Apostila de Tratamento de Esgoto

Este livro não pode ser reproduzido por qualquer meio sem autorização escrita do autor.

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Ficha do autor Emerson Marçal Júnior é Engenheiro Civil formado pela Escola de Engenharia de São Carlos – USP e Mestre em Hidráulica e Saneamento pela EESC – USP

“Quando falo sobre meio ambiente refiro-me a um presente divino; devemos agradecer pela água que bebemos, pelo minério que exploramos e pelo ar que respiramos. Admirar a natureza deve ser um ato rotineiro e sábio. Acreditar que o homem vai acabar com a natureza é não conhece-la, pois como em toda cadeia alimentar as espécies que eliminam seu alimento são extintas logo após.” Emerson Marçal Júnior

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“Cuidando do Meio Ambiente” 5 anos

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 

Endereço: Av. 20 no 62–Centro Rio Claro-SP CEP. 13.500-500 Fone: (19) 3524-5327 Email: [email protected] Site: www.eea.eng.br

APRESENTAÇÃO

Curso de Tratamento de Esgoto

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A EEA – EMPRESA

DE

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ENGENHARIA AMBIENTAL LTDA., vem atuando no mercado

brasileiro e internacional no combate a problemas ambientais e de saneamento desde 1999.

Nossa empresa está localizada em Rio Claro, interior do Estado de São Paulo com acesso pelas rodovias Washington Luiz (SP 310) e Anhangüera (SP 330). Nossos

contatos

são

pelo

PABX

(0

55

19

3524

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ou

pelo

e-mail

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MS

MG

PR Oceano Atlântico

Nestes cinco anos de existência a EEA – Empresa de Engenharia Ambiental se transformou em uma das maiores empresas do setor ambiental do interior do estado de São Paulo e consequentemente do Brasil.

Assim sendo, podemos garantir a você, nosso cliente, que estamos atingindo o nosso principal objetivo, que é solucionar a sua demanda na área ambiental de forma definitiva.

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M E IO A M B IE N TE

Trabalhos realizados pelo departamento de MEIO AMBIENTE da EEA – EMPRESA DE ENGENHARIA AMBIENTAL. •

Licença ambiental;

•

RAP (Relatório Ambiental Preliminar);

•

PCA – (Plano de Controle Ambiental);

•

RCA – (Relatório de Controle Ambiental);

•

EIA/RIMA;

•

Levantamento e diagnóstico de fauna e flora;

•

Planos de manejo e conservação;

•

Laudos e perícias;

•

Fiscalização, operação e monitoramento ambiental;

•

Elaboração e execução de projetos de reflorestamento.

•

PRAD: Plano de Recuperação de Áreas Degradadas.

RECURSOS HÍDRICOS Trabalhos realizados pelo departamento de RECURSOS HÍDRICOS da EEA – EMPRESA DE ENGENHARIA AMBIENTAL. •

Outorga de águas superficias;

•

Estudos de Viabilidade de Implantação (EVI);

•

Plano de Bacias;

•

Estudo de autodepuração no corpo receptor;

•

Poluição e remediação hídrica;

•

Estudo do potencial poluidor.

•

Avaliação dos recursos hídricos;

•

Cálculo do Q7,10.

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SANEAMENTO Trabalhos realizados pelo departamento de SANEAMENTO da EEA – EMPRESA DE ENGENHARIA AMBIENTAL. •

Projetos de ETE para Loteamentos Residenciais;

•

Projetos de ETE para municípios;

•

Projetos de ETA (industrial e municipal);

•

Projetos de efluentes industriais;

•

Projetos de rede de esgoto, rede de água e galeria de água pluvial;

•

Projeto de instalações hidráulica sanitária industrial, comercial e residencial;

•

Consultoria para operação de ETE e ETA;

•

Implantação do sistema de qualidade em ETE e ETA;

•

Gerenciamento técnico de ETE e ETA;

•

Terceirização de ETE e ETA;

•

Consultoria “on – line” de ETE e ETA.

RESÍDUOS SÓLIDOS Trabalhos realizados pelo departamento de RESÍDUOS SÓLIDOS da EEA – EMPRESA DE ENGENHARIA AMBIENTAL. •

Disposição de lodo de ETE na agricultura;

•

Projetos de fertirrigação;

•

Compostagem;

•

Projetos de aterro sanitário;

•

Plano de coleta e reciclagem de lixo;

•

Destinação de resíduos;

•

Projeto de remediação de áreas contaminadas;

•

Operação e terceirização de aterros e gerenciamento de resíduos sólidos;

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ENGENHARIA CIVIL Trabalhos realizados pelo departamento de ENGENHARIA CIVIL da EEA – EMPRESA DE ENGENHARIA AMBIENTAL. •

Aprovação de loteamentos no GRAPROHAB;

•

Topografia;

•

Fiscalização de obras;

•

Plano diretor municipal e de água e esgoto;

•

Zoneamento municipal;

•

Plantas de empresas e desenhos industriais;

•

Assessoria e consultoria para economia de água das empresas;

•

Construções e reformas de obras hidráulicas e ambientais.

•

Gerenciamento de Obras;

ENGENHARIA DE SEGURANÇA Trabalhos realizados pelo departamento de ENGENHARIA DE SEGURANÇA da EEA – EMPRESA DE ENGENHARIA AMBIENTAL. •

PPRA – plano de prevenção a riscos ambientais;

•

PGR – plano de gerenciamento de riscos;

•

Laudos e perícias trabalhistas;

•

Avaliação de risco;

•

Ruído e laudos;

•

Poluição atmosférica;

•

Estudo de Análise de Risco;

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GEOLOGIA Trabalhos realizados pelo departamento de GEOLOGIA da EEA – EMPRESA DE ENGENHARIA AMBIENTAL. •

Passivo ambiental;

•

Sondagens a trado e a percussão;

•

Geo-renferenciamento ambiental;

•

Outorga de poços rasos e profundos;

•

Monitoramento da qualidade das águas subterrâneas;

•

Licenciamento DNPM (Mineração);

•

Instalação de poços de monitoramento.

GERENCIAMENTO AMBIENTAL E DE ETES

Trabalhos realizados pelo departamento de GERENCIAMENTO AMBIENTAL da EEA – EMPRESA DE ENGENHARIA AMBIENTAL. •

Consultoria à distância;

•

Modelagem matemática de ETE e ETA em laboratório;

•

Estudos de simulação e comportamento de ETE;

•

Levantamento de dados cinéticos de ETA e ETE;

•

Gerenciamento ambiental de empresas e ETES;

•

Implantação de SGA – sistema de gestão ambiental;

•

Quantificação e qualificação do esgoto a ser tratado;

•

Requisitos de qualidade do efluente de saída;

•

Análises laboratoriais;

•

Confecção de manuais de procedimentos, operacionais e de instalação;

•

Assessoria para elaboração de editais públicos e privados;

P R I N C I P A I S P R O J E TO S R E A L I ZA D O S PREFEITURAS

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

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Prefeitura Municipal de Ipeúna (SP); - Licença Ambiental para o aterro sanitário do município.



Prefeitura Municipal de Analândia – PROESP – Analândia (SP); - Projeto de ETE para tratamento de esgoto sanitário produzido pelo

município. 

Prefeitura Municipal de Rio Claro (SP); - RAP do Aeroporto Regional de Rio Claro.



Prefeitura Municipal de Ipeúna – Barijan Engenharia – Ipeúna (SP); - Projeto de ETE para tratamento de esgoto sanitário produzido pelo

município. 

Prefeitura Municipal de Amparo – Florescer – Amparo (SP); - Projeto de ETE para tratamento de esgoto sanitário produzido pelo

município. 

Prefeitura de Santa Gertrudes – STS Engenharia – Santa Gertrudes (SP); - Projeto de ETE para tratamento de esgoto sanitário produzido pelo

município. 

Prefeitura do Município de Extrema – STS Engenharia – Extrema (MG); - Projeto de tratamento de esgoto sanitário produzido pelo município.



Prefeitura do Município de Saltinho – Saltinho (SP); - Outorga da represa de abastecimento de água do município.

AUTARQUIAS PÚBLICAS E FUNDAÇÕES



INFRAERO – Macaé (RJ); - EIA/RIMA da ampliação do Aeroporto de Macaé.



PETROBRÁS REDUC – PREFACC – Duque de Caxias (RJ); - Tratamento de efluentes de canteiro de obras com 800 funcionários;



PETROBRÁS – PREFACC – Macaé (RJ); - Tratamento de efluentes para 750 funcionários e restaurante com 750 refeições;



DAAE – Rio Claro (SP); - Curso de treinamento para operação de ETE;



Fundação Bradesco – Bodoquena (MS); - Projeto de ETEs para escola piloto para crianças carentes;



Fundação Municipal de Ensino de Piracicaba – Rio Claro (SP);

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- Consultoria para o Plano Diretor para esgoto sanitário no município de Rio Claro (SP); 

Águas de Limeira – Limeira (SP); - Outorga de travessia e Laudo Florestal;

MINERADORAS



CRS Mineradora – Analândia (SP); - RAP realizado para a viabilização da extração de areia;



Mineradora Ipeúna – Ipeúna (SP); - Retirada de licença ambiental para a extração de areia no CETESB e DNPM;



Minercon Mineradora de Areia – Analândia (SP); - Gerenciamento Ambiental;



Concrepav Ltda. – SGA : ISO 14000 – Campinas (SP, RS, PR e RJ); - Gerenciamento Ambiental em 35 unidades da Concrepav;

INDÚSTRIA QUÍMICA OU FIBRA DE VIDRO



Owens Corning – Rio Claro (SP); - Projeto de ETEs compactas para tratamento de esgoto sanitário.



EDRA – SANEAMENTO – Ipeúna (SP); - Projeto de ETEs compactas em Fibra de Vidro;



EDRA ECOSISTEMAS – Ipeúna (SP); - PGR – plano de gerenciamento de risco;



BAKOF TEC – Frederico (RS); - Projeto de ETEs compactas em Fibra de Vidro;



ANCEL – Plásticos – Rio Claro (SP); - Projeto de ETEs compactas em Fibra de Vidro;



Tecplás – São José dos Campos (SP); - Projeto de ETEs compactas em Fibra de Vidro;



MVC – Curitiba (PR); - Projeto de ETEs compactas em Fibra de Vidro;



Plastifibra – Novo Hamburgo – (RS); - Projeto de ETEs compactas em Fibra de Vidro;



UPR – Rio Claro (SP);

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- Projeto de ETEs compactas em Fibra de Vidro; 

Basfibra – Ubatuba (SP); - Projeto de ETEs compactas em Fibra de Vidro;

INDÚSTRIA ALIMENTÍCIA OU AGRÍCOLA



La Guasima – Cidade de Nirgua (Estado de Carabobo - Venezuela); - Estação de tratamento de efluentes de um incubatório com 15.000.000 pintos.



IPÊ Agro-avícola – Rio Claro (SP); - Projeto e gerenciamento de ETE para agroindústria com 5.000.000 de pintos.



Usina Maluf – Santo Antônio de Posse (SP) - Licenciamento Ambiental



BR Biotecnologia – Bataguassu (MS); - Adequação da ETE industrial provenientes da Produção de Heparina.



Nestlé Brasil Ltda. – São José do Rio Pardo (SP); - Licenciamento ambiental visando o lançamento de lodo em área agrícola;

 Nestlé Brasil Ltda. – Montes Claros e Teófilo Otoni (MG); - Licenciamento ambiental visando o lançamento de lodo em área agrícola;  Nestlé Brasil Ltda. – Araraquara (SP); - Licenciamento ambiental visando o lançamento de lodo em área agrícola;  Nestlé Brasil Ltda. – Cordeirópolis (SP); - Exigências ambientais o licenciamento do lançamento da ETE no gramado.



Dulcini – Indústria de açúcar líquido – Americana (SP); - Estudos Ambientais por exigência da vigilância Sanitária.



Dulcini – Indústria de açúcar líquido – Americana (SP); - Projeto de ETE para esgoto sanitário;



Dulcini – Indústria de açúcar líquido – Santo Antonio da Posse (SP);

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- Assessoria para Licenciamento Ambiental;



Dulcini – Indústria de açúcar líquido – Santo Antonio da Posse (SP); - Estudos de potencial poluidor dos recursos hídricos;



Dulcini – Indústria de açúcar líquido – Santo Antonio da Posse (SP); - Outorga da captação subterrânea e superficial;

LOTEAMENTOS



Santo Antônio – Prefeitura Municipal de Holambra (SP); -

Projeto

de

tratamento

de

esgoto

sanitário

produzido

pelo

loteamento. 

Chácaras Camanducaia – Prefeitura Municipal de Holambra (SP); -

Projeto

de

tratamento

de

esgoto

sanitário

produzido

pelo

esgoto

sanitário

produzido

pelo

esgoto

sanitário

produzido

pelo

sanitário

produzido

pelo

produzido

pelo

loteamento. 

Paulínia Park – ACISA – Paulínia (SP); -

Projeto

de

tratamento

de

loteamento. 

Jardim do Horto - ACISA – Rio Claro (SP); -

Projeto

de

tratamento

de

loteamento. 

Jardim do Horto 2 - ACISA – Rio Claro (SP); -

Projeto

de

tratamento

de

esgoto

loteamento. 

Jardim Residencial Veccon – VECCON – Sumaré (SP); -

Projeto

de

tratamento

de

esgoto

sanitário

loteamento. 

Jardim Residencial San Marino – Tomasi & Camargo – Rio Claro (SP); -

Projeto

de

tratamento

de

esgoto

sanitário

produzido

pelo

loteamento.



Residencial Florença – Tomasi & Camargo – Sta. Rita do Passa quatro (SP);

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-

Projeto

de

tratamento

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de

esgoto

sanitário

produzido

pelo

loteamento. 

Centro de Lazer Estância dos Pinhais – Ônix Ged – São Carlos (SP); - Projeto de tratamento de esgoto sanitário produzido no centro de

lazer. 

Condomínio Residencial Pq. D. Pedro – PIONEER-VERSA - Campinas (SP); -

Projeto

de

tratamento

de

esgoto

sanitário

produzido

pelo

sanitário

produzido

pelo

sanitário

produzido

pelo

sanitário

produzido

pelo

produzido

pelo

condomínio. 

Jardim Acapulco – Consfran – Catanduva (SP); -

Projeto

de

tratamento

de

esgoto

loteamento. 

Residencial Giovana – Consfran – Pindorama (SP); -

Projeto

de

tratamento

de

esgoto

loteamento.



Jardim Santa Lúcia – Consfran – Catanduva (SP); -

Projeto

de

tratamento

de

esgoto

loteamento.



Residencial Acapulco 2 – Consfran – Catanduva (SP); -

Projeto

de

tratamento

de

esgoto

sanitário

loteamento. 

Vila Pântano II – Antônio Pântano – Santa Bárbara d’Oeste (SP); - Projeto de ETE para tratamento de esgoto sanitário produzido pelo

loteamento. 

Real Park de Sumaré – Real Park empreendimentos – Sumaré (SP); - Projeto de ETE para tratamento de esgoto sanitário produzido pelo

loteamento. OUTRAS INDÚSTRIAS



LG Eletronics – Divisão – Taubaté (SP); - Tratamento de efluentes de refeitório da empresa;



John Crane do Brasil – Rio Claro (SP); - Tratamento de efluente industrial (óleo solúvel).



Borg Warner – Campinas (SP); - Tratamento de efluentes sanitários produzidos pela empresa.

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- Gerenciamento da ETE. 

DIBUSA – Santa Rita do Passa Quatro (SP); - ETE para tratamento de efluentes de indústria de Pet.



Metalúrgica Barão Ltda. – Leme (SP); - Projeto de tratamento de efluente de banho de tinta. - Licenciamento Ambiental.



WIREX CABLE – Santa Branca (SP); - Projeto e gerenciamento de ETEs;



Itaúna – Indústria de Papel; - Gerenciamento Ambiental;



BRASTEMP – Rio Claro (SP); - Palestra sobre Meio Ambiente para a semana de SIPAT realizada na

empresa. 

Pólo Engenharia e Construções – Leme (SP); - ETE para canteiro de obras.



Hotel IBIS – Indaiatuba (SP); - Tratamento de esgoto sanitário do hotel;



Hotel IBIS – Piracicaba (SP); - Tratamento de esgoto sanitário do hotel;

Capítulo 0: Iniciação ao tratamento de esgoto e ao meio ambiente. 0.1. Introdução

Curso de Tratamento de Esgoto

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O aluno participante deste curso deve ter uma visão global e cibernética que o leve a entender a natureza de maneira diferente. Tentaremos aqui formar um tipo de profissional que além de ótimo técnico, consiga entender que apesar da ciência, a natureza é a mãe da sabedoria. O aluno perceberá com uma visão ampla, que a natureza regula as nossas vidas e nos dá todas as possibilidades de desenvolvimento. No contexto deste curso será mostrado que o entendimento do meio ambiente é um tanto quanto complexo, sendo necessária noções de matemática, educação, engenharia, biologia, química, sociologia, geologia, advocacia, economia, psicologia, agronomia e filosofia. Perceber o que é um desequilíbrio ecológico, é fator importante neste curso e saber a diferença entre crescimento e desenvolvimento é fundamental para um profissional da área de tratamento de

“É de fundamental importância conhecer a diferença entre crescimento e desenvolvimento”

esgotos e meio ambiente. Por fim, tratamento de esgoto é política, técnica e filosofia, sendo que nunca um profissional da área conseguirá bons frutos, apenas com estações de tratamento de esgoto. São necessárias leis, educação e principalmente respeito pelo meio em que se vive. Apesar da técnica necessária para projetar os reatores, o entendimento das leis é essencial para a escolha da área a ser implantada, da eficiência exigida e consequentemente do tipo de tratamento. Verificam-se várias estações de tratamento de esgoto com ótimo projeto e desempenho não enquadradas na lei devido a erros de localização e desconhecimento das leis. No item seguinte serão abordadas as leis necessárias para aprovação de um empreendimento que cause danos ao meio ambiente. Deve-se entender principalmente o CONAMA n º 20, não preocupando-se com a memorização deste, mas sim com o entendimento de seu contexto. 0.2 Leis Ambientais. Um dos principais pontos para o sucesso ecológico de um país são as leis existentes que regularizam o uso do meio. Para isso no capítulo zero será demonstrada a situação das principais leis que regem os recursos hídricos e o meio ambiente. Curso de Tratamento de Esgoto

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A constituição promulgada em 05/10/1988 aborda um capítulo inteiro sobre a proteção ambiental. Art. 21

Constituição Brasileira: capítulo sobre meio ambiente. Compete a união criar o sistema nacional de gerenciamento de Recursos

Art. 22º

Hídricos (Criado através da lei n º 9433) Compete à união legislar sobre águas, energia, jazidas, minas, outros

º

recursos minerais e metalurgia. Compete aos municípios, estados e união proteger o meio ambiente e

º

Art. 23

combater a poluição em qualquer de suas formas. Compete à união e estados legislar sobre florestas, defesa do solo, dos

º

Art. 24

recursos naturais e controle da poluição. Os municípios podem legislar. Retrata a lei 6938/81: política nacional do meio ambiente.

º

Art. 225

É importante salientar que em esfera nacional existe uma autorização para que os estados e municípios legislem sobre a proteção dos Recursos Naturais. A Política Nacional do Meio Ambiente tem como objetivo

a

compatibilização

do

desenvolvimento

econômico com a preservação do meio ambiente e equilíbrio ecológico. Para isso a lei n º 6938/81 revogada pelo decreto 99274 de 06/06/90 estabelece instrumentos de apoio.

“O CONAMA 20 estabelece a classificação das águas de acordo com seus usos preponderantes”

Instrumentos de apoio à Política Nacional do Meio Ambiente são: Conselho de Governo (acessora o Presidente da República), Conselho Nacional do Meio Ambiente CONAMA (órgão que define as normas), Instituto Brasileiro de Meio Ambiente – IBAMA (órgão executor) e órgãos Estaduais e Municipais ligados à proteção do meio ambiente. Todos os instrumentos de apoio a Política Nacional do Meio Ambiente estão subordinados ao ministério do Meio Ambiente. A Política Nacional do Meio Ambiente estabelece (artigo 17/22 do Decreto 99274/90) o sistema de tríplice licença: Licença Prévia, Licença de Instalação e Licença de Operação. Devem ser submetidas às licenças as obras ou atividades consideradas poluidoras. As licenças são expedidas pelos órgãos estaduais ou através do IBAMA para atividades de significativo impacto ambiental. Curso de Tratamento de Esgoto

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Para a aprovação de estações de tratamento de esgoto, uma das principais normas é estabelecida pelo CONAMA n º 20 de 08 de junho de 1986 que será mais bem abordada no item 0.3 deste capítulo. A Lei Federal n º 9433 de 08 de janeiro de 1997 veio dispor sobre a Política Nacional de Recursos Hídricos. Ela disciplina a cobrança pelo uso, sua outorga, rateio de custos e institui penalidades através do sistema nacional de gerenciamento de Recursos Hídricos. Existe também a Lei dos Crimes Ambientais n º 9605 de 12 de fevereiro de 1998 que penaliza crimes contra o meio ambiente. Como por exemplo, o artigo 33 do capítulo 5 “Provocar, pela emissão de efluentes ou carregamento de materiais, o perecimento de espécies da fauna aquática existente em rios, lagos, açudes, lagoas, baías ou águas jurisdicionais brasileiras: pena de detenção de um a três anos inafiançável e ou

ART 66 “Fazer o funcionário público afirmação falsa ou enganosa, omitir a verdade, sonegar informações ou dados técnicos científicos em procedimentos de licenciamento ambiental: Pena de 1 até 3 anos de detenção e multa de 50 até 50 milhões de reais.”

multas cumulativamente”. A lei dos crimes ambientais é uma ferramenta da cidadania. Cabe a nós, cidadãos, exercitá-la, implementá-la, dar-lhe vida, através do seu amplo conhecimento e da vigilância constante. Sabe-se que os municípios têm promotores ligados ao meio ambiente, sendo assim devemos procurá-los e denunciar, somente assim será valorizada a nossa cidadania. É necessário saber-se que: 1) Temos leis que disciplinam o uso do solo; 2) Nenhum empreendimento poluidor pode ser aprovado sem a tríplice licença (Prévia, Instalação e Operação); 3) Para determinar qual será o nível de tratamento desejado para uma estação de tratamento de esgoto deve-se obedecer à resolução 20 do CONAMA.

Curso de Tratamento de Esgoto

Constituição Brasileira

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0.3 Resolução CONAMA n º 20 Capítulo sobre Meio Ambiente

Política Nacional do Meio Ambiente

IBAMA

CONAMA

Outorgas

Ministério do Meio Ambiente

Conselho de Governo

Uso das águas

Política Nacional dos Recursos Hídricos

Órgãos Municipais e Estaduais

Comitês de Bacias

Agências Hidrográficas

O CONAMA n º 20 diz que os esgotos devem ser tratados, para que os rios mantenham um padrão de acordo com o uso do homem, ou seja, um rio que serve somente para navegação não tem a necessidade de ter uma qualidade para a recreação de contato direto ou para o abastecimento humano. A polêmica é gerada pois esta lei protege o homem e não o meio ambiente. Percebese que os rios de classe 4 praticamente não têm restrições quanto ao lançamento de esgotos. Os córregos urbanos em sua maioria têm classificação n º 4, e são as principais

Curso de Tratamento de Esgoto

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vias de doenças, já que estão próximos a população e são a única opção para a dessedentação dos animais urbanos. Todo rio deverá ter uma classificação de acordo com o padrão de qualidade desejado. Padrão de qualidade é a condição que o rio ao receber um efluente tem de se comportar. O CONAMA n º 20 estabelece um padrão de emissão que se pode lançar em

“Todo empreendimento, cidade, indústria ou qualquer estabelecimento que despeje efluentes nos rios deverão estar enquadrados dentro do padrão de qualidade do rio atingido e do padrão de emissão do órgão poluidor”

qualquer corpo d’água independente do seu padrão de qualidade. A cobrança pelo uso da água será um instrumento de ajuda à despoluição dos córregos, pois quem jogar esgoto no rio pagará por esta poluição, mesmo que esteja dentro da legislação. Esta cobrança deverá ser normauizada e regularizada pelas Agências de Bacias que estão sendo formadas pelos Comitês de Bacias Hidrográficas. A discussão no momento é sobre a forma de cobrança; se será pela classe do rio, vazão, carga orgânica, etc. A problemática está na forma de controle, pois a estrutura fiscalizadora é pequena para a demanda existente. Simplificando, quem não estiver enquadrado no CONAMA 20 será autuado e responderá por processos criminais; já quem estiver enquadrado no CONAMA 20 pagará somente pela poluição remanescente da Estação de Tratamento de Esgoto. Resolução 020/86 - CONAMA D.O.U. Executivo – 30/7/86 Pág. 11356 ART 1º - São Classificadas, segundo seus usos preponderantes, em nove classes, as águas doces, salobras e salinas do Território Nacional: Águas doces:

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I.

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Classe Especial – águas destinadas: a) Ao abastecimento doméstico sem prévia ou com simples desinfecção; b) À preservação do equilíbrio natural das comunidades aquáticas.

II.

Classe 1- águas destinadas: a) Ao abastecimento doméstico após tratamento simplificado; b) À proteção de comunidades aquáticas; c) À recreação de contato primário (natação, esqui aquático e mergulho); d) À irrigação de hortaliças que são consumidas cruas e de frutas que se desenvolvem rentes aos solos e que sejam ingeridas cruas sem remoção de película; e) À criação natural e/ou intensiva (aquicultura) de espécies destinadas à alimentação humana.

