ESTUDO DE CONCEPÇÃO DE SISTEMA DE ESGOTO SANITÁRIO PARA O MUNICÍPIO DE GAVIÃO PEIXOTO E PROPOSTA DE ALTERNATIVAS PARA A GESTÃO DOS SUBPRODUTOS

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1 NATÁLIA TAKAHASHI MARGARIDO PEDRO PAULO BARSAGLINI NAVEGA VICTOR JULES PHILIPPON ESTUDO DE CONCEPÇÃO DE SISTEMA DE ESGOTO SANITÁRIO PARA O MUNICÍPIO DE GAVIÃO PEIXOTO E PROPOSTA DE ALTERNATIVAS PARA A GESTÃO DOS SUBPRODUTOS Projeto de Formatura apresentado à Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. Orientador: Prof. Dr. Roque Passos Piveli São Paulo 2012

2 FICHA CATALOGRÁFICA Philippon, Victor Jules Estudo de concepção de sistema de esgoto sanitário para o Município de Gavião Peixoto e proposta de alternativas para a gestão dos subprodutos / V.J. Philippon, N.T. Margarido, P.P.B. Navega. -- São Paulo, p. Trabalho de Formatura - Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental. 1. Tratamento de esgotos sanitários 2. Engenharia ambiental 3. Reatores anaeróbios 4. Lagoas de estabilização I. Margarido, Natália Takahasi II. Navega, Pedro Paulo Barsaglini III. Universidade de São Paulo. Escola Politécnica. Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental IV. t.

3 i AGRADECIMENTOS Agradecemos ao Professor Dr. Roque Passos Piveli pela oportunidade de realizar em conjunto este trabalho, nos orientando e compartilhando experiências profissionais que agregaram valor e conteúdo tanto ao desenvolvimento deste projeto quanto para nosso conhecimento pessoal. Agradecemos também à Professora Dra. Dione Mari Morita pela colaboração, nos fornecendo informações e dados utilizados para o desenvolvimento do trabalho, além da enriquecedora troca de experiências.

4 ii SUMÁRIO 1. Introdução O Município de Gavião Peixoto História de Gavião Peixoto Dados geográficos Dados demográficos Estimativa da população futura Saneamento em Gavião Peixoto Legislação vigente Classe dos rios Parâmetros relevantes Padrões de qualidade do rio Jacaré Guaçu Padrões de lançamento Coleta e tratamento do esgoto Dados Hidrológicos Caracterização do Esgoto Sanitário Diluição Destinação dos subprodutos Lançamento do efluente tratado em um corpo receptor Corpos disponíveis Critérios de escolha Justificativa da escolha Reaproveitamento do efluente tratado Situação da agricultura em Gavião Peixoto Benefícios da irrigação com águas de esgoto tratadas Exigências sobre a qualidade do efluente Destinação do lodo proveniente da ETE Escolha dos tratamentos a serem considerados como alternativas de solução Descrição do método de escolha Seleção dos tratamentos candidatos... 36

5 iii 5.3. Seleção dos aspectos de escolha Aplicação do método e escolha das alternativas de solução Descrição das Alternativas Reator UASB seguido de filtro biológico percolador Descrição Pré-Dimensionamento Aspectos Ambientais Análise Financeira Sistema australiano de lagoas de estabilização Descrição Pré-Dimensionamento Aspectos Ambientais Análise Financeira Escolha do lugar da futura ETE Considerações Alternativa Alternativa Conclusão Bibliografia... 91

6 iv RESUMO Observando a situação atual do saneamento básico no Brasil, o estudo da implantação de novas estações de tratamento de esgoto (ETE) torna-se extremamente relevante e necessário. O Estado de São Paulo possui uma rede de coleta e tratamento e esgotos maior que os demais, se comparada com outros Estados brasileiros, mas ainda assim possui muitos municípios que não tratam seus esgotos. O caso em estudo, é o município Gavião Peixoto. Este trabalho consiste na análise dos aspectos importantes à implantação de uma estação de tratamento de esgoto, baseando-se na concepção ampla do projeto, partindo da seleção dos critérios de tomada de decisão e comparação de diversos tratamentos, objetivando a escolha do que melhor se adequa ao município em estudo. Apresenta-se um panorama geral e os aspectos relevantes do município, que influenciam na seleção do tipo de tratamento, a escolha de dois processos de tratamentos de esgoto diferentes dentre uma lista com os mais usuais no Brasil e um estudo da viabilidade técnica, econômica e ambiental dos projetos escolhidos. Palavras-Chave: engenharia ambiental; tratamento de águas residuárias; reatores anaeróbios; lagoas de estabilização.

7 v ABSTRACT Looking at the current situation of sanitation in Brazil, the study of the deployment of new sewage treatment plants (WWTP) becomes extremely relevant and necessary. The State of São Paulo has a network of sewage collection and treatment and higher than the others, if compared to other Brazilian States, but even so has many cities that do not treat their sewage. The case in study is the municipality Gavião Peixoto. This work consists in the analysis of the important aspects to implementing a sewage treatment plant, based on the broad conception of the project, starting from the selection of the criteria for decision making and comparison of different treatments, aiming to choose the best suited to the municipality under study. It presents an overview and the relevant aspects of the municipality, that influence the selection of the type of treatment, the choice of two different sewage treatment processes from a list with the most common in Brazil and a study of the technical, economic and environmental of the projects selected. Keywords: environmental engineering, wastewater treatment, anaerobic reactors; stabilization ponds.

8 vi LISTA DE FIGURAS Figura 1 - Situação do tratamento de esgoto no Estado de São Paulo... 2 Figura 2 Município de Gavião Peixoto... 4 Figura 3 Vista Aérea do Município de Gavião Peixoto... 4 Figura 4 Projeção populacional para Figura 5 Local da ETE desativada e ponto de lançamento Figura 6 Foto tirada de dentro da escavação da lagoa desativada Figura 7 UGHRI Figura 8 Localização do município dentro da UGRHI Figura 9 - Área da bacia do rio Jacaré-Guaçu Figura 10 - Dados de entrada do SigRH Figura 11 - Qmlt Figura 12 - Curva de Permanência Figura 13 - Volume de Regularização Figura 14 - Vazões mínimas para meses consecutivos Figura 15 - Q₇,₁₀ Figura 16 - Corpos de água principais Figura 17 - Esquema tratamento reator UASB seguido de Filtro biológico Figura 18 - Configuração reator UASB Figura 19 - Configuração filtro biológico percolador Figura 20 - Corte esquemático decantador secundário Figura 21 - Corte esquemático leito de secagem de lodo Figura 22 Sistema Australiano de lagoas de estabilização Figura 23 - Topografia do final da rede coletora com posição das antigas lagoas Figura 24 - Foto aérea da área com topografia exibida na Figura 22. O ponto vermelho se refere ao encontro dos emissários e final da rede coletora Figura 25 - Panorama geral Figura 26 - Final da rede coletora e área proposta para as duas alternativas. 85 Figura 27 - Alternativas 1 e Figura 28 - Rede de emissários do ponto de coleta do esgoto bruto ao lançamento no rio, num total de 241,0m Figura 29 - Alternativa 1, configuração proposta Figura 30 - Rede de emissários do ponto de coleta do esgoto bruto ao lançamento no rio, num total de m Figura 31 - Alternativa 2, configuração proposta... 89

9 vii LISTA DE TABELAS Tabela 1 Dados demográficos... 5 Tabela 2 - População em Gavião Peixoto... 6 Tabela 3 Estimativa de população futura pela projeção geométrica Tabela 4 - Padrões de qualidade a serem atendidos Tabela 5 - Padrões de emissão Tabela 6 - Outros padrões de emissão vistos na legislação européia Tabela 7 Saneamento básico em Gavião Peixoto em Tabela 8 - Características do Efluente de Gavião Peixoto no ano de Tabela 9 - Características do Efluente de Gavião Peixoto no ano de Tabela 10 - Características do Efluente de Gavião Peixoto no ano de Tabela 11 - Características típicas de esgotos sanitários Tabela 12 - Diluição do esgoto sanitário Tabela 13 - Comparação das características relevantes Tabela 14 - Produção de cana-de-açúcar em Tabela 15 - Produção de laranja em Tabela 16 - Critérios de qualidade microbiológica recomendados pela EPA (1981) Tabela 17 - Critérios selecionados Tabela 18 - Características calha Parshall Tabela 19 - Quantidade de residues retida pela peneira Tabela 20 - Características caixa de areia Tabela 21 - Taxa de escoamento superficial e quantidade de areia removida. 50 Tabela 22 - Resumo dos principais critérios e parâmetros hidráulicos para o projeto de reatores UASB tratando esgotos domésticos Tabela 23 - Características reator UASB Tabela 24 - Critérios de projeto a serem verificados Tabela 25 - Produção de gases Tabela 26 - Taxas de aplicação recomendadas para o projeto de filtros biológicos percolados de alta taxa, aplicados ao pós-tratamento de efluentes de reatores anaeróbios Tabela 27 - Características filtro biológico percolador Tabela 28 - Taxa de Aplicação hidráulica superficial no Filtro Biológico Percolador Tabela 29 - Demandas por soda cáustica comercial para alcalinização do efluente do FBP Tabela 30 - Taxa de aplicação superficial e profundidades para o projeto de decantadores secundários pós FBP Tabela 31 - Características decantador secundário Tabela 32 - Características tanque de contato para desinfecção por cloro Tabela 33 Características leito de secagem Tabela 34 Análise Financeira reator UASB mais FBP... 67

10 Tabela 35 - Faixas de eficiências de remoção de constituintes físico-químicos em lagoas de estabilização Tabela 36 - Faixas de eficiências de remoção de organismos patogênicos e indicadores em lagoas de estabilização Tabela 37 - Características calha Parshall Tabela 38 - Quantidade de resíduos retida pela peneira Tabela 39 - Características caixa de areia Tabela 40 - Taxa de escoamento superficial e quantidade de areia removida. 73 Tabela 41- Dimensionamento da lagoa anaeróbia Tabela 42 - Dimensionamento da lagoa facultativa Tabela 43 - Dimensionamento da lagoa de maturação Tabela 44 Análise Financeira lagoas australianas viii

11 1 1. Introdução A situação do Brasil na área do saneamento é passível de críticas: mais de 40% dos domicílios não estão sequer conectados à rede coletora de esgotos. Além disso, em boa parte dos casos em que o esgoto é coletado, não há tratamento. Apesar de ser considerado o Estado mais desenvolvido do Brasil, o Estado de São Paulo não está excluído dessa situação, como demonstra a Figura 1. O município de Gavião Peixoto possui uma rede coletora de esgoto doméstico, que atinge a totalidade das habitações. No entanto, como muitos outros, esse município não possui atualmente um tratamento do esgoto coletado, as águas residuárias vêm sendo jogadas diretamente no rio Jacaré Guaçu. O presente trabalho tem como finalidade propor um sistema de tratamento de esgoto doméstico para o município de Gavião Peixoto. Na mesma forma que um projeto básico, esse trabalho apresenta as soluções mais adequadas a esse caso específico. Com a finalidade de responder a essa demanda específica, foi feita primeiramente uma coleta de dados relativos ao município e a situação atual dele relativa ao saneamento. Em seguida foi feita a escolha do tratamento mais adequado considerando os dados coletados na parte anterior. Foi escolhido manter os dois processos de tratamento mais adequados, com a finalidade de deixar a escolha final para o tomador de decisão. Finalmente, depois do pré-dimensionamento de cada um dos processos e das avaliações de ambientais e de custo respectivas, são apresentados os lugares mais apropriados para instalação da estação de tratamento, levando-se em conta aspectos das opções de tratamento.

12 Figura 1 - Situação do tratamento de esgoto no Estado de São Paulo 2

13 3 2. O Município de Gavião Peixoto 2.1. História de Gavião Peixoto Gavião Peixoto surgiu como núcleo colonial em 12 de janeiro de Devido ao seu crescimento, a sede do então distrito de Nova Paulicéia (criado em 1912, no município de Araraquara) foi para lá transferida em 05 de dezembro de 1924, com denominação alterada para Gavião Peixoto. De todo modo, enfrentava grandes dificuldades por se encontrar distante da sede municipal. Seu desenvolvimento bastante lento foi marcado pela produção de cítricos, de uva e da cana-de-açúcar, além da criação de gado de corte. Após inúmeros esforços da população, obteve finalmente autonomia políticoadministrativa em 27 de dezembro de (Fonte: SEADE) 2.2. Dados geográficos A cidade pertence à Região Administrativa Central (RA12) do Estado de São Paulo. Pode-se observar o município em destaque na Figura 2. Localiza-se a uma latitude 21º50'20"sul e a uma longitude 48º29'41"oeste, estando a uma altitude de 515m. Possui uma área de 243,7 km². (fonte: IBGE). Na Figura 3 vê-se a vista aérea do núcleo urbano.

