Tratamento de Esgoto, Notas de estudo de Gestão Ambiental

Baixe Tratamento de Esgoto e outras Notas de estudo em PDF para Gestão Ambiental, somente na Docsity! UNIMINAS CURSO DE PÓS-GRADUAÇÃO LATO SENSU EM ENGENHARIA SANITÁRIA EDSON JOSÉ REZENDE DE MELLO TRATAMENTO DE ESGOTO SANITÁRIO Avaliação da estação de tratamento de esgoto do Bairro Novo Horizonte na cidade de Araguari - MG Uberlândia 2007 ii EDSON JOSÉ REZENDE DE MELLO TRATAMENTO DE ESGOTO SANITÁRIO Avaliação da estação de tratamento de esgoto do Bairro Novo Horizonte na cidade de Araguari - MG Monografia apresentada à Uniminas como parte dos requisitos necessários para aprovação no curso de pós- graduação lato sensu em Engenharia Sanitária. Orientador: Prof. Msc Kleber Lúcio Borges Uberlândia 2007 v Aos meus pais, pelo estímulo, carinho e incentivo ao estudo. vi AGRADECIMENTOS À UNIMINAS e ao Curso de Pós-Graduação lato sensu em Engenharia Sanitária pela oportunidade de realizar este curso, onde, na vivência diária com professores, funcionários e colegas pós-graduandos, onde encontrei compreensão, estímulo e cooperação. Aos funcionários da SAE de Araguari, Marly Rodrigues Neves e Vicente Lima. Aos meus pais e minha família que, à distância, me acompanharam. Ao meu orientador Prof. Kleber. vii Aprender a aprender e saber pensar, para intervir de modo inovador, são as habilidades indispensáveis do cidadão. Pedro Demo x SIMBOLOS, ABREVIATURAS E SIGLAS. SÍMBOLOS CH4 – metano CO2 – gás carbônico DBO – demanda bioquímica de oxigênio DQO - demanda química de oxigênio H2O - água H2S – gás sulfidrico HS - bissulfeto N - nitrogênio O2 - oxigênio molecular P - fósforo Qdle –vazão de descarte de lodo Qe – vazão de entrada Qméd - vazão média Qr – vazão de retorno Qs – vazão de saida ST – sólidos totais xi ABREVIATURAS BF – Biofiltro submerso aerado DS – Decantador secundário ETE – Estação de tratamento de esgoto FAN – Filtro Anaeróbio TS – Tanque séptico UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) - Reator anaeróbio de manta de lodo e fluxo ascendente SIGLAS ABES – Associação Brasileira de Engenharia Sanitária ABNT – Associação Brasileira de Normas técnicas. IBGE – Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística FUNASA – Fundação Nacional de Saúde PNS - Pesquisa Nacional de Saneamento PNUD – Programa das Nações Unidas para o Desenvolvimento RDH – Relatório de Desenvolvimento Humano SAE – Superintendência de Água e Esgoto de Araguari SNIS – Sistema Nacional de Informação sobre Saneamento xii SUMÁRIO CAPITULO I - INTRODUÇÃO ................................................................................................1 CAPITULO II - REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ........................................................................4 2.1. Definição de esgoto .......................................................................................................4 2.2. Características do esgoto ...............................................................................................5 2.3. Características físicas dos esgotos.................................................................................7 2.3.1. Coloração........................................................................................................7 2.3.2. Turbidez..........................................................................................................7 2.3.3. Odor ................................................................................................................7 2.3.4. Variação de esgoto..........................................................................................8 2.3.5. Matéria sólida .................................................................................................9 2.3.6. Temperatura..................................................................................................10 2.4.Características químicas dos esgotos............................................................................10 2.4.1. Matéria orgânica...........................................................................................10 2.4.1.1. Proteínas ...........................................................................................10 2.4.1.2. Carboidratos .....................................................................................11 2.4.1.3. Gorduras e óleos ...............................................................................11 2.4.2. Matéria Inorgânica........................................................................................11 2.5. Características biológicas dos esgotos.........................................................................12 2.6. Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) .................................................................13 2.7. Demanda Química de Oxigênio (DQO) ......................................................................15 2.8. Demanda Total de Oxigênio (DTO)............................................................................16 2.9. Demanda Teórica de Oxigênio (DTeO) ......................................................................16 2.10. pH ..............................................................................................................................17 2.11. Composição típica dos esgotos..................................................................................17 2.12. Processos de tratamento de esgoto ............................................................................18 2.13. Fases de tratamento ...................................................................................................22 2.13.1. Tratamentos preliminares ...........................................................................22 2.13.2. Tratamentos primários................................................................................25 2.13.3. Tratamentos secundários ............................................................................26 2.13.4. Tratamentos terciários ................................................................................36 2.14. Tratamentos simplificados.........................................................................................38 2 • Até 2020, ter alcançado uma melhora significativa nas vidas de pelo menos 100 milhões de habitantes de bairros degradados. Segundo o Relatório de Desenvolvimento Humano (RDH, 2006), elaborado pelas Nações Unidas, o Brasil deverá cumprir com tranqüilidade a meta da água, mas com dificuldade a de esgoto. O Brasil elevou sua taxa de cobertura à água potável de 83% (ano 1990) para 90% (ano 2004), muito próxima da meta de 91,5% até o ano de 2015. Já no esgotamento sanitário, apesar de também ter elevado a taxa de cobertura de 71% (ano de 1990) para 75% (ano 2004), o Brasil ainda está longe da meta de 85,5% estabelecida para 2015 (RDH, 2006). De acordo com a última PNS (2000), no Brasil, 42% da população total é atendida por rede coletora de esgoto sanitário. São ao todo 70,94 milhões de brasileiros que produzem, diariamente, 14,57 milhões de metros cúbicos de esgoto. Deste total, apenas 35% são tratados, ou seja, apenas 5,14 milhões de metros cúbicos. A principal destinação do efluente tratado é o lançamento em corpo d´água. Atualmente, existem inúmeros processos para o tratamento de esgoto, individuais ou combinados. A decisão pelo processo a ser empregado, deve-se levar em consideração, principalmente, as condições do curso d´água receptor (estudo de autodepuração e os limites definidos pela legislação ambiental) e da característica do esgoto bruto gerado. É necessário certificar-se da eficiência de cada processo unitário e de seu custo, além da disponibilidade de área (IMHOFF e IMHOFF, 1996). Von Sperling (1996) cita que os aspectos importantes na seleção de sistemas de tratamento de esgotos são: eficiência, confiabilidade, disposição do lodo, requisitos de área, impactos ambientais, custos de operação, custos de implantação, sustentabilidade e simplicidade. Cada sistema deve ser analisado individualmente, adotando-se a melhor alternativa técnica e econômica. Ainda de acordo com a PNS (2000), no Brasil, para o tratamento dos esgotos, são utilizados tratamentos prévios e preliminares, primários, secundários e terciários, sendo empregados processos biológicos aeróbios e anaeróbios, distribuídos de acordo com a figura 3 01. Entre os diversos processos, os reatores anaeróbios representam 15% do tipo de tratamento utilizado no Brasil. 16% 11% 15% 1%15% 7% 3% 20% 4% 8% filtração biológica lodos ativados reatores anaeróbios valos oxidação lagoas anaeróbias lagoas aeróbias lagoas aeradas lagoas facultativas lagoas de maturação tanques sépticos Figura 01. Tipos de processo de tratamento de esgoto utilizado no Brasil. Fonte PNS (2000). Araguari é uma cidade com aproximadamente 100.000 habitantes, localizada no triângulo mineiro. Segundo o diagnóstico dos serviços de água e esgoto, referente ao ano de 2005, (SNIS, 2006), o índice de atendimento total de água era de 98,6%, o índice de coleta de esgoto era de 94,2% e o índice de tratamento de esgoto era nulo, ou seja, não havia nenhum tratamento. Com o objetivo de iniciar o tratamento do esgoto coletado, decidiu-se implantar uma estação de tratamento de esgoto em uma das sub-bacias da zona urbana. O objetivo principal deste trabalho foi avaliar a experiência da implantação da ETE – Estação de Tratamento de Esgoto do Bairro Novo Horizonte na cidade de Araguari-MG. Mais especificamente, foram descritos o seu processo, suas características e os resultados obtidos até o momento. Porém, antes da descrição dessa ETE, primeiramente foi realizada uma pesquisa bibliográfica sobre o assunto, que fundamentou a avaliação realizada, a conclusão e as recomendações apresentadas. 