aula 1 caracterização quantitativa esgoto

TRATAMENTO DE ÁGUAS

RESIDUÁRIAS

Aula 1 – Água, poluição, saneamento ambiental e caracterização quantitativa dos esgotos

Gestão do meio ambiente e

saneamento ambiental

A questão ambiental vem merecendo, a cada dia,

maior interesse das nações, em todo o Planeta.

Isto porque, o desenvolvimento do mundo moderno

evidencia que os recursos naturais não estão sendo

suficientes para atender a demanda do sistema

econômico e também, por outro lado, o meio

ambiente tem se mostrado limitado para

absorver os resíduos e rejeitos gerados.

Crescimento populacional

1900 - De cada dez pessoas, apenas uma morava

em área urbana.

2030 – De cada dez pessoas, seis viverão nas

cidades

13%

87%

1900

Urbana Rural

51% 49%

2005

Rural Urbana

60%

40%

2030

Urbana Rural

Demanda de produção e consumo

Necessidades hídricas no setor produtivo industrial.

Recursos hídricos

Distribuição da água no

planeta

selig

ana

geogra

fia

.blo

gsp

ot.co

m

Ciclo do uso da

água

Uso múltiplos da água

AWAG – Arkansas Watershed Advisory Group

Fontes de poluição das águas

saa-ambiente.agrinov.wikispaces.net

Os corpos d’água são os maiores receptores de uma extensa gama de resíduos produzidos pelo homem. Tais resíduos podem ser conduzidos diretamente pelo lançamento de esgotos domésticos ou industriais ou ainda ser carreados ao longo da superfície pelas águas de chuva.


A forma através da qual os poluentes atingem um

corpo aquático pode ser pontual ou difusa.

oestudantesustentavel.blogspot.com

A poluição pontual ocorre

quando os poluentes são lançados

no corpo aquático de forma

concentrada, como no caso de

tubulações que despejam esgotos

domésticos ou industriais.


A poluição difusa ocorre quando os poluentes atingem o corpo receptor ao longo de uma certa extensão, como no caso da poluição associada à drenagem de águas pluviais e aos escoamentos provenientes de campos agrícolas

As fontes de poluição

pontuais são de mais

fácil controle que as

difusas.

port

als

aofr

anc

isco

.com

.br

Saneamento ambiental

O saneamento ambiental (acesso a água,

afastamento de esgotos e coleta de lixo) ainda não

foi universalizado, apesar do aumento recente dos

investimentos.

Municípios - Com algum serviço de saneamento básico

Brasil

Rede geral de

Distribuição de

água

Rede coletora

de esgoto

Manejo de

resíduos

sólidos

Manejo de

águas pluviais

5564

Municípios 5 531 3 069 5 562 5 256

PNSB, 2008 - IBGE

Saneamento Ambienta - Esgotamento

Sanitário

Saneamento

O lançamento indiscriminado de esgotos domésticos no estado bruto ou sem tratamento adequado nos corpos d’água contribui para a transmissão de doenças relacionadas com a água.

No Brasil e em outros países em desenvolvimento, a falta de saneamento está sempre relacionada com a pobreza, sendo a população de baixa renda a mais afetada pela falta de água tratada e condições apropriadas de saneamento.

A implantação de sistemas de saneamento, nesse caso, significaria interferir no ambiente de maneira a interromper o ciclo de transmissão da doença, melhorando a qualidade de vida da população.

Tipos de poluentes e seus principais

efeitos

Poluente Maiores fontes Efeitos

Sólidos em

Suspensão

Esgoto doméstico, esgoto

industrial, águas pluviais.

Problemas estéticos, aumento da turbidez,

deposição de lodo no fundo do corpo

aquático, adsorção de poluentes, proteção

de organismos patogênicos.

Matéria

orgânica

Biodegradável

Esgoto doméstico, escoamento

superficial (carreando resíduos

de agricultura e pecuária),

alguns efluentes de

agroindústrias etc.

Consumo do oxigênio presente na água;

prejuízo da flora e da fauna; a

decomposição anaeróbia que se inicia

causa a produção de gases mal-cheirosos

e ausência de vida aquática.

Nutrientes Esgoto doméstico, incluindo

fosfatos presentes em

detergentes, resíduos de

agricultura e pecuária,

especialmente nitratos usados

como fertilizantes.

