avaliaÇÃo batimÉtrica da lagoa de decantaÇÃo...

Saulo Batista Pio

RA: 3250185, 10º Semestre.

AVALIAÇÃO BATIMÉTRICA DA LAGOA DE DECANTAÇÃO

ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ESGOTOS DO MUNICÍPIO

ITAPIRA

Itatiba

2008

3

Saulo Batista Pio

RA: 3250185, 10º Semestre.

AVALIAÇÃO BATIMÉTRICA DA LAGOA DE DECANTAÇÃO

ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ESGOTOS DO MUNICÍPIO

DE ITAPIRA

Monografia apresentada à disciplina Trabalho de Conclusão de Curso, do curso de Engenharia Civil da Universidade São Francisco, sob

orientação do Prof.ª Mª. Cristina das

Graças Fassina Guedes, como exigência parcial para a conclusão do curso de graduação.

Itatiba

2008

4

PIO, Saulo Batista. Avaliação batimétrica da lagoa de decantação – Estação de

tratamento de esgotos do município de Itapira. 2008. 55f. Trabalho de Conclusão de Curso

defendido e aprovado na Universidade São Francisco pela banca examinadora constituída

pelos professores.

________________________________________________

Profª Ms. Cristina das Graças Fassina Guedes

USF – orientadora

________________________________________________

Engº Civil Paulo Roberto dos Santos

USF - examinador

________________________________________________

Profª Aline Giovanelli Ramos Cecon

USF - examinador

5

AGRADECIMENTOS

A Deus primeiramente, que jamais me desamparou em momento algum.

A minha família pela paciência e incentivo incondicional me apoiando em todas as

etapas da minha vida me ajudando a transpor obstáculos.

A todos os meus amigos: Cleiton,Fernando Paulani,Fernando,Wilson,Gabriel,Rafael,

Wendel,Fabiano,Carlos,Alessandro,Daniel,Frederico,Henrique,Ronald,Kátia,Taís,Adriana

que se fizeram tão presentes esses anos dividindo bons momentos de amizade durante essa

caminhada. Ao engenheiro Paulo, pelas informações e esclarecimento de tantas dúvidas.

A todos os meus professores que transmitiram seus conhecimentos de forma brilhante,

auxiliando meu crescimento profissional e pessoal.

A minha profª Orientadora Cristina das Graças Fassina Guedes pelo enorme

aprendizado prestado, e pela sabedoria comigo compartilhada. A todos que contribuíram para

a realização desse trabalho muito obrigado.

6



– Curso de Engenharia Civil da Unidade Acadêmica da Área de Ciências Exatas e

Tecnológicas da Universidade São Francisco, Itatiba.

RESUMO

A necessidade de tratar o esgoto doméstico ou industrial é de suma importância para manter a

qualidade ambiental do planeta. O município de Itapira conta com aproximadamente setenta e

quatro mil habitantes e possui 100 % de água tratada e 100% de esgotos coletado e tratado

com uma Estação de Tratamento de Esgoto no município e mais duas nos distritos, o de Barão

Ataliba Nogueira e Eleutério. A ETE do município de Itapira é de tratamento doméstico,

encontra-se em funcionamento desde 1992 fazendo parte do sistema, três lagoas anaeróbicas

que fazem o processo de tratamento de decantação das águas residuárias e que hoje se

encontram assoreadas desigualmente, sendo visível a olho nu e perdendo sua capacidade de

tratamento. Assim sendo, identifica-se a necessidade de levantamento do lodo depositado

dentro do sistema e assim, definir o tipo de descarte final do lodo adequado para que possa

aumentar a vida útil das lagoas. Esse trabalho tem por objetivo levantar dados referentes ao

volume de lodo decantado na ETE do município de Itapira. A produção de lodos em lagoas

de estabilização de uma forma geral é lenta e, por conseguinte, o prazo para a remoção de

lodo acumulado é normalmente extenso, da ordem de dez anos. No entanto, apesar deste

prazo dilatado, grandes volumes de lodo precisam ser removidos, transportados e destinados

adequadamente e o conhecimento das características desse material, pode se subsidiar o

planejamento destas operações, permitindo a redução dos custos e dos inconvenientes a elas

associadas.

Palavras-chave: DECANTAÇÃO, ESGOTO, LAGOA, BATIMETRIA, LODO.

7



– Curso de Engenharia Civil da Unidade Acadêmica da Área de Ciências Exatas e

Tecnológicas da Universidade São Francisco, Itatiba.

ABSTRACT

The need to treat the domestic or industrial sewer is of addition importance to maintain the

environmental quality of the planet. The municipal district of Itapira counts with

approximately seventy four thousand inhabitants and possesses a Treatment of Sewer Station.

The TSS or ETE - Itapira has been in operation since 1992 being part of the system, three

anaerobic ponds that make the process of treatment of decantation of the resuduary water and

that today are unevenly by the great residue decantation, being visible with the naked eye. So,

it can be identified the need of the mud deposited rising from the inside system so that, define

the type of the appropriate mud final discard so that it can increase the useful life of the

ponds. That work has as objective to lift data regarding the mud volume decanted in TSS or

ETE - Itapira. The production of muds in ponds of stabilization is in general slow and,

consequently, the period for the removal of accumulated mud is usually extensive, in a period

of ten years. However, in spite of this extensive period, big mud volumes need to be removed,

transported and destined properly, and the knowledge of the characteristics of that material

can be subsidized by the planning of these operations, allowing the reduction of the costs and

the inconveniences associated to them.

Key words: DECANTATION, SEWER, PONDS, BATHYMETRY, MUDS.

8

SUMÁRIO

LISTA DE TABELAS ......................................................................................................... 08

LISTA DE FIGURAS .......................................................................................................... 09

LISTA DE SIMBOLOS E ABREVIATURAS .................................................................... 10

1. INTRODUÇÃO ............................................................................................................... 11

2. TRATAMENTO DE ESGOTOS ..................................................................................... 13

2.1. TRATAMENTO PRELIMINAR ............................................................................... 13

2.2. TRATAMENTO PRIMÁRIO .................................................................................... 14

2.3. TRATAMENTO SECUNDÁRIO .............................................................................. 15

2.3.1. LAGOAS FACULTATIVAS ................................................................................. 16

2.3.2. SISTEMAS DE LAGOAS ANAERÓBIAS SEGUIDAS POR LAGOAS FACULTATIVAS ................................................................................................................ 17

2.3.3. LAGOA AERADA FACULTATIVA .................................................................... 19

2.3.4. SISTEMAS DE LAGOAS AERADAS DE MISTURA COMPLETA - LAGOAS

DE DECANTAÇÃO ............................................................................................................ 20

2.4. ACÚMULO DE LODO ............................................................................................. 21

2.5. BATIMETRIA ........................................................................................................... 23

2.5.1. LEVANTAMENTO BATIMÉTRICO ................................................................... 24

2.5.2. BATIMETRIA DE RESERVATÓRIOS ................................................................ 26

3. METODOLOGIA ............................................................................................................ 29

4. RESULTADOS E DISCUSSÕES ................................................................................... 33

4.1. ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ESGOTOS DO MUNICÍPIO DE ITAPIRA.. 33

4.1.1. LAGOAS DE AERAÇÃO ...................................................................................... 36

4.1.2. LAGOAS DE DECANTAÇÃO (ANAERÓBIAS) ................................................ 36

4.1.2.1. LAGOA DE DECANTAÇÃO Nº01 ................................................................... 40

4.1.2.1.1. SEÇÕES PERPENDICULARES E TRANSVERSAIS DA

BATIMETRIA DA LAGOA Nº01 ...................................................................................... 40

4.1.2.1.2. DADOS DO LODO (LAGOA Nº01) ............................................................... 43




4.1.2.2.2. DADOS DO LODO (LAGOA Nº02) .................................................................47


9



4.1.2.3.2. DADOS DO LODO (LAGOA Nº03) ............................................................... 51

4.2. SUGESTÃO ............................................................................................................... 52

