INFRAESTRUTURA URBANA

Sistemas de Água e Esgoto

8° Semestre - Prof.ª Danielle Ferraz

Rede de Abastecimento de Água

Tabela de necessidades domiciliares de água

As exigências de pureza são fixadas conforme o tipo de uso da água. A água destinada à bebida e alimentação é a que apresenta maior exigência de qualidade, sendo elevado seu custo de potabilização.

Em alguns casos, usa-se purificadores domésticos, solução parcial e elitista do problema:

Sistema de Abastecimento de Água

Esquema de abastecimento de água

Composição do Sistema de Abastecimento de Água:

Captação

Adução

Recalque

Reservação

Tratamento

Rede de Distribuição

Captação:

Consiste em um conjunto de estruturas e dispositivos construídos ou montados junto a um manancial para a captação de água destinada ao sistema de abastecimento.

• Os mananciais utilizados para o abastecimento podem ser de águas superficiais ou subterrâneas;

• Os sistemas de mananciais subterrâneos são geralmente mais caros, deve-se evitar a sua utilização indiscriminada.

Sistemas convencionais de captação de água.

Adução:• Sistema constituído pelo conjunto de peças

especiais e obras de arte destinado a ligar as fontes de água (mananciais) às estações de tratamento e estas aos reservatórios de distribuição;

• Seu traçado deve levar em consideração a topografia, características do solo e facilidades de acesso;

• As adutoras podem ser por gravidade, por recalque e mistas;

• Os parâmetros que definem os custos de construção da adutora são o material da tubulação, o diâmetro e o comprimento desta;

• O comprimento e o diâmetro da adutora em geral são proporcionais ao número de habitantes;

Recalque:

• Pode ser chamado de Estação Elevatória ou Recalque, em um sistema de abastecimento de água é a técnica que compreende o conjunto de edifícios, máquinas, demais equipamentos e aparelhos necessários para a elevação da água de um ponto a outro;

• São muito utilizados atualmente, seja para captar a água dos mananciais, seja para reforçar a capacidade das adutoras;

• Em cidades acidentadas, recomenda-se usar redes divididas em partes independentes, aproveitando a adução por gravidade onde possível e recalcando apenas onde é necessário

Reservação:Finalidade:

1 – Assegurar uma reserva de água para combate a incêndios;

2 – Fornecer água em casos de interrupção da adução;

3 – Melhorar as condições de pressão da água na rede de distribuição.

Os reservatórios podem ser enterrados,

semienterrados ou elevados. Os depósitos

enterrados tem a vantagem de manter a

temperatura da água amena, ideal para locais

quentes pois o calor facilita a propagação das

bactérias.

Em regiões frias convém que a água não esfrie

demais, evitando assim custos com seu

aquecimento.

Os reservatórios mais utilizados são os

elevados.

Tratamento:

• Visa adequar a água para as condições necessárias para o consumo;

• O tratamento é realizado em estações construídas para este fim;

• O processo de tratamento e suas formas (procedimentos) variam de acordo com a qualidade da água a ser tratada;

• É um processo caro, deve-se estudar minuciosamente a qualidade da água para que apenas os tratamentos necessários e imprescindíveis sejam feitos;

• Os processos de tratamento de água podem ser agrupados da seguinte forma:

Sedimentação Simples

Aeração

Coagulação

Decantação

Filtração

Desinfecção (geralmente cloração)

Alcalinização

Fluoretação

Amolecimento

Remoção de Impurezas

• Os processos mais utilizados são: coagulação, decantação, filtração e desinfecção.

• Dentre as finalidades do tratamento ou purificação podemos citar as seguintes:

• Finalidades higiênicas: remoção de bactérias, de substâncias venenosas ou nocivas, redução do excesso de impurezas;

• Finalidades econômicas: redução da corrosividade, da dureza.

