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CENTRO UNIVERSITÁRIO CESMAC
EVERTON DE SOUZA BARROZO JOÃO VICTOR FREIRE PEREIRA
PRÉ-DIMENSIONAMENTO DE UM SISTEMA DE TRATAMENTO DE ESGOTO DO TIPO TANQUE SÉPTICO MAIS FILTRO ANAERÓBIO, APLICADO NO MUNICÍPIO
DE PÃO DE AÇÚCAR - AL
MACEIÓ - AL 2018/1
EVERTON DE SOUZA BARROZO JOÃO VICTOR FREIRE PEREIRA
PRÉ-DIMENSIONAMENTO DE UM SISTEMA DE TRATAMENTO DE ESGOTO DO TIPO TANQUE SÉPTICO MAIS FILTRO ANAERÓBIO, APLICADO NO MUNICÍPIO
DE PÃO DE AÇÚCAR - AL
Trabalho de conclusão de curso apresentado como
requisito final, para conclusão de curso de Graduação
em Engenharia Civil no Centro Universitário Cesmac,
sob a orientação da Professora Ma. Marianny Monteiro
Pereira de Lira e coorientação da professora Ma.
Daysy Lira Oliveira Cavalcanti.
MACEIÓ-AL 2018
REDE DE BIBLIOTECAS CESMAC
Evandro Santos Cavalcante
Bibliotecário CRB-4/1700
B277p Barrozo, Everton de Souza
Pré-dimensionamento de um sistema de tratamento de esgoto do
tipo tanque séptico mais filtro anaeróbio, aplicado no Município
de Pão de Açúcar-AL / Everton de Souza Barrozo, João Victor
Freire Pereira . -- Maceió: 2018
50 f.: il.
TCC (Graduação em Engenharia civil) - Centro Universitário
CESMAC, Maceió - AL, 2018.
Orientadora: Marianny Monteiro Pereira de Lira
Coorientadora: Daysy Lira Oliveira Cavalcanti
1. Esgoto 2. Tecnologia. 3. Doméstico.
I. Lira, Marianny Monteiro Pereira. II. Cavalcanti, Daysy Lira
Oliveira. III. Título.
CDU: 628.3.033(813.5)
EVERTON DE SOUZA BARROZO JOÃO VICTOR FREIRE PEREIRA
PRÉ-DIMENSIONAMENTO DE UM SISTEMA DE TRATAMENTO DE ESGOTO DO TIPO TANQUE SÉPTICO MAIS FILTRO ANAERÓBIO, APLICADO NO MUNICÍPIO
DE PÃO DE AÇÚCAR - AL
Trabalho de conclusão de curso apresentado como
requisito final, para conclusão de curso de Graduação
em Engenharia Civil no Centro Universitário Cesmac,
sob a orientação da Professora Mestra Marianny
Monteiro Pereira de Lira e coorientação da professora
Mestra Daysy Lira Oliveira Cavalcanti.
APROVADO EM:
Mestra Marianny Monteiro Pereira de Lira
Orientadora
Mestre Mayco Sullivan Araújo de Santana
Avaliador Interno
Mestra Thássia Catherine Costa Nascimento
Avaliador Interno
AGRADECIMENTOS
Agradecemos primeiramente a Deus pela vida e por ter nos proporcionado
chegar até aqui. Aos nossos familiares que nos incentivaram nas horas mais difíceis
ao longo dessa caminhada, contribuindo diretamente para que pudéssemos atingir os
nossos objetivos.
Agradecemos também a nossa orientadora, Marianny Monteiro Pereira de Lira
e coorientadora Daysy Lira Oliveira Cavalcanti pela paciência e pela dedicação na
correções e orientações deste trabalho.
PRÉ-DIMENSIONAMENTO DE UM SISTEMA DE TRATAMENTO DE ESGOTO DO TIPO TANQUE SÉPTICO MAIS FILTRO ANAERÓBIO, APLICADO NO MUNICÍPIO
DE PÃO DE AÇÚCAR-AL PRE-DIMENSION OF A SEPTIC TANK SEPTIC TREATMENT SYSTEM MORE
ANAEROBIC FILTER, APPLIED IN THE MUNICIPALITY OF PÃO DE AÇÚCAR – AL
Everton de Souza Barrozo Graduando do curso de Engenharia Civil
[email protected] João Victor Freire Pereira
Graduando do curso de Engenharia Civil [email protected]
Graduando do Curso de Engenharia Civil Marianny Monteira Pereira de Lira
[email protected] Mestra em Engenharia Civil
Daysy Lira Oliveira Cavalcanti [email protected]
Mestra em Ciências: Engenharia Hidráulica e Saneamento
RESUMO
Quando se trata de saneamento ambiental, o Brasil apresenta um enorme déficit. Esse índice negativo está relacionado, principalmente, à ausência de redes coletoras, tratamento e disposição final apropriada dos esgotos. A situação é sentida com mais impacto nas regiões onde se concentra uma população carente de recursos financeiros, pois a maioria vive nas periferias das cidades, em áreas de condições urbanísticas de péssima qualidade, favorecendo assim as disposições inapropriadas dos esgotos. Nestes lugares, há uma incidência maior de doenças ligadas diretamente ao esgoto. Este trabalho propôs a tecnologia de tanque séptico mais filtro anaeróbio como alternativa para o tratamento de esgoto, principalmente em áreas desprovidas de sistema coletivo para o manejo das águas residuárias, como é o caso da cidade de Pão de Açúcar – AL. A partir de revisão bibliográfica e de parâmetros normativos para o tratamento de esgoto, procurou-se pré-dimensionar o sistema proposto. A alternativa proposta apresentou uma área pequena e compatível com as residências da cidade. Espera-se que a tecnologia proposta seja aplicada aos novos loteamentos no município estudado.
PALAVRAS-CHAVE: Esgoto. Tecnologia. Doméstico.
ABSTRACT
when the subject is about environmental sanitation, Brazil has a huge deficit. That negative index is mainly related to the absence of sewage collection and treatment. The situation is more difficult in regions where the population is poorer, and because of most of them live in the outskirts of cities, in areas of poor urban conditions, thus favoring inappropriate sewerage arrangements. In these places, there is a bigger incidence of diseases connected directly to the sewage. That study proposed septic tank technology and anaerobic filter as an alternative to the treatment of sewage, especially in areas without a collective system for the management of wastewater, such as the city of Pão de Açúcar - AL. by means of bibliographic review and normative parameters for the treatment of sewage, we tried to pre-dimension the proposed system. The proposed alternative presented a small area and compatible with the residences of the city. It is expected that the proposed technology will be applied to the new allotments in the city that has been studied.
KEYWORDS: Sewer. Technology. Domestic.
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ......................................................................................................... 4 1.1 Considerações Iniciais ........................................................................................ 4 1.2 Objetivos .............................................................................................................. 5 1.2.1 Objetivo Geral .................................................................................................... 5 1.2.2 Objetivos Específicos ......................................................................................... 5 2 REFERENCIAL TEÓRICO ....................................................................................... 6 2.1 Sistemas de esgotamento sanitário .................................................................. 6 2.1.1 Definições e etapas de um sistema de esgotamento sanitário ........................... 7 2.1.2 Disposição Final do esgoto doméstico ............................................................. 10 2.1.3 Aspectos Legais ............................................................................................... 11 2.2 Impactos do lançamento inadequado do esgoto doméstico ........................ 12 2.2.1 Impactos ambientais provenientes do lançamento de esgoto in natura ........... 13 2.2.2 Impactos sociais provenientes do lançamento de esgoto in natura ................. 13 2.2.3 Impactos Econômicos provenientes do lançamento de esgoto in natura ......... 14 2.3 Análise geral de tecnologias conhecidas para o de tratamento de esgoto . 14 2.3.1 Principais processos de tratamento de esgoto ................................................. 14 2.3.1.1 Lagoa de estabilização .................................................................................. 14 2.3.1.2 Reator anaeróbio de fluxo ascendente (RAFA) ou Reator UASB ................. 16 2.3.1.3 Tratamento por meio de wetlands ................................................................. 18 2.3.1.4 Estação de tratamento de esgoto compacta com filtro anaeróbio ................. 20 2.4 Critérios para Análise ....................................................................................... 21 3 METODOLOGIA .................................................................................................... 24 3.1 Caracterização da área de estudo ................................................................... 24 3.1.1 Dados históricos do município de Pão de Açúcar -AL ...................................... 24 3.1.2 Características físicas ...................................................................................... 25 3.1.3 Características Econômicas ............................................................................. 26 3.1.4 Dados da saúde no município .......................................................................... 26 3.1.5 Território e meio Ambiente ............................................................................... 26 3.1.6 Hidrografia ........................................................................................................ 26 3.1.7 Sistema de Abastecimento de Água ................................................................ 27 3.1.8 Disposição final atual do efluente doméstico .................................................... 27 3.2 Quantificação da vazão de esgoto lançada .................................................... 30 3.3 Alternativas propostas para o tratamento de esgoto doméstico .................. 31 3.4 Pré-dimensionamento do Tanque séptico ...................................................... 35 3.5 Pré-dimensionamento do filtro anaeróbio ...................................................... 36 4 RESULTADOS E DISCUSSÕES ........................................................................... 38 4.1 Vazão de Projeto ............................................................................................... 38 4.2 Pré-dimensionamento dos sistemas de tratamento ...................................... 38 4.2.1 Pré-dimensionamento do tanque séptico ......................................................... 38 4.2.2 Pré-dimensionamento do filtro anaeróbio ......................................................... 40 4.3 Composição dos Sistemas ............................................................................... 41 5 CONCLUSÃO ........................................................................................................ 43 REFERÊNCIAS ......................................................................................................... 45
4
1 INTRODUÇÃO
1.1 Considerações Iniciais
O lançamento do efluente final, proveniente de esgoto doméstico, geralmente
acontece em corpos hídricos ou no solo, desde que os mesmos estejam apropriados
e com a devida aprovação dos órgãos regulamentadores. Por esse motivo, é
importante adotar critérios de análise da composição química e biológica das águas
servidas, para que seja implantado um sistema de tratamento de esgoto que elimine
a carga de sólidos grosseiros e microrganismo patogênicos e não prejudique
esteticamente e sanitariamente o corpo receptor (NUVOLARI, 2011).
