CONCEITOS GERAIS E CONCEPÇÃO DE ETEs

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1 CONCEITOS GERAIS E CONCEPÇÃO DE ETEs PHA 3413 Tratamento de Esgoto Sanitário ESCOLA POLITÉCNICA DA USP DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA HIDRÁULICA E AMBIENTAL Prof. Tit. Roque Passos Piveli Prof. Dr. Theo Syrto Octavio de Souza

2 CONCEITOS GERAIS

3 O que é esgoto sanitário? Esgoto doméstico Efluentes industriais Águas de infiltração

4 Por que tratar esgoto sanitário? É a água residuária mais produzida no mundo Impactos ambientais e na saúde pública

5 Composição do esgoto sanitário Sólidos grosseiros Sólidos suspensos e dissolvidos Matéria orgânica Nutrientes: N e P Organismos patogênicos Poluentes específicos O que remover? Com que eficiência? Resoluções CONAMA e decretos estaduais: PADRÕES DE UALIDADE PADRÕES DE EMISSÃO

6 Vazões de esgoto Vazão de esgoto doméstico: ED Função do tamanho da população e de seus hábitos Sujeita a variações diárias e horárias Vazão de esgoto industrial: IND Deve ser analisada caso a caso Vazão de águas de infiltração: INF Função da extensão e condições da rede coletora

7 Vazão de esgoto doméstico med,ed q e C P Onde: q e = consumo efetivo per capita de água (L/hab.dia) uanto efetivamente é fornecido de água por habitante por dia através do sistema de abastecimento de água C = coeficiente de retorno esgoto/água (C= 0,8, usualmente) uanto da água fornecida se converte em esgoto nos domicílios P = população atendida (hab)

8 Vazão de esgoto doméstico Deve-se levar em consideração as variações na contribuição de esgoto doméstico ao longo do ano k 1 : coeficiente de máxima contribuição diária

9 Vazão de esgoto doméstico Deve-se levar em consideração as variações na contribuição de esgoto doméstico ao longo do dia k 2 : coeficiente de máxima contribuição horária k 3 : coeficiente de mínima contribuição horária

10 Vazão de esgoto doméstico Vazão máxima de esgoto doméstico: max, ED med,ed Vazão mínima de esgoto doméstico: k 1 k k 2 min, ED k 3 med,ed NBR 9649 k 1 = 1,2 k 2 = 1,5 k 3 = 0,5 k = 1,8

11 Vazão industrial Pode estar presente ou não Vazão constante ou variável Lançamento na rede de coleta deve obedecer a critérios para não prejudicar as tubulações ou o tratamento Decreto nº (Set/1976) Art. 19: Onde houver sistema público de esgoto, em condições de atendimento, os efluentes de qualquer fonte poluidora deverão ser neles lançados. Art VIII: Regime de lançamento com vazão máxima de até 1,5 vezes a vazão média diária. Art. 19 A: Os efluentes de qualquer fonte poluidora somente poderão ser lançados em sistemas de esgotos, se obedecerem às seguintes condições: I. ph entre 6,0 e 10,0; II. Temperatura inferior a 40 C; III. Materiais sedimentáveis até 20 ml/l;...

12 Vazão de infiltração Infiltração através de juntas, paredes, caixas de passagens, poços de visita. Depende do material da tubulação, da qualidade do assentamento, do nível do lençol freático, do tipo de juntas, do tipo de solo. Taxa de infiltração: Vazão por km de extensão de rede NBR 9649: T INF = 0,05 a 1,0 L/s.km

13 Vazões de projeto Média: med med,ed INF IND Máxima: max k 1 k 2 med,ed INF IND Mínima: min k 3 med,ed INF IND

14 Vazões de projeto uando utilizar cada uma das vazões? Vazão máxima: dimensionamento do gradeamento, caixas de areia, decantadores primários, canalizações entre unidades do tratamento preliminar e primário, elevatórias e linhas de recalque afluente, medidores de vazão, estruturas de entrada Vazão média: dimensionamento de unidades em geral, cálculos de necessidade de reagentes, custos operacionais, balanços de massa Vazão mínima: Verificações em geral

15 Vazões de projeto Exemplo: med,ed med,ed INF ,7 L / s T q INF e C P 1500, L rede 0, L / s Dados: P = hab q e = 150 L/hab.d C = 0,8 k 1 = 1,2 ; k 2 = 1,5; k 3 = 0,5 T inf = 0,2 L/s.km L rede = 200 km Desconsiderar IND L / d CUIDADO COM AS UNIDADES! med max min k 340,1 L / s k 1 3 med,ed k 2 med,ed INF med,ed INF IND INF 166, ,7 L / s 1,2 1,5 166, IND IND 0,5166, ,4 L / s

16 MICROBIOLÓGICOS FÍSICO-UÍMICOS Características do esgoto doméstico Parâmetro Forte Médio Fraco DBO 5,20 (mg/l) DO (mg/l) NTK (mg/l) Nitrogênio Orgânico (mg/l) Nitrogênio Amoniacal (mg/l) Fósforo Total (mg/l) 11 5,6 3,7 Sólidos em Suspensão (mg/l) Fonte: Metcal & Eddy (2016) Parâmetro Médio Coliformes Termotolerantes (NMP/100 ml) Cistos de Protozoários (/100 ml) Vírus (/100 ml) Ovos de helmintos (/100 ml)

17 Cálculo de cargas Cargas: relacionam a concentração de determinado parâmetro e a vazão afluente Representam o fluxo mássico Usualmente: kg/d Podem ser calculadas cargas de DBO, de nitrogênio, de fósforo, de sólidos etc. Carg a concentraç ão vazão UNIDADES!