4 CAPITULO II REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 2.1. Definição de esgoto Segundo a NBR 9648 (ABNT, 1986) esgoto sanitário é o despejo líquido constituído de esgotos doméstico e industrial, água de infiltração e a contribuição pluvial parasitária. Ainda segundo a mesma norma, esgoto doméstico é o despejo líquido resultante do uso da água para higiene e necessidades fisiológicas humanas; esgoto industrial é o despejo líquido resultante dos processos industriais, respeitados os padrões de lançamento estabelecidos; água de infiltração é toda água proveniente do subsolo, indesejável ao sistema separador e que penetra nas canalizações; contribuição pluvial parasitária é a parcela do deflúvio superficial inevitavelmente absorvida pela rede de esgoto sanitário. Segundo Von Sperling (1996), o esgoto sanitário é formado por esgoto doméstico, águas de infiltração e despejos industriais, sendo que: • O esgoto doméstico é proveniente das residências, do comércio e das repartições públicas. A taxa de retorno é de 80 % da vazão da água distribuída; • As águas de infiltração são as que penetram na rede coletora de esgoto através de juntas defeituosas das tubulações, paredes de poços de visita, etc. A taxa de infiltração depende muito das juntas das tubulações, do tipo de elementos de inspeção, do tipo de solo e da posição do lençol freático. Os valores médios são de 0,3 a 0,5 L/s.km; • Os despejos industriais são efluentes de indústrias que, devido às características favoráveis, são admitidos na rede de esgoto. Os esgotos industriais ocorrem em pontos específicos da rede coletora e suas características dependem da indústria. 7 2.3. Características físicas dos esgotos As principais características físicas que representam o estado em que se encontram águas residuárias são a coloração, a turbidez, o odor, a variação de vazão, a matéria sólida e a temperatura. 2.3.1. Coloração A coloração indica o estado de decomposição do esgoto, e fornecem dados que podem caracterizar o estado do despejo. Como exemplo, a cor preta é típica do esgoto velho e de uma decomposição parcial, enquanto a tonalidade acinzentada já indica um esgoto fresco (JORDÃO e PESSÔA, 1995). 2.3.2. Turbidez Assim como a coloração, a turbidez também indica o estado em que o esgoto se encontra. Este parâmetro está relacionado com a concentração dos sólidos em suspensão. Esgotos mais frescos ou mais concentrados possuem geralmente maior turbidez (VON SPERLING, 1996). 2.3.3. Odor Durante o processo de decomposição, alguns odores característicos de esgotos podem ser gerados. Jordão e Pessoa (1995) citam três odores como sendo os principais: • odor razoavelmente suportável, típico do esgoto fresco; • odor insuportável, típico do esgoto velho ou séptico, que provém da formação de gás sulfídrico oriundo da decomposição do lodo contido nos despejos; e • odores variados, de produtos podres como de repolho, peixe, legumes; de fezes; de produtos rançosos; de acordo com a predominância de produtos sulfurosos, nitrogenados, ácidos orgânicos, etc. 8 A matéria orgânica e o lodo retido em alguma fase do tratamento de esgoto podem ocasionar maus odores em uma Estação de Tratamento de Esgoto (ETE). Além disto, as reações que ocorrem no decorrer do tratamento produzem subprodutos que causam mau cheiro (H2S e outros polienxofres, NH3 e outras aminas). A temperatura também tem influência na emissão de odores (SILVA, 2004). 2.3.4. Variação de esgoto Os esgotos oriundos de uma cidade e que contribuem para a estação de tratamento de esgoto são basicamente originados de três fontes distintas (VON SPERLING, 1996): • Esgotos domésticos: oriundos dos domicílios bem como de atividades comerciais e institucionais de um a localidade; • Águas de infiltração: ocorrem através de tubos defeituosos, conexões, juntas ou paredes de poços de visita; • Despejos industriais: advindo das indústrias é função precípua do tipo e porte da indústria processo, grau de reciclagem, existência de pré-tratamento dentre outros. De acordo com Von Sperling (1996) a Figura 03 apresenta um hidrograma típico da vazão afluente a uma ETE ao longo do dia. Podem-se observar os dois picos principais: o pico do início da manhã (mais pronunciado) e o pico do início da noite (mais distribuído). A vazão média diária é aquela, na qual, as áreas acima e abaixo do valor médio se igualam. 9 Figura 03. Hidrograma típico da vazão afluente a uma ETE. Fonte: Von Sperling (1996). 2.3.5. Matéria sólida Jordão e Pessoa (1995) classificam a matéria sólida presente nas águas residuárias seguindo a nomenclatura: • função das dimensões das partículas: sólidos em suspensão, sólidos coloidais ou sólidos dissolvidos; • função da sedimentabilidade: sólidos sedimentáveis, sólidos flutuantes ou flotáveis ou sólidos não sedimentáveis; • função da secagem, a alta temperatura (550 a 600ºC): sólidos fixos ou sólidos voláteis; • função da secagem em temperatura média (103 a 105ºC): sólidos totais, sólidos em suspensão ou sólidos dissolvidos. Um dos parâmetros de grande utilização em sistemas de esgotos é a quantidade total de sólidos. Seu módulo é o somatório de todos os sólidos dissolvidos e dos não dissolvidos em um líquido. A sua determinação é normatizada, e consiste na determinação da matéria que permanece como resíduo após sofrer uma evaporação a 103ºC (VON SPERLING, 1996). 12 2.5. Características biológicas dos esgotos Destacam-se como características biológicas dos esgotos os microrganismos e os indicadores de poluição chamados de patogênicos. 2.5.1. Microrganismos As bactérias, fungos, protozoários, vírus e algas são os microrganismos mais importantes no esgoto sanitário (NUVOLARI, 2003). As algas apresentam grande variedade de formas e dimensões. No caso de lagos e lagoas, a reprodução de algas é estimulada com o lançamento de efluentes de estações de tratamento ricos em nutrientes (nitratos e fosfatos). Este lançamento é indesejável quando o seu crescimento é demasiado – também conhecido como floração – e deve ser restringido. O excessivo enriquecimento de nutrientes do corpo receptor seja ele um lago ou lagoa é denominado de eutrofização, que nada mais é do que a superprodução de algas em floração (SILVA, 2004). Segundo Nuvolari (2003), as bactérias na sua grande maioria são unicelulares procariontes se reproduzem por divisão celular, possuem tamanho de 0,5 a 1 µm, são filamentosas e sua absorção de nutrientes se da pela membrana celular. Segundo o último autor, os fungos sob certas condições aparecem, mas, são indesejáveis e a maioria é filamentosa. É estritamente aeróbio o que permite seu controle por anaerobiose temporária. Ainda segundo aquele autor, os protozoários alimentam-se de bactérias dispersas. No decantador secundário e isto se torna uma vantagem, uma vez que bactérias dispersas (não aderentes ao floco biológico) não sedimentam e acabam saindo com o efluente tratado. A morte desses microrganismos pode ser um indicador da ocorrência de produtos tóxicos. 13 2.5.2. Patogênicos Os microrganismos patogênicos aparecem no esgoto a partir das excretas de indivíduos doentes. A identificação dos mesmos na água é praticamente inviável devido a complexidade dos procedimentos de análise dos custos elevados e do longo tempo para se obter resultados, como descreveu Nuvolari (2003). Para este autor as bactérias do grupo coliforme por estarem presentes em grande número no trato intestinal humano e de outros animais de sangue quente, sendo eliminados em grande número pelas fezes constituem o indicador de contaminação fecal mais utilizado em todo mundo. Figura 04. Coliforme fecal presente na água. 2.6. Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) Também conhecida como BOD (Biochemical Oxygen Demand), a DBO é um dos parâmetros mais utilizados no que se refere ao tratamento de esgotos. Segundo Netto et al. (1977), a DBO mede a quantidade de matéria orgânica oxidável por ação de bactéria. Macintyre (1996) caracteriza a DBO como avidez de oxigênio para atender ao metabolismo das bactérias e a transformação da matéria orgânica. Na verdade, as duas definições, aparentemente um pouco distintas, significam a mesma coisa. A DBO é utilizada para indicar o grau de poluição de um esgoto, ou seja, um índice de concentração de matéria orgânica por uma unidade de volume de água residuária. A medição da DBO é padronizada, segundo 14 Jordão e Pessoa (1995) pelo “Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater” que adota tempo de 5 dias e uma temperatura padrão de 20ºC. Vale ressaltar que a DBO5 não representa a demanda total de oxigênio, pois a demanda total ocorre em período muito superior (SILVA, 2004). Netto et al. (1977) acredita que a DBOtotal é igual a 1,46 x DBO5 a 20ºC. A DBO5 a 20ºC, chamada simplificadamente em alguns casos de DBO, varia no esgoto doméstico bruto, segundo Jordão e Pessôa (1995) e Macintyre (1996), entre 100 e 300 mg/l. Já Netto et al., (1977) afirma que, para esgoto sanitário, a média atinge 300 mgO2/litro. A DBO ocorre em dois estágios: primeiramente a matéria carbonácea é oxidada, e em seguida ocorre uma nitrificação. A DBO de 5 dias trabalha na faixa carbonácea (JORDÃO, PESSÔA, 1995). A temperatura é fator relevante na determinação da duração de cada faixa. A duração tende a diminuir com o aumento da temperatura. A DBO é a quantidade de oxigênio dissolvido, necessária aos microorganismos, na estabilização da matéria orgânica em decomposição, sob condições aeróbias. Num efluente, quanto maior a quantidade de matéria orgânica biodegradável maior é este índice. No teste de medição, a amostra deve ficar incubada a 20oC, durante cinco dias. Na Inglaterra, a metodologia aplicada, 20oC seria a temperatura média dos rios ingleses e 5 dias o tempo médio que a maioria dos rios ingleses levariam para ir desde a nascente até o mar. As correções para DBO total também chamada de DBO última, e para outras temperaturas podem ser estimadas da seguinte maneira (NUVOLARI, 2003): • DBO (5 dias) = 0,68 DBO (última) – para esgoto doméstico; • DBO (temp) = DBO (20oC) x K (temp – 20C) Onde: K = 1,047 – para esgoto doméstico DBO (temp) = DBO a uma temperatura qualquer. Segundo Von Sperling (1996), a DBO média de um esgoto doméstico é de 300 mg/L e a carga per capita, que representa a contribuição de cada indivíduo por unidade de tempo é de 54 g/hab.dia de DBO. 17 A equação balanceada mostra que são necessárias 192 unidades de massa de 6O2 para oxidar 180 unidades de massa de C6H12O6. Obtendo-se a massa do composto orgânico, pode- se encontrar a quantidade necessária de oxigênio para oxidação completa do material. Contudo, a complexidade dos compostos existentes nos esgotos inviabiliza este processo teórico (SILVA, 2004). 