projeto viva rio santana_web

de 38

PROJETO: VIVA, RIO SANTANA!

SANEAMENTO DE AGLOMERADOS URBANOS E RURAIS DA BACIA DO

RIO SANTANA.

INSTITUTO TERRA DE PRESERVAÇÃO AMBIENTAL

Miguel Pereira - RJ

Julho de 2012

de 38

ÍNDICE

1. INTRODUÇÃO _____________________________________________________ 5

2. CONTEXTO _______________________________________________________ 6

2.1. Aspectos Gerais ________________________________________________ 6

2.2. Dados do Município de Miguel Pereira ______________________________ 7

3. JUSTIFICATIVA ____________________________________________________ 8

4. ÁREA DE ABRANGÊNCIA_____________________________________________ 10

5. OBJETIVOS DO PROGRAMA __________________________________________ 11

5.1. Objetivo Geral ________________________________________________ 11

5.2. Objetivos Específicos __________________________________________ 11

6. PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS ___________________________________ 11

6.1. Aspectos Gerais _______________________________________________ 11

6.2. Identificação das Residências ____________________________________ 12

6.3. Geração de Esgoto por Unidade Socioambiental ______________________ 14

6.4. Projeto dos Sistemas de Tratamento de Esgoto Sanitário _______________ 15

6.5. Sistemas de Tratamento de Dejetos Animais ________________________ 15

6.6. Agrupamento de Residências ____________________________________ 16

6.7. Remoção de Lodo _____________________________________________ 17

6.8. Unidade de Tratamento de Lodo__________________________________ 17

6.9. Monitoramento _______________________________________________ 18

7. MEMORIAL DESCRITIVO / ESPECIFICAÇÕES TÉCNICAS ______________________ 18

7.1. Sistemas de Tratamento Biológicos ________________________________ 18

7.2. Aplicação de Esgotos Tratados no Solo _____________________________ 19

7.3. Uso Agrícola de Biossólidos (Lodo de Esgoto) ________________________ 20

7.4. Tanques Sépticos _____________________________________________ 20

7.5. Filtros Anaeróbios _____________________________________________ 20

7.6. Sumidouros __________________________________________________ 21

7.7. Valas de Infiltração ____________________________________________ 22

7.8. Remoção de Lodo _____________________________________________ 22


8. MEMORIAL DE CÁLCULO ____________________________________________ 25

8.1. Tanques Sépticos, Filtros Anaeróbios e Dispositivos de Infiltração _______ 25

8.1.1. Sistema para 1 Residência ______________________________________ 26

8.1.2. Sistema para 5 Residências ______________________________________ 27

8.1.3. Sistema para 10 Residências _____________________________________ 28

de 38




8.2. Sistemas de Tratamento de Dejetos Animais ________________________ 33

8.2.1. Vazão de Dejetos Animais _______________________________________ 33

8.2.2. Volume do Biodigestor _________________________________________ 33

8.2.3. Tanque de Sedimentação _______________________________________ 33


8.3.1. Previsão de Recebimento de Lodo ________________________________ 33

8.3.2. Dados ______________________________________________________ 33

8.3.3. Volume do Digestor ____________________________________________ 34

8.3.4. Balanço de Sólidos no Digestor ___________________________________ 34

8.3.5. Balanço de Energia no Digestor ___________________________________ 34

8.3.6. Leitos de Secagem ____________________________________________ 35

9. CRONOGRAMA FÍSICO-FINANCEIRO ________________ Erro! Indicador não definido.

10. PLANILHAS ORÇAMENTÁRIAS ___________________ Erro! Indicador não definido.

10.1. Planilha Resumo __________________________ Erro! Indicador não definido.

10.2. Número de Sistemas de Tratamento de Esgoto Sanitário por Modelo _____ Erro! Indicador não definido.

10.3. Custo Unitário de cada Modelo _______________ Erro! Indicador não definido.

10.4. Custo Total dos Sistemas de Tratamento de Esgotos Sanitários _ Erro! Indicador não definido.

10.5. Custo da Unidade de Tratamento de Lodo ______ Erro! Indicador não definido.

10.6. Composições de Custo ______________________ Erro! Indicador não definido.

11. RESULTADOS QUANTITATIVOS E QUALITATIVOS ESPERADOS _____________ 35

12. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS _____________________________________ 37

de 38

1. INTRODUÇÃO

A água, além de insumo essencial à vida, é base para quase todas as atividades humanas.

Visando seu uso e consciente de sua importância, os recursos hídricos devem ser geridos de

forma integrada e participativa, para, assim, garantir o aproveitamento otimizado e com o

mínimo de conflitos. No planejamento de atividades que visam estratégias de controle de

tais conflitos, é de suma importância que se considere a bacia hidrográfica como unidade

de gerenciamento e ação, a fim de se obter maior eficiência na realização destas

atividades, ainda mais necessária quando os recursos hídricos são limitados e tendem a

sofrer sérios danos pela má exploração dos corpos d’água (PILATTI & HINSCHING, 2008).

O emprego do saneamento como instrumento para melhoria da saúde pressupõe a

superação dos entraves tecnológicos, políticos e gerenciais que têm impedido a expansão

dos seus benefícios aos residentes de áreas rurais, municípios e localidades de pequeno

porte (FUNASA, 2006). Além disso, o saneamento rural tenta promover a salubridade

ambiental neste setor, utilizando recursos naturais de forma sustentável, revertendo a

degradação do meio ambiente, em especial o comprometimento dos mananciais de água

doce, decorrente da disposição inadequada de esgotos sanitários e de resíduos sólidos

(LARSEN, 2010).

As comunidades rurais que estão inseridas em bacias hidrográficas de mananciais de

abastecimento consomem o recurso hídrico proveniente de poços artesianos, poços

freáticos, olho d’água ou nascentes, que muitas vezes são contaminadas com o manejo

inadequado do solo, atividades agropecuárias, disposição de resíduos, entre outras

atividades desenvolvidas na região de maneira prejudicial ao meio hídrico, sem os cuidados

necessários com o ambiente (PILATTI & HINSCHING, 2008).

