AULA 16 SISTEMAS DE DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS WASTEWATER DRAINAGE SYSTEMS

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1 DISCIPLINA DE SANEAMENTO AULA 16 / SUMÁRIO AULA 16 WASTEWATER DRAINAGE SYSTEMS Evolução de sistemas de saneamento (evolution) Condição atual do saneamento em Portugal e perspetivas (current situation in Portugal) Constituição de sistemas de saneamento (components of the systems) SANEAMENTO / FEVEREIRO DE

2 REFERÊNCIA A ASPECTOS HISTÓRICOS (a bit of Histoy) 3000 AC: Mohengo-Doro (civilização Hindu, atualmente Paquistão); 1000 a 3000 AC Cnosso, Creta; 500 AC: Cloaca Máxima Romana (cloacarium e curatores clocarium); 1650 DC: 1º Coletor enterrado (Londres); 1800 DC: Coletores/túneis de Paris; 1870 DC: Primeiros sistemas separativos (Lenox e Memphis, USA). Ruínas de uma latrina pública do século I, em Ephessos, Turquia (public latrine in Turkey, I century) Visita em barco aos esgotos de Paris, em 1896 (boat trip to Paris sewages, 1896) SANEAMENTO / FEVEREIRO DE

3 REFERÊNCIA A ASPECTOS HISTÓRICOS EM PORTUGAL (historical aspects in Portugal) D. João II (1400 DC): Limpeza dos canos; 1755: Canalização metódica (coletores unitários em malha); Lisboa: coletores de cascões, ou rateiros ; 1950 Setúbal: canecos à porta para recolha de excreta. Saimel (Pombalino) Cascões SANEAMENTO / FEVEREIRO DE

4 REFERÊNCIA A ASPECTOS HISTÓRICOS EM PORTUGAL (historical aspects in Portugal) Corrente higienista Higyenist line of thought Preocupação com o tratamento dos efluentes e saúde pública (concerns about effluent treatment and public health) Analogia entre infraestruturas nas cidades (abastecimento de água e saneamento) e circulação no corpo humano (artérias e veias). Ecologia e metabolismo urbano). Ecologia e metabolismo urbano. (analogy between city network infrastructures and body circulatory system) Ciclo da água em meio urbano Urban water cycle Metabolismo urbano (entrada de água, químicos, materiais e energia e saída de resíduos líquidos, sólidos e gasosos). Sistema aberto e sistema fechado (reutilização de efluentes, eco-eficiência). (Urban metabolism approach) Circular (grês cerâmico) Ceramic material Ferro fundido Cast iron SANEAMENTO / FEVEREIRO DE

5 REFERÊNCIA A ASPECTOS HISTÓRICOS EM PORTUGAL (historical aspects in Portugal) Séc. XX Construção de Sistemas Separativos 1930: Porto; 40as: parte do Barreiro; 50as: Beja, Caparica, Setúbal, ; Costa de Caparica: primeira rede no País de fibrocimento com juntas estanque; 60as: 60as, 70as: Viseu, Tomar, ; Lisboa, Elvas, ; 80as: Alcanena (recolha de efluentes de fábricas de curtumes, despoluição do Alviela); 90as e 2000s: Sistema da Costa do Estoril; grandes sistemas na região de Lisboa: Alcântara, Chelas e Beirolas, Frielas, S. João da Talha, Quinta da Bomba, Portinho da Costa, Mutela, Vale do Ave, SIMRIA,. SANEAMENTO / FEVEREIRO DE

6 EVOLUÇÃO HISTÓRICA DO TIPO DE SISTEMAS (historical evolution) SANEAMENTO / FEVEREIRO DE

7 EVOLUÇÃO HISTÓRICA DO TIPO DE SISTEMAS (historical evolution) SANEAMENTO / FEVEREIRO DE

8 SITUAÇÃO ACTUAL EM PORTUGAL CURRENT SITUATION IN PORTUGAL BALANÇO DA IMPLEMENTAÇÃO DO PEAASAR Níveis de cobertura em AA e SAR SANEAMENTO / FEVEREIRO DE

