Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental Universidade Federal de Minas Gerais

Transcrição

1 Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental Universidade Federal de Minas Gerais

2

3 Podem ser interpretadas como ações que atendam a um único domicílio, tais como os poços ou cisternas, utilizados para o abastecimento de água, e as fossas, que recebem os efluentes dos esgotos domésticos. podem estar presentes tanto em áreas tipicamente rurais quanto em áreas urbanas (e periurbanas) nas quais as ações coletivas ainda não constituam uma realidade, seja pela ausência do poder público, seja pela inexistência de demanda.

4 As categorias do IBGE para o esgotamento sanitário Tipo de escoadouro de esgotos: Rede geral de esgotos e pluvial Fossa séptica Fossa rudimentar Vala Rios, lagos e oceanos Outra forma Existência de sanitário Existência de banheiro

5 Estão intrinsecamente ligadas a fatores ambientais e climáticos, sociais, econômicos e culturais. O saber de cada um fundamenta as práticas sanitárias realizadas.

6 As políticas de saneamento no Brasil Integralidade Plano Nacional de Saneamento Universalidade - desigualdade no acesso aos serviços coletivos de esgotamento sanitário Equidade diferenças marcantes na gestão.

7 Probabilidade de presença de redes de água e esgotos nos domicílios urbanos brasileiros segundo perfis Perfis Alto Médio Baixo Presença de rede água Presença de rede de 1 0,98 0,74 esgotos 1 0,67 0,01 Fonte: Rezende (2005).

8 Soluções técnicas + dimensões física, social, econômica, política e cultural: conceito de tecnologia apropriada. CAIXA DE PASSAGEM INFILTRAÇÃO NO SOLO INFILTRAÇÃO NO SOLO FOSSA SÉPTICA SUMIDOURO LENÇOL D'ÁGUA

9 Sistema dinâmico x estático Ausência ou presença de transporte hídrico Soluções técnicas (Heller e Chernicharo, 1996): Disposição de excretas Pré-tratamento Disposição final de efluentes no solo Tratamento complementar de efluentes

10 Soluções técnicas individuais para os esgotos sanitários Disposição de excretas Pré-tratamento Disposição final de efluentes no solo Tratamento complementar de efluentes Heller e Chernicharo, 1996 Fossa seca Privada de compostagem Fossa séptica Fossa absorvente Sumidouro Valas de infiltração Fossa seca Fossa negra Valas de evapotranspiração Filtros Escoamento superficial Fossa seca ventilada Fossa seca ventilada geminada Compostagem contínua Compostagem intermitente Filtro anaeróbio Valas de filtração Filtro aeróbio Filtro de areia

11 Abertura para ventilação Porta abrigo Apoio pé Tampa com alça Piso Partes componentes a) Superestrutura ou privada b) Base c) Assento Solo/subsolo d) Buraco buraco Fossa seca Representação esquemática

12 Processo construtivo Revestimento Interferência com o lençol freático Capacidade do buraco T = S x (H - B)/(C x P) T vida útil, em anos S seção do buraco, m 2 H altura total, m B borda livre (0,5 a 1,0 m) C Contribuição per capita (0,040 a 0,060 m 3 /hab.ano) P pessoas utilizando a fossa

13 Tubo de ventilação: controle de odores; controle de moscas. odores Tubo de ventilação moscas tela correntes de ar moscas buraco

14 Tubo de ventilação com tela contra moscas tampa aberta assento Fossa seca ventilada geminada representação esquemática

15 Fossa negra

16 Expressiva carga sociocultural reúso na agricultura. Decomposição microbiológica aeróbia ou anaeróbia. Eliminação de patógenos. Produto: composto condicionador de solos. Umidade 50-60%. Temperatura 55 a 65 oc. Demanda de nutrientes C/N = 25-30; C/N/P = 11:5,5:1 (Jalal, 1969). Variantes: privada de compostagem contínua e intermitente.

