CARACTERIZAÇÃO QUANTITATIVA DE ESGOTOS E CARGAS POLUIDORAS. Profa. Margarita Maria Dueñas O.

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1 CARACTERIZAÇÃO QUANTITATIVA DE ESGOTOS E CARGAS POLUIDORAS Profa. Margarita Maria Dueñas O.

2 CONTEÚDO Introdução e conceitos Vazão de esgoto Vazão doméstica Consumo de água Consumo per cápita de água Faixas típicas de consumo de água Vazão média de esgotos Variações de vazão (coeficientes) Vazão de infiltração Vazão industrial Cargas poluidoras

3 CONCEITOS ESGOTO SANITÁRIO - De acordo com a ABNT NBR 7229/93, esgoto sanitário vem a ser água residuária composta de esgoto doméstico, despejo industrial admissível ao tratamento conjunto com o esgoto doméstico e a água de infiltração.

4 CONCEITOS ESGOTO SANITÁRIO Água residuária formada pelas seguintes contribuições: ESGOTO SANITÁRIO ESGOTO DOMÉSTICO ESGOTO INDUSTRIAL ÁGUAS DE INFITRAÇÃO

5 CONCEITOS ESGOTO SANITÁRIO ESGOTO DOMÉSTICO: Despejos líquidos das habitações, estabelecimentos comerciais, instituições e edifícios públicos. É formado por águas servidas provenientes de banheiros, cozinhas e outras instalações hidro-sanitárias (fezes, urina, sabão, outras). Representa o maior volume do esgoto sanitário!!!

6 CONCEITOS ESGOTO SANITÁRIO ESGOTO INDUSTRIAL: Esgotos/efluentes de processos produtivos e de águas de lavagem de indústrias. Grande vazão e carga poluidora!!!

7 CONCEITOS ESGOTO SANITÁRIO ÁGUAS DE INFILTRAÇÃO: Parcelas das águas do subsolo que penetram nas canalizações de esgotos através das juntas, PV e defeitos nas estruturas do sistema.

8 VARIANTES DE ESGOTAMENTO SANITÁRIO Sistema individual Esgotamento Sistema unitário Sistema coletivo Sistema convencional Sistema separador Fonte: BARROS, Raphael T. de V. et al., 1995 Sistema condominial

9 SISTEMA UNITÁRIO OU COMBINADO

10 SISTEMA SEPARADOR ABSOLUTO

11 VAZÃO DO ESGOTO A vazão ou descarga de esgoto expressa a relação entre a quantidade do esgoto transportado em um período de tempo.

12 VAZÃO DOMÉSTICA VAZÃO DOMÉSTICA DOMICÍLIOS ATIVIDADES COMERCIAIS ATIVIDADES INSTITUCIONAIS Calculada VAZÃO DE ÁGUA

13 Consumo de água (%) CONSUMO DE ÁGUA Consumo agrícola Consumo industrial Abastecimento doméstico Mundo Brasil

14 CONSUMO DE ÁGUA VON SPERLING (1995).

15 CONSUMO DE ÁGUA

16 CONSUMO PER CAPITA DE ÁGUA É o consumo médio diário de água de um indivíduo QPC = quota per capita (L/hab.dia) V= média diária do volume anual consumido por uma dada população (m 3 ) Pop = população abastecida (hab)

17 FAIXAS TÍPICAS DE CONSUMO DE ÁGUA VON SPERLING (2005). Locais com escassez de água os valores podem ser menores

18 FAIXAS TÍPICAS DE CONSUMO DE ÁGUA CIDADES POPULAÇÃO (Hab.) QPC (L/Hab.dia) MENORES Até PEQUENAS MÉDIAS MAIORES > Demandas médias de água para cidades brasileiras

19 CONSUMO PER CAPITA DE ÁGUA Parâmetro extremamente variável entre diferentes localidades, depende de diversos fatores: Hábitos higiênicos e culturais da comunidade; A quantidade de micro-medições nos sistemas de abastecimento; As instalações e equipamentos hidráulico-sanitários dos imóveis; Os controles exercidos sobre o consumo; O valor da tarifa; A abundância ou escassez de mananciais; A intermitência ou regularidade de abastecimento; A temperatura média da região A renda familiar A disponibilidade de equipamentos domésticos que utilizam água em quantidade apreciável...

20 CONSUMO PER CAPITA DE ÁGUA Uma maneira de conseguir o valor mais real possível do consumo per capita (q) é através da verificação real, ou seja, uma pesquisa nas edificações similares: 1.Escolhe-se residências ou indústrias com mesmas características da estudada; 2. Verifica a micromedição (através dos hidrômetros) em 12 meses; 3. Verifica a população do bairro ou unidade de produção da indústria estudada; 4. q = Volume micromedido / (365 dias x população) ou 5. q = volume micromedido / produção; 6. Verifica se população tem mesma característica no caso de residências, e se sistemas produtivos são similares no caso de indústria. obs.: Caso seja inviável o estudo acima deve-se considerar o valor médio das tabelas anteriores.