9 SITUAÇÃO ATUAL EM PORTUGAL CURRENT SITUATION IN PORTUGAL Service coverage evolution A aprovação do PEAASAR II veio consolidar os objetivos e a estratégia do sector, nomeadamente: Servir 95% da população nacional com sistemas públicos de abastecimento de água; Servir 90% da população nacional com sistemas públicos de drenagem de águas residuais. SANEAMENTO / FEVEREIRO DE

10 SITUAÇÃO ATUAL EM PORTUGAL ALGUNS DESAFIOS ATUAIS O EQUILÍBRIO TARIFÁRIO Current chalenges: Sustainability SUSTENTABILIDADE SOCIAL Socialmente aceitável Como bem essencial a vida e ao bem estar SUSTENTABILIDADE AMBIENTAL Protetor do ambiente Como dissuasor de consumos excessivos Tarifário Equilibrado SUSTENTABILIDADE ECONOMICA E FINANCEIRA Auto/sustentável Como garante da qualidade e continuidade do serviço SANEAMENTO / FEVEREIRO DE

11 CONSTITUIÇÃO DOS SISTEMAS Components of wastewater drainage systems 1. Redes interiores dos edifícios buildings interior networks a1) águas pluviais (stormwater) a2) águas residuais domésticas, industriais e comerciais (wastewater) 2. Ramais de ligação à rede geral de drenagem (branches to connect to the main public network) 3. Rede geral de drenagem: coletores, câmaras de visita, sarjetas de passeio e/ou sumidouros (em redes unitárias ou separativas de águas pluviais); Main network components: pipes, manholes, storm drains SANEAMENTO / FEVEREIRO DE

12 CONSTITUIÇÃO DOS SISTEMAS 4. Estações e condutas de impulsão. Câmaras de parafusos de Arquimedes; Pumping stations and other elevation devices 5. Emissários e intercetores collection and transport pipes 6. Câmaras de retenção de areia e/ou gorduras, a montante das redes de drenagem. Sand and/or fact retention chambers, upstream the drainage network: SANEAMENTO / FEVEREIRO DE

13 CONSTITUIÇÃO DOS SISTEMAS 7. Descarregadores de tempestade (com e sem equipamento de controlo); Weirs for control of overflows 8. Sifões invertidos inverted shyphons 9. Obras especiais: atravessamentos, ponte-canal, lagoas de amortecimento e retenção; Special works. SANEAMENTO / FEVEREIRO DE

14 CONSTITUIÇÃO DOS SISTEMAS 10. Túneis tunnels 11. ETAR WWTP 12. Exutores de lançamento e destino final (emissários submarinos) marine outfalls SANEAMENTO / FEVEREIRO DE

15 DISCIPLINA DE SANEAMENTO AULA 17 / SUMÁRIO AULA 17 SISTEMA DE DRENAGEM DE ÁGUAS RESIDUAIS Exemplos de sistemas regionais de saneamento de águas residuais (constituição e traçado) Examples of existing systems Tipos de sistemas de drenagem. Vantagens e inconvenientes types of systems. Advantages and inconvenients Traçado em planta de colectores em meio urbano Plant layout design Concepção de sistemas de águas residuais Aspectos de projecto. SANEAMENTO / FEVEREIRO DE

16 EXEMPLOS DE SISTEMAS SISTEMA DE SANEAMENTO DA COSTA DO ESTORIL População: hab. Intercetor principal: ø 1,5 m a ø 2,5 m, em 25 km. Diversas estações elevatórias (das zonas baixas) e emissários afluentes ao intercetor geral. ETAR (2 locais) Fase líquida (subterrânea), perto da Guia (Cascais), em beneficiação; Fase sólida (tratamento de lamas), à superfície, no Outeiro da Lota, a 4 km. Exutor submarino com 2 difusores de 400 m, para lançamento no mar (com m de comprimento, a 40 m de profundidade). ETAR (tratamento físico-químico a que se segue filtração e desinfeção por radiação UV, em período balnear) SANEAMENTO / FEVEREIRO DE