5. CONCLUSÃO ................................................................................................................. .54

6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ............................................................................. 55

10

LISTA DE FIGURAS

Figura 1. – Vista Aérea da Estação de Tratamento de esgotos do município de Itapira....... 12

Figura 2. – Fluxograma típico do tratamento preliminar...................................................... 14

Figura 3. – Tratamento primário – Fossa séptica.................................................................. 15

Figura 4. – Sistemas de lagoas de estabilização – Lagoa facultativa.................................... 17

Figura 5. – Sistemas de lagoas de estabilização – Lagoa anaeróbia-lagoa facultativa.......... 18

Figura 6. – Sistemas de lagoas de estabilização – Lagoa aerada facultativa......................... 20

Figura 7. – Sistemas de lagoas de estabilização – Sistema de lagoas aeradas de

mistura completa-lagoa de decantação.................................................................................. 21

Figura 8. – Acúmulo de lodo – Distribuição espacial não homogênea do lodo,

com afloramento superfícial e possovel liberação de componentes odorantes..................... 22

Figura 9. – Metodologia

a) Fixação das estacas de madeira pelos funcionários do SAAE ......................................... 30

b) Fixação das estacas de madeira pelos funcionários do SAAE ......................................... 30

c) Peso armado a uma corda graduada com espaçamento de 50 em 50 centímetros............ 31

d) Realizando o levantamento batimétrico............................................................................ 31

e) Realizando o levantamento batimétrico............................................................................ 32

Figura 10. – Projeto da ETE do município de Itapira............................................................ 35

Figura 11. – Estação de tratamento de esgotos do município de Itapira

a) Vista da lagoa N.º 01 – entrada......................................................................................... 37

b) Vista da lagoa N.º 01 – saída............................................................................................ 37

c) Vista da lagoa N.º 02 – entrada......................................................................................... 38

d) Vista da lagoa N. 02 – saída............................................................................................ 38

e) Vista da lagoa N.º 03 – entrada......................................................................................... 38

f) Vista da Lagoa N.º 03 – saída........................................................................................... 38

Figura 12. – Divisões das seções batimétricas..................................................................... 40

Figura 13. – Projeto do sistema de drenagem e desidratação de lodo ................................. 53

11

LISTA DE TABELAS

Tabela 1. – Dados Populacionais ......................................................................................... 33

Tabela 2. – Acumulo de lodo na lagoa N.º 01...................................................................... 43

Tabela 3. – Acumulo de lodo na lagoa N.º 02...................................................................... 47

Tabela 4. – Acumulo de lodo na lagoa N.º 03 ..................................................................... 51

12

LISTA DE ABREVIATURAS E SÍMBOLOS

IBGE: INSTITUTO BRASILEIRO de GEOGRAFIA e ESTATÍSTICA

SAAE: SERVIÇO AUTÔNOMO de ÁGUA e ESGOTOS

DBO: DEMANDA BIOQUÍMICA de OXIGÊNIO

PROSAB: PROGRAMA de PESQUISA em SANEAMENTO BÁSICO

ST: SÓLIDOS TOTAIS

SV: SÓLIDOS VOLÁTEIS

GPS: GLOBAL POSITIONING SYSTEM

ETE: ESTAÇÃO de TRATAMENTO de ESGOTOS

EEE: ESTAÇÃO ELEVATÓRIA de ESGOTOS

TDH: TEMPO de DETENÇÃO HIDRÁULICA

m³: METRO CÚBICO

13

1 – INTRODUÇÃO

Os levantamentos batimétricos são cruciais para a navegação em qualquer corpo

aquoso, além de serem necessários para as modelagens hidrodinâmicas e acompanhamento de

processos de erosão ou assoreamento. A batimetria consiste na medição da profundidade dos

oceanos, lagos e rios e é expressa cartograficamente por curvas batimétricas que unem pontos

da mesma profundidade com equidistâncias verticais, à semelhança das curvas de nível

topográfico (WIKIPEDIA, 2008). Batimetria por ecobatrimetro são lentos e de alto custo,

uma vez que necessitam de embarcação e pessoal capacitado. Uma alternativa para a obtenção

de batimetria em áreas rasas é a extração desta informação a partir de imagens obtidas por

sensores remotos. Esse procedimento tem se mostrado eficaz, especialmente quando se utiliza

imagem de satélites multiespectrais.

A necessidade de tratar o esgoto doméstico ou industrial é de suma importância para

manter a qualidade ambiental do planeta e a saúde dos municípios. O município de Itapira

conta com aproximadamente, setenta e quatro mil habitantes (IBGE, 2005) e possui 100% de

água tratada e 100% de esgotos coletados e tratado com uma Estação de Tratamento de

Esgoto (ETE) no município e mais duas nos distritos de Barão Ataliba Nogueira e Eleutério

(SAAE, 2008).

A ETE do município de Itapira executa o tratamento doméstico e encontra-se em

funcionamento desde 1992, sendo constituído por um sistema de lagoas de aeração seguidas

de lagoas de decantação (Figura 1).

As lagoas de aeração constituem-se de duas unidades destinadas a oxidar a matéria

orgânica presente no esgoto em presença de oxigênio dissolvido por um sistema de aeração e

as lagoas anaeróbicas de decantação constituem-se de quatro unidades destinadas a garantir a

qualidade final do efluente da ETE que será lançado no corpo receptor à jusante da cidade.

As lagoas anaeróbias são eficientes na remoção da matéria orgânica do esgoto. O lodo

produzido é resultante dos mecanismos de tratamento: sedimentação de sólidos e sua

subseqüente digestão anaeróbia. Sua produção tem sido baixa, devido à intensa degradação

anaeróbia, e à distribuição heterogênea na lagoa, geralmente concentrando-se próximo à

entrada e à saída. Isso se deve, principalmente devido ao longo período de utilização das

lagoas (16 anos de uso) sem a devida remoção do lodo que se encontra assoreado

desigualmente, sendo visível a olho nu, resultando na perda da capacidade de tratamento da

lagoa. Assim sendo, identifica-se a necessidade de levantamento quantitativo do lodo

14

depositado dentro do sistema e, assim, definir o tipo de descarte final do lodo adequado para

que possa aumentar a vida útil dessas lagoas.

FIGURA 1 – Vista aérea da estação de tratamento de esgotos do município de Itapira. Fonte: SAAE -2008.

Esse trabalho teve por objetivo geral quantificar o volume e sugerir um método para a

remoção do lodo decantado na ETE do município de Itapira.

A produção de lodos em lagoas de estabilização, de uma forma geral, é lenta e, por

conseguinte, o prazo para a remoção do lodo acumulado é normalmente extenso, da ordem de

dez anos. No entanto, apesar deste prazo dilatado, grandes volumes de lodo precisam ser

removidos, transportados e destinados adequadamente e, com o conhecimento das

características desse material pode-se subsidiar o planejamento destas operações, permitindo a

redução dos custos e dos inconvenientes a elas associadas.

15

2. TRATAMENTO DE ESGOTOS

A necessidade de tratar o esgoto doméstico ou industrial é de suma importância para

manter a qualidade ambiental do planeta e a saúde dos municípios. Embora o esgoto provoque

tantos problemas como poluição, contaminação bacteriana e aparecimento de doenças, entre

outros, seu tratamento inexiste na maior parte dos municípios brasileiros.

Conforme o Programa de Pesquisa em Saneamento Básico (PROSAB, 1999, p.4)

No que se refere a custos para implantação de sistemas de tratamento, as cifras relacionadas com as necessidades do Brasil são impressionantes, pois atualmente, apenas cerca de 40 % da população urbana é servida com redes coletoras, sendo que a situação da população rural é ainda mais grave. Outro fato, também decepcionante, reside na constatação de que apenas cerca de 10% dos esgotos são submetidos a algum tipo de tratamento.