14 4 (fonte: Wikipédia) Figura 2 Município de Gavião Peixoto (fonte: Google Earth) Figura 3 Vista Aérea do Município de Gavião Peixoto

15 Dados demográficos Na Tabela 1 se tem os dados de densidade demográfica e IDH do município. Tabela 1 Dados demográficos Densidade demográfica em 2011 (hab/km²) 18,24 Índice de Desenvolvimento Humano (IDH-M) em ,763 (Fonte: SEADE) A cidade passou por um processo de evolução da infraestrutura no começo da década passada devido à criação de um polo industrial aeronáutico na cidade. Foram instaladas em 2001 as novas unidades fabris da Embraer e da Kawasaki no município. Na época era esperado que a cidade sofresse um crescimento populacional vertiginoso, como mostra a matéria do jornal Gazeta Mercantil de 03/06/2003: Os planos são modestos, o que revela, na verdade, o assombro diante da majestade do projeto da fábrica da Embraer. Nas projeções da atual administração, Gavião Peixoto terá 12 mil habitantes em 2015, ou seja, quase o triplo da atual população em 13 anos. O novo contingente de habitantes será formado, provavelmente, pela totalidade de funcionários da Embraer e das empresas instaladas em seu entorno. (fonte: Portal do Governo do Estado de São Paulo) Existia uma projeção da prefeitura de Gavião Peixoto que chegava a indicar que a cidade teria uma população de mais de 9 mil habitantes ainda em Com o passar do tempo ficou claro que isso não aconteceu, e o que se observou é que, apesar das indústrias se localizarem dentro da região administrativa de Gavião Peixoto, os funcionários das indústrias se instalaram nas cidades vizinhas, principalmente Araraquara. Na Tabela 2 pode ser visto o crescimento populacional do município de Gavião Peixoto.

16 6 Tabela 2 - População em Gavião Peixoto ANO POPULAÇÃO (habitantes) (fonte: SEADE) 2.4. Estimativa da população futura Foram estudadas quatro projeções populacionais para Gavião Peixoto. Primeiramente a projeção feita pelo SEADE, além das projeções aritmética, geométrica e da curva logística. Os resultados estão apresentados na Figura 4. Deste estudo adota-se a projeção Geométrica, que é calculada por: ( ) ( ) onde Os resultados da projeção geométrica estão resumidos na Tabela 3. Tabela 3 Estimativa de população futura pela projeção geométrica. Ano Habitantes

17 HABITANTES 7 Projeção da População do Município de Gavião Peixoto Dados IBGE Projeção Aritimética Projeção pela Curva Logística Projeção Geométrica Pontos Projetados SEADE Projeção dos Pontos SEADE ANO Figura 4 Projeção populacional para 2030

18 8 3. Saneamento em Gavião Peixoto 3.1. Legislação vigente Será apresentada a seguir a legislação incidente sobre os recursos hídricos, com especial atenção para aquelas que melhor se enquadram no caso em questão Classe dos rios A classe dos rios é uma classificação que leva em conta o tipo de uso que se pretende dar para determinado corpo d água, e é apresentada para os rios próximos ao Município de Gavião Peixoto Rio Jacaré Guaçu Segundo o Decreto Nº , de 22 de novembro de 1977, o Rio Jacaré-Guaçu, desde a confluência com o Rio Monjolinho até a sua Foz na Represa de Ibitinga no Município de Ibitinga, pertence à classe 3. Segundo o Art. 7º do decreto estadual 8468, a classe 3 é caracterizada por águas destinadas ao abastecimento doméstico, após tratamento convencional, à preservação de peixes em geral e de outros elementos da fauna e da flora e à dessedentação de animais. Segundo o Art. 4o- IV da resolução CONAMA 357, que podem ser destinadas: ao abastecimento para consumo humano, após tratamento convencional ou avançado; à irrigação de culturas arbóreas, cerealíferas e forrageiras; à pesca amadora; à recreação de contato secundário; e à dessedentação de animais Rio Boa Esperança O rio Boa Esperança nasce no município de Ribeirão Bonito, na latitude 22º05'14" sul e longitude 48º11'55" oeste, bem próximo da rodovia estadual SP-215.

19 9 Segundo o Decreto Nº , de 22 de novembro de 1977, o rio Boa Esperança, desde a confluência com o Córrego da Limeira até a confluência com o Rio Jacaré-Guaçu, no município de Boa Esperança do Sul, pertence à classe 4. Segundo o Art. 7º do decreto estadual 8468, a classe 4 é caracterizada por águas destinadas ao abastecimento doméstico, após tratamento avançado, ou à navegação, à harmonia paisagística, ao abastecimento industrial, à irrigação e a usos menos exigentes Parâmetros relevantes É necessário estabelecer parâmetros a serem estudados com duas finalidades. A primeira consiste em fazer o diagnóstico ambiental da situação existente; comparar a qualidade dos esgotos lançados no rio Jacaré Guaçu com os padrões de lançamento e comparar as concentrações das substâncias quando já no rio Jacaré Guaçu com os padrões de qualidade indicados na legislação. A segunda finalidade consiste em comparar a situação existente com a situação final, depois da implantação do sistema de tratamento de esgoto, com o objetivo de avaliar o desempenho do processo escolhido e comparar os valores finais do efluente da ETE e das substâncias presentes no rio Jacaré Guaçu com respectivamente os padrões de lançamento e de qualidade presentes na legislação. O projeto presente diz respeito apenas às águas de esgoto doméstico do município, e nesse contexto, os parâmetros relevantes são os seguintes: DBO em 5 dias, a 20ºC Nitrogênio total Fósforo total Coliformes Termotolerantes (org/100ml) Sólidos em Suspensão Totais Oxigênio Dissolvido

20 Padrões de qualidade do rio Jacaré Guaçu Duas legislações vigentes devem ser consideradas: No âmbito nacional, a resolução nº 357, de 17 de março de 2005; No âmbito estadual, o decreto nº 8468, de 8 de setembro de A Tabela 4 resume os principais padrões de qualidade que precisam ser atendidos para respeitar a legislação relativa à qualidade das águas dos rios de classe 3. Tabela 4 - Padrões de qualidade a serem atendidos. Parâmetro Unidade Resolução Decreto Estadual 357/ /1976 Coliformes termotolerantes (NMP/100mL) DBO5 (mg/l) OD (mg/l) > 4 > 4 Nitrogênio amoniacal total (ph<7,5) (mgn/l) 13,3 - Nitrogênio amoniacal total (7,5<pH<8,0) (mgn/l) 5,6 - Nitrogênio amoniacal total (8,0<pH<8,5) (mgn/l) 2,2 - Nitrogênio amoniacal total (ph>8,5) (mgn/l) 1,0 - Nitrato (mgn/l) 10 10,0 Nitrito (mgn/l) 1,0 1, Padrões de lançamento Duas legislações vigentes devem ser consideradas: No âmbito nacional, a resolução nº 430, de 13 de maio de 2011; No âmbito estadual, o decreto nº 8468, de 8 de setembro de A Tabela 5 resume os principais padrões de emissão que precisam ser atendidos:

21 11

22 12 Tabela 5 - Padrões de emissão. Parâmetro Unidade Resolução Decreto Estadual 430/ /1976 DBO5 mg/l remoção mínima 60 mg/l ou remoção mínima de 60% de 80% Nitrogênio amoniacal total mg/l 20,0 - Fósforo total mg/l - - Sólidos em suspensão totais mg/l - - Na legislação brasileira não existem padrões de lançamento para o fósforo total e os sólidos em suspensão totais. Na Tabela 6 são apresentados os limites de outros parâmetros encontrados na legislação europeia. Parâmetro Tabela 6 - Outros padrões de emissão vistos na legislação europeia. Limite Eficiência mínima de remoção Fósforo total mg/l 80% Sólidos em suspensão totais 2 60 mg/l 70% 1 Para efluentes lançados em áreas sensíveis 2 Para população equivalente de a habitantes Esses valores são apresentados apenas com o objetivo de se ter uma ideia dos valores tradicionais que precisam ser atendidos com o intuito de não causar problemas ambientais, não sendo obrigatório o cumprimento destes Coleta e tratamento do esgoto Na Tabela 7 se pode ver a situação no ano de 2000 (dados mais recentes).

23 13 Tabela 7 Saneamento básico em Gavião Peixoto em 2000 Abastecimento de Água Nível de Atendimento 99,86% Esgoto Sanitário Nível de Atendimento 99,72% (Fonte: SEADE) Quanto ao tratamento das águas residuais, o município já teve duas ETEs, uma acabou sendo desativada devido a problemas em sua concepção e a outra, mais recente, apresentou problemas estruturais logo após ser inaugurada e foi abandonada. Devido aos projetos de coleta e tratamento que existiam na cidade o município conta com uma rede coletora que cobre praticamente todos os domicílios e estabelecimentos da cidade, com uma extensão estimada em metros. O esgoto da cidade é coletado e despejado diretamente no rio, sem nenhum tratamento. O final da rede coletora está localizado no terreno onde antigamente estavam instaladas as lagoas de estabilização. Este ponto pode ser visto na Figura 4. A Figura 5 corresponde à foto do local da ETE desativada. (fonte: Google Earth) Figura 5 Local da ETE desativada e ponto de lançamento.

24 14 (fonte: Google) Figura 6 Foto tirada de dentro da escavação da lagoa desativada 3.3. Dados Hidrológicos Gavião Peixoto localiza-se totalmente na bacia Tietê-Jacaré, que representa a Unidade de Gerenciamento de Recursos Hídricos 13 (UGRHI 13) no Estado de São Paulo, como se observa na Figura 7. A Unidade de Gerenciamento de Recursos Hídricos UGRHI 13 localizase na região central do Estado de São Paulo, é composta por 34 municípios, abriga por volta de 3,6% da população do estado e tem uma taxa de urbanização de 94%.

25 15 Figura 7 UGHRI 13 (fonte: CETESB) A UGHRI 13 faz divisa com as UGHRI 5 (Piracicaba/Capivari/Jundiaí), UGRHI 9 (Mogi-Guaçu), UGRHI 10 (Tietê/Sorocaba), UGRHI 16 (Tietê- Batalha) e UGRHI 17 (Médio Paranapanema), como se pode ver na Figura 8.

26 16 Gavião Peixoto Figura 8 Localização do município dentro da UGRHI 13 (fonte: CETESB) Dois rios passam próximos à cidade: o rio Jacaré-Guaçu e o rio Boa Esperança. Ambos serão detalhados mais a frente. Como citado anteriormente o esgoto é praticamente 100% coletado e todo esgoto coletado é despejado no rio Jacaré-Guaçu. Com o auxílio do site do Sistema de Informações para o Gerenciamento de Recursos Hídricos, o SigRH, foi possível obter diversos dados do corpo hídrico no ponto mais próximo do município. Na Figura 9 é apresentada a bacia do rio Jacaré-Guaçu. Na Figura 10 constam os dados de entrada para os cálculos do site do SigRH.

27 17 (fonte: CPS Engenharia) Figura 9 - Área da bacia do rio Jacaré-Guaçu. (fonte: Figura 10 - Dados de entrada do SigRH

28 18 Os resultados apresentados a seguir, nas Figuras 11 a 15, mostram respectivamente a Qmlt (vazão média de longo termo), a curva de permanência, o volume de regularização, vazões mínimas e a Q₇,₁₀. (fonte: Figura 11 - Qmlt (fonte: Figura 12 - Curva de Permanência

29 19 (fonte: Figura 13 - Volume de Regularização (fonte: Figura 14 - Vazões mínimas para meses consecutivos

30 20 (fonte: Figura 15 - Q₇,₁₀ 3.4. Caracterização do Esgoto Sanitário O esgoto sanitário proveniente da cidade de Gavião Peixoto foi caracterizado para o ano de 2011, para e para fins de projeto ele foi estimado para os anos de 2020 e 2030 com base na projeção de população, assunto abordado anteriormente na Seção 2.4. Foi considerado um horizonte de projeto de 15 anos, já que pode-se prever que as instalações ficariam prontas em 2015 As principais variáveis necessárias para o pré-dimensionamento das estruturas de tratamento de efluentes são as vazões média, mínima, máxima diária e horária do efluente, além das cargas de DBO e DQO, que são estimadas assumindo que o efluente possui uma carga de DBO de 54gDBO/hab.dia e de DQO de 108 gdqo/hab.dia. As informações de maior interesse estão apresentadas nas Tabelas 8 a 10.