17 EXEMPLOS DE SISTEMAS SISTEMA DE SANEAMENTO DA COSTA DO ESTORIL Área de atendimento do Sistema de Saneamento da Costa do Estoril (Concelhos de Oeiras, Cascais e parte de Sintra e Amadora) SANEAMENTO / FEVEREIRO DE

18 EXEMPLOS DE SISTEMAS SISTEMA DE SANEAMENTO DA COSTA DO ESTORIL Representação esquemática do Sistema de Saneamento da Costa do Estoril, com o intercetor, emissários afluentes (Jamor, Barcarena, etc.) e estações elevatórias das zonas baixas ( ) SANEAMENTO / FEVEREIRO DE

19 EXEMPLOS DE SISTEMAS SISTEMA DE SANEAMENTO DE S. JOÃO DA TALHA Localização: concelho de Loures (Freguesias de Bobadela, S ta Iria da Azóia e S. João da Talha); Interceptor Norte: L= 3,8 km; DN 315 a 800 mm (trecho de ligação à ETAR: L = 8 m; DN = 1000 mm); Interceptor Sul: L= 2 km; DN 400 a 600 mm; ETAR Tratamento físico-químico e biológico (por lamas activadas); A funcionar desde 1997; População de projecto = habitantes equivalentes; Q médio doméstico = m 3 /dia; Q médio total (doméstico+industrial) = m 3 /dia. (65% da carga poluente de origem industrial) SANEAMENTO / FEVEREIRO DE

20 EXEMPLOS DE SISTEMAS REPRESENTAÇÃO ESQUEMÁTICA DO SISTEMA DE SANEAMENTO DE S. JOÃO DA TALHA SANEAMENTO / FEVEREIRO DE

21 CONSTITUIÇÃO DOS SISTEMAS COMPONENTS SANEAMENTO / FEVEREIRO DE

22 TIPOS DE SISTEMAS types of systems Decreto Regulamentar nº 23/95 Artigo 116º Unitários Unitary Constituídos por uma única rede de coletores onde são admitidas conjuntamente as águas residuais domésticas, comerciais e industriais, e águas pluviais; recolhem e drenam a totalidade das águas a afastar dos aglomerados populacionais. Separativos Separative Constituídos por duas redes de coletores distintas, uma destinada à drenagem das águas residuais domésticas, comerciais e industriais, e uma outra à drenagem das águas pluviais ou similares. Mistos Mixed Constituídos pela conjugação dos dois tipos anteriores, em que parte da rede de coletores funciona como sistema unitário e a restante como sistema separativo. Separativos parciais ou pseudo-separativos Partialy separative Em que se admite, em condições excecionais, a ligação de águas pluviais de pátios interiores ao coletor de águas residuais domésticas. SANEAMENTO / FEVEREIRO DE

23 TIPOS DE SISTEMAS: VANTAGENS E INCONVENIENTES SISTEMA UNITÁRIO VERSUS SEPARATIVO Unitary versus Separative systems Vantagens do sistema unitário advantages of unitary systems É globalmente menos oneroso cheaper É de mais fácil construção easier to build Permite o tratamento de parte dos caudais pluviais allows the treatment of part of stormwater flows Desvantagens disadvantages Os caudais em excesso, quando chove e é ultrapassada a capacidade da ETAR, são uma mistura de águas residuais comunitárias e pluviais. pelo que a sua rejeição no meio aquático pode acarretar problemas de poluição e contaminação; Combined Sewage Overflows (CSO) can cause pollution problems É difícil manter condições hidráulicas de escoamento em tempo seco (sedimentação de sólidos em suspensão, riscos de formação de gás sulfídrico, odores desagradáveis e corrosão do material dos coletores) adequate hydraulic conditions are hard to maintain during dry weather periods Quando ocorrem as primeiras chuvadas, após uma prolongada estiagem, afluem à ETAR elevadas cargas poluentes First flush effect SANEAMENTO / FEVEREIRO DE

