SISTEMA COMPACTO DE TRATAMENTO DE EFLUENTES SANITÁRIOS

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1 SISTEMA COMPACTO DE TRATAMENTO DE EFLUENTES SANITÁRIOS ETE 600L

2 2 Cuidando do Meio Ambiente Anderson Müller Larrymar Ruoso Memorial Descritivo, Justificativa, Memória de Cálculo e Procedimentos de Operação e Manutenção do Sistema de Tratamento de Esgotos. ETE 600L

3 3 1 - OBJETIVO O objetivo deste trabalho é apresentar um sistema de tratamento de esgoto que atenda a legislação vigente. Por isso, o projeto será elaborado conforme as indicações da NBR 7229/93, NBR 13969/97 e através de publicações de autores de conhecida responsabilidade. 2 DADOS DAS PESSOAS ENVOLVIDAS NO PROJETO 1) BAKOF Indústria e Comércio de Fiberglass Ltda - Projeto Hidráulico Sanitário. Nome: Anderson Luís Müller CREA: RS ) BAKOF Indústria e Comércio de Fiberglass Ltda - Execução do Projeto Nome: Larrymar Faccin Ruoso CREA: RS161044

4 4 3 JUSTIFICATIVA E DESCRIÇÃO Em decorrência das necessidades de saneamento básico efetivo das áreas não abrangidas por sistema de rede coletora e tratamento de esgotos de porte, da proteção do meio ambiente e do manancial hídrico, tornou-se imperativo oferecer opções coerentes com aquelas necessidades. Por todas estas razões supra citadas, este projeto será elaborado conforme as indicações da ABNT, onde, inclusive, se lê: Isso não impede que um fabricante desenvolva outros processos mais compactos, econômicos e eficientes, como, por exemplo, já incorporando tanque anaeróbio em substituição ao tanque séptico. (NBR 13969/97 pg.1/2) O tratamento de efluentes deste empreendimento será feito através de um conjunto de unidades modulares e compactas utilizando o processo anaeróbio. Esse sistema de tratamento é denominado ETE 600L, e é composto por um Reator Anaeróbio e um Filtro Anaeróbio. Logo, este projeto contempla a utilização de um reator anaeróbio de manta de lodo e fluxo ascendente seguido de um filtro anaeróbio, também de fluxo ascendente, com objetivo principal de remoção da matéria orgânica contida no efluente sanitário. O funcionamento do sistema se dará em 2 etapas. Na primeira, o esgoto bruto irá se decompor numa porção sedimentável e outra solúvel, removida através da transformação de matéria orgânica complexa em gases. Grande parte da matéria orgânica dissolvida e em suspensão que não teve tempo para ser digerida na primeira etapa será removida no filtro anaeróbio, através do processo biológico. Descrição dos Equipamentos: As unidades são confeccionadas em PLÁSTICO REFORÇADO / COMPÓSITO EM PRFV (Plásticos Reforçados em Fibra de Vidro), de alta resistência química e mecânica. Reator Anaeróbio: Tanque fabricado em PRFV com volume útil de 0,40m³, diâmetro de 0,68m e altura total de 1,50m. O tanque é composto pelos seguintes

5 5 elementos: distribuidor de fluxo, cone defletor, separador de fases, calha vertedoura, tubo de sucção, tubo de limpeza, suspiro e tampa de inspeção. Filtro Anaeróbio: Tanque fabricado em PRFV com volume útil de 0,40m³, com diâmetro de 0,68m e altura total de 1,50m. O tanque é composto pelos seguintes elementos: distribuidor de fluxo, calha vertedoura, tubo de sucção, suspiro e tampa de inspeção. O sistema foi dimensionado para tratar efluentes domésticos em caráter permanente, com a eficiência média de 80 % na remoção de DBO. Esta eficiência pode ser comprovada através de laudos de análise realizados por laboratórios de análise credenciados. Em anexo segue o desenho do modelo ETE 600L mostrando em detalhes seus componentes e disposição.