Este cenário de degradação ambiental de bacias hidrográficas por falta de soluções

adequadas de saneamento em áreas com características rurais pode ser observado na Área

de Proteção Ambiental do Rio Santana (APA Santana) e este trabalho visa projetar soluções

de engenharia que recuperem a qualidade ambiental da bacia hidrográfica do Rio Santana.

Os sistemas projetados para tratamento dos esgotos sanitários são constituídos por

Tanques Sépticos, Filtros Anaeróbios e Dispositivos de Infiltração e seus dimensionamentos

seguiram as recomendações das Normas Técnicas da ABNT, em especial a NBR 7.229/93 -

de 38

Projeto, construção e operação de sistemas de tanques sépticos e a NBR 13.969/97 -

Tanques sépticos - Unidades de tratamento complementar e disposição final dos efluentes

líquidos - Projeto, construção e operação.

Está prevista a instalação de dois sistemas de tratamento dos dejetos líquidos de duas

pocilgas (currais de porcos), localizadas na APA. Estes sistemas são compostos por

Biodigestor, Tanque de Sedimentação e Tanque de Macrófitas.

O lodo gerado pelos sistemas será recolhido através de tanque acoplado a trator e será

tratado e desidratado na Unidade de Tratamento de Lodo, a ser implantada na própria

área da APA, constituída de um Digestor de Lodo e de Leitos de Secagem.

2. CONTEXTO

2.1. Aspectos Gerais

A área de proteção ambiental do Rio Santana está compreendida pelos limites do município

de Miguel Pereira-RJ, fazendo parte da região Centro-Sul Fluminense e estabelecendo

limites com os municípios de Nova Iguaçu, Duque de Caxias, Petrópolis e Paty do Alferes.

Quanto aos municípios limítrofes e o próprio município da unidade (Miguel Pereira,

Petrópolis, Paty do Alferes, Duque de Caxias e Nova Iguaçu) destaca-se a diversidade de

realidades onde Paty do Alferes possui a menor concentração urbana e um forte potencial

agrícola, Duque de Caxias e Nova Iguaçu as maiores densidades populacionais e de

concentração urbana, e Petrópolis e Miguel Pereira, com clima e o aspecto serrano da

paisagem, com privilegiado potencial turístico e de veraneio.

A Figura 1 apresenta o contexto geopolítico da APA Santana.

de 38

Figura 1 - Contexto Geopolítico

O município de Miguel Pereira-RJ tem seu território subdividido em três distritos, sendo

Miguel Pereira, Governador Portela e Conrado. Sua sede está a 618m de altitude, contudo

os limites municipais encontram-se posicionados sobre o divisor topográfico da serra do

Mar, abrangendo altitudes que chegam até 1.300m na Serra do Couto, a 75m na porção de

baixada abrangida pelo município e que corresponde ao distrito de Conrado.

2.2. Dados do Município de Miguel Pereira

Divisão Administrativa: Miguel Pereira (sede), Governador Portela e Conrado.

Localização: Região Centro Sul Fluminense

Área: 289,1 km²

População: 24.647 (Censo IBGE 2010)

Densidade Demográfica: 85,2 hab/km²

Limites: Paty do Alferes, Vassouras, Japeri, Nova Iguaçu, Engenheiro Paulo de Frontin,

Petrópolis, Paracambi e Duque de Caxias

Altitude: 618 m

Temp. média anual: 23°C

de 38

Distância da Capital: 120 km

3. JUSTIFICATIVA

A APA Santana engloba áreas de nascente prioritárias (Figura 2) tanto para médias e

pequenas cidades e aglomerações urbanas do interior do estado, assim como para toda a

região metropolitana.

Figura 2 - Contexto Hidrológico

A bacia do Rio Santana garante um significativo aporte de vazão no sistema de

abastecimento do Guandu, além de servir de manancial de abastecimento grande parte de

Miguel Pereira e, mais recentemente, Paty do Alferes. Neste sentido, a falta sistemas

adequados de esgotamento sanitário na área da APA Santana prejudica diretamente a

qualidade das águas de parcela significativa dos tributários da bacia hidrográfica do

Guandu.

A Figura 3 apresenta as vazões médias ao longo do rio guandu, bem como a influência de

seus principais tributários.

de 38

Figura 3 - Vazões Médias ao Longo do Rio Guandu. Fonte: ANA, 2007.

Os sistemas de esgotamento sanitário têm por objetivo evitar a poluição do solo e dos

mananciais de abastecimento de água; evitar contato de vetores com dejetos; propiciar a

promoção de novos hábitos higiênicos na população; e promover o conforto e atender ao

senso estético (FUNASA, 2006).

Em áreas com características rurais a densidade populacional, em geral é baixa e as

residências ficam distantes umas das outras, sendo assim, é comum a adoção de

tecnologias mais viáveis e simples, onde técnicas urbanas de saneamento quase nunca são

apropriadas.

Desta forma, o presente trabalho busca atender às necessidades de proteção ambiental e

de promoção da saúde por meio da implantação de sistemas de tratamento com tecnologia

apropriada às características rurais da área de abrangência do projeto, possuindo operação

extremamente simples e eventual, sem mecanização ou consumo de energia elétrica. Este

é um dos principais motivos que justificam a opção por esta solução.

de 38

4. ÁREA DE ABRANGÊNCIA

A área de abrangência do projeto é a própria APA Santana, localizada na porção

sudoeste/norte do município de Miguel Pereira, que estabelece divisa com os municípios

de Japeri, Nova Iguaçu, Duque de Caxias, Petrópolis e Paty do Alferes. A poligonal da APA

Santana ocupa significativa parcela da parte alta da bacia do Rio Santana, porção à

montante da vila de Arcádia, compreendendo as localidades de Lagoa das Lontras, Monte

Líbano, Francisco Fragoso, Vera Cruz, Usina, Marcos da Costa, Vila Suzana e Vale das

Princesas, estando delimitada, de acordo com a lei que criou a unidade, entre as

coordenadas UTM S23 N= 7504500;7517500m e E= 653500;677500m (Figura 4).