Rede de Distribuição:• Conjunto de condutos colocados nas vias

públicas, junto aos edifícios, com a função de conduzir a água aos prédios e locais de consumo público;

• O traçado determina diretamente o custo;

Redes de dois tipos:

Principais: também chamados de troncos ou mestres, são canalizações de maior diâmetro e pressão, alimentam os condutos secundários, abastecem extensas áreas da cidade.

Secundários: de menor diâmetro e pressão, comunicam-se com os prédios a abastecer. A área servida por um conduto secundário é restrita e situa-se em sua vizinhança.

No que diz respeito ao traçado, podem ser definidos dois tipos de redes, conforme a

disposição dos condutos:

a) Redes Abertas: nas quais as tubulações primárias e secundárias estão abertas, apresentam custo mais baixo na implantação, mas têm o sério inconveniente das interrupções no serviço.

Exemplo de Rede Aberta.

b) Redes Malhadas: nas quais as tubulações primárias e secundárias encontram-se fechadas, formando anéis. São redes de custo mais alto na implantação, porém mais confiáveis.

Exemplo de Rede Malhada.

Entre estes dois exemplos (a e b), tem-se redes nas quais nem todas as tubulações são malhadas, com uma eficiência intermediária, mas também com um custo intermediário.

Exemplo de Rede Mista

Parte dos graves problemas gerados pelas redes abertas podem ser solucionados com reservatórios complementares localizados nas suas extremidades.

Estes reservatórios se carregam nas horas em que o consumo diminui e se esvaziam quando o consumo é máximo.

Esquema de rede em espinha de peixe com

reservatório complementar a jusante.

Sistemas de Abastecimento de Água com Reciclagem

A tabela apresentada no Slide nº 02 considerou o consumo sem o reuso de água, porém nada

impede que esta seja reaproveitada, gerando assim economia e preservando o meio ambiente, considerando os princípios de sustentabilidade.

Sistema de Reaproveitamento de água de Chuva

A água da chuva é levada pelas

calhas a um filtro, que eliminará

mecanicamente impurezas, como

folhas ou pedaços de galhos. Um

freio d'água impede que a entrada de

água na cisterna agite seu conteúdo e

suspenda partículas sólidas

depositadas no fundo.

Por ser proveniente da chuva, a água

obtida não é considerada potável (por

poder conter desde partículas de

poeira e fuligem, até sulfato, amônio e

nitrato), portanto, não é adequada

para consumo humano. Ainda assim,

pode ser usada nas tarefas

domésticas que mais consomem

água, como lavar a calçada, o carro e

até no vaso sanitário

Sistema de Reaproveitamento de água de Chuva

Muitas cisternas são enterradas para evitar a incidência de luz solar e, por conseguinte, a proliferação de algas e outros micro-organismos. Entretanto, existem modelos de cisternas que não necessitam ser enterradas, diminuindo o custo da obra.

É necessário e muito importante a instalação de filtros na cisterna. Caso contrário, os riscos de contaminação podem ser muito grandes.

Sistema de Reaproveitamento de água de Chuva

Vantagens:

•É uma atitude ecologicamente responsável, pois reaproveita a água da chuva em vez de utilizar o precioso recurso hídrico potável, diminuindo sua pegada hídrica;

•Pode ser instalada em qualquer ambiente: rural ou urbano, casa ou apartamento;

•Representa uma economia de 50% na conta de água;

•Possui diferentes capacidades de acordo com as suas necessidades - desde mil litros até 16 mil litros;

•Ajuda a conter enchentes ao armazenar parte da água que, caso contrário, iria para rios e lagos e diminui sua quantidade no esgoto;

•Ajuda em tempos de crise hídrica e até está sendo utilizada em áreas do sertão nordestino como forma de combate às secas;

•Pode-se criar uma cultura de sustentabilidade ecológica nas construções, o que poderá garantir uma cisterna em cada casa construída no futuro.