As obras de saneamento podem causar modificações ambientais e estão
diretamente ligadas a problema de medicina preventiva e de saúde pública (CONAMA,
nº5, 1988). A ausência de um tratamento eficaz dos esgotos domésticos pode
acarretar situações como o desequilíbrio de um ecossistema aquático, através de um
fenômeno denominado eutrofização. Esse fenômeno é provocado pela quantidade
excessiva de nutrientes presentes como, o fósforo e o nitrato, que favorecem o
aparecimento de superpopulações de algas e bactérias heterotróficas que se
alimentam da matéria orgânica das algas e de outros microrganismos mortos,
consumindo o oxigênio dissolvido no meio líquido, ocasionando eventuais
mortandades de peixes (MOTA; VON SPERLING, 2009).
Outro caso comum de manejo inadequado do esgoto doméstico é a construção
particular para disposição final do efluente, como as fossas sépticas, muitas vezes
construídas fora dos padrões normativos e ambientais. Uma vez que o líquido
descarregado dentro dessas estruturas irregulares contém nitrogênio e percola no
solo sob a ação da gravidade, se converte em nitrato, poluindo assim águas
subterrâneas que se encontram sob, ou perto das fossas impossibilitando o consumo
humano através de poços artesianos (MOTA; VON SPERLING, 2009).
Segundo dados coletados pelo Sistema Nacional de Informações sobre
Saneamento (SNIS, 2015) foi observado que 42,7% dos esgotos gerados no Brasil
tiveram tratamento. Na região alagoana apenas 20,05% dos esgotos gerados são
tratados. Estatísticas que não são favoráveis quando se pensa no bem-estar e na
qualidade de vida da população. A situação atual do esgotamento sanitário do Brasil
deve ser priorizada e esse serviço deve oferecer qualidade para todos melhorando
5
assim as condições e expectativas relacionadas a saúde da população (COSTA,
2016).
A população mais carente é a mais prejudicada com a falta de saneamento
básico, estando sujeita dessa forma a um conjunto de privações e a maiores chances
de contrair doenças e de ter seus direitos humanos violados (HELLER, 2017).
A área de estudo escolhida foi o município de Pão de Açúcar, localizado as
margens do Rio São Francisco no semiárido do estado de Alagoas, distante 240 Km
da capital do estado, Maceió. A escolha se deve ao fato da cidade dispor de rede de
abastecimento de água que atende a maioria de sua população, mas apresenta um
percentual baixo da população que tem acesso a um sistema de tratamento de esgoto
adequado, cerca de 17,7% segundo o CENSO de 2010, realizado pelo Instituto
Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE). No momento, esses sistemas de
saneamento são geridos pelo Sistema Autônomo de Água e Esgoto (SAAE) criado em
1960, autarquia responsável pela captação, tratamento, armazenamento e
distribuição de água para a população do município, mas passa por processo de
transição para a Companhia de Saneamento de Alagoas (CASAL).
Diante do exposto, a presente pesquisa tem como principal objetivo analisar
diferentes alternativas viáveis para a disposição final do esgoto doméstico na cidade
de Pão de Açúcar, Alagoas, com a finalidade de contribuir com informações
importantes ou soluções pontuais para uma melhora significativa da qualidade de vida
da população.
1.2 Objetivos
1.2.1 Objetivo Geral
Analisar a implantação de um sistema de tanque séptico mais filtro anaeróbio
para o tratamento do esgoto doméstico no município de Pão de Açúcar – AL.
1.2.2 Objetivos Específicos
- Verificar a disposição final atual do efluente doméstico;
- Quantificar a vazão de esgoto lançada;
- Propor alternativas para o tratamento do esgoto doméstico.
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2 REFERENCIAL TEÓRICO
No presente capítulo é apresentado todo o conteúdo bibliográfico pesquisado
para elaborar o desenvolvimento da pesquisa, mostrando as definições e teses do
sistema de esgotamento sanitário, focando na etapa de tratamento e lançamento final
do efluente líquido.
2.1 Sistemas de esgotamento sanitário
Desde a antiguidade, com o surgimento de cidades e como consequência o
assentamento de um aglomerado de pessoas nessas civilizações, a coleta de águas
servidas, o chamado esgoto sanitário, passava a ser preocupação para o homem. Há
relatos de que em 3750 a.C. foram construídas galerias de esgotos em Nipur (Índia)
e na Babilônia. Em 3100 a.C. manilhas cerâmicas eram empregadas para essa
finalidade (NETTO, 1984). Na Roma Imperial, se tem notícia de que eram feitas
ligações diretas das casas até os canais. Contudo, por se tratar de uma iniciativa cada
morador, nem todas as casas apresentavam esses sistemas (METCALF; EDDY,
1977).
Por não ter notícia de grandes realizações, no que diz respeito ao saneamento
e em especial aos esgotos, na Idade Média, o descuido e o desconhecimento da
microbiologia certamente foram as causas das grandes epidemias ocorridas na
Europa, no período entre os séculos XIII e XIX (SAWYER e MCCARY, 1978). Esse
fato coincidiu com o incoerente crescimento de algumas cidades. A história registra
ainda que entre os anos de 1345 e 1349 houve uma tremenda pandemia de peste
bubônica na Europa, com 43 milhões de vítimas fatais, numa época em que a
população mundial não chegava aos 400 milhões. Sabe-se nos dias de hoje que a
peste bubônica é transmitida por pulgas infectadas por ratos e isso comprova que a
limpeza não era uma qualidade daquelas populações (NETTO, 1984).
A Inglaterra foi um dos países europeus mais castigados por epidemias. Os
fatores que influenciaram diretamente para os surtos epidêmicos são evidentes, pois
o país foi o berço da Revolução Industrial e sofreu intensa migração populacional do
campo para a cidade, as quais não contavam com a necessária estrutura para atender
ao novo contingente populacional. Os rios ingleses de curta extensão passavam por
diversas cidades ao longo de seu curso, e não apresentava condições naturais
adequada à autodepuração (NUVOLARI, 2011).
7
No Brasil, durante o processo de colonização, os imigrantes provocaram uma
grande disseminação de doenças principalmente para os indígenas, habitantes
nativos, que até então tinham sua saúde admirada pelos padres Jesuítas. Além das
doenças e cultura, com os colonizadores vieram as preocupações sanitárias como a
limpeza de ruas e quintais, e a construção de chafarizes em praças públicas para a
distribuição de água para a população, transportadas em recipientes pelos escravos
(CAVINATTO, 1992). Ainda no Brasil, houve um marco importante com a vinda da
família real com relação às questões de saneamento básico, tornando o país uns dos
primeiros no mundo a implantar redes de coleta de esgoto para o escoamento de
águas pluviais. Todavia, esse sistema foi instalado somente na cidade do Rio de
Janeiro e atendia a área onde se instalava a Aristocracia (CAVINATTO, 1992).
Ao longo do tempo as questões de saneamento passaram a ser adotadas em
outras cidades brasileiras tendo como destaque a implantação da primeira rede de
esgotos em São Paulo em 1876 e a inauguração da cidade de Belo Horizonte em
1897, projetada com redes de água e esgoto. Atualmente vários municípios brasileiros
possuem sistemas de tratamento de esgoto, mas boa parte nem coleta e nem trata
seus esgotos. Inevitavelmente terão que fazê-lo, sob pena de ficarem sem mananciais
de água apropriada para abastecimento humano e amargarem sérios problemas de
saúde pública (NUVOLARI, 2011).
2.1.1 Definições e etapas de um sistema de esgotamento sanitário
De acordo com a (NBR) 9648 (ABNT,1986) esgoto sanitário é o despejo líquido
constituído de esgotos doméstico e industrial, água de infiltração e contribuição pluvial
parasitária. No qual:
1. Esgoto doméstico é o despejo líquido resultante do uso da água para higiene e
necessidades fisiológicas humanas;
2. Esgoto industrial é o despejo líquido resultante dos processos industriais,
respeitados os padrões de lançamento estabelecidos;
3. Água de infiltração é toda água, proveniente do subsolo, indesejável ao sistema
separador e que penetra nas canalizações;
4. Contribuição pluvial parasitária é a parcela de deflúvio superficial
inevitavelmente absorvida pela rede coletora de esgoto sanitário.