31 21 Tabela 8 - Características do Efluente de Gavião Peixoto no ano de População Atendida P projeto = habitantes Cálculo de Vazões Cota per capita (q) = 160 L/hab.dia Coef. Retorno (r) = 0,8 k 1 = 1,2 k 2 = 1,5 Taxa de Infiltração (I) = 0,1 L/s.km Vazão média de esgoto doméstico (Qmed) Qmed = (r*p projeto *q)/86400 Qmed = 6,6 L/s Vazão de esgoto doméstico do dia de maior consumo (Qdia) Qdia = k 1 *Qmed Qdia = 7,9 L/s Vazão máxima horária de esgoto doméstico (Qmh) Qmh = k 1 *Qmed Qmax = 11,9 L/s Vazão de Infiltração Ext. de rede (R) = ,00 m (estimada) Qinf = R*I/1.000 Qinf = 1,2 L/s Vazão mínima de esgoto sanitário (Qmin) Qmin = 0,5 *Qmed + Qinf Qmin = 4,5 L/s Vazão média de esgoto sanitário (Qmes) Qmes = Qmed + Qinf Qmes = 7,8 L/s Vazão de esgoto sanitário do dia de maior consumo (Qd) Qd = Qdia + Qinf Qd = 9,1 L/s

32 22 Vazão máxima horária de esgoto sanitário (Qmax) Qmax = Qmh + Qinf Qmax = 13,1 L/s Carga de DBO (C DBO ) Contribuição per capita (q DBO ) = 54 gdbo/hab.dia C DBO = Pprojeto * q DBO /1000 C DBO = 240 kg/dia Carga de DQO (C DQO ) Contribuição per capita (q DQO ) = 108 gdbo/hab.dia C DQO = Pprojeto * q DQO /1000 C DQO = 480 kg/dia Tabela 9 - Características do Efluente de Gavião Peixoto no ano de População Atendida P projeto = habitantes Cálculo de Vazões Cota per capita (q) = 160 L/hab.dia Coef. Retorno (r) = 0,8 k 1 = 1,2 k 2 = 1,5 Taxa de Infiltração (I) = 0,1 L/s.km Vazão média de esgoto doméstico (Qmed) Qmed = (r*p projeto *q)/86400 Qmed = 7,0 L/s Vazão de esgoto doméstico do dia de maior consumo (Qdia) Qdia = k 1 *Qmed

33 23 Qdia = 8,4 L/s Vazão máxima horária de esgoto doméstico (Qmh) Qmh = k 1 *Qmed Qmax = 12,6 L/s Vazão de Infiltração Ext. de rede (R) = ,00 m (estimada) Qinf = R*I/1.000 Qinf = 1,2 L/s Vazão mínima de esgoto sanitário (Qmin) Qmin = 0,5 *Qmed + Qinf Qmin = 4,7 L/s Vazão média de esgoto sanitário (Qmes) Qmes = Qmed + Qinf Qmes = 8,2 L/s Vazão de esgoto sanitário do dia de maior consumo (Qd) Qd = Qdia + Qinf Qd = 9,6 L/s Vazão máxima horária de esgoto sanitário (Qmax) Qmax = Qmh + Qinf Qmax = 13,8 L/s Carga de DBO (C DBO ) Contribuição per capita (q DBO ) = 54 gdbo/hab.dia C DBO = Pprojeto * q DBO /1000 C DBO = 256 kg/dia Carga de DQO (C DQO ) Contribuição per capita (q DQO ) = 108 gdbo/hab.dia C DQO = Pprojeto * q DQO /1000 C DQO = 512 kg/dia Tabela 10 - Características do Efluente de Gavião Peixoto no ano de 2030

34 População Atendida P projeto = habitantes Cálculo de Vazões Cota per capita (q) = 160 L/hab.dia Coef. Retorno (r) = 0,8 k 1 = 1,2 k 2 = 1,5 Taxa de Infiltração (I) = 0,1 L/s.km Vazão média de esgoto doméstico (Qmed) Qmed = (r*p projeto *q)/86400 Qmed = 7,5 L/s Vazão de esgoto doméstico do dia de maior consumo (Qdia) Qdia = k 1 *Qmed Qdia = 9,0 L/s Vazão máxima horária de esgoto doméstico (Qmh) Qmh = k 1 *Qmed Qmax = 13,5 L/s Vazão de Infiltração Ext. de rede (R) = ,00 m (estimada) Qinf = R*I/1.000 Qinf = 1,2 L/s Vazão mínima de esgoto sanitário (Qmin) Qmin = 0,5 *Qmed + Qinf Qmin = 5,0 L/s Vazão média de esgoto sanitário (Qmes) Qmes = Qmed + Qinf Qmes = 8,7 L/s Vazão de esgoto sanitário do dia de maior consumo (Qd) Qd = Qdia + Qinf Qd = 10,2 L/s Vazão máxima horária de esgoto sanitário (Qmax)

35 25 Qmax = Qmh + Qinf Qmax = 14,7 L/s Carga de DBO (C DBO ) Contribuição per capita (q DBO ) = 54 gdbo/hab.dia C DBO = Pprojeto * q DBO /1000 C DBO = 274 kg/dia Carga de DQO (C DQO ) Contribuição per capita (q DQO ) = 108 gdbo/hab.dia C DQO = Pprojeto * q DQO /1000 C DQO = 548 kg/dia Vários destes valores que constituem a caracterização do esgoto sanitário afluente serão retomados mais à frente no pré-dimensionamento das estruturas escolhidas como alternativas de solução para a ETE que se pretende instalar em Gavião Peixoto Diluição Para o rio Jacaré-Guaçu, onde atualmente são despejados os esgotos sanitários in-natura, pode-se calcular a diluição que ele as concentrações de determinados parâmetros sofrem, e se estas depois da mistura estão de acordo com os padrões de qualidade para corpos d água de classe 3, que corresponde a este caso. Os valores típicos de concentrações de alguns parâmetros encontrados no esgoto sanitário estão apresentados na Tabela 11. Tabela 11 - Características típicas de esgotos sanitários

36 26 Características físico-químicas dos esgotos sanitários Contribuição Parâmetros Per-capta (g/hab.dia) Concentração faixa típico unidade faixa típico Sólidos Totais mg/l Em suspensão mg/l fixos mg/l volateis mg/l Dissolvidos mg/l fixos mg/l volateis mg/l Sedimentáveis - - ml/l DBO mg/l Matéria DQO mg/l Orgânica DBO última mg/l Nitrogênio total mgn/l Nitrogênio orgânico 2,5-4 3,5 mgn/l Amônia 3,5-6 4,5 mgnh3-n/l Nitrito 0 0 mgno2-n/l 0 0 Nitrato 0-0,2 0 mgno3-n/l Fósforo 0,7-2,5 1 mgp/l Fósforo orgânico 0,2-1 0,3 mgp/l Fósforo inorgânico 0,5-1,5 0,7 mgp/l ph ,7-8 7 Alcalinidade mgcaco3/l Metais Pesados 0 0 mg/l traços traços Compostos orgânicos tóxicos 0 0 mg/l traços traços Oxigênio Dissolvido - - mg/l - 0 (fonte:von SPERLING, 1996) Com o intuito de comparar estas concentrações após a diluição, mas sem ter dados sobre as concentrações de tais parâmetros nos pontos à montante do rio, foi determinada a diluição somente da concentração do efluente, resultando em somente um incremento que a concentração de esgoto sem

37 27 tratamento realiza sobre o rio. Para ter uma base de comparação com os padrões de qualidade, apresentados na Tabela 4, foi calculada para aqueles parâmetros contidos na resolução CONAMA 375/05 quantas vezes a concentração resultante do lançamento poderia ser aumentada sem exceder os padrões. Estes resultados estão apresentados na Tabela 12. Foram considerados para os cálculos a vazão Q7,10 do rio, que corresponde a 9550 L/s, e uma vazão de esgoto de 8,7 L/s, referente a vazão média em O valor da concentração de DBO utilizado foi aquele calculado para o caso de Gavião Peixoto, e que corresponde a 352,36 mgdbo/l para o ano de 2030, o mais distante dentro do horizonte de projeto.

38 28 Tabela 12 - Diluição do esgoto sanitário Parâmetros Incremento que a Padrão de Razão entre concentração do qualidade padrão de esgoto sem para qualidade e tratamento realiza corpo incremento sofrido sobre o rio d'água pelo lançamento considerando diluição classe 3 de esgoto (mg/l) Sólidos Totais 1,00 Em suspensão 0,32 fixos 0,07 volateis 0,29 Dissolvidos 0,64 fixos 0,36 volateis 0,27 Sedimentáveis 0,01 DBO5 0, ,14 Matéria DQO 0,55 Orgânica DBO última 0,41 Nitrogênio total 0,04 Nitrogênio orgânico 0,02 Amônia 0,02 Nitrito Nitrato Fósforo 0,01 0,15 23,54 Fósforo orgânico 0,01 Fósforo inorgânico 0,01 Alcalinidade 0,18 Metais Pesados - Compostos orgânicos tóxicos - Oxigênio Dissolvido 0 4 -

39 29 Para estes parâmetros vemos que a diluição é suficiente para cumprir o padrão de qualidade. No entanto, o tratamento proposto é necessário para cumprir a legislação sobre os padrões de lançamento apresentado na Tabela 5, já que a DBO supera os 60 mg/l estipulados. Dada a grande vazão do rio, o que ocasiona a grande diluição vista para o caso do lançamento de esgoto sem tratamento, pode-se assumir que para o caso do efluente despejado no rio depois de ter passado pela ETE não haverá problemas quanto ao OD no ponto crítico de consumo de oxigênio pela autodepuração, a menos que o rio já apresente uma deficiência deste parâmetro nos pontos de montante, o que não há como detectar devido à falta de dados.

40 30 4. Destinação dos subprodutos O efluente da estação de tratamento a ser implantada pode ter duas destinações possíveis. A primeira, mais tradicional, consiste em lançar os efluentes tratados num corpo de água (rio, lagoa). Nesse caso, o efluente final não é aproveitado, e as restrições associadas são aquelas que foram citadas na Seção para garantir a manutenção da qualidade ambiental do corpo receptor. A segunda opção consiste em aproveitar o efluente tratado para utilizá-lo na irrigação de culturas agrícolas. Esse processo tem duas vantagens: ele permite reduzir o consumo de água potável para fins menos nobres, e permite também aproveitar os nutrientes presentes nas águas residuais, proveniente na urina, para reduzir o consumo de fertilizantes químicos. Por outro lado, esse processo possui outras restrições com a presença de organismos patogênicos, para garantir a saúde dos consumidores e trabalhadores. No projeto presente, é considerado em primeira etapa que os efluentes serão lançados num corpo receptor, pelas razões seguintes: facilidade de implantação restrições menos estritas sobre a concentração de organismos patogênicos dificuldade de aceitação rápida pela população do processo de fertirrigação No entanto, será avaliada a possibilidade de reusar o efluente tratado depois de um período de adaptação da população. Essa possível alternativa será levada em conta no processo de detalhamento dos tipos de tratamento Lançamento do efluente tratado em um corpo receptor Corpos disponíveis O município de Gavião Peixoto é localizado na proximidade de dois corpos de água principais, que são o rio Jacaré Guaçu e o rio Boa Esperança, como está apresentado na Figura 16 e já classificados na Seção 3.1.

41 31 (fonte: Instituto Geográfico e Cartográfico) Figura 16 - Corpos de água principais Critérios de escolha Com a finalidade de escolher o rio mais adequado para lançar o efluente tratado, é necessário lembrar os critérios de avaliação a fim de comparar as duas alternativas. Os critérios de comparação são os seguintes: - A vazão: é um dos critérios mais importantes. De fato, o rio tem a função de transporte e assimilação de poluentes. As substâncias lançadas no rio são diluídas e essa diluição depende da vazão do rio. Para uma vazão de esgoto constante, maior a vazão do rio, melhor a diluição dos poluentes, então mais fácil o atendimento dos padrões de qualidade do rio e a conservação da qualidade ambiental dele. - Distância entre o rio e o corpo receptor: esse parâmetro influi sobre o preço de implantação e manutenção do sistema de transporte do afluente ou efluente da ETE. Quanto maior é a distância entre o município e o corpo receptor, mais extensa deverá ser o emissário transportando o esgoto a ser tratado até a ETE (caso a ETE seja instalada perto do corpo receptor), ou maior deverá ser o emissário transportando o efluente tratado até o corpo receptor (caso a ETE seja instalada perto do ponto final da rede coletora existente).