Sistema de Reaproveitamento de água de Chuva

Desvantagens:

•É necessário disciplina, as calhas devem ser limpas para impedir contaminação através de fezes de ratos ou de animais mortos e mantidas em boas condições;

•O interior da cisterna também deve ser limpo periodicamente;

•A instalação, se for ligada à rede de encanamentos da casa, precisará de um profissional para rearranjar os encanamentos (lembrando que a água não pode ser utilizada para consumo porque não é potável), porém, em muitos casos, o investimento é devolvido no primeiro ano, senão nos primeiros meses;

•Algumas cisternas de plástico podem deformar com o tempo, ou apresentar rachaduras. Recomenda-se uma com filtro anti-UV 8 ou construa uma de alvenaria;

•Caso seja enterrada (ou subterrânea), seu custo de instalação será maior.

Abastecimento de Água com Tratamento Parcial

• Grande parte da água consumida nos domicílios não demanda tratamento bacteriológico, sendo necessário apenas não apresentar argila, materiais orgânicos e odor.

• Desta maneira ela poderia ser utilizada para regar jardins, lavar automóveis ou pátios e etc.

Cidades ajardinadas e de clima seco demandarão um alto consumo de água. Por exemplo, uma

cidade com 100.000 habitantes, com recuos de jardim, alguns jardins interiores, algumas praças e ruas arborizadas precisa em torno de 1.000m³ de

água por dia só para manter a vegetação da cidade.

• Se não houver uma distribuição canalizada de distribuição de água para essas regas, a demanda de caminhões-pipa é na ordem de 150 cargas.

• Entendendo esta necessidade, os árabes criaram um sistema para regar as plantas, inclusive árvores periodicamente. Esse conhecimento foi herdado por outros povos, como os espanhóis da Andalucia.

Outro exemplo interessante está na cidade de Mendoza, no Oeste argentino.

Um lago que atua como uma bacia de acumulação de água, dali saem redes de canais que percorrem todas as ruas da cidade distribuindo água.

INFRAESTRUTURA URBANA

Sistema de Tratamento de Esgotos

8º Semestre - Prof.ª Danielle Ferraz

Rede de Esgoto Sanitário

As primeiras redes de esgoto escoavam, em um único conduto, as águas servidas (ou “pretas”) e as águas pluviais (ou “brancas”). Posteriormente ficou evidente a

inconveniência desta mistura, pela dificuldade de tratamento dos

líquidos poluídos, aparece então o que se conhece hoje como

separador, que consiste no uso de duas tubulações ou de uma

tubulação dupla.

Este sistema está diretamente ligado ao de

abastecimento de água potável.

As figuras abaixo ilustram sistemas unificados de esgoto cloacal e pluvial, nos quais se soluciona parcialmente o problema de mistura dos líquidos.

Nos dias sem chuva, o esgoto corre

lentamente pelo fundo das galerias, a

pequena velocidade faz com que ele escoe

pelo interceptor colocado em nível inferior, e

por ele seja levado a uma estação de

tratamento, que poderia ser até uma simples

lagoa de depuração.

Nos dias com chuva, o esgoto corre em mais

volume e velocidade, passa direto e se

incorpora ao corpo e água. Nesse caso,

entra ‘in natura’ no corpo de água e o polui.

Justamente nesses dias é mais volumoso e

pode absorver mais contaminação.

Outro exemplo de sistema unificado

(captação de drenagem pluvial e esgoto

sanitário).

Descrição do Sistema de Esgotos Urbano

Constitui-se basicamente de:

a) Rede de Tubulações: são destinadas a transportar os esgotos;

b) Elementos acessórios: poços de visita, de recalque e etc.;

c) Estações de Tratamento: locais destinados ao tratamento do esgoto;

O sistema de coleta de esgoto começa nas ligações prediais e termina na estação de tratamento, nos corpos receptores até onde são conduzidos os efluentes.

Rede Coletora de Esgotos

Tem como ponto inicial a instalação predial, constituída pelo conjunto de aparelhos sanitários e a canalização que transporta o efluente doméstico até o coletor predial. Este pode receber efluentes de um ou mais domicílios.