6 6 4 MEMORIAL DE CÁLCULO A Legislação Pertinente A Legislação Brasileira sobre lançamento de efluentes, o CONAMA 20, hoje, reformulada na RESOLUÇÃO nº. 357, de 17 de março de 2005, que Dispõe sobre a classificação dos corpos de água e diretrizes ambientais para o seu enquadramento, bem como estabelece as condições e padrões de lançamento de efluentes, e dá outras providências. Já os estados contêm Decretos e Resoluções no que concerne aos padrões de lançamento. Alguns estados trabalham com carga orgânica, outros com DBO máxima e outros com porcentagem de eficiência Enquadramento do Empreendimento na legislação pertinente Para a instalação deste equipamento deve-se verificar se os padrões do mesmo respeitam a legislação local. A verificação destes parâmetros deve ser de responsabilidade do engenheiro responsável pela obra, podendo o FABRICANTE assessorar a empresa interessada em adquirir os equipamentos desta linha Cálculo da vazão População estimada (N) = 4 pessoas Contribuição de esgotos (C) = 160 l/pessoa.dia (padrão alto - NBR 7229/93) Q = N. C = = 640 l/dia Portanto, consideraremos uma vazão média de Q = 640 l/dia Cálculo da Carga Orgânica e DBO 5 afluente Padrão alto = 50 g DBO 5 /pessoa.dia (NBR 13969/97) C.O. = (50 x 4 pessoas) = 200 g DBO 5 /dia C.O. = mg DBO 5 /dia DBO 5 = C.O./ Vazão de efluente gerada

7 7 DBO 5 = mg / 640 l DBO 5 = 312,5 mg/l Dimensionamento do Reator Anaeróbio Cálculo do Volume: V = Q. TDH Segundo CHERNICHARO (2007), o tempo de detenção hidráulica (TDH) empregado para reatores anaeróbios é de até 8 horas. Porém, para este dimensionamento, consideraremos 12 horas para o TDH. Portanto: V = l/dia. (12 / 24) dia V = 8000 l Adotando-se H útil = 2,30 m, temos: V = PI. D 2. H útil / 4 0,32 = PI. D 2. 1,10 / 4 D = 0,61 m Logo, adotaremos um tanque cilíndrico com: D = 0,68 m (diâmetro) e Hútil = 1,10 m (altura)

8 8 Vantagens do equipamento Os reatores anaeróbios obtiveram evoluções que não podemos deixar de aproveitar em nossos projetos. Foram verificados, em estudos realizados pela USP Universidade de São Paulo, SANEPAR, CETESB e outros órgãos de reconhecida responsabilidade, os pontos abaixo: 1) Melhor eficiência em reatores anaeróbios de fluxo ascendente do que em fluxo horizontal. Fluxo Ascendente efluente afluente Fluxo Horizontal efluente afluente - partícula dissolvida não entra em contato com a manta de lodo; - sistema carreia mais sólidos com sobrecarga hidráulica; - necessita de maior tempo de detenção hidráulica. Figura 1: Comparação entre o fluxo do reator anaeróbio e da fossa ABNT. 2) Sistema de coleta de efluente (Calha Vertedoura) reduz o curto circuito hidráulico através da boa distribuição afluente e efluente. Correto Errado Zona Morta Figura 2: Curto circuito hidráulico na fossa (à direita) Superdimensionamento. Devido a isto, optamos por projetos mais modernos e de comprovada eficiência.

9 Dimensionamento da tubulação de entrada A tubulação de entrada deve ser calculada através dos seguintes parâmetros: - Evitar o entupimento com materiais grosseiros; - Permitir a passagem normal do fluxo. Serão utilizados tubos de esgoto de 100 mm devido esta ser a dimensão mínima para coletores prediais. 100 mm Figura 3: Tubulação de entrada Sistema distribuidor de fluxo O sistema distribuidor de fluxo foi projetado levando em consideração a hidráulica, entupimento e estrutura. Portanto, optou-se por um formato parabólico ao invés dos planos Quanto ao aspecto estrutural Força Peso Flecha Situação Ideal F F F F F F Contra flecha Figura 4: Fundo falso pretendido.

10 Quanto ao aspecto hidráulico e de entupimento > diferença de distância < diferença de distância 20 furos de 5 mm na camada externa 16 furos de 3 mm na segunda camada 12 furos de 3 mm na terceira camada 8 furos de 3 mm na quarta camada Figura O sistema 5: Sistema é facilmente de distribuição desentupido fluxo. O sistema é facilmente desentupido através de retrolavagem, no entanto, é muito importante lembrar que é proibido jogar objetos maiores que 3 cm dentro do esgoto, que não sejam fezes. Não jogar panos, trapos, papéis e outros materiais de baixa taxa de decomposição.