A falta de verbas nem sempre é razão suficiente para que se deixe de tratar o esgoto

domiciliar. O Brasil por ser um país de clima quente favorece a utilização de sistemas

simples, que resolvem bem o problema, principalmente em aglomerações de médio e pequeno

porte.

Existem vários sistemas para se fazer o tratamento de esgotos. Em cidades pequenas e

de baixa densidade populacional, enquanto as casas forem mantidas longes umas das outras,

pode ser dada a solução de fossas sépticas e sumidouros, porém à medida que a população e a

densidade aumentam torna-se necessário canalizar os esgotos, e os tratamentos podem ser

realizados por meio de sistemas de lagoas de estabilização.

O tratamento dos esgotos é usualmente classificado de acordo com os seguintes níveis:

preliminar, primário, secundário.

2.1 Tratamento preliminar

O tratamento preliminar objetiva principalmente, a remoção dos sólidos grosseiros e

areia, utilizando-se de mecanismos básicos de remoção de ordem física: peneiramento e

sedimentação (Figura 2). Além das unidades de remoção de sólidos é comum a instalação de

uma unidade para medição de vazão. Geralmente este nível de tratamento é composto de

grades para a remoção dos sólidos grosseiros, caixas de areia (desarenadores) seguidos por

medidor de vazão. As principais finalidades do tratamento preliminar são de evitar abrasão

16

em equipamentos e tubulações, eliminar ou reduzir a possibilidade de obstrução em tanques,

tubulações etc, facilitar o transporte líquido (VON SPERLING, 1996).

FIGURA 2 – Fluxograma típico do tratamento preliminar (VON SPERLING, 1996).

2.2 Tratamento primário

O tratamento primário visa à remoção de sólidos em suspensão sedimentáveis, sólidos

flutuantes e parte da matéria orgânica (Figura 3). Após passarem pelo tratamento preliminar,

os esgotos contêm ainda, os sólidos em suspensão não grosseiros que podem ser parcialmente

removidos em unidades de sedimentação.

Por sua vez, Von Sperling (1996, p.184),

Uma parte significativa destes sólidos em suspensão é compreendida pela matéria orgânica em suspensão. Assim, a sua remoção por processos simples como a sedimentação implica na redução da carga de DBO dirigida ao tratamento secundário, onde a sua remoção é de certa forma mais custosa.

Ao nível de tratamento primário, as fossas sépticas e suas variantes atuam como

decantadores, onde os sólidos sedimentáveis se depositam no fundo, permanecendo por um

longo período de tempo, o suficiente para a sua estabilização, esta que se dá em condições

anaeróbias.

17

FIGURA 3 – Tratamento primário - Fossa séptica (VON SPERLING, 1996).

2.3 Tratamento secundário

Segundo Von Sperling (1996, p.185), o tratamento secundário tem como principal

objetivo a remoção da matéria orgânica, que se apresenta nas seguintes formas:

• matéria orgânica dissolvida (DBO solúvel), a qual não é removida por processos

meramente físicos, como o de sedimentação, que ocorre no tratamento primário;

• matéria orgânica em suspensão (DBO suspensa ou particulada), a qual é em grande

parte removida no tratamento primário, mas cujos sólidos de decantabilidade mais

lenta persistem na massa líquida.

Os processos de tratamento secundário são realizados de forma a acelerar os

mecanismos de degradação que ocorrem naturalmente nos corpos receptores. A essência deste

tratamento de esgotos domésticos é a inclusão de uma etapa biológica, onde a remoção da

matéria orgânica é efetuada por reações bioquímicas, realizadas por microrganismos

(bactérias, protozoários, fungos etc). A base de todo o processo biológico é o contato efetivo

entre esses organismos e o material orgânico contido nos efluentes, de tal forma que esse

possa ser utilizado como alimento pelos microrganismos.

Os processos podem ser aeróbios ou anaeróbios. Aeróbios simulam o processo natural

de decomposição, com eficiência no tratamento de partículas finas em suspensão, onde o

oxigênio é obtido por aeração mecânica (agitação) ou por insuflação de ar. Já os anaeróbios

consistem na estabilização de resíduos feita pela ação de microrganismos na ausência de ar ou

oxigênio elementar (VON SPERLING, 1996).

18

O tratamento secundário geralmente inclui unidades para tratamento preliminar, mas

pode ou não incluir as unidades para tratamento primário. Há uma enorme variedade de

métodos de tratamento a nível secundário, entre eles os sistemas de lagoas de estabilização

que são unidades de tratamento de esgotos, que tem em comum o uso de reservatórios

construídos artificialmente em que se desenrolam os processos responsáveis pelo tratamento.

Segundo Von Sperling (1986, p.11), de maneira geral as lagoas de estabilização são

bastante indicadas para regiões de clima quente e países em desenvolvimento, devido aos

seguintes aspectos:

• suficiente disponibilidade de área em um grande número de localidades;

• clima favorável (temperatura e insolação elevadas);

• operação simples;

• necessidade de poucos ou nenhum equipamento.

Existem inúmeros sistemas de lagoas de estabilização com diferentes níveis de

simplicidade operacional e requisitos de área, tais como:

• lagoas facultativas;

• sistema de lagoas anaeróbias seguidas por lagoas facultativas;

• lagoas aeradas facultativas;

• sistema de lagoas aeradas de mistura completa seguidas por lagoas de

decantação.

2.3.1 Lagoas facultativas

O termo “facultativo” refere-se à mistura de condições aeróbias e anaeróbias. Em

lagoas facultativas, as condições aeróbias são mantidas nas camadas superiores próximas à

superfície das águas, enquanto as condições anaeróbias predominam no sentido e em camadas

próximas ao fundo da lagoa.

Embora parte do oxigênio necessário para manter as camadas superiores aeróbias seja

fornecida pela aeração atmosférica através da superfície, a maior parte é suprida pela

atividade fotossintética das algas, as quais crescem naturalmente nas águas onde estão

disponíveis grandes quantidades de nutrientes e a energia da luz solar incidente.

As bactérias existentes nas lagoas utilizam o oxigênio produzido pelas algas para

oxidar a matéria orgânica. Um dos produtos finais do metabolismo bacteriano são gases

19

carbônicos, que é imediatamente utilizado pelas algas na sua fotossíntese (VON SPERLING,

2002).

Neste tipo de tratamento, grande parte do volume de lodo é reduzida, e o sistema é

favorável para comunidades pequenas, normalmente situadas no interior do Estado. Existem

várias vantagens nesse sistema, destacado pelos custos competitivos e principalmente pela

simplicidade, pois os processos são naturais e conseqüentemente, confiáveis.Porém a natureza

é lenta, ocupando-se de longos períodos (usualmente o tempo de detenção é superior a 20

dias) para que o processo se complete, constituindo assim, a configuração mais tradicional de

lagoas d estabilização (Figura 4) (BERNARDES, 2004).

FIGURA 4 - Sistemas de lagoas de estabilização-Lagoa facultativa (VON SPERLING, 1996).

2.3.2 Sistema de lagoas anaeróbias seguidas por lagoas facultativas

Conforme Bernardes (2004, p 91), o sistema de tratamento composto de lagoas

anaeróbias seguidas por lagoas facultativas é denominado de sistema australiano, e se

constitui em uma das configurações mais tradicionais para o tratamento de esgotos, tendo

larga aplicação no Brasil (Figura 5). Além do ganho em eficiência, esse sistema possui, como

vantagem, requisitos de área inferiores ao das lagoas facultativas únicas.Para esgotos

domésticos, o tempo de detenção hidráulica normalmente situa-se na faixa de 3 a 6 dias (VON

SPERLING,2002).