Exemplo de Coleta Domiciliar de Esgoto

• O coletor predial conduz tais efluentes até o coletor de esgotos, que por sua vez, os transporta até o coletor tronco;

• Do coletor tronco o efluente é transportado até o interceptor (canalização de grande diâmetro, geralmente de concreto), cuja finalidade é proteger os cursos d’água de descargas indevidas;

• Os interceptores são projetados para funcionar como condutos livres, geralmente de forma circular, conduzindo o esgoto até a estação de tratamento (ETE).

Esquema da Rede Coletora de Esgotos

O assentamento da tubulação deve ser executado de jusante para montante.

“Jusante e montante são lugares referenciais de um rio pela

visão de um observador. Jusante é o fluxo normal da água, de

um ponto mais alto para um ponto mais baixo. Montante é a

direção de um ponto mais baixo para o mais alto.

A jusante é o lado para onde se dirige a corrente de água e

montante é a parte onde nasce o rio. Por, isso se diz que a foz de

um rio é o ponto mais a jusante deste rio, e a nascente é o seu

ponto mais a montante.”

Fonte: http://www.significados.com.br/jusante-e-montante/

• A tubulação pode ser assentada diretamente no solo, sobre lastro de areia ou sobre lastro e laje, dependendo das condições locais;

• A profundidade mínima da geratriz interior dos tubos das redes coletoras deve ser 1,50m, estabelecida para possibilitar a conexão com as ligações prediais e garantir proteção das canalizações contra as cargas externas, devendo ficar sempre a um nível inferior ao das redes de água, evitando infiltrações nas mesmas.

• As tubulações de esgoto poderão ser localizadas no eixo das ruas ou até 1/3 da largura entre o eixo e o meio-fio. Dependendo sempre da largura das vias, de suas condições de pavimentação, do tráfego e da distância entre as ligações prediais;

• Os materiais utilizados na tubulação devem levar em consideração as condições do local (solo), sendo mais comumente utilizados os tubos de seção circular nos seguintes materiais:

-Cerâmico: resiste à corrosão e não requer revestimentos ou pintura;

Concreto: (simples ou aramado), substituem os tubos cerâmicos a partir de 400mm de diâmetro, podem ser moldados ou pré-moldados, porém estão sujeitos ao ataque de substâncias químicas;

Ferro fundido ou Aço: aplicados em situações especiais, como trechos de travessias de córregos, riachos, linhas de recalque e etc.;

Plástico: utilizados para instalações domiciliares.

Ligações Prediais:

• São constituídas pelo conjunto de elementos que têm por finalidade estabelecer a comunicação entre a instalação predial de esgotos de um edifício e o sistema público correspondente;

• Os sistemas mais comuns são:

- Sistema radial: coletores prediais de vários edifícios são levados a um único ponto de conexão com o coletor público.

- Sistema ortogonal: o ramal predial tem direção perpendicular ao terreno, chegando a um ponto individual de conexão no coletor público

• A vantagem entre um sistema ou outro deve levar em consideração a largura da rua, a testada dos lotes e os custos das peças necessárias para a realização das conexões.

Para ligações prediais, o diâmetro de

tubo comumente utilizado é de 100mm.

Poços de VisitaSão dispositivos de inspeção construídos em

pontos críticos ou convenientes das canalizações – mudanças de direção ou declividade – e

necessários e obras de esgotos, com a finalidade de permitir a execução de trabalhos de manutenção e limpeza da canalização.

Podem ser construídos em:

- alvenaria e revestidos com argamassa

- Concreto pré-moldado

- Concreto armado (moldado “in loco”)

• Caso possuam uma grande profundidade deverão ser dotados duas partes: balão de acesso ou chaminé e câmara inferior.

Os poços de visita deverão ser

fechados por tampões de ferro

fundido com dimensão externa

entre 60 e 70cm, permitindo a

descida de uma pessoa.