2.10. pH Fator determinante no sucesso de alguns sistemas de tratamento de esgotos, a existência do pH deve ser considerada. Pode-se chegar ao seu valor utilizando a Equação 02 (SILVA, 2004). pH = -log [H+] Equação 02 Onde: pH: É uma sigla internacional inglesa; Log: Logaritmo na base 10; [H+]: É a concentração do íon hidrogênio; 2.11. Composição típica dos esgotos Os autores Silva e Mara (1979) afirmaram que a matéria sólida representa apenas 0,1% dos esgotos sanitários, sendo que a água é responsável pelos 99,9% restantes. A contribuição “percapita” diária de DBO5 no Brasil pode ser de até 50g. A Tabela 01 apresenta as concentrações em termos de DBO5 e DQO. Tabela 01. Concentração em termos de DBO5 e DQO (SILVA e MARA, 1979). Concentração Fraca Média Grande Muito Grande DBO5 (mg/l) 200 350 500 750 DQO (mg/l) 400 700 1000 1500 18 Tanto Gonçalves e Souza (1997), como Jordão e Pessoa (1995), afirmaram que a matéria sólida representa apenas 0,08% dos esgotos sanitários, sendo que a água é responsável pelos 99,92% restantes. A diferença da composição em relação à proposta por Silva e Mara, (1979) – 99,9% e 0,1% - não é significativa. A Tabela 02 contém a composição típica que Gonçalves e Souza (1997) consideraram ser aplicável a esgotos sanitários. Tabela 02. Composição típica de esgotos sanitários (GONÇALVES e SOUZA, 1997). Concentrações (em mg/L, onde não indicados) CONSTITUINTES Forte Médio Fraco 1 Sólidos Totais 1200 720 350 1.1 Dissolvidos totais 850 500 250 1.1.1 Fixos 525 300 145 1.1.2 Voláteis 325 200 105 1.2 Suspensos totais 350 220 100 1.2.1 Fixos 75 55 20 1.2.2 Voláteis 275 165 80 2 Sólidos sedimentáveis (ml/l) 20 10 5 3 DBO5, 20ºC 400 220 110 4 Carbono Total (TOC) 260 160 80 5 DQO 1000 500 250 6 Nitrogênio Total (como N) 85 40 20 6.1 Orgânico 35 15 8 6.2 Amônia livre 50 25 12 6.3 Nitritos 0 0 0 6.4 Nitratos 0 0 0 7 Fósforo total 15 8 7 7.1 Orgânico 5 3 1 7.2 Inorgânicos 10 5 3 8 Cloretos 100 50 30 9 Alcalinidade (como CaCO3) 150 100 50 10 Graxa 150 100 50 2.12. Processos de tratamento de esgoto Atualmente, existem inúmeros processos para o tratamento de esgoto, individuais ou combinados. A decisão pelo processo a ser empregado, deve-se levar em consideração, principalmente, as condições do curso d´água receptor (estudo de autodepuração e os limites definidos pela legislação ambiental) e da característica do esgoto bruto gerado. É necessário certificar-se da eficiência de cada processo unitário e de seu custo, além da disponibilidade de área (IMHOFF e IMHOFF, 1996). 19 Von Sperling (1996) cita que os aspectos importantes na seleção de sistemas de tratamento de esgotos são: eficiência, confiabilidade, disposição do lodo, requisitos de área, impactos ambientais, custos de operação, custos de implantação, sustentabilidade e simplicidade. Cada sistema deve ser analisado individualmente, adotando-se a melhor alternativa técnica e econômica. O tratamento de esgoto é usualmente classificado através dos seguintes níveis, segundo Von Sperling (1996), também demonstrado na Figura 05 abaixo: • Tratamento preliminar: objetiva apenas a remoção de sólidos grosseiros; • Tratamento primário: visa a remossão de sólidos sedimentáveis e parte da matéria orgânica, predominando os mecanismos físicos; • Tratamento secundário: onde predominam mecanismos biológicos, com objetivo principal de remoção de matéria orgânica e de nutrientes (nitrogênio e fósforo); • Tratamento terciário: objetiva a remoção de poluentes específicos (usualmente tóxicos ou compostos não biodegradáveis) ou ainda, a remoção complementar de poluentes não suficiente mente removidos no tratamento secundário. O tratamento terciário é bastante raro no Brasil. Figura 05. Esquema usual de ETE. 22 aplicação do hipoclorito de sódio (NaOCl), obtido pela decomposição eletrolítica do sal. Inicialmente, o cloro era empregado na desinfecção de águas somente em casos de epidemias. A partir de 1902, a cloração foi adotada de maneira contínua na Bélgica. Em 1909, passou a ser utilizado o cloro guardado em cilindros revestidos com chumbo. Os processos de cloração evoluíram com o tempo, podendo esta evolução ser caracterizada em diferentes décadas (ROSSIN, 1987). 2.13. Fases de tratamento As fases constituintes do tratamento de esgoto seguem as seguintes premissas: tratamentos preliminares, primários, secundários e terciários, descritos abaixo. 2.13.1. Tratamentos preliminares O Tratamento preliminar do esgoto é sujeito aos processos de separação dos sólidos mais grosseiros como sejam a gradagem que pode ser composto por grades grosseiras, grades finas e/ou peneiras rotativas, o desarenamento nas caixas de areia e o desengorduramento nas chamadas caixas de gordura ou em pré-decantadores. Nesta fase, o esgoto será desta forma, preparado para as fases de tratamento subsequentes, podendo ser sujeito a um pré-arejamento e a uma equalização tanto de caudais como de cargas poluentes (VON SPERLING, 1996). A separação de sólidos grosseiros em suspensão, presentes em efluentes líquidos pode ser feita, através das operações de gradeamento e peneiramento. 2.13.1.1. Gradeamento Para Júnior (2001) dispositivos constituídos por barras paralelas e igualmente espaçadas que destinam-se a reter sólidos grosseiros em suspensão e corpos flutuantes. O gradeamento é a primeira unidade de uma estação de tratamento de esgoto, sendo que essa unidade, só não deve ser prevista, na ausência total de sólidos grosseiros no efluente a ser tratado. 23 Segundo este último autor, o sistema de gradeamento pode conter uma ou mais grades. Elas quando grosseiras são utilizadas, quando o esgoto apresenta grande quantidade de sujeira. Nas grades são retidas pedras, pedaços de madeira, brinquedos, animais mortos e outros objetos de tamanho elevado. As grades média e fina são empregadas para a retirada de partículas, que ultrapassam o gradeamento grosseiro. As grades finas e médias podem ser instaladas, sem o gradeamento grosseiro, no caso de remoção mecânica dos resíduos (JÚNIOR, 2001). A Tabela 03 mostra as características das grades, e a Tabela 04, as eficiências das mesmas, em função da espessura e das aberturas das barras. Tabela 03. Aberturas ou espaçamentos e dimensões das barras (Fonte: JÚNIOR, 2001). Tipo de grade Espaçamento (mm): Espessuras mais usuais (mm): 4 10 e 13 60 10 e13 80 10 e 13 Grosseira 100 10 e13 20 8 e 10 30 8 e10 Média 40 8 e 10 10 6 , 8 e 10 15 6, 8 e 10 Fina 20 6, 8 e 10 24 Tabela 04. Eficiência do sistema de gradeamento (Fonte: JÚNIOR, 2001). t a = 20 mm a = 25 mm a = 30 mm 6 mm 75 % 80 % 83,4 % 8 mm 73 % 76,8 % 80,3 % 10 mm 67,7 % 72,8 % 77 % 13 mm 60 % 66,7 % 71,5 % Onde: a = espaço entre as barras; t = espessura das barras. 2.13.1.2. Peneiramento O peneiramento tem como objetivo principal, a remoção de sólidos grosseiros com granulometria maior que 0,25 mm. As peneiras podem ser classificadas em estáticas e rotativas. Estas devem ser usadas principalmente, em sistemas de tratamento de águas residuárias industriais, sendo que, em muitos casos, os sólidos separados podem ser reaproveitados (JÚNIOR, 2001). Para este autor, podem ser utilizadas anteriormente aos Reatores Anaeróbios, já que estes apresentam ótimo desempenho no tratamento de efluentes líquidos, com baixas concentrações de matéria orgânica solúvel e particulada. O aparecimento de peneiras mecanizadas tende a mudar o uso quase exclusivo do gradeamento, no tratamento preliminar de esgotos sanitários, conforme afirmou Junior (2001). 2.13.1.3. Caixa de areia A remoção da areia contida nos esgotos (Figura 06) é realizada pelas caixas de areias ou desarenadores. O mecanismo de remoção da areia é simplesmente a sedimentação: os grãos de areia, devido a suas maiores dimensões e densidade vão para o fundo do tanque, 27 constituídos por tanques com grande quantidade de microrganismos aeróbios, havendo por isso a necessidade de promover o seu arejamento. O esgoto saído do reator biológico contem uma grande quantidade de microrganismos, sendo reduzida a matéria orgânica remanescente. Os microrganismos sofrem posteriormente um processo de sedimentação nos designados sedimentadores (decantadores) secundários. Terminado o tratamento secundário, as águas residuais tratadas apresentam um reduzido nível de poluição por matéria orgânica, podendo na maioria dos casos, serem admitidas no meio ambiente receptor (NEVES, 1974). 