PHA 3203 ENGENHARIA CIVIL E O MEIO AMBIENTE. Prof. Dr. Theo Syrto Octavio de Souza

Transcrição

1 PHA 3203 ENGENHARIA CIVIL E O MEIO AMBIENTE Prof. Dr. Theo Syrto Octavio de Souza (theos@usp.br)

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3 Imperador Amarelo (Huang Di) ( a.c.): é mais importante prevenir a doença que curá-la quando ela surge. Historicamente, políticas públicas de preservação dos mananciais foram implantadas na China Antiga como aplicação deste conceito. Hipócrates (500 a.c.): recomenda a fervura e filtração da água de chuva antes do seu uso para abastecimento público. 1676: O cientista holandês Anton van Leeuwenhoek concebe os primeiros microscópios. Associava-se assim as doenças de veiculação hídrica à presença de microrganismos patogênicos na água

4 Qualidade Adequação da água bruta captada ao padrão para consumo humano: Água Final Padrão de Potabilidade Água Bruta Tempo

5 Portaria MS 518/2004; MS 2914/2011 Art 5º, II: - água potável: água que atenda ao padrão de potabilidade estabelecido nesta Portaria e que não ofereça riscos à saúde

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7 Desestabilização de partículas coloidais para posterior floculação Coagulantes: sais de alumínio e ferro Sulfato de alumínio Cloreto férrico Sulfato férrico Pode ser realizada através da adição de coagulantes em vertedores, calhas ou unidades mecanizadas, desde que garantida elevada agitação UNIDADES DE MISTURA RÁPIDA

8 Processo físico no qual as partículas coloidais são colocadas em contato umas com as outras, de modo a permitir o aumento do seu tamanho físico, alterando, desta forma, a sua distribuição granulométrica Agitação lenta: Floculadores hidráulicos: chicanas Floculadores mecanizados

9 Separação, pela ação da gravidade, dos flocos formados na etapa anterior Decantadores Condições tranquilas de escoamento para manutenção da integridade dos flocos Retirada do lodo de fundo ETAs também geram resíduos

10 Processo de separação sólido-líquido utilizado para promover a remoção de material particulado presente na fase líquida Meio filtrante: composições de diferentes materiais Retro-lavagem com água e/ou ar ETAs também consomem água

11 Eliminação dos microrganismos patogênicos presentes na fase líquida Agente desinfetante: deve ser eficiente, barato e inofensivo ao homem e animais nas concentrações aplicadas Cloro, ozônio, radiação UV

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13 ETA Guaraú

14 Visão geral de ETAs convencionais

15 Adsorção Membranas

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17 É a água residuária mais produzida no mundo Impactos ambientais e na saúde pública

18 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 QUALIDADE PADRÕES DE EMISSÃO Resoluções CONAMA e decretos estaduais

19 O tratamento de esgoto é feito através da combinação de uma ampla gama de unidades que podem ser: Físico-químicas: para separações físicas como gradeamento e sedimentação, e reações químicas de precipitação Biológicas: uso de microrganismos mantidos em altas concentrações para eliminar os poluentes, em tanques denominados reatores biológicos

20 Tratamento preliminar Remoção de sólidos grosseiros/gorduras Gradeamento/caixa de areia Tratamento primário Remoção de sólidos sedimentáveis Decantador/flotador/digestor de lodo Tratamento secundário Remoção de matéria orgânica Reatores biológicos/lagoas Tratamento terciário Remoção de nutrientes/orgânicos complexos Unidades específicas

21 Duas abordagens para os microrganismos em saneamento: Patogênicos Desinfecção Controle do crescimento de biofilmes Habilidades microbianas Tratamento de águas residuárias e contaminantes

22 Infinidade de microrganismos com habilidades variadas EXPLORAÇÃO DE HABILIDADES MICROBIANAS SOLUÇÕES PARA TRATAMENTO DE ÁGUAS RESIDUÁRIAS E RESÍDUOS