42 32 - Classe do rio: da mesma forma que a vazão, a classe do rio influi sobre a dificuldade relativa de garantir a qualidade ambiental do rio, atendendo os padrões de qualidade indicados na legislação. Quanto maior é a classe do rio (de 1 a 4), menor serão as restrições dos padrões de qualidade. - Características do rio a montante e a jusante do município Gavião Peixoto: É importante conhecer as qualidades das águas a montante do município para saber a quantidade de poluentes a mais que o rio pode aguentar. Se um rio estiver muito poluído a montante, será mais difícil de respeitar os padrões de qualidade do que se o rio estivesse puro. Isso acontece devido à legislação vigente, que não estabelece valores limites de variação de qualidade das águas a montante e jusante do ponto de lançamento, mas apenas valores limites de concentrações de poluentes a jusante do ponto de lançamento, sem tomar em conta os valores a montante. Esse parâmetro é mais difícil de avaliar por causa de falta de dados relativos às características dos rios a montante do município, especialmente quanto às qualidades das águas, devido à ausência de ponto de monitoramento a proximidade do município. Da mesma forma é importante conhecer o características de jusante destas águas do corpo receptor, ou seja, o uso delas a jusante do ponto de lançamento Justificativa da escolha A Tabela 13 seguinte apresenta a comparação das características relevantes, segundo os critérios de escolha visto anteriormente, do rio Jacaré Guaçu e do rio Boa Esperança. Tabela 13 - Comparação das características relevantes. Característica Jacaré Guaçu Boa Esperança Vazão Q7/10 (m 3 /s) 9,55 0,643* Distância do município (km) < 1 > 2 Classe Classe 3 Classe 4 Qualidade a montante Dados faltantes Dados faltantes Uso a jusante Ibitinga Ibitinga * Vazão calculada com o mesmo método que para o rio Jacaré Guaçu

43 33 Considerando os dados dos dois rios apresentados na Tabela 13, o rio Jacaré Guaçu é mais adequado para realizar o lançamento das águas tratadas. A vazão muito superior, permitindo uma diluição maior, ajuda a atingir os padrões de qualidades requeridos pela legislação. Mesmo que o rio Boa Esperança tenha exigências de qualidade menores devidas à classe dele, que é menos restritiva, a vazão do rio é muito baixa para o lançamento das águas tratadas. Além disso, o rio Jacaré Guaçu é menos distante do município que o rio Boa Esperança. Considerando o uso dos rios a jusante, as águas dos dois serão em parte captadas somente pelo município de Ibitinga, sendo que os outros municípios a jusante realizam captação subterrânea Reaproveitamento do efluente tratado Situação da agricultura em Gavião Peixoto Dois tipos de cultura predominam na região de Gavião Peixoto, as culturas de cana-de-açúcar e de laranjas. Segundo o IBGE, os valores de produção para o ano de 2009 são apresentados nas Tabelas 14 e 15. Tabela 14 - Produção de cana-de-açúcar em 2009 Cana-de-açúcar Área Colhida (Em ha) Produção (Em toneladas) Valor da Produção (Em mil reais correntes) (Fonte: SEADE : 2009) Tabela 15 - Produção de laranja em 2009 Laranjas Área Colhida (Em ha) Produção (Em toneladas) Valor da Produção (Em mil reais correntes) (Fonte: SEADE : 2009)

44 Benefícios da irrigação com águas de esgoto tratadas Como principais benefícios associados ao uso de águas provenientes do efluente da estação de tratamento de esgoto, têm-se a economia de consumo de água de irrigação, além da economia do consumo de fertilizantes devido às concentrações altas de nutrientes na constituição das águas do esgoto doméstico, presentes na urina. Além dessas vantagens, as culturas irrigadas com águas de esgoto tratado têm resultados de produção melhores que culturas irrigadas de outra forma Exigências sobre a qualidade do efluente A agricultura utiliza maior quantidade de água e pode tolerar águas de qualidade mais baixa, principalmente em relação às concentrações de nutrientes como nitrogênio e fósforo. Entretanto, para uso de águas residuais de origem urbana ou agroindustrial, diretrizes especiais devem ser levadas em consideração, a fim de evitar riscos à saúde pública, principalmente no que se refere às suas características microbianas. Os critérios de qualidade microbiológica recomendados pela EPA (1981) para a utilização de águas residuais, esgoto doméstico, em irrigação são apresentados na Tabela 16. Tabela 16 - Critérios de qualidade microbiológica recomendados pela EPA (1981) 4.3. Destinação do lodo proveniente da ETE O lodo proveniente da ETE seria encaminhado para o aterro sanitário existente na cidade, que apesar de estar irregular entre os anos de 2007 e

45 , foi regularizado neste ano e avaliado pela CETESB, recebendo uma nota 8,1 no Índice de Qualidade de Aterro de Resíduos (IQR). Futuramente outras opções poderiam ser estudadas para a disposição do lodo, como por exemplo a utilização da torta de lodo na agricultura, mas como este é um tema complexo e que precisaria ser desenvolvido mais detalhadamente, considerou-se que esta discussão não caberia no contexto deste estudo de concepção.

46 36 5. Escolha dos tratamentos a serem considerados como alternativas de solução 5.1. Descrição do método de escolha No objetivo de escolher o tratamento mais adequado para tratar o esgoto doméstico do município, foi utilizado um método de análise multicritério, usando como ferramenta uma matriz de escolha, com as seguintes entradas: em linha foram colocados os tratamentos tecnicamente viáveis que precisam ser comparados em coluna foram colocados os critérios de avaliação. Cada critério foi associado com uma ponderação que foi adotada tomando em consideração as características do Município de Gavião Peixoto. as características mais relevantes que influenciaram na determinação das ponderações foram as seguintes: o número de habitantes a área disponível o nível de tecnologia disponível a presença ou não de operadores qualificados o diagnóstico ambiental da área de estudo (qualidade das águas, legislação) a demanda de água para agricultura É importante precisar que nesse projeto serão propostas duas alternativas de processo de tratamento, a fim de deixar a escolha final para o tomador de decisão, levando em conta outros critérios de outras naturezas que não foram considerados nesse estudo, com a finalidade de não desconsiderar a complexidade do processo de decisão Seleção dos tratamentos candidatos Os processos de tratamento candidatos foram retirados da literatura existente, considerando os tratamentos que foram já foram implantados no Brasil, com resultados satisfatórios. Dentro dessa lista existem as seguintes categorias de tratamento: Sistema de lagoas

47 37 Sistema de disposição no solo Sistema de reatores anaeróbios Sistema de lodos ativados Sistema de filtros biológicos Além dos tratamentos simples foram levadas em conta as combinações possíveis de tratamento de categorias diferentes (exemplo: UASB + lodo ativado). Com a finalidade de se adaptar o máximo possível à área de estudo, tentando garantir a flexibilidade do estudo presente, serão selecionadas duas alternativas pertencentes a diferentes categorias de tratamento. Deste modo foi escolhido comparar os tratamentos por categoria, para selecionar o melhor tratamento por categoria, com o objetivo de propor duas soluções viáveis de tipos diferentes. Na seção seguinte estão apresentados os tipos de tratamento candidatos, por categoria, considerando também as combinações de processos. Sistemas de lagoas de estabilização As lagoas de estabilização representam uma das formas mais simples de tratar o esgoto.existem várias combinações de diferentes lagoas. Os sistemas candidatos a serem comparados nessa categoria são os seguintes: Lagoa facultativa Lagoa anaeróbia - facultativa Lagoa aerada facultativa Lagoa aerada mistura completa - lagoa sedimentação Lagoa anaeróbia + facultativa + maturação Lagoa anaeróbia + facultativa + alta taxa Lagoa anaeróbia + facultativa + remoção de algas Sistema de disposição no solo A aplicação de esgoto no solo pode ser considerada uma forma de disposição final, tratamento ou ambos. Aplicado no solo, o esgoto passa por vários mecanismos (físicos, químicos e biológicos) que atuam na remoção dos poluentes. Para a seleção do tratamento, são comparados quatro tipos de processo de disposição no solo: Infiltração lenta

48 38 Infiltração rápida Aplicação com escoamento superficial Sistemas de terras húmidas (wetlands) Sistema de reatores anaeróbios Existem diferentes tipos de reatores anaeróbios. No estudo presente, são comparadas diferentes alternativas utilizando um dos tipos mais utilizados para o tratamento de esgoto doméstico, o reator anaeróbio de fluxo ascendente e manta de lodo (UASB). As combinações avaliadas são: Reator UASB UASB + lodos ativados UASB + biofiltro aerado submerso UASB + filtro anaeróbio UASB + filtro biológico percolador de alta carga UASB + lagoas de polimento UASB + lagoa aerada facultativa UASB + lagoa aerada mistura completa + lagoa decantação Sistema de lodos ativados O sistema de lodo ativado é bastante utilizado em nível mundial, e permite tratar uma elevada carga no efluente com baixos requisitos de área. Por outro lado, a complexidade operacional, o nível de mecanização e o consumo energético são mais elevados. No caso do município de Gavião Peixoto, que tem muita área disponível, esse tipo de sistema não parece a melhor opção de tratamento. No entanto, serão avaliado duas alternativas de sistemas de lodo ativado: Lodo ativado convencional Lodo ativado - aeração prolongada Reatores aeróbios com biofilmes Esse tipo de alternativa consiste em favorecer o crescimento da biomassa por aderência a um meio de suporte. Há diversas variantes dentro deste conceito, sendo que os tratamentos candidatos nessa categoria são os seguintes: Filtro biológico percolador de baixa carga Filtro biológico percolador de alta carga

49 39 Biofiltro aerado submerso 5.3. Seleção dos aspectos de escolha Os aspectos considerados têm como papel escolher o processo de tratamento mais adequado para o problema presente. Segundo o grau de importância dado para cada critério pelo uso de ponderações associadas, a escolha do tratamento se faz em consideração das características específicas para o caso de Gavião Peixoto, cujas principais são: Baixa população Grande disponibilidade de área Tipo de coleta: estritamente esgoto doméstico. A rede de coleta existente apenas para as águas residuais domésticas. As indústrias presentes, principalmente EMBRAER, não estão ligadas com a rede de esgoto domestico. Tipos de culturas predominantes: cana-de-açúcar e laranjas Nestas condições foram selecionados os critérios apresentados na Tabela 17, com as suas ponderações respectivas.

50 40 Tabela 17 - Critérios selecionados DBO 4 Eficiência remoção 15 nutrientes 0,5 coliformes 4 SS 1,5 Requisitos de área 0,6 Requisitos de energia 1,4 Economia 15 Custos de implantação 3,5 Custos de operação/manutenção 3,5 Geração 1 Capacidade de Vazão 5 resistência a variações 20 Qualidade 3 do afluente Tóxicos 2 Confiabilidade 15 - Simplicidade 10 - Independência de outras Clima 3 15 características Solo 7 Maus odores 4 Menor possibilidade de 10 problemas ambientais Justificativa das ponderações Eficiência de remoção Ruídos 3 Aerossóis 2 Insetos e vermes 1. Para a eficiência dos processos, as capacidades de remoção selecionadas foram ligadas com a natureza das águas residuais coletadas, que correspondem ao esgoto doméstico. O processo que deve ser utilizado deve preencher as condições seguintes: Diminuição significativa da carga orgânica: a matéria orgânica presente no corpo d água e no esgoto é uma característica de importância

51 41 primária porque ela é responsável pelo consumo, pelos microrganismos decompositores, do oxigênio dissolvido na água. Remoção de nutrientes: a remoção dos nutrientes como o nitrogênio, o fósforo e o potássio, presentes nas águas de esgoto e principalmente na urina, tem sua importância pelo fato de impedir o processo de eutrofização do curso d água. Em nosso caso, o efluente da estação de tratamento pode ter duas destinações possíveis: o rio Jacaré Guaçu, e os solos agrícolas. Nos dois casos, a ponderação associada é baixa. De fato, no primeiro caso, tem-se que a diluição das concentrações de nutrientes pelo rio Jacaré Guaçu é muito alta por causa de uma vazão suficientemente grande (estudo do Q₇,₁₀, visto anteriormente). Por essa razão, neste caso, o processo de tratamento escolhido não necessita de uma grande eficiência de remoção de nutrientes, apenas o necessário para atender os padrões de lançamento vistos anteriormente. No segundo caso, que é o reaproveitamento das águas para usar na fertirrigação, é justamente a presença de nutrientes que viabiliza o crescimento das plantações. Por isso, neste caso, o processo de tratamento deveria ter uma remoção de nutrientes baixa para ter um efluente adaptado ao processo de fertirrigação. Finalmente nos dois casos, a remoção de nutrientes não precisa ser alta. Remoção de coliformes: os coliformes são um parâmetro representativo da presença de organismos patogênicos que são responsáveis pela proliferação de doenças. Esse parâmetro é de grande importância, principalmente se o efluente final for utilizado na agricultura. Sólidos sedimentáveis: os efeitos da poluição pelos sólidos sedimentáveis são vários. Entre eles podem ser citados os mais significativos, tais como o aumento da turbidez, o impedimento à penetração da luz no corpo d água diminuindo a produção de OD. Economia Requisitos de área: no caso de Gavião Peixoto, a disponibilidade de área é alta, por isso, o tratamento a escolher não precisa ser o menor possível, e pode ter uma demanda de área grande. Por isso a ponderação associada é baixa.