Figura 4 - Área de Abrangência do Projeto.

de 38

5. OBJETIVOS DO PROGRAMA

5.1. Objetivo Geral

Recuperar a qualidade ambiental da bacia hidrográfica do Rio Santana.

5.2. Objetivos Específicos

Sanear todo o Alto e Médio curso da Bacia Hidrográfica do Rio Santana, localizados da

APA Santana e APA Guandu;

Gerar um mecanismo de sustentabilidade econômica para a conservação,

manutenção e monitoramento da qualidade ambiental do Rio Santana;

Gerar uma metodologia de saneamento rural replicável para todo o Estado do Rio de

Janeiro.

6. PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS

6.1. Aspectos Gerais

A APA Santana está dividida em sete subbacias hidrográficas, aqui também referenciadas

como Unidades Socioambientais (Figura 5), quais sejam:

Alto Rio Facão

Baixo Médio Rio Facão

Alto Santana 1

Alto Santana 2

Alto Santana 3

Rio Vera Cruz

Lagoa das Lontras

de 38

Figura 5 - Unidades Socioambientais da APA Santana

6.2. Identificação das Residências

A identificação das residências foi realizada através da análise de imagens da área de

abrangência do projeto e a quantificação foi realizada com o auxílio do software ArcGIS®.

A Tabela 1 apresenta a quantidade de residências levantadas por Unidade Socioambiental.

Tabela 1 - Residências por Unidade Socioambiental

Alto Rio Facão 176

Baixo Médio Rio Facão 221

Alto Santana 1 34

Alto Santana 2 311

Alto Santana 3 219

Rio Vera Cruz 193

Lagoa das Lontras 152

Total 1306

Unidades SocioambientaisResidências

(Un)

de 38

Além da identificação das imagens, foram realizadas visitas a campo para identificação de

situações discrepantes.

Figura 6: Exemplo de imagem do local apresentando casas mapeadas antes do trabalho de

campo.

Figura 7: Exemplo de casos onde foram feitas exclusões de áreas mapeadas, após trabalho

de campo.

de 38

Figura 8: Imagem IKONOS (2009/2010) utilizada para o mapeamento da Bacia,

apresentando recorte de unidades sócio ambientais (linhas em azul) e universo de

residências mapeadas (polígonos em vermelho).

6.3. Geração de Esgoto por Unidade Socioambiental

A partir do número de residências levantadas na área de abrangência do projeto, e,

considerando uma contribuição de esgoto de 130 L/hab.d, valor recomendado pela NBR

7229/93 para residências de padrão médio, foi possível estimar a geração de esgoto por

unidade socioambiental, e, consequentemente, o volume de esgoto que deixará de ser

lançado in natura nos cursos d’água da APA do Rio Santana.

A Tabela 2 apresenta o número de residências, a população e a geração de esgoto por

unidade socioambiental.

Tabela 2 - Residências, população e geração de esgoto por Unidade Socioambiental

de 38

Alto Rio Facão 176 880 114,4

Baixo Médio Rio Facão 221 1105 143,7

Alto Santana 1 34 170 22,1

Alto Santana 2 311 1555 202,2

Alto Santana 3 219 1095 142,4

Rio Vera Cruz 193 965 125,5

Lagoa das Lontras 152 760 98,8

Total 1306 6530 848,9


(Un)

População

(hab)

Geração de

Esgoto (m³/d)

6.4. Projeto dos Sistemas de Tratamento de Esgoto Sanitário

Foram dimensionados seis modelos de sistemas de tratamento dos esgotos sanitários

constituídos por Tanques Sépticos, Filtros Anaeróbios e Dispositivos de Infiltração e seus

dimensionamentos seguiram as recomendações das Normas Técnicas da ABNT, em especial

a NBR 7.229/93 - Projeto, construção e operação de sistemas de tanques sépticos e a NBR

13.969/97 - Tanques sépticos - Unidades de tratamento complementar e disposição final

dos efluentes líquidos - Projeto, construção e operação.

Os seis modelos foram projetados com capacidades para 1, 5, 10, 20, 40 e 60 residências,

respectivamente, incluindo as unidades: Tanque Séptico, Filtro Anaeróbio, Dispositivo de

Infiltração.

Os sistemas de tratamento foram projetados para operarem com um intervalo de limpeza

de 5 anos.

6.5. Sistemas de Tratamento de Dejetos Animais

Serão utilizados sistemas compostos por Biodigestor, Tanque de Sedimentação e Tanque de

Macrófitas para tratamento dos dejetos líquidos de duas pocilgas (currais de porcos),

localizadas na APA.

Para a determinação da quantidade de dejetos a ser tratada, foram utilizados dados

médios de produção (Tabela 3), considerando até 12 suínos por pocilga.

Tabela 3 - Produção média de dejetos suínos

de 38

.

6.6. Agrupamento de Residências

A criação de uma base de dados georreferenciada contendo a localização e distribuição das

residências (Figura 6) dentro da área de abrangência do projeto possibilitou agrupar

residências próximas com o intuito de tratar os esgotos gerados pelas mesmas em sistemas

coletivos.

Figura 9 - Mapeamento de Domicílios

Desta forma foi possível selecionar o modelo do sistema de tratamento mais adequado

para cada situação.

de 38

Na Tabela 4 pode-se observar a quantidade e a distribuição dos modelos dos sistemas de

tratamento por unidade socioambiental.