Florescimento de algas (eutrofização dos

cursos d’água), alta produção e morte de

vegetação, depleção de oxigênio,

contaminação da água subterrânea

(nitrato).


efeitos


Ácidos Chuva ácida, águas drenadas

de mineração.

Acidificação das águas naturais, queda

aguda das espécies, morte de peixes,

aumento do nível de metais tóxicos na água

(ex. alumínio).

Metais

pesados

Mineração, indústrias, emissão

de chumbo pelos

escapamentos de veículos.

Bio-aumento de metais tóxicos em cada

estágio sucessivo da cadeia alimentar, com

ameaça aos consumidores, inclusive

humanos; redução da capacidade de

autodepuração das águas; contaminação

da água subterrânea.

Sólidos

inorgânicos

Dissolvidos

Esgotos industriais Contribuição para a salinidade da água,

comprometendo alguns de seus usos.


efeitos


Óleos e matérias

flutuantes

(sólidos)

Extração de petróleo;

vazamentos de tanques de

óleo, disposição de resíduos,

esgoto doméstico e industrial,

drenagem pluvial.

Contaminação do ambiente aquático,

aumento da turbidez, formação de

escuma, morte de pássaros e

mamíferos etc.

Organoclorados Aplicação direta, resíduos de

agricultura, esgoto doméstico,

incineração, disposição de

resíduos em aterros.

Bio-aumento; risco para carnívoros,

com efeitos na saúde humana.

Microrganismos

Patogênicos

Esgotos domésticos, esgotos

hospitalares, águas pluviais.

Transmissão de doenças infecciosas.

Sais Causa natural, efluente de

dessalinizadores, outras

contribuições.

Alterações na tensão osmótica e na

condutividade elétrica, prejuízo a

certos usos da água.


efeitos


Detergentes Esgotos domésticos e

industriais.

Redução na tensão superficial, sabor,

formação de espuma e toxicidade.

Radiação 80% de fontes naturais,

20% de testes de armas

nucleares, radiografias

médicas, energia nuclear,

indústrias etc.

Lesão de tecidos em vários graus e risco de

morte dependendo da exposição.

Despejos

Aquecidos

Água de resfriamento das

indústrias, principalmente

geradoras de energia.

Redução da concentração de gases

dissolvidos, inclusive oxigênio; aumento da

atividade química e biológica; migração ou

morte de peixes por sufocação; interrupção

no ciclo reprodutivo de peixes e outros

organismos aquáticos.

Impurezas encontradas na água

Os diversos componentes presentes na água, e que alteram seu grau de pureza, podem ser tratados sinteticamente através de suas características, a saber:

Características físicas: Sólidos presentes na água. Eles podem estar em suspensão - sólidos não filtráveis (sólidos de maiores dimensões – maiores que 10-3mm. Exemplo: areia, pedaços de folhas, etc.), na forma coloidal - de difícil identificação (sólidos de dimensão entre 10-6 mm e 10-3mm) , ou dissolvidos - sólidos filtráveis (sólidos de menores dimensões entre 10-9mm e 10-6mm) , dependendo do seu tamanho.

Classificação dos sólidos por tamanho

http

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c12

9.4

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8E3

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.htm

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Características biológicas: Seres vivos ou mortos. Na avaliação da qualidade da água, os microorganismos assumem o papel de maior importância, devido a sua grande predominância em determinados ambientes e também porque são esses organismos microscópios (bactérias, algas, protozoários, etc.) que promovem a auto depuração dos despejos. Os microorganismos da água são especialmente importantes porque estão associados a doenças.


Características químicas: As impurezas podem ser

matéria orgânica ou inorgânica. As substancias

orgânicas presentes na água são representadas em

analise laboratorial como sólidos voláteis. As

inorgânicas relacionam-se aos sólidos fixos.

Consequências ambientais

Entre as consequências ambientais, destacam-se as alterações físicas, químicas e biológicas da água, como resumido a seguir:

• alterações das características físicas: cor, turbidez, deposição de materiais no leito dos corpos d’água, temperatura, viscosidade, tensão superficial;

• alterações das características químicas: compostos tóxicos, pesticidas, detergentes, salinização, substâncias radioativas, pH, excesso de nutrientes (eutrofização), consumo de oxigênio;

• alterações das características biológicas: presença de microrganismos patogênicos, vegetação, larvas de inseto.

Conceitos básicos

O que é esgoto?