8
O Esgoto doméstico ou domiciliar é oriundo das residências, dos edifícios
comerciais, instituições ou ainda de edificações que contenham instalações de
banheiros, lavanderias, cozinhas, ou de dispositivo que utilize a água com finalidade
doméstica. Formado, essencialmente, da água de banho, urina, fezes, restos de
comida, papel, sabão, detergentes e águas de lavagem (JORDÃO; PESSÔA, 1995
apud MARTINS, 2014).
Segundo a Companhia Ambiental do Estado de São Paulo (CETESB, 1988) a
parcela de esgoto produzida por uma cidade, depende do volume de água consumido,
pois tem uma certa proporcionalidade. O consumo de água varia entre as cidades,
mas o conceito inicial não se altera e quanto mais água é consumida, mais esgoto é
gerado.
O Quadro 1 representa o consumo de água de alguns estabelecimentos
institucionais:
Quadro 1: Consumo de água de alguns estabelecimentos institucionais.
Estabelecimento Unidade Faixa de vazão (l/unid.d)
CLÍNICA DE REPOUSO
Residente Empregado
200 - 450 20 – 60
ESCOLA -com lanchonete, ginásio, chuveiros
-com lanchonete, sem ginásio, chuveiros
-sem lanchonete, ginásio, chuveiros
Estudante
50 – 100
Estudante 40 – 80
Estudante
20 – 60
Hospital
Leito Empregado
300 - 1000 20 – 60
Prisão
Detento Empregado
200 - 500 20 – 60
Fonte: Von Sperling (1996).
O tratamento biológico é o princípio que norteia várias formas de tratamento de
águas residuais e parte do conceito de autodepuração, ou seja, empregando a ação
de microrganismos para a remoção da matéria orgânica presente no esgoto. Com a
finalidade de reduzir custos e incrementar a eficiência de degradação e, como
consequência, atingir menor tempo de tratamento no menor espaço possível nas
ETE’s, os processos de autodepuração são aprimorados de acordo com a
característica da região e sistema adotado (CAMPOS, 1994).
9
Quanto às etapas para o tratamento de esgoto, Oliveira (2004) afirma que elas
podem ser compostas por várias unidades com diferentes processos de tratamento.
Esses podem ser divididos em: preliminar, primário, secundário e terciário como
mostra a figura 1.
Figura 1:Fluxograma genérico de tratamento de esgoto sanitário com níveis de tratamento: preliminar, primário, secundário e terciário.
Fonte: Oliveira (2004).
Oliveira (2004) diz ainda que, a etapa preliminar é composta por unidades que
fazem uma prévia remoção de partículas sólidas grosseiras, como areia, restos de
planta e pequenos animais.
Ao remover os sólidos grosseiros, o transporte da carga orgânica será
facilitado, evitando obstruções e danificações de conjunto motor-bomba e tubulações,
assim como contribuirá também para o desempenho dos processos posteriores.
Normalmente esse sistema preliminar é composto por uma Calha Parshall, para medir
vazão, ou vertedores que permitem a correlação entre o nível do líquido e a vazão do
esgoto que chega à ETE (VON SPERLING, 1996).
Já o objetivo do tratamento primário é de remover os sólidos em suspensão
sedimentáveis ou flotáveis. Geralmente para esse fim são empregados decantadores
com formato circular ou retangular (OLIVEIRA, 2004).
No tratamento secundário é feito a remoção da carga orgânica presente nas
águas residuárias. Há uma predominância dos mecanismos biológicos cujo objetivo
principal foi o citado anteriormente que é a remoção da matéria orgânica dissolvida
(Demanda Bioquímica de Oxigênio solúvel ou filtrada) e matéria orgânica em
10
suspensão (Demanda Bioquímica de Oxigênio suspensa ou particulada) (VON
SPERLING, 1996).
Por fim é aplicado o tratamento terciário cuja finalidade é de remover
substâncias específicas que restaram dos processos anteriores. Essas substâncias
podem ser, metais, nutrientes, como nitrogênio e fósforo ou para desinfecção
(OLIVEIRA, 2004).
2.1.2 Disposição Final do esgoto doméstico
De acordo com Nuvolari (2011), o lançamento de esgoto sanitário em geral sem
o prévio tratamento, num determinado corpo d’água, pode causar deterioração da
qualidade dessa água, logo passaria então a ser uma ameaça à saúde da população.
O aconselhável é que sejam adotados critérios para o lançamento, pois já
existem várias opções para fazer o tratamento dos esgotos. Cada uma com suas
vantagens e desvantagens, partindo de um ponto de vista de área necessária,
eficiência obtida no tratamento, utilização de equipamentos eletromecânicos, com
possível consumo ou não de energia, sofisticação de implantação e operação e
necessidade de mão de obra especializada.
Conforme Oliveira (2004), para a adoção de um processo de tratamento viável
para determinada região é necessário fazer uma relação das vantagens e
desvantagens dos processos aeróbios e anaeróbios, como apresentados no Quadro
2.
Quadro 2: Comparação entre os sistemas aeróbios e anaeróbios para o tratamento de águas residuárias.
Características Sistemas Aeróbios Sistemas Anaeróbios
Eficiência Maior Menor
Partida Rápida Pode ser lenta
Consumo de energia Alto Inexpressivo
Estabilidade Boa, sob aeração Sensível
Custo de implantação Maior Menor
Custo de manutenção Maior Menor
Produção de odores Menor Maior
Produção de lodo Maior Menor
Fonte: Adaptado de Chernicharo (1997).
Von Sperling (1996) afirma que os aspectos de grande relevância para a
seleção de sistemas de tratamento de esgotos são: eficiência, confiabilidade,
11
disposição do lodo, requisitos de área, impactos ambientais, custos de operação,
custos de implantação, sustentabilidade e simplicidade. Parâmetros importantes que
devem ser analisados individualmente, adotando-se a melhor alternativa técnica e
econômica.
2.1.3 Aspectos Legais
Quanto aos aspectos legais, deve-se observar os parâmetros estabelecidos
pela Resolução CONAMA n. 357, de 2005, que dispõe sobre as condições e padrões
de lançamento de efluentes.
Na seção II da mesma norma, o Art. 16 reitera que os efluentes de qualquer
fonte poluidora somente poderão ser lançados diretamente no corpo receptor desde
que obedeçam às condições e padrões previstos no artigo e resguarda outras
exigências cabíveis:
I - Condições de lançamento de efluentes:
a) pH entre 5 a 9;
b) temperatura: inferior a 40°C, sendo que a variação de temperatura do corpo
receptor não deverá exceder a 3°C no limite da zona de mistura;
c) materiais sedimentáveis: até 1 mL/L em teste de 1 hora em cone Inmhoff. Para o
lançamento em lagos e lagoas, cuja velocidade de circulação seja praticamente nula,
os materiais sedimentáveis deverão estar virtualmente ausentes;
d) regime de lançamento com vazão máxima de até 1,5 vez a vazão média do período
de atividade diária do agente poluidor, exceto nos casos permitidos pela autoridade
competente;
e) óleos e graxas: óleos minerais (até 20 mg/L), óleos vegetais e gorduras animais
(até 50 mg/L);
f) ausência de materiais flutuantes;
g) Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO 5 dias a 20°C): remoção mínima de 60%
de DBO sendo que este limite só poderá ser reduzido no caso de existência de estudo
de autodepuração do corpo hídrico que comprove atendimento às metas do
enquadramento do corpo receptor;
12
O Quadro 3 apresenta os valores máximos para o lançamento de efluentes que
contenham substâncias orgânicas e inorgânicas.
Quadro 3: Padrões de lançamento de efluentes.
Padrões de lançamento de efluentes
Parâmetros inorgânicos Valores máximos
Arsênio Total 0,5 mg/L As
Bário Total 5,0 mg/L Ba
Boro total ( Não se aplica para o lançamento em águas salinas)
5,0 mg/L B
Cádmio total 0,2 mg/L Cd
Chumbo total 0,5 mg/L Pb
Cianeto total 1,0 mg/L CN
Cianeto livre (destilável por ácidos fracos) 0,2 mg/L CN
Cobre dissolvido 1,0 mg/L Cu
Cromo hexavalente 0,1 mg/L Cr⁺⁶
Cromo trivalente 1,0 mg/L Cr⁺³
Estanho total 4,0 mg/L Sn
Ferro dissolvido 15,0 mg/L Fe
Fluoreto total 10,0 mg/L F
Manganês dissolvido 1,0 mg/L Mn
Mercúrio total 0,01 mg/L Hg
Níquel total 2,0 mg/L Ni
Nitrogênio amoniacal total 20,0 mg/L N
Prata total 0,1 mg/L Ag
Selênio total 0,30 mg/L Se
Sulfeto 1,0 mg/L S
Zinco total 5,0 mg/L Zn
Parâmetros Orgânicos Valores máximos
Benzeno 1,2 mg/L
Clorofórmio 1,0 mg/L
Dicloroeteno (somatório de 1,1 + 2,cis + 1,2 trans) 1,0 mg/L
Estireno 0,07 mg/L
Etilbezeno 0,84 mg/L
fenóis totais (substâncias que reagem com 4-aminoantipirina)
0,5 mg/L 𝐶6𝐻5𝑂𝐻
Tetracloreto de carbono 1,0 mg/L
Tricloroeteno 1,0 mg/L
Tolueno 1,2 mg/L
Xileno 1,6 mg/L
Fonte: Resolução CONAMA n. 357, de 2005.