18 Cálculo de cargas Exemplo: Para med = 206,7 L/s (exemplo anterior) DBO = 300 mg/l NTK = 40 mg N/L Conversão em kg/l Conversão em L/d Carga de DBO = , ,7 kgdbo / d Carga de N = , ,4 kgn / d

19 Contribuições unitárias Podem ser utilizadas na ausência de determinações diretas de parâmetros NBR12209:2011 Parâmetro Contribuição unitária (g/hab.d) DBO 45 a 60 DO 90 a 120 Sólidos Suspensos (SS) 45 a 70 Nitrogênio (N) 8 a 12 Fósforo (P) 1,0 a 1,6 Valor usual 54 gdbo/hab.d (variam geograficamente, recomenda-se investigação local)

20 Contribuições unitárias Exemplo: neste caso, o cálculo da carga é direto P = hab Contribuição unitária de DBO = 54 gdbo/hab.d Carga de DBO = kgdbo / d 1000 A contribuição unitária também pode ser utilizada para calcular a população equivalente, no caso de contribuição industrial: População que produziria a mesma carga de DBO à produzida pela indústria considerada. Exemplo: para uma indústria que produz 1200 kgdbo/d: População equivalente = , hab

21 CONCEPÇÃO DE ETEs

22 Estações de tratamento de esgoto (ETEs) Tratamento preliminar Remoção de sólidos grosseiros/areia/gordura Gradeamento/Caixa de areia/caixa de gordura Tratamento primário Remoção de sólidos sedimentáveis Decantador primário Tratamento secundário Remoção de matéria orgânica Reatores/Lagoas ESTA CLASSIFICAÇÃO É VARIÁVEL DEPENDENDO DO AUTOR Tratamento terciário Remoção de nutrientes/orgânicos complexos/desinfecção Unidades específicas Manejo do lodo Tratamento e disposição do lodo Adensamento/Digestão/Secagem

23 Estações de tratamento de esgoto (ETEs) Diversas possibilidades de combinações de unidades uais utilizar? O que remover do esgoto? uanto remover dos parâmetros selecionados? DEPENDE: Características do esgoto Corpo receptor LEGISLAÇÃO

24 Legislação e Normas Padrões de qualidade das águas: Resolução CONAMA 357/2005 ( Estado de São Paulo: Decreto 8468/76 ( Padrões de emissão: Resolução CONAMA 430/2011 ( Estado de São Paulo: Decreto 8468/76 ABNT NBR 12209:2011: Elaboração de projetos hidráulico-sanitários de estações de tratamento de esgotos sanitários

25 Padrões de qualidade Definem valores máximos para diversos parâmetros após mistura no corpo receptor, para diferentes classes de corpos hídricos Diluição: C C i i i Com o valor máximo de determinado parâmetro permitido na mistura (corpo receptor), pode-se calcular seu valor máximo no efluente da ETE e, por consequência, o grau de tratamento necessário para este parâmetro.

26 Padrões de qualidade CONAMA 357/2005 e Decreto 8468/76 (SP) Exemplos: DBO, OD e Coliformes Águas Doces Classe 2 DBO 5,20 < 5 mg/l OD > 5 mg/l Coliformes termotolerantes < 10 3 NMP/100 ml Águas Doces Classe 3 DBO 5,20 < 10 mg/l OD > 4 mg/l Coliformes termotolerantes < 4x10 3 NMP/100 ml

27 Padrões de qualidade CONAMA 357/2005 Exemplos: Nitrogênio Amoniacal Águas Doces Classes 1 e 2 Nitrogênio amoniacal total 3,7 mg N/L para ph 7,5 2,0 mg N/L para 7,5 < ph 8,0 1,0 mg N/L para 8,0 < ph 8,5 0,5 para ph > 8,5 Águas Doces Classe 3 Nitrogênio amoniacal total 13,3mg N/L para ph 7,5 5,6 mg N/L para 7,5 < ph 8,0 2,2 mg N/L para 8,0 < ph 8,5 1,0 para ph > 8,5

28 Padrões de lançamento CONAMA 430/2011 Limites para concentrações no efluente lançado Complementa os limites requeridos pelos padrões de qualidade Efluentes de sistemas de tratamento de esgoto sanitário ph entre 5 e 9 Temperatura < 40 o C Materiais sedimentáveis até 1 ml/l DBO 5,20 < 120 mg/l ou 60% de redução No Estado de SP este padrão é mais restritivo: <60 mg/l ou 80% de redução Decreto 8468/76

29 Concepções usuais ETE BASEADA EM SISTEMA DE LODOS ATIVADOS CONVENCIONAL

30 Concepções usuais ETE BASEADA EM SISTEMA DE LODOS ATIVADOS CONVENCIONAL ETE Barueri: 9,5 m 3 /s

31 Concepções usuais ETE BASEADA EM SISTEMA DE LODOS ATIVADOS COM AERAÇÃO PROLONGADA

32 Concepções usuais ETE BASEADA EM SISTEMA DE LODOS ATIVADOS COM AERAÇÃO PROLONGADA EM BATELADA

33 Concepções usuais LAGOAS AERADAS SEGUIDAS DE LAGOAS DE DECANTAÇÃO

34 Concepções usuais FILTROS BIOLÓGICOS AERÓBIOS

35 Concepções usuais LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO

36 Concepções usuais ANAERÓBIO + AERÓBIO

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