E todo despejo proveniente dos diversos usos da

água, tais como as de uso domestico, contendo

matéria fecal e águas servidas, industrial, de

utilidade publica, de áreas agrícolas, de superfície,

de infiltração, pluviais e outros efluentes sanitários.

Outra denominação: águas residuárias.

Classificação dos esgotos

Os esgotos que chegam as Estações de Tratamento de Esgotos são basicamente originados de três fontes distintas:

• Esgotos domésticos;

• Águas de infiltração;

• Efluentes não domésticos - os esgotos não domésticos deverão passar por pré-tratamentos e/ou tratamentos específicos antes de serem lançados no sistema coletor publico ou no corpo receptor.


Esgotos Domésticos: Provem principalmente das residências, edificações comerciais, instituições ou quaisquer edificações que contenham instalações de banheiro, lavanderias, cozinhas ou qualquer dispositivo de utilização de água para fins domésticos.

Esgotos Não Domésticos: Provem principalmente de industrias – esgotos industriais, de hospitais, laboratórios, unidades de saúde, lavanderias, lava jatos, oficinas mecânicas. Esses esgotos possuem características próprias em função da atividade e do processo industrial empregados.


Águas de infiltração: parcela de contribuição dos

esgotos que provem das águas do subsolo, que

penetra nas canalizações de esgotos através das

juntas, poços de visita e defeitos nas estruturas

do sistema.

Características do esgoto - físicas

Características físicas

Teor de sólidos: Os esgotos domésticos apresentam em media 0,08% de matéria solida e 99,2% de água. A matéria solida total do esgoto pode ser definida como a matéria que permanece como resíduo apos evaporação a 103°C.

Temperatura: ligeiramente superior a das águas de abastecimento; variação conforme as estações do ano, sendo mais estável que a temperatura do ar. Influencia na atividade microbiana, na solubilidade dos gases e na viscosidade do liquido;


Cor: Os componentes responsáveis pela cor são os sólidos dissolvidos. No esgoto fresco a cor e ligeiramente cinza, no esgoto séptico a cor e cinza escuro ou preto;

Turbidez: Representa o grau de interferência com a passagem de luz através do liquido, conferindo uma aparência turva no mesmo. E causada por uma grande variedade de sólidos em suspensão. Esgotos mais frescos ou mais concentrados geralmente possuem maior turbidez.


Odor: No esgoto fresco o odor e oleoso,

relativamente desagradável, no esgoto séptico o

odor e fétido, desagradável, devido ao gás

sulfídrico e outros produtos da decomposição;

Características do esgoto - químicas

Características químicas

A origem dos esgotos permite classificar as

características químicas em dois grandes grupos:

a) da matéria orgânica;

b) da matéria inorgânica

Cerca de 70% dos sólidos no esgoto são de

origem orgânica. Geralmente, estes compostos

orgânicos são uma combinação de carbono,

hidrogênio, oxigênio, algumas vezes com nitrogênio.


Os grupos de substancias orgânicas são

constituídos principalmente por:

• compostos de proteínas (40 a 60%);

• carboidratos (25 a 50%);

• gordura e óleos (10%);

• uréia, surfactante, fenóis, pesticidas, etc.


A matéria inorgânica contida nos esgotos e

formada, principalmente pela presença de areia e

de substancias minerais dissolvidas. A areia e

proveniente de água de lavagem de ruas e de

águas do subsolo, que chegam as galerias de

indevidamente ou se infiltram através das juntas

das canalizações.

Características do esgoto - biológicas

Características do esgoto biológicas

Os principais organismos encontrados nos rios e nos esgotos são as bactérias, os fungos, os protozoários, os vírus, as algas e os grupos de plantas e de animais.

As bactérias constituem talvez o elemento mais importante deste grupo de organismos, que são responsáveis pela decomposição e estabilização da matéria orgânica, tanto na natureza como nas unidades de tratamento biológico.

Características do esgoto - biológicas

Ha vários organismos cuja presença num corpo d'água indica uma forma qualquer de poluição. As bactérias coliformes são típicas do intestino do homem e de outros animais de sangue quente (mamíferos em geral) e, justamente por estarem sempre presentes no excremento humano (100 a 400 bilhões de coliformes/habitante x dia) e serem de simples determinação, são adotadas como referencia para indicar a grandeza da contaminação.