2.2 Impactos do lançamento inadequado do esgoto doméstico
Segundo Von Sperling (2006), a disposição final de esgoto doméstico bruto em
um corpo receptor, seja corpos d’água ou solo pode ocasionar sérios problemas para
13
os recursos naturais e para a população que necessita das boas condições como por
exemplo, de recursos hídricos para que possam realizar suas atividades diárias com
a devida normalidade.
Os impactos causados pela descarga inadequada dos efluentes domésticos
tem sua grande escala e podem ser notados em ambientais, sociais e econômico.
2.2.1 Impactos ambientais provenientes do lançamento de esgoto in natura
Os problemas ambientais mais perceptíveis são a eutrofização e contaminação
de águas subterrâneas por meio de nitrato, nutriente presente no esgoto.
A Eutrofização ocorre devido à presença elevada de nutrientes como o
nitrogênio e o fósforo que oferece condições favoráveis para a proliferação de
organismos e plantas aquática, os quais em quantidades elevadas provocam
desequilíbrio para o sistema aquático e faz prevalecer no corpo d’água condições
anaeróbia que acaba causando mortandades de peixes. A presença excessiva de
algas afeta diretamente o tratamento de água captada em um rio para abastecimento
humano, pois necessitará de um consumo maior de produtos químicos para remoção
da cor, sabor e odor, gerando mais gastos na realização dessas atividades.
A contaminação de águas subterrâneas acontece principalmente da construção
incorreta de sistemas individuais para disposição de esgoto, como as fossas sépticas.
O nitrogênio, na forma de nitrato que está presente no efluente descarregado na fossa
séptica, percola verticalmente no solo e atinge a água subterrânea. Quando existe
grande densidade de fossas sépticas, as concentrações de nitrato podem atingir
níveis muito acima do recomendado para águas potáveis.
2.2.2 Impactos sociais provenientes do lançamento de esgoto in natura
Como consequência dos danos causados ao meio ambiente, a população que
utiliza frequentemente determinado recurso natural é a mais prejudicada pela falta de
um tratamento adequado das vazões de descarga doméstica. Dentre os problemas
enfrentados, estão:
1. População sem área para recreação, lazer;
2. Condições de saúde precária;
3. Aumento de incidência de doenças relacionadas a água;
4. Eventuais maus odores;
5. Distúrbios com mosquito e insetos.
14
2.2.3 Impactos Econômicos provenientes do lançamento de esgoto in natura
Segundo Ribeiro e Rook (2010), os impactos econômicos são perceptíveis aos
cofres públicos que precisará agir com rapidez para contornar as situações citadas
anteriormente e proporcionar para a população:
1. Bem-estar;
2. Aumento da produtividade do indivíduo economicamente ativo;
3. Facilidade para instalação de indústrias, onde a água é utilizada como matéria-
prima ou meio de operação;
4. Incentivo a indústria turística em localidades com potencialidades para o seu
desenvolvimento.
2.3 Análise geral de tecnologias conhecidas para o de tratamento de esgoto
No Brasil, existe o conhecimento de várias tecnologias para o manejo de
esgotos, desde os sistemas mais sofisticados até os processos mais simples. Nos
últimos anos tem se buscado tecnologias mais adequadas e compatíveis com a
necessidade de cada região, visando proporcionar a resolução de problemas de forma
mais gradual e eficaz (PROSAB, 1999).
2.3.1 Principais processos de tratamento de esgoto
Existem diversos métodos para o tratamento de esgoto. Processos biológicos,
aeróbios e anaeróbios são elaborados com aspectos positivos e negativos. A maioria
desses processos utilizam organismos que se proliferam na água, otimizando o
tratamento e baixando o custo, para que atrele um tratamento pequeno e barato a
uma maior eficiência possível. A seguir são apresentadas algumas modalidades.
2.3.1.1 Lagoa de estabilização
Segundo a Companhia Ambiental do Estado de São Paulo (CETESB, 1988),
as lagoas de estabilização são compostas por enormes tanques de profundidade
baixa, escavados no solo, onde o efluente liquido flui continuamente e é tratado por
processos simples e naturais.
15
O Brasil possui vários sistemas no que diz respeito a lagoas de estabilização.
Tais como, lagoas facultativas, lagoas anaeróbias, lagoas aeradas facultativas, lagoas
de mistura completa e lagoas de maturação (VON SPERLING, 2005).
Figura 2: Etapas do tratamento de esgoto em lagoas de estabilização.0 Fonte: Von Sperling, 2005.
Segundo Von Sperling (2005), como mostrado na figura 2, a estrutura da lagoa
e de seu tratamento inicia-se na grade onde o material grosseiro é separado. Após a
grade temos o desarenador, no qual acontece a decantação entre o material mais
pesado e o efluente, chegando assim a lagoa apenas o efluente liquido. Nesta lagoa
há uma grande quantidade de micro-organismo aeróbios (que dependem de oxigênio)
e permanecem no fundo da lagoa até que o processo de decomposição da matéria
orgânica ali depositada termine e o efluente tratado possa ser devolvido a um corpo
receptor (rio, córrego ou praia).
16
O tempo que o esgoto fica detido no tratamento, passando pelos processos
acima pode variar entre 15 e 25 dias, para que seja feito a remoção da matéria
orgânica e devolução de todo efluente à natureza (CAMPOS, 1994).
A lagoa de estabilização é uma das tecnologias mais simples, mas que
necessita de uma grande área para sua implantação, o que fica dificulta sua instalação
em áreas de grandes cidades.
As lagoas de estabilização, são necessariamente indicadas em países em
desenvolvimento e onde o clima seja quente. Sua operação é muito simples e não
necessita de nenhum equipamento (GONÇALVES, 2003).
Figura 3: Lagoa de estabilização. Fonte: Lagoa em LINS-SP.
2.3.1.2 Reator anaeróbio de fluxo ascendente (RAFA) ou Reator UASB
Segundo Campos em 1994, o reator anaeróbio RAFA/UASB (Reator Anaeróbio
de fluxo ascendente/ Upflow anaerobic sludge blanket) foi desenvolvido na década de
1970, na Holanda, pelo pesquisador Lettinga e seus ajudantes. Hoje já existe em todo
Brasil para tratamento de esgoto doméstico. É um reator fechado onde o tratamento
biológico ocorre por processo anaeróbio, não havendo necessidade de oxigênio. A
alimentação do reator acontece pela base, passa por uma manta de lodo (micro-
organismos anaeróbicos), onde ali ocorre a decomposição da matéria orgânica. O
esgoto após essa decomposição tende a elevar-se apenas o efluente liquido (tratado)
e coletado pelas calhas na parte superior do reator (CAMPOS, 1999).
17
Figura 4: Reator UASB/RAFA
Fonte: SAAE, 2006.
Uma tecnologia que necessita de pouco espaço, sendo assim indicado para
centro urbanos, bairros, vilas. Porém sua eficiência de remoção de DBO (demanda
bioquímica de oxigênio) está na faixa de 65 a 75%, muitas vezes é necessário outro
processo de tratamento posteriormente ao UASB, para atender todas as normas da
legislação brasileira de emissões em corpos de água receptor (CAMPOS, 1999).
Segundo Chernicharo (1997), o reator UASB pode ser construído em concreto
armado, necessitando uma boa impermeabilização, incluindo uma proteção no interior
à base de epóxi.
O reator possui uma extrema simplicidade na sua operação e manutenção,
podendo ser feito sem que haja mão-de-obra especializada. Sua manutenção é
apenas reter areia e desentupir tubulações obstruídas. Seu custo é inferior a outros
tratamentos de esgoto, dependendo sempre da população que será atendida
(CAMPOS, 1999).
Segundo CETESB (1988), o tipo de tratamento salientado pode ser empregado
tanto em pequenas populações como em grandes. Principalmente por necessitar de
um pequeno espaço para sua implantação, podendo ser encaixado tanto em situações
18
que não há espaço para implantação, como em regiões que o preço do m² de terra é
muito elevado.
2.3.1.3 Tratamento por meio de wetlands
Existem inúmeros tipos de “wetlands”, começando pelos, criados pela própria
natureza (exemplo, pântanos), até os construídos, elaborado e implantando pelas
ações do homem (PINI, 2011).
Figura 5: Wetlands natural Fonte: Bueno, 2013.
As Wetlands naturais são área que se encaixam entre um sistema terrestre e
um sistema aquático. Conhecidos também como brejos, pântanos, várzeas. Neles a
água, o solo e os vegetais degradam a matéria orgânica por meio de um ciclo,
melhorando assim a qualidade da água (ANJOS, 2003).
Já as wetlands construídas, são ciclos de tratamento artificial que tentam fazer
o mesmo sistema de um tratamento natural, utilizando as plantas aquáticas e brita,
bambu, casca de arroz.
19
Figura 6: Wetlands Construído em Belo Horizonte - MG. Fonte: Renato Carvalho/SIMI, 2017.
Comparando o sistema da figura 6 com outros sistemas convencionais de
tratamento, as wetlands possuem baixo custo de implantação, fácil operação e
manutenção. Além disso, possui uma vantagem diferente de todos os outros sistemas
por ser uma maneira mais sustentável, tendo em vista que não utiliza produtos
químicos e a biomassa gerada pelo tratamento pode ser reutilizado como adubo e
ração animal.