As lagoas anaeróbias são normalmente profundas, variando entre 3 a 5 metros. Essa

profundidade tem a finalidade de impedir que o oxigênio produzido pela camada superficial

20

seja transmitido às camadas inferiores. Para garantir condições de anaerobiose, é lançada uma

grande quantidade de efluente por unidade de volume da lagoa. Com isto, o consumo de

oxigênio será superior ao reposto pelas camadas superficiais. Como a superfície da lagoa é

pequena comparada com sua profundidade, o oxigênio produzido pelas algas e o proveniente

da reaeração atmosférica são considerados desprezíveis. No processo anaeróbio a

decomposição da matéria orgânica gera subprodutos de alto poder energético (biogás) e, desta

forma, a disponibilidade de energia para a reprodução e metabolismo das bactérias é menor

que no processo aeróbio.

A eficiência de remoção de DBO por uma lagoa anaeróbia é da ordem de 50% a 70%.

A DBO efluente é ainda elevada, necessitando de uma unidade posterior de tratamento. As

unidades mais utilizadas são lagoas facultativas, porém esta necessitará de uma área menor

devido ao pré-tratamento do esgoto na lagoa anaeróbia. O sistema lagoas anaeróbias seguidas

por lagoas facultativas representa uma economia de cerca de 45 a 70% da área ocupada por

uma lagoa facultativa trabalhando como unidade única para tratar a mesma quantidade de

esgoto. Devido à existência da lagoa anaeróbia, maus odores, provenientes da liberação de gás

sulfídrico, podem ocorrer como conseqüência de problemas operacionais. Por este motivo

esse sistema é instalado em áreas afastadas, longe de bairros residenciais (VON SPERLING,

2002).

FIGURA 5 - Sistemas de lagoas de estabilização -Lagoa anaeróbia-lagoa facultativa (VON SPERLING, 1996).

.

21

2.3.3 Lagoa aerada facultativa

A principal diferença entre este tipo de sistema e uma lagoa facultativa convencional

é que o oxigênio, ao invés de ser produzido por fotossíntese realizada pelas algas, é fornecido

por aeradores mecânicos (Figura 6). Estes se constituem de equipamentos providos de

turbinas rotativas de eixo vertical, que causam um grande turbilhonamento na água com a

rotação em grande velocidade. O turbilhonamento da água facilita a penetração e dissolução

do oxigênio. Tendo em vista a maior introdução de oxigênio na massa liquida do que é

possível em uma lagoa facultativa convencional, há uma redução significativa no volume

necessário para esse tipo de sistema, sendo suficiente um tempo de detenção hidráulica

variando entre 5 a 10 dias, e como conseqüência, o requisito de área é menor (BERNARDES,

2004).

O grau de energia introduzido na lagoa através dos aeradores é suficiente apenas para

a obtenção de oxigênio, porém não é suficiente para a manutenção dos sólidos em suspensão e

bactéria dispersa na massa liquida. Portanto ocorre sedimentação da matéria orgânica

formando o lodo de fundo que será estabilizado anaerobiamente como em uma lagoa

facultativa convencional.

A lagoa aerada pode ser utilizada quando se deseja um sistema predominantemente

aeróbio e a disponibilidade de área é insuficiente para a instalação de uma lagoa facultativa

convencional. Devido à introdução de equipamentos eletromecânicos, a complexidade e

manutenção operacional desse sistema são aumentadas, alem da necessidade de consumo de

energia elétrica. A lagoa aerada pode também ser uma solução para lagoas facultativas que

operam de forma saturada e não possuem área suficiente para sua expansão (VON

SPERLING, 2002).

22

FIGURA 6- Sistemas de lagoas de estabilização -Lagoa aerada facultativa (VON SPERLING, 1996).

2.3.4 Sistema de lagoas aeradas de mistura completa seguidas por lagoas de

decantação

Bernardes (2004) cita que o grau de energia introduzido é suficiente para garantir a

oxigenação da lagoa e manter os sólidos em suspensão e a biomassa dispersa na massa

líquida. Devido a isto, o efluente que sai de uma lagoa aerada de mistura completa, possui

uma grande quantidade de sólidos suspensos e não é adequado para ser lançado diretamente

ao corpo receptor. Para que ocorra a sedimentação e estabilização destes sólidos é necessária à

inclusão de unidade de tratamento complementar, que neste caso, são as lagoas de decantação

(Figura 7).

O tempo de detenção nas lagoas aeradas é da ordem de 2 a 4 dias e nas lagoas de

decantação da ordem de 2 dias. O acúmulo de lodo nas lagoas de decantação é baixo e sua

remoção geralmente é feita com intervalos de 1 a 5 anos. Este sistema ocupa a menor área

comparada aos outros sistemas compostos por lagoas. Os requisitos energéticos são

semelhantes aos demais sistemas com lagoas aeradas.

23

FIGURA 7 - Sistemas de lagoas de estabilização-Sistema de lagoas aeradas de mistura completa – lagoas de decantação

(VON SPERLING, 1996).

2.4. ACÚMULO DE LODO

O acúmulo de lodo no fundo da lagoa é resultado dos sólidos em suspensão do esgoto

bruto, onde se inclui areia mais microrganismos (bactérias e algas) sedimentados. Estabilizada

anaeróbiamente a fração orgânica do esgoto é convertida em água e gases, assim sendo, o

volume acumulado é inferior ao volume sedimentado. A taxa de acúmulo média de lodo em

lagoas facultativas é de ordem de apenas 0,03 a 0,08m3/hab.dia, e apresentam valores de

elevação média da camada em torno de 1 a 3 cm/ano (VON SPERLING,1986).

Apesar de a areia representar uma menor fração do lodo acumulado, considera-se

necessário à remoção da mesma, já que esta tende a se concentrar próximo às entradas, e na

primeira célula de um sistema em série.Por este motivo necessita-se de um bom tratamento

preliminar do esgoto.

Von Sperling (2002), cita que a digestão anaeróbia do lodo de fundo pode gerar

subprodutos solúveis não estabilizados que ao serem introduzidos na massa líquida superior,

são responsáveis por uma nova carga de DBO. Isto ocorre em maior taxa nos períodos mais

quentes, necessariamente o melhor desempenho da lagoa podem não ser os meses de verão.O

impacto deste fenômeno será maior ou menor dependendo da magnitude da carga de DBO

introduzida, comparada à carga de DBO do afluente.

24

Como em todos os processos de tratamento biológico, as lagoas de estabilização

também ocorrem produção de lodo, associado aos sólidos presentes no esgoto bruto e

principalmente, à biomassa que se desenvolve no próprio tratamento de esgotos.

Por sua vez, Von Sperling (2002, p.183),

As lagoas facultativas têm como uma de suas principais vantagens a possibilidade de se acumular o lodo no fundo da lagoa, durante todo o horizonte de operação, sem a necessidade de sua remoção. No entanto, nas lagoas mais compactas (lagoas anaeróbias, lagoas aeradas facultativas e lagoas de sedimentação), a ocupação do volume útil da devido ao acúmulo de lodo é mais expressiva, trazendo a necessidade de um adequado gerenciamento deste, incluindo a remoção, eventual processamento e disposição final.

Nas lagoas de estabilização, as características do lodo se dão em função do tempo de

retenção que se encontra na lagoa (na ordem de alguns há vários anos). Neste período, o lodo

sofre adensamento e digestão anaeróbia, o que se reflete nos elevados teores de sólidos totais

(ST) e na baixa relação de sólidos voláteis / sólidos totais (SV/ST).

As características e a altura das camadas de lodo podem variar ao longo das lagoas,

dependendo de sua geometria e do posicionamento das estruturas de entrada e saída, a maior

preocupação ocorre quando a camada de lodo aflora à superfície, permitindo a liberação de

compostos odorantes (Figura 8).Isto ocorre freqüentemente em lagoas anaeróbias e em lagoas

sem remoção prévia de areia.

FIGURA 8 – Acúmulo de lodo – Distribuição espacial não homogênea do lodo, com afloramento superficial e possível liberação de compostos odorantes (VON SPERLING, 1996).