11 Principais parâmetros do projeto Zona de digestão Considerar Q médio = 640 l/dia Q máx/hora = 1, = 1152 l/dia Carga hidráulica volumétrica Recomendado CHV = Q médio = 0,64 m 3 /dia = 1,6 < 4 V útil 0,40 m³ Q máx 1,152 m 3 /dia CHV = = = 2,9 < 6 V útil 0,40 m³ Tempo de detenção hidráulica Recomendado TDH = 0,40 m h = 15,0 horas > 6 h 0,64 m 3. dia TDH = 0,40 m h 1,152 m 3. dia = 8,3 horas > 4 h Velocidade superficial do fluxo Q médio 0,64. 4 V = área = ,64 = 0,074 m / h OK V = Q máx = 1, = 0,133 m / h área ,65 OK Portanto, são recomendadas neste sistema as dimensões de: D = 0,68 m (diâmetro) Hútil = 1,10 m (altura)

12 Sistema de coleta de efluente Calha Vertedoura Neste sistema será adotado o tipo de saída com vertedor triangular, denominado Calha Vertedoura, assim teremos uma perfeita distribuição do efluente. VISTA LATERAL VISTA SUPERIOR Figura 6: 6: Vertedor triangular triangular Calha Vertedoura

13 Formação de lodo P lodo = Y. DQO Considerando-se Y = 0,15 mg SSV / mg DQO (van Haandel e Lettinga, 1994) Carga de DQO = 200 g DQO / dia DQO = 0,20 kg DQO / dia P = 0,15. 0,20 = 0,03 kg SSV / dia V lodo = 0,03 kg DQO / dia 1030 kg / m 3. 0,05 = 0, m3 / dia = 0,58 l / dia 1,10 m 0,55 m Figura 7: Camada de lodo para acúmulo. V acúmulo = 0,55 m.. 2,5 2 = 0,20 m 3 = 200 l 4 Tempo de limpeza = 200 0,58 = 344,80 dias = 11,5 meses Portanto, adotar remoção de 210 l de lodo a cada 12 meses. Remover 210 litros de lodo a cada 12 meses, no caso de uso de utilização do equipamento em máxima carga hidráulica e orgânica

14 Dimensionamento do Filtro Anaeróbio (NBR 13969/1997) V = 1,6 x N x C x T Onde: T = TDH = Tempo de Detenção Hidráulica; N = número de pessoas; C = contribuição de esgoto (l/pessoa.dia); Considerando: - Padrão de contribuição de esgotos, C = 160 l/pessoa.dia (Padrão alto) - Número de pessoas, N = 4 pessoas - TDH = 8 horas = 8/24 dia (adotado) - O meio filtrante utilizado no Filtro Anaeróbio - Brita nº 4 Portanto: V = 1,6 x 8 x 160 x 8/24 V = 341,3 l Adotando-se H útil = 1,10 m, temos: V = PI. D 2. H útil / 4 0,341 = PI. D 2. 1,10 / 4 D = 0,63 m Logo, adotaremos um tanque cilíndrico com: D = 0,68 m (diâmetro) e Hútil = 1,10 m (altura)

15 Dimensionamento da tubulação de entrada Serão utilizados tubos de esgoto de 100mm devido esta ser a dimensão mínima para coletores prediais. Importante: Verifique que a diferença entre o nível da base do reator anaeróbio e do filtro anaeróbio deve ser de 15 cm. Reator Anaeróbio Filtro Anaeróbio 15 cm Figura 8: Diferença do nível da base dos tanques. Obs: É responsabilidade do empreendedor o preenchimento do filtro com o meio filtrante descriminado neste projeto (Brita nº 4) Sistema Distribuidor de Fluxo O sistema distribuidor de fluxo foi projetado levando em consideração à hidráulica, entupimento e estrutura. Portanto, optou-se pôr um formato parabólico ao invés dos planos. No que diz respeito a estes aspectos, o Filtro Anaeróbio é igual ao Reator Anaeróbio previamente descrito Sistema de coleta de efluente Calha Vertedoura No Filtro Anaeróbio, assim como ocorre no Reator, será adotado o tipo de saída com vertedor triangular, denominado Calha Vertedoura, assim teremos uma perfeita distribuição do efluente.