20
Existem várias técnicas de construção e manejo de wetlands construída, que
combinam processos químicos, físicos e biológicos com o objetivo de tratar diferentes
tipos de efluentes. A figura 7 representa um sistema de wetlands construída do tipo
subsuperficial de fluxo vertical. Esse sistema é composto por material como brita e
areia que serve tanto para filtrar o efluente líquido como para fixar as raízes das
plantas. Essa por sua vez atua na remoção de microrganismos maléficos.
Figura 7: Várias técnicas de construção e manejo de wetlands construída. Fonte: PINI, 2011.
2.3.1.4 Estação de tratamento de esgoto compacta com filtro anaeróbio
A ETE (estação de tratamento de esgoto) compacta é um sistema para
tratamento biológico de águas servidas (esgoto). Sua aplicação é recomendada para
residências, edifícios e condomínios residenciais, indústrias (carga orgânica de
refeitórios e banheiros), parques, casas de praia, chácaras, sítios, fazendas e todas
as situações em que não haja atendimento por uma rede pública de esgoto (NBR
7229, 1993).
A Estação Compacta é indicada também para quem deseja fazer o reuso da
água tratada, no próprio ambiente, para funções que não exigem água potável como:
descarga em vasos sanitários, lavagem de piso e veículos, regas de jardim, etc. Só é
destinada a tratar esgoto de uma residência ou de conjuntos residências com no
máximo 500 habitantes, com vazão máxima de 150 litros/hab.dia. (CETESB, 1988)
Segundo Von Sperling (2005), a estação Compacta com realiza tratamento de
caráter biológico associando etapas anaeróbias (com a ausência de oxigênio) e
21
aeróbias (com a presença do oxigênio), através das quais ocorre a descontaminação
do efluente segundo o esquema abaixo e como mostra na figura 8.
1. Entrada do esgoto não tratado
2. Fossa/Tanque séptico
3. Filtro anaeróbio
4. Corpo receptor
Figura 8: Esquema de uma ETE compacta.
Fonte: Von Sperling, 2005.
O sistema recebe o esgoto não tratado despejado na fossa séptica, a qual
separa o material pesado no fundo do tanque, passando para o próximo passo (filtro)
apenas o efluente liquido. (CETESB, 1988). Este efluente é levado até o fundo do filtro
ocorrendo assim a filtração ao passar pelas britas antes de chegar as canaletas de
recolhimento para o despejo final (VON SPERLING, 2005).
A ETE compacta pode ser construída utilizando tanque e filtro em pré-
moldado, facilitando ainda mais a sua implementação no local desejado (NBR 7229,
1993).
2.4 Critérios para Análise
Visto alguns sistemas coletivos e individuais para tratamento de esgoto
doméstico, no Quadro 4 são apresentados alguns dados da cidade de Pão de Açúcar
22
– AL. Esses dados conjuntamente com a caracterização da região que será feita no
próximo capítulo deste estudo serão utilizados como base para o pré-
dimensionamento do sistema proposto. Vale ressaltar que serão analisadas outras
tecnologias disponíveis e fatores pontuais decorrentes da cultura e costumes
construtivos dos sistemas de tratamento e disposição final de esgoto na cidade,
analisando a obediência aos parâmetros normativos ou uma possível solução para
atender as exigências legais, preservando assim os recursos naturais existentes e de
certa forma toda a população do município.
Quadro 4: Características da cidade pesquisada.
Fonte: IBGE (2017).
Conforme NUVOLARI, três aspectos fazem parte do conjunto de finalidades
que são importantes na implantação de sistema de esgoto sanitário, são eles:
higiênico, social e econômico. E, diante desses aspectos, é necessário verificar a
variabilidade de fatores que podem influenciar de forma negativa ou positiva para uma
determinada região. Logo é importante listar as possíveis vantagens e desvantagens
para se ter uma ideia de como funciona os sistemas de tratamento de esgoto
doméstico os quais foram apresentados no tópico 2.3.1.
Características da cidade de Pão de Açúcar – AL
População estimada, 2017 (hab) 24.792
Área da unidade territorial, 2016 (km²) 693.692
Situação financeira dos habitantes de maneira geral Precária
Clima Semiárido
Residências com pouco espaço para instalação de sistema de tratamento
23
O Quadro 5 apresenta as vantagens e desvantagens de cada sistema.
Quadro 5: Resumo característico dos sistemas de tratamento de esgoto do tópico 2.3.1.
Vantagens
Lagoa de estabilização
Facilidade na instalação
Custo reduzido
Manutenção e operação Simples
Necessita de clima quente
Resultado Satisfatório
Atende com facilidade grandes centros urbanos
Reator anaeróbio de fluxo ascendente (RAFA) ou Reator UASB
Não espalha odores
Pequenas áreas para implantação
Não causa transtorno para população beneficiada, pois fica submerso
Operação e manutenção simples
Facilidade e custo reduzido na instalação
Tratamento por meio de wetlands
Simples operação
Baixo custo de operação
Auto sustentabilidade
Manutenção Simples
ETE compacta com filtro anaeróbio
Facilidade na instalação
Baixo custo para implantação
Resultado Satisfatório
Necessidade de pequenas áreas
Desvantagens
Lagoa de estabilização
Odor desagradável (necessita ser afastada da zona urbana)
Proliferação de insetos
Necessidade de grandes áreas para sua implantação
Reator anaeróbio de fluxo ascendente (RAFA) ou Reator UASB
Baixa eficiência quanto a remoção de patógenos
Custo muito alto
Operação complexa
Tratamento por meio de wetlands
Necessidade de grandes áreas
Altamente poluidor
Proliferação de insetos
ETE compacta com filtro anaeróbio
Baixa eficiência quanto a remoção de patógenos
Possui tempo para manutenção Fonte: adaptado de CAMPOS 1999
24
3 METODOLOGIA
Neste capítulo é apresentada a metodologia que norteou a presente pesquisa,
organizada de acordo com cada um dos objetivos específicos propostos. O estudo é
de natureza exploratória, uma vez que abrange levantamentos de dados relevantes
para a aplicação de conceitos, baseados em pesquisas bibliográficas, pesquisa de
campo, observações, análise de dados e as normas regulamentadoras que regem a
respeito do tema proposto.
3.1 Caracterização da área de estudo
Para realizar a caracterização da área de estudo foi necessário coletar dados
relevantes com relação aos aspectos sociais, a respeito dos casos de doenças que
estão relacionados a problemas com as condições sanitárias da cidade; ambientais,
que se refere principalmente as ocorrências prejudiciais aos corpos hídricos e as
questões econômicas, que está relacionado com o potencial que o município de Pão
de Açúcar – AL tem para atrair os turistas. As informações foram coletadas através de
pesquisa aberta, por meio de entrevista com a população, para saber basicamente
como é construído os sistemas de disposição final do efluente doméstico; visitas aos
órgãos responsáveis pelo gerenciamento do saneamento básico da região, para
verificar quais as medidas adotadas para o tratamento do esgoto do município e
consequentemente a disposição final do mesmo; e dados disponível no IBGE,
referente a questão social da população.
3.1.1 Dados históricos do município de Pão de Açúcar -AL
Desmembrado de Mata Grande em 1854, Pão de Açúcar é hoje um município
localizado no centro-oeste do Estado de Alagoas há aproximadamente 240 km da
capital Maceió, limitando-se ao norte com os municípios de São José da Tapera e
Monteirópolis a leste com Palestina e Belo Monte, ao sul o Rio São Francisco/SE e a
oeste com Piranhas (MINISTÉRIO DE MINAS E ENERGIA, 2005). Pão de Açúcar
apresenta uma população estimada em 2017 de 24.792 pessoas. O último censo
realizado em 2010 estimou uma população de 23.811 pessoas e uma densidade
demográfica de 34,86 hab/km² (IBGE).
25
A sede do município tem uma altitude aproximada de 19 m e coordenadas
geográficas de 9º44’54” de latitude sul e 37º26’12” de longitude oeste (MINISTÉRIO
DE MINAS E ENERGIA, 2005).
Figura 9: Localização de cidade de pão de açúcar no estado de Alagoas.
Fonte: Perícia criminal de Alagoas, 2013.
3.1.2 Características físicas
O município de Pão de Açúcar está inserido predominantemente na unidade
geoambiental da Depressão sertaneja, que representa cerca de 70% a paisagem
típica do semiárido nordestino, caracterizado por uma superfície de relevo
predominantemente suave-ondulado, cortada por vales estreitos, com vertentes
dissecadas (MINISTÉRIO DE MINAS E ENERGIA, 2005).
A vegetação é basicamente composta por caatinga com trechos de Floresta
Caducifólia. O clima é do tipo tropical semiárido, com chuvas de verão. A precipitação
média anual é de 400 a 500 mm. Com relação ao solo, o município está inserido
predominantemente na Província Borborema, abrangendo rochas do embasamento
gnáissico-migmatítico, datadas do Arqueano ao Paleoproterozóico e a sequência
metamórfica oriunda de eventos tectônicos ocorridos durante o Meso e
NeoProterozóico. Nos patamares compridos e baixas vertentes do relevo suave
ondulados ocorre os Planossolos, mal drenados, com fertilidade natural média e as
elevações residuais com solos litólicos, rasos e pedregosos (MINISTÉRIO DE MINAS
E ENERGIA, 2005).