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22 VAZÃO MÉDIA DE ESGOTOS Pop = população abastecida (hab) QPC = quota per capita (L/hab.dia) R = coeficiente de retorno de esgotos (valor de 0,8 recomendado pela ABNT NBR 9649, na ausência de medições em campo)

23 COEFICIENTE DE RETORNO (R) Relação entre o volume de esgotos recebido na rede coletora e o volume de água efetivamente fornecido à população depende de fatores como localização e tipo de residência, condições de arruamento, tipo de clima... situa-se entre 0,5 e 0,9 norma brasileira: 0,8 na falta de valores medidos em campo

24 CONTRIBUIÇÃO PER CAPITA DE ESGOTO É o consumo efetivo de água per capita multiplicado pelo coeficiente de retorno

25 VARIAÇÕES DE VAZÃO O consumo de água e a geração de esgotos em uma localidade variam: Ao longo do dia (variações horárias); Ao longo da semana (variações diárias) e ao Longo do ano (variações sazonais).

26 VARIAÇÕES DE VAZÃO Q máx Q méd Q mín Horas do dia Hidrograma típico da vazão afluente a uma estação de tratamento de esgoto

27 VARIAÇÕES DE VAZÃO Hidrogramas de esgotos Típico (cidades pequenas à médias) Médias à grandes cidades Cardoso SP (5.000 Hab.) Tatuí SP ( Hab) Observar que quanto menor a localidade maior a variação Região metropolitana de SP

28 COEFICIENTES DE VARIAÇÃO DE VAZÃO São necessários os coeficientes: - K1 coeficiente de máxima vazão diária relação entre a maior vazão diária verificada no ano e a vazão média anual (norma: 1,2) - K2 coeficiente de máxima vazão horária relação entre a maior vazão observada em um dia e a vazão média horária no mesmo dia (norma: 1,5) - K3 coeficiente de mínima vazão horária relação entre a vazão mínima e a vazão média anual (norma: 0,5)

29 Vazão ( /s) Consumo ( /hab.dia) CURVAS DE VARIAÇÃO DE CONSUMO Consumo máximo Variação do consumo do ano Consumo médio J F M A M J J A S O N D Meses do ano K 1 = Qmáx Qméd Vazão máxima Variação do consumo diária Vazão média K 2 = Qmáx Qméd Horas do dia

30 VAZÃO DE EFLUENTES Vazão mínimas e máximas de esgotos Coeficientes de Variação K1=1,2 (dia de maior consumo) K2=1,5 (hora de maior consumo) K3=0,5 (hora de menor consumo) Vazão máxima Vazão mínima

31 VARIAÇÃO DA VAZÃO Independente dos aspectos inerentes ao consumo de água, a vazão afluente a uma ETE é afetada pelos fatores: Tipo de esgoto coletado (doméstico ou misto); Sistema de coleta (unitário ou separador); Condições climáticas (temperaturas e condições do ano); Regime de escoamento (por gravidade ou sob pressão); Tipo e material das canalizações; Qualidade de execução das obras;

32 VARIAÇÃO DA VAZÃO Quantidade de poços de visitas; Concepção e quantidade de elevatórias; Concepção e quantidade de extravasores; e Qualidade dos serviços de conservação, manutenção e reparos da rede coletora. Considerar também a profundidade do lençol freático, principalmente nas redes assentadas em grandes profundidades.

33 Vazões contribuintes de esgotos Contribuição diária de despejos e de carga orgânica por tipo de prédio e de ocupantes ABNT NBR 13969/

34 VAZÃO DE INFILTRAÇÃO A quantidade de água infiltrada, depende de diversos fatores, como: Extensão de rede coletora; Área servida; Tipo de solo; Profundidade do lençol freático; Topografia e densidade populacional.

35 VAZÃO DE INFILTRAÇÃO : A taxa de infiltração é normalmente expressa em termos de vazão por extensão de rede coletora ou área servida Qinf = TI x Extensão de rede (Km) NBR 9649 Taxa de infiltração: TI = 0,05 a 1,0 l/s x km Vazão de infiltração não considera ligações clandestinas

36 VAZÃO DE INFILTRAÇÃO CRESPO (1997) NBR 9649: 0,05 a 1 L/s.km (4 a 86 m 3 /d.km). Metcalf & Eddy: 0,01 a 1 m 3 /d.km por mm de diâmetro.

37 VAZÃO INDUSTRIAL A vazão dos despejos industriais depende de diversos fatores, como: Tipo e porte de indústria; Processo; Grau de reciclagem; Existência de pre-tratamento.