III.

Classe 2- águas destinadas:

a) Ao abastecimento doméstico após tratamento convencional; b) À proteção de comunidades aquáticas; c) À recreação de contato primário (natação, esqui aquático e mergulho); d) À irrigação de hortaliças que são consumidas cruas e de frutas que se desenvolvem rentes aos solos e que sejam ingeridas cruas sem remoção de película; e) À criação natural e/ou intensiva (aquicultura) de espécies destinadas à alimentação humana.

IV.

Classe 3 – águas destinadas:

a) Ao abastecimento doméstico após tratamento convencional; b) À irrigação de culturas arbóreas, cerealistas e forrageiras; c) A dessedentação de animais.

V.

Classe 4 – águas destinadas: a) À navegação;

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b) À harmonia paisagística; c) Aos usos menos exigentes; Águas salinas:

VI.

Classe 5 – águas destinadas: a) À recreação de contato primário; b) À proteção das comunidades aquáticas; c) À criação natural e/ou intensiva (aquicultura) de espécies destinadas à alimentação humana;

VII.

Classe 6 – águas destinadas: a) À navegação comercial; b) À harmonia paisagística; c) À recreação de contato secundário.

Águas salobras

VIII. Classe 7 – águas destinadas: a) À recreação de contato primário; b) À proteção das comunidades aquáticas; c) À criação de espécies (aquicultura) destinadas à alimentação humana.

IX.

Classe 8 – águas destinadas: a) À navegação comercial; b) À harmonia paisagística; c) À recreação de contato secundário.

ART 2º - Para efeito desta Resolução são adotadas as seguintes definições:

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a) Classificação: Qualificação das águas doces, salobras e salinas com base nos seus usos preponderantes (sistema de classes de qualidade). b) Enquadramento: Estabelecimento do nível de qualidade (classe) a ser alcançado e/ou mantido em um segmento de corpo d’água ao longo do tempo. c) Condição: Qualificação do nível de qualidade apresentado por um segmento de corpo d’água, num determinado momento, em termos dos usos possíveis com segurança adequada. d) Efetivação do Enquadramento: Conjunto de medidas necessárias para colocar e/ou manter a condição de um segmento de corpo d’água em correspondência com a sua classe. e) Águas Doces: águas com salinidade igual ou inferior a 0,5 %o. f) Águas Salobras: águas com salinidade variando entre 0,5 e 30%o. g) Águas salinas: águas com salinidade igual ou superior a 30 %o. ART 3º - Para Classe Especial são estabelecidos os limite e/ou condições seguintes: -

Coliformes: Ausentes em qualquer amostra

ART 4º - Para as águas classe 1, são estabelecidos os limites e/ou condições seguintes: a) Material Flutuante, inclusive espumas não naturais: Virtualmente ausentes; b) Óleos e graxas: Virtualmente ausentes; c) Substâncias que comuniquem gosto ou odor: Virtualmente ausentes; d) Corantes naturais: Virtualmente ausentes; e) Substâncias que formem depósitos objetáveis: Virtualmente ausentes; f) Coliformes: para uso de recreação de contato primário deverá ser obedecido o Art. 26 desta Resolução. As águas utilizadas para a irrigação de hortaliças ou plantas frutíferas que se desenvolvem rentes ao solo e que são consumidas cruas, sem remoção de casca ou película, não devem ser poluídas por excrementos humanos, ressaltando-se a necessidade de inspeções sanitárias periódicas. Para os demais usos, não deverá ser excedido um limite de 200 coliformes fecais por 100 mililitros em 80% ou mais de pelo menos 5 Curso de Tratamento de Esgoto

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amostras mensais colhidas em qualquer mês; no caso de não haver na região meios disponíveis para o exame de coliformes fecais, o índice limite será de 1000 coliformes totais por 100 mililitros em 80 % ou mais de pelo menos 5 amostras mensais colhidas em qualquer mês. g) DBO5dias a 20º C até 3 mg/l O2; h) OD, em qualquer amostra, não inferior a 6 mg/l O2; i) Turbidez: até 40 unidades nefelométricas de turbidez (UNT); j) Cor: Nível de cor natural do corpo d’água em mgPt/l; k) pH: 6,0 a 9,0; l) Substâncias potencialmente prejudiciais (teores máximos): Alumínio: Amônia não ionizável: Arsênio: Bário: Berílio: Boro: Benzeno: Benzo-a-pireno: Cádmio: Cianetos: Chumbo: Cloretos: Cloro Residual: Cobalto: Cobre: Cromo Trivalente: Cromo Hexavalente: 1,1 dicloroeteno: 1,2 dicloroetano: Estanho: Índice de Fenóis: Ferro solúvel: Fluoretos: Fosfato Total: Lítio: Manganês: Mercúrio: Níquel: Nitrato: Nitrito: Curso de Tratamento de Esgoto

0,1 mg/l Al 0,02 mg/l NH3 0,05 mg/l As 1,0 mg/l Ba 0,1 mg/l Be 0,75 mg/l B 0,01 mg/l 0,00001 mg/l 0,001 mg/l Cd 0,01 mg/l CN 0,03 mg/l Pb 250 mg/l Cl 0,01 mg/l Cl 0,2 mg/l Co 0,02 mg/l Cu 0,05 mg/l Cr 0,05 mg/l Cr 0,0003 mg/l 0,01 mg/l 2,0 mg/l Sn 0,001 mg/l C6H5OH 0,3 mg/l Fe 1,4 mg/l F 0,025 mg/l P 2,5 mg/l Li 0,1 mg/l Mn 0,0002 mg/l Hg 0,025 mg/l Ni 1,0 mg/l N 1,0 Mg/l N 23

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Prata: Pentaclorofenol: Selênio: Sólidos Dissolvidos Totais: Sulfatos: Sulfetos (H2S não Dissociado): Tetracloroeteno: Tricloroeteno: Tetracloreto de Carbono: 2, 4, 6 triclorofenol: Urânio Total: Vanádio: Zinco: Aldrin: Clordano: DDT: Dieldrin: Endrin: Endossulfan: Epóxido de heptacloro: Heptacloro: Lindano ( gama – BHC): Metoxicloro: Dodecloro + Nonacloro: Bifenilas policloradas: (PCB’s): Toxafeno: Demeton: Gution: Mauation: Paration: Carbaril: Compostos organofosforados e carbamatos totais: 2,4 – D: 2,4,5 – TP: 2,4,5 – T:

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0,01 mg/l Ag 0,01 mg/l 0,001 mg/l Se 500 mg /l 250 mg/l SO4 0,002 mg/l S 0,01 mg/l 0,03 mg/l 0,003 mg/l 0,01 mg/l 0,02 mg/l U 0,1 mg/l V 0,18 mg/l Zn 0,01 µ g/l 0,04 µ g/l 0,002 µ g/l 0,005 µ g/l 0,004 µ g/l 0,056 µ g/l 0,01 µ g/l 0,01 µ g/l 0,02 µ g/l 0,03 µ g/l 0,001 µ g/l 0,001 µ g/l 0,01 µ g/l 0,1 µ g/l 0,005 µ g/l 0,01 µ g/l 0,04 µ g/l 0,02 µ g/l 10 µ g/l em Paration 4,0 µ g/l 10,0 µ g/l 2,0 µ g/l

ART 5 º - Para as águas de classe 2, são estabelecidos os mesmos limites ou condições da Classe 1, à exceção dos seguintes: a) Não será permitida a presença de corantes artificiais que não sejam removíveis por processo de coagulação, sedimentação e filtração convencionais;

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b) Coliformes: para uso de recreação de contato primário deverá ser obedecido o ART 26 º desta resolução. Para os demais usos, não deverá ser excedido um limite de 1000 mililitros em 80 % ou mais de pelo menos 5 amostras mensais colhidas em qualquer mês; no caso de não haver, na região, meios disponíveis para o exame de coliformes fecais,

o índice limite será

de até 5000

coliformes totais por 100 mililitros em 80 % ou mais de pelo menos 5 amostras mensais colhidas em qualquer mês; c) Cor: até 75 mg/l Pt/l; d) Turbidez: até 100 UNT e) DBO5 dias a 20 º C até 5 mg/l; f) OD, em qualquer amostra, não inferior a 5 mg/l O2. ART 6º - Para as águas de Classe 3 são estabelecidos os limites ou condições seguintes: a) Materiais flutuantes, inclusive espumas não naturais: virtualmente ausente; b) Óleos e graxas: virtualmente ausentes; c) Substâncias que comuniquem gosto ou odor: Virtualmente ausentes; d) Não será permitida a presença de corantes artificiais que não sejam removíveis por processo de coagulação, sedimentação e filtração convencionais; e) Substâncias que formem depósitos objetáveis: virtualmente ausentes; f) Número de coliformes fecais até 4000 por 100 mililitros em 80 % ou mais de pelo menos 5 amostras mensais colhidas em qualquer mês; no caso de não haver, na região, meios disponíveis para o exame de coliformes fecais, o índice limite será de até 20000 coliformes totais por 100 mililitros em 80 % ou mais de pelo menos 5 amostras mensais colhidas em qualquer mês; g) DBO5 dias a 20 º C até 10 mg/l O2; h) OD, em qualquer amostra, não inferior a 4 mg/l O2; i) Turbidez: até 100 UNT; j) Cor: até 75 mg Pt/l; k) pH: 6,0 a 9,0; l) Substâncias potencialmente prejudiciais (teores máximos): Curso de Tratamento de Esgoto

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Alumínio: Arsênio: Bário: Berílio: Boro: Benzeno: Benzo-a-pireno: Cádmio: Cianetos: Chumbo: Cloretos: Cobalto: Cobre: Cromo Trivalente: Cromo Hexavalente: 1,1 dicloroeteno: 1,2 dicloroetano: Estanho: Índice de Fenóis: Ferro solúvel: Fluoretos: Fosfato Total: Lítio: Manganês: Mercúrio: Níquel: Nitrato: Nitrito: Nitrogênio Amoniacal: Prata: Pentaclorofenol: Selênio: Sólidos Dissolvidos Totais: Substâncias tenso - ativas que reagem com azul de metilênio: Sulfatos: Sulfetos (H2S não Dissociado): Tetracloroeteno: Tricloroeteno: Tetracloreto de Carbono: 2, 4, 6 triclorofenol: Urânio Total: Vanádio: Zinco: Aldrin:

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0,1 mg/l Al 0,05 mg/l As 1,0 mg/l Ba 0,1 mg/l Be 0,75 mg/l B 0,01 mg/l 0,00001 mg/l 0,01 mg/l Cd 0,2 mg/l CN 0,05 mg/l Pb 250 mg/l Cl 0,2 mg/l Co 0,5 mg/l Cu 0,5 mg/l Cr 0,05 mg/l Cr 0,0003 mg/l 0,01 mg/l 2,0 mg/l Sn 0,3 mg/l C6H5OH 5,0 mg/l Fe 1,4 mg/l F 0,025 mg/l P 2,5 mg/l Li 0,5 mg/l Mn 0,002 mg/l Hg 0,025 mg/l Ni 10 mg/l N 1,0 Mg/l N 1,0 mg/l N 0,05 mg/l Ag 0,01 mg/l 0,01 mg/l Se 500 mg /l 0,5 mg/l LAS 250 mg/l SO4 0,3 mg/l S 0,01 mg/l 0,03 mg/l 0,003 mg/l 0,01 mg/l 0,02 mg/l U 0,1 mg/l V 5,0 mg/l Zn 0,03 µ g/l

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Clordano: DDT: Dieldrin: Endrin: Endossulfan: Epóxido de heptacloro: Heptacloro: Lindano ( gama – BHC): Metoxicloro: Dodecloro + Nonacloro: Bifenilas policloradas: (PCB’s): Toxafeno: Demeton: Gution: Mauation: Paration: Carbaril: Compostos organofosforados e carbamatos totais: 2,4 – D: 2,4,5 – TP: 2,4,5 – T:

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0,3 µ g/l 1,0 µ g/l 0,03 µ g/l 0,2 µ g/l 150 µ g/l 0,1 µ g/l 0,1 µ g/l 3,0 µ g/l 30,0 µ g/l 0,001 µ g/l 0,001 µ g/l 5,0 µ g/l 14,0 µ g/l 0,005 µ g/l 100,0 µ g/l 35,0 µ g/l 70,0 µ g/l 100 µ g/l em Paration 20,0 µ g/l 10,0 µ g/l 2,0 µ g/l

ART 7º - Para as águas Classe 4, são estabelecidos os limites ou condições seguintes: a) Materiais flutuantes, inclusive espumas não naturais: Virtualmente ausentes; b) Odor e aspecto: não objetáveis; c) Óleos e graxas: toleram-se incidências; d) Substâncias facilmente sedimentáveis que contribuam para o assoreamento de canais de navegação: virtualmente ausentes; e) Índice de fenóis até 1 mg/l C6H5OH; f) OD superior a 2,0 mg/l em qualquer amostra; g) PH: 6 a 9.

ART 8º - Para as águas Classe 5, são estabelecidos os limites ou condições seguintes: a) Materiais flutuantes: Virtualmente ausentes; Curso de Tratamento de Esgoto

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b) Substância que produzem odor e turbidez: Virtualmente ausentes; c) Óleos e graxas: Virtualmente ausentes; d) Corantes artificiais: Virtualmente ausentes; e) Substâncias que formem depósitos objetáveis: Virtualmente ausentes; f) Coliformes: para uso de recreação de contato primário, deverá ser obedecido o art. 26 desta Resolução. Para uso de criação natural e/ou intensiva de espécies destinadas à alimentação humana e que serão ingeridas cruas, não deverá ser excedida uma concentração média de 14 coliformes fecais por 100 mililitros, com não mais de 10 % das amostras excedendo 43 coliformes fecais por 100 mililitros. Para os demais usos, não deverá ser excedido o limite de 1000 coliformes fecais por 100 mililitros em 80 % ou mais de pelo menos 5 amostras mensais colhidas em qualquer mês; no caso de não haver, na região, meios disponíveis para o exame de coliformes fecais, o índice limite será de até 5000 coliformes totais por 100 mililitros em 80 % ou mais de pelo menos 5 amostras mensais colhidas em qualquer mês; g) DBO5 dias a 20 º C até 5 mg/l O2; h) OD, em qualquer amostra, não inferior a 6 mg/l O2; i) pH: 6,0 a 9,0; j) Substâncias potencialmente prejudiciais (teores máximos): Alumínio: Amônio não ionizável: Arsênio: Bário: Berílio: Boro: Cádmio: Cianetos: Cloro Residual: Cobre: Cromo Hexavalente: Estanho: Índice de Fenóis: Ferro solúvel: Fluoretos: Manganês:

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1,5 mg/l Al 0,4 mg/l NH3 0,05 mg/l As 1,0 mg/l Ba 1,5 mg/l Be 5,0 mg/l B 0,065 mg/l Cd 0,005 mg/l CN 0,01 mg/l Cl 0,05 mg/l Cu 0,05 mg/l Cr 2,0 mg/l Sn 0,001 mg/l C6H5OH 1,4 mg/l Fe 0,1 mg/l F 0,1 mg/l Mn

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Mercúrio: Níquel: Nitrato: Nitrito: Prata: Selênio: Substâncias tenso - ativas que reagem com azul de metilênio: Sulfetos (H2S não Dissociado): Tálio: Urânio Total: Zinco: Aldrin: Clordano: DDT: Demeton: Dieldrin: Endossulfan: Endrin: Epóxido de heptacloro: Heptacloro: Metoxicloro: Lindano (gama-BHC) Dodecloro + Nonacloro: Gution: Mauation: Paration: Toxefano: Compostos organofosforados e carbamatos totais: 2,4 – D: 2,4,5 – TP: 2,4,5 – T:

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0,001 mg/l Hg 0,1 mg/l Ni 10 mg/l N 1,0 Mg/l N 0,005 mg/l Ag 0,01 mg/l Se 0,5 mg/l LAS 0,002 mg/l S 0,1 mg/l Ti 0,5 mg/l U 0,17 mg/l Zn 0,003 µ g/l 0,004 µ g/l 0,001 µ g/l 0,1 µ g/l 0,003 µ g/l 0,034 µ g/l 0,004 µ g/l 0,001 µ g/l 0,001 µ g/l 0,03 µ g/l 0,004 µ g/l 0,001 µ g/l 0,01 µ g/l 0,1 µ g/l 0,04 µ g/l 0,005 µ g/l 10,0 µ 10,0 µ 10,0 µ 10,0 µ

g/l em Paration g/l g/l g/l

ART 9º - Para as águas de Classe 6, são estabelecidos os limites ou condições seguintes: a) Materiais Flutuantes: Virtualmente ausentes; b) Óleos e graxas: Virtualmente ausentes; c) Substâncias que produzem odor e turbidez: Virtualmente ausentes; d) Corantes artificiais: Virtualmente ausentes; e) Substâncias que formem depósitos objetáveis: virtualmente ausentes;

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f) Coliformes: não deverá ser excedido um limite de 4000 coliformes fecais por 100 ml em 80 % ou mais de pelo menos 5 amostras mensais colhidas em qualquer mês; no caso de não haver na região meio disponível para o exame de coliformes fecais, o índice limite será de 20000 coliformes totais por 100 mililitros em 80 % ou mais de pelo menos 5 amostras mensais colhidas em qualquer mês; g) DBO5dias 20º C até 5 mg/l O2. h) OD, em qualquer amostra, não inferior a 5 mg/l O2; i) PH: 6,5 a 8,5, não devendo haver mudança do pH natural maior que 0,2 unidade. ART 10º - Para águas de Classe 7, são estabelecidos os limites ou condições seguintes: a) DBO5 dias a 20 º C até 5 mg/l O2; b) OD, em qualquer amostra, não inferior a 5 mg/l O2; c) pH: 6,5 a 8,5; d) Óleos e graxas: Virtualmente ausentes; e) Materiais Flutuantes: Virtualmente ausentes; f) Substâncias que produzem cor, odor e turbidez: Virtualmente ausentes; g) Substâncias que formem depósitos objetáveis: Virtualmente ausentes; h) Coliformes: Para uso de recreação de contato primário deverá ser obedecido o ART 26º desta Resolução. Para o uso de criação natural e/ou intensiva de espécies destinadas à alimentação humana e que serão ingeridas cruas, não deverá ser excedido uma concentração média de 14 coliformes fecais por 100 mililitros com não mais de 10 % das amostras excedendo 43 coliformes fecais por 100 mililitros. Para os demais usos, não deverá ser excedido um limite de 1000 coliformes fecais em 100 mililitros em 80% ou mais de pelo menos 5 amostras mensais, colhidas em qualquer mês; no caso de não haver, na região, meios disponíveis para o exame de coliformes fecais, o índice limite será de até 5000 coliformes totais por 100 mililitros em 80 % ou mais de pelo menos 5 amostras, colhidas em qualquer mês; Curso de Tratamento de Esgoto

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i) Substâncias potencialmente prejudiciais (teores máximos): Amônia: Arsênio: Cádmio: Cianetos: Chumbo: Cobre: Cromo Hexavalente: Índice de Fenóis: Fluoretos: Mercúrio: Níquel: Sulfetos (H2S não Dissociado): Zinco: Aldrin: Clordano: DDT: Demeton: Dieldrin: Endossulfan: Endrin: Epóxido de heptacloro: Heptacloro: Metoxicloro: Lindano (gama-BHC) Dodecloro + Nonacloro: Gution: Mauation: Paration: Toxefano: Compostos organofosforados e carbamatos totais: 2,4 – D: 2,4,5 – TP: 2,4,5 – T:

0,4 mg/l N 0,05 mg/l As 0,005 mg/l Cd 0,005 mg/l CN 0,01 mg/l Cl 0,05 mg/l Cu 0,05 mg/l Cr 0,001 mg/l C6H5OH 1,4 mg/l F 0,0001 mg/l Hg 0,1 mg/l Ni 0,002 mg/l S 0,17 mg/l Zn 0,003 µ g/l 0,004 µ g/l 0,001 µ g/l 0,1 µ g/l 0,003 µ g/l 0,034 µ g/l 0,004 µ g/l 0,001 µ g/l 0,001 µ g/l 0,03 µ g/l 0,004 µ g/l 0,001 µ g/l 0,01 µ g/l 0,1 µ g/l 0,04 µ g/l 0,005 µ g/l 10,0 µ 10,0 µ 10,0 µ 10,0 µ

g/l em Paration g/l g/l g/l

ART 11º - Para as águas Classe 8, são estabelecidos os limites ou condições seguintes: a) pH: 5 a 9; b) OD em qualquer amostra não inferior a 3,0 mg/l O2; c) Óleos e graxas: toleram-se iricidências; Curso de Tratamento de Esgoto

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d) Materiais flutuantes: Virtualmente ausentes; e) Substâncias que produzem cores cor, odor e turbidez: Virtualmente ausentes; f) Substâncias facilmente sedimentáveis que contribuam para o assoreamento de canais de navegação: Virtualmente ausentes; g) Coliformes: Não deverá ser excedido um limite de 4000 coliformes fecais por 100 ml em 80 % ou mais de pelo menos 5 amostras mensais colhidas em qualquer mês, no caso de não haver, na região, meios disponíveis para o exame de coliformes fecais, o índice será de 20000 coliformes totais por 100 mililitros em 80 % ou mais de pelo menos 5 amostras mensais colhidas em qualquer mês. ART 12º - Os padrões de qualidade das águas estabelecidos nesta Resolução constituemse em limites individuais para cada substância. Considerando eventuais ações sinergéticas entre as mesmas, estas ou outras não especificadas, não poderão conferir as águas capazes de causarem efeitos letais ou alteração de comportamento, reprodução ou fisiologia da vida. $ 1º - As substâncias potencialmente prejudiciais a que se refere esta Resolução, deverão ser investigadas sempre que houver suspeita de sua presença. $ 2º - Considerando as limitações de ordem técnica para a quantificação dos níveis dessas substâncias, os laboratórios dos organismos competentes deverão estruturar-se para atenderem às condições propostas. Nos casos onde a metodologia analítica disponível for insuficiente para qualificar as concentrações dessas substâncias nas águas, os sedimentos e/ou biota aquática deverão ser investigados quanto à presença eventual dessas substâncias. ART 13º – Os limites de DBO, estabelecidos para as classes 2 e 3, poderão ser elevados, caso o estudo da capacidade de autodepuração do corpo receptor demonstre que os teores mínimos de OD, previstos, não serão desobedecidos em nenhum ponto do mesmo, nas condições críticas de vazão (Qcrit = Q7,10 onde Q7,10 é a média das mínimas de 7 dias consecutivos em 10 anos de recorrência de cada seção do corpo receptor).

