifique a afirmativa utilizando conceitos de

termodinâmica química e transferência de hidrogênio inter – espécies.

9. Em qual situação a redução de sulfato pode favorecer a metanogênese? Por quê?

10. Em artigo recente sobre o controle de processos anaeróbios, os autores propões o

monitoramento do pH como estratégico para ações corretivas. Comente sobre essa

proposta.

11. Justifique a necessidade de pós-tratamento de efluentes de reatores anaeróbios em

comente sobre a utilização de processos biológicos nesta etapa?

12. Comente sobre a influência do Tempo de detenção celular na estabilidade de reatores

anaeróbios submetidos a cargas de choque?

13. O requerimento de nutrientes nos processos anaeróbios é menor que nos aeróbios.

Comente esta afirmação.

14. Descreva um grânulo anaeróbio.

5.11. Bibliografias consultadas:









04. FORESTI, E. (1998) – “Notas da aula de Processos e Operações em Tratamento de Resíduos SHS-705”, Pós Graduação em Hidráulica e Saneamento na Escola de Engenharia de São Carlos.

05. IMHOFF, K. R. (1986) – Manual de Tratamento de Águas Residuárias. São Paulo.


reuse”2nd ed. New York. McGraw-Hill, p. 920.
















12. FORTES, J., CUNHA, C. (1994). Influência das águas continentais sobre as

regiões costeiras: Enfoque da legislação atual. Qualidade de águas continentais no




Ar Dissolvido e Filtração com Taxa. Declinante. Tese de Doutorado EESC-USP

1991.

14. CAMPOS, J. R. (1998) – “Notas da aula de Tratamento de Águas Residuárias”,

Pós Graduação em Hidráulica e Saneamento na Escola de Engenharia de São Carlos.


apostila de tratamento de esgoto

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