38 VAZÃO INDUSTRIAL CONSUMO DE ÁGUA PRODUÇÃO DE DESPEJOS Volume consumido total (dia mês) Volume consumido nas dif. etapas Recirculações internas Origem da água Eventuais sist. de tto. água internos Vazão total Nro. de pontos de lançamento (etapa associada) Regime de lançamento (contínuo intermitente, duração e freqüência) Ponto (s) de lançamento Eventual mistura dos e.i com esg. doméstico e água pluvial

39 Vazões industriais Faixas de consumo de água para algumas tipologias industriais VON SPERLING (2005) 39

40 VAZÃO INDUSTRIAL Sem informações: Admite-se que vazão de esgotos igual ao consumo de água Consultar referências bibliográficas relativas a processo industrial. Padrão de lançamento de ef. industriais, ao longo do dia, não segue hidrograma de da vazão doméstica

41 VAZÃO TOTAL MÉDIA DOS ESGOTOS SANITÁRIOS É a soma das frações contribuintes: 4 1

42 1. Vazões de esgoto sanitário. Exercícios a. Determine o consumo médio per capita de água, sabendo-se que a população atual de uma cidade é de hab, e o volume de água distribuído é de 3300 m 3 /dia. b. Calcule as vazões de esgotos mínima, média e máxima para a situação atual, considerando que o índice de coleta de esgoto seja 100%.

43 CARGAS POLUIDORAS POLUIÇÃO DAS ÁGUAS Adição de substâncias ou formas de energia que, direta ou indiretamente, alterem a natureza do corpo d água de uma maneira tal que prejudique os legítimos usos que dele são feitos.

44 CARGAS POLUIDORAS Quantificação das cargas poluidoras afluentes ao corpo d água. Para avaliação do impacto da poluição e da eficácia das medidas de controle. A quantificação dos poluentes deve ser apresentada em forma de carga 44

45 CARGAS POLUIDORAS A carga per capita Representa a contribuição de cada indivíduo por unidade de tempo. Unidade: g/hab.d. ou kg/hab.d A carga per capita 54g DBO/hab.d. ou 0,054kg DBO/hab.d

46 CARGAS POLUIDORAS Carga Quantidade de poluentes (massa) por unidade de tempo (kg/dia) Relação entre quantidade (vazão) e qualidade (concentração) Carga per capita Contribuição de cada individuo por unidade de tempo (g/hab.dia) Principais cargas poluidoras para os corpos receptores Esgotos domésticos Efluentes industriais 46

47 CARGAS POLUIDORAS Determinação da carga poluidora (ABNT NBR 13402) 1. Definição do ponto de coleta 2. Planejamento da amostragem: ciclo completo do processo (continuo; batelada; intermitente) 3. Coleta e preservação das amostras 4. Definição dos métodos analíticos (análises dos parâmetros) 5. Determinação da carga 6. Tratamento estatístico dos resultados 47

48 CARGAS POLUIDORAS Relação entre carga e concentração 48

49 CARGAS POLUIDORAS Relação entre concentração, vazão e carga 49

50 Exemplo 1 Os habitantes de uma comunidade geram uma contribuição per capita de DBO de 54g/hab.d, e uma contribuição per capita de esgotos de 180l/hab.d Calcular a contribuição de DBO nos esgotos concentração carga per capita vazão per capita

51 Exemplo 2 a)calcular a carga de nitrogênio total afluente a uma ETE, sendo dados: concentração = 45mgN/l vazão = 50l/s Expressar o resultado em KgN/d b)nesta mesma estação, calcular a concentração de fósforo total afluente, sabendo-se que a carga afluente é de 60kgP/d.

52 CONSIDERAÇÕES FINAIS O conhecimento das características quantitativas e qualitativas dos esgotos é de suma importância para uma adequado planejamento, projeto, execução e controle de obras que visem o tratamento das águas residuárias de uma comunidade. Para projeto de uma ETE não basta considerar apenas a vazão média, é também necessária a quantificação das vazões mínima e máxima, por razões hidráulicas e de processo.

53 EXERCÍCIO PARA CASA Calcule a vazão de esgotos total média para os seguintes períodos de projeto. A projeção populacional prevê os seguintes valores para a população a ser atendida pela futura estação de tratamento de esgotos (ETE). Utilize a Projeção Aritmética para calcular a população no ano Ano População (hab.) X A extensão da rede no ano 1990 é de 15 km e nos anos seguintes, será de 19 e 21 km respectivamente. No ano 1980 e 1990, não há contribuição industrial, e, nos anos 2000 e 2020, há a contribuição de um matadouro, que abate 20 bois/dia no ano 2000, com projeção de triplicar a produção no ano 2020.

54 EXERCÍCIO PARA CASA Do exercício anterior, faça uma análise do percentual de contribuição de cada fração (doméstico, infiltração e industrial).

55 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Aula baseada em: Von SPERLING, M. Introdução à qualidade das águas e ao tratamento de esgotos Vol. 01. DESA/UFMG BARROS, R.T de V et al. Manual de saneamento e proteção ambiental para os municípios, Vol. II. Escola de engenharia da UFMG, p. ABNT NBR 7229/93. Projeto, construção e operação de sistemas de tanques sépticos