26
3.1.3 Características Econômicas
Dados do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE, 2015) revelam
que, em 2015 o salário médio mensal era de 2,1 salários mínimos. A proporção de
pessoas ocupadas em relação à população total era de 5,8%. Na comparação com os
outros municípios do estado, ocupava as posições 8 de 102 e 74 de 102,
respectivamente. Já na comparação com cidades do país todo, ficava na posição
1.559 de 5.570 e 4.844 de 5.570, respectivamente. Considerando domicílios com
rendimentos mensais de até meio salário mínimo por pessoa, tinha 56,1% da
população nessas condições, o que o colocava na posição 19 de 102 dentre as
cidades do estado e na posição 317 de 5.570 dentre as cidades do Brasil (IBGE,
2010).
3.1.4 Dados da saúde no município
A taxa de mortalidade infantil média na cidade é de 20,09 para 1.000 nascidos
vivos (IBGE, 2014). As internações devido a diarreias são de 3,3 para cada 1.000
habitantes (IBGE, 2016). Comparado com todos os municípios do estado, fica nas
posições 28 de 102 e 8 de 102, respectivamente. Quando comparado a cidades do
Brasil todo, essas posições são de 1.207 de 5.570 e 1.055 de 5.570.
3.1.5 Território e meio Ambiente
O município estudado apresenta 17,8% de domicílios com esgotamento
sanitário adequado, 89,6% de domicílios urbanos em vias públicas com arborização e
3,2% de domicílios urbanos em vias públicas com urbanização adequada (presença
de bueiro, calçada, pavimentação e meio-fio) (IBGE, 2010). Quando comparado com
os outros municípios do estado, fica na posição 41 de 102, 9 de 102 e 80 de 102,
respectivamente. Já quando comparado a outras cidades do Brasil, sua posição é
3.803 de 5.570, 1.530 de 5.570 e 3.813 de 5.570, respectivamente.
3.1.6 Hidrografia
O município de Pão de Açúcar está inserido na bacia hidrográfica do Rio São
Francisco, que banha a sede do município. A porção WNW do município é banhada
pelo Rio Capiá e seus afluentes, os Riachos das Cacimbas e do Carcará. Cortando o
município em sua porção central, no sentido N-S, temos o Riacho Grande, de porte e
27
dimensões consideráveis. A porção ESE, é banhada pelos Rios Farias, Tapuios e
Jacaré. Os padrões de drenagem predominantes são: o dendrítico nas porções central
e ESE, e o pinado, uma variação do dendrítico, na porção WNW do município. Todo
esse sistema fluvial deságua no Oceano Atlântico (MINISTÉRIO DE MINAS E
ENERGIA, 2005).
3.1.7 Sistema de Abastecimento de Água
Segundo a Companhia de Saneamento de Alagoas (CASAL, 2018) a água que
abastece a cidade de Pão de Açúcar é captada no Rio São Francisco, localizado no
próprio município (Sistema Coletivo da Bacia Leiteira) e tratada na Estação Elevatória
Nº 01 também em Pão de Açúcar. O processo de tratamento é o de simples
desinfecção. A vazão de captação e distribuição de água é de 406 l/s operando 21
horas por dia, totalizando uma produção diária de aproximadamente 30.700 m³. O
sistema Coletivo da Bacia Leiteira distribui água para 18 municípios.
3.1.8 Disposição final atual do efluente doméstico
Segundo informações da Secretaria do Meio Ambiente do Município (2018), o
esgoto doméstico na cidade de Pão de Açúcar escoa a céu aberto, tendo contato
direto com a rede de águas pluviais. Esse contato entre águas pluviais e descargas
domésticas acaba prejudicando sanitariamente e esteticamente o corpo receptor, pois
não há nenhum tratamento prévio e muito menos uma análise da capacidade de
autodepuração do mesmo. As vazões de descarga de vasos sanitários têm como
destinação buracos negros construídos no solo, que tem por finalidade, armazenar a
matéria resultante das necessidades fisiológicas humanas.
28
Figura 10: Destinação do esgoto em um corpo hídrico em Pão de Açúcar – AL.
Fonte: Google Maps, 2012.
A figura 10 mostra um trecho de um dos caminhos que o efluente doméstico
percorre antes se encontrar com o corpo hídrico. Esse percurso do efluente é feito a
céu aberto, junto ao meio fio das calçadas, com as vazões de descargas das
residências saindo das tubulações e seguindo em direção a uma cota mais baixa.
Figura 11: Localização do corpo hídrico que recebe a descarga de esgoto
Fonte: Google Earth, 2018.
Na figura 11 é possível localizar o corpo hídrico que recebe a descarga do
esgoto doméstico. O trecho que foi visualizado na figura 10 está situado
aproximadamente na parte central da borda à direita do corpo hídrico da figura 11.
29
De acordo com o levantamento de campo, foi constatado que o município
possui uma obra antiga para implantação de uma ETE, porém a obra encontra-se
parada até o momento.
Figura 12: Obra da Estação de Tratamento de Esgoto em Pão de Açúcar–AL
Fonte: Autores, 2018.
A Figura 12 mostra alguns elementos da ETE, os quais foram executados
próximos da área reservada para a implantação do sistema previsto no projeto para a
cidade de Pão de Açúcar.
Figura 13: Obra da Estação de Tratamento de Esgoto em Pão de Açúcar-AL
Fonte: Divulgação/MP, 2015.
A Figura 13 demonstra a disposição construtiva para medição de vazão (Calha
Parshall) que foi executada conforme projeto da ETE.
30
3.2 Quantificação da vazão de esgoto lançada
Para quantificar a vazão de esgoto lançada no município de Pão de Açúcar
foram considerados os dados obtidos na caracterização da cidade, como população
e consumo per capita de água. A quantificação tem como principal objetivo
dimensionar o sistema de tratamento de esgoto adequado com a área em estudo.
Foram observadas as recomendações das Normas Brasileira Regulamentadoras,
principalmente as NBR 9.649/86, que dispõe sobre o projeto de redes coletoras de
esgoto sanitário; NBR 7.229/93, que trata de projeto, construção e operação de
sistemas de tanques sépticos e NBR 13.969/97, que dispõe sobre tanques sépticos,
unidades de tratamento complementar e disposição final dos efluentes líquidos,
projeto, construção e operação.
Seguindo os princípios normativos a quantificação da vazão média de esgoto
doméstico a ser lançado foi feita por meio da Equação 1.
𝑄𝑑𝑚é𝑑 =𝐶.𝑃.𝑞
86400 𝑙
𝑠⁄ Equação 1
Sendo:
𝑄𝑑𝑚é𝑑= Vazão doméstica média (l/s);
𝐶 = Coeficiente de retorno;
𝑃 = População (hab);
𝑞= Consumo per capita (l/hab.dia).
Onde o coeficiente de retorno foi obtido pela NBR 9.649/86, quando não há
dados pesquisados ele é estimado em 0,8.
Conforme Pessôa e Jordão (1982), há variações na vazão de esgoto sanitário
e essas ocorrem em torno da média, e de acordo com o consumo de água, que ocorre
em função dos costumes da população e das características da concepção adotada
para o sistema de esgotamento sanitário, podendo assim serem observadas vazões
horárias, diárias, semanais, etc. Todavia, os autores afirmam quem quanto menor for
a população atendida, se torna mais perceptível as variações de vazão.
A NBR 9649 (1986), sugere que a vazão máxima diária observada opera em
cerca de 150% da vazão média e que a vazão máxima horária observada opera em
cerca de 120% da vazão máxima diária.
31
Então, temos a equação da vazão máxima da seguinte maneira, adaptada de
Von Sperling (1995) como mostra a Equação 2.
𝑄𝑑𝑚á𝑥 = 𝑄𝑑𝑚é𝑑 ∗ 𝑘1 ∗ 𝑘2 Equação 2
Onde:
𝑄𝑑𝑚á𝑥 : Vazão doméstica máxima (L/s);
𝑘1: coeficiente do dia de maior consumo = 1,5;
𝑘2: Coeficiente da hora de maior consumo = 1,2.
Com a população estimada através do IBGE, o consumo per capita pode ser
estabelecido por meio do Quadro 6, pois o consumo de água é dimensionado em
função da população de projeto e de um valor atribuído para o consumo médio de
água por indivíduo (VON SPERLING, 1995).
Quadro 6: Valores de referência para consumo per capita de água. Faixa de população (hab) Consumo per capita (l/hab.dia)
<5.000 90-140
5.000-10.000 100-160
10.000-50.000 110-180
50.000-250.000 120-220
>250.000 150-300 Fonte: Adaptado de Von Sperling (1995).
A quantificação da vazão de esgoto gerado é um passo fundamental para as
demais etapas do dimensionamento, pois os próximos dispositivos a serem projetados
dependerão dessa primeira etapa pré-dimensionada.