25

Se a remoção do lodo não executada, há a necessidade de se realizar pelo menos a

inclusão de desarenação e a redistribuição da camada aflorante e da camada afluente.

Von Sperling (2002), a remoção do lodo é obrigatória e de proporções significativas

na operação de lagoas primárias, ainda sem solução de engenharia com aceitação

generalizada. O planejamento da remoção do lodo de uma lagoa tem como objetivo minimizar

custos, antecipar soluções de problemas eventuais e reduzir impactos relacionados com a

remoção e disposição do lodo.

Etapas essenciais na operação de limpeza do lodo:

• Determinação da geometria da lagoa com base no projeto executivo ou através de

levantamento topográfico.

• Realização da batimetria da lagoa, definindo-se seções batimétricas, altura útil da

lagoa e a lâmina da camada de lodo.

• Caracterização físico-química e microbiológica do lodo.

• Definição da tecnologia a ser adotada na remoção do lodo e, se necessário, dos meios

de desidratação e transporte.

• Definição do destino final adequado para o lodo, considerando o menor impacto

ambiental possível.

A remoção do lodo de lagoas podem ser mecanizadas ou não mecanizadas, com

paralisação ou não paralisação do funcionamento da lagoa.

2.5. BATIMETRIA

A batimetria consiste na medição da profundidade dos oceanos, lagos e rios e é

expressa cartograficamente por curvas batimétricas que unem pontos da mesma profundidade

com equidistâncias verticais, à semelhança das curvas de nível topográfico (WIKIPEDIA,

2008). Os levantamentos batimétricos são cruciais para a navegação em qualquer corpo

aquoso, além de serem necessários para as modelagens hidrodinâmicas e acompanhamento de

processos de erosão ou assoreamento.

A hidrologia preocupa-se para representar os valores da profundidade de um lugar em

um mapa, que possa constituir a carta de navegação. A informação batimétrica pode ser usada

para diversos fins, como na engenharia naval para instalação de estruturas, na construção dos

portos, canais de navegação e para estudos científicos.

26

As técnicas para medir as profundidades do fundo do mar foram existentes por muitos

séculos. Durante o século XIX, a amostragem consistia em um peso amarrado a uma corda

graduada, que se deixava cair pela proa ou pelo flanco do navio até que atingia o fundo, a

profundidade era lida do acordo com a marca correspondente na corda.

Os mecanismos diversos foram inventados para obter com mais facilidade uma leitura

da profundidade (rodas mecânicas, instrumentos da pressão, etc...).No inicio do século XX,

utilizaram um instrumento usando os princípios físicos da propagação do som na água do

mar, com a finalidade de obter um registro contínuo e medidas mais de confiáveis das

profundidades. Este instrumento era o sonar (instrumento que se emite o som), chamado

ecosonda, que mede quanto tempo demora para que as ondas acústicas emitidas de um

transdutor (na superfície do mar) e o seu eco retorne ao ponto, a informação dos tempos são

transformada em escalas ou em profundidades verticais. Na ecosonda, a energia acústica

transmite assim de maneira tal que os ecos de somente uma porção do assoalho marinho são

obtidos, dirige o som através de um feixe especial, que tenha um formulário similar a um

cone. Todos os ecosondas produzidos anteriormente eram do tipo monohaz, ou seja, a energia

acústica transmitida foi confinada a um único feixe. Dado as dimensões dos oceanos, a área

pequena iluminada pelo som dos ecosondas do feixe estreito, girou para fora para ser

insuficiente saber exatamente o fundo o mar.

2.5.1 Levantamento batimétrico

Segundo Santos (2001, p. 115) a batimetria da seção transversal consiste em um

levantamento detalhado do relevo da seção molhada, ou parte submersa da seção transversal.

O processo operacional depende das condições locais podendo ser executado a vau utilizando-

se de guincho higrométrico ou ecobatímetro. O processo avau é aplicável em rios pequenos,

não muito largos e principalmente com profundidades inferiores a 1m e velocidades abaixo de

1 m/s.

No Brasil o processo mais utilizado é a batimetria com guincho hidrométrico onde

satisfaz diversas situações de campo, necessitando de embarcação adequada, sendo que o

posicionamento nas verticais pode ser feito com cabo de aço graduado ou pelos métodos

descritos para barco ancorado (sextante, triangulação ou distanciômetro).

Santos (2001) cita que a profundidade máxima medida com guincho hidrométrico

manual depende da velocidade da corrente, mas recomenda-se que seja de no máximo 10 m,

27

podendo ultrapassar este valor em situações em que a velocidade for baixa (1 m/s). Em

relação à velocidade, recomenda-se usar lastro de sondagem de 25 kg para valores de ate 2

m/s e de 50 kg para velocidades de ate 3 m/s. Lastros com peso acima de 50 kg não devem ser

manipulados com guincho manual, existindo para tanto guinchos especiais.

A ecobatimetria é um método para medir a profundidade da água pela medida do

intervalo de tempo necessário para que ondas sonoras emitidas pelo aparelho viagem, a uma

velocidade conhecida desde um ponto conhecido (alguns centímetros abaixo do NA) até o

leito do rio, onde são refletidas e voltem até o equipamento.

Os limites de operação variam com o modelo de equipamento, mas geralmente o

intervalo de medição esta entre 0,5 m e 100 m de profundidade.

Existem no mercado diversos modelos de ecobatímetros, sendo que os mais modernos

apresentam facilidades como permitir a conexão com GPS e gravar os dados em meio digital.

O sistema Global Positioning System, ou simplesmente GPS, foi desenvolvido pelo Sistema

de Defesa os Estados Unidos e, a partir da década de 60, passou a ser disponível para uso

civil. Este sistema é composto por 27 satélites, sendo 03 de reserva e 24 em funcionamento 24

horas por dia, fornecendo coordenadas em qualquer região do globo terrestre com precisão de,

aproximadamente, 10 m no seu modo normal.

O ecobatímetro é um equipamento que mede a profundidade de superfícies submersas,

mediante a emissão de ondas sonoras por meio de um sensor submerso. Tais ondas, ao

tocarem assoalho de fundo, retornam ao sensor, fornecendo um valor da profundidade local.

Esta última é automaticamente calculada pela relação entre o tempo gasto neste percurso pela

onda sonora vezes a velocidade do som da água, dividido por dois.

Batimetria por ecobatrimetro são lentos e de alto custo, uma vez que necessitam de

embarcação e pessoal capacitado, apesar disso possui algumas vantagens:

• os dados são registrados de forma contínua, tipo varredura, em papel ou meio

magnético;

• pode ser utilizado praticamente todas as situações de velocidade, permitindo o

levantamento de corredeiras;

• o levantamento é feito com embarcação em movimento, sendo o

posicionamento das verticais de controle feito com marcados especial;

• o ecograma permite inferir sobre a formação do leito;

• a precisão é em torno de 2% de profundidade.

28

2.5.2 Batimetria de reservatórios

Os reservatórios interceptam grande parte dos sedimentos transportados pelos rios.

Estudos sedimentométricos normalmente são efetuados antes da construção da barragem para

permitir uma previsão do volume a ser assoreado e da vida útil do reservatório. O tempo de

vida útil é contado desde a construção ate que o reservatório fique assoreado, em uma

condição que não serve aos propósitos para o qual foi construído (SANTOS, 2001).