16 Eficiência estimada do sistema: Os equipamentos funcionam com uma eficiência média de 80% de remoção de matéria orgânica. E = (S So) x 100/ S Onde: S = 312,5 mg/l, So não conhecemos e E = 80% Então: 80 = (312,5 So) x 100 / 312,5 So = 62,5 mg/l Portanto, o valor estimado para a DBO 5 ao final do tratamento, após passar pelo reator e filtro anaeróbios, é de aproximadamente 62,5 mg/l. Isto se mantidas as condições estimadas nos itens 4.3 e 4.4 deste projeto Impacto no Corpo Receptor O impacto causado no corpo receptor deve ser calculado através de estudo de auto depuração. O efluente desta estação não deve desenquadrar o rio de suas condições legais. Se o rio ainda não é classificado deve-se considerar como de classe 2. É de responsabilidade do empreendedor verificar se os valores preconizados neste projeto atendem a legislação vigente no local a ser instalado o equipamento.

17 17 5 PROCEDIMENTOS DE OPERAÇÃO E MANUTENÇÃO O lodo acumulado no reator deve ser removido, por pessoal capacitado, a cada 13 meses, conforme calculado neste memorial, ou ainda, uma vez ao ano, conforme preconizado pela NBR 7229/93 Tabela 3 pg. 5 (ítem 5.6.2). Conforme calculado no item 4.10, devem ser retirados 210 litros em cada limpeza, sempre deixando aproximadamente 10% deste volume, ou seja, aproximadamente 21 litros, para o reinício da depuração da matéria orgânica que será recebida a partir de então. Deve ser utilizada uma bomba de recalque que fará a sucção do lodo através de mangote introduzido no cano de PVC central (tubo-guia). Esta operação deverá ser realizada tanto no reator quanto no filtro anaeróbio. Em se tratando do filtro anaeróbio, se constatado que a operação acima é insuficiente para a retirada do lodo excedente, deve ser lançada água sobre a superfície do leito filtrante, drenando-a novamente. Não deve ser feita a lavagem completa do filtro, pois retarda a partida da operação após a limpeza. Anteriormente a qualquer operação que venha a ser realizada no interior dos tanques, as tampas devem ser mantidas abertas por tempo suficiente à remoção de gases tóxicos ou explosivos (mínimo: 5 min). A retirada do lodo deverá ser realizada por pessoal especializado e disposto em local apropriado, estações de tratamento de esgotos, pontos determinados da rede coletora de esgotos ou leitos de secagem. Deve haver acesso fácil e direto às tampas de inspeção e sucção para a manutenção do sistema.

18 18 Resumo do equipamento: SISTEMA ETE 600L TIPO Reator e Filtro fluxo ascendente PROCESSO Anaeróbio DBO AFLUENTE mg/l DBO EFLUENTE mg/l VAZÃO 640 l/dia PH 6,8 7,2 EFICIÊNCIA DBO 80% EQUIPAMENTOS ELÉTRICOS Não possui REMOÇÃO DE LODO 210 Litros a cada 12 meses GASES FORMADOS N 2, CH 4, H 2, S 2 Projeto Hidráulico Sanitário: Engenheiro: Anderson Luís Muller BAKOF Indústria a Comércio de Fiberglass Ltda Anderson Luís Muller Engenheiro Ambiental CREA/RS

19 19 FLUXOGRAMA BÁSICO Rede Coletora Edifício Caixa Retentora de Gordura Reator Anaeróbio Gordura Secagem Lodo Leito de Secagem Aterro Aterro Filtro Anaeróbio Rede coletora, corpo hídrico ou infiltração no solo (depende do órgão ambiental). Referências: CHERNICHARO, C. A. L. (2007). Reatores anaeróbios: princípios do tratamento biológico de águas residuárias. VAN HAANDEL, A.C., LETTINGA, G. (1994). Tratamento anaeróbio de esgotos.

20 20 ANEXO:

21 21

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