52 42 Requisitos de energia: nesse caso, o requisito de energia é particularmente importante, porque influi sobre dois parâmetros: os custos de operação e a confiabilidade do processo. De fato, um processo dependente de energia torna-se inviável no caso de um corte de energia. Custos de implantação: é primordial, no caso de um município com população pequena como Gavião Peixoto dispor de um processo com custo de implantação baixo pelo fato de que um processo caro pode nunca ser implantado, ou precisar de anos de esforço para ser implantado, o que causa um descumprimento aos padrões durante um período de tempo maior e considerável. Custo de operação: para ser aprovado pelos tomadores de decisão, além de ter um custo de implantação baixo, o processo não pode ter um custo de operação alto, considerando o tamanho do município e a economia dele. Geração de subprodutos: a geração de subprodutos, e principalmente de lodo, é um aspecto que precisa ser tomado em conta porque influi sobre a complexidade operacional e o custo associado para assegurar a gestão deles. Capacidade de resistência a variações do afluente e cargas de choque Vazão: as variações de vazão podem ser grandes no caso considerado. Isso porque existe o risco da legislação vigente não ser cumprida e as águas pluviais serem encaminhadas juntas à rede de esgoto. Durante o período de chuva, as vazões podem aumentar consideravelmente, por isso o tratamento a ser escolhido deve ser resistente às variações de vazão. Qualidade: as variações de qualidade do afluente tem pouca importância no caso do esgoto doméstico que apresenta pouco risco de contribuições de outros tipos que as usuais. Tóxicos: O risco de ter presença de tóxicos nas águas residuais domésticas é muito baixo porque não existem contribuições de indústrias na rede coletora existente. Confiabilidade: o processo escolhido deve ter uma confiabilidade suficiente para não apresentar problemas com elevada frequência; e

53 43 garantir uma boa operação em função do nível de treinamento dos operadores disponíveis. Simplicidade: No caso de um município com poucos habitantes (cerca de 5000 habitantes), a simplicidade do processo deve ser considerada, pelas razões seguintes: - usualmente em municípios de pequeno porte, não existe mão de obra altamente qualificada e especializada, por isso o processo não deve apresentar uma operação muito complexa. - os recursos financeiros de um município deste tamanho são geralmente reduzidos, por isso um processo complexo, que geralmente é caro na fase de implantação e na fase operacional, não deve ser escolhido. - o processo escolhido deve requerer tecnologias facilmente accessíveis, ou seja, não pode requerer tecnologias não aplicadas na escala nacional Independência de outros fatores Clima: a temperatura afeta a taxa de reação da maioria dos processos biológicos, e pode afetar também a operação física das unidades. Além disso, pode acelerar a geração de odores no caso de temperaturas elevadas. Solo: alguns processos de tratamento dependem do tipo de solo, com destaque para os sistemas de lagoas onde escavações precisam ser realizadas. A dependência de um tipo de solo restringe a escolha do tratamento. Problemas ambientais: Os problemas ambientais têm importância significativa na tomada de decisão, ainda mais nesse caso onde já houveram reclamações de um número considerável de habitantes relativo ao mau cheiro. Se o projeto for instalado no lugar da antiga estação de tratamento, deve imperativamente minimizar os possíveis problemas ambientais para não repetir os erros do passado.

54 Aplicação do método e escolha das alternativas de solução As alternativas de tratamentos foram inseridas na matriz de escolha para compará-los por categoria. Aquelas que obtiveram a melhor nota por cada categoria, ou seja, os tratamentos mais adequados de cada categoria são apresentados na tabela abaixo: Lagoa anaeróbia + facultativa + maturação UASB + filtro biológico percolador de alta carga Lodos ativados - aeração prolongada Filtro biológico percolador de alta carga Infiltração rápida Em anexo é apresentada a matriz de escolha com as respectivas notas para cada tratamento. Proposta de duas alternativas consideradas as mais adequadas No contexto do projeto, as metas são escolher duas alternativas de tratamento para pré-dimensionar, escolher o respectivo lugar de implantação, e deixar para o tomador de decisão a escolha definitiva. Dentre as cinco alternativas que foram destacadas pela ferramenta de matriz de decisão, as duas alternativas escolhidas definitivamente são: Sistema australiano: lagoa anaeróbia + facultativa + maturação Sistema de UASB seguido de um filtro percolador de alta carga Essas duas alternativas são consideradas mais adequadas para o contexto de projeto pelas seguintes razões: Por eliminação do sistema de tratamento por lodo ativado. Como foi constatado anteriormente, o tratamento por lodo ativado não está adequado para a situação considerada: Pela complexidade operacional que requer operadores qualificados para assegurar o bom funcionamento do sistema. A situação de Gavião Peixoto (população de habitantes, a grande distância de Araraquara) não permite garantir a presença de mão de obra para assegurar o bom desempenho do processo. Pelo nível de sofisticação do sistema que implica em custos de implantação e nível de mecanização elevados.

55 45 Pelo mecanismo de funcionamento que requer um consumo de energia alto, significando custos de operação elevados e alta sensibilidade do processo. Por considerações sobre a destinação do efluente tratado: conhecendo o grau de diluição alto do rio Jacaré-Guaçu, e a capacidade alta de receber águas para irrigação da atividade agrícola dinâmica, o sistema de tratamento escolhido além de não precisar ter altas taxas de remoção de nutrientes, tem interesse em não remover eles para poder viabilizar o processo de irrigação das culturas de laranjas e cana-de-açúcar. Além disso, os processos anaeróbios e por lagoas de estabilização removem os organismos patogênicos com eficiência satisfatória para possibilitar o processo de fertirrigação, baseando-se nos padrões de segurança da EPA e da OMS.

56 46 6. Descrição das Alternativas 6.1. Reator UASB seguido de filtro biológico percolador O tratamento pelo reator UASB (Upflow anaerobic sludge blanket) seguido de um filtro biológico percolador foi uma das alternativas selecionadas e será detalhada nesta etapa do relatório Descrição Esta alternativa é constituída mais especificadamente pelos seguintes dispositivos: gradeamento, peneira hidrostática e caixa de areia como tratamento preliminar; reator UASB como tratamento anaeróbio; filtro biológico percolador como tratamento biológico aeróbio complementar; decantador secundário; desinfecção final com hipoclorito de sódio; desaguamento por meio de leitos de secagem do lodo removido do tratamento anaeróbio. É apresentado a seguir na Figura 17 o fluxograma do sistema de tratamento descrito anteriormente. Figura 17 - Esquema tratamento reator UASB seguido de Filtro biológico O processo do reator UASB consiste em um fluxo ascendente de esgotos através de uma manta de lodo, que tem alta densidade e atividade. O perfil de sólidos no reator varia verticalmente: o lodo é mais denso e com partículas granulares de elevada capacidade de sedimentação no fundo (leito de lodo), e mais disperso e leve no topo (manta de lodo), sendo que a estabilização de matéria orgânica ocorre em todas as zonas. A mistura fica garantida pelo fluxo ascensional já que o esgoto entra pelo fundo e o efluente sai por cima. No topo fica situado um sistema de decantação interna, logo acima de um dispositivo separador de gases e sólidos, garantindo

57 47 que as partículas que se desgarram da manta de lodo retornem à câmara de digestão. As vantagens deste sistema de tratamento é ele ser compacto, não exigindo grandes quantidades de área, possui um baixo custo de implantação e de operação, baixa produção de lodo, baixo consumo de energia (já que não são utilizados agitadores o consumo de energia ocorre somente se forem necessárias bombas elevatórias), satisfatória eficiência de remoção de DQO e DBO (65 a 75%), possibilidade de rápido reinício, mesmo após longas paralisações e elevada concentração e boa desidratabilidade do lodo excedente. No entanto, o sistema também apresenta desvantagens tais como a liberação de maus odores, característica dos reatores anaeróbios, baixa capacidade do sistema em tolerar cargas tóxicas, elevado intervalo de tempo necessário para a partida do sistema e necessidade de uma etapa de póstratamento. O filtro biológico percolador corresponde ao pós-tratamento escolhido neste caso e consiste em um tanque preenchido com material de alta permeabilidade. Trata-se de um sistema aeróbio no qual o esgoto percola para o fundo onde é recolhido por drenos. Na superfície do material de enchimento ocorre crescimento bacteriano, que é denominado biofilme, e que quando em contato com o esgoto permite a interação entre os microrganismos e a matéria orgânica, adsorvendo-a tempo suficiente para sua estabilização. A variação na velocidade de escoamento nos poros consequentes da variação dos espaços vazios que vão sendo ocupados pelo crescimento do biofilme se caracteriza como um mecanismo natural de controle do material aderido, que após desalojado é removido no decantador secundário. As principais vantagens do filtro biológico percolador são a simplicidade e o baixo custo operacional. Não há consumo de energia neste sistema, que apesar de ser aeróbio não necessita de ventilação para inserção de oxigênio no sistema.

58 Pré-Dimensionamento Partindo-se das características do esgoto adotadas, já apresentadas anteriormente na Seção 3.4 deste relatório, o pré-dimensionamento das estruturas desta alternativa foi realizado de acordo com a sequencia de passagem do esgoto: pré-tratamento, tratamento anaeróbio do tipo reator UASB, e pós-tratamento, sendo o principal deles o filtro biológico percolador. Tratamento Preliminar O pré-tratamento consiste em um gradeamento para a retirada de resíduos grosseiros, que ocorre em uma primeira etapa na estação elevatória do sistema de alimentação da estação de tratamento e em uma segunda etapa na própria estação através de uma peneira hidroestática. Para o controle da vazão de esgoto que chega a esta peneira será utilizada uma calha Parshall, que tem suas características de projeto determinadas em função das vazões máximas e mínimas observadas no período, sendo que o mínimo corresponde à 4,5 L/s no ano de 2011 e o máximo à 14,7 L/s no ano de Uma vez que esta faixa de vazão está contida na faixa de operação da calha Parshall de largura nominal de W=3 (Ln=7,6 cm), que é de 0,85 L/s a 53,8L/s, esta será adotada. Deste modo, para esta largura temos a seguinte fórmula de calha Parshall:. Por meio desta pode-se calcular a altura da lâmina d água máxima e mínima que ocorrerá na calha Parshall (H), e através da relação também é possível determinar qual o rebaixamento (Z) que ocorre à entrada do dispositivo, chegando-se assim às alturas de lâmina d água de montante (Y). A Tabela 18 contém um resumo dos resultados provenientes das considerações acima descritas.

59 49 Tabela 18 - Características calha Parshall Largura Nominal Q mínima Q máxima H mínima H máxima Z Y mínima Y máxima Calha Parshall 3 (7,6 cm) 4,5 L/s 14,7 L/s 0,093 m 0,201 m 5 cm 0,047 m 0,155 m Com base nestas informações pode-se escolher qual peneira estática escolher para utilização, sendo recomendada uma com abertura de 5mm, que terá suas dimensões variáveis dependendo das configurações de cada fabricante. Utilizando esta peneira de 5mm há em média uma retenção de 80 L de material a cada 1000 m³ de esgoto que passa pelo equipamento. Deste modo, como apresentado na Tabela 19, teríamos as seguintes quantidades de resíduos que seriam retidos na peneira: Tabela 19 - Quantidade de resíduos retida pela peneira Ano Quantidade retida pela peneira (L/dia) , , ,134 A próxima etapa do tratamento preliminar a ser realizada corresponde à desarenação, que ocorre em uma caixa de areia. Esta deve ser um canal com velocidade constante, sendo que a calha Parshall instalada já cumpre esta função de regulação de velocidade. Busca-se remover uma areia com diâmetro de 0,2 mm e de peso específico de 2,65 kn/m³, e para garantir tal remoção a

60 50 taxa de escoamento superficial para as vazões máximas deve estar na faixa entre 600 e 1300 m³/m²dia; do mesmo modo para viabilizar a remoção destas areias a velocidade na caixa também deve estar entre 0,15 e 0,40 m/s. Sob estas restrições, adotando a velocidade de 0,3 m/s para a vazão máxima do ano de 2030 pode-se estabelecer as dimensões que a caixa de areia deve ter, e que estão apresentadas na Tabela 20. Também é possível calcular as taxas de escoamento superficial e verificar se as condições realmente se enquadram no esperado. A quantidade de areia retirada é estimada assumindo-se que há uma remoção de 40 L para cada 1000 m³ de esgoto que passa pelo desarenador. Ambos estes resultados constam na Tabela 21. Tabela 20 - Características caixa de areia Caixa de Areia Velocidade adotada 0,3 m/s Área 0,029 m² Largura 0,187 m Comprimento 3,871 m Área Superficial 1,161 m² Tabela 21 - Taxa de escoamento superficial e quantidade de areia removida Ano Taxa de escoamento Quantidade de areia superficial (m³/m²dia) removida (L/dia) ,5 26, ,6 28, ,5 30,06 Considerando-se que o procedimento de limpeza da caixa de areia será realizada mensalmente, sabendo-se que por dia em 2030 estarão se acumulando 2,6 cm de areia, tem-se que a profundidade mínima desta estrutura deve ser de aproximadamente 80 cm.

61 51 Pré-Tratamento Anaeróbio: Reator UASB Para garantir uma eficiência adequada, que seria de 65 a 70%, é necessária a observação de algumas restrições, que estão apresentadas na Tabela 22 a seguir: Tabela 22 - Resumo dos principais critérios e parâmetros hidráulicos para o projeto de reatores Critério/Parâmetro UASB tratando esgotos domésticos Faixa de valores, em função da para Qméd vazão para Qmáx para Qpico (*) Carga hidráulica volumétrica (m³/m³dia) (**) < 3,5 < 5,5 < 7,0 Tempo de detenção hidráulica (h) (**) 7,0 4,5 > 3,5 Velocidade ascendente de fluxo (m/h) 0,5 a 0,7 1,1 <1,5 Velocidade nas aberturas para o decantador (m/h) Taxa de aplicação superficial no decantador (m/h) Tempo de detenção hidráulica no decantador (h) 2,5 4,0 < 5,5 0,8 1,2 <1,5 1,5 1,0 > 0,6 (*) picos de vazão com duração entre 2 e 4 horas (fonte:chernicharo, 1997) (**) para temperaturas do esgoto na faixa de 22 a 25ºC Além destes critérios também é recomendada uma altura útil do reator entre 4,0 e 5,0m. O cálculo das dimensões deve ter como base os valores de vazão do ano de 2030, que corresponde ao horizonte de projeto. Com base nesta e nos valores da tabela calculam-se as áreas mínimas de passagem e de decantação, a partir das quais se determina o volume necessário ao reator. Com estas informações são determinadas as características geométricas que este reator apresentará, sendo que os valores adotados para este caso estão apresentados na Tabela 23. Como a partir dos dados do projeto chegou-se à um volume de aproximadamente 250 m³, foi determinado que somente 1 reator seria o suficiente para suprir a demanda. No entanto, se possível, optar pela

62 52 adoção de 2 reatores para garantir que ainda haja tratamento em caso de parada do sistema para manutenção ou em pane.