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ART 14º – Para os efeitos desta resolução, considera-se “Virtualmente ausentes” e “não objetiváveis” teores desprezíveis de poluentes, cabendo aos órgãos de controle ambiental, quando necessário, quantificá-los para cada caso. ART 15º – Os órgãos de controle ambiental poderão acrescentar outros parâmetros ou tornar mais restritos os estabelecidos nesta resolução, tendo em vista as condições locais. ART 16º – Não há impedimento no aproveitamento de águas de melhor qualidade em usos menos exigentes, desde que tais usos não prejudiquem a qualidade estabelecida para essas águas. ART 17º – Não será permitido o lançamento de poluentes nos mananciais subsuperficiais. ART 18º – Nas águas de Classe Especial não serão tolerados lançamentos de águas residuárias, domésticas e industriais, lixo e outros resíduos sólidos, substâncias potencialmente tóxicas, defensivos agrícolas, fertilizantes químicos e outros poluentes, mesmo tratados. Caso sejam utilizadas para o abastecimento doméstico deverão ser submetidas a uma inspeção sanitária preliminar. ART 19º – Nas águas de Classe 1 a 8 serão tolerados lançamentos de despejos, desde que, além de atenderem ao disposto no artigo 21 desta Resolução, não venham a fazer com que os limites estabelecidos para as respectivas classes sejam ultrapassados. ART 20º – Tendo em vista os usos fixados para as classes, os órgãos competentes enquadrarão as águas e estabelecerão programas permanentes de acompanhamento de sua condição, bem como programas de controle de poluição para a efetivação dos respectivos enquadramentos, obedecendo ao seguinte: a) corpo de água que, na data de enquadramento, apresentar condição em desacordo com a sua classe (qualidade inferior à estabelecida), será objeto de providências com prazo

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determinado visando a sua recuperação, excetuados os parâmetros que excedem aos limites devido às condições naturais; b) O enquadramento das águas Federais na classificação será procedido pela SEMA, ouvidos o Comitê Especial de Estudos Integrados de Bacias Hidrográficas – CEEIBH e outras entidades públicas ou privadas interessadas; c) O enquadramento das águas estaduais será efetuado pelo órgão Estadual competente, ouvidas outras entidades públicas ou privadas interessadas; d) Os órgãos competentes definirão as condições específicas de qualidade dos corpos de água intermitentes; e) Os corpos de água já enquadrados na legislação anterior, na data da publicação desta resolução, serão objetos de reestudo a fim de a ela se adaptarem; f) Enquanto não forem feitos os enquadramentos, as águas doces serão consideradas Classe 2, as salinas Classe 5 e as salobras Classe 7; porém, aquelas enquadradas na legislação anterior permanecerão na mesma classe até reenquadramento; g) Os programas de acompanhamento da condição dos corpos de água seguirão normas e procedimentos a serem estabelecidos pelo conselho Nacional de Meio Ambiente – CONAMA. ART 21º – Os efluentes de qualquer fonte poluidora somente poderão ser lançados, direta ou indiretamente, nos corpos de água desde que obedeça às seguintes condições: a) pH entre 5 a 9; b) Temperatura: inferior a 40 º C, sendo que a elevação de temperatura do corpo receptor não deverá exceder a 3 º C; c) Materiais sedimentáveis: Até 1 ml/litro em teste de 1 hora em cone Imhoff. 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; e) Óleos e Graxas: óleos minerais até 20 mg/l e óleos vegetais e gorduras animais até 50 mg/l; f) Ausência de materiais flutuantes; Curso de Tratamento de Esgoto

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g) Valores máximos admissíveis das seguintes substâncias: Amônia:

5,0 mg/l N

Arsênio total:

0,5 mg/l As

Bário:

5,0 mg/l Ba

Boro:

5,0 mg/l B

Cádmio:

0,2 mg/l Cd

Cianetos:

0,2 mg/l CN

Chumbo:

0,5 mg/l Pb

Cobre:

1,0 mg/l Cu

Cromo Hexavalente:

0,5 mg/l Cr

Cromo Trivalente:

2,0 mg/l Cr

Estanho:

4,0 mg/l Sn

Índice de Fenóis:

0,5 mg/l C6H5OH

Ferro solúvel:

15,0 mg/l Fe

Fluoretos:

10 mg/l F

Manganês Solúvel:

1,0 mg/l Mn

Mercúrio:

0,01 mg/l Hg

Níquel:

2,0 mg/l Ni

Prata:

0,1 mg/l Ag

Selênio:

0,05 mg/l Se

Sulfetos:

1,0 mg/l S

Sulfitos:

1,0 mg/l SO3

Zinco:

5,0 mg/l Zn

Compostos organofosforados e carbonatos totais:

1mg/l em Paration

Sulfeto de Carbono:

1,0 mg/l

Tricloroeteno:

1,0 mg/l

Clorofórmio:

1,0 mg/l

Tetracloreto de carbono:

1,0 mg/l

Dicloroeteno:

1,0 mg/l

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h) Tratamento especial se provierem de hospitais e outros estabelecimentos nos quais haja despejos infectados com microorganismos patogênicos. ART 22º – Não será permitida a diluição de efluentes industriais com águas não poluídas, tais como água de abastecimento, água de mar e água de refrigeração. único – Na hipótese de fonte de poluição geradora de diferentes despejos ou emissões individualizadas, os limites constantes desta regulamentação aplicar-se-ão a cada um deles ou ao conjunto após a mistura, a critério do órgão competente. ART 23º – Os efluentes não poderão conferir ao corpo receptor características em desacordo com o seu enquadramento nos termos desta Resolução.  único – Resguardados os padrões de

qualidade do corpo receptor,

demonstrado em estudo de impacto ambiental realizado pela entidade responsável pela emissão, o órgão competente poderá autorizar lançamentos acima dos limites estabelecidos no Artigo 21, fixando o tipo de tratamento e as condições para esse lançamento. Artigo 24º – Os métodos de coleta e análise das águas devem ser os especificados nas normas aprovadas pelo Instituto Nacional de Metrologia, Normauização e Qualidade Industrial – INMETRO ou, na ausência delas, no Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater – APHA – AWWA – WPCF, última edição, ressalvado o disposto no artigo 12. O índice de Fenóis deverá ser determinado conforme o método 510 B do Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 16ª edição, de 1985. Dos artigos 26º a 34º a Resolução trata sobre Balneabilidade. ART 35º – Aos órgãos de controle ambiental compete a aplicação desta resolução, cabendo-lhes a fiscalização para o cumprimento da legislação, bem como a aplicação das penalidades previstas, inclusive a interdição de atividades industriais poluidoras.

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ART 36º – Na inexistência de entidade Estadual encarregada do controle ambiental ou se, existindo, apresentar falhas, omissões ou prejuízos sensíveis aos usos estabelecidos para as águas, a secretaria especial do meio ambiente poderá agir diretamente, em caráter supletivo. ART 37º – Os órgãos estaduais de controle ambiental manterão a Secretaria Especial do Meio Ambiente informada sobre os enquadramentos dos corpos de água que efetuarem, bem como das normas e padrões complementares que estabelecerem. ART 38º – Os estabelecimentos industriais, que causam ou possam causar poluição das águas devem informar ao órgão de controle ambiental, o volume e o tipo de seus efluentes, os equipamentos e dispositivos antipoluidores existentes, bem como seus planos de ação de emergência sob pena das sanções cabíveis, ficando o referido órgão obrigado a enviar cópia dessas informações a SEMA, a STI (mic), ao IBGE (SEPLAN) e ao DNAEE (MME). ART 39º – Os Estados, Territórios e o Distrito Federal, através dos respectivos órgãos de controle ambiental, deverão exercer sua atividade orientadora, fiscalizadora e punitiva das atividades potencialmente poluidoras instaladas em seu território, ainda que os corpos de água prejudicados não sejam de seu domínio ou jurisdição. ART 40º – O não cumprimento ao disposto nesta Resolução acarretará aos infratores as sanções previstas na Lei n º 6938, de 31 de agosto de 1981, e sua regulamentação pelo Decreto nº 88 351, de 01 de junho de 1983.

Caso o estudo de impacto ambiental não mostre o resguardo do padrão de qualidade, pode-se enquadrar os responsáveis pelo lançamento nas leis penais sobre o meio ambiente. 0.4 Despoluição de córregos Urbanos. Curso de Tratamento de Esgoto

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Um rio natural é aquele que não tem a interferência do homem, ou seja, não existe matéria poluidora despejada. Nele convivem num total equilíbrio diversos tipos de peixes, algas, plantas, microrganismos, bactérias e etc. Com o despejo de esgoto nas águas, a quantidade de matéria orgânica aumenta intensamente. Matéria orgânica de forma simplificada é considerada alimento para muitas formas de seres vivos, o grande problema é que a taxa de reprodução de algumas espécies é maior que a das outras. O crescimento acelerado de algumas bactérias e microrganismos leva a mudança brusca no pH e a diminuição do nível de oxigênio no rio, onde sem oxigênio poucas espécies vivem no sistema aquático. Rio totalmente limpo

Rio com início de poluição

Rio poluído

Rio totalmente poluído

“Desequilíbrio ecológico é o aumento de habitantes de uma única espécie e conseqüente desaparecimento de outras.”

Na figura anterior verificamos que quando o rio está totalmente limpo, vivem em equilíbrio, peixes, plantas e bactérias. O rio apresenta parâmetros suficientes para a

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sobrevivência de cada espécie, mas quando inicia-se o despejo de esgoto, as bactérias que estavam controladas pela falta de “alimentação” crescem demasiadamente, por estarem recebendo matéria orgânica que é sua fonte de crescimento. Estas bactérias em ambiente propício irão consumir o oxigênio, causando a morte dos peixes mais sensíveis. Outro problema é o aumento da cor da água devido ao aumento da poluição, que impossibilitará a entrada de luz solar e, portanto acarretará na morte das plantas submersas. Com o aumento da matéria orgânica e constante diminuição dos níveis de oxigênio, ocorrerá cada vez mais, uma queda no número de espécies. Na fase crítica onde o rio é considerado totalmente morto, o nível de Oxigênio Dissolvido é menor que 2 mg/l e as bactérias aeróbias apresentam dificuldades de sobrevivência. Nessa fase o rio está em estado de anaerobiose, onde somente vivem espécies de microrganismos que não necessitam de oxigênio para sua sobrevivência. O rio fica negro, borbulha devido a liberação de gases, dentro dele já não existe mais luz e oxigênio. Poucos animais conseguem sobreviver sob ele. Apenas algumas espécies de bactérias e vírus são capazes de viver e o que era um meio em equilíbrio, transforma-se em desequilíbrio ecológico. O tratamento de esgoto depende de fatores políticos, e hoje com a mídia abrindo espaço para eventos ligados à preservação ambiental ficam atraentes, as obras de saneamento básico. A construção de estações de tratamento de esgotos juntamente com seus respectivos coletores têm se tornado um fato, mas o problema é que os córregos urbanos continuam poluídos após estes grandes e divulgados investimentos, levando a um descrédito da população em relação ao órgão realizador. Acontece que os sistemas de coletas são deficientes, e grande parte dos esgotos que deveriam estar indo para as estações tratamento de esgoto são lançados nos córregos urbanos, sem um devido tratamento. As principais formas de lançamentos irregulares são extravasores instalados em poços de visitas, que entopem em época de chuva; Sub-bacias sem cota com o interceptor obrigando ao lançamento direto no córrego; ligações prediais de esgoto Curso de Tratamento de Esgoto

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sanitário em galerias de águas pluviais; entupimento e rompimento de interceptores levando o esgoto a galeria mais próxima; construções e aterros sobre vielas sanitárias. Um trabalho deste porte deveria ser rotineiro nas empresas de Saneamento, mas infelizmente poucas cidades do Brasil o realizam. Emerson Marçal Júnior realizou este trabalho pioneiro e jamais visto na Cidade de Campinas atuando como coordenador do grupo de despoluição de córregos urbanos da Sanasa - Ambiental. O grupo era formado por 6 estagiários e o desafio era a limpeza de um córrego que já apresentava interceptores por toda a sua extensão. “Ao monitorarmos todo o córrego percebemos que num determinado trecho a DBO alterava-se de 30 mg/l para 180 mg/l. Percebemos também que conseguiríamos ter acesso ao local, devido a mata que existia nas margens do córrego e verificamos que

o

cadastro existente estava incompleto; sendo assim resolvemos implantar o uso de um compressor de fumaça a fim de detectar os pontos de lançamento. A partir deste dia começamos a descobrir ligações clandestinas e através

da

conscientização

e

de

obras

reparadoras conseguimos baixar a DBO de 30 para 8 mg/l no ponto 1 e de 180 para 18 mg/l

“Acontece que grande parte dos esgotos que deveriam estar indo para as Estações de Tratamento de Esgotos estão sendo lançados nos corpos d’água através de ligações irregulares. O órgão público responsável fica em descrédito com a população devido ao alto valor investido e retorno visual inexistente. Com o trabalho de despoluição de córregos urbanos os resultados são visíveis e a população aprova a obra.”

no ponto 2”. Através de tecnologia de baixo custo como o injetor de fumaça, bolinhas de isopor, corantes para a água, trabalho de conscientização e medidas restauradoras consegue-se realmente transformar esgoto “a céu aberto” em córregos urbanos de boa aparência.

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0.5 Principais parâmetros analisados para diagnosticar um esgoto. PH (Potencial Hidrogênico) A medida do pH é a concentração hidrogênica das águas, o mesmo deve se encontrar entre 6,0 e 8,0. Valores fora desta faixa tornam o meio extremamente seletivo para vários seres vivos. OD (Oxigênio Dissolvido) Concentração de oxigênio dissolvido na água. Alcalinidade Em geral, quanto maior o valor da alcalinidade, maior será a capacidade da água residuária manter seu pH próximo do neutro. Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) A DBO expressa a quantidade de oxigênio utilizada por microrganismos aeróbios para oxidar biologicamente a matéria orgânica. Demanda Química de Oxigênio (DQO) A DQO expressa a quantidade de oxigênio utilizada para oxidar quimicamente a matéria orgânica. Sólidos Sedimentáveis (SS). A análise de SS permite determinar o volume ocupado pelos sólidos após sedimentação em cone Inhoff, por uma hora. Sólidos Totais (ST) e Sólidos Suspensos Totais (SST) Resíduo Total ou Sólidos Totais (ST) é o termo empregado para material que permanece em um cadinho após evaporação da água da amostra e sua subsequente

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secagem em estufa, a 103ºC - 105°C. Sólidos Suspensos Totais (SST) constituem-se da fração dos ST que fica retida em um filtro. Sólidos Fixos Totais (SFT) e Sólidos Suspensos Fixos (SSF). Resíduo Fixo ou Sólidos fixos Totais (SFT) é o termo empregado para a fração de ST após incineração em mufla a 600°C. Nessas condições, toda matéria orgânica é transformada em CO2 e água, restando, no cadinho, apenas os sólidos inorgânicos. Sólidos Suspensos Fixos (SSF) é o termo empregado para a fração de SFT filtrada em membrana, após calcinação a 600°C. O SSF mede aproximadamente a quantidade de areia presente. Sólidos Voláteis Totais (SVT) e sólidos Suspensos Voláteis (SSV). Resíduo Volátil de Sólidos Voláteis Totais (SVT) é o termo empregado para a fração de ST que se perde após calcinação em mufla a 600°C. Sólidos Suspensos Voláteis (SSV) correspondem à fração de SST, que se perde após calcinação em mufla a 600°C. Para lodos biológicos a concentração de SSV é relacionada à quantidade de biomassa presente. Para lodos primários, a concentração de SSV, é relacionada ao conteúdo de matéria orgânica morta presente. Nitrogênio O nitrogênio apresenta-se principalmente como nitrogênio orgânico, nitrogênio amoniacal, nitrito e nitrato. O nitrogênio orgânico ocorre em esgotos sanitários, principalmente devido à presença de proteínas ou seus produtos de degradação como poliptiptídeos e aminoácidos. A degradação desses compostos e de uréia gera nitrogênio amoniacal. O nitrogênio amoniacal, pode estar presente em águas residuárias industriais que utilizam sais de amônia ou uréia. As formas oxidadas de nitrogênio, (nitritos e nitratos) podem estar presentes em efluentes de sistemas de tratamento aeróbios, ou nas águas residuárias industriais. A presença excessiva de nitrogênio causa a eutrofização dos corpos d’água, que é a proliferação de algas.

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Fósforo O fósforo encontra-se presente em águas residuárias, principalmente como ortofosfatos e polifosfatos, bem como na forma de fósforo orgânico. A presença excessiva de fósforo causa a eutrofização dos corpos d’água. Sulfatos O íon sulfato é um dos principais ânions presentes em águas naturais. Em ambiente anaeróbio, os sulfatos geram sulfetos que são responsáveis por problemas de corrosão, pela emissão de odor desagradável e que, dependendo da concentração podem causar inibição a determinados processos biológicos como a metanogênese. Óleos e Graxas O termo óleos e graxas aplica-se a grande variedade de substâncias orgânicas que são extraídas das soluções ou suspensões aquosas por hexana ou triclorofluoretano (Freon). Hidrocarbonetos, ésteres, óleos, gorduras, ceras e ácidos orgânicos de cadeia longa são os principais materiais que são dissolvidos por esses solventes.

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0.6 Relações importantes ao tratamento de esgoto: a) indicação de tratamento biológico ou físico – químico: DBO/DQO > 0,6

Tratamento por processo biológico;

0,2 < DBO/DQO < 0,6

Tratamento biológico possível;

DBO/DQO < 0,2

Tratamento biológico muito difícil.

Outras relações importantes são aquelas entre sólidos fixos e sólidos voláteis. Relações SF/SV, SSF/SSV, SDF/SDV elevadas indicam a predominância absoluta de material inerte na água residuária e a necessidade de sua separação prévia a fim de se efetivar o tratamento biológico. b) indicação da necessidade de desarenador: A concentração de SSF fornece a estimativa grosseira da concentração de partículas inertes (por exemplo, a areia) podendo ser utilizada, na ausência de dados mais precisos, no projeto de certas unidades destinadas a remover essas partículas. c) indicação de alta salinidade: Concentrações elevadas de sólidos dissolvidos fixos (SDF) em comparação com sólidos dissolvidos voláteis (SDV) indicam água residuária com alta salinidade e a provável necessidade de tratamento físico-químico, uma vez que esses sais não são efetivamente removidos em processos biológicos. d) Indicação de processo biológico aeróbio ou anaeróbio: As relações nutricionais entre carbono, nitrogênio e fósforo são de extrema importância como verificação prévia da necessidade de se adicionar nutrientes à água residuária a ser tratada por processo biológico. Processos aeróbios:

DBO:N:P de 100:5:1.

Processos anaeróbios:

DQO:N:P de 500:5:1

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e) Indicação da necessidade de decantador primário: A presença de Sólidos Sedimentáveis é indicativa da necessidade de unidade de sedimentação antecedendo as unidades de tratamento biológico convencionais aeróbias, ou os reatores anaeróbios, principalmente se o teor de SSF é elevado. f) Indicação da necessidade de caixa de gordura: Em geral, concentrações de óleos e graxas superiores a 50 mg/l são consideradas elevadas, podendo prejudicar o tratamento biológico. g) balanço de sólidos:

Sólidos Totais (ST)

Sólidos Suspenso Totais (SST)

Sólidos Suspensos Voláteis (SSV)

Sólidos Suspenso Fixos (SSF)

Sólidos Voláteis Totais (SVT)

Sólidos Dissolvidos Totais ( SDT)

Sólidos Dissolvido Voláteis (SDV)

Sólidos Dissolvidos Fixos (SDF)

Sólidos Fixos Totais (SFT)

ST = SST + SDT = SSV + SSF + SDV + SDF = SVT + SFT; SVT = SSV + SDV e SFT = SSF + SDF;

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SST = SSV + SSF e SDT = SDV + SDF; As relações descritas servem para o profissional fazer uma análise geral da estação de tratamento de esgoto, podendo aplicá-las de forma prática e rápida. Como objetivo deste curso demonstram-se parâmetros e tabelas para facilitar o entendimento e o trabalho em futuras consultorias. Não temos o objetivo que o aluno termine o curso sabendo fazer um projeto executivo, mas que ele tenha condições de ser um ‘clínico geral’ na área de tratamento de esgoto, conseguindo realizar um estudo de concepção e de alternativas, sabendo os caminhos necessários para aprovação de uma estação e principalmente sabendo fundamentos operacionais dos principais tipos de tratamento. Não será comum neste curso o uso de exemplos com respostas, pois acreditamos que esta metodologia ‘vicia’ o estudante ao erro e inibe a forma de raciocínio. Todas as respostas das questões serão analisadas com comentários, avaliando-se as respostas individualmente.

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0.7 Questões: 1) Caso verifique-se um crime ambiental, deve se dirigir a quem? a) Procurador do meio ambiente (

);

b) Política Nacional do Meio Ambiente ( c) IBAMA (

);

);

d) Órgão Estadual fiscalizador (

);

e) As respostas a , c, d estão corretas (

).

2) Uma indústria altamente poluidora quer se instalar próximo a uma área de proteção ambiental, onde existe uma numerosa variedade de espécies. Se uma indústria lhe contratar, qual decisão você defenderia? a) Aceitaria o desafio de tratar os esgotos desta firma próximo a área escolhida (

);

b) Tentaria convencê-los de que seria ideal um estudo de viabilidade ambiental (

);

c) Negaria o pedido por ser perto de área de proteção Ambiental (

);

d) Mostraria que eles não conseguiriam as licenças de instalação (

);

e) NDA (

);

3) O que é desequilíbrio ecológico? a) O homem, a barata e os ratos em uma cidade (

);

b) Os mosquitos, corujas, ratos, morcegos, grilos, sapos e outros ( c) Muitas espécies, com número de habitantes equilibrados ( d) Poucas espécies com um número excessivo de habitantes ( e) As respostas a e d estão corretas (

);

); );

);

4) Responda se a afirmação é correta: a)

O esgoto daquela indústria não tem o padrão de qualidade dentro da legislação (

) correta

(

) incorreta

b) O esgoto daquela indústria não tem o padrão de Emissão dentro da legislação ( c)

) correta

(

) incorreta

O efluente daquela indústria vai tirar o enquadramento daquele rio (

) correta

(

) incorreta

d) O efluente daquela indústria misturado ao rio não atenderá o padrão de qualidade estabelecido

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(

) correta

(

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) incorreta

5) Escreva o que é padrão de qualidade? Qual a sua importância? 6) Escreva o que é padrão de Emissão? Qual a sua importância? 7) Quais as principais leis que regulamentam os recursos hídricos? 8) Explique as fases de poluição de um rio? 9) O que você entende por desenvolvimento sustentável? Crescer e se desenvolver são sinônimos? 10) Uma cidade para ter qualidade de vida, necessariamente tem que ser desenvolvida? 11) Você acha que as pessoas morrem mais de diarréias, câncer e AIDS em cidades grandes ou pequenas proporcionalmente? Justifique a sua resposta? 12) Você acha que as pessoas morrem mais de diarréias, câncer e AIDS em cidade desenvolvidas ou subdesenvolvidas? 13) Somente as estações de tratamento de esgoto salvariam a qualidade de nossos rios? Justifique? 14) Em 1950 praticamente não tínhamos nenhum rio poluído, quantos anos você acha que levaríamos para despoluí-los? 15) Se você fosse o Presidente da República qual seria seu plano para Despoluição de Córregos? Você mudaria alguma das leis? 16) Qual é a diferença fundamental entre os parâmetros DQO e DBO? 17) Que problemas ao Rio podem ser causados pela presença de nitrogênio e fósforo? 18) Faça um esquema de uma ETE completa (será questão do primeiro teste). 19) Quanto de areia aproximadamente existe neste esgoto doméstico? ST = 200 mg/l;

SFT = 80 mg/l;

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SDF = 50 mg/l

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20) Calcule a concentração de SST em mg/l? SSV = 100 mg/l;

SDV = 100 mg/l;

SDF = 100 mg/l;

SFT = 200 mg/l

21) Calcule a concentração de ST em mg/l? SVT = 100 mg/l;

SDV = 50 mg/l;

SSF = 800 mg/l;

SDF = 200 mg/l

22) Que tipo de tratamento você indicaria para os seguintes esgotos: a) DBO = 180 mg/l;

DQO = 180 mg/l;

N = 20 mg/l;

P = 10 mg/l

b) DBO = 1800 mg/l;

DQO = 5000 mg/l;

N = 60 mg/l;

P = 10 mg/l

c) DBO = 1800 mg/l;

DQO = 5000 mg/l;

N = 100 mg/l;

P = 200 mg/l

d) DBO = 180 mg/l;

DQO = 1800 mg/l;

N = 100 mg/l;

P = 100 mg/l

e) DBO = 180 mg/l;

DQO = 350 mg/l;

N = 20 mg/l;

P = 1 mg/l

f) DBO = 180 mg/l;

DQO = 180 mg/l;

N = 9 mg/l;

P = 2 mg/l

23) Preencha: Nome completo:

Data de nascimento:

Sexo:

Profissão:

Formação: Onde Trabalha: Endereço do trabalho: Telefone para contato:

Obs.: Todos os exercícios deverão ser feitos e enviados para a correção, o envio do capítulo seguinte depende da correção dos exercícios. Dúvidas referentes ao texto e sugestões devem ser escritas juntamente com as respostas dos capítulos.

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0.7 Bibliografias consultadas: 01. VIEIRA, S.M.M. (1992). Tratamento Anaeróbio de esgotos domésticos. Ambiente - Revista Cetesb de tecnologia. 6 (1), 16-23. 02. CAMPOS, J.R.(1990). Alternativas para Tratamento de Esgotos Sanitários. Consórcio Intermunicipal das bacias dos rios Piracicaba e Capivari. 03 03. FORESTI, E.(1993). Controle de processos de tratamento de despejos. notas de aula de pós-graduação em hidráulica e saneamento na EESC-USP 04. FORESTI, E.(1998) – “Notas da aula de Processos e Operações em Tratamento de Resíduos SHS-705”, Pós Graduação em Hidráulica e Saneamento na Escola de Engenharia de São Carlos. 05. IMHOFF, K. R.(1986) – Manual de Tratamento de Águas Residuárias. São Paulo. 06. METCALF & EDDY(1979) – “Wastewater engineering – treatment, disposal, reuse”2nd ed.. New York. McGraw-Hill, p. 920. 07. NUNES, J.A.(1996) - Tratamento Físico Químico de Águas Residuárias Industriais. 2ª edição Editora J. Andrade. 08. POVINELLI, J.(1993) - Técnicas Experimentais em Saneamento Ambiental. Relatório 3 - Universidade de São Paulo - Escola de Engenharia de São Carlos Departamento de Hidráulica e Saneamento.

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Capítulo 1: Introdução ao Tratamento de esgoto:

1.1 Introdução: A vazão que deve entrar numa estação de tratamento de esgoto é um dos principais parâmetros para se projetar estações de tratamento de esgoto. A vazão tanto serve para o dimensionamento das unidades do sistema de tratamento, quanto para o estudo de autodepuração e enquadramento na legislação vigente. Anteriormente a vazão de esgoto afluente a ETE é importante conhecer também os principais tipos de sistemas de esgotamento sanitário existentes: a.

Sistema de esgotamento Unitário ou Combinado: águas residuárias

(domésticas e industriais), águas de infiltração (água do solo que penetra nas tubulações) e águas pluviais são coletadas pela mesma tubulação. b.

Sistema separador absoluto: as águas residuárias e águas de infiltração

veiculam por tubulação independente da água de chuva. No Brasil, devido a quantidade de chuvas, é adotado o sistema separador absoluto. Os problemas encontrados são os das ligações clandestinas de água de chuva nas redes de esgoto, causando um aumento na vazão de projeto.