Tabela 4 - Número de sistemas de tratamento por modelo, por unidade socioambiental

TS Fan 01 TS Fan 05 TS Fan 10 TS Fan 20 TS Fan 40 TS Fan 60

Alto Rio Facão 176 880 114,4 34 25 9 1 0 0

Baixo Médio Rio Facão 221 1105 143,7 42 35 9 1 1 0

Alto Santana 1 34 170 22,1 13 3 2 0 0 0

Alto Santana 2 311 1555 202,2 25 43 10 2 3 0

Alto Santana 3 219 1095 142,4 25 16 7 2 1 2

Rio Vera Cruz 193 965 125,5 27 18 10 2 0 0

Lagoa das Lontras 152 760 98,8 13 33 1 1 1 0

Total 1306 6530 848,9 179 173 48 9 6 2


(Un)

População

(hab)

Geração de

Esgoto (m³/d)

Número de Sistemas por Modelo

6.7. Remoção de Lodo

O lodo deverá ser removido das unidades de tratamento através de tanque a vácuo sobre

reboque puxado por trator e transportado até a Unidade de Tratamento de Lodo.

6.8. Unidade de Tratamento de Lodo

Foi projetada uma Unidade de Tratamento de Lodo, composta por Digestor de Lodo, que

tem como objetivo reduzir o volume de lodo a ser desidratado e Leitos de Secagem, nos

quais ocorrerá o processo de desidratação do lodo.

Este lodo, após secado, será utilizado nos projetos de restauração florestal do ITPA na

Bacia.

Figura 10: Esquema lodo - restauração florestal

de 38

6.9. Monitoramento

O objetivo do monitoramento é a determinação das condições ambientais antes do início

da implantação do programa e a medição do impacto das ações aqui apresentadas ao longo

do tempo.

O monitoramento será feito com coletas semestrais coincidentes com o auge dos períodos

de cheia e de vazante em 10 pontos distintos dentro da área da APA Santana para

determinação e acompanhamento do IQA – Índice de Qualidade das Águas. Para isso, serão

realizadas em cada amostra as análises a seguir:

Oxigênio Dissolvido

Coliformes Termotolerantes

pH

DBO

DQO

Temperatura

Nitrogênio (Nitrito, Nitrato e Nitroênio Amoniacal)

Fósforo Total

Turbidez

Resíduo Total

7. MEMORIAL DESCRITIVO / ESPECIFICAÇÕES TÉCNICAS

7.1. Sistemas de Tratamento Biológicos

O tratamento biológico reproduz os processos naturais que ocorrem após o lançamento dos

despejos, convertendo a matéria orgânica em produtos mineralizados e inertes.

Em um sistema de tratamento ocorrem estes mesmos fenômenos naturais, minimizando-se

o tempo e aumentando-se as velocidades de reações com a utilização de tecnologia

apropriada. A população de bactérias adequadas ao tratamento deverá se desenvolver no

reator biológico em operação. Nenhuma dosagem de produtos químicos é necessária ao

funcionamento dos reatores biológicos, e isto garante a simplicidade de operação.

de 38

No processo de conversão da matéria orgânica em meio anaeróbio são utilizados aceptores

inorgânicos de elétrons como o NO3- (redução de nitrato), SO4

2- (redução de sulfato), ou

CO2. A digestão anaeróbia representa um sistema ecológico balanceado, onde cada

microrganismo tem uma função essencial. A digestão de compostos complexos é,

normalmente, considerada um processo de dois estágios. No primeiro, estes compostos

como carboidratos, lipídios e proteínas são hidrolisados, fermentados e biologicamente

convertidos pelas bactérias acidogênicas em substâncias orgânicas mais simples,

principalmente ácidos voláteis. No segundo ocorre a conversão destes ácidos orgânicos, gás

carbônico e hidrogênio em produtos finais gasosos (CH4 e CO2) pelas bactérias

metanogênicas que dependem do substrato fornecido pelas acidogênicas, configurando,

portanto, uma interação fundamental ao processo (CHERNICHARO, 1997).

O princípio fundamental dos processos biológicos de tratamento de efluentes está na

capacidade dos microrganismos se utilizarem dos compostos orgânicos biodegradáveis,

transformando-os em subprodutos que podem ser removidos e impedidos de serem

lançados na natureza. Os subprodutos formados podem se apresentar na forma sólida

(lodo), líquida (água) ou gasosa (CH4, CO2, etc.).

7.2. Aplicação de Esgotos Tratados no Solo

A aplicação de esgotos no solo é uma prática bastante antiga, sendo uma forma bem

sucedida de tratamento e disposição final dos efluentes resultantes das atividades

humanas.

De forma geral a aplicação de esgoto no solo pode ser definida como um método de

depuração natural no qual estão envolvidos os processos físicos, químicos e biológicos

comuns da matriz solo-planta-esgoto (Nucci et al, 1978).

Segundo Chernicharo (2001), quando se faz esta aplicação, há a filtração e a ação de

microrganismos, que possuem a capacidade de transformar a matéria orgânica em

compostos mais simples. Eles realizam esta atividade buscando alimento e produção de

energia. Com isso, tem-se como resultado final deste processo, um efluente tratado e um

solo revitalizado, haja vista que os compostos gerados pelos microrganismos podem ser

benéficos para o crescimento das plantas e vegetais.

de 38

7.3. Uso Agrícola de Biossólidos (Lodo de Esgoto)

O lodo de esgoto não deve ser considerado como um simples resíduo. Suas características

físico-químicas o tornam um excelente condicionador do solo, podendo auxiliar na

melhoria das práticas agrícolas atualmente em uso em nosso país. Nesta ótica, o lodo de

esgoto passa a ser entendido como biossólido, ou seja, é o de lodo do sistema de

tratamento biológico de despejos líquidos processado de modo a permitir o seu manuseio

de forma segura na utilização agrícola (SANEPAR, 1999).