3.3 Alternativas propostas para o tratamento de esgoto doméstico
Segundo Jordão e Volschan Junior (2009), existem alternativas eficientes para
o tratamento de esgoto sanitário em empreendimentos habitacionais, ou seja,
empreendimentos quem têm por característica de serem localizados em áreas
desprovida de sistemas públicos coletivos para coleta de esgoto e por possuir uma
população com baixa renda. Logo são alternativas que podem ser viáveis para o
município de Pão de Açúcar. Dentre os sistemas propostos tem-se:
1) Reator UASB;
2) Tanque séptico seguido por filtro anaeróbio;
3) Reator UASB seguido de filtro anaeróbio;
4) Lodos ativados por aeração prolongada;
32
5) Lodos ativados por batelada;
6) Reator UASB seguido de lodos ativados convencional;
7) Reator UASB seguido de filtro biológico percolador;
8) Reator UASB seguido de rotor biológico de contato;
9) Reator UASB seguido de filtro aerado submerso.
O Quadro 7 apresenta a eficiência média de remoção de nutrientes presentes
no esgoto de alguns desses sistemas:
Quadro 7: Eficiência Média de remoção de nutrientes presentes no esgoto.
Fonte: Adaptado de Von Sperling (2005).
Onde:
DBO: Demanda Bioquímica de Oxigênio;
DQO: Demanda Química de Oxigênio;
SS: Sólidos Suspensos;
Ntotal: Nitrogênio Total;
Ptotal: Fósforo Total;
CF: Coliformes fecais.
De acordo com Von Sperling (2005), é necessário conhecer as principais
características das alternativas de tratamento de esgoto, para que se possa fazer um
orçamento e realizar um estudo comparativo das opções, levando em consideração
tanto os custos de implantação, quanto de operação.
Eficiência Média de Remoção (%)
Sistema DBO DQO SS Ntotal Ptotal CF
Reator UASB 60-75 55-70 65-80 <60 <35 90
Tanque Séptico seguido por filtro anaeróbio
80-85 70-80 80-90 <60 <35 90-99
Reator UASB seguido de filtro anaeróbio
75-87 70-80 80-90 <60 <35 90-99
Lodos ativados por aeração prolongada
90-97 83-93 87-93 <60 <35 90-99
Reator UASB seguido de lodos ativados convencional
85-93 80-90 87-93 <60 <35 90-99
Reator UASB seguido de filtro biológico percolador de baixa carga
85-93 80-90 87-83 <60 <35 90-99
Reator UASB seguido de biofiltro aerado submerso
83-93 75-88 87-93 <60 <35 90-99
33
No Quadro 8 são apresentadas as características técnicas dos sistemas citados
anteriormente.
Quadro 8: Características técnicas das tecnologias de tratamento de esgoto.
Tecnologia
Requisito de área
superficial (m²/hab)⁶
Mecanização Lodo Grau de complexidade de Operação
e Manutenção
Grau de Mecanização
Principais equipamentos
Geração de lodo
(L/hab.ano)
Frequência de remoção
UASB 0,03 - 0,10 1 Elevatória de esgoto Bruto
70 - 220 Mensal 1
Tanque séptico +
Filtro anaeróbio
0,20 - 0,35 0 Não há 180 - 1000 Anual 0
UASB + Filtro
anaeróbio 0,05 - 0,15 1
Elevatória de esgoto Bruto
150 - 300 Mensal 1
Lodos ativados por
aeração prolongada
0,12 - 0,25 3
Elevatória de esgoto Bruto, sistema de
aeração
1200 - 2000 Quinzenal 3
Lodos ativados por
Batelada 0,12 - 0,25 4
Elevatória de esgoto Bruto, sistema de aeração, comando
PCL
1200 - 2000 Quinzenal 4
UASB + Lodos
Ativados Convencional
0,08 - 0,20 3
Elevatória de esgoto bruto, sistema de
aeração
180 - 400 Mensal 3
UASB + Filtro
biológico percolador
0,10 - 0,20 1 Elevatória de esgoto bruto
180 - 400 Mensal 1
UASB + Rotor
biológico de contato
0,15 - 0,25 2 Elevatória de esgoto bruto, motor-rotor
180 - 400 Mensal 2
UASB + Filtro aerado
submerso 0,05 - 0,15 3
Elevatória de esgoto bruto, sistema de
aeração
180 - 400 Mensal 2
Fonte: Adaptado de JORDÃO; VOLSCHAN JUNIOR, 2009.
No Quadro 8 que trata sobre as características técnicas, tem-se os requisitos
mínimos necessários de referência para o dimensionamento de área de ocupação de
cada sistema, assim como os equipamentos de mecanização necessários para
operação do sistema.
34
Os graus de mecanização e de complexidade de operação e manutenção são
interpretados da seguinte maneira:
a) Um: baixo
b) Dois: médio
c) Três a quatro: elevado
Associado as características técnicas, os custos de cada tecnologia são
apresentados no Quadro 9.
Quadro 9: Custos referentes as tecnologias de tratamento de esgoto.
Tecnologia Custos
Implantação (R$/hab) O&M (R$/hab.ano)
UASB 30-50 8-12
Tanque séptico + Filtro anaeróbio 80-130 30-50
UASB + Filtro anaeróbio 40-60 15-20
Lodos ativados por aeração prolongada 90-120 100-120
Lodos ativados por Batelada 90-120 100-120
UASB + Lodos Ativados Convencional 70-110 40-60
UASB + Filtro biológico percolador 60-90 15-20
UASB + Rotor biológico de contato 70-110 20-30
UASB + Filtro aerado submerso 70-110 25-35
Fonte: Adaptado de JORDÃO; VOLSCHAN JUNIOR; 2009.
O Brasil apresenta um grande déficit com relação as condições sanitárias,
seguido do quadro epidemiológico e ao perfil socioeconômico de sua população, logo
é notável a necessidade de adoção de sistemas simplificados para coleta e tratamento
de esgoto. Além de que, esses sistemas devem estar associados com valores de
baixo custo de operação e manutenção, simplicidade operacional, índices mínimos de
mecanização e sustentabilidade do sistema (NUCASE, 2005). Diante dos dados
apresentados no Quadro 7, no Quadro 8 e no Quadro 9 o sistema de tratamento por
tanque séptico mais filtro anaeróbio está associado a essas características, pois
apresenta bons índices de remoção de nutrientes presente no esgoto como a DBO e
CF, a tecnologia apresenta indicadores de eficiência de remoção em percentual de 80
35
à 85 e 90 à 95 respectivamente, não apresenta elevado grau de mecanização e grau
de complexidade para operação e manutenção, além disso, proporciona custos para
implantação e operação e manutenção acessíveis. Logo se torna uma alternativa para
o tratamento individual do esgoto doméstico na região de Pão de Açúcar – AL, visto
que, no tópico 3.1, que trata sobre a caracterização da região, apresenta elementos
de uma estação de tratamento de esgoto, a qual foi prevista para atender o município,
mas a obra não foi concluída até o momento e consequentemente não entrou em
operação.
3.4 Pré-dimensionamento do Tanque séptico
Para realizar o pré-dimensionamento do tanque séptico, foi necessário
obedecer alguns parâmetros de projeto, os quais são definidos pela NBR 7229 (1993):
Número de pessoas atendidas: como a tecnologia proposta é para o
tratamento particular, ou seja, por residência, foi considerado 5
moradores por casa;
Contribuição de despejo: foi considerado o valor de 100 l/hab.dia,
referente a ocupantes permanentes em habitações com padrões
econômicos baixo;
Período de detenção de despejos: para vazões de até 1500 l/dia, o
período de detenção é de 1 dia;
Taxa de acumulação de lodo: considerando o intervalo de limpeza de
um ano e que a média do mês mais frio está entre 10 e 20ºC, adotou-
se a taxa de acumulação de 65 dias;
Contribuição de lodo fresco: para ocupantes permanentes em
residências de padrão baixo, a contribuição é de 1 l/hab.dia;
Relação comprimento/largura: para tanques prismáticos retangulares,
mínimo de 2:1; máximo de 4:1.
Dispositivo de entrada do esgoto afluente: a geratriz inferior do tubo de
entrada deve estar pelo menos 5 cm acima da superfície do líquido e
a imersão do dispositivo de entrada deve ser maior ou igual a 10 cm;
Dispositivo de saída do esgoto efluente: a imersão do dispositivo de
saída deve ser igual a um terço da profundidade útil do tanque.
36
Após a definição dos principais parâmetros, segue o cálculo do volume útil do
tanque séptico, conforme a equação abaixo:
𝑉 = 1000 + 𝑁 ∗ (𝐶 ∗ 𝑇 ∗ 𝐾 ∗ 𝐿𝑓) Equação 3
Onde:
V= volume útil do tanque;
N= número de pessoas contribuintes;
C= contribuição de despejos por habitante;
T= período de detenção;
K= taxa de acumulação de lodo digerido em dias;
Lf= contribuição de lodo fresco.
3.5 Pré-dimensionamento do filtro anaeróbio
O filtro anaeróbio foi dimensionado segundo a NBR 13.969 (1997), obedecendo
os seguintes parâmetros normativos:
Número de pessoas atendidas: para o projeto foi adotado 5 pessoas
por residência;
Contribuição de despejos: foi considerado o valor de 100 l/hab.dia,
referente a ocupantes permanentes em habitações com padrões
econômicos baixo;
Tempo de detenção hidráulica: para vazões de até 1500 l/dia, o período
de detenção é de 1 dia;
A altura do leito filtrante deve ser de, no máximo, 1,20 m;
O efluente deve ser introduzido até o fundo, a partir do qual é distribuído
sobre todo o fundo do filtro através de tubos perfurados (de PVC ou de
concreto), sendo que o fundo deve ter declividade de 1% em direção
ao poço de drenagem;
Para coleta do efluente deve-se prever uma canaleta ou um tubo
perfurado paralelo a cada tubo de distribuição do esgoto, sendo que a
distância entre duas canaletas consecutivas não deve ultrapassar 1,5
m.