63 53 Tabela 23 - Características reator UASB Reator UASB Nº de reatores 1 Comprimento 7,5 m Largura 7,5 m Área do fundo 56,25 m² Altura útil total 5 m Volume útil do reator 281,25 m³ Área de decantação 55,05 m² Área de passagem para zona de decantação 15 m² Também foi definido que este reator terá 2 campânulas de coletas de gás, reduzindo a área de decantação em 0,6 m para cada uma delas, o que resulta em uma área de decantação maior do que a mínima calculada, que foi de 44 m², o que valida as medidas adotadas. A passagem para a zona de decantação será feita a partir de 4 passagens de 0,5 m cada uma, resultando na área de passagem observada na Tabela 23, que também respeita a área mínima de passagem para a zona de decantação que foi calculada inicialmente, e que era de 13,3 m². A configuração do reator fica como indicado na Figura 18.

64 54 0,3 m Caixa de 0,15 m Gás para distribuição Queimador 0,5m 2,0 m 5,0 m Lona de caminhão Concreto 3,0 m Armado 7,5 m Figura 18 - Configuração reator UASB Após estabelecer estes parâmetros é possível calcular para cada ano o tempo de detenção, a velocidade ascensional, a velocidade de passagem e a taxa de escoamento superficial, verificando que estes valores, que estão apresentados na Tabela 24, estão realmente de acordo com os critérios que constam da Tabela 22. Tabela 24 - Critérios de projeto a serem verificados Ano Tempo de retenção hidráulica ,016 h para Qméd 5,96 h para Qmáx ,53 h para Qméd 5,66 h para Qmáx ,98 h para Qméd 5,31 h para Qmáx

65 55 Ano Velocidade ascendente ,8384 m/h para Qmáx ,8832 m/h para Qmáx ,9408 m/h para Qmáx Ano Velocidade de passagem ,144 m/h para Qmáx ,312 m/h para Qmáx ,528 m/h para Qmáx Ano Taxa de escoamento à superfície ,8567 m³/m²/h para Qmáx ,9024 m³/m²/h para Qmáx ,9613 m³/m²/h para Qmáx Fica definido que a alimentação será realizada de modo a haver 1 tubo para cada 3 m² de área de fundo do reator, totalizando 19 tubos para o caso; estes tubos, preferencialmente de diâmetro de 75 mm, partirão de um vertedor de distribuição localizado no topo do reator e percorrerão a extensão chegando até aproximadamente 0,5 m de distância do fundo do reator. Um sistema de retirada de escuma deve existir para remover aquela que ficou acumulada no entorno da campânula, internamente ou externamente, e deve ser concentrada e desaguada juntamente aos lodos. Com todos estes dados calcula-se então a produção de lodo e de gás desta parte do processo. Em relação aos lodos que saem do reator UASB, eles são provenientes da carga de DBO do efluente que chega à estação de tratamento, mas este também recebe aqueles gerados no filtro biológico percolador e no efluente do sistema de deságue do lodo. São aqui apresentados os dados separados das três fontes de lodo e então no fim os valores totais.

66 56 Para o lodo que é produzido no próprio reator a partir da carga de DBO aplicada no sistema sabe-se que para cada quilograma de DBO aplicada, 0,28 kg de sólidos suspensos (SS) são produzidos. Com isso calcula-se que 76,72 kg de SS são produzidos por dia com esta origem. Para o lodo que é produzido a partir do retorno do lodo do filtro percolador biológico, tem-se que para cada quilograma de DBO aplicada no filtro biológico são produzidos 0,80 kg de SS e 0,56 kg de sólidos suspensos voláteis (SSV). É importante lembrar que a carga de DBO que é aplicada no filtro biológico percolador corresponde a aproximadamente 30% daquela aplicada inicialmente uma vez que na passagem pelo reator UASB 70% dela já foi removida. Deste modo, na saída do filtro aeróbio há produção diária de 65,76 kg de SS e 46,03 kg de SSV, que na recirculação pelo reator UASB sofrem redução de cerca de 20% de SSV por conta da estabilização anaeróbia, totalizando assim 56,55 kg SS por dia relacionados à esta fonte. O lodo que vem junto com o efluente do deságue corresponde à aproximadamente 5% dos demais lodos que saem do reator UASB, perfazendo portanto 6,66 kg de SS por dia. Finalmente, tem-se que o total de lodo proveniente do reator UASB é de 139,94 kg diários de SS, que quando contém teor de sólidos de 3% e densidade de 1030 kg/m³, valores típicos, resultam em uma vazão de lodo do reator UASB de 4,53 m³/dia. A remoção deve ser ajustada visando um teor de sólidos de 3,5% no lodo, o que é o adequado para realizar o desaguamento. Já quando se trata da produção de gases, pode-se estimar a produção de metano e de outros gases de interesse. Estes gases, que são provenientes da estabilização do lodo, vão surgir do lodo que é originário do esgoto aplicado no reator UASB, uma vez que o lodo de retorno do filtro biológico percolador pode já ser considerado estabilizado anaerobiamente na saída do reator. Para os gases gerados a partir do lodo originário do esgoto, tem-se que em média são produzidos de 110 NL de metano por cada quilograma de DQO aplicada ao reator UASB, ou para os gases em geral, que em média de 140 NL de gás é produzida por cada quilograma de DQO aplicada ao reator UASB.

67 57 A partir de tais cálculos, e sabendo que a máxima produção de gás é uma vez e meia a produção média de gás, foi elaborada a Tabela 25 que resume a produção de gases pelo reator. Tabela 25 - Produção de gases Ano Produção de Gás (Nm³/dia) Produção de Produção de Gás Metano (Nm³/dia) Máxima (Nm³/hora) ,2 52,8 4, ,68 56,32 4, ,72 60,28 4,795 Estes gases produzidos devem ser queimados, sendo uma opção um queimandor tipo flare com capacidade de consumir 5 Nm³ de gás por hora, eliminado uma média de 80% do metano. Pós-Tratamento Aeróbio A primeira etapa do pós-tratamento corresponde à passagem pelo filtro biológico percolador, um tratamento do tipo aeróbio. Para a utilização do FBP após tratamento em reator anaeróbio as seguintes condições apresentadas na Tabela 26 devem ser observadas. Tabela 26 - Taxas de aplicação recomendadas para o projeto de filtros biológicos percolados de alta taxa, aplicados ao pós-tratamento de efluentes de reatores anaeróbios Faixa de valores, em função da Critério/Parâmetro vazão para para para Qméd Qmáx Qpico Tipo de meio suporte Pedra Pedra Pedra Profundidade do meio suporte (m) 2,0 a 3,0 2,0 a 3,0 2,0 a 3,0 Taxa de aplicação superficial (m³/m².dia) 15 a a a 30 Carga orgânica volumétrica (kg DBO/m³.dia) 0,5 a 1,0 0,5 a 1,0 0,5 a 1,0 (fonte:chernicharo, 1997)

68 58 Supondo que o tratamento anaeróbio removeu 70% da DBO originária do efluente, a carga de DBO que chega ao FBP é igual a 82,2 kgdbo/dia, com concentração (Se-uasb) de 109 mgdbo/l. Deseja-se que a DBO para o efluente de FBP seja de 40mg/L; também espera-se que o lodo de descarte do decantador secundário tenha concentração de 1% e massa específica de 1020 kgsst/m³. Primeiramente adota-se uma carga orgânica volumétrica (Cv) de 0,6 kgdbo/m³dia, dentro do recomendado pela Tabela 26. Então se calcula o volume do meio suporte através da equação, obtendo um volume de 137 m³. O próximo passo é a adoção de uma profundidade para o meio suporte, e também de acordo com a Tabela 26 adota-se uma profundidade (H) de 3,0 m. Deste modo calcula-se que a área do FBP é de 46 m². Fica definido que somente 1 filtro será utilizado sendo suficiente para atender à demanda da cidade e que ele será circular. Estas características permitem determinar o diâmetro que a estrutura deve ter, e que é 7,7 m. Um resumo das características do filtro percolador é apresentado abaixo na Tabela 27, que é seguida do desenho esquemático do FBP apresentado na Figura 19. Tabela 27 - Características filtro biológico percolador Filtro Biológico Percolador Nº de filtros 1 Geometria Circular Diâmetro 7,7 m Área 46 m² Altura útil total 3,0 m Volume útil do reator 137 m³

69 59 Figura 19 - Configuração filtro biológico percolador Também é possível calcular as efetivas taxas de aplicação hidráulica superficial para verificar a conformidade com os valores indicados como ideais, e cujos resultados são apresentados na Tabela 28. Tabela 28 - Taxa de Aplicação hidráulica superficial no Filtro Biológico Percolador Ano Taxa de aplicação hidráulica superficial m³/m².d para Q méd 17 m³/m².d para Q máx, dia 26 m³/m².d para máx,hora m³/m².d para Q méd 18 m³/m².d para Q máx, dia 27 m³/m².d para máx,hora m³/m².d para Q méd 19 m³/m².d para Q máx, dia 29 m³/m².d para máx,hora

70 60 Nota-se que somente o valor para o ano de 2011 para a vazão máxima diária não se enquadra nos valores estipulados como ideais, o que não é a melhor situação, mas também não prejudica o funcionamento já que todos os outros valores estão dentro do esperado. A eficiência de remoção de DBO deste tipo de tratamento quando precedido de qualquer tipo de tratamento anaeróbio é geralmente menor do que quando utilizado separadamente. Será adotada aqui uma eficiência igual a 60%, por ser mais próxima da que se tem observado em filtros biológicos percoladores operando como unidades de pós-tratamento de efluentes de reatores UASB. Deste modo, a concentração de DBO no efluente final é de 44 mgdbo/l, valor próximo ao desejado. Também é importante estimar a produção de lodo, que é feita adotando-se primeiramente um coeficiente de produção de lodo (Y) de 0,75 kgsst/kgdboremovida. A partir deste valor calcula-se uma produção de lodo de 39 kgsst/dia (sendo que 29,31kg/dia correspondem à sólidos voláteis se for considerado que estes são 75% da produção), além de calcular-se um volume, que é de 3,83 m³/dia. Este lodo produzido é retirado no decantador secundário, que será detalhado mais à frente, e reenviado ao reator UASB para adensamento, como já explicitado anteriormente. Pode haver também a recirculação do lodo do próprio FBP, o que apresenta como vantagem a redução de surfactantes a serem utilizados e menos espuma no efluente final. O pós-tratamento que se realiza após a passagem pelo filtro percolador corresponde à uma alcalinização que deve ser feita no efluente do filtro percolador biológico, e que pode ser necessária para corrigir alguma eventual acidez desse efluente. Definindo que para tal fim será feita a aplicação de soda cáustica comercial a 50%, e que as dosagens podem variar de 15 a 50 mg/l, sendo 30 mg/l uma média adequada, tem-se as seguintes demandas apresentada na Tabela 29 por soda cáustica, considerando uma concentração de 50% e densidade de 1,45 g/cm³ da soda cáustica comercial.

71 61 Tabela 29 - Demandas por soda cáustica comercial para alcalinização do efluente do FBP Demanda por soda cáustica Mínima 5,83 kg/dia 8, L/dia 0,3351 L/hora Média 22,55 kg/dia 31,104 L/dia 1,296 L/hora Máxima diária 44,06 kg/dia 60,77793 L/dia 2,5324 L/hora Máxima horária 2,646 kg/hora - L/dia 3,6496 L/hora Para estas demandas deve ser utilizada uma bomba dosadora com capacidade entre 0,3 e 4,0 L/h, e dois tanques de estocagem de 500 L cada um, o que seria suficiente para garantir até 2030 soda cáustica por pelo menos 30 dias em sua demanda média. Após passar por esta alcalinização, o efluente segue para o decantador secundário com raspador de lodo mecanizado, que está esquematizado na Figura 20. Figura 20 - Corte esquemático decantador secundário Os critérios de projeto que devem ser observados para o decantador secundário pós filtro biológico percolador são a taxa de aplicação superficial e a profundidade, cujos valores guias estão apresentados na Tabela 30.

72 62 Tabela 30 - Taxa de aplicação superficial e profundidades para o projeto de decantadores secundários pós FBP Profundidade junto à Taxa de aplicação superficial (m³/m²dia) parede (m) Para Q média Para Q máxima 2, , , , , , , Nota: a faixa destacada é a mais utilizada em projetos (fonte:chernicharo, 1997) Com base nestes parâmetros, foi adotada uma taxa de aplicação superficial de 25 m³/m²dia, que com a vazão média de 2030 resulta em uma área de 30 m² para 1 decantador, que é suficiente para a vazão afluente. Com estes dados o diâmetro, a profundidade junto à parede e a área superficial podem ser definidas, como apresentadas em resumo na Tabela 31. Tabela 31 - Características decantador secundário Decantador Secundário Nº de decantadores 1 Geometria Circular Diâmetro 6,00 m Área 30 m² Profundidade útil junto à parede 2,5 m Área superficial 28,27 m² Para esta profundidade, de acordo com a Tabela 30, a taxa de aplicação para a vazão máxima deve ser de até 28 m³/m²dia, e para os parâmetros definidos nesse caso tem-se uma taxa de aplicação superficial de 23,38 m³/m²dia, o que indica a adequação destas características para o funcionamento adequado.