Para fazer a previsão do volume de acumulação de sedimentos em um reservatório,

devido a sua dificuldade e sujeição a erros, é desejável que se determine o volume e peso do

sedimento acumulado, em certos intervalos específicos de tempo, durante toda a vida útil do

reservatório.A determinação do volume e do peso do sedimento acumulado pode ser útil para:

• estimar a produção de sedimentos de uma área contribuinte ou de regiões em

estudos de recursos hídricos;

• avaliar os danos devido ao sedimento;

• fornecer dados básicos para planejamento e projeto de outros reservatórios;

• avaliar os efeitos de medidas de proteção de bacias hidrográficas;

• determinar a distribuição de sedimentos no reservatório;

• prever a perspectiva de vida ou período de operação útil do reservatório; e

• calibrar e validar formulas e equipamentos de medida de carga de sedimentos

suspensos e do leito

Santos (2001) cita que os levantamentos sedimentometricos de reservatórios incluem

levantamentos topobatiméticos, estudos das características do sedimento do leito,

conformação e distribuição dos depósitos, investigação de focos de erosão nas margens,

degradação do canal a jusante da barragem, bem como aspectos ambientais decorrentes. O

levantamento topobatimétrico do reservatório permite:

• determinar o volume de água ou capacidade do reservatório;

• determinar área do espelho de água;

• determinar o perfil do leito do rio;

• determinar as curvas cota x área cota x volume;

• verificar características físicas dos sedimentos acumulados;

29

• qualificar o sedimento assoreado no período, por comparação com

levantamentos anteriores ou com o mapa da época da formação do

reservatório;

• determinar a capacidade de retenção de sedimentos; e

• determinar a descarga sólida média afluente ao reservatório.

A freqüência dos levantamentos sedimentométricos em reservatórios depende de

alguns fatores, principalmente do valor de acumulação de sedimentos, do tamanho do

reservatório e do custo financeiro. O fator mais importante na determinação da freqüência de

levantamentos em reservatórios é a quantidade de carga sólida afluente, a qual, quando com

valor elevado, indica que os mesmos estão sujeitos a serem assoreados em menos tempo e

devem ser levantadas com maior freqüências. É importante efetuar levantamentos sempre que

houver uma mudança na capacidade do reservatório superior a 5% e também após a

ocorrência de cheias de grande magnitude (SANTOS, 2001).

Os dois métodos mais comuns empregados no levantamento de reservatórios são:

método de levantamento de contorno e método de levantamento de linhas topobatimétricas. O

primeiro usa essencialmente os processos de mapeamento topográfico por aerofotogrametria e

é adequado para o levantamento original do reservatório, ou seja, antes da formação do

mesmo. O volume do reservatório é calculado a partir das áreas correspondentes às diferentes

curvas de nível e das diferenças de elevação entre elas.

O segundo consiste na definição e determinação em campo de seções transversais de

monitoramento. Pode ser utilizado em todos os tipos de reservatórios, mas é mais comum no

caso daqueles alongados onde a definição de seções transversais é mais óbvia. No caso de

reservatórios com muitos braços secundários, cada braço deve ser levantado separadamente.

Evidentemente as curvas de nível submersas para aplicação do método do contorno

podem ser obtidas por interpolação a partir das seções transversais levantadas.Apresentam-se

as seguintes recomendações na definição das seções transversais de monitoramento:

• o levantamento topobatimétrico deve ser realizado em linhas transversais bem

definidas e a fim de permitir a comparação posterior. As seções devem ser

sempre materializadas com marcos nas margens e amarradas à rede geodésica

se existente e/ou a acidentes geográficos notáveis;

• um exame de levantamentos antigos e de mapas de época da formação do

reservatório deve ser feito para auxiliar na escolha das seções, na localização

30

dos marcos e mesmo no desenho das seções, escolha da escala e preparação de

novos mapas;

• o levantamento será mais preciso quanto mais próximos forem os perfis

levantados, os quais deverão estar mais densos na área do delta de deposição

dos sedimentos (entrada do reservatório) e nas proximidades de trechos de

forte declividade;

• seções transversais devem ser colocadas na boca de todos os principais braços

do reservatório (foz dos principais afluentes), sendo que a rede de linhas deve

se estender a todos os tributários e, especialmente, no curso principal ate a

montante da área de remanso.

31

3. METOLOGIA

Buscando atingir o objetivo geral deste trabalho, que foi o de quantificar o volume e

sugerir um método para a remoção do lodo decantado na ETE do município de Itapira,

inicialmente foram obtidos os dados referentes ao saneamento básico do município de Itapira.

Para a obtenção dos dados sobre o saneamento básico do município de Itapira,

solicitaram-se estas informações diretamente do Serviço Autônomo de Água e Esgotos

(SAAE) do município.

Após a obtenção dessas informações, procedeu-se a obtenção dos dados referentes às

três lagoas de decantação anaeróbias que fazem parte do sistema de tratamento de esgotos do

município de Itapira, diretamente do Departamento de Engenharia do SAAE, durante o mês

de setembro do corrente ano.

Os dados das lagoas obtidos foram os seguintes: tipo de material a ser desidratado;

tipo das lagoas de estabilização; dimensões das lagoas decantação (profundidade,

comprimento, largura e área do espelho de água).

Foram definidas para cada lagoa, as seções horizontais e verticais tomando-se por base

a área de influência de cada seção (quadrículas). Para a demarcação das seções batimétricas

utilizou-se de estacas de madeira cravadas na borda da lagoa anaeróbia. As linhas de

referência foram esticadas de um lado a outro de cada divisão, e no ponto de encontro das

linhas transversais com as linhas perpendiculares foram retiradas amostras de lodo e medida a

espessura da camada de lodo situada abaixo dos mesmos. As seções foram percorridas com

barco e para efetuar o levantamento das profundidades das lâminas de esgotos nas lagoas,

utilizou-se a técnica de lançar um peso amarrado a uma corda graduada com espaçamentos de

50 em 50 centímetros e com o auxílio de uma trena obtive-se a medida exata da profundidade

da lâmina de esgotos e, por conseqüência, o volume de lodos depositados no fundo das lagoas

(FIGURA 9, a,b,c,d, e).

Para o cálculo do volume do lodo acumulado utilizou-se do software Autocad 2000,

com os dados do levantamento batimétrico em mãos foi construído o perfil perpendicular e

transversal de cada seção.Com o auxilio do comando ÀREA do Autocad obteve-se a área em

m2 que multiplicada pela área de influência chegou-se ao volume de lodo acumulado em cada seção,

este procedimento foi realizado para todas as seções.Com a somatória do volume do lodo de cada

seção obteve-se o volume total do lodo acumulado em cada lagoa de decantação.

32

a) Fixação das estacas de madeira pelos funcionários do SAAE

FIGURA 9- Metodologia

b) Fixação das estacas de madeira pelos funcionários do SAAE


33

c) Peso amarrado a uma corda graduada com espaçamentos de 50 em 50 centímetros


d) Realizando a levantamento batimétrico


34

e) Realizando a levantamento batimétrico


35

4 – RESULTADOS E DISCUSSÕES

Os resultados obtidos encontram-se subdivididos da seguinte forma: caracterização da

ETE do município de Itapira; divisão das seções para a batimetria (distribuição dos pontos de

medição) detalhamento dos perfis das seções perpendiculares e transversais em Autocad

2000, tabela com os resultados do volume de lodo acumulado, dados referentes a analise do

lodo em laboratório (SAAE, 2008) sugestão.

4.1 Estação de Tratamento de Esgotos do Município Itapira

A área de estudo desse trabalho esta situada na cidade de Itapira, interior de São Paulo,

como descrito, na introdução desse trabalho.

Com uma população aproximadamente de 74187 habitantes, concentrando 91,5% no

distrito sede e o restante sendo distribuído em outras localidades como mostra o quadro

abaixo, IBGE-2005.

Tabela 1 –Dados populacionais.

POPULAÇÃO N.° HABITANTES PORCENTAGEM (%)

ÁREA URBANA 68.187 91,5

ÁREA RURAL 6.000 8,5

TOTAL 74.187 100,00

FONTE: IBGE-2005, PREFEITURA MUNICIPAL DE ITAPIRA.