Caracterização quantitativa dos esgotos

sanitários

A quantidade dos esgotos sanitários depende de alguns fatores, como a quantidade de água fornecida ou consumida pela população, a quantidade de águas de chuva que se junta ao esgoto, a quantidade de água infiltrada na rede de esgotos etc.

Vazão doméstica

A vazão domestica de esgotos é calculada com base na vazão de água da respectiva localidade. A vazão é usualmente calculada em função da população de projeto e de um valor atribuído para o consumo médio diário de água de um indivíduo, denominado Quota Per Capita (QPC).


sanitários

O consumo individual de água de 3,9 m3/mês (130

litros/dia) gera-se 2,7 a 3,1 m3/mês de esgoto.

Produção

de esgotos

por

atividade

e usuário

QPC Quota per capta

Caracterização quantitativa dos

esgotos sanitários

A quantidade de esgoto gerado a partir de 1m3 de

água consumida é calculada usando o Coeficiente

de Retorno. Tal coeficiente situa-se geralmente na

faixa de 70- 80%, ou seja, para cada 1000 litros

de água fornecida são lançados,

aproximadamente, 700-800 litros de esgoto na

rede de coleta ou em outros sistemas de

tratamento/disposição final.


esgotos sanitários

A fração da água fornecida que adentra a rede de

coleta na forma de esgoto (coeficiente de retorno)

R: Vazão de esgoto/ vazão de água. Média em

R=0,8. O cálculo da vazão doméstica média de

esgoto é dado por: Qdméd = vazão doméstica média de esgotos (m3 /d ou l/s)

QPC = quota per capta de água

R = coeficiente de retorno esgoto/água

Qdméd = _ Pop x QPC x R

1000

(m3 / d)

Qdméd = _ Pop x QPC x R

86400

(l / s)


sanitários

A vazão de esgoto varia ao longo do dia, no decorrer da semana e do ano. Para descrever essas variações existem alguns parâmetros, cujos valores são determinados, entre outros, por:

• Tipo de esgoto

• Sistema de coleta

• Condições climáticas

• Tipo e material das canalizações

• Concepção e quantidade de estações elevatórias


esgotos sanitários

A variação da vazão é caracterizada por três

parâmetros: a variação máxima diária, a variação

máxima horária e a variação mínima horária. A

variação máxima diária (k1) é o resultado da

divisão da vazão máxima diária registrada no

período de um ano pela vazão média diária anual.

Se não existem dados específicos para este valor, a

Norma Brasileira NBR-9649 (ABNT, 1986) indica

um valor de 1,2.


esgotos sanitários

A variação máxima horária (k2) é o resultado da

divisão da vazão máxima horária pela vazão

média horária registrada no mesmo dia.

A variação mínima horária (k3) é o resultado da

divisão da vazão mínima horária pela vazão

média horária registrada no mesmo dia.

Se não existem dados específicos para k2 e k3 a

Norma Brasileira NBR-9649 (ABNT, 1986) indica

valores de 1,5 e 0,5 respectivamente.


esgotos sanitários

As variações de vazão podem ser mostradas num

hidrograma, a variação máxima horária, por volta

das 10 horas de manhã, é de (50,98/36,63) = 1,43 e

a variação mínima horária, por volta das 3 horas da

manhã, é de (21,35/36,63) = 0,60.


esgotos sanitários

Fórmulas para correlacionar os coeficientes de

variação com a população, ou com a vazão média. (autores: Harmon (Qasim,1985) e Gifft (Fair et al,1973) )

Qmáx/Qméd Qmin/Qméd Autor

1 + (14/(4 + √P)) - Harmon

5P-0,16 0,2P0,16 Gifft

P = População, em milhares

A fórmula de Gifft é indicada para P< 200 (população < 200000hab


esgotos sanitários

A vazão geralmente é medida com uma calha

Parshall, mas existem também outros tipos de

equipamentos para este fim, a serem montados

dentro ou fora da tubulação.

Vertedor triangular Calha Parshall


esgotos sanitários

Vazão de infiltração

Dependendo da execução da tubulação da rede de esgoto, água infiltra na rede, especialmente em partes porosas da tubulação, poços de inspeção e conexões. Esta água de infiltração pode ter uma vazão significante, especialmente se a maior parte da rede de coleta for construída usando materiais permeáveis e/ou se o nível do lençol freático estiver acima da rede coletora.