37
Após a definição dos parâmetros necessários segue o cálculo do volume útil do
filtro anaeróbio, pela seguinte equação:
𝑉𝑢 = 1,6 ∗ 𝑁 ∗ 𝐶 ∗ 𝑇 Equação 4
Onde:
Vu= volume útil do leito filtrante;
N= número de pessoas contribuintes;
C= contribuição de despejos por habitantes;
T= tempo de detenção hidráulica.
38
4 RESULTADOS E DISCUSSÕES
Neste capítulo são apresentados os resultados do pré-dimensionamento dos
sistemas de tratamento proposto para a cidade de Pão de Açúcar – AL.
4.1 Vazão de Projeto
Com base no tópico 3.2, que estabelece conceitos e parâmetros normativos para
a quantificação da vazão do esgoto doméstico. Foi considerado que em uma residência
moram 5 habitantes. E, para o consumo per capita de água, foi adotado o valor de 100
l/hab.dia, com base no Quadro 6, o qual apresenta valores de consumo per capita de
água de acordo com a população. Então, a vazão média calculada através da Equação
3 foi de 0,0046 l/s e a vazão máxima calculada por meio da Equação 4 foi de 0,0083 l/s.
4.2 Pré-dimensionamento dos sistemas de tratamento
A alternativa proposta para o tratamento do esgoto doméstico no município
estudado foi o tanque séptico seguido por filtro anaeróbio. Essa alternativa, visa
proporcionar a substituição da cultura construtiva local para manejo do esgoto
doméstico, atendendo principalmente aos aspectos legais estabelecidos por norma.
4.2.1 Pré-dimensionamento do tanque séptico
De acordo com a equação 3, o volume útil necessário para o tanque séptico é
de 1,825 m³. Visando a facilidade na execução, o volume útil adotado para o projeto
será de 1,856 m³. Dessa forma o tanque terá 1,45 m de profundidade útil, 0,80 de
largura e 1,60 de comprimento, obedecendo assim as especificações descritas na
norma.
39
Figura 14: Planta baixa do tanque séptico (dimensões em metros)
Fonte: Autores, 2018.
A figura 14 demonstra a planta baixa do tanque séptico, com duas tampas de
fechamento hermético para remoção de escuma e de lodo acumulados, assim como
também servem para fazer a desobstrução dos dispositivos internos. A planta está
sem escala e com as dimensões em metros.
Figura 15: Corte AA do tanque séptico (dimensões em metros)
Fonte: Autores, 2018.
A figura 15 apresenta o corte AA do tanque séptico, baseado no
dimensionamento feito anteriormente. O corte está sem escala e apresenta
dimensões em metro.
40
4.2.2 Pré-dimensionamento do filtro anaeróbio
De acordo com a Equação 4, o volume útil do filtro anaeróbio é de 0,8 m³, mas
a NBR 13.969 (1997), estabelece que o volume útil mínimo do leito filtrante deve ser
de 1000 L, ou seja, o valor adotado para esse projeto é de 1,14 m³. O filtro anaeróbio
terá leito filtrante de 1,20 m de altura e 1,10 m de diâmetro, valor calculado
considerando a melhor forma de facilitar a execução.
Figura 16: Corte esquemático do filtro anaeróbio (dimensões em metros).
Fonte: Autores, 2018.
A figura 16 demonstra um corte esquemático do filtro anaeróbio pré-
dimensionado anteriormente, sem escala e com as dimensões em metros.
41
4.3 Composição dos Sistemas
No Quadro 10 é apresentado um resumo dos cálculos realizados no pré-
dimensionamento do sistema de tratamento proposto.
Quadro 10: Resumo dos resultados do pré-dimensionamento
Variáveis
Sistemas
Tanque Séptico Filtro Anaeróbio
Volume (m³) 1,856 1,14
Altura útil (m) 1,45 1,20
Área (m²) 1,28 0,95
Largura (m) 0,80 -
Comprimento (m) 1,80 -
Diâmetro (m) - 1,10
Fonte: Autores, 2018.
O Quadro 10 apresenta os valores do dimensionamento de cada unidade do
sistema de tratamento. Os sistemas apresentam geometrias diferentes, sendo o
tanque séptico retangular e o filtro anaeróbio de seção circular.
A partir dos dados obtidos para os dispositivos, foi possível fazer a composição
dos sistemas, chegando aos valores totais de volume, área superficial, custos para
implantação, operação e manutenção. Esses custos foram adquiridos por meio do
Quadro 9, o qual apresentou valores para implantação, operação e manutenção.
Neste trabalho foram adotados os valores intermediários para a composição tanque
séptico seguido por filtro anaeróbio.
42
Quadro 11: Dados do sistema proposto
Variáveis
Sistema Proposto
Tanque séptico + Filtro Anaeróbio
Volume (m³) 3,00
Área (m²) 2,24
Custo médio per capita - Implantação (R$/hab) 105,00
Custo médio per capita - Implantação (R$/hab) (INCC) 185,58
Custo total - Implantação (R$) 927,90
Custo médio per capita - O&M (R$/hab.ano) 40,00
Custo médio per capita - O&M (R$/hab.ano) (INCC) 70,90
Custo total - O&M (R$/ano) 354,50
Fonte: Autores, 2018.
O Quadro 11 apresenta os custos relacionados a tecnologia de tratamento de
esgoto proposta para o município de Pão de Açúcar – AL. Os valores para
implantação, operação e manutenção foram atualizados com base no Índice Nacional
de Custo da Construção (INCC).
A tecnologia composta por tanque séptico mais filtro anaeróbio foi proposta por
ser um modelo que atende aos parâmetros ambientais relacionados ao lançamento
de efluentes tratados, provenientes de descargas das unidades habitacionais.
Conforme apresentado no Quadro 11, a soma da área superficial total da composição
dos dois sistemas é pequena e pode se adequar dentro do padrão das residências do
município de Pão de Açúcar-AL.
O custo total para a implantação é relativamente alto para uma população que
apresenta carência de recursos financeiros, chega a ter uma representatividade de
97,26% do salário mínimo do mês de maio de 2018. O custo para garantir uma regular
operação e manutenção também apresenta valor elevado, cerca de 37,16% do salário
mínimo. Esse valor para operação e manutenção será gasto por ano. Para reduzir
essa despesa anual, o projeto poderia prevê a realização desses serviços em um
prazo maior, no entanto, a presente pesquisa optou por realizar os serviços
anualmente por adotar os valores do Quadro 9 como referência.
43
5 CONCLUSÃO
Este trabalho propôs analisar a aplicação de um sistema de tratamento de
esgoto do tipo tanque séptico mais filtro anaeróbio no município de Pão de Açúcar –
AL. Além disso, foi feito um levantamento da situação atual da disposição final do
esgoto na cidade, através de informações dos órgãos locais, responsáveis por gerir
as questões de saneamento e meio ambiente. Inclusive foi feito o registro fotográfico
de uma obra para o tratamento de esgoto no município, essa obra se encontra parada
no momento. Não se obteve informações sobre os dados do projeto.
Em Pão de Açúcar, há uma grande dificuldade para tratar e dar uma disposição
adequada ao esgoto. Por falta de uma rede coletora, a disposição final acaba sendo
no solo e em corpos hídricos, sem o devido tratamento e consequentemente a
preparação do corpo receptor.
Visando atender aos padrões normativos e readequar a cultura construtiva local
para o tratamento de esgoto, este trabalho propôs como alternativa a utilização da
tecnologia composta por tanque séptico seguido por filtro anaeróbio, pois é um
sistema que apresenta bons índices de remoção de nutrientes presentes no esgoto.
Além disso é uma tecnologia adotada como padrão em algumas companhias de
saneamento do país para fazer o tratamento de esgoto em locais que apresentam
ausência de um sistema coletivo. Vale ressaltar que pode ser feito uma investigação
aprofundada do solo e dos corpos hídricos existentes na região, para realizar um
estudo da capacidade de autodepuração desses corpos receptores, verificado assim
a melhor maneira de se fazer a disposição final, após o devido tratamento das águas
residuárias.
De acordo com o dimensionamento, a tecnologia proposta ocupa uma área
pequena, podendo a mesma ser adaptada para novos conjuntos habitacionais que
venham a surgir no município. As despesas para implantação, operação e
manutenção se torna um impasse para boa parte da população, pois possui uma
renda baixa. Apesar de ser uma tecnologia que vai demandar custos aos moradores
do município, o sistema composto por tanque séptico mais filtro anaeróbio é uma
solução que pode ser adotada para evitar o desequilíbrio de um ecossistema e a
exposição dos habitantes a doenças relacionadas com a disposição inadequada do
esgoto.
44
Portanto, a análise da disposição final do esgoto doméstico na cidade de Pão
de Açúcar – AL abre espaço para que sejam desenvolvidos estudos mais
aprofundados referente aos padrões de lançamentos de efluentes nos corpos
receptores disponíveis no município, visando sempre atender as exigências legais,
preservando assim o meio ambiente e consequentemente a qualidade de vida da
população.
45
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