A cidade tem uma previsão de crescimento populacional, segundo IBGE, de 1,0%

anual. Apresenta uma extensão territorial de 518 quilômetros quadrados (SAAE, 2008). Tem

como principal Bacia de Drenagem a do rio Mogi Guaçu, com uma vazão média de 18,32

m³/s, este corpo d’ água tem com afluentes o rio do Peixe e o ribeirão da Penha, sendo o

principal rio da cidade e este tendo como afluentes principais o córrego Campineiro, córrego

da Fortaleza, córrego dos Cardoso e o córrego do Coxo (SAAE, 2008).

A temperatura média da cidade é de 24°C com índice pluviométrico de +/- 1.400

milímetros anuais e um relevo argiloso em declive +/- 10 % e solo na composição de arenito

diabásio, lamitos, aluvião e argiloso (SAAE, 2008).

O sistema de abastecimento SAAE (Serviço Autônomo de Água e Esgoto) é realizado

através da capitação de água bruta na sua totalidade por meio de mananciais e alguns

pequenos poços artesianos na área rural.

36

Itapira tem uma extensão da rede coletora de esgotos aproximadamente 254 km onde

atende 100% da população urbana e rural (SAAE, 2008). Sendo também 100% tratados

utilizando-se de uma estação de tratamento de esgotos (ETE) no município e mais duas no

distrito de Barão Ataliba Nogueira e Eleutério.

A ETE do município de Itapira constitui-se de tratamento domestico e encontra-se em

funcionamento desde 1992, sendo formado por um sistema de lagoas de aeração seguidas de

lagoas de decantação.

37

FIGURA 10-Projeto da ETE do município de Itapira Fonte: SAAE -2008

38

Na ETE o esgoto chega através de tubulações (emissárias em diâmetro de 0,80 m) sendo despejado na estação elevatório de esgotos (EEE), onde é recalcado dentro da lagoa de tratamento. A EEE é composta por duas unidades de bombeamento com vazão média de 175 l/s,

podendo trabalhar simultaneamente com duas bombas totalizando uma vazão de 315 l/s.

4.1.1 Lagoas de aeração

As lagoas de aeração constituem-se de duas unidades destinadas a oxidar a matéria

orgânica presente no esgoto em presença de oxigênio dissolvido por sistema de aeração

forçado.

A distribuição do esgoto:

• A lagoa de aeração nº 1 (maior) recebe 2/3 da vazão afluente, sendo composta

por seis aeradores subversivo com potencia de 25 cv cada.

• A lagoa de aeração nº 2 recebe 1/3 de vazão afluente sendo composta por seis

aeradores submercivo com potencia de 25 cv cada.

4.1.2 Lagoas de decantação (anaeróbias)

Tipo de material a ser desidratado – Lodo biológico retido em Lagoa de Decantação.

Tipo das Lagoas de Estabilização: Lagoas anaeróbias (decantação)

Dimensões da Lagoa Decantação:

• Profundidade – 3,50 m

• Comprimento – 140,00 m

• Largura – 30,00 m

• Área do espelho de água – 4.200 m2

As lagoas anaeróbias (decantação) constituem-se de quatro unidades (alagoa nº 4

encontra-se desativada) destinadas a garantir a qualidade final do efluente da ETE que será

lançado no corpo receptor á jusante da cidade. O uso dessa unidade em série permite uma

remoção complementar de matéria orgânica pelos processos simultâneos de fermentação

anaeróbia, oxidação aeróbia e redução fotossintética. A matéria orgânica é estabilizada

principalmente pela ação das bactérias, que produzem CO2 (gás carbônico) e água sob

condições aeróbias. Neste processo a oxidação aeróbia ocorre junto com a redução

fotossintética e a matéria orgânica é sintetizada, convertida em material celular, CO2 e água,

pela ação das bactérias na presença de oxigênio dissolvido. Os vegetais aquáticos utilizam o

39

CO2 desprendido pelas bactérias, sintetizam a matéria necessária ao seu próprio

desenvolvimento e liberam oxigênio em presença da energia solar (fotossíntese).

Lagoa aeróbia + lagoa anaeróbia – a estabilização de cerca de 50% da DBO afluente é

feita na lagoa aeróbia (mais profunda), enquanto a DBO remanescente é removida na lagoa

anaeróbia.

O material insalubre (lodo e areia) a ser removido contém elevado teor de umidade

(em torno de 96%), portanto, deve ser contido e desidratado antes de ser enviado para

destinação final adequada.

As lagoas anaeróbias são eficientes na remoção da matéria orgânica do esgoto. O lodo

produzido é resultante dos mecanismos de tratamento: sedimentação de sólidos e sua

subseqüente digestão anaeróbia. Sua produção tem sido baixa, devido à intensa degradação

anaeróbia, e à distribuição heterogênea na lagoa, geralmente concentrando-se próximo à

entrada e à saída. Isso se deve, principalmente devido ao longo período de utilização das

lagoas (16 anos de uso) sem a devida remoção do lodo que se encontra assoreado

desigualmente, sendo visível a olho nu, resultando na perda da capacidade de tratamento da

lagoa. Assim sendo, identifica-se a necessidade de levantamento quantitativo do lodo

depositado dentro do sistema e, assim, definir o tipo de descarte final do lodo adequado para

que possa aumentar a vida útil dessas lagoas.

O volume de material insalubre (lodo e areia) foi avaliado pelo levantamento

batimétrico realizado no local.

a)Vista da lagoa nº 1-entrada b)VISTA da lagoa nº1-saída

40

c)Vista da lagoa nº 2-entrada d)Vista da lagoa nº2-saída e)Vista da lagoa nº 3-entrada f)Vista da lagoa nº3-saída

FIGURA 11 – Estação de tratamento de esgotos do município de Itapira Fonte: SAAE -2008

Para avaliar a quantidade e distribuição do lodo acumulado, cada lagoa anaeróbia foi

dividida em 14 seções batimétricas (perpendiculares) com espaçamento médio de 10 m. Cada

uma dessas seções foram distribuídas 4 pontos de medição( 4 seções transversais),totalizando

56 pontos de medição(Figura 9)nos quais foram mensurados a espessura da camada de lodo e

profundidade da lagoa.De posse dos dados da batimetria, foi construído os perfis

perpendiculares e transversais da distribuição espacial do lodo acumulado no interior da lagoa

de decantação utilizando o software Autocad 2000.

41

Para analisar as características do lodo acumulado foram coletadas amostras ao longo

da lagoa de decantação, a partir destas amostras os seguintes parâmetros foram pesquisados:

massa especifica do lodo, teor de sólidos no lodo na lagoa, teor de sólidos no lodo

desidratado, teor de sólidos durante o bombeamento, vazão de retirada do material, tempo de

bombeamento, eficiência da operação e tempo para realização da remoção (analise realizada

pelo laboratório DIGILAB) (SAAE, 2008).

A acumulação do lodo no interior das lagoas anaeróbias ocorreu de forma

heterogênea, com a espessura da camada de lodo variando de 1,67m a 3,17m na lagoa nº1, de

1,47m a 2,97m na lagoa nº2, de 1,17m a 3,17m na lagoa nº3, nas proximidades dos

dispositivos de entrada e saída foram registradas as maiores espessuras com o afloramento em

alguns pontos.O maior acúmulo de lodo na região de entrada se deve à grande quantidade de

sólidos sedimentáveis presentes no afluente, nas margens das lagoas também pode se observar

um grande acúmulo de lodo devido à ação do vento predominante naquela região.

Entre as 3 lagoas, a lagoa nº1 é a que se encontra com a situação mais critica,com o

volume total de 9367,95 m³,o que representa cerca de 58,5% do volume útil da

lagoa,implicando na diminuição do TDH em aproximadamente 2 dias,interferindo

negativamente no desempenho da lagoa.