Segundo Andreoli & Bonnet (1998), a reciclagem dos biossólidos em solos agrícolas é viável

e desejável, desde que realizada de forma segura e coerente.

Segundo Evans apud Sanepar (1999), mais de 50.000 artigos científicos sobre a reciclagem

agrícola de esgoto já foram publicados, e nenhum efeito adverso do uso controlado do

insumo foi encontrado. As regulamentações de uso asseguram a proteção à saúde animal e

humana, a qualidade das colheitas, do solo e do meio ambiente em todo o mundo.

Desta forma, a utilização do lodo como condicionador de solo em atividades de

reflorestamento se mostra uma alternativa segura e extremamente interessante,

especialmente pela forma adequada de disposição desse resíduo associada à reposição do

estoque de matéria orgânica nos solos que esta prática possibilita.

7.4. Tanques Sépticos

Os Tanques Sépticos (ou Decanto-Digestores) são câmaras fechadas com a finalidade de

deter os efluentes, por um período de tempo estabelecido, de modo a permitir a

decantação dos sólidos e retenção do material graxo contido nos despejos transformando-

os bioquimicamente, em substâncias e compostos mais simples e estáveis.

Simultaneamente à fase de retenção, processa-se uma sedimentação de 60 a 70% dos

sólidos em suspensão contidos nos efluentes, formando-se o lodo. Parte dos sólidos não

decantados, formados por óleos, graxas gorduras e outros materiais misturados com gases

é retida na superfície livre do líquido, no interior do tanque, denominados de escuma.

7.5. Filtros Anaeróbios

de 38

O Filtro Anaeróbio consiste em um reator biológico de fluxo ascendente, composto por uma

câmara contendo meio suporte plástico para crescimento de microrganismos anaeróbios e

facultativos, responsáveis pela estabilização da matéria orgânica.

Na superfície do meio suporte ocorre a fixação e o desenvolvimento de microrganismos,

que se agrupam formando um biofilme nos interstícios deste material.

Neste projeto, o meio suporte utilizado será conduíte corrugado de 1” cortado em pedaços

de aproximadamente 15 cm dispersos de forma aleatória no interior do reator, abaixo da

laje perfurada removível, que tem a função de reter o material plástico no interior do

Filtro Biológico.

7.6. Sumidouros

O sumidouro tem a função de permitir a infiltração da parte líquida dos esgotos no solo.

Para tanto, as paredes devem ser vazadas e o fundo permeável. O tamanho do sumidouro

vai depender do número de pessoas que utilizam o sistema e da capacidade de infiltração

do terreno.

Foram adotados neste projeto sumidouros em anéis furados de concreto pré-moldado

(Figura 7), de modo a simplificar sua execução. A laje de cobertura será de concreto

armado dotado de abertura de inspeção e o fundo não será revestido, ficando no próprio

solo e tendo apenas uma camada de brita n°. 04 com 0,50 m de altura.

Figura 11 - Desenho Esquemático do Sumidouro

Anel de concreto furado

de 38

7.7. Valas de Infiltração

As Valas de Infiltração (Figura 8) são valas escavadas no solo, destinadas à depuração e

disposição final do esgoto na subsuperfície do solo sob condições essencialmente aeróbias,

contendo tubulação de distribuição e meios de filtração no seu interior.

Figura 12 - Desenho Esquemático de Vala de Infiltração

7.8. Remoção de Lodo

O lodo e a escuma acumulados nos Tanques Sépticos e nos Filtros Anaeróbios devem ser

removidos a intervalos equivalentes ao período de limpeza do projeto, no presente caso, 5

anos.

O intervalo pode ser encurtado ou alongado quanto aos parâmetros de projeto, sempre que

se verificarem alterações nas vazões efetivas de trabalho com relação às estimadas.

Quando da remoção do lodo digerido, aproximadamente 10% de seu volume devem ser

deixados no interior do tanque.

O lodo deve ser retirado por caminhão limpa-fossa de empresa devidamente licenciada

pelo órgão ambiental ou realizado aproveitamento agrícola, desde que comprovado,

através de estudo, esta possibilidade.

de 38

A remoção periódica de lodo e escuma deve ser feita por profissionais especializados que

disponham de equipamentos adequados, para garantir o não-contato direto entre pessoas e

lodo. É obrigatório o uso de botas e luvas de borracha. Em caso de remoção manual, é

obrigatório o uso de máscara adequada de proteção.

No caso de tanques utilizados para o tratamento de esgotos não exclusivamente

domésticos, como em estabelecimentos de saúde e hotéis, é obrigatória a remoção por

equipamento mecânico de sucção e caminhão-tanque.

Anteriormente a qualquer operação que venha a ser realizada no interior dos tanques, as

tampas devem ser mantidas abertas por tempo suficiente à remoção de gases tóxicos ou

explosivos (mínimo: 5 min).

Os tampões de fechamento dos tanques devem ser diretamente acessíveis para

manutenção. O eventual revestimento de piso executado na área dos tanques sépticos não

pode impedir a abertura das tampas. O recobrimento com azulejos, cacos de cerâmica ou

outros materiais de revestimento pode ser executado sobre as tampas, desde que sejam

preservadas as juntas entre estas e o restante do piso.

O lodo e a escuma removidos dos tanques sépticos em nenhuma hipótese podem ser

lançados em corpos de água ou galerias de águas pluviais. O lançamento do lodo digerido,

em estações de tratamento de esgotos ou em pontos determinados da rede coletora de

esgotos, é sujeito à aprovação e regulamentação por parte do órgão responsável pelo

esgotamento sanitário na área considerada.

O lodo, após etapa de desidratação, seco pode ser disposto em aterro sanitário, usina de

compostagem ou campo agrícola, sendo que, neste último, só quando ele não é voltado ao

cultivo de hortaliças, frutas rasteiras e legumes consumidos crus.