73 63 As prováveis características do efluente de saída do decantador secundário são DBO menor do que 30 mg/l, sólidos solúveis em concentração menor que 30 mg/l e número mais provável de coliformes fecais na faixa de 10 6 a 10 7 NMP de CF a cada 100 ml. No caso em que se opte não pela emissão em corpo receptor mas sim por um uso na irrigação de cultivos agrícolas será necessária uma desinfecção por cloração a fim de alcançar um efluente final com NMP de coliformes fecais menor que 1000 CF/100 ml. Para tanto, o efluente deve ficar cerca de 30 minutos em contato com o cloro, que deverá ter dosagem entre 4 e 8 mgcl 2 /L; pensando em um sistema que consiga atender até uma dosagem máxima de 10 mgcl 2 /L e para a maior vazão prevista no projeto, pode-se definir uma máxima capacidade de dosagem de 0,53 kg mgcl 2 /hora. Para a vazão média do ano de 2030 serão consumidos de 3 a 6 kgcl 2 /dia. Será utilizado o hipoclorito de sódio como fonte do cloro necessário, sendo que tipicamente este tem 12% de cloro disponível e massa específica de 1250 kg/m³, o que caracteriza uma concentração de cloro de 0,15 kg/l, e um consumo de 20 a 40 L de NaOCl por dia. Esta quantidade pode ser adicionada tanto em solução quanto pura, e deverá ser armazenada em construção próxima e equipada de uma bomba dosadora de cloro, que introduzirá o hipoclorito de sódio no tanque de contato de cloro através de uma tubulação. Para se conseguir um tempo de contato de 30 minutos o volume útil do tanque de contato deve ser de pelo menos 26,46 m³ para a vazão máxima de 2030, sendo adequada a adoção de um tanque de contato de 28 m³ de volume, cujas principais dimensões estão apresentadas na Tabela 32.

74 64 Tabela 32 - Características tanque de contato para desinfecção por cloro Tanque de Contato Número de Canais 7 Comprimento do Canal 4 m Largura do Canal 1 m Profundidade útil 1 m Profundidade total 1,2 m Volume total 28 m³ O pós-tratamento que finaliza esta alternativa de solução é o arranjo para a remoção e deságue do lodo do reator UASB. Este lodo do reator UASB será removido por gravidade e enviado para o leito de secagem através de tubulação diâmetro de 150 mm. Os líquidos removidos do lodo são enviados de volta ao início do sistema de tratamento. Como já calculado anteriormente, no reator UASB serão produzidos no ano de ,53 m³ de lodo por dia, ou 139,94 kgss/ dia, ou ainda ,10 kgss/ano. Assumindo que haverá um ciclo de secagem por mês e que a taxa de aplicação é de 15 kgss/m², a área necessária para o leito de secagem no ano de 2030 é de 283,76 m². Escolhendo construir os leitos de secagem com 5 m de largura e 12 m de comprimento, será necessária a implantação de 5 leitos de secagem com estas dimensões. Alguns parâmetros de projeto que podem ser adotados estão apresentados na Tabela 33, e o desenho esquemático do leito de secagem está representado na Figura 21, ambos na sequência a seguir.

75 65 Tabela 33 Características leito de secagem Decantador Secundário Nº de leitos 5 Geometria Retangular Largura 5,00 m Comprimento 12,00 m Área 60 m² Altura para lodo e borda livre 0,70 m Camada de tijolos 0,05 m Camada de areia grossa 0,12 m Camada de britas 1 e 2 0,12 m Camada de britas 3 e 4 0,24 m Inclinação da laje de fundo 3 % Figura 21 - Corte esquemático leito de secagem de lodo O lodo desaguado deve apresentar em média um teor de sólidos de 30% e densidade de kg/m³, o que tendo uma recuperação de 95% dos sólidos do lodo faz com que se tenha uma quantidade de 132,94 kg sólidos/dia de lodo seco, com um volume de 0,036 m³/dia.

76 Aspectos Ambientais Uma das grandes vantagens deste arranjo reator UASB seguido de filtro biológico percolador é a qualidade do lodo, que recircula do decantador secundário para o reator UASB, onde sofre digestão anaeróbia e adensamento. Deste modo, a utilização de decantadores primários e unidades separadas de adensamento e digestão do lodo proveniente do tratamento aeróbio são evitadas, caracterizando um tratamento com baixa exigência quanto à área de implantação. O sistema também possui baixo consumo de energia uma vez que ambos reator UASB e filtro biológico percolador não necessitam de aeração/agitação Análise Financeira Segundo os dados da literatura, para este arranjo de reator UASB seguido de filtro biológico percolador, temos que o custo de implantação é de 60 a 90 reais por habitante e o de operação é de 5 a 7,5 reais por habitante por ano (VON SPERLING, 1996). Deste modo, para os anos utilizados os custos são apresentados na Tabela 34, onde também constam valores de arrecadação pelo serviço de esgoto, onde foi considerado que da tarifa de água e esgoto, avaliada em R$1,78/m³, metade seria referente só à coleta e tratamento de esgoto. Com estes dados, fica possível estimar em 3 anos o tempo de retorno no melhor dos casos, onde as obras de terraplanagem não são complexas e também sem considerar as obras do emissário, adotando uma taxa de atualização de 7%a/a.

77 67 Tabela 34 Análise Financeira reator UASB mais FBP Ano Habitantes Custo de Custo de Tarifa de Soma VP Implantação Operação Esgoto (R$) total (R$) (R$) , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,80

78 68

79 Sistema australiano de lagoas de estabilização Descrição O sistema de tratamento por lagoas de estabilização baseia-se na construção de grandes tanques, de diferentes profundidades e próximos uns dos outros. O sistema possui um tratamento preliminar, para a eliminação de sólidos grosseiros e de areia, que pode ser feito com um gradeamento ou algum outro mecanismo de ordem física. Em seguida se tem o sistema de lagoas sucessivas, podendo ser constituído de mais duas ou mais lagoas. Alguns tipos de lagoas, como as lagoas de maturação, possuem pequenas profundidades, de no máximo um metro. As lagoas facultativas apresentam profundidades um pouco maiores, variando geralmente entre 1,5m e 2,0m. Já as lagoas anaeróbias apresentam profundidades maiores, podendo chegar aos 5,0 metros de profundidade. Uma característica comum a todas é que elas requerem grandes extensões territoriais. Como o tratamento é feito em etapas, com o esgoto sendo enviado de uma lagoa para outra, todas devem ficar próximas, o que faz com que a área necessária para a implantação deste modelo seja grande. Além da necessidade de grandes extensões territoriais, o sistema de lagoas pode gerar grandes problemas quanto ao gases normalmente exalados. No caso de sistemas de lagos que contenham lagoas anaeróbias, estas acabam exalando muitos gases no processo. Caso não seja projetado um tratamento ou controle dos gases produzidos, a ETE deve ser projetada em locais bem afastados das comunidades, para que os odores não incomodem a população. Apesar das desvantagens as lagoas apresentam grandes vantagens, como o fato de serem um processo de baixo custo de implantação (quando o solo e a topografia do local são favoráveis) e operação. Além disso, não requerem um monitoramento muito sofisticado e muitas vezes dispensam equipamentos eletromecânicos.

80 70 Caso não seja empregado em algum outro processo, o esgoto tratado deve ser despejado em um corpo d água, desde que atenda as características ambientais da legislação vigente. O lodo gerado deve ser destinado de maneira adequada. Lagoas de estabilização tem como principais vantagens os baixos custos do tratamento e implantação e uma operação simples já que não requerem processos eletromecânicos. Como desvantagens apresenta a geração de maus odores (na lagoa anaeróbia) e o excesso de algas no efluente final. Outra desvantagem é a necessidade de grandes áreas, mas no caso do município de Gavião Peixoto, que se apresenta com um terreno pouco acidentado e com abundância de terras ao redor do centro urbano, se mostra vantajoso o método de tratamento por lagoas de estabilização. O Sistema Australiano é composto por um tratamento preliminar, Lagoa Anaeróbia, Lagoa Facultativa e Lagoa de Maturação, como mostrado na Figura 22. Figura 22 Sistema Australiano de lagoas de estabilização. Pode-se observar de maneira mais clara a eficiência de cada combinação de lagoas nas Tabelas 35 e 36.

81 71 Tabela 35 - Faixas de eficiências de remoção de constituintes físico-químicos em lagoas de estabilização. (fonte: Adaptada de VON SPERLING) Tabela 36 - Faixas de eficiências de remoção de organismos patogênicos e indicadores em lagoas de estabilização. (fonte: Adaptada de VON SPERLING)

82 Pré-Dimensionamento O pré-dimensionamento das estruturas do sistema australiano de lagoas foi realizado de acordo com a sequência de passagem do esgoto: tratamento preliminar, lagoa anaeróbia, lagoa facultativa e lagoa de maturação. Tratamento Preliminar O Tratamento preliminar é composto por sistemas simples, como por exemplo gradeamento e caixa de areia. O Tratamento preliminar das lagoas é semelhante ao do reator UASB, sendo que seus cálculos de dimensionamento são exatamente os mesmos. Portanto é apresentado apenas o resumo das características das estruturas, uma vez que o pré-dimensionamento das mesmas já foi justificado no item 6.2. A Tabela 37 apresenta um resumo das características da calha Parshall. Tabela 37 - Características calha Parshall Largura Nominal Q mínima Q máxima H mínima H máxima Z Y mínima Y máxima Calha Parshall 3 (7,6 cm) 4,5 L/s 14,7 L/s 0,093 m 0,201 m 5 cm 0,047 m 0,155 m Assim como no item 6.2, é utilizada uma peneira estática de 5mm, com uma retenção, em média, de 80 L de material a cada 1000 m³ de esgoto que passa pelo equipamento. Deste modo, como apresentado na Tabela 38, são obtidas as seguintes quantidades de resíduos que seriam retidos na peneira:

83 73 Tabela 38 - Quantidade de resíduos retida pela peneira Ano Quantidade retida pela peneira (L/dia) , , ,134 As características da Caixa de Areia e a taxa de escoamento superficial são mostradas nas Tabelas 39 e 40. Tabela 39 - Características caixa de areia Caixa de Areia Velocidade adotada 0,3 m/s Área 0,029 m² Largura 0,187 m Comprimento 3,871 m Área Superficial 1,161 m² Tabela 40 - Taxa de escoamento superficial e quantidade de areia removida Ano Taxa de escoamento Quantidade de areia superficial (m³/m²dia) removida (L/dia) ,5 26, ,6 28, ,5 30,1 Considerando-se que o procedimento de limpeza da caixa de areia será realizada mensalmente, sabendo-se que por dia em 2030 estarão se acumulando 2,6 cm de areia, tem-se que a profundidade mínima desta estrutura deve ser de aproximadamente 80 cm. Lagoa anaeróbia

84 74 As Lagoas Anaeróbias são caracteristicamente mais profundas, com profundidades entre 3,0m e 5,0m, de modo que a luz solar não consiga penetrar. Com essas características a sobrevivência de algas só e possível na superfície. Requerem o recebimento de carga orgânica continua para se manterem constantes as condições de anaerobiose. Esta lagoa é a responsável pela liberação de maus odores, devido à liberação de gás sulfídrico. É esperada uma eficiência na remoção de DBO entre 40% e 60%. Seu dimensionamento é detalhado na Tabela 41. Tabela 41- Resultado do Dimensionamento da lagoa anaeróbia 1. Tempo de retenção (t) t = 2. Volume útil (V U, LA ) V U, LA = t*qmes 4 dias V U, LA = 3012 m³ 3. Taxa de aplicação volumétrica ( V ) V = V = C DBO / V U, LA 4. Número de lagoas (n) 0,09 gdbo/m³.dia n= 1 (adotado) 5. Parâmetros de cálculo Profundidade útil (P)= Borda livre(l) = 4 m (adotado) 0,6 m (adotado) Profundidade total (P T ) = 4,6 m Inclinação dos taludes = 1 : 2 (V:H) Relação comprimento/largura à meia profundidade = 2 / 1 6. Área a meia profundidade de cada lagoa (A M ) A M = (V U,LA /n)/p A M = 753 m² 7. Largura a meia profundidade (B M ) B M = 19 m 8. Comprimento a meia profundidade (L M ) L M = 39 m 9. Principais dimensões da lagoa Largura (m) Comprimento (m)

85 75 Fundo 12,0 31,0 Espelho 28,0 47,0 Coroamento 30,4 49,4 Lagoa facultativa As Lagoas Facultativas são lagoas essencialmente rasas, com profundidades entre 1,5 m e 2,0 m. Possuem essa característica para que permita a penetração de luz. Nela, parte dos sólidos se sedimentam e bactérias no fundo das lagoas as decompõe em um processo anaeróbio. A penetração de luz é necessária para a fotossíntese das algas que ficam nas camadas superiores da lagoa, liberando oxigênio ao final do processo, o que o caracteriza como aeróbio. Por ser composta por ambos os processos a zona intermediária da lagoa é chamada de zona facultativa, o que dá origem ao nome da lagoa. Nela ocorre uma eficiência na remoção de DBO superior à 80% e na remoção de coliformes de aproximadamente 99%, gerando efluentes com DBO inferior à 60 mg/l. O resultado do seu dimensionamento é apresentado na Tabela 42