2.13.3.1. Lagoas de estabilização Para Von Sperling (1996) este sistema constitui de uma forma simples de tratamento de esgoto, baseando-se principalmente em movimento de terra de escavação e preparação de taludes. Além do objetivo principal de remoção da matéria rica em carbono, as lagoas realizam também o controle de organismos patogênicos em alguns casos. Conforme o ultimo autor, entre os sistemas de lagoa de estabilização, o processo é mais simples, dependendo unicamente de fenômenos puramente naturais. O esgoto afluente entra em uma extremidade da lagoa e sai na extremidade oposta. Ao longo desse percurso, que demora vários dias, uma série de eventos contribui para a purificação dos esgotos. A lagoa facultativa (Figura 08) a DBO permanece em torno de 50 a 70% removida na lagoa anaeróbia, enquanto a DBO remanescente é removida na lagoa facultativa. O sistema ocupa uma área inferior ao de uma lagoa facultativa única (VON SPERLING, 1986). 28 Figura 08. Lagoa facultativa. Nas lagoas aeradas facultativas, o mecanismo de temoção da DBO são similares aos de uma lagoa facultativa. No entanto, o oxigênio é fornecido por aeradores mecânicos, ao invés da fotossíntese. Como a lagoa também é facultativa, uma grande parte dos sólidos do esgoto e da biomassa sedimenta, sendo decomposta anaerobiamente no fundo, afirma Von Sperling (1986). Para as lagoas aeradas de mistura completa, segundo o mesmo autor, a energia introduzida por unidade de volume da lagoa é elevada, o que faz com que os sólidos permaneçam dispersos no meio, ou em mistura completa. A decorrente maior concentração de bactérias no meio líquido aumenta a eficiência do sistema na remoção da DBO, o que permite que a lagoa tenha um volume inferior ao de uma lagoa aerada facultativa. No entanto, o efluente contém elevados teores de sólidos (bactérias), que necessitam ser removidas antes do lançamento no corpo receptor. A lagoa de decantação a jusante propicia condições para esta remoção. O lodo da lagoa de decantação deve ser removido em períodos de poucos anos. O objetivo principal, da lagoa de maturação, é a remoção de organismos patogênicos. Nas lagoas de maturação predominam condições ambientais adversas para as bactérias patogênicas, como radição ultravioleta, elevado pH, elevado OD, temperaturas mais baixas que o corpo humano, falta de nutrientes e predação por outros organismos. Ovos de helmintos e cistos de protozoários tendem a sedimentar. As lagoas de maturação constituem um pós-tratamento de processos que ohbjetivem a remoção da DBO, sendo usualmente projetadas como uma série de lagoas, ou como 29 uma lagoa única com dimensões por chicanas. A eficiência na remoção de coliforme é elevada, segundo a afirmação de Von Sperling (1986). Muitas das vezes para o alcance de uma melhor eficiência no tratamento de esgoto conforme citou Nuvolari (2003), faz-se a associação destes tipos de lagoas de estabilização. Um dos mais utilizados é o sistema australiano, que é a combinação de três delas: lagoa anaeróbia, lagoa facultativa e uma lagoa de maturação (Figura 09). Figura 09. Associação de lagoas de estabilização. 2.13.3.2. Reatores anaeróbios O processo anaeróbio está através dos reatores de manta de lodo que apresentam inúmeras vantagens em relação ao processo aeróbio convencional, aplicando em locais com temperaturas elevadas, como é o caso da maioria dos municípios brasileiros, este sistema se apresenta como uma solução devido o baixo consumo de energia, baixa produção de lodo, desidratação do lodo, eficiente remoção de DBO e DQO, dentre outros (CHERNICHARO, 1997). O princípio dos reatores é dividir o esgoto bruto em três fases ( separador trifásico): fase líquida, gasosa e sólida. A fase líquida é o efluente líquido que sai após o seu tratamento, com eficiência aproximada de 60% a 80% de remoção de DBO (VON 32 Figura 11. Esquema de tratamento: lodos ativados. Existem três tipos de sistemas de lodos ativos (VON SPERLING, 1996): convencional, de fluxo contínuo e fluxo intermitente. Sendo as diferenças básicas entre eles nos equipamentos básicos. No lodo ativo convencional, existem aeradores, elevatórios de recirculação, removedores de lodo nos decantadores e nos adensadores, misturadores nos digestores, equipamento para gás, elevatório para retorno de sobrenadantes e drenos. Para o sistema de lodos de fluxo contínuo existem aeradores, elevatório de recirculação, removedores de lodo nos decantadores e nos adensadores e elevatórios para retorno de sobrenadantes e drenos. E por fim os de fluxo contínuo que possuem aeradores, removedores de lodo nos adensadores e elevatório para retorno de sobrenadantes e drenos. Para Von Sperling (1996), o processo utiliza um reator bioquímico de remoção de matéria orgânica em determinadas condições de acumulo de nitrogênio. A biomassa utiliza o esgoto bruto para se desenvolver, na etapa seguinte, utiliza o decantador secundário onde ocorre a sedimentação dessa biomassa, permitindo que o efluente final se torne clarificado. 33 2.13.3.4. Decantador secundário O decantador secundário, mostrado na Figura 12, possui uma sedimentação de sólidos, de fundamental importância ao sistema. Existem basicamente quatro tipos de sedimentação descritos; a direta nos quais as partículas sedimentam em separado, sem aglutinação, dessa forma são mantidos suas características físicas como forma, tamanho e velocidade de sedimentação; a floculenta, ocorre aglutinação das partículas, alterando as suas características, em decorrência há aumento de densidade e velocidade do floco; a zonal, que em líquidos com alta concentração de sólidos, forma um manto único, com separação do sólido e do líquido; e zonal elevada, com maior concentração de sólidos, ocorrendo até compressão das partículas devido ao seu peso, expulsando a água da matriz do floco (NUVOLARI, 2003). Figura 12. Decantador secundário. O cálculo da área superficial requerida é o principal aspecto no projeto de um decantador. A determinação da área usualmente é obtida através dos seguintes parâmetros de projetos (VON SPERLING, 1997): • Taxa de aplicação hidráulica: corresponde ao quociente entre a vazão afluente à estação e a área superficial dos decantadores; • Taxa de aplicação de sólidos: corresponde ao quociente entre a carga de sólidos aplicada e área superficial dos decantadores. 34 O tempo de detenção, segundo a NBR 570 (ABNT, 1989) apud Von Sperling (1997), está intimamente associado ao seu volume, ou seja, à sua profundidade. A referida norma sugere que o tempo de detenção hidráulica seja igual ou superior a 1,5 horas, relativo à vazão média. 2.13.3.5. Filtros biológicos O processo de filtros biológicos consiste num conceito totalmente diferente dos processos anteriores. Ao invés da biomassa crescer dispersa em um tanque ou lagoa, ela cresce aderida a um meio suporte, segundo Von Sperling (1996). Um filtro biológico compreende basicamente, um leito de material grosseiro, tal com pedras, ripas ou material plástico, sobre o qual os esgotos são aplicados sob a forma de gotas ou jatos. Após a aplicação, os esgotos percolam em direção aos drenos do fundo. Essa percolação permite o crescimento bacteriano na superfície da pedra ou do material de enchimento, na forma de uma película fixa. O esgoto passa sobre a população microbiana aderida, promovendo o contato entre os microorganismos e o material orgânico (VON SPERLING, 1996). A proliferação de moscas, problema comum nos filtros com taxas de aplicação hidráulica intermediária e baixa, neste caso, diminui, pois as larvas são careadas, descreveu Nuvolari (2003). São sistemas aeróbios, afirma Von Sperling (1996), pois o ar circula nos espaços vazios entre o meio suporte. A aplicação dos esgotos sobre o meio é frequentemente feita através de distribuidores rotativos e são normalmente circulares, como mostra a Figura 13. 37 2.13.4.2. Desinfecção com ozônio O ozônio possui alto poder germicida contra uma grande variedade de microorganismos patogênicos, incluindo-se as bactérias, protozoários e os vírus. A desinfecção com esse produto não é afetada pelo valor do pH. Devido à decomposição muito rápida do radical livre hidroxila, uma maior concentração de ozônio deve ser usada em valores de pH mais alto, para se manter a eficiência (NUVOLARI, 2003). 2.13.4.3. Desinfecção com dióxido de cloro (ClO2) De acordo com Nuvolari (2003) Desde o início do século XX, quando foi utilizado pela primeira vez na Bélgica, o dióxido de cloro ficou conhecido como poderoso desinfetante. Aproximadamente 700 a 900 sistemas utilizam o dióxido de cloro para a desinfecção de patogênicos. É uma combinação neutra de cloro no estado de oxidação +IV. Desinfeta por oxidação, porém, não clora. Várias investigações foram feitas para determinar a eficácia da ação germicida do dióxido de cloro desde a sua introdução, em 1944. Os resultados demonstraram que o ClO2 é um desinfetante mais efetivo que o cloro, mas, é menos efetivo que o ozônio, afirmou Nuvolari (2003). 2.13.4.4. Radiação ultravioleta Diferentemente da maioria dos desinfetantes, a radiação ultravioleta não provoca a inativação de microorganismos por interação química. Esta, inativa organismos por absorção de luz, que causa uma reação fotoquímica, alterando componentes moleculares essenciais para as funções das células. Como os seus raios penetram na parede das células do microorganismo, a energia interfere nos ácidos nucléicos e outros componentes vitais, resultando em danos ou morte, de acordo com Nuvolari (2003). 38 Ainda segundo o mesmo autor, o grau de destruição ou inativação de microorganismos está diretamente relacionado à dose de radiação ultravioleta a ser aplicada. A Figura 15, mostra um sistema de tratamento terciário de esgoto com o uso da radiação ultravioleta. Figura 15. Tratamento terciário do esgoto com radiação ultravioleta. 2.14. Tratamentos simplificados Os tratamentos simplificados são recomendados para soluções individuais ou de pequenas comunidades. O tanque séptico é a solução mais utilizada e representa 8% do tipo de tratamento de esgoto utilizado no Brasil (PNS, 2000). No entanto, na maioria das vezes, o tanque séptico é seguido de um tratamento complementar. Apresenta-se a seguir, detalhes sobre o tanque séptico, o filtro anaeróbio e o filtro aeróbio. 