Quando a comunidade não dispuser de rede coletora de esgoto, os órgãos responsáveis pelo

meio ambiente, saúde e saneamento básico devem ser consultados sobre o que fazer para

os lodos coletados dos tanques sépticos poderem ser tratados, desidratados e dispostos

sem prejuízos à saúde e ao meio ambiente.

de 38


A Unidade de Tratamento de Lodo a ser implantada conta com um Digestor de Lodo, que

tem objetivo reduzir o volume de lodo a ser desidratado e com seis Leitos de Secagem,

nos quais ocorrerá o processo de desidratação do lodo.

No interior do Digestor de Lodo ocorrerá um processo de digestão anaeróbia, promovendo a

estabilização da matéria orgânica por meio de bactérias anaeróbias. Estas bactérias são

responsáveis pela digestão dos sólidos voláteis presentes no lodo. O processo é constituído

pelas etapas de hidrólise, acidogênese, acetogênese e metanogênese. Além disso, o

Digestor de Lodo funcionará como um tanque pulmão, facilitando a operação de

desidratação de lodo nos Leitos de Secagem.

Os Leitos de Secagem serão responsáveis pela desidratação do lodo, que é uma operação

unitária fundamental para a redução de massa e volume do mesmo. As principais vantagens

dos Leitos de Secagem são baixo custo de implantação, simplicidade operacional, baixo

consumo de energia elétrica, e obtenção de uma torta com baixíssima umidade.

Os Leitos de Secagem são uma das técnicas mais antigas utilizadas na separação sólido-

líquido de lodo, tendo um custo de implantação bastante reduzido, se comparado com as

opções mecânicas de desidratação.

O processo se caracteriza por tanques retangulares com paredes de alvenaria e fundo de

concreto. No interior do tanque são utilizados os seguintes dispositivos para drenagem na

água presente no lodo:

Camada suporte;

Soleira drenante;

Sistema de drenagem.

A camada suporte é composta por tijolos recozidos assentados sobre camada de areia com

juntas de 3 cm e tem por finalidade impedir a colmatação da soleira drenante e facilitar a

retirada manual do lodo desidratado.

de 38

A soleira drenante permite que o líquido presente no lodo percole por camadas sucessivas

de areia e pedregulho com diferentes granulometrias com aproximadamente 50 cm de

espessura.

O sistema de drenagem é constituído de tubos perfurados colocados no fundo do tanque

para recolhimento do líquido percolado na soleira drenante.

As características dos lodos a serem tratados são apresentadas na Tabela 5.

Tabela 5 - Características dos lodos de Tanques Sépticos e Filtros Anaeróbios

Ref. ST

(mg/L) SV

(mg/L) SS

(mg/L) SSV

(mg/L) DBO

(mg/L) DQO

(mg/L) NTK

(mg/L) Amônia (mg/L)

PT (mg/L)

OG (mg/L)

Fonte: Andreoli et al. (2009).

8. MEMORIAL DE CÁLCULO

8.1. Tanques Sépticos, Filtros Anaeróbios e Dispositivos de Infiltração

Foram dimensionados seis sistemas de tratamento, compostos por Tanque Séptico, Filtro

Anaeróbio e Dispositivo de Infiltração, para atendimento a diferentes quantidades de

domicílios a serem atendidos, conforme relação a seguir:

TS FAn 01: Sistema de Tratamento para 01 residência

TS FAn 05: Sistema de Tratamento para 05 residências

de 38





O dimensionamento das unidades seguiu as recomendações das Normas Técnicas da ABNT,

em especial a NBR 7.229/93 e a NBR 13.969/97.

Para dimensionamento desses sistemas foram adotadas algumas premissas, abaixo

relacionadas:

Taxa de Ocupação: 05 hab/resid

Contribuição de Esgoto (C): 130 L/hab.d (Resid. Padrão médio, conforme NBR

7229/93)

Contribuição de Lodo Fresco (Lf): 1 L/hab.d (NBR 7229/93)

Taxa de Acúmulo de Lodo: 225 d (Temperatura média do mês mais frio entre 10 e

20°C, considerando intervalo entre remoções de lodo de 5 anos, conforme NBR

7229/93)

Taxa de Aplicação sobre o Solo: 0,09 m³/m².d

A seguir são apresentados os memoriais de cálculo de cada sistema dimensionado.

8.1.1. Sistema para 1 Residência

de 38

Residências 1,00 resid

Hab. Por Resid. 5,00 hab/resid

População (N) 5,00 hab

Consumo C 130,00 L/hab.d (NBR 7229)

Contrib. Diária (L) 650,00 L

Tempo de Det. (T) 1,00 d (Tab. 2)

K 225,00 (5 anos, 10<Temp<20)

Lf 1,00 L

V TS 2,78 m³

Altura 2,00 m

Área 1,39 m

Largura 1,00 m

Comprimento 1,39 m

V Fan 1,04 m³ (>1,00 m³)

Altura 1,80 m

Área 0,58 m

Largura 1,00 m

Comprimento 0,58 m

Taxa de Aplicação 0,09 m³/m².d

Área 7,22 m²

Altura 1,50 m

Quantidade 1,00 un

Diâmetro 1,00 m

DADOS

TANQUE SÉPTICO

FILTRO ANAERÓBIO

INFILTRAÇÃO

Dimensões adotadas para construção do Tanque Séptico:

Altura x Largura x Comprimento = 2,00 x 1,00 x 1,40 m

Volume Útil = 2,80 m³

Dimensões adotadas para construção do Filtro Anaeróbio:



Dispositivo de Infiltração: Sumidouro

Quantidade: 01

Altura x Diâmetro: 1,50 x 1,00

Sistema para 5 Residências

de 38





Contrib. Diária (L) 3.250,00 L


K 225,00 (5 anos, 10<Temp<20)

Lf 1,00 L

V TS 9,32 m³

Altura 2,00 m

Área 4,66 m

Largura 1,30 m

Comprimento 3,59 m

V Fan 4,32 m³ (>1,00 m³)

