Universidade Federal do ParanáEngenharia Ambiental Saneamento Ambiental I Aula 20 – O Sistema de Esgoto Sanitário Profª Heloise G. Knapik 1 Primeiro módulo: • Dimensionamento de redes de distribuição de água Segundo módulo: • Tratamento de água para abastecimento Terceiro módulo: • Dimensionamento e tratamento de esgotos sanitários Conteúdo – Módulo 3 • O Sistema de Esgoto Sanitário & Lançamento in natura – autodepuração • Redes de coleta de esgoto • Tratamento de esgoto • Tópicos especiais: técnicas e tratamentos avançados • Drenagem urbana Conteúdo – Módulo 3 • Referências bibliográficas: Esgoto Sanitário: coleta, transporte, tratamento e reuso agrícola. Coordenador: Ariovaldo Nuvolari. São Paulo: Blucher, 2011. Tratamento de Esgotos. Eduardo Pacheco Jordão e Constantino Arruda Pessôa. Rio de Janeiro: 2005. Introdução à qualidade das águas e ao tratamento de esgotos. Marcos Von Sperling, Volume 1, 3ª ed. Belo Horizonte: Editora UFMG, 2005. (ou outras edições) Tratamento de Esgotos Dimensionamento Cálculo da rede Vazão e carga poluidora Tecnologias Eficiências e níveis de Processos de tratamento Configurações tratamento Remoção de Remoção de Físico- Biológicos carga orgânica Nutrientes químicos Grau de tratamento do efluente Características de uso da água + legislação → minimizar os impactos de deterioração de qualidade de água 6 . Grau de tratamento do efluente .Características de uso de água a jusante do ponto de lançamento .Capacidade de autodepuração .Características e condições do despejo $$$ 7 . Atendimento da legislação (CONAMA 430/11.Verificação da diluição local/ Mistura no rio . Grau de tratamento do efluente $$$ Como determinar o grau de tratamento necessário? . complemento da 357/05) 8 .Estudo da autodepuração (modelagem) . Grau de tratamento do efluente CONAMA 430/11 (ANTIGA 357/05): EFLUENTES SANITÁRIOS Materiais sedimentáveis: até 1 mg/L pH entre 5 e 9 Temperatura inferior a 40ºC DBO5 máxima de 120 mg/L . ou mediante estudo de autodepuração do corpo hídrico que comprove o atendimento às metas de enquadramento do corpo receptor. 9 .Valor poderá ser maior em caso de eficiência de remoção de 60%. Sentido do escoamento Montante Jusante . na própria indústria. reduz em 90% a poluição orgânica (DBO). antes de receber estas contribuições poluentes. tem vazão de 2 m³/s e DBO de 6 mg/L. Exemplo – Concentração da mistura Uma bacia contribuinte com 20 mil habitantes lança seus esgotos sem qualquer tratamento a um pequeno afluente do Rio Iguaçu. cujo tratamento. A esta contribuição juntam-se os despejos de uma indústria química orgânica com vazão de 850 m³/d e DBO bruta de 900 mg/L. . O rio. A vazão correspondente de esgoto é de 3520 m³/d e a DBO do esgoto bruto é de 400 mg/L. Calcular as novas características do rio na região de mistura. se fosse reduzir a concentração da mistura para 10 mg/L. qual seria a % de remoção necessária do conteúdo orgânico? . Exemplo – Concentração da mistura No mesmo exemplo. Autodepuração de rios . Autodepuração de rios . • Reaeração atmosférica. Processos responsáveis pela introdução de oxigênio na massa líquida: • Fotossíntese. Oxigênio Dissolvido A redução dos níveis de Oxigênio Dissolvido é considerada. Consomem oxigênio dissolvido da massa líquida: • A oxidação da fração carbonácea da matéria orgânica. • O processo de nitrificação. • A demanda bentônica (demanda provocada pela estabilização de uma fina camada superficial de lodo eventualmente existente no fundo dos rios. em termos ecológicos. . a mais grave conseqüência da poluição de um curso d’água por matéria orgânica. Oxigênio Dissolvido CAUSA CONSEQUÊNCIA Poluição orgânica Depleção de OD DBO . • Águas naturais muito poluídas. • DBO de efluentes industriais que não contêm microrganismos: Técnica das Diluições e Semeadura – Sementes: Aclimatadas e não aclimatadas . esgoto sanitário e efluentes industriais que contêm microrganismos: – Técnica das Diluições.Demanda Biológica de Oxigênio (DBO) Determinação da DBO • Águas naturais pouco poluídas – Diferença direta entre as concentrações de oxigênio dissolvido na amostra. antes e depois de 5 dias. Demanda Biológica de Oxigênio (DBO) Limitações × Período de teste é muito longo (5 dias) — não é bom para o controle do processo × Baixa precisão interlaboratorial × O teste não é simplesmente muito fácil — envolve condições biológicas — pode levar tempo de experiência para dominá-lo × Não pode-se avaliar a precisão — Não há padrão — Depende da aclimatação microbiológica . Oxitop 20 C Água de diluição e/ou