2.14.1. Tanque Séptico (TS) De acordo com Neto (1997), o tanque séptico foi descoberto em 1872, na França, quando Jean Louis Mouras percebeu que o volume de sólidos acumulados durante 12 anos em um tanque de alvenaria, que ele havia idealizado e construído, para receber os esgotos da cozinha, antes de lançá-lo em um sumidouro, era muito menor do que ele imaginava. 39 A denominação de tanque séptico derivou da palavra em latim sepsis, que significa decomposição, putrefação, fenômeno em que intervém a atividade microbiológica. Com a colaboração de Abade Moigne, Mouras realizou uma série de experiências até 1881, quando o invento foi patenteado como "Fossa Mouras". Os estudos foram avançando e, em 1896, Donald Cameron patenteou o "Tanque Séptico", na Grã Bretanha. Em 1903, o inglês W. O. Travis concebeu o "Tanque Hidrolítico" (tanque séptico com subdivisão interna). Karl Imhoff, em 1905, idealizou o "Tanque Imhoff" (tanque séptico com câmaras sobrepostas). No Brasil, a aplicação pioneira parece ter sido o grande tanque construído em Campinas-SP, para o tratamento de esgotos urbanos, em 1892 (Netto, 1985). Mas somente a partir dos últimos anos da década de 1930, os tanques sépticos começaram a ser difundidos em nosso país. É comum encontrarmos, também, o termo fossa séptica. De acordo com o mini dicionário Sacconi (1996), fossa significa: "poço onde se despejam águas servidas de matérias fecais" e tanque: "depósito de água e outros líquidos". Para Branco e Hess (1972), tanque séptico é o construído em alvenaria ou outro material, enquanto que fossa séptica é a que trata de um simples buraco ou fossa cavada no solo. A norma brasileira NBR-7229 (ABNT, 1993) utilizava fossa séptica até 1993, quando foi revista, passou a adotar tanque séptico. Neste trabalho, utilizou-se tanque séptico, que é a nomenclatura utilizada atualmente pela ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas) e define tanque séptico como "unidade cilíndrica ou prismática retangular de fluxo horizontal, para tratamento de esgotos por processos de sedimentação, flotação e digestão". A primeira Norma Brasileira a respeito dos tanques sépticos foi a NB-41, de 1963, que foi baseada na norma alemã DIN 4261 e na norma do estado de Nova York, dos Estados Unidos, com algumas adaptações às condições brasileiras, principalmente no que diz respeito ao baixo poder aquisitivo da população e à pequena extensão dos lotes de terreno nos bairros periféricos das cidades (Branco e Hess, 1972). Segundo Neto (1997), a NB-41 recomendava a utilização de valas de infiltração para "polimento" dos efluentes de tanques sépticos, quando necessário. 42 Sobrinho (1991) destaca que o lodo, depois de digerido, vai-se acumulando no fundo do tanque séptico e, por efeito de adensamento e da redução dos sólidos voláteis na digestão, ocupa um volume correspondente à quarta parte do volume de lodo inicialmente produzido. Como tratamento complementar do tanque séptico, há as seguintes possibilidades: • Filtro anaeróbio de leito fixo com fluxo ascendente; • Filtro aeróbio submerso; • Valas de infiltração e filtros de areia; • Lodo ativado por batelada; • Lagoa com plantas aquáticas. Porém, o mais usual é o filtro anaeróbio - FAN. Um estudo realizado por Vieira e Sobrinho (1983) para um sistema de TS de câmaras sobrepostas e um filtro anaeróbio, calculado de acordo com a NBR 7229, para quinze pessoas, recebendo esgoto doméstico que passa, primeiramente, por uma grade fina e por uma caixa de areia, os resultados obtidos foram, em média, 85% de remoção de DBO, 79% de remoção de DQO, 86% de remoção de SS e 90% de remoção de coliformes, após 400 dias de operação. 2.14.2. Filtro Anaeróbio (FAN) O filtro anaeróbio é constituído por um meio suporte com microrganismos. Pode-se dizer que o filtro anaeróbio representa um sistema de tratamento secundário físico-biológico. É de grande utilidade em projetos que requerem um melhor grau de tratamento que o simples uso de tanque séptico seguido de infiltração no solo (FUNASA, 2004). O FAN é caracterizado por um tanque preenchido por um material filtrante, geralmente pedra britada. Os microorganismos aderidos às paredes deste material filtrante formam o biofilme que, ao receberem os despejos contendo matéria orgânica, iniciam o processo de digestão anaeróbia. Para tal, agem as bactérias anaeróbias (SILVA, 2004). A partir da introdução do Filtro Anaeróbio, como alternativa para o tratamento complementar do tanque séptico, o sistema mais usual foi TS-FAN (Tanque Séptico – Filtro Anaeróbio). Os estudos pioneiros do FAN, para a remoção da carga poluente, tiveram 43 evolução no trabalho de Young e McCarty, na década de 1960. Porém, com a implantação desse sistema, inúmeros problemas de diversas ordens foram surgindo. Os principais problemas detectados, segundo Kamiyama (1993a), no estudo realizado pela SABESP (Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo), foram: • falta de um dispositivo que permitisse a limpeza regular do filtro anaeróbio; • falta de operação adequada, confundindo simplicidade operacional com a não necessidade de operação; • disposição adequada do lodo retirado; • falta de lugar adequado para coleta de amostras para análises; • falta de um medidor de vazão; • custo de implantação relativamente alto: variável entre US$ 31 a 119 por habitante, com média de US$ 62,47 por habitante. Visando a solucionar os problemas detectados, Kamiyama (1993b) sugeriu várias modificações no sistema TS-FAN, sendo as principais: • criação de um manual do sistema; • introdução de uma unidade para recebimento e secagem dos sólidos gerados; • introdução de uma caixa para controle da vazão; • introdução de uma caixa para medição da vazão. Paganini e Macedo (1988), também, apresentaram um estudo sobre as especificações construtivas do sistema TS-FAN. Os principais problemas e sugestões para as modificações apresentadas são, basicamente, idênticas ao estudo realizado por Kamiyama (1993b). Porém, houve divergência no custo de implantação, sendo o custo apresentado por Paganini e Macedo (1988) de 5,85 OTN/hab (equivalente a R$ 8,12 / hab – março/2004) para sistema TS-FAN, e 4,30 OTN/hab (equivalente a R$ 5,97 / hab – março/2004) para sistema TS-FAN simplificado. Sua conclusão foi que o custo de implantação é bastante baixo, e desde que tecnicamente recomendável, é um sistema que apresenta grande vantagem sobre os demais, em termos econômicos-financeiros. O filtro anaeróbio pode ser circular ou retangular, de acordo com a NBR 13.969 (ABNT, 1997). A Figura 17 demonstra o exemplo do FAN circular. 44 Figura 17. Filtro anaeróbio circular. Fonte: NBR 13.969 (ABNT, 1997). 2.14.3. Filtro Aeróbio O dimensionamento do filtro aeróbio é normalizado pela NBR 13969 (ABNT, 1997). Os parâmetros utilizados para cálculo do volume do filtro e da vazão de ar necessária são os números de pessoas a serem atendidas e a contribuição de esgoto por pessoa em um dia. Assim como no Filtro Anaeróbio, o Filtro Aerado possui material filtrante e há formação de biofilme. A matéria orgânica presente no tanque é degradada pelas bactérias presentes no biofilme. Entretanto, difere do filtro anaeróbio no que se refere à presença de 47 Baixo ou inexistente consumo de energia elétrica Necessidade de elevada mão de obra para retirada da torta seca Baixo ou inexistente consumo de produto químico Elevado risco de liberação de odores desagradáveis e de proliferação de moscas Baixa sensibilidade a variações nas características do lodo Risco de contaminação de lençol freático, caso o fundo dos leitos e o sistema de drenagem não sejam bem executados Torta com alto teor de sólidos Os principais tipos de transformação e descarte de lodo de esgotos são (ANDREOLI et al., 2001): • secagem térmica: baseia-se na aplicação de calor para evaporação da umidade presente no lodo; • oxidação úmida: baseia-se na capacidade da matéria orgânica dissolvida ou particulada presente em um líquido de ser oxidada a temperaturas entre 100oC e 374oC, o ponto crítico da água; • incineração: implica na destruição das substâncias orgânicas presentes no lodo através da combustão , obtida na presença de excesso de oxigênio; • disposição em aterro sanitário: não há qualquer preocupação em se recuperar nutrientes ou se utilizar o lodo para qualquer finalidade útil. De acordo com Andreoli et al. (2001), dentre as alternativas de disposição final do lodo de esgoto, o uso agrícola se destaca por sua economicidade e adequação ambiental, observando os critérios ambientais e sanitários. Os tipos de culturas mais aptas são: • grandes culturas, consumidas após industrialização e as não consumidas “in natura”; • reflorestamentos; • produção de grama; • fruticultura, na implantação de pomares; • áreas degradadas. 48 2.17. Disposição do biogás A liberação do biogás de forma descontrolada na atmosfera é detrimental, não apenas pela possibilidade de ocorrência de maus odores junto à vizinhança, mas principalmente pelos riscos inerentes ao gás metano, que é combustível. Dessa forma, o biogás produzido deve ser coletado, medido e posteriormente utilizado ou queimado (CHERNICHARO, 1997). Há grande interesse na utilização do biogás gerado nos processos anaeróbios como fonte de energia. A mistura desses gases é composta por 60 a 70% de metano, 25 a 30% de gás carbônico e pequenas percentagens de hidrogênio, nitrogênio e gás sulfídrico (NUVOLARI, 2003). Qasin (1999) apud Nuvolari (2003) afirmou que essa mistura tem alto poder calorífico de 21.000 a 25.000 KJ/m3, podendo ser utilizado para o aquecimento de edifícios ou como combustível de motores à explosão (Figura 19). Figura 19. Biogás utilizado como combustível de motor à explosão. Segundo Chernicharo (1997) quando houver queda da produção de biogás, as possíveis causas são: • vazamentos nas tubulações de gás; • entupimentos das tubulações de gás; • defeito nos medidores de gás; 49 • elevadas concentrações de ácidos voláteis no reator, alcalinidade reduzida e quedo do pH; • presença de substâncias tóxicas no esgoto; • queda brusca de temperatura do esgoto. 