Tanques Fluxíveis

• São dispositivo instalados em pontos da rede onde podem ocorrer depósitos, provocam mediante descargas automáticas, a lavagem do coletor;

• São usados apenas em casos excepcionais quando não é possível assegurar a declividade recomendada para os coletores;

• Um tanque fluxível compreende, em geral, uma câmara de acumulação de água e um dispositivo de descarga automática (sifão).

Sifões Invertidos• São canalizações rebaixadas, sob pressão,

destinadas a possibilitar a travessia de canais, obstáculos, valas e etc. Funcionam sempre com condutos forçados a plena seção, exigindo cuidados especiais no projeto, para reduzir ao mínimo as possibilidades de formação de depósitos e obstruções. Devem ser construídos apenas em casos de extrema necessidade;

• Constituem-se de duas câmaras visitáveis: câmara de entrada ou de montante e câmara de saída ou de jusante;

• Podem ser executados em tubos de ferro, aço, concreto armado e PVC.

Estações Elevatórias

• São indispensáveis em cidades ou áreas com pequenas declividades, onde for necessário bombear os esgotos até locais distantes;

• Nas cidades médias e grandes raramente o sistema funciona 100% por gravidade, há quase sempre a necessidade de utilizar-se de estações elevatórias;

• Têm custo inicial elevado e demandam permanente manutenção;

• Sua localização vai depender do traçado das redes coletoras, situando-se geralmente em pontos baixos de uma bacia ou nas proximidades de rios, córregos e etc.

Estações de Tratamento de Águas Residuais

Estações Convencionais:

As estações de tratamento de águas residuárias nos sistemas

de esgotos urbanos são instalações destinadas a eliminar os

elementos poluidores, permitindo que essas águas sejam

lançadas nos corpos receptores finais em condições

adequadas.

• Dependendo da capacidade do corpo d’água receptor e da carga de poluição a ser lançada, são necessários vários processos de tratamento das águas residuárias, a fim de evitar, tanto quanto possível, os efeitos da poluição;

• O tratamento das águas residuárias exige um tratamento específico para cada tipo de esgoto (doméstico, industrial e etc);

• As estações geralmente são concebidas de modo a possibilitar a sua execução em etapas, não somente em termos de vazão, mas também em função do tratamento;

As diversas fases ou graus de tratamento convencional compreendem:

Tratamento prévio ou preliminar: destina-se apenas à remoção de

sólidos grosseiros, detritos, minerais, materiais flutuantes, óleos e graxas;

Tratamento primário: destina-se à remoção de impurezas sedimentáveis

de grande parte dos sólidos em suspensão e à redução de cerca de 30 a

40% da demanda bioquímica de oxigênio. Essa demanda é definida com

a exigência de oxigênio necessário para o metabolismo de bactérias

aeróbicas e para transformação de matéria orgânica, quanto maior o teor

de matéria orgânica, maior será a quantidade de oxigênio retirado do

corpo receptor para estabilizá-la, agravando, com isso, as condições de

equilíbrio do ecossistema;

Tratamento secundário: em adição aos tratamentos precedentes, pode

ser adotado visando obter um maior grau de qualidade nos efluentes;

Tratamento terciário: destina-se a situações especiais, completando o

tratamento secundário sempre que as condições exigem um graus de

depuração excepcionalmente alto. É adotado também para os casos em

que é necessária a remoção de nutrientes dos efluentes finais, para evitar

a proliferação de algas no corpo receptor.

Muitas vezes os tratamentos primários são necessários e suficientes, produzindo efluentes

compatíveis com as condições das águas receptoras.

Esquema de Estação de Tratamento convencional de esgotos sanitários, com tratamento primário e

secundário.

• Estima-se que para instalar uma estação completa de tratamento de esgoto, é necessário 1ha de terreno, aproximadamente, para 20.000 a 40.000 habitantes;

• Em cidades pequenas (até 10.000 hab.) o tratamento de esgoto pode ser feito em lagoas de oxidação.