nutrientes Amostra DBO .Winkler Amostra Fixação do OD Titulação .Demanda Biológica de Oxigênio (DBO) Incubação por 5 dias DBO . Demanda carbonácea e demanda nitrogenada . Parâmetros de análise • DBO (depleção do OD) • DQO (parâmetro de controle de eficiência) • Sério de Sólidos (aumento da turbidez) • Série de nitrogênio (nutrientes – proliferação de algas. consumo de OD) • Oxigênio dissolvido (corpo receptor) . Parâmetros de análise Constituinte Concentração média Comentários DBO 200 mg/L Depleção do OD 240 mg/L (sólidos totais Sólidos suspensos Aumento da turbidez 800 mg/L) Doenças de veiculação Patógenos 3 milhões/100mL hídrica Nt: 35 m/L Nutrientes Crescimento acelerado Pt: 10 mg/L Metais pesados – Compostos tóxicos Variável ecotoxicidade Fármacos e outros – Compostos emergentes Variável ou desconhecido alterações ecossistêmicas . 20 (mg/l) 400 220 110 DQO (mg/l) 1. Parâmetros de análise Parâmetro Forte Médio Fraco DBO5.000 500 250 Carbono Orgânico Total (mg/l) 290 160 80 NTK (mg/l) 85 40 20 Nitrogênio Orgânico (mg/l) 35 15 08 Nitrogênio Amoniacal (mg/l) 50 25 12 Fósforo Total (mg/l) 15 08 04 Fósforo Orgânico (mg/l) 05 03 01 Fósforo Inorgânico (mg/l) 10 05 03 Cloreto (mg/l) 100 50 30 Sulfato (mg/l) 50 30 20 Óleos e Graxas (mg/l) 150 100 50 . Parâmetros de análise • Série de Sólidos . Tipos de sistemas: • Sistema unitário • Sistema separador absoluto . Partes constituintes de um sistema de esgotamento sanitário: • Rede coletora • Interceptor • Emissário • Estação elevatória • Sifão invertido • Estação de tratamento • Lançamento (emissário submarino) . Partes do sistemas: . Partes do sistemas: • Rede coletora: . Partes do sistemas: • Estação de tratamento de esgoto: . tóxicos) • Tratamento e disposição final do lodo Processos Processos Processos Físicos Químicos Biológicos . Tipos de Tratamento • Tratamento preliminar (sólidos em suspensão grosseiros) • Tratamento primário (sólidos em suspensão sedimentáveis e parte da matéria orgânica) • Tratamento secundário (remoção de carga orgânica e eventualmente nutrientes) • Tratamento terciário (remoção de carga de nutrientes e poluentes específicos – metais pesados. Tipos de Tratamento . • Preparação dos efluentes para a sequência de tratamento. Tipos de Tratamento • Tratamento preliminar • Remoção inicial de sólidos grosseiros. . gorduras e areias. Gradeamento Ocorre a remoção de sólidos grosseiros. onde o material de dimensões maiores do que o espaçamento entre as barras é retido. As principais finalidades da remoção dos sólidos grosseiros são: • Proteção dos dispositivos de transporte dos esgotos (bombas e tubulações).0 a 10. grades médias (espaços entre 2. . • Proteção dos corpos receptores.0 a 4. • Proteção das unidades de tratamento subsequentes. Tipos de Tratamento • Tratamento preliminar .0 cm).0 cm).0 a 2. Há grades grosseiras (espaços de 5.0 cm) e grades finas (1. sifões etc. enquanto a matéria orgânica. seguindo para as unidades seguintes. . tanques. em suas diversas fases. de sedimentação bem mais lenta.Desarenação Remoção da areia através da sedimentação: os grãos de areia. Tipos de Tratamento • Tratamento preliminar . orifícios. • Eliminar ou reduzir a possibilidade de obstrução em tubulações. As finalidades básicas da remoção de areia são: • Evitar abrasão nos equipamentos e tubulações. vão para o fundo do tanque. devido às suas maiores dimensões e densidade. permanece em suspensão. principalmente a transferência de lodo. • Facilitar o transporte líquido. Tipos de Tratamento • Tratamento preliminar .Flotadores • Oposto da sedimentação (injeção de ar dissolvido e remoção dos flocos pela superfície) • Depende da característica inicial do afluente e das etapas seguintes de tratamento . Equalização • Tanques destinados à amortecer os carregamentos hidráulico e orgânicos. Tipos de Tratamento • Tratamento preliminar . . pode ser adensada no poço de lodo do decantador e ser enviada diretamente para a digestão ou ser enviada para os adensadores.Uma parte significativa destes sólidos em suspensão é compreendida pela matéria orgânica em suspensão. permitindo que os sólidos em suspensão. . Tipos de Tratamento • Tratamento primário – Tanques de decantação .Essa massa de sólidos. denominada lodo primário bruto. . que apresentam densidade maior do que a do líquido circundante. .Os esgotos fluem vagarosamente através dos decantadores. sedimentem gradualmente no fundo.Forma circular ou retangular . de dentro para fora. • O fluxo atravessa o cilindro de gradeamento em movimento. são removidos