“ apenas 10 % dos nossos esgotos são tratados e 30 % são coletados adequadamente”

No Brasil, dos cerca de 160 milhões de habitantes, apenas 48 milhões recebem rede coletora de esgoto sanitário e apenas 16 milhões de pessoas tem seus esgotos tratados. Existem os sistemas locais de tratamento de esgoto que não necessitam de rede coletora, pois os mesmos são tratados no local da sua geração. Este tipo de sistema tem sido ótima solução para várias localidades. Para o projetar as Estações de Tratamento de Esgoto deve-se quantificar e qualificar o melhor possível tanto o esgoto doméstico quanto o industrial. Veremos no capítulo 1 metodologias para a caracterização e quantificação. Curso de Tratamento de Esgoto

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1.2

Vazões de Projeto (esgoto):

a)

Verificação no Local:

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Para elaboração de projetos de pequenas comunidades ou indústrias que já tenham prontas suas instalações, principalmente o sistema de coleta construído. A medição de vazão pode ser de forma manual, com apenas um balde de volume aferido e um cronômetro pode-se determinar a vazão de uma pequena comunidade. Q ⇒ Vazão de esgoto; V ⇒ Volume do recipiente; T ⇒ Tempo de enchimento; Q = V / T; “A vazão é igual ao volume do recipiente dividido pelo tempo em que o mesmo foi preenchido pelo líquido”. Para melhor precisão deve ser feito o maior número de amostras durante um dia. O ideal é medir a vazão 24 vezes por dia durante 1 mês. b)

Medição através de micro medição da água:

Caso exista um controle e confiabilidade no sistema de micro medição e conhecimento do coeficiente de retorno, pode-se calcular a vazão de esgoto. A micro medição é a somatória dos volumes que passam pelos hidrômetros das edificações. O coeficiente de retorno representa a fração da água que retorna ao sistema coletor de esgoto, sendo a outra parte infiltrada nos jardins ou destinada as galerias de água pluvial. Esta metodologia deve considerar a vazão devido a infiltração na rede coletora de esgoto.

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Tabela 1: Valores usuais do coeficiente de retorno ( CR ). Condição Grandes Cidades Cr 0,85

Cidades médias 0,8

Cidades Pequenas 0,7

c) Vazão através da estimativa populacional: Este método é usado principalmente quando o projeto da ETE prever um crescimento populacional durante o tempo de operação. Para isso deve-se estudar vários parâmetros como tendência do crescimento populacional, código de obras, plano diretor, planejamento municipal e etc. O valor encontrado nos dá a estimativa de uma população futura que nos dará o consuma de água e de esgoto. c.1) Método aritmético:

P = P2 + Ka ( t – t2) onde

Ka = ( p2 – p1 ) / ( t2 – t1 ); P1 = População do penúltimo senso; P2 = População do último senso; T1 = ano do penúltimo senso; T2 = ano do último senso; T = ano da projeção; P = População estimada para o ano de projeção.

Método bom para ser utilizado para uma estimativa do crescimento populacional em no máximo 5 anos de projeção.

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c.2) método do prolongamento manual: As previsões das populações futuras podem ser estimadas prolongando-se manualmente a curva, de acordo com a tendência geral verificada, usando um julgamento próprio. No prolongamento manual podem ser utilizados gráficos de locais semelhantes como comparação para a minimização do erro. Este método requer bom senso e conhecimento de locais similares para a comparação. Deve ser sempre usado como parâmetro de comparação de outros métodos de estimativa populacional. c.3) método geométrico:

ln P = ln P2 + Kg ( T – T2 ) onde

Kg = (ln P2 – ln P1) / (T2 – T1); P1 = População do penúltimo senso; P2 = População do último senso; T1 = ano do penúltimo senso; T2 = ano do último senso; T = ano da projeção; P = População estimada para o ano de projeção.

Neste método o crescimento populacional é pressuposto ilimitado, portanto também deve ser usado para tempos curtos de no máximo 5 anos.

c.4) método da curva logística: Curso de Tratamento de Esgoto

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P = K / (1 + e a – b . t ); P0 = População relativa ao tempo T0 ;

K = 2 P 0 P 1 P 2 – ( P 1 )2 ( P 0 + P 2 ) P 0 P 2 – ( P 1 )2

P1 = População relativa ao tempo T1 ; P2 = População relativa ao tempo T2 ; P = População estimada para o ano de projeção;

b=-

1 0,4343d

log P0 ( K – P1) P1 ( K – P0)

T1 – T0 = T2 – T1; P0 , P1 e P2 devem ser tais que Po < P1 < P2; P0 , P1 e P2 devem ser tais que Po x P2 < P1;

a=

1

log ( K – P0)

0,4343

d = intervalo constante entre os anos To, T1 e T2.

P0

A curva logística possui três trechos distintos: crescimento acelerado, crescimento retardado e estabilização. Considera-se neste método um limite de saturação (K). O método é bom para estimativa em até 20 anos, apesar de que se deve sempre comparar este método com o do prolongamento manual. Quanto maior o número de informações sobre a população melhor será a estimativa da vazão.

d) Cálculo da vazão média de esgoto tendo-se estimada a população:

Q = p . q . cr / 1000 ( m3/d ); Q = p . q . cr / 86400 ( l / s );

P ⇒ população estimada; q ⇒ Consumo per capita de água; cr ⇒ Coeficiente de retorno de esgoto; Q ⇒ Vazão do esgoto.

Tabela 2: Consumo per capita de água(q). Curso de Tratamento de Esgoto

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Porte da comunidade Povoado rural Vila Pequena localidade Cidade média Cidade Grande

Faixa da população (hab.) < 5.000 5.000 – 10.000 10.000 – 50.000 50.000 – 250.000 > 250.000

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Consumo per capita- q (l/hab.dia) 90 – 140 100 – 160 110 – 180 120 – 220 150 – 300

Fonte: Sperling, M. V.(1996) Tabela 3: Valores típicos do consumo de água(q): Estabelecimento Aeroporto Alojamento Banheiro Público Bar Cinema / Teatro Escritório Hotel Hotel Indústria (esgoto sanitário ) Lanchonete Lavanderia – Comercial Loja Loja Loja de Departamento Loja de Departamento Restaurante Clínica de Repouso Clínica de Repouso Escola rica Escola média Prisão Prisão

Unidade Passageiro Residente Usuário Freguês Assento Empregado Hóspede Empregado Empregado Freguês Máquina Banheiro Empregado Banheiro Empregado Refeição Residente Empregado Estudante Estudantes Detento Empregado

Vazão (l/unidade.dia) 15 130 25 15 8 50 150 50 70 15 3000 1500 40 2000 40 40 400 50 100 60 400 50

Fonte: NBR 7229, Metcalf & Eddy (1991).

Tabela 4: Consumo de água industrial:

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Ramo Alimentar

Têxtil

Couro Polpa e Papel

Químicas

Mineração

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Tipo

Unidade

Frutas legumes em conservas Doces Açúcar de Cana Matadouros Laticínios Laticínios Margarina

1 ton. de açúcar 1 ton. de produto 1 ton. de açúcar 1 boi / 2,5 porcos 1000 l de leite 1000 l de leite 1 Ton. de margarina 1000 l de cerveja 1 ton. De pão 1000 l de refr. 1 ton. Produto 1 ton. Produto 1 ton. Produto 1 ton. Produto 1 ton. Produto 1 ton. Produto 1 ton. Pele 1000 pares 1 ton. Produto 1 ton. Produto 1 ton. Produto 1 ton. Produto 1 empregado 1 ton. Vidro 1 ton. de sabão 1 ton. de cloro 1 ton. Produto 1 ton. Produto 1 barril (117 l ) 1 ton. Produto 1 ton. Produto 1 ton. Produto 1 ton. Produto 1 ton. Produto 1 ton. Carvão 1 m3 minério

Cervejaria Padaria Refrigerantes Algodão Lã Rayon Nylon – polyester Lavanderia de lã Tinturaria Curtume Sapato Fabricação de Polpa Embranquecimento de Polpa Fabricação de Papel Polpa e papel integrados Tinta Vidro Sabão Ácido, Base e Sal Borracha Borracha sintética Refinaria de petróleo Detergente Amônia Dióxido de Carbono Gasolina Farmacêuticos (vitaminas) Carvão Ferro

Consumo de água (m3 / unidade produzida) 40 20 8 0.4 8 8 15 15 4 3 500 600 50 130 50 50 30 5 150 150 200 220 110 l/d 15 150 50 125 500 0,3 13 115 80 25 25 10 16

Fonte.: CETESB (1976), Metcalf & Eddy ( 1991) .

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Uma maneira de conseguir o valor mais real possível do consumo per capita (q) é através da verificação real, ou seja, uma pesquisa nas edificações similares: 1. Escolhe-se residências ou indústrias com mesmas características da estudada; 2. Verifica a micromedição (através dos hidrômetros) em 12 meses; 3. Verifica a população do bairro ou unidade de produção da indústria estudada; 4.

q = Volume micromedido / (365 dias x população) ou

5.

q = volume micromedido / produção;

6. Verifica se sistemas produtivos são similares no caso de indústria e se população tem mesma característica no caso de residências. obs.: Caso seja inviável o estudo acima deve-se considerar o valor médio da tabela 2. e) Vazão de projeto: Sabe-se que a organização social faz com que os homens tenham atitudes similares. A grande maioria da população usa a água próximo das 12:00 e das 18:00 horas, causando um pico de vazão em alguns horários como mostrado no gráfico 1. Com a variação da vazão variando durante o dia, algumas unidades do sistema de tratamento de esgoto devem ser projetadas para a vazão máxima. Deve-se considerar também as variações de consumo pela mudança de hábito devido às variações de clima nas diversas estações do ano. Tendo sido prática a adoção dos seguintes coeficientes de variação da vazão média de água: K1 = 1,2 ( coeficiente do dia de maior consumo – devido principalmente a temperatura ); K2 = 1,5 ( coeficiente da hora de maior consumo – devido aos hábitos humanos ); K3 = 0,5 ( coeficiente da hora de menor consumo ); Assim: Qmáximo-dia (Qdmáx) = K1 . Q ; Qmáximo-horário (Qhmáx) = K1 . K2 . Q ; Qmínimo ( Qmín )= K3 . Q. Deve-se adicionar aos valores acima a vazão devida a infiltração na rede coletora de esgoto. A norma NBR 9649 da ABNT, diz: “TI, Taxa de contribuição de infiltração, depende de condições locais tais como: Nível de água do lençol freático, natureza do Curso de Tratamento de Esgoto

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subsolo, qualidade da execução da rede, material da tubulação e tipo de junta utilizado. O valor entre 0,05 a 1,0 l/s.km adotado deve ser justificado”. Tabela 5: Taxas de infiltração recomendadas para projetos: Autoria Metcalf & Eddy Inc. SABESP NBR 9649 – ABNT J.R.Campos & F.Y.Hanai

Local EUA Estado de São Paulo Brasil Araraquara

TI (l/s.km) 0,15 a 0,6 0,05 a 0,5 0,05 a 1,0 0,17

Ano 1981 1984 1986 1997

Gráfico 1: Curvas de demanda de água da cidade de Campinas:

40 35 30 25 20 15 10 5 0 1

2

3

4

5

6

7

8

45 40 35 30 25

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

20 15

0 0

1

2

3

4

5

6

7

25 20 15

curva de demanda temperatura

10 5 0 1

2

3

4

5

6

7

8

2 1,9 1,8 1,7 1,6 1,5 1,4 1,3 1,2 1,1 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0

G E RÊ NCIA DE O P E RA ÇÃ O DE Á G UA - S A NA S A - O P A

45 40 35 30 25 20 15

GERÊNCIA DE OPERAÇÃO DE ÁGUA - SANASA - OPA

curva de dem anda tem peratura

10 5 0 0

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

HORA

DEMANDA

35 TEMPERATURA

DEMANDA

40

30

9 1 0 11 12 13 14 15 1 6 17 18 19 20 2 1 2 2 2 3 24

C URVA DE DEMANDA

45

0

8

HO RA

CURVA DE DEMANDA 2 1,9 1,8 1,7 1,6 1,5 1,4 1,3 1,2 1,1 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0

tem peratura

5

GE RÊNCIA DE OPERA ÇÃ O DE ÁGUA - S ANA SA - OP A

HORA

c urva de dem anda

10

TEMPERATURA

0

2 1,9 1,8 1,7 1,6 1,5 1,4 bom ba 1,3 1,2 1,1 curva de dem anda 1 tem peratura 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0

TEMPERATURA

45

C U R VA D E D E M AN D A

DEMANDA

2 1,9 1,8 1,7 1,6 1,5 1,4 1,3 1,2 1,1 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0

TEMPERATURA

DEMANDA

C U RVA D E D EM AN D A

1

2

3

4

5

6

7

8

9 1 0 11 12 13 1 4 15 16 17 1 8 19 20 21 22 23 24

HORA

GERÊNCIA DE OP E RAÇÃO DE Á GUA - S ANAS A - O PA

Como pode-se verificar nos gráficos acima, os valores de vazão de pico e mínima deram 1,5 e 0,5 respectivamente, coerentes com os adotados nos projetos da cidade de Campinas. Os gráficos foram monitorados pelo Eng º Emerson Marçal Júnior através de

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macro medição na saída do reservatório pulmão, que abastece 90 % da cidade de Campinas. O trabalho tinha como finalidade o controle de perdas d’água e serviu como dados técnicos para o setor de planejamento e projetos.

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1.3 Cálculo da vazão de um rio: a ) Método manual para determinação da vazão instantânea: O método manual consiste na disposição de uma bola de isopor na superfície da água, que com a correnteza percorrerá uma distância pré-determinada (L1 + L2) e com a marcação do tempo consegue-se a velocidade média, onde

L1 L2

velocidade média = L1(m) + L2 (m) dividido pelo tempo cronometrado (s). Para diminuir o erro deve-se fazer a tirada de tempo pelo menos 30 vezes. Para o cálculo da vazão deve-se saber a área da seção transversal do rio a cada 10 metros, o valor da seção média deve ser retirado através da média aritmética das várias seções encontradas no decorrer do comprimento L1 e L2 (soma > 50 metros). Através de uma régua mede-se a área da seção transversal com medidas a cada 2 metros, conforme figura abaixo. “A metodologia descrita é imprecisa, mas na falta de equipamentos e dependendo da utilização, o método manual para determinação de vazão instantânea de um rio é uma solução bastante prática e de baixo custo. É uma metodologia ótima para determinação da vazão de córregos urbanos de pequena dimensão no controle da poluição”

O valor da vazão encontrada é em relação a velocidade superficial, pois é o local onde percorre o isopor, sabe-se que a vazão no centro é maior que a da superfície, portanto deve-se multiplicar a vazão encontrada por 1,2 para que se tenha um valor mais próximo do real.

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b) Método para determinação da vazão instantânea através da adição de sais: O método consiste na adição de sais no rio, através de uma vazão conhecida: Qm(l/s) . Sal-m(mg/l) = Qrio(l/s) . Sal-rio(mg/l) + Qad(l/s) . Sal.ad(mg/l); Onde Qm = Qrio + Qad = Vazão do rio (desconhecido) e do sal adicionado (conhecido); Sal-m = Concentração de sal na mistura (conhecido por análises) ; Sal-rio = Concentração de sal no rio antes da adição do sal (conhecido por análises); Sal-ad = Concentração de sal adicionada ao rio (conhecido por análises); Qad

= Vazão adicionada de sal (conhecida); Percebe-se que a única incógnita da equação acima é a vazão do rio, que pode ser

facilmente determinada com algumas análises de sólidos dissolvidos fixos. O Distribuição uniforme do sal

problema

desta

metodologia é a quantidade de sal a ser despejada no rio, pois dependendo da concentração pode-se não ser aceito pelos órgãos de controle.

Outro problema é que a condição de mistura no rio não seja a ideal, para isso é necessário que a adição do sal seja feita uniforme em toda a seção desejada. Para determinação da vazão instantânea de um rio com o mínimo erro deve ser feito os dois métodos descritos acima. Lembre-se que a vazão do rio varia conforme as variações sazonais, portanto estes métodos não podem ser usados para cálculo de autodepuração ou como Q7,10.

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c - Cálculo do Q7,10. O Q7,10 é a medida necessária para o estudo de autodepuração de corpos d’água e consequentemente a definição da eficiência necessária da estação de tratamento de esgoto. Q7,10 (l/s) = C . Xr . ( A + B). Qm; Qm = a + b . p (l/s . km2); ou seja: Q7,10 = C . Xr . ( A + B). ( a + b . p);

Q7,10 ⇒ vazão mínima anual de sete dias consecutivos e período de retorno de 10 anos; Qm ⇒vazão média das mínimas anuais de um mês; C ⇒ relação Q7,10 e Qm; Xr ⇒ coeficiente relativo ao período de retorno; A,B ⇒ coeficientes tabelados; a,b ⇒ coeficientes tabelados; p ⇒ precipitação pluviométrica anual( mm/ano).

Tabela 6: coeficientes para determinação do Q7,10; Região A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U

a -22,14 -29,47 -29,47 -22,14 -22,14 -22,14 -26,23 -29,47 -29,47 -29,47 -26,23 -26,23 -4,62 -26,23 -26,23 -26,23 -4,62 -4,62 -4,62 -4,62 -4,62

b Xr – 10 0,0292 0,706 0,0315 0,706 0,0315 0,748 0,0292 0,708 0,0292 0,708 0,0292 0,708 0,0278 0,632 0,0315 0,748 0,0315 0,708 0,0315 0,708 0,0278 0,689 0,0278 0,759 0,0098 0,759 0,0278 0,689 0,0278 0,689 0,0278 0,619 0,0098 0,633 0,0098 0,661 0,0098 0,661 0,0098 0,661 0,0098 0,594

A 0,3532 0,4174 0,4174 0,5734 0,4775 0,6434 0,4089 0,4951 0,6276 0,4741 0,4951 0,6537 0,6141 0,4119 0,3599 0,3599 0,6537 0,6141 0,5218 0,4119 0,4119

B 0,0398 0,0426 0,0426 0,0329 0,0330 0,0252 0,0332 0,0279 0,0283 0,0342 0,0279 0,0267 0,0257 0,0295 0,0312 0,0312 0,0267 0,0257 0,0284 0,0295 0,0295

Fonte: Assessoria de Recursos Hídricos do DAEE (1984)

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O valor encontrado deve ser multiplicado pela área da bacia a montante do ponto desejado para a instalação de uma estação de tratamento de esgoto. Na tabela abaixo verificam-se os rios monitorados no Estado de São Paulo. Tabela 7: Regionalização dos principais rios do Estado de São Paulo: RIOS DE SÃO PAULO Aguapeí Alto Tietê (São Paulo até Piracicaba) Baixo Tietê (Piracicaba até Mato Grosso) Itararé Jaguari Mogi Guaçu Paraíba do Sul Paranapanema Pardo (afluente do Paranapanema) Pardo (Efluente do Mogi) Peixe Piracicaba Ribeira do Iguape Santo Anastácio São José dos Dourados Sapucaí Mirim Turvo

REGIÃO S G T I K N H Q L O R G E R U P M

C Z X Z Z X Y Z Z Z Y Z X X Z Z Y Y

Fonte: Assessoria de Recursos Hídricos do DAEE (1984) Caso os órgãos de controle não tenham dados relativos a área de influência da bacia, e dependendo do tamanho do empreendimento, deve-se fazer o levantamento planialtimétrico para verificação da área de influência. Na falta de dados sobre o índice pluviométrico, deve-se adotar valores da região mais próxima, com as mesmas características que a estudada. Deve-se tomar o máximo cuidado para não cometer erros grotescos que podem levar ao super dimensionamento da estação de tratamento de esgoto, ou até a inviabilização de um empreendimento. Pode-se, também, ocorrer um subdimensionamento levando a ineficiência da estação de tratamento de esgoto, causando no rio um desenquadramento e conseqüente desrespeito a legislação. O projetista pode ser processado pelo artigo 33 da lei dos crimes ambientais. Para a cidade de Campinas, interior do Estado de São Paulo um valor médio usual é de 1300 mm/ano.

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1.4)

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Autodepuração dos corpos receptores: Autodepuração de corpos receptores é a capacidade que um corpo d’água

consegue restabelecer seu equilíbrio naturalmente após o despejo dos poluentes. No corpo d’água que recebe um lançamento de esgoto, ocorre o fenômeno do desequilíbrio ecológico, que é o aumento do número de indivíduos de uma única espécie com conseqüente desaparecimento de outras espécies (ver apostila zero página 26). A autodepuração acontece em etapas conforme a figura abaixo:

Águas limpas

degradação

decomposição

recuperação

águas limpas

Matéria Orgânica

distância

Bactérias

distância

Oxigênio Dissolvido

distância

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Com o passar da distância o rio adquire novamente o teor de oxigênio dissolvido como antes do lançamento. Desta maneira dá a entender que o rio trata os esgotos e que não é necessário o tratamento. Acontece que se o rio estiver poluído, mesmo que apenas em alguns trechos, pode ser o suficiente para limitar alguns tipos de vida em sua total extensão. Exemplos são os peixes que sobem o rio para desovar, ou os que necessitam da piracema. Estudos do professor Godoy de Pirassununga mostram que os peixes sobem e descem o rio numa sincronia e pontualidade “britânica”. Com o monitoramento de peixes, ele conseguiu capturar várias vezes os mesmos peixes, no mesmo dia e mês só que em anos diferentes. A natureza tem seus mistérios e belezas, e este encanto não deve ser quebrado pelo homem, para isso é necessário que o homem trate seus esgotos e futuramente até diminua a produção do mesmo. Com isso o homem instituiu leis que limitam os lançamentos nos nossos rios. Através do estudo de autodepuração e do conhecimento das leis é que poderemos ver a eficiência necessária numa estação de tratamento de esgoto. O aspecto de maior importância no gerenciamento da qualidade da água, consiste na aplicação de modelos matemáticos que possibilitem a determinação das alterações provocadas pelas descargas nas águas dos rios, lagos, estuários e oceanos. O desenvolvimento de tais modelos requerem a aplicação de balanço de massa e modelos cinéticos. Torna-se possível, desta forma, prever a capacidade do sistema de receber efluente, além de quantificar os impactos causados por determinadas ações.

“Um dos modelos matemáticos mais utilizados para verificar a autodepuração de um corpo d’água que recebe lançamento de esgoto doméstico é o determinado por Streeter & Phelps, para o Rio Ohio”.

Um dos principais modelos matemáticos aplicados à qualidade da água foi desenvolvido por H. S. Streeter e E. B. Phelps em 1925, para o Rio Ohio. Este modelo é utilizado para prever o déficit da concentração de oxigênio num rio, causado pela descarga de águas residuárias. O modelo de decaimento de oxigênio de Streeter & Phelps na sua forma simples, correlaciona a taxa de variação do déficit de oxigênio com a distância e respectivas taxas espaciais de desoxigenação e reoxigenação.

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A – Concentração no rio após a mistura com o despejo:

Cm = (Qrio . Crio + Qe . Ce) / (Qrio + Qe);

Cm ⇒ Concentração na misturo; Crio ⇒ Concentração no rio antes da mistura; Ce ⇒ Concentração no esgoto; Qrio ⇒ Q7,10 - Vazão crítica do rio; Qe ⇒ Vazão média do esgoto; Obs. As concentrações podem ser para vários parâmetros como OD, DBO, DQO...

B – Déficit inicial de Oxigênio no rio: D0 ⇒ Déficit inicial de oxigênio, após a mistura; Cm⇒ OD logo após a mistura; Obs.: usar concentração na mistura para verificar o oxigênio dissolvido na mistura, onde Crio = OD (oxigênio dissolvido no rio) Ce = OD (oxigênio dissolvido no esgoto) ou Cm = (Qrio . ODrio + Qe . ODe) / (Qrio + Qe);

Do = Cs - Cm

Tabela 8: Valores de oxigênio dissolvidos para o esgoto. Tipo de efluente Esgoto Bruto Tratamento primário Tratamento Anaeróbio Tratamento aerado Lagoas facultativas

OD (oxigênio dissolvido: mg/l) Zero – 0,5 Zero Zero 1 a 2 mg/l 3 a 7 mg/l

Fonte: Experiência do autor; Tabela 9: Valores de Oxigênio Dissolvido de Saturação e no Rio (mg/l): Temperatura 10 14 18 22 26 30

0 11,3 10,4 9,5 8,8 8,2 7,6

Altitude (m) 500 1000 10,7 10,1 9,8 9,3 9,0 8,5 8,3 7,9 7,8 7,3 7,2 6,8

1500 9,5 8,7 8,0 7,4 7,1 6,4

OD no rio Mg/l 8,29 7,62 6,97 6,48 6,11 5,7

Fonte: Adaptado de Sperling, M. V.(1996) Obs.: Os valores de Cs estão nas colunas de 2 a 5.

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C – Cálculo da DBO5 no rio após a mistura:

DBO5m = (Qrio . DBO5rio + Qe . DBO5e) / (Qrio + Qe);

DBO5m ⇒ DBO5 na mistura; DBO5rio⇒ DBO5 rio antes da mistura; DBO5e ⇒ DBO5 no esgoto;

D – Cálculo da Demanda Última no rio após a mistura: DBOu = DBO5m / (1 – e

– 5 . k1

);

DBO5m ⇒ DBO5 na mistura; DBOu ⇒ DBO última; K1 ⇒ Coeficiente de desoxigenação;

Tabela 10: Valores de K1 para temperatura de 20º C: Origem Água residuária forte (DQO > 1000 mg/l) Água residuária fraca (DQO < 1000 mg/l) Efluente primário Efluente secundário Rios limpos Água potável

K1 (dia-1) 0,4 0,35 0,30 0,20 0,15 0,10

Fonte: Metcalf & Eddy (1991); Para temperaturas diferentes de 20ºC transformar o valor através da fórmula: K1T = K120 . θ

(T – 20)

onde T = temperatura do líquido; K120 = K1 a uma temperatura de

20ºC e θ = coeficiente de temperatura que é usualmente empregado com valor de 1,047. E - Cálculo do perfil de oxigênio dissolvido em função do tempo:

ODt = Cs – [ K1. DBOu ( e- k1 . T - e – k2 .T) + Do . e – k2 . T]; K2 – K1

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K2 ⇒ Coeficiente de reaeração; K1 ⇒ Coef. de desoxigenação; Do ⇒ Déficit inicial de OD; Cs ⇒ OD de saturação; DBOu ⇒ DBO última.