86 76 Tabela 42 Resultado do Dimensionamento da lagoa facultativa 1. Parâmetros de cálculo Eficiência da lagoa anaeróbia na remoção de DBO = 0,6 Temperatura média do ar no mês mais frio (T)= 25 Carga de DBO residual C DBO,LF = 109,56 kg/dia Relação comprimento/largura = 3 / 1 Inclinação dos taludes = 1 : 2 (V:H) Profundidade útil (P)= 1,8 m (adotado) Borda livre(l) = 0,6 m (adotado) Profundidade total (P T ) = 2,4 m Taxa de aplicação superficial nas lagoas facultativas secundárias ( S ) l S = l S = 14*T kgdbo/ha.dia Área necessária de espelho d água nas lagoas facultativas (A LF ) A LF = A LF = C DBO,LF / S 0, ha 4. Número de lagoas (n) n= 1 (adotado) 5. Área necessária de espelho d água para cada lagoa (A LF1 ) A LF1 = A LF /n A LF1 = 0, ha 6. Largura do espelho (B E ) B E = 34, m 7. Comprimento a meia profundidade (L E ) L E = 102, m 8. Principais dimensões da lagoa Largura (m) Comprimento (m) Fundo 27,1 95,8 Espelho 34,3 103,0 Coroamento 36,7 105,4 Lagoa de maturação As Lagoas de Maturação tem como principal objetivo o decaimento da contagem bacteriana, obtendo-se uma redução de coliformes fecais de 99,99% se corretamente dimensionadas. O tempo de detenção hidráulico nesta lagoa é

87 77 determinado pelas características do corpo d água receptor, sendo que um tempo típico é de 7 dias. São rasas, com profundidades máximas de 1,0m e com afluentes (da lagoa facultativa) bem clarificados, facilitando à incidência da radiação ultravioleta da luz solar. É responsável pela nitrificação dos esgotos e tem um eficiência na remoção de DBO superior à 85%. O resultado de seu dimensionamento é apresentado na Tabela 43. Tabela 43 - Dimensionamento da lagoa de maturação 1. Tempo de retenção (t) t = 2. Volume útil (V U, LA ) V U, LM = t*qmes 7 dias V U, LM = 5270,272 m³ 3. Taxa de aplicação volumétrica ( V ) l V = l V = C DBO / V U, LA 4. Número de lagoas (n) 0, gdbo/m³.dia n= 1 (adotado) 5. Parâmetros de cálculo Profundidade útil (P)= Borda livre(l) = 1,2 m (adotado) 0,6 m (adotado) Profundidade total (P T ) = 1,8 m Inclinação dos taludes = 1 : 2 (V:H) Relação comprimento/largura à meia profundidade = 5 / 1 6. Área a meia profundidade de cada lagoa (A M ) A M = (V U,LA /n)/p A M = 4391,89333 m² 7. Largura a meia profundidade (B M ) B M = 29, m 8. Comprimento a meia profundidade (L M ) L M = 148, m 9. Principais dimensões da lagoa Largura (m) Comprimento (m) Fundo 27,2 145,8 Espelho 32,0 150,6 Coroamento 34,4 153,0

88 78 O dimensionamento do sistema de lagoas de estabilização foi feito para apenas um módulo de tratamento, ou seja, uma lagoa anaeróbia, uma lagoa facultativa e uma lagoa de maturação. É interessante considerar a instalação de uma ETE onde a vazão de esgoto seja dividida em 2 módulos. Isso facilitaria a operação da ETE em serviços de manutenção, onde se faz necessário parar o sistema de um dos módulos. O objetivo é que nessas opções, o fluxo seja inteiramente desviado para um módulo, enquanto o outro passa por manutenção. Na Tabela 44 é apresentado os resultados para o mesmo sistema de lagoas, mas para a opção com 2 módulos. Tabela 44 - Lagoas para a ETE composta por 2 módulos em paralelo. Lagoa Anaeróbia Largura Comprimento (m) (m) Fundo 7,0 22,0 Espelho 23,0 38,0 Coroamento 25,4 40,4 Lagoa Facultativa Largura (m) Comprimento (m) Fundo 17,1 65,6 Espelho 24,3 72,8 Coroamento 26,7 75,2 Lagoa de Maturação Largura (m) Comprimento (m) Fundo 20,0 109,4 Espelho 24,8 114,2 Coroamento 27,2 116,6 Apesar das facilidades de operação, as dimensões das lagoas gerariam grandes custo adicionais de escavação e movimento de terra, o que iria aumentar muito o custo de implantação. Foi adotada então a opção de uma ETE em um único módulo, com as dimensões apresentadas nas Tabelas 41 a 43.

89 Aspectos Ambientais O arranjo do sistema australiano, ou seja, lagoa anaeróbia seguida por lagoa facultativa, oferece a vantagem de necessitar como área total para ambas as lagoas uma área menor do que uma lagoa facultativa única precisa, correspondendo a algo em torno de 45 a 70% desta. Uma preocupação recorrente quanto a este tipo de tratamento, que inclui uma etapa anaeróbia em um reator aberto, é a questão de maus odores exalados. Se o sistema estiver bem equilibrado não deve haver geração de maus odores; por vezes problemas operacionais como ph baixo podem intensificar a liberação de gás sulfídrico (H2S), que neste caso são originários do sulfato em excesso vindo do esgoto afluente, que em condições anaeróbias é reduzido a sulfeto, e que em condições desfavoráveis de ph se transformam em gás sulfídrico ao invés de permanecerem na forma de íon bissulfeto. Deste modo é indicado que o sistema australiano tenha uma localização afastada de residências para reduzir os potenciais inconvenientes. Além disso, pode-se considerar que a elevada emissão de metano da lagoa anaeróbia é um ponto negativo quando se pensa em utilizar sistemas com baixa produção de gases de efeito estufa Análise Financeira Dados da literatura indicam que este sistema australiano de lagoas tem custo de implantação de 50 a 100 reais por habitante, e custo de operação de 2,5 a 5 reais por habitante por ano (VON SPERLING, 1996). Deste modo, na Tabela 44 são apresentados os custos para o horizonte de projeto, ano de Também constam nesta tabela valores de arrecadação pelo serviço de esgoto, estimadas a partir da tarifa de água e esgoto, avaliada em R$1,78/m³, sendo considerado que metade desta seria referente só à coleta e ao tratamento de esgoto. Com estes dados, fica possível estimar em 3 anos o tempo de retorno no melhor dos casos, onde as obras de terraplanagem não são complexas e também sem considerar as obras do emissário, adotando uma taxa de atualização de 7%a/a.

90 80 Tabela 45 Análise Financeira lagoas australianas Ano Habitantes Custo de Implantação (R$) Custo de Operação (R$) Tarifa de Esgoto (R$) Soma VP total , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,00

91 81 7. Escolha do lugar da futura ETE 7.1. Considerações O lugar da estação de tratamento de esgoto projetada deve ser escolhido com cuidado, pois tem uma importância considerável sobre o preço total de implantação e operação do empreendimento, e sobre os impactos ambientais associados (odores, paisagem, etc.). É importante verificar se a área não é passível à inundações nos períodos chuvosos e se a distância da cidade é suficiente para garantir que não haja problemas com odores e vetores de doenças. Reator UASB seguido de filtro percolador No caso do reator UASB, onde se supõe que não haja problemas com odores se houver uma boa operação, o único fator a ser considerado é o custo do emissário, somando a distância do final da rede coletora até a ETE e da saída da ETE até o lançamento no rio. Isso faz com que o melhor local a para se implantar a ETE será o que apresentar o menor comprimento de emissário com declividade adequada para que não seja necessária uma estação elevatória. Sistema Australiano de lagoas Para o sistema australiano de lagoas há o problema dos odores gerados pela Lagoa Anaeróbia. Sendo assim, é justificável considerar o uso de uma cobertura na lagoa anaeróbia para evitar a propagação de odores até as habitações mais próximas do empreendimento. Isso viabiliza a implantação da ETE próxima à cidade, evitando gastos com emissários mais longos. A cidade apresenta uma topografia em declive, desde o ponto final da rede coletora até o rio Jacaré-Guaçu, como é visto na Figura 23. Nas figuras 24 e 25 é vista a cidade, o corpo hídrico de lançamento e o ponto final da rede coletora.

92 82 (fonte: CPS Engenharia) Figura 23 - Topografia do final da rede coletora com posição das antigas lagoas.

93 83 (fonte: Google Earth) Figura 24 - Foto aérea da área com topografia exibida na Figura 22. O ponto vermelho se refere ao encontro dos emissários e final da rede coletora.

94 84 Logo, duas alternativas são consideradas como as mais viáveis: Alternativa 1: Implantação no local da antiga ETE desativada. Alternativa 2: Implantação longe das habitações, no lugar sugerido pela CPS Engenharia. Pode-se observar as duas alternativas nas Figuras 25, 26 e 27. Todas estas figuras estão com o eixo Norte alterado para facilitar a visualização. O mesmo está indicado no canto direito das figuras. (fonte: Google Earth) Figura 25 - Panorama geral

95 85 (fonte: Google Earth) Figura 26 - Final da rede coletora e área proposta para as duas alternativas. (fonte: Google Earth) Figura 27 - Alternativas 1 e 2

96 Alternativa 1 Trata-se da alternativa mais próxima à cidade, o que se caracteriza como um ponto negativo, correndo o risco de não satisfazer às exigências da CETESB. Na Figura 28 é possível ver o proposto traçado para os emissários. Somados o emissário de entrada de esgoto bruto na ETE e o de saída de esgoto tratado ao Rio Jacaré-Guaçu, o comprimento total seria de aproximadamente 241,0 m. (fonte: Google Earth) Figura 28 - Rede de emissários do ponto de coleta do esgoto bruto ao lançamento no rio, num total de 241,0m Reator UASB seguido de filtro percolador Esta configuração é a sugerida para o tratamento feito com Reator UASB seguido de filtro percolador, pois apesar de ser próximo à cidade (menos de 500 m), este tratamento tem menos problemas de emissão de maus odores. Logo essa configuração apresenta o benefício de ter a menor extensão de emissários e declividade favorável à operação sem a instalação de estações elevatórias.

97 87 Sistema Australiano de lagoas No caso das lagoas existe a propagação de maus odores, provenientes da lagoa anaeróbia, encontrada no início do processo de tratamento. Apesar disso esta localização não é excluída para este tratamento, pois é possível considerar-se o uso de uma cobertura de na lagoa anaeróbia, para evitar a propagação de odores até as habitações mais próximas do empreendimento. A lagoa anaeróbia possui dimensões em seu coroamento de 30,4 m de largura por 49,4 m de comprimento, ou seja, 1.501,76 m². Na Figura 29 é colocada a proposta de posicionamento das lagoas, aproveitando adequadamente a declividade do terreno e as áreas descampadas próximas ao rio. (fonte: Google Earth) Figura 29 - Alternativa 1, configuração proposta A cobertura de lagoas anaeróbias é uma tecnologia existente e de simples instalação. É composta basicamente por uma geomembrana de PVC, que é disposta flutuando sobre o esgoto, e por um queimador de gás. A membrana é expandida com a exalação dos gases do esgoto que são captados e queimados. Isso evita a emissão dos mesmos na atmosfera.

98 Alternativa 2 Esta alternativa de localização é proposta apenas para o Sistema Australiano de lagoas de estabilização. Ela aparece como possibilidade viável no caso da tecnologia de recobrimento da lagoa anaeróbia se apresentar como inviável, seja por caráter técnico ou financeiro para a região. Foi usado nesta proposta o local sugerido pela CPS Engenharia, que acarreta na utilização de um emissário que margeia a estrada local para levar as águas coletadas até a entrada da ETE. Podemos observar o local proposto na Figura 30. (fonte: Google Earth) Figura 30 - Rede de emissários do ponto de coleta do esgoto bruto ao lançamento no rio, num total de m Devido às diversas variações na topografia do terreno é bem provável que se faça necessária a construção de uma estação elevatória para enviar o esgoto bruto até o local proposto na Alternativa 2.

99 89 Na Figura 31 vemos a disposição das lagoas no terreno sugerido na Alternativa 2. (fonte: Google Earth) Figura 31 - Alternativa 2, configuração proposta Outra observação importante é que o ponto de lançamento no corpo d água foi alterado, sendo que na Alternativa 2 o lançamento é feito cerca de 1,4 km a jusante do local proposto na Alternativa 1. É válido salientar que neste trecho não existe nenhum corpo d água significativo alterando bruscamente a vazão do rio Jacaré-Guaçu. O acréscimo de área de drenagem poderia no máximo aumentar a vazão do rio, melhorando a capacidade do mesmo. Sendo assim, esta alternativa também estaria de acordo com os padrões desejados.