Altura 1,80 m

Área 2,40 m

Largura 1,30 m

Comprimento 1,84 m


Área 36,11 m²

Altura 2,00 m

Quantidade 2,00 un

Diâmetro 1,50 m

DADOS

TANQUE SÉPTICO

FILTRO ANAERÓBIO

INFILTRAÇÃO








Quantidade: 02



de 38







K 225,00 (5 anos, 10<Temp<20)

Lf 1,00 L

V TS 16,61 m³

Altura 2,00 m

Área 8,30 m

Largura 1,50 m

Comprimento 5,54 m

V Fan 6,97 m³ (>1,00 m³)

Altura 1,80 m

Área 3,87 m

Largura 1,50 m

Comprimento 2,58 m


Área 72,22 m²

Altura 2,50 m

Quantidade 2,00 un

Diâmetro 2,50 m

DADOS

TANQUE SÉPTICO

FILTRO ANAERÓBIO

INFILTRAÇÃO


Altura x Largura x Comprimento = 2,00 x 1,50 x 3,50 m (1.ª Câmara)







Quantidade: 02


de 38

8.1.2. Sistema para 20 Residências







K 225,00 (5 anos, 10<Temp<20)

Lf 1,00 L

V TS 30,00 m³

Altura 2,00 m

Área 15,00 m

Largura 2,40 m

Comprimento 6,25 m

V Fan 10,40 m³ (>1,00 m³)

Altura 1,80 m

Área 5,78 m

Largura 2,40 m

Comprimento 2,41 m


Área 144,44 m²

Número de Linhas 5,00 un

Comprimento (L) 30,00 m

Espaçamento 1,00 m

DADOS

TANQUE SÉPTICO

FILTRO ANAERÓBIO

INFILTRAÇÃO








Dispositivo de Infiltração: Vala de Infiltração

Espaçamento entre Linhas: 1,00 m

Número de Linhas x Comprimento: 5 x 30,00

de 38

8.1.3. Sistema para 40 Residências







K 225,00 (5 anos, 10<Temp<20)

Lf 1,00 L

V TS 59,00 m³

Altura 2,00 m

Área 29,50 m

Largura 3,40 m

Comprimento 8,68 m

V Fan 20,80 m³ (>1,00 m³)

Altura 1,80 m

Área 11,56 m

Largura 3,40 m

Comprimento 3,40 m


Área 288,89 m²



Espaçamento 1,00 m

DADOS

TANQUE SÉPTICO

FILTRO ANAERÓBIO

INFILTRAÇÃO











de 38








K 225,00 (5 anos, 10<Temp<20)

Lf 1,00 L

V TS 88,00 m³

Altura 2,00 m

Área 44,00 m

Largura 4,00 m

Comprimento 11,00 m

V Fan 31,20 m³ (>1,00 m³)

Altura 1,80 m

Área 17,33 m

Largura 4,00 m

Comprimento 4,33 m


Área 433,33 m²



Espaçamento 1,00 m

DADOS

TANQUE SÉPTICO

FILTRO ANAERÓBIO

INFILTRAÇÃO











de 38

8.2. Sistemas de Tratamento de Dejetos Animais

8.2.1. Vazão de Dejetos Animais

Tipo de Criação: Suínos

Capacidade de cada Sistema: 12 cabeças

Produção Média de Dejetos: 8,60 L/cabeça.dia

Vazão = 103,2 L/dia = 0,1032 m³/d

8.2.2. Volume do Biodigestor

Tempo de Detenção Hidráulica = 30 dias

Volume do Biodigestor = 3,1 m³/d

8.2.3. Tanque de Sedimentação

Vazão Horária Máxima: 0,50 m³/h

Velocidade de Sedimentação: 0,20 m/h

Área = 2,50 m²

Medidas Adotadas = 1,20 (largura) x 3,00 (comprimento)


8.3.1. Previsão de Recebimento de Lodo

População Atendida = 6.530,00 hab

Produção Específica de Lodo Úmido = 680,00 L/hab.ano (VON SPERLING, 1995)

Produção Específica de Lodo Úmido = 4.440,40 m³

Vazão de Lodo = 12,3 m³/d

Dados

ST = 50.000 mg/L (TACHINI et al., 2006)

SS = 37.500 mg/L (TACHINI et al., 2006)

Relação SV/ST = 0,6 (TACHINI et al., 2006)

Carga Orgânica Volumétrica de SV = 1,20 kgSV/m³.d (ANDREOLI et al., 2001)

Volume reservado ao biogás = 15% do Volume Útil (ANDREOLI et al., 2001)

de 38

8.3.2. Volume do Digestor

Carga de ST = Q x ST = 616,72 kgST/d

Carga de SV = Q x ST x SV/ST = 370,03 kgSV/d

Vútil = Carga de SV / Carga Orgânica Volumétrica de SV = 308,36 m³

Vbiogás = 0,15 x Vútil = 46,25 m³

Vtotal = 354,62 m³

TDH = V/Q = 25 dias

Será adotado digestor prismático com base 9,0 m x 9,0 m, altura útil de 4,5 m e fundo

tronco-cônico para acúmulo e remoção do lodo digerido.