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Caso em algum ponto ODt for negativo o modelo de Streeter & Phelps passa a não mais ser válido. Tabela 11: Valores típicos de K2 para temperatura de 20ºC: K2 ( dia –1)

Tipos de Corpos D’água Profundo 0,12 0,23 0,37 0,46 0,69 >1,15

Lagoa Rio muito lento Rio Lento Rio Normau Rio Rápido Corredeiras

Raso 0,23 0,37 0,46 0,69 1,15 >1,61

Fonte: Fair et al (1973), Arceivala(1981) apud Sperling(1996). Para temperaturas diferentes de 20ºC transformar o valor através da fórmula: K2T = K220 . θ

(T – 20)

onde T = temperatura do líquido; K120 = K1 a uma temperatura de

20ºC e θ = coeficiente de temperatura que é usualmente empregado com valor de 1,024. F – Cálculo do Tempo Crítico (onde ocorre a concentração mínima de oxigênio dissolvido): Tc =

1 . ln { K2 . [ 1 – Do . ( K2 – K1) ]}; K2 – K1 K1 DBOu . K1

G – Cálculo do déficit crítico e da concentração crítica de oxigênio: DC = K1 . DBOu . e – k1 . Tc e ODc = Cs – Dc; K2

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1.5 Eficiência necessária para instalação do tratamento de esgoto: A eficiência necessária para a instalação de uma estação de tratamento de esgoto é verificada através da classe do rio no qual o esgoto será despejado. Com a classe do rio sabe-se qual é o valor mínimo de OD permissível pela legislação, portanto o valor de ODc deverá ser igual ao valor mínimo permito pela legislação. Após verificado o ODc, consegue-se o valor do Déficit Crítico de Oxigênio. Através das equações G e F consegue-se 2 equações e 2 incógnitas (DBOu e Tc). Encontrando-se o valor da DBOu através de relação já citada consegue-se o valor da DBO5m, que através do balanço de massa consegue-se o valor da DBO5 do efluente permitido. Assim pode-se conseguir a eficiência através de seguinte equação: E = DBO5a – DBO5e . 100 DBO5a

DBO5a = DBO5 afluente a ETE; DBO5e = DBO5 efluente a ETE; E = Eficiência do tratamento;

1.6 Relações de concentração e vazão: -

Carga (kg /dia)= concentração (Kg /m3) . vazão (m3/dia);

-

Carga (Kg/dia)= população (hab) . carga per capita (Kg/hab.dia);

-

Carga (kg/dia) = contribuição por unidade produzida(kg/unid) . produção (unid);

-

Concentração(Kg/l) = carga per capita (Kg/hab.dia) / quota per capita (l/hab.dia);

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1.7 Principais parâmetros: O tratamento de esgoto consiste principalmente na separação de partículas sólidas do líquido. De maneira simplificada o esgoto poderia ser tratado com um simples filtro, acontece que nos esgotos existem partículas pequenas (dissolvidas) que inclusive passam por um filtro de papel. Os filtros sozinhos também causam problemas de constante entupimento. As partículas no esgoto podem ser classificadas quanto ao seu tamanho: dispérside Átomos e moléculas

Soluções propriamente ditas µ m 10-1 100

dispersóide

dispersão

colóides Suspensões ou soluções coloidais 10

102

Partículas suspensas Poro papel fino 103

Suspensões 104

105

106

107

As partículas classificadas como dispérside e como dispersóide necessitam de um pré-tratamento antes de uma filtração, pois devido ao pequeno tamanho passam pelo poro de um filtro de papel fino. Uma maneira é a união de várias partículas pequenas transformado-as em uma partícula grande. Este processo de união das partículas pode ocorrer através da adição de produtos químicos ou através de contato com bactérias (o processo biológico não é somente a união entre partículas, mas é um similar para o entendimento do estudante iniciante).

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Outra classificação dos sólidos pode ser feita de acordo com a sua biodegradabilidade. Os sólidos podem ser biodegradáveis (voláteis) ou podem ser inertes (fixos). Sólidos biodegradáveis são aqueles que entram em decomposição através da ação de microrganismos. Sólidos inertes são aqueles que as bactérias não influenciam no seu estado inicial. Quase todo tipo de matéria orgânica é biodegradável e pode ser retirada do esgoto através

de

tratamento

biológico.

A

quantificação de matéria orgânica pode ser

“Matéria orgânica é todo composto que tenha carbono na sua estrutura molecular” Exemplo: C6H12O6

feita através das análises de DBO, DQO, COT e SVT. A matéria orgânica pode ser separada através de precipitação química, onde a matéria é coagulada, floculada e posteriormente decantada ou pelo tratamento biológico aeróbio, anaeróbio ou facultativo. O esgoto em geral tem uma formação complexa, além da M.O. apresentada, tem também areia, sais, nutrientes e outros despejos das mais variadas origens. Nem sempre consegue-se a retirada de todos os materiais numa única unidade, por este motivo as estações de tratamento de esgoto são complexas, tendo várias unidades com objetivos diferentes. Tabela 12: Características de um esgoto doméstico Parâmetro Sólidos Totais Sólidos em suspensão totais Sólidos em suspensão fixos Sólidos em suspensão voláteis Sólidos dissolvidos totais Sólidos dissolvidos fixos Sólidos dissolvidos voláteis Sólidos sedimentáveis DBO5 DQO Fósforo Nitrogênio Total

Unidade mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mgP/l MgN/l

Valor médio no Brasil 1200 400 80 330 800 400 400 15 350 600 15 50

Fonte: Experiência do autor na cidade de Campinas e cidade de São Carlos

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1.8 Parâmetros para tratamento de efluentes industriais: Um importante parâmetro caracterizador dos despejos industriais é o equivalente populacional. Quando se fala que uma indústria tem um equivalente populacional de 10 habitantes, equivale a dizer que a carga de DBO do efluente industrial corresponde à uma carga gerada por uma população com 10 habitantes. E.P.(equivalente populacional) = ___Carga de DBO da indústria ( kg/dia) . Contribuição per capita de DBO x produção O valor usualmente utilizado é o de 54g DBO/hab.dia aconselhado pela NB-570 da ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas. Tabela 13: Equivalente populacional: Indústria Conservas(frutas e legumes) Açúcar de cana Laticínio sem queijaria Laticínio com queijaria Margarina Matadouros Destilação de álcool Cervejaria Refrigerantes Vinho Algodão Tinturaria Curtume Sapatos Fabricação de papel Tinta Sabão Refinaria de petróleo PVC Fundição Laminação

Unidade de produção 1 tonelada 1 tonelada de açúcar 1000 l de leite 1000 l de leite 1 tonelada 1 boi / 2,5 porcos 1 tonelada 1 m3 1 m3 1 m3 1 tonelada 1 tonelada 1 tonelada de pele 1000 pares 1 tonelada 1 empregado 1 tonelada 1 barril (1171) 1 tonelada 1 tonelada 1 tonelada

Equivalente populacional 500 50 20 – 70 90 – 700 500 70 – 200 4000 150 – 350 50 – 100 5 2800 2000 – 3500 1000 – 3500 300 100 – 300 20 1000 1 200 100 – 300 30 – 200

Fonte: Sperling, M. V.(1996)

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Tabela 14: Equivalentes populacionais Indústria Lacticínio sem queijaria Lacticínio com queijaria Matadouro Curral Chiqueiro Granja avícola Silo de ração Autoclave de Batatas Piscicultura Usina de Açúcar Mautaria Cervejaria Destilaria Amidonaria Indústria vinícola Curtume Lanifício Alvejamento de Tecidos Tint.c/ corantes Sulfurados Indústria de Linho Celulose ao sulfito Pasta mecânica ao Papel Fábrica de papel Lã sintética Lavanderia Vazamento de óleo mineral Aterro sanitário de lixo

Unidade 1000 litros de leite 1000 litros de leite 2,5 porcos 1 tonelada 1 vaca 1 porco 1 galinha 1 tonelada de ração Ou total 1 tonelada de batatas 100 kg de trutas 1 tonelada de beterraba 1 tonelada de cereais 1000 l de cerveja 1000 l cereais 1 tonelada de milho ou trigo 1000 l de vinho 1 há de vinhedo 1 tonelada de pele 1 tonelada de lã 1 tonelada do produto 1 tonelada do produto 1 tonelada de linho bruto 1 tonelada de celulose 1 tonelada de madeira 1 tonelada de papel 1 tonelada de lã sintética 1 tonelada de roupa 1 tonelada de óleo 1 há de área

Equivalente Populacional 25 – 70 45 – 230 20 – 200 130 – 400 5 – 10 3 0,12 – 0,25 4 – 11 / dia 200 – 650 25 – 50 80 45 –70 10 –100 150 – 350 2000 – 3500 500 – 900 100 – 140 35 – 60 1000 – 3500 2000 – 4500 1000 – 3500 2000 – 3000 700 – 1000 3500 – 5500 45 – 70 200 – 900 300 – 450 350 – 900 11000 45

Fonte: Karl e Klaus R. Imhoff (1986) Como pode-se perceber os valores das tabelas tabelas 13 e 14 são bem diferentes, isto deve-se principalmente as mudanças na forma de produção que tem a tendência de preocupação com a minimização dos resíduos gerados. A tendência mundial é o desfio chamado de emissão zero, onde através de um banco de resíduos todo o material inaproveitado passe a ser matéria prima para outras indústrias.

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1.9 Detalhes importantes da NB-570 / ABNT: Projeto de estações de tratamento de esgoto sanitário: Requisitos para o projeto: -

Relatório do estudo do sistema de esgotamento sanitário;

-

População atendida nas diversas etapas do plano;

-

Características requeridas para o efluente tratado nas diversas etapas do plano;

-

Definição do ponto onde será lançado o esgoto;

-

Seleção de área para construção da ETE com levantamento Planialtimétrico (1:1000);

-

Sondagens preliminares de reconhecimento do subsolo;

-

Cota máxima de enchente na área selecionada;

-

Padrões de lançamento das industrias nas redes coletora (ver NB – 1032).

Elaboração de projeto hidráulico-sanitário compreende, no mínimo, as seguintes atividades: -

Seleção e interpretação das informações disponíveis para o projeto;

-

Definição das opções de processo para a fase líquida e para a fase sólida;

-

Seleção dos parâmetros de dimensionamento e fixação de seus valores;

-

Dimensionamento das unidades de tratamento;

-

Elaboração dos arranjos em planta das diversas opções;

-

Avaliação de custo das diversas opções;

-

Comparação técnico-econômica e escolha da solução;

-

Dimensionamento de órgãos auxiliares e sistemas de utilidades;

-

Seleção dos equipamentos e acessórios;

-

Locação definitiva das unidades, considerando a circulação de pessoas e veículos e o

tratamento arquitetônico-paisagístico; -

Elaboração do perfil hidráulico em função do arranjo definitivo;

-

Elaboração de relatório do projeto hidráulico-sanitário, justificando as eventuais

divergências em relação ao estudo de concepção. Curso de Tratamento de Esgoto

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Parâmetros básicos para projeto: -

Na falta de dados de campo utilizar os valores de 54 g de DBO5 / hab.dia;

-

Na falta de dados de campo utilizar os valores de 60 g de SS/hab.dia;

-

Usar vazão máxima para estações elevatórias, canalizações, medidores e dispositivos

de entrada e saída; -

Usar vazão média em todas as unidades e canalizações precedidas de tanques de

acumulação com descarga em regime de vazão constante; -

Deve-se prever canalização de desvio (by-pass) para isolar a ETE;

-

Deve ser previsto medidor de vazão afluente a ETE;

-

A canalização de transporte de lodo deve ter velocidade entre 0,5 m/s e 1,8 m/s;

O relatório do projeto hidráulico-sanitário da ETE deve incluir: -

Memorial descritivo e justificativo, contendo informações a respeito do destino a ser

dado aos materiais residuais retirados da ETE, explicitando os meios que devem ser adotados para o seu transporte e disposição, projetando-os quando for o caso: -

Memória de cálculo hidráulico;

-

Planta de situação da ETE em relação à área de projeto e ao corpo receptor;

-

Planta de locação das unidades;

-

Fluxograma do processo e arranjo em planta (lay-out) com identificação das unidades

de tratamento e órgãos auxiliares; -

Perfis hidráulicos das fases líquida e sólida nas diversas etapas;

-

Plantas, cortes e detalhes;

-

Planta de escavações e aterros;

-

Especificações de materiais e serviços;

-

Especificações de equipamentos e acessórios, indicando os modelos selecionados

para elaboração do projeto; -

Orçamento;

-

Manual de operação de processo, contendo no mínimo o seguinte: -

Parâmetros utilizados no projeto e descrição simplificada da ETE;

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-

Fluxograma e arranjo em planta da ETE e modelo da ficha de operação;

-

Procedimentos de operação com descrição de cada rotina e sua freqüência;

-

Identificação dos problemas operacionais e procedimentos a adotar em

cada caso; 1.10) Projeto de uma estação elevatória de esgotos: Na grande maioria das estações de tratamento de esgoto o interceptor chega na área da ETE numa cota inferior a dos reatores, portanto é necessário o bombeamento dos esgotos para cotas mais altas. Verifica-se na figura abaixo o projeto de uma EEE e reator UASB em fibra de vidro:

Autor: Eng º Emerson Marçal Júnior (1998) Percebe-se no esquema acima que a tubulação de esgoto chega numa cota abaixo do fundo do reator UASB, necessitando de um bombeamento até a parte superior do reator. a) Classificação das estações elevatórias de esgoto: -

Quanto ao tamanho: -

-

Pequenas (< 50 l/s), médias (50 a 500 l/s) e grandes (superior a 500l/s);

Quanto ao método construtivo:

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-

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Ejetor pneumático (< 0,02 m3/s), Pré-moldada de poço úmido (0,006 à

0,03 m3/s), Pré-moldada de poço seco ( 0,006 à 0,1 m3/s) e convencional (>0,06 m3/s). -

Quanto ao tipo de bomba: -

Com ejetor pneumático, com bomba tipo parafuso e com bomba

centrífuga. b) Estações elevatórias convencionais: Para elaboração de estudo de concepção de estações elevatórias de esgoto, os principais requisitos da NB-566 são: -

Estudo de concepção;

-

Localização da estação;

-

Níveis de enchente;

-

Diretriz do conduto, quando houver;

-

Localização do ponto de descarga do recalque.

-

Levantamento topográfico, cadastramento da área;

-

Sondagens para reconhecimento do solo e do nível do lençol freático;

-

Vazões afluente e efluente para inicio e final de plano;

-

Características do conduto afluente;

-

Características do esgoto afluente. Neste curso serão abordadas as estações elevatórias de esgoto convencionais, que são

a grande maioria das EEE instaladas no Brasil. As estações elevatórias convencionais podem ser classificadas em:

-

Poço seco: -

Conjunto motor-bomba de eixo horizontal;

-

Conjunto vertical de eixo prolongado – bomba não submersa;

-

Conjunto motor-bomba de eixo vertical – bomba não submersa;

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-

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Conjunto motor-bomba auto scorvante. Nível máximo

Válvula de gaveta Extravasor Nível

motor Válvula de retenção

mínimo Bomba

-

Poço úmido: -

Conjunto vertical de eixo prolongado – bomba submersa;

-

Conjunto motor-bomba submerso. Nível máximo

Válvula de gaveta Extravasor Nível

motor Válvula de retenção

mínimo Bomba

c) Dimensionamento do poço de sucção (bombas de rotação constantes): O volume útil mínimo do poço de sucção é determinado por: V = 0,25 . Q . T; onde T = Tempo de ciclo e Q = capacidade máxima da maior bomba. Fórmula indicada pela ABNT – NB569/1989 Tabela 15 – Recomendações para escolha do tempo de ciclo Autor o entidade SABESP Flomatcher

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Potência do motor < 300cv >300 cv Até 15 HP 20 a 50 HP

Tempo de ciclo 10 mim Consultar fabricantes 10 mim 15 min 79

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60 a 200 HP 250 a 600 HP Até 20 HP 20 a 100 HP 100 a 250 HP > 250 HP

Metcalf & Eddy

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30 min 60 min 10 min 15 min 25 min Consultar fabricantes

Algumas recomendações da NB 569 / ABNT 1989: -

Não permitir a formação do vórtice;

-

Não permitir descarga livre, nem velocidade > 0,60 m/s;

-

Não permitir depósitos no fundo ou cantos do poço de sucção;

-

Não permitir circulação que favoreça a tomada por uma ou mais bombas. O volume efetivo do poço de sucção é a relação entre o volume compreendido entre o

fundo do poço e o nível médio de operação das bombas: Ve = Qm x Td;

onde Td – Tempo de detenção no poço(min) < 30 min (NB – 569); Qm – Vazão média de projeto afluente à elevatória no início de operação (m3/min) e é desejável Ve < Qm x 30.

d) Dimensionamento dos condutos: Recomendações de velocidade da NB-569(1989): - Na sucção: 0,6 < V < 1,5 m/s; - No recalque: 0,60 < V < 3 m/s; e) Dimensionamento do conjunto motor-bomba: H ⇒ Altura manométrica total; Hg ⇒ Altura geométrica Total; Hs ⇒ Perda de carga Total; Curso de Tratamento de Esgoto

“ As perdas de cargas podem ser calculadas com um livro de hidráulica, caso seja um prédimensionamento considerar H = 1,4 . Hg”

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H = Hg + H s ;

-

Potência fornecida pela bomba: Pl = Potência líquida fornecida pela bomba, KW; N.m/s; γ = peso específico da água N/m3; Q = Vazão, m3/s; H = Altura manométrica total, m.

Pl = γ . Q . H;

-

Rendimento da bomba: η = Pl / Pb ;

η = rendimento ou eficiência da bomba; Pb = potência consumida pela bomba, KW; N.m/s.

Obs. 1.: Para a escolha do tipo de bomba necessária é ideal consultar os fornecedores de bombas com seus respectivos catálogos e curvas de rendimento; Obs. 2.: Deve ser considerado a instalação de pelo menos 2 conjuntos motor-bomba; f) Sistema de controle e operação das Bombas:

-

Sensor tipo bóia;

-

Sensores pneumáticos;

-

Sensores elétricos;

-

Painel de comando elétrico: -

Comando liga-desliga das bombas;

-

Chave seletora automático-manual;

-

Chave seletora de bombas;

-

Alarme e sinalização de defeitos;

-

Sinalização de operação;

-

Indicador de corrente (amperímetro);

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-

Indicador de tensão (voltímetro);

-

Controle de rotação do motor;

-

Supervisão do sistema.

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g) Principais requisitos para o projeto de uma EEE:

-

Memorial descritivo da instalação;

-

Memória de cálculo hidráulico;

-

Especificações dos serviços em materiais;

-

Orçamento;

-

Desenhos; -

Arquitetura e urbanização, Fundação e estrutura, instalações prediais,

tubulações, eletricidade, perfil hidráulico, esquemas e diagramas complementares; - Manual de operação. h) Recomendações de projeto gerais: -

instalações de “by-pass”;

-

instalação de “Stop-Log”;

-

instalação de equipamentos para remoção de sólidos grosseiros;

-

instalação de dispositivos para medição;

-

possibilidade de inspeção e manutenção; Para conseguir um bom projeto é necessário que o projetista conheça muito bem a

operação de uma estação de tratamento de esgoto. Deve-se antes de iniciar um projeto,

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visitar pelo menos umas 10 estações elevatórias de esgoto. O conhecimento de problemas operacionais que ocorrem com o passar do tempo na operação de uma EEE e sua correção no projeto devem ser parte da rotina de um bom projetista. É normau a verificação de erros consecutivos de projetistas renomados, devido ao pouco tempo dos mesmos para realizarem visitas às instalações de seu projeto. Um bom projeto é feito 70 % fora do escritório e 30% dentro do escritório. Dentro do escritório somente é elaborado o dimensionamento. Os detalhes devem ser feitos através de visitas a instalações bem sucedidas.

1.11 Exercícios: 1. Quais são os principais tipos de sistemas de esgotamento sanitário? Qual é o sistema utilizado no Brasil? 2. Qual é a situação do esgotamento sanitário no Brasil? E do tratamento? 3. O que é sistema Local de tratamento? 4. Na seguinte indústria foi monitorado o despejo de esgoto no rio: T(s) 50 50 ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ Horas 0 1 2 3 4 5 6 7 8 T(s) 50 25 25 25 25 25 25 ∞ ∞ Horas 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Obs: ∞ significa que não está saindo água da tubulação.

50 9 ∞ 21

50 10 ∞ 22

50 11 ∞ 23

a) Qual é a vazão média entre as 7 e 12 horas? b) Qual é a vazão média entre 13 e 18 horas? c) Qual a vazão média entre 7 e 18 horas? d) Qual a vazão média diária? Curso de Tratamento de Esgoto

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5. Na mesma indústria do exercício 4 foi micromedido o seguinte volume: 7:00 horas do dia 12 de janeiro: 1083457 Litros; 7:00 horas do dia 13 de janeiro: 1150957 Litros; a) Qual a vazão média diária de água? b) Calcular o coeficiente de retorno desta a indústria usando os valores do exercício 04?

6. Estimar a população para o ano de 2020? Censo: 1970 - 250000 habitantes; 1980 – 350000 habitantes; 1990 – 425000 habitantes; 1998 – 475000 habitantes. a) pelo método aritmético; b) pelo método do prolongamento manual; c) pelo método geométrico; d) pelo método da curva logística; e) Qual as 2 melhores alternativas? Justificar? 7. Determine usando os dados da alternativa e) da questão 6: a) Vazão média do consumo de água? b) Vazão máxima horária de água? c) Vazão máxima diária de água? d) Vazão média de esgoto? e) Vazão mínima de água? 8. Calcular a vazão de esgoto? a) população : 4000 hab.; Curso de Tratamento de Esgoto

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b) população: 10000 hab.; c) população: 30000 hab.; d) população: 100000 hab.; e) população 300000 hab.; f) Bar com 100 fregueses por dia; g) Hotel com 50 hóspedes por dia e 5 funcionários; h) Escola particular com 15 funcionários; i) Restaurante com 200 refeições por dia;

9. Calcular a vazão da indústria? a) Cervejaria que produz 1000000 de litros por mês; b) Curtume que produz 10 toneladas por mês; c) Fábrica de papel que produz 1000 toneladas por ano; 10. No item d) da questão 7 não foi considerado a taxa de infiltração de água na rede de esgoto. Para projetar a estação de tratamento de esgoto é necessário este valor. Sabe-se que existem 100 km de rede de esgoto. Calcular a vazão média de projeto (vazão média + vazão devido a infiltração)? 11. Rascunhar no papel uma curva de demanda de água típica? Explicá-la? 12. Quais as metodologias para determinação da vazão instantânea de um rio? 13. Para medir a vazão de um rio uma equipe de Saneamento fez algumas medidas no rio: Área da Seção ( m2) 10 Distância (metros) 0

T(s)

11 100

12 200

15 300

14 400

14 500

8 600

9 700

9 800

8 900

8 1000

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

700

650

750

700

700

700

675

680

690

685

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703

715

680

675

676

665

660

675

673

675

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Qual é a vazão instantânea do rio (usar item 1.3 a)?

14. Qual a vazão instantânea do rio? Qrio = ?;

SDFrio = 10 mg/l;

Qsal = 1 l/s;

SDFmistura = 100 mg/l;

SDFsal = 1000 mg/l;

Qmistura = Qrio + Qsal;

15. Calcular o Q7,10 do Rio Corumbataí ( rio afluente ao rio Piracicaba)? Área de influencia anterior a estação de tratamento de esgoto: 10000 há; 1 há = 10000 m2; Índice pluviométrico= 1300 mm / ano; 16. O que é poluição de um rio? 17. O que é autodepuração de um rio? 18. Dados: Qrio = 5000 l/s; DBOrio = 10 mg/l; Qe = 10 l/s; DBOe = 1500 mg/l; Calcular a concentração do rio após a mistura? 19. Dados: Qrio = 5000 l/s; ODrio = 7 mg/l; Qe = 10 l/s; ODe = 1 mg/l; ODsaturação = 8 mg/l; Calcular o déficit inicial de OD no rio? 20. Com os dados das questões 18 e 19. Calcular a DBOu na mistura? 21. Usando os dados das questões anteriores, traçar o perfil de oxigênio dissolvido em função do tempo e da distância? 22. Qual o OD crítico? Qual o tempo e a distância que ocorrerá o ODcritíco? Obs.: Usar dados das questões acima. Curso de Tratamento de Esgoto

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23. Calcule a eficiência da ETE? a) DBO5afluente = 450 mg/l; DBO5efluente = 90 mg/l; b) DBO5afluente = 800 mg/l; DBO5efluente = 87 mg/l; c) DBO5afluente = 350 mg/l; DBO5efluente = 40 mg/l; d) DBO5afluente = 4500 mg/l; DBO5efluente = 500 mg/l; 24) Calcule a carga orgânica? a) DQO = 300 mg/l,

Q = 100 l/s;

b) Com os valores da alternativa a) estimar a população; c) População de 10000 habitantes e carga per capta 54 g DBO / hab. Dia; 25) Como podem ser classificados os sólidos presentes no esgoto? 26) O que é matéria orgânica? 27) Qual é a carga orgânica? a) 3 toneladas de açúcar; b) 1 tonelada de papel; c) 10000 litros de vinho; d) 3000 porcos; e) 10000 galinhas; f) 100 vacas; 28) Quais os principais tipos de EEE (estações elevatórias de esgoto)? 29) Quais classificações podem ser dadas as estações elevatórias de esgoto? 30) Quais as principais funções de uma EEE?