continuamente e recolhidos em caçambas. as peneiras podem substituir o sistema de gradeamento ou serem colocadas em substituição aos decantadores primários. • Os sólidos são retidos pela resultante de perda de carga na tela. • A finalidade é separar sólidos com granulometria superior à dimensão dos furos da tela. Tipos de Tratamento • Tratamento primário – Peneiras rotativas • Dependendo da natureza e da granulometria do sólido. . • Os microrganismos convertem a matéria orgânica em gás carbônico. Tipos de Tratamento • Tratamento secundário – Tanque de aeração • A remoção da matéria orgânica é efetuada por reações bioquímicas. • A base de todo o processo biológico é o contato efetivo entre esses organismos e o material orgânico contido nos esgotos. protozoários. fungos etc) no tanque de aeração. . de tal forma que esse possa ser utilizado como alimento pelos microrganismos. água e material celular (crescimento e reprodução dos microrganismos). realizadas por microrganismos aeróbios (bactérias. permitindo o retorno do lodo em concentração mais elevada. e pela sedimentação dos sólidos em suspensão no fundo do decantador. permitindo a saída de um efluente clarificado. sendo responsável pela separação dos sólidos em suspensão presentes no tanque de aeração. Tipos de Tratamento • Tratamento secundário – Lodos ativados (decantadores) • Os decantadores secundários exercem um papel fundamental no processo de lodos ativados. . como lavagem de ruas e rega de jardins. voltando para o tanque de aeração. Tipos de Tratamento • Tratamento secundário – Lodos ativados (decantadores) • O efluente do tanque de aeração é submetido à decantação. • O efluente líquido oriundo do decantador secundário é descartado diretamente para o corpo receptor ou passa por tratamento para que possa ser reutilizado internamente ou oferecida ao mercado para usos menos nobres. . • O retorno do lodo é necessário para suprir o tanque de aeração com uma quantidade suficiente de microrganismos e manter uma relação alimento/ microrganismo capaz de decompor com maior eficiência o material orgânico. onde o lodo ativado é separado. Tipos de Tratamento . Tipos de Tratamento . Tipos de Tratamento . Tipos de Tratamento . ou ainda remoção complementar de poluentes não suficientemente removidos no tratamento secundário (tratamento avançado – polimento para atendimento da legislação) . Tipos de Tratamento • Tratamento terciário (avançado) • Objetiva a remoção de poluentes específicos. dióxido de cloro (ClO2). Eletrodiálise Reversa. Microfiltração.REMOÇÃO DE SÓLIDOS DISSOLVIDOS . Tipos de Tratamento • Tratamento terciário (avançado) . entre outros meios. Evaporação . Ozonização. cloramidas. Ultrafiltração.REMOÇÃO DE COMPOSTOS ORGÂNICOS Osmose Reversa. ozônio. . radiação ultravioleta. Troca Iônica Carvão Ativado. Macrofiltração. Clarificação: Ozonização . Nanofiltração.DESINFECÇÃO Cloro.REMOÇÃO DE SÓLIDOS SUPENSOS permanganato de potássio. Eficiência de remoção de DBO Exemplo: Redução de 400 mg/L para 187 mg/L Remoção necessária: 53% . Escolha dos processos de tratamento: Depende de uma série de fatores. enquadramento. tais como: • Eficiência de remoção requerida (função de padrões de lançamento. etc) • Área disponível • Geração e disposição final de resíduos • Mão de obra para operação e respectiva qualificação • Monitoramento e controles operacionais requeridos • Recursos disponíveis Viabilidade técnica. corpo receptor. reuso. econômica e ambiental . Escolha dos processos de tratamento: Processo de lodos ativados convencional Decantador Tanque de Decantador Grade Caixa de areia Secundário Primário Aeração Rio Líquidos Adensamento removidos do lodo Digestão Secagem Lodo “Seco” . Escolha dos processos de tratamento: Processo de lodos ativados com aeração prolongada Tanque de Decantador Grade Caixa de areia Secundário Aeração Rio Adensamento Secagem Lodo “Seco” . Escolha dos processos de tratamento: Sistemas de lagoas aeradas mecanicamente seguidas de lagoas de decantação: Lagoas de Grade Caixa de areia Lagoas aeradas decantação Lodo Rio . Escolha dos processos de tratamento: Sistemas de filtros biológicos aeróbios Decantador Filtros Decantador Grade Caixa de areia Biológicos Secundário Primário Rio Adensamento Digestão Secagem Lodo “Seco” . Escolha dos processos de tratamento: Sistemas de tratamento conjugado anaeróbio-aeróbio Lodos ativados Lagoas de estabilização Lagoas aeradas Grade Caixa de areia UASB Filtros Biológicos Convencional Filtros Biológicos Aerado Submerso Processos físico-químicos .