17 Separação gravitacional da escuma e dos sólidos, do líquido afluente. Digestão anaeróbia e liquefação parcial do lodo. Armazenamento do lodo. O efluente líquido deve ser encaminhado a um nível posterior de disposição e o lodo e a escuma armazenados devem ser conduzidos a um destino adequado.

18 O uso é indicado para área desprovida de rede coletora, como alternativa de tratamento dos esgotos ou para a retenção de sólidos suspensos. É vedado o encaminhamento de águas pluviais e despejos capazes de causar interferências negativas em qualquer fase do tratamento (água de piscina e caixa d água). Devem observar as distâncias mínimas de 1,5 m de construções, limites de terreno, sumidouro, valas de infiltração e ramal predial de água; 3,0 m de árvores e rede pública de abastecimento; e 15,00 m de poços freáticos e corpos de água. Cálculo de contribuições de despejos para a fossa: o número de pessoas atendidas pelo sistema; coeficiente de retorno de 80% do consumo de água; contribuição de lodo fresco ; o período de detenção dos despejos; taxa de acumulação total de lodo.

19 TABELA 1 - Contribuições unitárias de esgotos por tipo de prédio e ocupantes Prédio Unidade Contribuição de esgotos (C) Contribuição de lodo fresco (Lf) 1. ocupantes permanentes residência padrão alto hab 160 1,00 residência padrão médio hab 130 1,00 residência padrão baixo hab 100 1,00 hotel (exceto lavanderia e cozinha) hab 100 1,00 alojamento provisório hab 80 1,00 2. ocupantes temporários fábricas em gearal hab 70 0,30 escritório hab 50 0,20 edifícios públicos ou comerciais hab 50 0,20 escolas (longa permanência) hab 50 0,20 bares hab 6 0,10 restaurantes cinemas, teatros e similares (curta hab 25 0,10 permanência) hab 3 0,02 sanitários públicos hab 480 4,00 TABELA 2 - Período de detenção dos esgotos, por faixa de contribuição diária Contribuição Tempo de detenção diária (L) dias horas Até ,00 21 de 1501 a ,92 22 de 3000 a ,83 20 de 4501 a ,75 18 de 6001 a ,67 16 de 7501 a ,58 14 Acima de ,50 12 TABELA 3 Taxa de acumulação de lodo (K), em dias Intervalo entre limpezas Valores de k (dias) temperatura ambiente (oc) (anos) t < < t < 20 t > TABELA 4 Profundidade s úteis de Tanques Sépticos Volume útil (m3) Profundidade útil Profundidade útil mínima (m) máxima (m) Até 6,0 1,2 2,2 De 6,0 a 10,0 1,5 2,5 superior a 10,0 1,8 2,8 Fonte: NBR /1993

20 Entrada de esgoto bruto b a a a Escuma h N.A. H c b Saída do efluente Lodo em digestão Lodo digerido W a 5 cm b 5 cm c = 1/3 h = 5 cm H = altura interna total L = comprimento interno total W = largura interior L Fonte: ABNT (1983)

21 V = N (C x T + K x Lf) V = volume útil (litros) N = Número de pessoas (habitantes) C = contribuição de despejos, conforme TAB 1 (L/hab.dia) T = período de detenção dos despejos, conforme TAB 2 (dias) K = taxa de acumulação de lodo, conforme TAB 3 (l/hab.dia) Lf= contribuição de lodo fresco, conforme TAB 1 (l/hab.dia) Recomendações gerais: Diâmetro interno mínimo: 1,10 m. Largura interna mínima: 0,80 m. Relação comprimento/largura - mínimo 2:1, máximo 4:1. Profundidades úteis: variam de um mínimo de 1,20 a um máximo de 2,80 m, dependendo do volume útil da fossa (ver TAB 4).