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31)Dimensionar um poço de sucção de uma EEE que tenha uma vazão de 1 l/s e H = 10 metros; Adotar: bomba; 32) Qual o conjunto motor – bomba poderia ser utilizado na questão anterior?

33. Qual o tipo de tratamento que você escolheria para este tipo de efluente? Características dos esgotos sanitários antes do sistema de tratamento e concentrações máximas admitidas do efluente tratado. Constituinte Esgoto Bruto Efluente Tratado (mg/l) (mg/l) Sólidos Totais 800 200 Dissolvidos Totais 550 190 Dissolvidos Fixos 330 185 Dissolvidos Voláteis 220 5 Suspensos Totais 250 10 Suspensos Fixos 60 3 Suspensos Voláteis 190 7 Sólidos Sedimentáveis 10 0 DBO5 250 10 COT 150 3 DQO 450 45 Nitrogênio (Total) 45 5 d; Lagoas Aeradas - θ c > 3 a 5 d; Processos anaeróbios - θ -

c

> 20 d.

Taxa de Produção de Excesso de Lodo Expresso em SSV. ∆ X=y.∆ S-b

∆ X = massa de SSV produzida por dia; ∆ S = massa de substrato removida por dia; X = concentração de SSV no sistema.

Ou

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∆ X = yobs . ∆ S

onde

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yobs = y ( 1 + b . θ c)

- Taxa de Carregamento Orgânico Volumétrico (Cov) COV = ∆ S/ V em kgDBO (ou DQO) por m3 por dia Os valores usuais de COV para diferentes tipos de sistemas estão demonstrados na tabela seguinte.

- Tempo de Detenção Hidráulica (TDH). Os valores usuais, de TDH para diferentes tipos de sistemas estão apresentados na tabela abaixo. Tabela 4.6 - Valores usuais de COV e TDH para diferentes tipos de sistemas. Sistemas Aeróbios Lodos Ativados Convencional Mistura Completa Estabilização por Contato Aeração Prolongada Aeração Escalonada Oxigênio Puro Lagoas Aeradas Sistemas Anaeróbios Reator Anaeróbio de Manta Lodo Filtro Anaeróbio Contato Anaeróbio Lagoas Anaeróbias

COV (kg DBO / m3 . dia)

TDH (h)

0,3 - 0,6 0,8 - 2,0 1,0 - 1,2 0,1 - 0,4 0,6 - 1,0 1,6 - 3,3 0,01 - 0,06 COV 5 – 10 2; No = taxa de transferência de O2 para a água a 20°C, β = fator de correção da salinidade = 1,0; Co = concentração de saturação na operação; CS = concentração de O2, nas condições de operação; CL = saturação de O2 na água a 20°C e 1 atm; ∝ = fator de correção para esgotos, 0,8 a 0,85.

Características dos principais sistemas biológicos para tratamento de esgoto:

Sistemas de tratamento DBO N P Lodos Ativados convencional Bom Médio Ruim Aeração Prolongada Ótimo Bom Ruim Lagoa Aerada Médio Médio Médio Reator UASB Médio Ruim Ruim

TDH Médio Ruim Ruim Bom

Custo Ruim Ruim Bom Bom

Lodo Ruim médio Bom Bom

Energia Ruim Ruim Médio Bom

Está tabela será mais detalhada em capítulos posteriores, mas desde já, deve-se perceber que os sistemas anaeróbios não são chamativos pela grande eficiência, já que o mesmo não é bom para remoção de DBO, N e F. Por outro lado, em todos os aspectos econômicos, como TDH (tamanho do reator), Custo de implantação, formação de lodo e gastos com energia para aeração ele recebe conceito bom. Definitivamente os reatores anaeróbios são econômicos e devem ser utilizados como tratamento biológico, principalmente para altas cargas orgânicas. Para o esgoto doméstico ou esgotos ricos em nitrogênio o mesmo deve receber um pós – tratamento, já que o processo de nitrificação biológica só ocorre na presença de oxigênio.

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Entre os reatores aeróbios, a aeração prolongada é a que consegue a melhor eficiência na remoção de carbono e amônia, mas perde para os outros sistemas em TDH, custo de implantação e gastos com energia elétrica. A aeração prolongada tem a vantagem de formar um lodo já estabilizado, mas mesmo assim tem uma geração de lodo muito maior do que os reatores anaeróbios. Com baixa carga orgânica existem reatores anaeróbios que ficam até 2 anos sem remoção de lodo. Esta vantagem causa o problema da grande demora para a partida dos reatores anaeróbios , que costumam demorar até 6 meses para chegar em sua eficiência estável. Os reatores anaeróbios seguidos de lagoas aeradas tem sido ótima opções de tratamento de esgoto sanitário. Através deste sistema consegue-se eficiência média sempre acima de 80% na remoção de matéria orgânica, e consegue-se manter o nível de amônia sempre abaixo dos 5 mg/l exigidos pela CETESB. 4. Revisão: Para que exista o desenvolvimento tecnológico sem que ocorra uma depreciação do meio ambiente são necessárias algumas medidas: a) As características do meio ambiente devem ser conhecidas para a determinação de suas vocações e susceptibilidades; b) O conhecimento do empreendimento e suas fontes impactantes; c) Uma análise ambiental; d) Determinação de medidas mitigadoras; e) Determinação de medidas compensatórias; f) Monitoramento. Para a caracterização do meio devem ser destacados aspectos físicos, biológicos, sociais e econômicos. Dentre os aspectos físicos, destacam-se os recursos hídricos, a hidrogeologia, a pedologia, a geomorfologia, a geologia e o clima. Nos aspectos biológicos devem ser consideradas as estruturas bióticas. Socialmente, deve-se considerar as tradições, culturas Curso de Tratamento de Esgoto

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e rotinas adotadas pela população atingida. Deve-se considerar a identificação da região em estudo, através de uma visão histórica das comunidades envolvidas, o perfil econômico da região em estudo, o perfil político institucional, com informações dos poderes legislativo, judiciário e executivo, as organizações sociais existentes e atuações. Tendências atuais diferenciam crescimento de desenvolvimento. Os países do Norte são desenvolvidos e pararam de crescer, já os países do hemisfério sul continuam crescendo aceleradamente e se desenvolvendo de forma lenta. Com uma visão ambiental, e sabendo-se das limitações dos recursos naturais, o desenvolvimento sustentável objetiva o aumento da qualidade de vida, sem causar danos ao homem e ao meio ambiente. Para desenvolver-se sem causar danos a biosfera, é necessário uma política ambiental, ocasionada por um sistema de gestão ambiental. Tanto qualitativamente, quanto quantitativamente, os rios possuem um limite de uso, para que não ocorra um desequilíbrio no seu ecossistema. Os sistemas de gestão de recursos hídricos visam manter este equilíbrio, ou pelo menos, um mínimo de qualidade desejado pelo homem. A cobrança pelo uso da água é um instrumento da economia ecológica que interfere economicamente no empreendimento. Restringindo a oferta da água, mais cara será seu preço, limitando economicamente com isso, o aumento de empreendimentos em locais com escassez de água. A venda de bônus ou o direito de outorga limita a quantidade de poluentes que se pode despejar no rio, ou a quantidade de água que se pode captar. Tem a vantagem de ser facilmente monitorado e a desvantagem de abrir a possibilidade de leilão pelos bônus da água, como ocorre com nossos minerais no DNPM. Existem várias linhas políticas manifestadas em relação ao uso da água. Polêmicas como a desigualdade econômica entre regiões, o pagamento de dividas ambientais para quem enriqueceu as custas do meio ambiente, o direito de instalação de firmas em locais onde já existam outras firmas são algumas polemicas levantadas nas discussões políticas realizadas no congresso nacional.

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Exercícios: 1. Defina ecologia? 2. Escreva o que você entende por biomassa. 3. Defina Biótipo. 4. Defina Ecossistema. 5. Defina cadeia alimentar. 6. Defina Níveis tróficos. 7. Defina Produtores Primários. 8. Defina Consumidores de 1 ª ordem.

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9. Defina Consumidores de 2 ª ordem. 10. Defina Decompositores. 11. Defina seres heterótrofos. 12. Defina seres Autótrofos. 13. Exemplifique a cinética biológica de um reator de mistura completa sem recirculação? 14. Faça para um reator de mistura completa com recirculação? 15. Calcular a concentração de sólidos em suspensão a ser atingida, em condições estacionárias, num reator CFSTR sem recirculação. 16. Calcular a concentração de sólidos biológicos no reator, para as seguintes condições: a) sistema sem recirculação TDH = θ

c

= 5 dias; b) sistema com recirculação TDH =

0,25 dias e θ c = 5 dias. Dados: Y = 0,6; Kd = 0,07 1/d; S0 = 300 mg/l; S = 15 mg/l; 17. Calcular o tempo de detenção hidráulico e a idade do lodo no sistema de tratamento sem decantação e sem recirculação de sólidos: dados: V = 9000 m3 ; Q = 3000 m3/ dia; S0 = 350 mg/l; S = 9,1 mg / l; µ

max

= 3,0 d-1; Ks

= 60 mg/l; Kd = 0,06 d-1. 18. Dimensionar uma reator biológico pelo sistema de lodos ativados. Considerar o reator como um CFSTR, vazão a ser tratada de 0,25 m3/s de esgoto sedimentável tendo DBO5 de 250 mg/l. O efluente deve Ter DBO5 de 20 mg/l no máximo.

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Dados: SSV do afluente = 0; no reator SSV / SS = 0,8; retorno de lodo de 10000 mg/l de SS; θ

c

= 10 dias; efluente contém 22 mg/l de sólidos biológicos dos quais 65 % são

biodegradáveis; DBO5 = 0,68 DBOu ; esgoto contém nutrientes em quantidade suficiente. 19. Tendo-se um lodos Ativados convencional, com operação de 10 dias para o tempo de detenção celular, volume de 8000 m3 e concentração de SSV de 3000 mg/l determine: a) taxa de produção de lodo; b) a Vazão de descarte de lodo do reator; c) a vazão de descarte do lodo da linha de recirculação. 20. Explique as vantagens e desvantagens dos vários tipos de aeradores existentes. 21. Defina IVL? Qual a sua importância para o tratamento de esgoto. 22. Quais são as formas de o TDH ser igual ao θ c. 23. Quais são as formas de o θ c ser maior que o TDH. 24. Qual a importância da formação dos comitês de bacias hidrográficas. 25. Quais são os principais tipos de reatores existentes no tratamento de esgoto. Assinale a alternativa correta. 26. O melhor reator para que ocorra o processo de nitrificação é: ( ) Reator UASB

( ) Aeração Prolongada

27. Qual é o reator que tem a maior dimensão para tratar o mesmo esgoto sanitário: ( ) Reator UASB

( ) Aeração Prolongada

28. Qual o reator que forma mais lodo: ( ) Reator UASB Curso de Tratamento de Esgoto

( ) Aeração Prolongada 194

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29. Qual reator tem a maior dimensão para tratar o mesmo esgoto sanitário: ( ) Lodos Ativado Convencional

( ) Aeração Prolongada

30. Qual sistema gasta mais energia: ( ) Lodos Ativados convencional

( ) Aeração Prolongada

31. Qual sistema é mais eficiente: ( ) Lodos Ativados Convencional

( ) Aeração Prolongada

32.O melhor reator para que ocorra o processo de nitrificação é: ( ) Lodos Ativados Convencional

( ) Aeração Prolongada

33. Qual é o reator que tem a maior dimensão para tratar o mesmo esgoto sanitário: ( ) Lagoas Aeradas

( ) Aeração Prolongada

34. Qual o reator que forma mais lodo: ( ) Lodos Ativados Convencional

( ) Aeração Prolongada

35. Qual reator tem a maior dimensão para tratar o mesmo esgoto sanitário: ( ) UASB

( ) Lodos Ativados

36. Qual sistema gasta mais energia: ( ) Lodos Ativados convencional

( ) UASB

37. Qual sistema é mais eficiente: ( ) Lodos Ativados Convencional

( ) UASB

38. Explique Índice Volumétrico de Lodo. 39. Explique a relação F/M. Curso de Tratamento de Esgoto

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40. O que é o “Bulking” nos sistemas de lodos ativados.

Capítulo 5: Tratamento Anaeróbio. Em 1776 Alessandro Volta, físico Italiano, descobriu o “ar combustível”, formado em sedimentos no fundo de lagos e rios. Oitenta anos mais tarde Reiset detectou a formação de metano em estrumeiras e propôs o estudo desse tipo de manejo de resíduos para explicar o processo de decomposição anaeróbia. Bechamp, em 1868, concluiu que o gás metano é formado por microrganismos. Sendo que em 1875, Popoff , investigou a formação de metano a partir de vários substratos. Em 1890, Van Senus verificou que a decomposição anaeróbia era feita por vários microrganismos e Omeliansui isolou organismos que produziam hidrogênio, ácido acético e butírico, a partir da celulose. Deduziu também que o metano seria produzido a partir da redução do gás carbônico por hidrogênio. 4 H2 + CO2 → CH4 + 2 H2O Em 1910, Sohngen verificou que a fermentação de materiais orgânicos produzem compostos reduzidos como hidrogênio, ácido acético e gás carbônico. Demonstrou também que ocorre a redução de CO2 para a formação de metano e assumiu que o ácido

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acético é descarbonizado para fermentação de metano. Essa hipótese, hoje considerada correta, permaneceu em controvérsia por várias décadas. Em 1914, Thum e Reichle concluíram que o processo se dava em duas fases: ácida e metânica. Em 1916, Imhoff, denominou de digestão ácida e digestão metânica as fases do processo. Em 1940, Barker isolou a Methano Bacterium Omelianski que oxida etanol,, a acetato, a metano. Em 1948, Buswell e Sollo, utilizando

14

C provaram que o metano

vindo do acetato não ocorre através de redução de CO2. Em 1956 Jerris verificou que 70% do metano produzido vinha do acetato. Em 1967 Briant publicou que existem 2 espécies de bactérias que convertem a metano. Uma pela via do acetato e outra pelo hidrogênio.

5.1 A microbiologia da digestão anaeróbia: De uma forma simplificada, o processo anaeróbio ocorre em quatro etapas. Na primeira etapa, a matéria orgânica complexa é transformada em compostos mais simples como ácidos graxos, amino ácidos e açucares, pela ação dos microrganismos hidrolíticos. Na segunda etapa as bactérias acidogênicas transformam os ácidos e açucares em compostos mais simples como ácidos graxos de cadeia curta, ácido acético, H2 e CO2 . Na terceira etapa, estes produtos são transformados principalmente em ácido acético, H2 e CO2, pela ação das bactérias acetogênicas. Por fim, na última etapa, os microrganismos metanogênicos transformam esses substratos em CH4 e CO2. - As bactérias hidrolíticas: O primeiro passo na digestão anaeróbia é a hidrólise dos polímeros de cadeia longa que é feita pelas bactérias hidrolíticas. Os principais compostos a serem hidrolisados são a celulose, as proteínas e os lipídios. Curso de Tratamento de Esgoto

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A celulose é um polímero de cadeia longa, facilmente degradado por bactérias aeróbias, mas nos processos anaeróbios as bactérias aeróbias não sobrevivem, sendo então a hidrólise mais dificultada. Um bom número de protozoários também contribuem para a fermentação da celulose. As bactérias celulósicas, podem entrar no esgoto através da fezes humana e principalmente de animais como o cavalo, o boi e o porco. O pH ótimo para a sobrevivência destas bactérias é de cerca de 6 e a temperatura ótima é 45oC. A fase de hidrólise compreende também a Liguinina, que compreende de 20% a 30% da biomassa. É geralmente resistente à degradação anaeróbia, deve estar numa temperatura e pH altos e é parcialmente solubilizada e transformada em pequenas compostos que são facilmente digeridos para metano e CO2. Pectina é um grupo complexo de polissacarídios. Os lipídios consistem de glicerina de cadeia - longa de ácidos carbônicos. As proteínas são cerca de 50% do total da biomassa. Percebe-se que a hidrólise é um passo limitante para a conversão de matéria orgânica em metano. Os produtos das reações hidrolíticas são fermentados e depois transformados em metanos. A tabela 1 mostra o produto da fermentação das principais bactérias hidrolíticas.

Tabela 1: bactérias envolvidas na fase hidrolítica da digestão anaeróbia. Organismos Bacteroides Succinogenes Bacteroides Fibrisolvens Bacteroides Ruminicola Ruminococcus flavefaciens Neocallimastix Frontalis Rumem Spirochetes Lachnospira Multiparus Acetivibrio Cellulolyticus Clostridium Thermocellum Clostridium Papyrosolvens Clostridium Butyricum

Origem Substrato Rumem Celulose Rumem Celulose Rumem Hemicelulose Rumem Celulose Rumem Celulose Rumem Pectina Rumem Pectina Digester Celulose Digester Celulose Sedimento Celulose Sedimento Pectina

Produtos F, A, S F, L, H2, CO2 F,B,L,H2,CO2 F,A,B,L,M,H2,CO2 F,A,L,S,M F,A,S,M F,A,L,M,E,H2,CO2 A,E,H2,CO2 A,E,H2,CO2 F,A,L,E A,B,M,E,H2,CO2

F = Formol, A = Acetato, P = Propianato, B= butirato, S = Sucinato, l\L = lactado, Curso de Tratamento de Esgoto

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M = metanol, E = Etanol, IP = Isopropanol. Fonte: Chynoweth, D. P. e Isaacson R.(1987)

- As bactérias transicionais: A bactéria transicional transforma a matéria orgânica solúvel produzida pela bactéria hidrolítica em substrato para metanogênese. Acetato no efluente pode ser metabolizado diretamente pela bactéria metanogênica, independente de iterações catabólicas com outras bactérias. Alguns substratos são hidrolisados para amino - ácidos que podem ser usados com carbono servindo de energia para reações fermentativas. A bactéria fermentativa na digestão anaeróbia converte material orgânico solúvel para ácido acético, ácido propiônico, ácido butírico, H2 e CO2. Alguns produtos das bactérias fermentativas como acetato e H2, podem ser metabolizados diretamente pela bactéria metanogênica, mas outros como ácidos propiônicos e ácidos butírico não podem ser digeridos diretamente. Segundo Chynoweth & Isaacson (1987), uma porção do acetato é sintetizado para H2 e CO2 na digestão e uma pequena parte para ácido propiônico, ácido acético e ácido butírico. Outros estudos indicam que culturas mistas produzem ácidos voláteis do H 2 e CO2 ou do metanol. - As bactérias acidogênicas: Os açúcares e aminoácidos são absorvidos pelos organismos acidogênicos e fermentados intracelularmente a ácidos graxos de cadeias mais curtas, como ácido propiônico, butírico, além de CO2, H2 e acetato. As vias bioquímicas pelos quais o

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substrato é fermentado, e a natureza do produto(tipo de ácido volátil produzido) dependerão, principalmente, do tipo de substrato e da pressão parcial de hidrogênio.

- As bactérias acetogênicas: As bactérias acetogênicas desempenham um importante papel entre a acidogênese e a metanogênese. Bactérias acetogênicas, produtoras de hidrogênio são capazes de converter ácidos graxos com mais de 2 carbonos a ácidos acéticos, CO2, H2 que são os substratos para as bactérias metanogênicas. - As bactérias metanogênicas: As bactérias metanogênicas são o final do processo de decomposição anaeróbia da biomassa. Metano é o produto final da mineralização da digestão anaeróbia. Como contraste a bactéria aeróbia metaboliza através da oxidação dos polímeros para CO2 e H2O. As bactérias metanogênicas podem utilizar ácido fórmico e acético, além de metanol, metilamina, H2 e CO2 para a produção de metano. Cerca de 70 % do metano produzido pelas bactérias metanogênicas provém do acetato. As reações bioquímicas desse grupo de bactérias contribuem para a redução da pressão parcial de hidrogênio, viabilizando as etapas anteriores do processo de degradação anaeróbia. A formação de metano como produto final do processo depende da existência de populações com funções distintas , e em proporções tais que permitam a manutenção do fluxo de substratos e energia sob controle. Curso de Tratamento de Esgoto

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Tabela 2. Bactérias metanogênicas e seus respectivos substratos. Espécies Methanobacterium formicicum DSM 863 Methanobacterium thermoautrophicum Methanobacterium bryantii M. O. H. Methanobacterium wolfei DSM2970 Methanobacterium uliginosum P2St Methanobacterium alcaliphilum WeN4 Methanobrevbacter ruminantium M1 Methanobrevbacter smithii PS Methanobrevbacter arboriphilicus DH1 Methanothermus fervidus DSM 2088 Methanococcus vannielii DSM 1224 Methanococcus Methanobacterium voltae PS Methanococcus thermolihotrophicus DSM 2095 Methanococcus maripaludis JJ Methanococcus jannaschii JAL-1 Methanococcus halophilus INMIZ - 7982 Methanospirillun hungatei JF1 Methanomicrobium mobile BP Espécies Methanomicrobium paynteri G - 2000 Methanogenium cariaci JR1 Methanogenium marisnigri JR1 Methanogenium thermophilicum CR1 Methanogenium aggregans MSt Methanogenium bourgense MS2 Methanosarcina barkeri MS Methanosarcina mazei S-6 Methanosarcina aceitivorans C2A

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Substratos H2-CO2 H2-CO2 H2-CO2 H2-CO2 H2-CO2 H2-CO2 H2-CO2 H2-CO2 H2-CO2 H2-CO2 H2-CO2 H2-CO2 H2-CO2 H2-CO2 H2-CO2 Methanol H2-CO2 H2-CO2 Substrato H2-CO2 H2-CO2 H2-CO2 H2-CO2 H2-CO2 H2-CO2 H2-CO2, methanol e acetato Methanol e acetato H2-CO2, methanol e acetato

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Methanosarcina thermophila TM-1 Methanoplanus limicola DSM 2279 Methanococcoides methylutens TMA – 10 Methanolobus tindarius Tindari 3 Methanothrix soehngenii Opfikon Methanothrix concilii GP6 Methanosphaera stadmanae MCB-3

Methanol e acetato H2-CO2 Methanol Methanol Acetato Acetato Methanol plus H2

Fonte: Chynoweth, D. P. e Isaacson R.(1987)

Figura 1. O ciclo do carbono

O2 CO2 fotossíntese Carbono Orgânico Processo Aeróbio Processo Carbono Anaeróbio Orgânico H2 + CO2

CH4 + CO2

Respiração O2 CO2 + H2O

Ácidos Orgânicos, Alcools, etc

H3COOH Fonte: Chynoweth, D. P. e Isaacson R.(1987). Figura 2. Reações Metanogênicas. 1. Hidrogênio: 4 H2 + CO2 → CH4 + 2 H2O; 2. Acetato : 4 CH3COOH → CH4 + CO2; Curso de Tratamento de Esgoto

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3. Formol : 4 CH3OH → 3 CH4 + CO2 + 2 H2O; 4. Metamos: 4 CH3OH → 3 CH4 + CO2 + 2 H2O; 5. Trimetilanina : 4 (CH3)3N + 6 H2O → 9 CH4 + 3 CO2 + 4 NH3; 6. Dimetilanina : 2 (CH3)2NH+ 2 H2O → 3 CH4 + CO2 + 2 NH3; 7. Monometilanina : 4 (CH3)NH2 + 2 H2O → 3 CH4 + CO2 + 4 NH3.

FIGURA 3 : Balanço da digestão anaeróbia MATERIAL ORGÂNICO EM SUSPENSÃO PROTEÍNAS, CARBOIDRATOS E LIPÍDIOS

5

40

21

39 HIDRÓLISE

34 AMINO ÁCIDOS , AÇUCARES

ÁCIDOS GRAX0S

66

3

4 2

ACIDOGÊNESE

PRODUTOS INTERMEDIÁRIOS PROPIANATO, BUTIRATO, ETC

0 1

1 3 5

2

2

0

1

2

ACETOGÊNESE

3

8

11

ACETATO

HIDROGÊNIO ?

70

30

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METANOGÊNESE 203

METANO

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fonte: LETTINGA e HAANDEL (1994)

Figura 4 :Estágios do processo de digestão anaeróbia. ESTÁGIO

GRUPO

DE

MICRORGANISMOS SOLUBILIZAÇÃO

lipídios

proteínas

↓

↓

ac. graxos ACIDOGÊNESE

carboidratos ↓

amino ácido

HIDROLÍTICO

açucares

↓↓ ac. graxos de cadeia curta + H2 + CO2

ACIDOGÊNICOS

( prop., butírico, acético ) ACETOGÊNESE

ácido acético

METANOGÊNESE

+ H2

↓

↓ CH4 + CO2

+ CO2

ACETOGÊNICOS

↓ CH4

METANOGÊNICOS

Fonte: Sam-Soon, P.A.L.N.S.et al., 1987, apud Oliva L. C. H. V.,(1992). 5.2 A Termodinâmica da digestão anaeróbia. O conhecimento

da acetogênese

foi significativamente

ampliado

pelo

entendimento dos aspectos termodinâmicos envolvidos, tendo resultado na elucidação de alguns mecanismos de auto – controle do processo.

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O estudo das trocas de energia que ocorrem em reatores anaeróbios é difícil não apenas porque o processo e por si só complexo; mas, também, pela dificuldade de se medirem os produtos finais e intermediários que se apresentam em concentrações muito baixas. Assim, as considerações sobre a termodinâmica do processo se restringem à análise da variação da energia livre padrão das principais reações.