23 Processos aeróbios Convertem a matéria orgânica em CO 2 e H 2 O Alta eficiência Necessidade de fornecimento de oxigênio Maiores gastos energéticos Maior produção de lodo Processos anaeróbios Convertem a matéria orgânica em CH 4 e CO 2 Eficiências moderadas Não requer aeração Potencial de produção de energia com o CH 4 Maus odores e corrosão

24 ETE BASEADA EM SISTEMA DE LODOS ATIVADOS CONVENCIONAL

25 ETE BASEADA EM SISTEMA DE LODOS ATIVADOS CONVENCIONAL Sistema aeróbio baseado na manutenção de altas concentrações de lodo no sistema, separando-o do efluente e retornando-o através de recirculação. Desta forma, ele é mantido ativado. ETE Barueri: 9,5 m 3 /s

26 LAGOAS AERADAS SEGUIDAS DE LAGOAS DE DECANTAÇÃO Lagoas com aeração mecanizada, com processo similar ao de lodos ativados. Entretanto, neste caso não há recirculação de lodo, que é simplesmente sedimentado e removido nas lagoas de decantação.

27 FILTROS BIOLÓGICOS AERÓBIOS Tanques preenchidos com meio suporte (brita, plástico) em que cresce biofilme e por onde é percolado esgoto a ser tratado, a partir de irrigação na parte superior

28 LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO Composição de lagoas, sendo a primeira anaeróbia, a segunda com atividade fotossintética de algas que fornecem oxigênio ao sistema, e a terceira para desinfecção através dos raios UV

29 ANAERÓBIO + AERÓBIO Fonte: Chernicharo (2016) Reator biológico anaeróbio de fluxo ascendente, com leito e manta de lodo mantidos no fundo, de forma a reter a biomassa anaeróbia e propiciar alta eficiência de tratamento

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31 Crescente escassez de água: Necessidade de disciplinar o uso Reúso: Grau depende do uso anterior REÚSO POTÁVEL DIRETO REÚSO POTÁVEL INDIRETO Esgoto recuperado por meio de tratamento avançado é injetado diretamente no sistema de água potável Muito arriscado descarga no ambiente e depois captação e tratamento mananciais, poços e recargas de aquíferos

32 REÚSO NÃO POTÁVEL Fins agrícolas Fins recreacionais: lagos, paisagismo, parques, campos esportivos Fins industriais Fins domésticos: descargas sanitárias, jardins, lavagens Manutenção de vazões de cursos de água: diluição de cargas poluidoras, manutenção de vazões mínimas na estiagem Aquicultura Recarga de aquíferos: evitar rebaixamento, intrusão de água do mar, armazenamento de esgoto tratado

33 Padrão de Qualidade USO Qualidade excessiva para determinado uso DESPERDÍCIO DE RECURSOS Premissas básicas Reúso não potável mais seguro que reúso potável Reúso indireto mais seguro que reúso direto Reúso não potável indireto Reúso não potável direto Reúso potável indireto Reúso potável direto RISCO

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35 Metodologias: Poços de injeção: altos custos de construção Infiltração superficial: bacias ou canais de infiltração Tratamento é realizado também pelo solo TSA: Tratamento Solo-Aquífero Desvantagens: Parte da água não é recuperada Grandes áreas para bacias de infiltração Contaminação do aquífero

36 Funções: Tratamento adicional Aumento da disponibilidade do aquífero Reservatório futuro Prevenção de subsidências Prevenção de intrusão de cunha salina Exemplo: Israel Águas pluviais, de cheias e residuárias Recarga no inverno e uso no verão Maior zona de recarga: Menashe Reservatório para recarga de Menashe, Israel

37 Ex: água para mistura no concreto e cura 100 L água/m 3 concreto (Mehta, 2001) É realmente necessário o uso de água potável e nobre para esse fim? Desde que não seja prejudicial ao concreto produzido: REÚSO Texto recomendado: Mehta, P.K. Reducing the environmental impact of concrete. Concrete International, Oct. 2001, 61-66, ecosmartconcrete.com/docs/trmehta01.pdf