52 totalidade dos processos existente, o meio poroso é mantido sob total imersão pelo fluxo hidráulico, caracterizando-o como reatores trifásicos compostos por (GONÇALVES apud CHERNICHARO, 1997): • Fase sólida: constituída pelo meio suporte e pelas colônias de microorganismos que nele se desenvolvem sob a forma de um filme biológico (biofilme); • Fase líquida: composta pelo líquido em permanente escoamento através do meio poroso; • Fase gasosa: formada pela aeração artificial e, em reduzida escala, pelos gases sub-produtos da atividade biológica. Mas, detectou-se que no sistema UASB+BFAS havia a necessidade de um polimento final. Segundo Nuvolari (2003), os decantadores secundários (DS) nas regiões de clima quente têm dupla finalidade: separar os sólidos para permitir uma clarificação eficiente do efluente final e facilitar o adensamento do lodo permitindo o seu retorno ao tanque de aeração com concentração mais elevada do que a existente no reator. Nos decantadores secundários o tipo de sedimentação é zonal, ou seja, em líquidos com alta concentração de sólidos, forma-se um manto que sedimenta como massa única de partículas. Observa-se nítida interface de separação entre a fase sólida e a fase líquida. O nível da interface se move para baixo como resultado da sedimentação da manta de lodo. Neste caso utiiiza-se a velocidade de movimentação da interface no dimensionamento dos decantadores (NUVOLARI, 2003). Com esta concepção, desenvolveu-se o projeto da ETE compacta: uma estação de tratamento de esgoto constituída de um reator UASB+BFAS+DS em uma única estrutura. Optou-se pela construção desta estrutura em aço, com tratamento em fibra de vidro para a sua proteção no contato com o esgoto. O esquema da ETE compacta. No anel externo encontra-se o reator UASB de três fases: o biogás gerado é direcionado ao queimador; o líquido é direcionado ao BFAS; e o lodo gerado é direcionado ao leito de secagem. Não há intervenção de bombas, todo sistema é realizado por gravidade. O biofiltro aerado submerso está localizado no centro da estrutura e utiliza como meio suporte a brita. Após o BFAS o líquido segue para o DS, 53 onde é realizada a clarificação e remoção complementar da matéria orgânica. O lodo, após sua secagem, será destinado ao aterro sanitário do município. Anteriormente à ETE compacta, foi implantado um gradeamento e uma caixa de areia. Em seguida, o esgoto bruto é direcionado à estação elevatória, que bombeia o esgoto à parte superior da estrutura (ETE compacta) para uma caixa de distribuição de vazão. 3.2. Características da ETE A ETE Novo Horizonte será implantada próximo ao Distrito Industrial e adjacente aos bairros Novo Horizonte, Nossa Senhora da Penha e Beatriz, atendendo a área denominada de sub-bacia 13 com área total de 263 ha, conforme Figura 20. Figura 20. Sub-bacia 13, área ETE Novo Horizonte. SUB-BACIA 13 SUB-BACIA 11 CÓ RR EG O L AG O A SE CA NOVO HORIZONTE ETE PROJETADA 54 Dentro da sub-bacia 13 (área abrangência da ETE), está instalado o Distrito Industrial, que é administrado pelo CDI-MG (Companhia de Distritos Industriais de Minas Gerais) com área total de 868.080,00 m2. Somente o esgoto doméstico será destinado à ETE, devendo o esgoto industrial ser devidamente coletado e tratado pelo CDI-MG. Na sub-bacia 13, não existiam redes coletoras de esgoto sanitário, que foram construídas, conforme projeto (Figura 21) e foto (Figura 22). A obra foi executada pelo 11º Batalhão de Engenharia de Construção, através do convênio 0209100. O início das obras foi em dezembro/2002 e o término foi em agosto/2003. Figura 04. Projeto redes coletoras Figura 21. Projeto das redes coletoras de esgoto do bairro Novo Horizonte. B - 01 1,13 940,795 939,665 B - 03 1,89 941,959 940,067 B - 02 1,56 941,441 939,881 45 ,00 38,69 B - 04 2,00 942,356 940,355 60,00 B - 05 2,39 943,017 940,625 56,24 R = 0,48 % R = 0, 48 % B - 06 2,71 943,626 940,911 59,68 59,37 83,73 B - 07 2,64 943,834 941,196 B - 08 2,97 944,571 941,598 B - 09 3,01 945,041 942,030 89,99 78,24 B - 10 2,87 945,280 942,406 49,12 B - 11 2,83 945,448 942,612 61,73 B - 12 2,78 945,649 942,872 66,26 R = 0,42 % R = 0 ,48 % B - 10/A 3,02 945,746 942,724 109,3 0 B - 10/B 2,96 946,209 943,248 100,4 6 B - 10/C 2,61 946,347 943,730 38,56 B - 10/D 2,56 946,479 943,916 56,17 B - 10/E 2,12 946,304 944,185 46,98 B - 10/F 1,88 946,292 944,411 72,70 B - 10/G 0,99 945,754 944,760 77,91 B - 10/H 1,84 946,977 945,133 46,66 B - 10/I 2,49 947,847 945,358 R = 0,48 % 1,48 942,601 941,121 1,50 942,892 941,392 1,48 943,446 941,966 1,78 944,075 942,295 1,96 944,786 942,826 1,88 944,990 943,110 1,75 945,384 943,634 1,73 945,891 944,161 1,50 946,294 944,794 1,53 946,594 945,064 1,57 947,041 945,471 R = 0,48 % R = 0 ,48 % R = 0,48 % B - 13 2,86 945,867 943,007 32,14 73,71 B - 14 2,66 945,979 943,316 73,70 B - 15 2,54 946,171 943,626 82,03 B - 16 2,27 946,244 943,970 64,55 B - 17 2,20 946,440 944,241 R = 0,42 % R = 0,42 % 97,99 B - 18 2,14 946,794 944,653 93,98 B - 19 1,80 946,844 945,048 84,53 R = 0, 42 % B - 20 0,98 946,382 945,403 B - 12/A 2,84 945,864 943,025 B - 12/B 2,75 946,111 943,357 B - 12/C 2,67 946,383 943,707 30,64R = 0,5 % 66,38 70,07R = 0,5 % 66,80 B - 12/D 2,41 946,456 944,041 66,89 B - 12/E 2,11 946,488 944,376 59,32 B - 12/F 2,05 946,724 944,672 R = 0,5 % 57,18 B - 12/G 2,12 947,075 944,958 B - 10/A/1 2,94 946,094 943,157 B - 10/A/2 2,55 946,143 943,590 B - 10/A/3 2,35 946,390 944,043 B - 10/A/4 2,01 946,510 944,497 B - 10/A/5 1,57 946,570 945,001 B - 10/A/6 1,19 946,697 945,506 57,71R = 0,75 % 57,76 60,46 B - 10/B/1 2,85 946,468 943,621 B - 10/B/2 2,67 946,402 943,727 B - 10/B/3 2,38 946,655 944,270 60,51 67,28 R = 0,75 % R = 0,75 % 67,23 R = 0,75 % 54 ,93 R = 0 ,68 % 97 ,17 R = 1 ,16 25 % 59,64 R = 0,69 % B - 16/A 2,08 946,459 944,381 B - 16/B 1,67 946,705 945,032 B - 16/C 1,20 946,884 945,683 94,30 R = 0,69 % 94,27 R = 0,69 % 23 ,94 R = 0 ,58 % 90 ,48 R = 0 ,5 % 79,5 7 R = 0,89 % 63 ,90 R = 0 ,5 % 96 ,94 R = 0 ,81 5% 72 ,84 R = 0 ,5 % 46 ,36 R = 0 ,5 % 74,60R = 0,5 % 72, 27 R = 0,4 08 % 71 ,98 R = 0, 5% 21, 14 R = 0,5 % 108,74R = 0,5 % 95 ,47 R = 0,5 9% B - 11/A 2,39 945,585 943,189 B - 11/B 1,20 945,004 943,804 48,3 5 R = 1,19 4 % 51, 52 R = 1,1 94 % 92, 65 R = 1,0 % 81,5 4 R = 1,3 1% 945,152 942,8522,30 9XX,XXX 9XX,XXX2,10 944,461 942,3312,13 9XX,XXX 9XX,XXX2,50 9XX,XXX 9XX,XXX2,05 943,324 941,1542,17 943,182 940,7022,48 942,847 940,2672,58 942,506 940,2162,29 941,306 939,6361,67 940,256 938,4861,77 938,353 936,5931,76 936,817 935,0771,74 934,959 933,1581,80 932,143930,103 2,04 942,175 939,9252,25 9XX,XXX 9XX,XXX2,28 9XX,XXX 9XX,XXX1,54 944,852 943,5821,27 944,584 943,1341,45 944,139 942,7291,41 943,411 942,0611,35 941,216 939,0362,18 940,651 936,2544,40 940,911 938,3412,57 940,979 938,3492,63 938,938 937,1081,83 933,090 932,0901,00 932,918 931,2181,70 932,785 931,1551,63 937,414 935,1942,22 939,566 937,5362,03 943,235 941,2651,97 944,033 942,1531,88 944,566 942,7361,83 944,842 943,5021,34 R = 2,39 % R = 1.90 % R = 3,37 % R = 2,79 % R = 2,42 % P - 10/E/1 1,80 946,943 945,143 P - 10/E 5,17 946,571 941,401 B - 19 6,41 944,670 938,256 P - 06/E 5,96 946,024 940,059 R = 0 ,35 % P - 01 6,36 945,075 938,716 P - 01/1 1,88 946,571 944,695 P - 04/B 1,88 946,571 944,695 P - 04/B/1 1,88 946,571 944,695 P - 06/E/1 5,79 946,184 940,395 P - 08/E 5,70 946,436 940,733 P - 08/E/1 5,37 946,421 941,051 P - 10 4,42 946,308 941,886 P - 10/A 3,66 946,021 942,362 P - 10/B 2,62 945,480 942,862 P - 10/C 1,34 944,702 943,362 P - 10/D 1,00 944,561 943,561 P - 10/F 1,88 946,571 944,695 P - 10/G 1,88 946,571 944,695 P - 10/G/1 1,88 946,571 944,695 1,88 946,571 944,695 P - 08 5,09 946,311 941,222 P - 08/A 1,88 946,571 944,695 P - 08/A/1 1,88 946,571 944,695 P - 08/B 1,88 946,571 944,695 P - 08/C 1,88 946,571 944,695 P - 08/D 1,88 946,571 944,695 P - 08/D/1 0,97 944,860 943,891 P - 06 5,55 946,098 940,543 P - 07 5,40 946,287 940,891 P - 06/A 1,88 946,571 944,695 P - 06/B 1,88 946,571 944,695 P - 06/C 1,88 946,571 944,695 P - 06/D 1,88 946,571 944,695 P - 06/D/1 1,88 946,571 944,695 P - 06/F 1,88 946,571 944,695 P - 06/F/1 1,88 946,571 944,695 P - 06/F/3 1,88 946,571 944,695 P - 06/F/2 1,88 946,571944,695 P - 06/G 1,88 946,571 944,695 P - 06/G/1 1,88 946,571 944,695 P - 08/F1,88 946,571 944,695 P - 04/C 1,88 946,571 944,695 P - 01/A 1,88 946,571 944,695 P - 08/F/2 1,88 946,571944,695 P - 04/C/2 1,88 946,571944,695 P - 01/A/2 1,88 946,571 944,695 P - 08/F/1 1,88 946,571 944,695 P - 04/C/1 1,88 946,571 944,695 P - 01/A/1 1,88 946,571 944,695 P - 08/F/3 1,88 946,571 944,695 P - 04/C/3 1,88 946,571 944,695 P - 01/A/3 1,88 946,571 944,695 P - 08/G 1,88 946,571 944,695 P - 04/D 1,88 946,571 944,695 P - 03/D/1 1,88 946,571 944,695 P - 04/E 1,88 946,571 944,695 P - 04/E/1 1,88 946,571 944,695 P - 04 5,62 945,490 939,870 P - 05 5,64 945,859 940,220 P - 04/A 1,88 946,571 944,695 P - 02 6,07 945,288 939,214 P - 03 5,97 945,492 939,520 P - 02/A 1,88 946,571 944,695 P - 09 4,86 946,421 941,556 P - 01/B 1,88 946,571 944,695 P - 01/B/1 1,88 946,571 944,695 P - 01/C 1,88 946,571 944,695 P - 01/C/1 1,88 946,571 944,695 P - 05/E/2 1,88 946,571 944,695 P - 11 1,88 946,571 944,695 P - 10/A/1 1,88 946,571 944,695 66,00 m R = 0,5 % 39 ,72 m R = 0 ,5 % 10 0,0 6 m 10 0,0 