No quadro 1 apresentam-se algumas relações redox importantes no processo de digestão anaeróbia. Quadro 1: Reações importantes nos processos anaeróbios: Oxidações (doadoras elétrons ) Propionato → acetato Butirato → acetato Etanol → acetato Lactato → acetato Acetato → metano Reduções (recebe elétrons) HCO3→ acetato HCO3 → metano Sulfato → sulfeto Sulfato → sulfeto Nitrato → amônia Nitrato → amônia Nitrato → nitrogênio

CH3CH2COO- + 3 H2O → CH3COO- + H+ + HCO3- + H2 CH3CH2CH2COO- + 2 H2O → 2 CH3COO- + H+ + 2 H2 CH3CH2OH + H2O → CH3COO- + H+ + 2 H2 CH3CHOHCOO- + H2O → CH3COO- + HCO-3 + H + 2H2 CH3COO- + H2O → HCO3- + CH4

∆ G0, kJ + 76,1 + 48,1 + 9,6 - 4,2 - 31

2 HCO3- + 4 H2 + H+ → CH3COO- + 4 H2O HCO3- + 4 H2 + H → CH4 + 3 H2O SO42- + 4 H2 + H+ → HS- + 4 H2O SO42- + CH3COO- + H+ → 2 HCO3- + H2S NO3- + 4 H2 + 2H+ → NH4+ + 3 H2O NO3- + 4 H2 + 2H+ → NH4+ + 3 H2O 2 NO3- + 5 H2 + 2 H+ → N2 + 6 H2O

- 104,6 -135,6 -151,9 -59,9 -559,9 -511,4 -1120,5

O quadro 1 mostra claramente que, em sua maioria, as reações bioquímicas acetogênicas são termodinamicamente desfavoráveis ( ∆ Go > 0) nas condições padrão. Isto é, caso as espécies químicas indicadas à direita estejam presentes nas concentrações indicadas pela reação, ela se dá no sentido de formar as espécies químicas à esquerda.

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Como a metanogênese depende da disponibilidade de acetato, é importante que o equilíbrio das reações acetogênicas seja deslocado para a direita, o que é conseguido com a remoção contínua de H2, através das reações recebedoras de elétrons. Os cálculos termodinâmicos, associados a essas reações, estão ilustrados na fig. 5 e indicam que a oxidação de ácido propiônico a acetato ( linha 1 ) torna-se termodinamicamente favorável à pressão parcial de H2 menor que 10-4 atm, enquanto que a oxidação de ácido butírico torna-se favorável a pressão parcial de H2 igual ou menor que 10-3 atm. Similarmente, a oxidação de etanol e lactato ( linhas 3 e 4) é inibida à pressão parcial de H2 próxima a 1 atm ( Harper e Pohland, 1986). A avaliação da energia livre das reações possíveis de ocorrer no meio informa não só sobre a viabilidade e condições em que ocorrem, mas, também, indicam quais reações, dentre as que utilizam o mesmo substrato, são mais favoráveis, estabelecendo ordenamento hierárquico entre elas, em função dos valores de ∆ G0. Assim, entre duas reações do mesmo substrato, a de menor ∆ G0 deverá prevalecer. Embora outros fatores ambientais possam influir no processo como um todo, essa ordem hierárquica tem sido confirmada experimentalmente para a maioria das reações mostradas no quadro 1. Observa-se, por exemplo, que a redução de sulfato a sulfeto ( linha 7) é mais favorável que a metanogênese do bicarbonato. Pode-se constatar, também que, para pressões de H2 acima de 10-4 atm, a respiração metanogênica do bicarbonato é mais favorável que a metanogênese a partir do acetato (linha 9). Verifica-se, ainda que, do ponto de vista termodinâmico, a redução de sulfato a partir do acetato ( linha 10 ) é mais favorável que a metanogênese acetoclástica. Cabe ressaltar, no entanto, que essa preferência, amplamente reportada em ambientes marinhos, não tem sido confirmada em experimentos com reatores de bancada ( Rinzena e Lettinga, 1986; Callado e Foresti, 1992). A redução de sulfato por H2 ( linha 7) é mais favorável que a oxidação do acetato pelas BRS ( linha 10), para pressões de H2 acima de 10-4 atm, com os demais reagentes nas concentrações indicadas.

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5.3 A digestão anaeróbia A digestão anaeróbia é um processo fermentativo que tem como finalidade a remoção de matéria orgânica, a formação de biogás e a produção de biofertilizantes mais ricos em nutrientes, portanto é uma alternativa atraente para alguns casos de esgoto industrial e esgoto sanitário.

Uma das dificuldades encontradas inicialmente era o

desconhecimento dos fatores que influenciavam a digestão anaeróbia. A dificuldade atual a ser superada na aplicação da digestão anaeróbia para à estabilização de águas residuárias , é alcançar a alta retenção da biomassa ativa no reator anaeróbio, usando-se meios simples e baratos. Como um método de tratamento de águas residuárias, a digestão anaeróbia oferece um número de vantagens significantes sobre os sistemas de tratamento aeróbios convencionais disponíveis atualmente. -

Vantagens: •Baixa produção de lodo biológico, •Dispensa energia para aeração, •Há produção de metano, •Há pequena necessidade de nutrientes, • O lodo pode ser preservado ativo durante meses sem alimentação, • O processo pode trabalhar com altas e baixas taxas orgânicas,

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- Desvantagens: •Nem sempre atende a legislação; • A partida dos reatores pode ser lenta devido as bactérias metanogênicas; • Falta de tradição em sua aplicação.

5.4. Os fatores que influenciam a digestão anaeróbia. Segundo Souza(1983), os principais fatores que prejudicam a digestão anaeróbia são o desequilíbrio entre os microrganismos, o aumento repentino da carga orgânica, o grau de contato entre as bactérias e o esgoto, a mudança de temperatura e a influência de compostos tóxicos pH e ALCALINIDADE: O pH e alcalinidade de bicarbonato são fatores relacionados. Segundo Foresti(1993), o pH ótimo para a digestão anaeróbia é de 6.8 - 7.5, mas o processo ainda continua bem sucedido num limite de 6.0 - 8.0, embora numa taxa mais baixa. O principal fator de tamponamento num digestor é o sistema gás-carbonico/bicarbonato. Uma quantidade adequada de alcalinidade de bicarbonato deveria sempre estar disponível para prevenir uma queda de pH abaixo de 6.0 devido à rápida formação de ácidos voláteis do material orgânico complexo e devido à metanogênese retardada (como por exemplo o resultado de uma queda de temperatura). Os ácidos voláteis não dissociados, que penetram na membrana celular mais facilmente , são a forma tóxica, porque uma vez dentro da célula, diminuirão o pH como um resultado de sua dissociação.

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Resultados

publicados(Letinga,1980),

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indicam

que

certos

metanogêneses,

particularmente aqueles degradantes de ácido acético, podem adaptar-se de um certo modo a valores de pH mais baixos. Deveria ser reconhecido que na digestão de ácidos voláteis neutralizados uma quantia de substâncias de alcalinidade de bicarbonato é sempre produzida, ao passo que na produção de ácidos o inverso é verdadeiro. Por exemplo, em culturas de fermento do metanol, baixos valores de pH podem ser tolerados desde que o metanol seja degradado diretamente e não via formação intermediária de ácidos. Ao examinar o efeito do pH na estabilidade dos processos de tratamento anaeróbio deveria ser enfatizado que as restrições mencionadas acima aplicam-se apenas ao pH do líquido misturado no digestor, e não ao pH do afluente. Resultados obtidos com água residuária, mostram que valores de pH baixos no afluente podem ser tolerados.. Obviamente o processo deveria ser estritamente controlado em se tratando de resíduos ácidos, em particular medidas de pH devem ser feitos na parte inferior do reator, perto da entrada alimentadora. Para prevenir riscos de transtornos no pH é benéfico aplicar com freqüência recirculação efluente. Os principais indicadores de distúrbios nos processos anaeróbios são o aumento na concentração de ácidos voláteis, aumento da porcentagem de CO2 no biogás, diminuição do pH, diminuição na produção total de gás e diminuição na eficiência do processo. A importância da alcalinidade é manter o sistema sempre em equilíbrio, para que não varie o pH mesmo com a produção de H+. A alcalinidade total de um sistema é a soma das alcalinidades devida ao bicarbonato (AB) e aos próprios ácidos voláteis (AV): AT = AB + 0,85 x 0,833 x AV onde 0,85 é a porcentagem de ácidos voláteis que são detectados, e 0,833 é o fator de transformação de CH3COOH para CaCO3. O nitrogênio amoniacal, em concentrações elevadas, contribui para a formação de alcalinidade, então ajuda também na estabilização do processo. Para o ajuste do pH é necessário que se adicione cal até se atingir o pH entre 6,8 e 7,0(Souza, M.E.,1980). Segundo Foresti (1993), o pH varia menos quando ocorre mudanças na alcalinidade a altas concentrações de CaCO3, conforme tabela abaixo.

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Verifica-se que para altas concentrações de CaCO3 ( > que 2000mg/l) o pH ótimo (entre 6,8 e 7,0) só é atingido com uma produção muito grande de CO2, indicando que a metanogênese não esta ideal, e que a concentração de bicarbonato deve variar entre 250 mg/l e 1000 mg/l ( figura 6).

FIGURA 6: A importância do bicarbonato no efeito do tamponamento.

% CO2 50

6 6,2

40

6,4 30

6,6

6,8 7,0

20

7,2

7,4

7,6

7,8

8,0

10 fonte : Foresti, E. (1993) Curso de Tratamento de Esgoto

210

250

500

1000

2500

5000

Mg / l de CaCO3

10000

8,2

8,

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TEMPO DE DETENÇÃO CELULAR: Nos processos anaeróbios a eficiência do contato entre as bactérias e a matéria orgânica esta no material de enchimento e no seu índice de vazios que serve de suporte para as bactérias sem permitir seu acarreamento. Com um grande tempo de detenção celular supostamente a biomassa não está sendo utilizada em sua capacidade máxima: se U = DS/DT , θ c = DX/DT , X

DX

(1)

(2)

1 = Y . U - Kd θ c

e

DS/DT = K X

(3)

S

;

Ks + S (4)

então percebe-se que pela equação 3, quanto maior o θ c menor será a taxa de utilização do substrato ( U ) e que aumentando o substrato ( S ) a taxa de utilização ( U ) aumenta também (equação 4). Esta hipótese explica porquê as variações nas concentrações afluentes do substrato So provocam flutuações pouco significativas na concentração do efluente. TEMPERATURA: Outro fator preocupante é o da temperatura, as bactérias metanogênicas são bastante sensíveis a variações, especialmente a elevações de temperatura. O processo pode ocorrer nas faixas mesofílica (15°C a 45°C ) ou termofílica (50°C a 65°C). Na verdade as temperaturas ótimas são de 35°C a 37°C para mesofílicas e 57°C a 62°C para as termofílicas. Trabalhar em temperatura ótima parece ser vantajoso quando se tem compostos tóxicos, pois segundo Souza, M. E.(1984) " ensaios realizados em escala piloto, com lodo de esgoto contendo elevadas concentrações de compostos tóxicos, parecem indicar que a digestão anaeróbia resiste mais a cargas de choque de compostos tóxicos, quando a temperatura está mais próxima da temperatura ótima".

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Temperatura: Três limites de temperatura podem ser distinguidos no tratamento anaeróbio: • termofílica, 50 - 65°C, e às vezes até mais alta, • mesofílica, 20 -40°C, • psicrofílica 0 - 20°C. Será evidente que os limites exatos de temperatura não podem ser fornecidos, e existem informações pouco relevantes para os limites termofílicos e psicrofílicos. De longe obteve-se o mais completo corpo de dados

para digestão sob condições

mesofílicas, mas há algum potencial para processos sob condições psicrofílicas, particularmente para dissolver formas de resíduos. Em vista da baixa taxa de hidrólise em temperaturas abaixo de 15 - 20°C, este potencial não parecia aplicar-se à matéria orgânica complexa (não dissolvida). Digestão termofílica poderia comprovar ser uma opção interessante para uma digestão mais rápida da matéria orgânica complexa, mas ainda assim há pouca experiência prática nesta faixa de temperatura. Os resultados obtidos em novas pesquisas, indicam que o aumento de ácido propiônico representa um fator limitante na iniciação dos processos de digestão termofílica. Além do mais o processo parece estar mais propenso a não dar certo sob condições termofílicas comparada com condições mesofílicas(Souza,1984). Com respeito à dependência da temperatura de culturas mesofílicas, dados existentes indicam que mesmo em temperaturas tão baixas quanto 10 - 15°C ocorre uma considerável atividade metanogênica . Entretanto, em vista da acentuada queda da taxa de organismos mesofílicos em temperaturas acima de 42°C, deveriam ser evitados choques de temperatura acima de 42°C, particularmente se eles durarem mais do que um dia. A despeito das taxas lentas de hidrólise em temperaturas mais baixas, o potencial do tratamento anaeróbio, mesmo para esgotos mais complexos, não deveria ser subestimado porque existe uma certa adaptação de bactérias às condições psicrofílicas que pode ocorrer depois de um tempo.(Lettinga,1980) Deveria ser lembrado que processos de lodos ativados de taxa baixa possuem carregamento orgânico menor que 0.5kg DQO.m -3.dia-1. Resultados (Lettinga,1980) de

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experimentos UASB em planta piloto com águas residuárias ao natural mostraram que pode-se alcançar remoções de DQO eficazes (60 - 80%) com taxas de carregamento orgânico de até 1.5kg DQO.m -3.dia-1 em temperaturas tão baixas quanto 7 - 10°C. Os sistemas de tratamento anaeróbio podem tolerar flutuações acentuadas na temperatura num raio de 10 - 42°C, desde que essas flutuações não iniciem condições adversas. Ambos os processos de digestão termofílica e psicrofílica combinam um número de vantagens e desvantagens sobre os processos de digestão mesofílica.

5.5 A toxicidade nos processos anaeróbios: Segundo Foresti, E. (1993) "durante décadas difundiu-se o conceito errôneo de que os processos anaeróbios seriam extremamente sensíveis a cargas tóxicas que provocariam a 'morte' da biota, e, consequentemente, o colapso dos reatores, na seguinte seqüência de eventos: exposição das metano-bactérias a agentes tóxicos, acúmulo gradativo de ácidos voláteis e abaixamento do pH”. Os compostos tóxicos podem ter diferentes efeitos sobre as bactérias, podem ser bactericida quando as bactérias não se adaptam a determinadas concentrações do tóxico e bacterostático quando se adaptam a determinadas concentrações de tóxico. Veremos na figura 7 o efeito do produto tóxico quando for bacterostático. FIGURA 7: Gráfico produção de metano X tempo, com a aplicação de produto tóxico de efeito bacterostático. PRODUÇÃO DE

PRODUTOS TÓXICOS

METANO

CURVA DE RECUPERAÇÃO

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PRODUTOS TÓXICOS

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DIAS

FONTE: Foresti (1993).

A forma da curva de recuperação é similar a fornecida pela equação de oxigênio dissolvido em rios submetidos à poluentes orgânicos. Gt : A e-k1 t + B e k2 t Gt : produção de metano; A e B : constantes empíricas; t : tempo após a adição de tóxico; k1 e k2 : constantes; k1 : taxa de toxicidade; k2 : taxa de recuperação ou adaptação. Além da aclimatação, outra maneira de combater os compostos tóxicos é o antagonismo, onde produtos tóxicos são anulados na presença de outros. Como exemplo o Sódio e Potássio que se anulam, diminuindo o efeito tóxico dos dois. Precipitação através do sulfeto é a maneira de combater os metais pesados. As metanos bactérias apresentam taxas de crescimento baixo e utilizam apenas uma pequena fração da DQO para a síntese celular. Portanto, caso o tóxico seja realmente bactericida, o período de reajuste pode ser demorado.

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Segundo Foresti,E.(1993), " Recentes estudos em laboratório mostram que o efeito da grande maioria dos tóxicos sobre as metanos-bactérias é bacterostáticos nas concentrações em que ocorrem normalmente". A população anaeróbia tem grande capacidade de adaptação a cargas tóxicas, mas é necessário um tempo de adaptação para que seu funcionamento seja normal.. Em populações não adaptadas, as características tem seguido o mesmo padrão: a- decréscimo da produção de metano b- recuperação do reator que volta rapidamente a exibir o mesmo desempenho da fase anterior à exposição de tóxicos. c- o tempo em que o reator perde capacidade é proporcional à concentração de tóxicos adicionados. É importante salientar que populações adaptadas podem ser submetidas a concentrações tóxicas muito maior que as não adaptadas. A seguir algumas concentrações aceitáveis pelas bactérias metanogênicas. Nitratos: Inibição para concentrações > que 50 mg de N / L; Mac Carty - 1964 Cianetos: Inibição a partir de 40 mg / L; Yang - 1980 Fenóis:

Inibição a partir de 700 mg / L; Neufeld - 1980

Metais Alcalinos: Cátions Sódio Potássio Cálcio Magnésio

Estimulante 100 - 200 200 - 400 100 - 200 75 - 150

Concentração Pouco inibitório 3500 - 5500 2500 - 4500 2500 - 4500 1000 - 1500

mg / L Muito inibitório 8000 12000 8000 3000

Mac Carty - 1964 Metais Pesados : toxicidade apenas para materiais solúveis. Mac Carty - 1964 Nitrogênio Amoniacal: inibição a partir de 5000 mg / L. Curso de Tratamento de Esgoto

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Velsen - 1979 Oxigênio: inibição a partir de 1300 mg/ L. Fillds - 1971

5.6 Tipos de biodigestores anaeróbios; Os biodigestores convencionais são reatores anaeróbios que normalmente recebem o lodo decantado de decantadores primários e secundários.

São sistemas

destinados ao tratamento da fase sólida, com as finalidades de eliminação de maus odores e transformação do material em um lodo menos instável e com menor teor de umidade, de destruir ou reduzir a níveis previamente estabelecidos os microorganismos patogênicos, estabilizar total ou parcialmente

as substâncias instáveis e a matéria

orgânica presente nos lodos frescos, reduzir o volume de lodo através dos fenômenos de liquefação, gaseificação e adensamento e permitir o uso do lodo, quando este estiver estabilizado convenientemente, como fonte de Húmus ou condicionador de solo para fins agrícolas. As fossas sépticas: são unidades de escoamento horizontal e contínua, que realiza a separação de sólidos, decompondo-os anaerobiamente. A fossa séptica não é um simples decantador e digestor, mas é uma unidade que realiza simultaneamente várias funções como: decantação e digestão de sólidos em suspensão que irá formar o lodo que irá se acumular na parte inferior, ocorrerá a flotação e uma retenção de materiais mais leves e flotáveis como: óleos e graxas que formarão uma escuma na parte superior, os microorganismos existentes serão anaeróbios e ocorrerá a digestão do lodo com produção de gases.

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Os tanques Imhoff tem as finalidades idênticas às unidades de tratamento primário, possuindo no mesmo tanque as principais finalidades daquele tratamento, ou seja, decantação ou digestão de sólidos. funciona como se fossem unidades separadas. Apresenta grandes vantagens em relação as fossas sépticas devido a ausência de partículas de lodo no efluente, a não ser em operações anormais. O efluente líquido apresenta geralmente eficiência variando com as seguinte reduções: sólidos suspensos( 50 - 70%), remoção de DBO( 30 - 50 %). Tem como principais problemas uma grande quantidade de sólidos flutuantes e acumulação de escuma. O reator de contato anaeróbio: tem semelhanças com lodos ativados, só que os microrganismos são anaeróbios, há mistura, aquecimento e tanque de equalização, seu tempo de detenção é de 24 horas, com reciclo o tempo de detenção hidráulico é menor que o tempo de retenção celular e tem alta qualidade depuradora. O filtro anaeróbio tem como principais características seu fluxo ser ascendente, não ter mistura, pode haver aquecimento, tempo de detenção hidráulico costuma ser próximo de 24 horas, os microorganismos podem se manter por longos períodos, dificuldade de remoção de sólidos suspensos. O Reator Anaeróbio de Manta de Lodo (UASB) é uma unidade de fluxo ascendente que possibilita o transporte das águas residuárias através de uma região que apresenta elevada concentração de microrganismos anaeróbios. O reator deve ter seu afluente criteriosamente distribuído junto ao fundo, de maneira que ocorra o contato adequado entre os microrganismos e o substrato. O reator oferece condições para que grande quantidade de lodo biológico fique retida no interior do mesmo em decorrência das características hidráulicas do escoamento e também da natureza desse material que apresenta boas características de sedimentação , esta é conseqüente dos fatores físicos e bioquímicos que estimulam a floculação e a granulação. Na parte superior do reator existe um dispositivo destinado à sedimentação de sólidos e à separação das fases sólido - líquido - gasoso. Esse dispositivo é de fundamental importância pois é responsável pelo retorno do lodo e consequentemente pela garantia do alto tempo de detenção celular do processo. 5.7. O UASB: Curso de Tratamento de Esgoto

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5. 7. 1 O estado da arte na Europa: O tratamento anaeróbio na Europa, tem se desenvolvido muito. De 1977 a 1983 os digestores anaeróbios aumentaram de 20 para 500 unidades(industriais e agrícolas). Nestes últimos anos a indústria química começa a aceitar a tecnologia anaeróbia, embora cautelosamente. Com a crise de energia de 1974 iniciou-se busca de alternativas de energia. A esse respeito sabia-se que a fermentação da matéria orgânica produz biogás. Nos anos 70 a preocupação com a energia foi acoplada a um segundo conceito, o desenvolvimento do conhecimento de ciências biológicas, com isto, os antigos digestores anaeróbios poderiam ser alterados, transformando-se em reatores de alto

desempenho, com o

primeiro objetivo a produção de gás e com segundo de diminuir a poluição causada. A produção de gás permitia que durante o período de altos preços de energia o reembolso investido era de 5 a 10 anos. No momento, os preços dos combustíveis, estão mais baixos, sendo o reembolso de 15 a 20 anos. Existe uma configuração em Bavel, Holanda. Um UASB é operado com esgoto doméstico numa taxa de 10 Kg DQO / m 3 d., com uma remoção de DQO de 80 a 90%. Na indústria alimentícia, a digestão anaeróbia tem sido aceita vagarosamente como uma técnica confiável. Já na indústria química, a digestão anaeróbia ganha aceitação apenas recentemente. Atualmente se focaliza o fenômeno da formação de grânulos , a remoção de sulfato e na degradação e detoxificação anaeróbia das substâncias químicas. No presente, está claro que o Reator UASB é o tipo mais predominante para o tratamento anaeróbio de esgoto. Há poucos relatórios publicados declarando que esta tecnologia não é aceita para um esgoto específico. 5. 7. 2 A eficiência do UASB:

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Como um método de tratamento de águas residuárias, a digestão anaeróbia oferece um número de vantagens significantes sobre os sistemas de tratamento aeróbios convencionais disponíveis atualmente. - Vantagens • Baixa produção de lodo biológico, • Dispensa energia para aeração, • Há produção de metano, • Há pequena necessidade de nutrientes, • O lodo pode ser preservado ativo durante meses sem alimentação, • O processo pode trabalhar com altas e baixas taxas orgânicas,

- Desvantagens • A digestão anaeróbia pode ser sensível na presença de compostos CHCL3, CCL4 e CN • O período de partida para reatores pode ser relativamente demorado devido a baixa taxa de crescimento celular das bactérias metanogênicas, • Falta de tradição em sua aplicação; • Não promove a nitrificação. A maior dificuldade a ser superada na aplicação da digestão anaeróbia para à estabilização de águas residuárias , é alcançar a alta retenção da biomassa ativa no reator anaeróbio, usando-se meios simples e baratos. Este problema tem sido amplamente solucionado com o desenvolvimento do reator anaeróbio de manta de lodo(UASB) . As idéias básicas sustentando o conceito UASB são: • o lodo anaeróbio possui características de sedimentabilidade excelentes, uma vez que condições favoráveis para o crescimento de bactérias e floculação do lodo são mantidas, Curso de Tratamento de Esgoto

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• A manta de lodo deve resistir às altas forças da mistura, isto é não deve haver dispersão das partículas da manta de lodo em grande quantidade, • o desgaste das partículas desprendidas da manta de lodo pode ser minimizado criando-se uma zona inativa dentro do reator, e instalando um dispositivo na parte superior do reator que force a sedimentação das mesmas, Para a operação satisfatória do dispositivo , deve ser efetuada uma separação eficaz dos gases aprisionados e retidos do lodo, e o sistema deve promover o retorno do lodo assentado de volta ao compartimento do digestor. Para atingir uma separação eficaz, a área da superfície da interface (superfície comum entre dois corpos) dos gás líquido no coletor de gás deveria ser dimensionada para que as bolhas de gás retidas nos flocos de lodo possam escapar facilmente. O potencial dos processos anaeróbios para tratamento de esgotos sanitários é certamente maior do que é geralmente aceito hoje em dia. Também, o processo é aplicável mesmo em temperaturas consideravelmente abaixo de 35o, sendo muito favorável para climas tropicais. Como mencionado , um dos principais problemas no processo UASB pode ser o longo período de tempo envolvido na partida: • o processo deveria ser iniciado com uma carga de lodo de aproximadamente 0.05 kg DQO.kg SSV-1.dia-1, • o carregamento orgânico aplicado no reator não deveria variar repentinamente, • as condições de meio ambiente para o crescimento deveriam ser ótimas, Na maioria dos tipos de esgoto, um lodo com uma boa assentabilidade e atividade específica razoavelmente alta (0.75 kg DQO.kg SSV-1.dia-1) se desenvolverá dentro de um período de 6 a 12 semanas, e então cargas de até 10 kg. DQO.m -3.dia-1 podem então