22 Tanques sépticos de câmaras em série (até 30 pessoas) Cilíndricos: 3 câmaras em série (V/2, V/4, V/4) Prismáticos: 2 câmaras em série (2/3 V, V/3) Intercomunicação entre câmaras: aberturas com área equivalente a 5% da seção vertical útil do tanque. Distância vertical mínima entre extremidade superior da abertura e a lâmina d água: 30 cm. Distância vertical mínima entre a extremidade inferior da abertura e o fundo do tanque: H/2 para períodos de limpeza superiores a 3 anos 2/3H para períodos de limpeza superiores a 3 anos Menor dimensão de cada abertura: 3cm.

23 Variantes: câmaras sobrepostas tipo Imhoff; câmaras sobrepostas (decantação submersa); com sifão acoplado; com leito de secagem associado; associadas a filtro biológico ou valas de infiltração.

24 Funções do dispositivo de entrada : ( Tê ou anteparo sifonante): Evitar perturbações hidráulicas Impedir o retorno da escuma Evitar que os novos dejetos se misturem ao líquido já depurado Conter o gotejamento que pode promover misturas indesejáveis Funções do dispositivo de saída (idem): Reter a escuma e o lodo no interior da fossa Evitar que os novos dejetos se misturem ao líquido já depurado Conter o gotejamento que pode promover misturas indesejáveis Dispositivo para descarga do lodo: bombeamento mangote introduzido no tubo de limpeza; pressão hisdrostática: tubulação em sifão dotada de registro em poço adjacente (carga hidrostática mínima de 1,20 m no sifão e um diâmetro mínimo de 100 mm.

25 Aberturas de inspeção: Objetivam a remoção do lodo e da escuma acumulados e a desobstrução dos dispositivos internos. Abertura mínima de 60 cm. O raio de abrangência máximo para efeito de limpeza do tanque é de 1,50m. As demais dimensões devem ter no mínimo 20 cm. Para tanques com lajes removíveis não há necessidade de aberturas desde que as peças removíveis tenham área igual ou inferior a 0,50 m 2 Em tanques prismáticos, cada câmara deve possuir ao menos uma abertura. Os tanques cilíndricos podem ter uma única abertura (raio de abrangência de 1,50 m para limpeza e a distância entre a lâmina de água e a face inferior do tampão de fechamento 50 cm.

26 DBO: 30 a 55% SS: 20 a 90% Nitrogênio total: 10 a 60% Óleos e graxas: 70 a 90% Pode variar de 1 a 5 anos.

27 Fossa + sumidouro em uma única unidade: 2 unidades quando uma saturar a outra é operada, o lodo da primeira é retirado (após tempo de repouso) reiniciando-se o ciclo. Redução gradual da taxa de infiltração no solo resultado da formação, por ação biológica, de um filme impermeável entre o líquido na fossa e o solo (Greenhalgh, 1985). Deve-se promover a drenagem e a descolmatação do solo. Estabilização do lodo: período mínimo de 1 ano. Dimensionamento: acumulação de lodo como no dimensionamento das fossas secas. infiltração da fase líquida no solo: sumidouro.

28 Unidades cilíndricas ou prismáticas, escavadas no terreno, não impermeabilizadas, que orientam a infiltração subsuperficial dos efluentes no solo. Revestimentos das paredes: alvenaria de tijolos maciços com juntas livres ou tijolos furados, anéis ou placas pré-moldadas de concreto furados, blocos assentados com juntas livres. Variante: cilíndrico concêntrico ao sumidouro, com enchimento da região externa com pedra britada (solos instáveis). Enchimento do fundo 50 cm de espessura (pedra britada, cascalho ou coque). Tampão de fechamento Posicionamento em relação ao lençol freático distância de 1,50 abaixo do sumidouro.