Estações de Tratamento alternativas –Definições:

Lagoa de estabilização - são lagoas artificiais, para onde é canalizado o esgoto após passar por um pré-tratamento que retira a areia e a matéria sólida não degradável (plásticos, madeira, borracha, etc.). No interior das lagoas o esgoto passa por uma série de etapas de depuração - com a retenção ou permanência calculada - que simulam o processo que ocorreria naturalmente num rio. A diferença é que as lagoas permitem um controle do processo de maneira mais eficiente e menos nociva ao meio ambiente.

Lagoa de oxidação - um lago artificial no qual dejetos orgânicos são reduzidos pela ação das bactérias. As vezes, introduz-se oxigênio na lagoa para acelerar o processo.

Lagoa de maturação - lagoa usada como refinamento do tratamento prévio efetuado em lagoas ou outro processo biológico, reduzindo bactérias, sólidos em suspensão, nutrientes, porém apresenta uma parcela negligenciável de DBO (Demanda Bioquímica de Oxigênio).

Estações de Tratamento alternativas –Lagoas de Estabilização

• São lagoas de diversos tamanhos e profundidades, onde os efluentes ficam depositados e mantidos durante vários dias (tempo conhecido como detenção).

• Nessas lagoas ocorre o seguinte processo: o simples contato da água com o oxigênio do ar e a ação dos raios solares sobre ela favorecem a criação de algas microscópicas que, simplesmente por serem vegetais, exercem a função fotossintética e se incorporam ao oxigênio na água, produzindo a digestão dos esgotos;

• As algas que se formam nas lagoas até a profundidade onde os raios solares penetram e absorvem quantidades apreciáveis de gás carbônico e expelem oxigênio. Esse oxigênio serve de alimento às bactérias aeróbicas que incorporam o carbono dos efluentes;

• Forma-se assim uma espécie de corrente sol-algas-bactérias que purifica os efluentes em relativamente pouco tempo, sem desprendimento de odores.

• Existem vários tipos de lagoas, as mais frequentes são:

a) Lagoas aeróbias: de pouca profundidade (entre 40 a 70cm) e destinadas a oxidar os efluentes.

b) Lagoas de maturação: mais fundas (1 a 2m), são adequadas para receber e reter os efluentes durante um tempo prolongado, completando a decantação que foi iniciada na fossa séptica. Seu principal objetivo é reduzir a quantidade de sólidos em suspensão, por decantação.

Exemplos de Lagoas:

Mais informações sobre as lagoas:

• Têm tamanho entre 0,5 e 1 ha;

• Incorporando plantas aquáticas pode se diminuir a área de lagoa para quase metade, desde que estas diminuam o nível de depuração;

• Podem ser construídas em concreto asfáltico, cimento moldado in loco, lajotas, tijolos, blocos de cimento, concreto pré-moldado, pedras assentadas à mão e ainda por uma simples lâmina plástica (lona).

Exemplo de Lagoa de Oxidação – Lago Titicaca, Peru

O lago Titicaca é um importante ponto turístico entre a divisa do Peru com a Bolívia, estava sendo poluído devido a descida de esgotos de uma cidade próxima, prejudicando assim as comunidades residentes em ilhas flutuantes no lago, impactando também na subsistência de todos.

Ilha no lago Titicaca - Peru

• Devido a pobreza e falta de recursos, a solução deveria ser de baixo custo.

• A solução foi criar uma lagoa de oxidação nas proximidades, que funciona inclusive como área de lazer

Lagoa de Oxidação na cidade de Puno - Peru

Exemplos de Lagoas integradas ao meio urbano

É importante ressaltar que estas lagoas de oxidação podem interagir com os espaços

urbanos, criando áreas de lazer. Para que isto seja possível os esgotos não podem chegar in natura

nestas áreas, devem ser previamente tratados por pelo menos fossas sépticas e filtro anaeróbio.

Lagoa de Oxidação na cidade de Imbé – RS.

Lagoa de Decantação em Cuiabá (Lagoa Encantada).