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ser aplicadas(Lettinga, 1980). Um ótimo início é essencial para desenvolver um lodo com as características requeridas, especialmente no que diz respeito às suas propriedades de sedimentação. Uma das principais características do processo UASB é que, com tempo, um lodo granular se desenvolverá tendo uma boa sedimentação. Estudos extensivos (Lettinga,1980) são realizados em laboratórios para elucidar o mecanismo da formação de grânulos. Pelo menos dois tipos de grânulos podem ser cultivados: • um grânulo composto de bactérias com forma de bastão • um grânulo composto de bactérias fibrosas, Ambos os tipos de grânulos tem uma atividade específica alta, excedendo 1.5 kg DQO.kg SSV-1.dia-1) até 30°C, e uma alta assentabilidade. Fatores importantes no processo de granulação são: • a condição para crescimento, especialmente para aqueles organismos que granulam facilmente, • condições de floculação para o lodo devem ser favoráveis: O UASB é um processo bom para selecionar os organismos adequados para granulação do lodo semeado, permitindo que os materiais mais pesados e mais ásperos acumulem dentro do sistema, e os organismos fibrosos purificados. Uma vez que o processo de granulação ocorre, cada vez menos problemas serão encontrados na retenção da biomassa desde que gradativamente tornem-se mais pesados e maiores em tamanho. Também, a medida que os grânulos preliminares acumulam-se nas regiões mais baixas do reator, perto da entrada de alimentação, o crescimento das bactérias presentes nos grânulos é favorecido em relação ao das bactérias dispersas na parte superior do reator, devido à falta de substrato em cima(Lettinga,1980). 5.7.3 Fatores ambientais importantes no tratamento de águas residuárias pelo UASB. Requisitos necessários para nutrimento: Um desempenho ótimo dos processos de tratamento biológicos requer a presença e disponibilidade de todos nutrientes essenciais para o crescimento bacteriano (N,P,S, traços) em quantias apropriadas. Curso de Tratamento de Esgoto

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Toxicidade: Obviamente, um conhecimento adequado no que diz respeito a concentrações tóxicas deveria ser utilizado para a maioria dos componentes relevantes. Entretanto, ao estudar toxicidade generalizações radicais têm sido feitas com freqüência na literatura de quantia limitada de dados experimentais. Isto é particularmente verdadeiro para o efeito da salinidade. Em experiências com resíduos descobriu-se que concentrações de NaC1 significantemente altas podiam ser mais toleradas do que preditas com base nos dados da literatura para culturas de enriquecimento de acetato. Os resultados obtidos mostram que um processo de digestão estável e altamente ativo poderia ser mantido a 10g Na+ /1 e ainda mais alto, ao passo que afirma-se que Na+ seja tóxico numa concentração de 8g/1 . O problema é o tempo que deveria ser permitido para capacitar os organismos a se adaptarem ao novo ambiente. Na interpretação dos dados de algumas literaturas este fato não é considerado. Evidência clara da importância da adaptação tem sido obtida particularmente para o efeito NH4+, para o qual um valor tóxico para culturas não adaptadas de 3g/1 ter sido registrado. Em experiências de digestão com resíduos de suínos descobriu-se que a digestão estável é possível numa concentração excedente à 3g NH4+ -N/1 . A adaptação também ocorre para outros compostos (Lettinga,1980). Organismos metanogênicos não se aclimatam significantemente aos compostos como CHC14, CHC13, CH2C12 etc., que são extremamente tóxicos mesmo em concentrações baixas . Medidas a serem tomadas em tratamentos como esgoto contendo componentes clorinatados transitórios poderiam ser a de estabilizar o esgoto antes da digestão anaeróbia(Souza,1984). Um outro componente tóxico que causa problemas é o formol. Embora menos tóxico do que CN e CHC13 etc., o formol pode ocorrer em alguns esgotos em concentrações altas o suficiente para causar um sério transtorno ao sistema anaeróbio. O formol mata os organismos, e uma vez que a concentração for tal, que a taxa de morte das bactérias exceda o crescimento delas, o processo passa por um transtorno irreversível, que é difícil de retificar uma vez que os organismos anaeróbios parecem ser incapazes de adaptar-se a este componente. Curso de Tratamento de Esgoto

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A mesma coisa é verdadeira para o sulfito, embora neste caso a adaptação da metanogênese seja possível. Além do mais, organismos específicos (redutores de sulfato) podem reduzir SO3 2-, tornando os sistemas de tratamento anaeróbio resistentes para concentrações altas de SO3 2-. Obviamente a redução de SO3 2- e outras contendo componentes S resulta na formação de H2S, um composto que é apenas moderadamente tóxico

apesar

de

ser

particularmente

incômodo

devido

ao

seu

acentuado

odor(Souza,1984).

5.7.4 A Importância dos parâmetros envolvidos no processo. À parte os vários fatores ambientais, a digestão anaeróbia é também afetada por um número de outros fatores tais como os carregamentos orgânicos e hidráulicos aplicados, intensidade das mistura mecânica, e as características de alimentação. • Cargas Orgânicas e Hidráulicas Duas situações extremas podem ser consideradas: subcarregamento e supercarregamento. Supercarregamento em sistemas de tratamento, principalmente de esgoto dissolvido, resultará numa queda de eficiência dos mesmos, provavelmente devido à inibição temporária da metanogêneses pelos ácidos voláteis acumulados. No tratamento de esgoto não dissolvido supercarregado também resultará numa acumulação de alimentação de sólidos suspensos, e consequentemente numa acentuada queda na capacidade de metanogênese no lodo, uma fraca decomposição dos componentes e um fraco grau de estabilização dos sólidos.

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O efeito do subcarregamento é muito menos drástico, desde que a temperatura do digestor não seja mantida a uma temperatura acima de 25°C por um extenso período (meses, por exemplo). Segundo Lettinga(1980), descobriu-se que o lodo anaeróbio pode ser preservado sem alimentação por vários meses e mesmo anos sem qualquer perda dramática na atividade metanogênica específica, isto se a temperatura for mantida abaixo de 15°C. As cargas orgânicas e hidráulicas são fatores inter-relacionados à concentração do esgoto a ser tratado. A carga hidráulica se tornará apenas num fator limitante no tratamento de esgoto de baixa concentração, ao passo que para o esgoto de concentração média e alta a carga orgânica é sempre fator limitante. O principal efeito das cargas hidráulicas muito altas é a queda na eficiência do tratamento devido os contatos curtos demais . Além do mais o desgaste da massa bacteriana viável pode ultrapassar o crescimento desta, levando o digestor ao colapso. • Mistura Mistura mecânica pode às vezes ser requisitada para prevenir a montagem de uma camada de espuma, e também para prevenir curto-circuito (canalização) na manta de lodo de uma reator UASB, ou seja efetuar o contato desejado entre o lodo e a água de esgoto ao ser tratada. A agitação pode ser efetuada pelo recirculação do gás, recirculação de lodo ou pela mistura mecânica. No entanto, como foi mencionado anteriormente, uma das principais idéias sustentando o conceito do UASB é evitar qualquer mistura mecânica no digestor, ou conserva-lo no mínimo para manter uma assentabilidade satisfatória do lodo. Além do mais a agitação mecânica afeta adversamente a partida da digestão. • Características da alimentação. Uma importante consideração ao aplicar a digestão anaeróbia ao tratamento de águas e esgoto é se os poluentes orgânicos estão ou não presentes numa forma

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dissolvida . Como mencionado anteriormente, um acúmulo significante de alimento na manta de lodo pode ocorrer num tratamento de esgoto contendo uma apreciável fração de material insolúvel, e este acúmulo depende da assentabilidade e características de floculação deste material, a carga aplicada, é importante na biodegradabilidade da matéria orgânica. 5.7.5. Operação do reator Para uma operação prática é essencial que o processo de tratamento de águas residuárias aplicado seja um processo estável, mesmo sob condições sub-ótimas. Geralmente os processos de tratamento anaeróbio encontram essa condição, embora devesse sempre ser lembrado que organismos anaeróbios podem ser bastante sensíveis a uma variedade de fatores, e que o tratamento anaeróbio é essencialmente um método de tratamento secundário. Obviamente os problemas mais sérios são encontrados nos tratamentos de esgotos contendo componentes tóxicos. Todos os métodos deveriam ser aplicados para prevenir que problemas ocorram, por exemplo despejo dos componentes tóxicos voláteis; aplicação de uma fase separadora de gênese ácida para converter o componente nocivo em um componente menos nocivo, e, adições químicas que neutralizassem os compostos existentes. Segundo Lettinga(1980), no caso onde altas concentrações de formol estão presentes, o esgoto pode ser tratado com Ca(OH)2 ou NaOH em temperaturas elevadas (90 - 100°) para converter o formol em uma mistura de açúcares (com Ca(OH)2) ou em ácido fórmico e metanol (como NaOH). Como este esgoto é descarregado em altas temperaturas, tal método de pré-tratamento poderia ser viável. Entretanto, se a temperatura do esgoto for relativamente baixa alguma outra solução deve ser encontrada. Em vista da sensibilidade dos organismos anaeróbios, é evidente que os processos de tratamento deveriam ser devidamente controlados, como por exemplo: •.medida dos valores DQO do afluente,

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•.medida da produção de gases. Pode ser benéfico controlar a carga volumétrica (isto é a taxa de fluxo do afluente) baseando-se na taxa da produção de gás, •.medida da composição de gases, que pode ser copulada com o fornecimento de álcali, •.medida da concentração de ácidos voláteis na solução efluente, •.medida da concentração de sólidos suspensos no efluente, •.medida da altura da manta de lodo, •.pH do afluente, e em particular, o pH na parte inferior do reator. A medida do pH deveria ser acoplada com o fornecimento de álcali para o afluente.

5.8 O filtro anaeróbio. Baseando-se em trabalhos de Coulter et al (1995), o filtro anaeróbio foi reintroduzido por Young e McCarty (1969). Até agora o sistema é utilizado principalmente para tratamento de águas residuárias industriais. O filtro anaeróbio foi o primeiro tratamento anaeróbio que demonstrou viabilidade técnica de se aplicar cargas elevadas. No filtro anaeróbio o lodo é imobilizado pela sua agregação a corpos de enchimento que se encontram no mesmo. A água residuária escoa pelos vazios entre os corpos. Sendo que quanto maior os vazios no reator melhor será o tratamento. É importante que os vazios não sejam muito pequenos para que não ocorra o entupimento dos mesmos. Esta dimensão depende da natureza da água residuária (concentração de sólidos em suspensão) Filtros biológicos em boas condições de funcionamento podem apresentar eficiência elevada de remoção de DQO e não exigem unidade de decantação

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complementar, pois nesses casos o teor de sólidos no efluente é bastante baixo e os resíduos arrastados pela água apresentam aspecto semelhante ao de pequenas partículas de carvão suspensas em líquido bastante clarificado. É muito importante que o efluente a tratar tenha teores de sólidos suspensos e de óleos e graxas relativamente baixos. O uso do filtro anaeróbio conforme o nível de conhecimento que se dispõe atualmente, é uma excelente solução para pequenas comunidades. O filtro anaeróbio é um processo de tratamento de esgotos, na qual bactérias anaeróbias fazem a digestão da matéria orgânica existente. Suas principais características são que o fluxo é ascendente, sendo a entrada por baixo e a saída pela parte alta, internamente é dividido em duas camadas, sendo as duas afogadas. A camada inferior é vazia, e a superior suporta o recheio, a separação destas duas camadas é chamada de fundo falso. Os recheios tem a função de meio de suporte de microrganismos, dando sustentação para estes crescerem e se aglutinarem sem que se desloquem para fora do reator. Os tipos de recheios mais usuais são as britas 4 e os anéis plásticos, sendo o segundo mais eficiente e mais caro. Estuda-se o uso de bambu, que é um material mais leve que o anel, mais barato e de boa eficiência. O fundo falso deve ter furos igualmente distribuídos para que não ocorra zonas de maior concentração ou até mesmo o curto circuito (figura 8). Figura 8: Detalhe do Fundo Falso de um Filtro Anaeróbio.

0,03 0,15

metros

metros

cada

de

espaçamento

diâmetro

Fonte: NBR 7229 / 1982

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De acordo com a NBR 7229 / 1982 a altura da primeira camada deve ser da ordem de 0,20 até 0,50 metros, a camada de recheio deve ter altura de 0,60 até 1,20 metros, acima destas medidas a remoção praticamente não aumenta. Pela pequena altura, as unidades podem ser

executadas facilmente, as paredes podem ser

totalmente em alvenaria

( paredes de um tijolo), com armadura bastante reduzida. Neste caso deve-se fazer impermeabilização interna e externa. A limpeza das unidades pode ser efetuada facilmente através de descarga de fundo e da eventual remoção manual de algas da superfície do leito e do dispositivo de coleta de efluentes.

FIGURA 9 : Esquema do Fluxo de um Filtro Anaeróbio. SAÍDA

CAMADA COM RECHEIO SUBMERS A NO ESGOTO

0,60 ATÉ 1,20

METROS

0,20 ATÉ 0,50

ENTRADA

METROS D

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Fonte: NBR 7229 / 1982 Para o dimensionamento da área de um filtro anaeróbio (figura 9) o principal parâmetro é o θ h (tempo de detenção hidráulico), que deve ser maior que 8 horas, sendo indicado pela NBR 7229 / 1982 o valor de 1 dia. Os parâmetros de projeto devem ser adotados de acordo com as exigências ambientais.

Exemplo de dimensionamento de um Filtro Anaeróbio: Adota-se:

θ h = 8 horas; H1 = 1 metros; H2 = 0,3 metros;

θ h = volume de vazios (V) / vazão (Q); V = p x Vtotal,

sendo p = 0,75 para o bambu; p = 0,90 para anéis plástico; p = 0,50 para brita 4;

V = 0,90 x H1 x π x D^2 / 4 → V = 0,90 x 1 x π x D^2 / 4 ;

θ h = 0,90 x π x D^2 / 4 x 1,245 m^3/dia → 1/3 dias = 0,90 x π x D^2 / 4 x 1,245;

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1 x 1,245 x 4 / 0,90 x 3 x π = D^2 ; D = 0,766 metros

As vantagens do filtro anaeróbio podem ser: • Ausência de gastos com aeração; • Aplicação para resíduos com qualquer concentração; • Flexibilidade operacional; • Baixa produção de lodo ( já estabilizado ); • Possibilidade de ficar longo tempo sem alimentação; • Fácil construção pela pequena altura necessária.

Indústrias indicadas para o uso do Filtro Anaeróbio: • Usinas de açúcar e álcool; • Águas de lavagem de garrafa; • Matadouros e frigoríficos; • Laticínios; • Cítricos; • Curtumes; • Indústria alimentícia; • Indústria farmacêutica; • Indústria química; • Coqueria; • Indústria petroquímica; • Cervejarias; Curso de Tratamento de Esgoto

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• Indústria têxtil; 5.8.1 O fluxo:

POLPRASERT e HOANG (1983) publicaram que o FA pode ser considerado um reator de filme fixo. Esta afirmação baseia-se no fato de que a remoção de substrato está associada primeiramente ao crescimento de biofilmes presos à superfície do meio e em seus espaços vazios. VAN DER BERG e LENTZ (1985) compararam 2 tipos de Filtros Anaeróbios: de fluxo ascendente e de fluxo descendente. Trabalhando com um TDC estimado entre 8 e 15 dias atingiram remoções de até 93 %. As principais diferenças associadas à mudança de fluxo foram a capacidade de funcionar como reator de filme fixo no sistema de fluxo descendente e como leito fluidizado ou expandido na metade inferior do reator no sistema de fluxo ascendente. KENNEDY e DROSTE (1986) num estudo da aplicação do Filtro Anaeróbio no tratamento de esgotos

ricos em carboidratos concluíram que não havia gradiente

significativo de remoção dos parâmetros DQO e ácidos voláteis considerando a altura do reator. A alta concentração da biomassa faz com que o Filtro anaeróbio opere mais como um reator CFSTR de crescimento suspenso que um reator de filme fixo, assemelhando-se a um reator de manta de lodo, contrapondo-se ao modelo de fluxo a pistão ( plug-flow ) proposto por YOUNG E McCARTY ( 1969)”. SHAFIE e BLOODGOOD (1973) estudaram o comportamento de um sistema onde seis filtros anaeróbios eram colocados em série. O objetivo era atingir condições ótimas para as diversas comunidades de microrganismos envolvidos no processo. Este foi um dos primeiros trabalhos no qual se pensou na separação da digestão anaeróbia em fases. Foram localizados ácidos voláteis em todos os reatores, embora houvesse uma acentuado diminuição na sua concentração em relação do primeiro com o sexto. 5.8.2 Os recheios utilizados:

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YONG e McCARTY (1969) publicaram um trabalho pioneiro sobre o processo de tratamento denominado de Filtro Anaeróbio, onde o crescimento da biomassa ficava retido a um meio constituído de britas onde o fluxo de esgoto era obrigado a passar. Os propulsores do processo ressaltaram ainda, a capacidade do FA em aceitar altas cargas orgânicas instantâneas, sem alterar a qualidade do efluente. O estudo de recheio de bambu para filtros anaeróbios é muito atual, apesar de ser uma excelente solução para o problema de tratamento de esgoto, existem poucas publicações sobre o assunto. Um dos trabalhos publicados neste assunto foram os dos pesquisadores Tritt, Zadrazil, Menge - Hartmann and Schwarz. Segundo Tritt et.al. (1993), quando usa-se material sintético para a fixação de matéria orgânica os resultados são positivos em termos de purificação, mas esbarra no problema dos altos custos. Por este motivo o uso de material sintético pode se tornar inviável em países do terceiro mundo, pois além do custo de aquisição, necessita-se do transporte, já que nos países do terceiro mundo dificilmente eles são fabricados. O bambu pode ser um material alternativo, porquê sua distribuição é vasta e o seu preço sem transporte é na média 13 vezes menor do que o material sintético. O trabalho realizado por Tritt et.al (1993), mostra com sucesso o uso do bambu como material suporte de filtros anaeróbios, principalmente pela quantidade de índices de vazios e na retenção da biomassa. O estudo mostrou que antes de transportar os troncos são tratados com pesticidas (Bromomethane). Neles são especificados data, dimensões, espécie e demais dados para a sua caracterização. Os troncos de bambu são serrados com espessura de 2,5-cm aproximadamente e colocados dentro do reator. Os reatores foram carregados com esgoto doméstico, o pH foi mantido entre 7,4 e 7,9 , o fluxo era ascendente com uma carga de 1 a 4 Kg / m3. d. e a temperatura do substrato constante em 37 ° C . A duração do experimento foi de 2 anos, e verificou-se que tanto as espessuras das paredes dos anéis de bambu como o comprimento são sujeitos a mudanças. Comparado com os valores do início do experimento, os resultados de compressão até o final do experimento foram abaixo de 21 %. Durante os primeiros 6 meses 11 % da massa seca foi perdida, mas o resto do experimento mostrou que a perda foi de 15 % no

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total de 2 anos de experimento, ou seja o material se estabiliza, sendo viável o seu uso durando muito tempo. O outro trabalho publicado foi a tese de mestrado do eng.° civil Luiz Carlos Costa Couto, que comparou a eficiência da remoção de matéria orgânica em três reatores idênticos com diferentes tipos de recheio: bambu, anel plástico e brita 4, sendo que o bambu teve um rendimento tão bom quanto os outros recheios, verificou-se que a remoção variou entre 60% e 80 %. Vale observar que o experimento foi feito apenas durante 30 semanas, necessitando-se de um maior tempo para se analisar uma ligação entre o envelhecimento do material com a respectiva eficiência na remoção. O estudo mostrou que para um tempo de detenção menor que 8 horas existe uma lavagem do reator, diminuindo muito o seu rendimento, já quando se aumentou para 12 e para 24 horas o rendimento do filtro não aumentou, mostrando-se de 8 horas até 12 horas o tempo de detenção hidráulico ideal. 5.8.3 A microbiologia: KURODA et al. ( 1988) com a utilização de três substratos diferentes: ácido acético , mistura ácida de glucose e peptona, em reatores tipo Filtro Anaeróbio com um tempo de detenção hidráulico de 20 (vinte) dias, estudaram o processo de formação de biomassa e o dividiram em três fases: indução, onde as bactérias aderem ao meio suporte, tem um período aproximado de 14 a 20 dias; acumulação, é caracterizado pela fase de crescimento logaritmo do biofilme, que termina quando se atinge a espessura crítica ocorrendo

a descamação

da biomassa; balanço dinâmico, quando a velocidade de

desprendimento é igual a velocidade de formação no biofilme. A quantidade de biofilme varia conforme as características do suporte. 5.8.4 A eficiência:

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Daltro, J. F. & Povinelli, J.(1989) verificou que ao operar um filtro com 1,86 metros de altura e outro com 0,67 metros, a eficiência praticamente não mudou, concluindo-se que a altura do filtro não é limitante, sendo importante preocupar-se mais com outros fatores. Suas recomendações foram para que se estudasse a hidráulica, o material de enchimento e os inóculos para a partida. 5.9 Comentários conclusivos: Detalhes de projeto, dados operacionais e dimensionamento serão vistos com maiores detalhes na apostila 9. Todos os dados desta apostila foram tirados de anotações e material da disciplina ministrada pelo professor Eugênio Foresti, portanto não necessitam de revisão bibliográfica.

5.10. Questionário: 1. Quais os principais indicadores de distúrbios nos processos anaeróbios e quais suas principais causas? 2. Descreva a seqüência de eventos no desbalanceamento de reatores causados por sobrecarga orgânica. É possível recuperar o reator sem a necessidade de nova partida? Em que estágio? Porque? 3. Quais as vantagens dos sistema anaeróbios em comparação com os aeróbios? 4. Qual é a relação entre sulfetos e metais pesados em processos anaeróbios? 5. Qual é os principais parâmetros operacionais? 6. Descreva o funcionamento de um reator UASB? 7. Descreva o funcionamento de um Filtro Anaeróbio?

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8. As bactéria acetogênicas produtoras de hidrogênio tem seu metabolismo regulado pela pressão parcial de H2. Justifique a afirmativa utilizando conceitos de termodinâmica química e transferência de hidrogênio inter – espécies. 9. Em qual situação a redução de sulfato pode favorecer a metanogênese? Por quê? 10. Em artigo recente sobre o controle de processos anaeróbios, os autores propões o monitoramento do pH como estratégico para ações corretivas. Comente sobre essa proposta. 11. Justifique a necessidade de pós-tratamento de efluentes de reatores anaeróbios em comente sobre a utilização de processos biológicos nesta etapa? 12. Comente sobre a influência do Tempo de detenção celular na estabilidade de reatores anaeróbios submetidos a cargas de choque? 13. O requerimento de nutrientes nos processos anaeróbios é menor que nos aeróbios. Comente esta afirmação. 14. Descreva um grânulo anaeróbio.

5.11. Bibliografias consultadas: 01. NB-570/ABNT (1990). Projeto de estações de tratamento de esgoto sanitário. Associação Brasileira de Normas Técnicas. 02. CAMPOS, J.R. (1990). Alternativas para Tratamento de Esgotos Sanitários. Consórcio Intermunicipal das bacias dos rios Piracicaba e Capivari. 03 03. NB-7229/ABNT (1993). Projeto, construções e operação de sistemas de tanques sépticos. Associação Brasileira de Normas Técnicas

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04. FORESTI, E. (1998) – “Notas da aula de Processos e Operações em Tratamento de Resíduos SHS-705”, Pós Graduação em Hidráulica e Saneamento na Escola de Engenharia de São Carlos. 05. IMHOFF, K. R. (1986) – Manual de Tratamento de Águas Residuárias. São Paulo. 06. METCALF & EDDY (1979) – “Wastewater engineering – treatment, disposal, reuse”2nd ed. New York. McGraw-Hill, p. 920. 07. NUNES, J.A. (1996) - Tratamento Físico Químico de Águas Residuárias Industriais. 2ª edição Editora J. Andrade. 08. TSUTIYA, M. J. & SOBRINHO, P. A. (1999) – Coleta e transporte de esgoto sanitário. 1ª Edição: Departamento de Engenharia Hidráulica e Sanitária da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. 09. SPERLING, M. V. (1996) – Introdução à qualidade das águas e ao tratamento de esgotos. 1ª edição: Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental; Universidade Federal de Minas Gerais.

9. MARÇAL, E. J (1997) – Estudo de Autodepuração de esgotos sanitários: Relatório realizado na SANASA – Campinas como parte do trabalho de despoluição de córregos urbanos. 11. NB-569/ABNT (1989) – Projeto de estações elevatórias de esgoto sanitário: Associação Brasileira de Normas Técnicas. 12. FORTES, J., CUNHA, C. (1994). Influência das águas continentais sobre as regiões costeiras: Enfoque da legislação atual. Qualidade de águas continentais no Mercosul. ABRH publicação n º 2, dez. 1994. 420p.

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13. REALI M. A. (1991). - Concepção e Avaliação de um Sistema Compacto para Tratamento de Águas de Abastecimento Utilizando Processo de Flotação por Ar Dissolvido e Filtração com Taxa. Declinante. Tese de Doutorado EESC-USP 1991. 14. CAMPOS, J. R. (1998) – “Notas da aula de Tratamento de Águas Residuárias”, Pós Graduação em Hidráulica e Saneamento na Escola de Engenharia de São Carlos.

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