O prazo para remoção do lodo sugerido por Von Sperling (2002) é cerca de 5 anos de

operação da lagoa, porém o projeto da ETE previa um prazo maior ,10 anos,de forma a

garantir uma espessura máxima, em torno de 1/3 da profundidade.Apesar desse prazo dilatado

as lagoas do município estão em funcionamento há 16 anos, sem nunca ser feita à remoção

lodo.Além do mais, como a acumulação do lodo não ocorreu de forma homogênea, tem sido

verificado acúmulo excessivo em pontos críticos, por este motivo há a necessidade da

remoção do lodo para que assim possa prolongar a vida útil da lagoa.

42

FIGURA 12-Divisões das secções batimétricas

4.1.2.1 Lagoa de decantação nº 01

4.1.2.1.1 Seções perpendiculares e transversais da batimetria da lagoa nº1

45

TABELA 2-Acúmulo de lodo na lagoa nº1

4.1.2.1.2 Dados do lodo (lagoa nº1)

• Volume de Lodo a ser desidratado – 9.368 m3 • Massa específica do lodo – 1.050 Kg/m3

• Teor de sólidos no lodo na Lagoa – 4,0 %

Lagoa 1

Perpendiculares

Área

(m²)

Volume

(m³)

Seção 1 69,60 348,00

Seção 2 63,30 633,00

Seção 3 56,70 567,00

Seção 4 67,20 672,00

Seção 5 74,80 748,00

Seção 6 78,00 780,00

Seção 7 84,40 844,00

Seção 8 81,80 818,00

Seção 9 70,80 708,00

Seção 10 67,80 678,00

Seção 11 68,00 680,00

Seção 12 65,30 653,00

Seção 13 63,80 638,00

Seção 14 60,60 606,00

Total 9373,00

Transversais

Área

(m²)

Volume

(m³)

Seção 1 355,80 1690,05

Seção 2 312,50 2968,75

Seção 3 313,70 2980,15

Seção 4 364,00 1729,00

Total 9367,95

46

• Teor de sólidos no lodo desidratado – 15% atingido em 24 horas

• Teor de sólidos durante o bombeamento – 4,0 %

• Vazão de retirada do material – 167 m3/h

• Tempo de bombeamento – 10 horas/dia

• Eficiência da operação – 75 %

• Tempo para realização da remoção – 50 dias

4.1.2.2 Lagoa de decantação nº 02


49

TABELA 3- Acúmulo de lodo na lagoa nº2




Lagoa 2

Perpendiculares

Área

(m²)

Volume

(m³)

Seção 1 72,06 360,30

Seção 2 75,10 751,00

Seção 3 79,10 791,00

Seção 4 74,76 747,60

Seção 5 85,50 855,00

Seção 6 81,00 810,00

Seção 7 73,90 739,00

Seção 8 69,40 694,00

Seção 9 67,50 675,00

Seção 10 60,30 603,00

Seção 11 52,50 525,00

Seção 12 53,25 532,50

Seção 13 45,75 457,50

Seção 14 46,75 467,50

Total 9008,40

Transversais

Área

(m²)

Volume

(m³)

Seção 1 350,70 1665,83

Seção 2 289,80 2753,10

Seção 3 308,40 2929,80

Seção 4 348,50 1655,38

Total 9004,10

50







4.1.2.3 Lagoa de Decantação nº 03


53

TABELA 4-Acúmulo de lodo na lagoa nº3


Lagoa 3

Perpendiculares Área (m²) Volume (m³)

Seção 1 52,05 260,25

Seção 2 41,57 415,70

Seção 3 57,87 578,70

Seção 4 59,49 594,90

Seção 5 65,93 659,30

Seção 6 78,97 789,70

Seção 7 79,16 791,60

Seção 8 70,50 705,00

Seção 9 69,45 694,50

Seção 10 57,44 574,40

Seção 11 59,56 595,60

Seção 12 56,21 562,10

Seção 13 51,46 514,60

Seção 14 48,11 481,10

Total 8217,45

Transversais Área (m²) Volume (m³)

Seção 1 355,80 1690,05

Seção 2 263,40 2502,30

Seção 3 256,60 2437,70

Seção 4 340,20 1615,95

Total 8246,00

54









4.2 Sugestão

A solução proposta para a retirada, desidratação, condicionamento e destinação final

adequado do material insalubre (lodo e areia) consiste no uso de processo de micro filtração

através de um saco de geotecido com adição de polímero químico.

O tipo de polímero utilizado será polímero catiônico (EM540) conforme Especificação

Técnica de “Produto Químico Para Tratamento de Água e Esgoto – Polímero Orgânico Base

Acrílica”.O sistema de mistura e injeção de polímero será constituído por dois reservatórios

com capacidade de preparo de 5.000 litros cada. A dosagem será de 20 PPM, na concentração

de 0,1%. A dosagem deverá ser feita através de bombas de eixo horizontal (Deslocamento

Positivo) na linha, antes de um misturador hidráulico, que terá a função de homogeneizar

(Polímero e Lodo), após o misturador hidráulico, será instalada uma válvula para coleta de

amostras do lodo, com a finalidade de certificar a ocorrência de uma boa floculação.

O funcionamento do processo se dá seguinte maneira: O excesso de água do lodo é

drenando através de pequenos poros no tecido do saco de geotecido, resultando uma

desidratação efetiva e uma eficiente redução do volume de água. Esta redução de volume

permite inúmeros enchimentos dos sacos de geotecido até que o lodo da lagoa tenha sido

totalmente retirado, contido, desidratado e inerte. Os efluentes gerados pela desidratação

deverão ser destinados à entrada do sistema de tratamento através da tubulação já existente no

local (Figura 10).

55

FIGURA 13-Projeto do sistema de drenagem e desidratação de lodo

Fonte: SAAE -2008

56

5. CONCLUSÃO

Com base nas informações obtidas em campo, as lagoas anaeróbias em 16 anos de operação, as seguintes conclusões referentes à acumulação e das características do lodo podem ser delineadas: o volume de lodo acumulado na lagoa nº1, 9368 m³, lagoa nº2, 9004 m³,lagoa nº3, 8246 m³,representam em média mais de 50% do volume útil, reduzindo o TDH efetivo, de 3 dias para 1 dia,resultando em uma perda da capacidade de tratamento das lagoas O lodo encontra-se distribuído de forma heterogênea, onde elevadas espessuras foram verificadas em diversas áreas das lagoas principalmente nas proximidades dos dispositivos de entrada e saída.A maior acumulação de lodo na entrada das lagoas se devem á elevada concentração de sólidos sedimentáveis no afluente.

57

6. BIBLIOGRAFIA

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Controle da Poluição: Estratégias para Planejamento do Tratamento da Mistura de

Esgotos Sanitários e Águas Pluviais. Brasília: CAIXA, 2004.

MINISTÉRIO DAS MINAS E ENERGIA, Hidrologia Curva-Chave; Análise e

Traçado. Brasília, jun. 1989.

SANTOS, Irani dos. et al. Hidrometria Aplicada. Curitiba : Instituto de Tecnologia para o

Desenvolvimento, 2001.

PROSAB. Tratamento de esgotos sanitários por processo anaeróbio e disposição

controlada no solo. Rio de janeiro: ABES, 1999.

TUCCI, Carlos E. M. (Org). Hidrologia: Ciência e Aplicação. Porto Alegre:

UFRGS/ABRH, 2004.

VON SPERLING, M. Introdução à Qualidade das Águas e ao Tratamento de Esgotos In:

Princípios do Tratamento Biológico de Águas Residuárias; 2ª ed. rev. Belo Horizonte: DESA-

UFMG, 1995,1996.

___________________. Princípios Básicos do Tratamento de Esgotos. In: Princípios do

Tratamento Biológico de Águas Residuárias. Belo Horizonte: DESA-UFMG, 1996.

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de Águas Residuárias; 2ª ed.. Belo Horizonte: DESA-UFMG, 1995, 2002.

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novembro de 2008.

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avaliaÇÃo batimÉtrica da lagoa de decantaÇÃo...

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