29 A = V / Ci A = área de infiltração (paredes e fundo) V = volume de contribuição de efluentes (l/dia) Ci = coeficiente de infiltração (l/m 2. dia)

30 Fossa séptica sumidouro

31 Escavadas no terreno, profundidades entre 0,60 e 1,00 m e largura entre 0,50 e 1,00 m. São assentados tubos de drenagem perfurados, de diâmetro mínimo igual a 100 mm. A tubulação é envolta em material filtrante apropriado. Número de valas: pelo menos duas, conectadas por caixas de inspeção e caixas de distribuição. Dimensionamento similar ao do sumidouro, mas deve-se considerar o fundo da vala como superfície útil de infiltração. A tubulação do fundo da vala deve apresentar uma declividade entre 1:300 e 1:500 (0,20 a 0,33%). O posicionamento em relação ao lençol freático é de, no mínimo, 1,50 metros do fundo das valas.

32 Leito de areia grossa, sob o qual é implantada rede de tubos perfurados envoltos em cascalho ou pedra britada e em tecido filtrante protetor (máx 80 cm abaixo da superfície do terreno). Superficialmente: camada de 10 cm de espessura com vegetação típica do local. A USEPA (1980) recomenda uma elevada demanda de área para a evapotranspiração, correspondente a 370 a 560 m 2 / família.

33

34 Fluxo vertical ascendente ou descendente. Sólidos biológicos ficam aderidos ao material suporte ou retidos em seus interstícios. Microrganismos degradam os sólidos. Disposição quanto ao projeto: Material do leito: pedra britada n o 4. Altura do leito filtrante: 1,20 m. Profundidade útil: 1,80 m. Diâmetro mínimo: 0,95 m. Largura mínima: 0,85 m. Diâmetro e largura máximos: não devem exceder 3 x a prof. útil (5,40 m). Volume útil mínimo: 1,25 m. Laje do fundo falso: aberturas de 3 cm espaçadas de 15 cm entre si, devendo ficar a 30 cm acima do fundo do filtro. Dispositivo de saída do efluente: vertedor tipo calha (10 cm de largura e comprimento igual ao diâmetro ou largura do filtro). Deve manter o nível do efluente a 30 cm acima do topo do leito filtrante.

35 Cálculo do volume útil (V): V = 1,60 NCT V = volume útil (litros) N = Número de contribuintes (habitantes) C = contribuição de despejos, conforme TAB 1 (L/hab.dia) T = período de detenção dos despejos, conforme TAB 2 (dias) Determinação de seção horizontal (S): S = V/H S = área do filtro (m2) V = volume útil calculado (m3) H = profundidade útil do filtro (1,80 m)

36

37 Tampa de inspeção de inspeção Afluente (efluente do tanque séptico) Afluente (efluente do tanque séptico) Laje perfurada Laje perfurada Canaleta de coleta do efluente Canaleta de coleta do efluente Meio suporte Meio suporte Fundo falso Fundo falso 0,30m 0,40m 0,30m 0,40m Tubo-guia 200mm Tubo-guia 200mm h3 (variável) h2 = 0,60m h2 = 0,60m h1 = 0,60m h1 = 0,60m h2 = 0,60m H = h1 + h2 + h3 H = h1 + h2 + h3 Filtro Anaeróbio Fossa séptica

38 Processo de digestão anaeróbia carbono, nutrientes e sais orgânicos. Teor de água 90% do conteúdo total. SEIXAS, J. (1980). A produção dos 7,2 milhões de biodigestores instalados na China até dezembro 1979, tem um valor energético equivalente a cinco "Itaipus" ou 48 milhões de toneladas de carvão mineral.

39 Dimensionar e elaborar plantas e cortes esquemáticos de um sistema Fossa + Sumidouro ou Fossa + Filtro Anaeróbio, considerando: Contribuição de esgoto advinda de banheiros e de restaurante de uma fábrica: 50 pessoas Intervalo de limpeza do tanque séptico: 1 ano Temperatura média anual: 22 oc

40 SEIXAS, Jorge. "Construção e Funcionamento de Biodigestores", por Jorge Seixas, Sérgio Folle e Delomar Machetti. Brasília, EMBRAPA - DID, p. (EMBRAPA - CPAC. Circular técnica, 4).