A vazão de infiltração geralmente varia entre 0,05 l/s e 1,0 l/s por quilômetro de rede de esgoto construída, dependendo das condições.

Quantificação das cargas poluidoras

Para a avaliação do impacto da poluição e da eficácia das medidas de controle, é necessária a quantificação das cargas poluidoras afluentes ao corpo d’água. Para tanto, são necessários levantamentos de campo na área em estudo, incluindo amostragem dos poluentes, análises de laboratórios, medições de razões e outros.

Quando não possível a execução de todos esses itens, pode-se complementar com dados de literatura.


Levantamento sanitário de uma bacia hidrográfica

Dados físicos da bacia: aspectos geológicos;

precipitação pluviométrica e escoamento; variações

climáticas; temperatura; evaporação etc.

Informações sobre comportamento hidráulico dos

corpos d’água: vazões máxima, média e mínima;

volumes de reservatórios; velocidades de escoamento;

profundidade etc.

Uso e ocupação do solo: tipos densidades; perspectivas

de crescimento; distritos industriais etc.

Levantamento sanitário de uma bacia

hidrográfica

Caracterização sócio-economica: demografia;

desenvolvimento econômico etc.

• Usos múltiplos da água

• Requisitos de qualidade para o corpo d’água

• Localização, quantificação e tendências das

principais fontes poluidoras

• Diagnósticos da situação atual da qualidade da

água: características físicas, químicas e biológicas


A quantificação dos poluentes deve ser

apresentada em termos de carga. A carga é

expressa em termos de massa por unidade de

tempo, podendo ser calculada por um dos seguintes

métodos, dependendo do tipo de problema em

análise, da origem do poluente e dos dados

disponíveis.


Carga = Concentração x vazão

Carga = Contribuição per capta X população

Carga = Contribuição por unidade produzida (kg/uid.Prod) X Produção (Uniid. Prod)

Carga = Contribuição por unidade de área (kg/km2. dia) x área (km2 )


Esgoto domésticos e industriais

Carga(kg/d) = ___concentração(g/m3 ) x vazão(m3/d)___

1000 (g/kg)

Obs: g/m3 = mg/l

Carga = Concentração x vazão


Esgoto domésticos

Carga(kg/d) = _população (hab) x carga per capita vazão(g/hab.d)_

1000 (g/kg)

Carga = Contribuição per capta X população


Drenagem superficial

Carga (kg/d) =

Contribuição por unidade de área (kg/km2. dia) x área (km2 )

Material consultado

Tratamento De Esgoto Sanitário - Roque Passos Piveli - São Paulo, 2007

Universidade De São Paulo

Universidade De São Paulo Escola Politécnica Da Usp - Pece – Programa

De Educação Continuada

Ead – Ensino E Aprendizado À Distância Est-603a / St-10 Proteção Ao

Meio Ambiente (Parte A) - São Paulo, 2010 Epusp/Pece

Phd – 2538 Gerenciamento De Recursos Hídricos Política E Sistema

Nacional De Gestão De Recursos Hídricos. O Papel Do Estado E Da

Sociedade Civil Organizada. Braga B.P.F.

Esgotamento Sanitário: Qualidade Da Água E Controle Da Poluição: Guia

Do Profissional Em Treinamento: Nível 2 / Secretaria Nacional De

Saneamento Ambiental (Org). – Salvador: Recesa, 2008.

ABNT – NBR 12.209/1992: ―Projeto de Estações de Tratamento de Esgoto

Sanitário

Material consultado

Saneamento De Goiás S/A Diretoria De Produção Operação De Estação De Tratamento De Esgoto - Gerencia De Desenvolvimento De Pessoal Manual De Operacao De Estacao De Tratamento De Esgoto - P-get / P-gte / E-gsh / Pr-gg / P/Sle

INTRODUÇÃO A QUALIDADE DAS ÁGUAS E AO TRATAMENTO DE ESGOTO, VOLUME 1, MARCOS VON SPERLING 2ª EDIÇÃO AMPLIADA; 2ª 2006. Editora Ufmg (Publicação Do Desa)

Fundação Estadual Do Meio Ambiente . F981o Orientações Básicas Para Operação De Estações De Tratamento De Esgoto / Fundação Estadual Do Meio Ambiente. —- Belo Horizonte: Feam, 2006.

aula 1 caracterização quantitativa esgoto

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