6 m R = 0 ,5 % 95 ,06 m 97 ,03 m R = 0 ,5 % 70,07 m R = 0,5 % 63,58m R = 0,5 % 67,60 m R = 0,5 % 67,19 m R = 0,5 % 66,03 m R = 0,5 % 66,74 m R = 0,5 % 66,20 m 69,54 m R = 0,5 % 64,69 m 70,04 m R = 0,5 % 70,04 m 61,14 m R = 0,5 % 99 ,57 m R = 0,5 % 92,09 m R = 0,5 % B - 19 5,82 943,628 937,812 B - 19 5,54 942,899 937.362 B - 19 4,74 941,648 936,912 B - 19 4,48 940,940 936,462 88,79 m R = 0,5 % 90,00 m R = 0,5 % 90,00 m R = 0,5 % B - 19 2,74 938,496 935,754 B - 19 1,56 935,481933,924 41 ,55 m R = 0, 5 % 100,05 m R = 0,5 % B - 19 1,83 936,104 934,276B - 19 4,48 940,940 933,193 B - 19 4,48 940,940 936,462 B - 19 4,48 940,940 936,462 B - 19 4,48 940,940 936,462 B - 19 4,48 940,940 936,462 B - 19 2,80 942,295 939,495 B - 19 2,33 942,573 940,242 B - 19 1,90 941,611 939,714 B - 19 1,54 943,128 941,591 B - 19 1,44 943,004 941,561 B - 19 1,72 943,534941,812 B - 19 1,50 943,256941,754 B - 19 1,65 94 3,6 12 94 1,9 61 B - 19 1,89 94 4,0 70 94 2,1 78 B - 19 2,13 944,826 942,697 B - 19 1,92 944,935 943,016 B - 19 1,76 94 4,9 07 94 3,1 45 B - 19 4,48 940,940 936,462 B - 19 4,48 940,940 936,462 B - 19 4,48 940,940 936,462 B - 19 1,69 936,317 934,628 B - 191,68 934,836933,159 B - 191,33 933,728932,394 B - 191,26 932,892931,629 B - 191,46 932,321930,864 B - 19 85,55 m R = 0,9 % 85,00 m R = 0,9 % 52,68 m R = 0,5 % 10 8,2 4 m R = 0 ,5 % 25,68 m 63 ,8 5 m R = 0,5 % 103,80 m R = 0,5 % B - 19 1,09 94 2,6 33 94 1,5 38 B - 19 1,24 94 1,5 15 94 0,2 70 25,68 m 84,50 mR = 0,5 % 84,50 mR = 1,5 % B - 19 1,46 941,448 939,992 55 ,67 m R = 0 ,5 % 55 ,67 m R = 0 ,5 % 43,7 5 m R = 0,5 % 73,12 m R = 0,5 % 60,94 m R = 2,214 % 103,80 m R = 0,5 % 103,80 m R = 0,5 % 65,9 8 m R = 2,0 46 % 63,01 m R = 2 ,581 % 41, 93 m R = 0,5 % 38,48 m R = 0,5 % 41,50 m R = 0,5 % 33,72 m R = 2,214 % 90,00 m R = 0,5 % 97,07 m R = 1,9 % 44,20 m R = 0,5 % 41, 93 m R = 0,5 % R = 0,5 % 57 3.3. Corpo receptor A cota de instalação da ETE é de 926 metros, enquanto que a cota de enchente observada é de 924 metros. Sendo seu corpo receptor o córrego da Lagoa Seca – sentido Araguari, pertencente à Bacia hidrográfica estadual do Rio Jordão, que é afluente do Rio Paranaíba. O Córrego possui uma vazão mínima média de aproximadamente 12 L/s. O diagnóstico das águas superficiais foi realizado no Rio Jordão a jusante da confluência com o Córrego da Lagoa Seca. Foram coletadas duas amostras no dia 21/01/2003, e as análises realizadas pela Eng. Química Jorgina Márcia Margarida – CRQ 02407985, da empresa Araxá Ambiental, e apresentou os resultados descritos na Tabela 06. Tabela 06. Resultados da qualidade dos cursos d’água. Amostra Parâmetros Unid. Limite COPAM A1 A2 Oxigênio dissolvido mg/L > 5 4,4 5,5 DBO mg/L < 5 58 24 pH --- 6,0 a 9,0 6,99 7,11 Nitrato mg/L 10 0,05 0,46 Fosfato total mg/L 0,025 0,35 0,06 Amônia livre mg/L 0,02 0,28 2,6 Coliformes totais UFC 5.000 191 203 Coliformes fecais UFC 1.000 83 193 OBS: Os valores superiores aos limites estabelecidos estão grifados em negrito. 58 3.4. Dados de sondagem A cidade de Araguari e seus arredores apresentam substrato rochoso representado por sedimentos cretáceos, pertencentes à Formação Bauru que se sobrepõem em discordância erosiva aos derrames basálticos da Formação Serra Geral. Os sedimentos cretáceos desta seqüência são constituídos por arenitos calcíferos, calcários conglomeráticos passando, a argilitos e arenitos argilosos com níveis de seixos. Sotopostos à seqüência sedimentar ocorrem basaltos maciços e amigdaloidais, com intercalações areníticas da Formação Serra Geral. Foram realizados dois furos de sondagens SPT pelo 11º Batalhão de Engenharia e Construção, no local proposto para a ETE. Os furos tiveram a finalidade de caracterizar os materiais, bem como determinar o topo rochoso. Além das descrições do perfil estratigráfico dos furos, os ensaios granulométricos foram realizados ensaios de permeabilidade nos laboratórios da Faculdade de Engenharia Civil da Universidade Federal de Uberlândia. A seguir, são apresentados de forma sintética os resultados das sondagens e dos ensaios realizados (Tabela 07). Tabela 07. Resumo dos resultados de sondagens realizados na área da ETE Furo NA (m) Intervalo (m) Descrição Permeabilida de (cm/s) 0,0 – 4,45 Argila cinza. Consistência muito mole 4,45 – 7,45 Argila vermelha siltosa. Consistência média 01 0,70 7,45 – 8,45 Silte rosa argiloso. Consistência muito duro. 1,98x10-4 0,0 – 4,45 Argila cinza. Consistência muito mole 4,45 – 7,45 Argila vermelha siltosa. Consistência média 02 0,70 7,45 – 9,45 Silte rosa argiloso. Consistência muito duro. 2,03x10-4 59 3.5. Dados de projeto A vazão média de esgoto doméstico inicial é de 4,50 L/s (2003) e final de 9,25 L/s (2023), considerando os seguintes parâmetros: • sistema separador absoluto; • quota per capita (qpc) = 200 L/hab x dia; • coeficiente do dia de maior consumo (k1) = 1,20; • coeficiente da hora de maior consumo (k2) = 1,50; • coeficiente de retorno esgoto/água (Kr) = 0,80; • coeficiente da hora de menor consumo (k3) = 0,50. O projeto elaborado contempla duas etapas: a primeira para 5.000 habitantes e a segunda para 10.000 habitantes. Porém, de acordo com o estudo inicial, a primeira etapa atende um horizonte de 20 anos, e somente ela foi implantada. O memorial de cálculo foi apresentado como Anexo deste trabalho. 3.6. Etapas do processo São detalhadas, a seguir, as várias etapas do processo de tratamento de esgoto da ETE Novo Horizonte. 3.6.1 Pré-tratamento O esgoto chega a ETE por gravidade em tubo de PVC de 150 mm, despejando na grade de chegada do efluente, conforme figura 06. Quando chega a ETE passa por uma grade (Figura 23) para remoção de sólidos maiores e depois pelo desarenador, conforme a Figura 24, para retenção de eventual graxa, óleos, areia, que é inspecionado diariamente. A unidade desarenadora é do tipo canal com limpeza manual e fica à montante da elevatória. A areia é removida periodicamente em caçambas para posterior disposição em aterro sanitário. 62 Figura 26. Caixa desarenadora e distribuidor de efluente no topo da ETE. O objetivo da retirada de areia é evitar o acumulo deste material inerte nos reatores biológicos. Na saída da unidade desarenadora, com objetivo de controlar o nível d´água e distribuir as vazões de alimentação do reator UASB foram instalados vertedoures triangulares. Ainda o nível de lodo é verificado através de abertura de válvulas. 3.6.2 Tratamento anaeróbio Após a distribuição pelas saídas superiores o esgoto é encaminhado para o reator UASB através de tubos, distribuídos simetricamente pelo fundo do reator. O reator UASB é composto por um leito biológico denso e de elevada atividade metabólica, no qual ocorre a digestão anaeróbia da matéria orgânica do esgoto em fluxo ascendente. A biomassa pode apresentar-se em flocos ou grânulos maiores e menores. O perfil de sólidos no reator varia de muito denso e com partículas granulares de elevada capacidade de sedimentação próxima ao fundo (leito de lodo), até um lodo mais disperso e leve, próximo ao topo do reator (manta de lodo). O cultivo de um lodo anaeróbio de boa qualidade é conseguido através de um processo cuidadoso de partida, durante o qual a seleção da biomassa é imposta, permitindo que o lodo 63 mais leve, de má qualidade, seja arrastado para fora do sistema, ao mesmo tempo em que o lodo de boa qualidade é retido. O tempo de detenção do efluente no reator UASB é de 8 dias. A parte superior do reator UASB é protegida por telas finas, Figura 27, que impedem a proliferação de moscas e outros insetos. Figura 27. Reator UASB com detalhe de proteção por telas. A eficiência na remoção do reator UASB, com relação à DBO, segundo os dados de projeto, pode chegar até 70 %. 3.6.3 Tratamento do biogás Um dos subprodutos da decomposição anaeróbia no reator UASB é a formação de vários gases, entre os quais o gás metano, altamente energético. Devido às características intrínsecas de cada gás, promove-se a queima controlada. Existe um queimador de gás (Figura 28), evitando a poluição pelos gases. 64 Figura 28. Queimador de gás. 3.6.4. Leito de secagem do lodo Com a abertura da válvula de descarte do lodo (Figura 29), este é encaminhado para o leito de secagem de ampla abertura, conforme Figura 30. Figura 29. Registro para verificação de nível de lodo. 67 contribuindo para uma eficiência global de remoção de DBO5 superior a 90%. O biofiltro é composto de três fases: • Fase sólida – constituída pelo meio suporte e pelas colônias de microorganismos que nele se desenvolvem sob a forma de um filme biológico (biofilme); • Fase líquida – composta pelo liquido em permanente escoamento através do meio poroso; • Fase gasosa – formada pela aeração artificial, e em reduzida escala, pelos gases sub-produtos da atividade biológica no reator. A principal característica do biofiltro é sua capacidade de realizar, no mesmo reator, a remoção de compostos orgânicos solúveis e de partículas em suspensão presentes no esgoto. A fase sólida, além de servir de meio suporte para as colônias bacterianas depuradoras, constitui-se em um eficiente meio filtrante. A DBO5 e uma fração do nitrogênio amoniacal remanescente do UASB são oxidados através da grande atividade do biofilme aeróbio. Lavagens periódicas são necessárias para eliminar o excesso de biomassa acumulada no meio granular, mantendo as perdas de carga hidráulica através do meio poroso em níveis aceitáveis. O lodo de excesso produzido nos biofiltros é removido rotineiramente através de lavagens, uma operação que compreende diversas cargas hidráulicas seqüenciais, contracorrentes ao sentido do fluxo, sendo enviado para a elevatória de esgoto bruto na entrada da ETE, que o encaminhará por recalque ao reator UASB para digestão e adensamento pela via anaeróbia. 