8.3.3. Balanço de Sólidos no Digestor

ST afluente = 616,72 kgST/d

SV afluente = 370,03 kgSV/d

SF afluente = 246,69 kgSF/d

Eficiência de Remoção de SV = 50% (ANDREOLI et al., 2001)

ST efluente = 431,71 kgST/d

SV efluente = 185,02 kgSV/d

SF efluente = 246,69 kgSF/d

Concentração de ST no lodo digerido = (Carga ST / Q) = 35.000,0 mg/L = 3,5%

8.3.4. Balanço de Energia no Digestor

Poder calorífico do lodo bruto = 23 MJ/kgST (ANDREOLI et al., 2001)

Poder calorífico do lodo digerido = 13 MJ/kgST (ANDREOLI et al., 2001)

Produção de biogás = 0,8 m³/kgSVdestruído (ANDREOLI et al., 2001)

Poder calorífico do biogás = 23,3 MJ/m³ (ANDREOLI et al., 2001)

Quantidade de SV destruídos = SV afluente - SV efluente = 185,02 kgSV/d

Quantidade de lodo digerido = ST afluente - ST efluente = 431,71 kgST/d

Volume de biogás produzido = 148,01 m³/d = 6,17 m³/h

Poder calorífico do lodo bruto = 14.184,61 MJ/d

Poder calorífico do biogás = 3.448,71 MJ/d

Poder calorífico do lodo digerido = 5.612,17 MJ/d

de 38

8.3.5. Leitos de Secagem

Carga de ST = 431,71 kgST/d

Tempo de Secagem = 15 dias (ANDREOLI et al., 2001)

Tempo de Limpeza = 5 dias (ANDREOLI et al., 2001)

Duração do Ciclo = 15 + 5 = 20 dias

Taxa de aplicação de Sólidos = 15,0 kgST/m² (ANDREOLI et al., 2001)

Volume de lodo por ciclo = Q x Duração do Ciclo = 246,69 m³

Área do Leito de Secagem = (Carga de ST x Duração do Ciclo)/Taxa de Aplicação de Sólidos

Área do Leito de Secagem = 575,61 m²

Lâmina de lodo sobre o leito = Volume de lodo por ciclo / Área do Leito de Secagem

Lâmina de lodo sobre o leito = 0,43 m

Serão adotados 6 Leitos de Secagem de 8,0 m x 12,5 m, totalizando uma área de 600,0 m².

9. RESULTADOS QUANTITATIVOS E QUALITATIVOS ESPERADOS

Instalar Sistemas de Tratamento de Esgoto Sanitário em 1.306 residências;

Impedir o lançamento de 309.848,5 m³/ano de esgoto bruto nas águas da Bacia do

Rio Santana;

Instalar dois Biodigestores para tratamento de dejetos animais;

Realizar a remoção periódica do lodo gerado nos sistemas de tratamento para a

Unidade de Tratamento de Lodo;

Instalar uma Unidade de Tratamento de Lodo com capacidade para produzir até 260

m³ de lodo seco para aplicação como condicionador de solo;

Recuperar a qualidade ambiental da bacia hidrográfica do Rio Santana;

Através de programa de monitoramento, avaliar os impactos das ações propostas

sobre a qualidade das águas da Bacia do Rio Santana.

Mauricio Ruiz C. Branco Secretário Executivo www.itpa.org.br (21) 2570-0926

de 38

10. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

ABNT (1993). NBR 7.229/93 - Projeto, construção e operação de sistemas de tanques

sépticos. Associação Brasileira de Normas Técnicas. ABNT.

ABNT (1997). NBR 13.969/97 - Tanques sépticos - Unidades de tratamento complementar e

disposição final dos efluentes líquidos - Projeto, construção e operação. Associação

Brasileira de Normas Técnicas. ABNT.

ANDREOLI & BONNET (1998) Manual para Análise Microbiológicas e Parasitoógicas em

Reciclagem Agrícola de Lodo de Esgoto. Curitiba: SANEPAR.

BRAILE, P.M. & CAVALCANTI, J.E.W.A. (1979). Manual de tratamento de águas residuárias

industriais, São Paulo, CETESB.

CHERNICHARO, C.A.L. (2001). Pós-tratamento de efluentes de reatores anaeróbios. Belo

Horizonte: Projeto PROSAB.

ECKENFELDER, W.W. (2000). Industrial water pollution control. Enviromental Engineering

Series. McGraw Hill. 3.ª Ed.

EVANS. (1998) Acessing the risks of recycling. Water & Environmental International.

England.

FUNASA (2006). Manual de Saneamento. Brasília: FUNASA.

JORDÃO, E.P. & PESSOA, C.A. (1995). Tratamento de esgotos domésticos, 3ª ed., ABES.

LARSEN, D. (2010). Diagnóstico do saneamento rural através de metodologia participativa.

Estudo de caso: bacia contribuinte ao reservatório do rio verde, região metropolitana de

Curitiba, PR. Dissertação de Mestrado. UFPR.

METCALF & EDDY (1991). Wastewater engineering, Mc Graw Hill.

OLIVEIRA, P.A.V. (1993). Manual de manejo e utilização dos dejetos de suínos. Concórdia:

EMBRAPA/CNPSA.

NUCCI, N.L.R.; COSTA e SILVA, R.J.; ARAÚJO, J.L.B. (1978). Tratamento de esgotos

municipais por disposição no solo e sua aplicabilidade no Estado de São Paulo. São Paulo,

SP: Fundação Prefeito Faria Lima - Centro de Estudos e Pesquisas de Administração

Municipal.

PILATTI, F.; HINSCHING, M. A. O. (2008). Saneamento Básico Rural na Bacia Hidrográfica do

Manancial Alagados. Ponta Grossa, PR: UEPG/SANEPAR.

SANEPAR (1999). Uso e manejo do lodo de esgoto na agricultura. Programa de Pesquisa em

Saneamento Básico - PROSAB. Curitiba: SANEPAR.

WATER ENVIRONMENT FEDERATION (1995). Standard methods for the examination of water

and wastewater, 19a edição.

de 38

VON SPERLING, M. (1995). Princípios do tratamento biológico de águas residuárias. Vol.1.

Introdução à qualidade das águas e ao tratamento de esgotos, DESA-UFMG.

VON SPERLING, M. (1996). Princípios do tratamento biológico de águas residuárias. Vol.2.

Princípios básicos do tratamento de esgotos, DESA - UFMG.

projeto viva rio santana_web

Documents