3.6.7. Decantador secundário O decantador secundário (Figura 33) é a unidade em que o efluente tratado é introduzido sob as lâminas paralelas inclinadas que ao escoar entre elas ocorrerá à sedimentação do lodo. O esgoto sai pela parte de cima do decantador, após ser escoado pelas laminas e é coletado por calhas coletoras. 68 Figura 33. Decantador secundário. Essa inclinação assegura a auto-limpeza dos módulos, ou seja, à medida que vão se sedimentando em seu interior, e aglutinando-se uns aos outros, as massas de lodo que vão se formando, adquirem peso suficiente para se soltarem dos módulos e se arrastarem em direção ao fundo. Dessa forma, os lodos removidos pelo decantador acabam por se precipitarem para o poço do lodo, onde permanecem acumulados até serem removidos da abertura da descarga de fundo. Sendo desta forma que produz o polimento final no efluente tratado, propiciando a remoção de DQO, DBO5, sólidos em suspensão e nutrientes (especialmente fosfatos e nitratos) a teores muito baixos, próximos a 95%. 3.7. Resultados Depois de o efluente passar pela ETE, ele é canalizado por tubos de PVC de 150 mm e é lançado em um corpo d´água (Figura 34) a uma distância aproximada de 300 m da ETE. 69 Figura 34. Corpo d´água onde é lançado o esgoto tratado. Após o lançamento do efluente tratado foi observada a existência de pequenos peixes, o que significa que o esgoto passou por um processo de tratamento de grande eficiência. Não foi observado nenhum tipo de resíduo sólido visível na água após tratamento, tão pouco odores. A ETE foi concluída no primeiro semestre de 2006, e no dia 05 de junho do mesmo ano, entrou em operação. Na sua partida, o reator UASB foi inoculado com lodo de um outro reator de uma cidade vizinha, totalmente vazio. Aguardou-se um período de repouso de aproximadamente 24 horas, para a sua adaptação à temperatura ambiente. Após o período de repouso, iniciou-se a alimentação do UASB com esgoto até a metade do seu volume. Aguardou-se um novo período de repouso de 24 horas. Logo após, completou-se o volume com esgoto do UASB. Outro período de repouso de 24 horas foi aguardado e posteriormente o reator foi alimentado normalmente. Somente o reator operou na partida da ETE compacta. As primeiras análises foram realizadas nos dias: 28/07/2006 e 24/07/2006, como demonstram a Tabela 08. 72 CAPITULO IV CONCLUSÕES A ETE compacta implantada em Araguari-MG, denominada ETE Novo Horizonte, foi um projeto que atende à legislação ambiental, possui baixo custo, boas eficiências, baixo requisito de área, operação e manutenção simples, e baixo consumo de energia elétrica. O monitoramento constante da ETE é fundamental para a sua boa operação, principalmente a entrada de esgotos não domésticos, que poderá influenciar negativamente no tratamento anaeróbio. A ETE Novo Horizonte possui capacidade para tratar 4% do esgoto coletado na zona urbana de Araguari, mas foi um projeto piloto para o estudo da mesma. Com o bom desempenho, a SAE – Superintendência de Água e Esgoto de Araguari-MG, adotou a ETE compacta como concepção para o tratamento de esgoto de todo o município. Conforme as várias observações analisadas visando como contribuição deste trabalho para o saneamento, recomendam-se: • Fomentar e apoiar a elaboração dos planos diretores das bacias hidrográficas, visando à despoluição dos mananciais; • Criar mecanismos de financiamento para a implantação de soluções adequadas de tratamento e disposição adequada do esgoto; • Criar uma política de educação e conscientização ambiental para toda população referente ao uso racional da água; • Levantar e cadastrar os lançamentos in natura de esgoto sanitário diretamente em corpos d´água; • Incentivar a pesquisa de soluções alternativas de baixo custo e fácil operação para o tratamento e disposição do esgoto sanitário; • Realizar estudos para canalizar e utilizar o biogás gerado na ETE, como fonte de energia alternativa; • Fazer outros estudos para utilização do lodo gerado na ETE como adubo orgânico. 73 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ABNT – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 9.648: Estudo de concepção de sistemas de esgoto sanitário.. Rio de Janeiro: ABNT, 1986. ABNT - ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 12209: Projeto de estações de tratamento de esgoto sanitário. Rio de Janeiro, 1992. ABNT - ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7229: Projeto, construção e operação de sistemas de tanques sépticos. Rio de Janeiro, 1993. ABNT - ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 13969: Tanques sépticos: Unidades de tratamento complementar e disposição final dos efluentes líquidos: Projeto, construção e operação. Rio de Janeiro, 1997. ABNT - ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 8160: Sistemas prediais de esgoto sanitário: Projeto e execução. Rio de Janeiro, 1999. ANDREOLI, C. V. et al. Lodo de esgotos: tratamento e disposição final. UFMG: Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental. Companhia de Saneamento do Paraná. Belo Horizonte, 2001. BRANCO, S. M. e HESS, M. L. Fossa séptica. São Paulo: Faculdade de Saúde Pública - USP, 1972. BRASIL. Lei Federal 11.107 – Dispõe sobre normas de contratação de consórcios públicos e dá outras providências. Presidência da República: 06 de abril de 2005. BRASIL. Lei Federal 11.445 – Estabelece as diretrizes nacionais para o saneamento básico. . Presidência da República: 05 de janeiro de 2007. BRASIL. PAC – Programa de Aceleração do Crescimento. Presidência da República: janeiro de 2007. 74 CONAMA – CONSELHO NACIONAL DE MEIO AMBIENTE. Resolução No 357, de 17 de março de 2005. COPAM – COMISSÃO DE POLÍTICA AMBIENTAL. Deliberação Normativa No 10, de 16 de dezembro de 1986. COPASA - COMPANHIA DE SANEAMENTO DE MINAS GERAIS. Esgoto Sanitário, processos de tratamento. Disponível em: <http://www.copasa.com.br/cgi/cgilua. exe/sys/start.htm?sid=34>. Acesso em: abril 2007. CRESPO, P. G. Elevatório nos sistemas de esgoto. Belo Horizonte, UFMG, 2001. FUNASA – FUNDAÇÃO NACIONAL DE SAÚDE. Manual de Saneamento. Ministério da Saúde. Brasília, 2004. GONÇALVES, F. B., SOUZA, A. P. Disposição oceânica de esgotos sanitários: história e prática. Rio de Janeiro: ABES, .1 ed. 1997. IMHOFF, K. R.; IMHOFF, K. Manual de tratamento de águas residuárias. Editora Edgard Blucher. São Paulo, 1996. JORDÃO, E. P. e PESSÔA, C. A. Tratamento de esgotos domésticos. Rio de Janeiro: ABES, 3. ed. 1995. JÚNIOR, E. M. Iniciação ao tratamento de esgoto. Campinas: Curso de Treinamento de esgoto, 2001. KAMIYAMA, H. Revisão e aperfeiçoamento do sistema tanque séptico-filtro anaeróbio para o tratamento de esgoto sanitário - parte I. Revista DAE. São Paulo: n.169, p.01-08. 1993a. KAMIYAMA, H. Revisão e aperfeiçoamento do sistema tanque séptico-filtro anaeróbio para o tratamento de esgoto sanitário - parte II. Revista DAE. São Paulo: n.169, p.09-17. 1993b. 77 ANEXO MEMORIAL DE CÁLCULO DA ETE 78 MEMORIAL DE CÁLCULO UASB + BF : Estação de Tratamento de Esgotos Domésticos Dados de Entrada: Pop.= 5000 hab Percap.= 200 l/hab.dia K1 = 1,2 K2 = 1,5 C.retor.= 0,8 Qinf = 0,9 (l/s) Qméd = 10,19 (l/s) = 36,7 m3/h DQO = 600 (mgO2/l) DBO5 = 300 (mgO2/l) SST = 200 (mg/l) No divisões do BF= 4 Cargas: 528,00 kgDQO/dia 264,00 kgDBO/dia 176,00 kgSS/dia Eficiências e concentrações de SS, DQO e DBO5 nos efluentes No UASB Efluente do UASB % Cargas no BF: DQO= 64 216,00 (mgO2/l) 190,08 kgDQO/dia DBO= 65 105,00 (mgO2/l) 92,4 kgDBO/dia SS= 65 70,00 (mg/l) 61,6 kgSS/dia No BF Efluente do BF % DQO= 60 86,40 (mgO2/l) DBO= 71 30,45 (mgO2/l) SS= 69 21,70 (mg/l) Massas de DQO, DBO e SS removidas diariamente (UASB e BF) Remoção diária da M.O no UASB: DQO = 384 (mgO2/l) 337,9 Kg de DQO/d DBO = 195 (mgO2/l) 171,6 Kg de DBO/d SS = 130 (mg/l) 114,4 Kg de SS/d 79 Remoção diária da M.O no BF: DQO = 130 (mgO2/l) 114,0 Kg de DQO/d DBO = 5 (mgO2/l) 65,6 Kg de DBO/d SS = 48 (mg/l) 42,5 Kg de SS/d Dimensionamento do UASB TDH = 8 h V = 293,33 m3 h = 5,50 m S = 53,33 m2 v= 0,69 m/h Dimensionamento dos BFs CvDBO = 4,00 Kg/m3.dia V = 23,10 m3 hleito = 2,00 m S = 11,55 m2 v = 3,17 m/h Geometria dos reatores A_UASB = 53,33 m2 A_BF = 11,55 m2 A_aerador = 0,72 m2 A_total = 65,61 m2 `f total = 9,14 m ` f total util. = 9,30 m `f aer = 0,96 m ` f aer util. = 0,96 m `f BF = 3,95 m f BF util. = 4,00 m Dimensionamento do Decantador V pass = 2,30 m/h A necess. = 15,9 m2 A real = 16,3 m2 V pass real = 2,25 m/h Checagem do dimensionamento do decantador: Taxa admiss. = 0,7 m3/m2.h Área necess. = 52,38 m2 A real = 52,65 m2 Taxa real = 0,70 m3/m2.h 82 Tabela 2 -Similaridade dos aços laminados a quente para construção civil entre Norma Tabela 3 - Caracterização das categorias dos aços com seus sistemas químicos Tabela 4 - Composição Química Especificada (% em massa) Tabela 5 – Relação de Consumíveis. 83 Tabela 6 - Propriedades Mecânicas Especificadas Parâmetros construtivos adotados: Todos costados e fundo construidos com USI SAC 250 esp: 1/4''. 84 MEMORIAL DE CÁLCULO ESTAÇÃO ELEVATÓRIA DE ESGOTO DOMÉSTICO. POPULAÇÃO: 5000 habitantes PER CAPITA : 200 l/hab.d Coef. Retorno = 0,8 K1 = 1,2 K2 = 1,5 Qméd = 10,19 l/s 0,010185 m3/s Qinfilt.= 1,02 l/s 0,001019 m3/s Qmáx = 19,35 l/s 0,019352 m3/s Qmín = 5,09 l/s 0,005093 m3/s Prof. Rede(a) = 1,5 m Folga(b) = 0,34 m Altura útil (c) = 0,89 m Reserva mínima (d) = 0,3 m Prof. Poço (e) = 3,03 m VOLUME DO POÇO : Qrecalque = 20,32 l/s Vu = 10,11 m3 3,047917 Diâmetro do poço = 3,80 m A_elev = 11,34 m2 D2 14,44 m2 V_elev = 34,02 m3 Área = 11,34 m2 V_escav= 47,14 m3 Altura útil = 0,89 m reaterro = 18,36 TUB.RECALQUE Drec. = 0,171 m Drec. adotado = 0,200 m V = 0,65 m/s PERDAS DE CARGA LOCALIZADAS : Peças Quantidade SK C 90o 4 1,60 Junção 45o 3 1,20 Válvula retenção 3 8,25