24 TIPOS DE SISTEMAS: VANTAGENS E INCONVENIENTES Desvantagens disadvantages (cont.) SISTEMA UNITÁRIO VERSUS SEPARATIVO As sarjetas, os sumidouros e outros órgãos de entrada na rede têm, em geral, de ser sifonados, por causa dos odores ofensivos (some components need to have a syphon to prevent odour disturbances) O emissário, em sistemas unitários, mesmo de pequena dimensão, pode atingir um diâmetro significativo; nos sistemas separativos de águas pluviais, o grande desenvolvimento do emissário pode ser evitado, desde que o caudal pluvial possa ser rejeitado numa linha de água próxima (transport pipes, even shorter ones, can have large diameters. In separate stormwater systems a shorter pipe can be installed, as long as the discharge is made in a nearby water line) Nos sistemas unitários, os colectores têm de ser construídos com materiais resistentes à corrosão; nos sistemas separativos de águas pluviais tal não é necessário, dado que só transportam água de escoamento superficial, praticamente sem efeitos corrosivos (In separate stormwater systems the pipes do not need to be protected against corrosion) A capacidade da ETAR, a jusante do sistema de drenagem unitário, deverá ser superior (2 a 3 vezes), a que corresponde um investimento inicial e custos de exploração superiores, mesmo que se recorra a descarregadores de tempestade In unitary systems the WWTP capacity is 2 to 3 times higher than in separate systems. SANEAMENTO / FEVEREIRO DE

25 DISPOSIÇÕES REGULAMENTARES PARA NOVOS SISTEMAS Decreto Regulamentar nº 23/95 Artigo 119 : Novos sistemas Regulation for new systems 1. Na concepção de sistemas de drenagem pública de águas residuais em novas áreas de urbanização deve, em princípio, ser adoptado o sistema separativo (a separate systems should be adopted) 2. Em sistemas novos, é obrigatória a conceção conjunta do sistema de drenagem de águas residuais domésticas e industriais e do sistema de drenagem de águas pluviais, independentemente de eventuais faseamentos diferidos de execução das obras (the domestic and industrial drainage systems must be designed together,as well as the stormwater system, independently of being built in different stages) Decreto Regulamentar nº 23/95 Artigo 120 : Remodelação de sistemas existentes remodeling existing systems 1. Na remodelação de sistemas unitários ou mistos existentes deve ser considerada a transição para o sistema separativo (the transition to a separate systems should be considered) SANEAMENTO / FEVEREIRO DE

26 DISPOSIÇÕES REGULAMENTARES / CONCEPÇÃO DOS SISTEMAS DE DRENAGEM Decreto Regulamentar nº 23/95 Artigo 118º System design considerations 1. A concepção dos sistemas de drenagem pública de águas residuais deve passar pela análise prévia e cuidada do destino final a dar aos efluentes, tanto do ponto de vista de protecção dos recursos naturais como de saúde pública e de economia global da obra (the final effluent disposal should be considered, both in terms of natural resources protection, public health and economic aspects) 2. Na drenagem de águas residuais domésticas e industriais deve procurar-se um desenvolvimento da rede de colectores que possa cobrir toda a área a servir, minimizando os custos globais e procurando que o escoamento dos efluentes se faça por via gravítica de modo a favorecer a fiabilidade do sistema (the drainage network should cover the entire service area, as much as possible by gravity flow) SANEAMENTO / FEVEREIRO DE

27 CONCEPÇÃO DOS SISTEMAS / TRAÇADO EM PLANTA Plant layout design Em núcleos urbanos: coletores e câmaras de visita sob em arruamentos (in urban areas the pipes and manholes should be under the street) Fora dos núcleos urbanos: emissários e intercetores em regra, ao longo de linhas de vale (zonas baixas) ou da costa (outside urban areas the collection and transport pipes should develop allong valey lines or allong the shore. Traçado condicionado pelo destino final das águas residuais (the design depends on the final destination of the effluents) a) Distância aos núcleos urbanos A1) traçado ao longo de vales (rios); PRINCÍPIOS GERAIS A2) traçado ao longo da costa, como estações elevatórias (proximidade do oceano ou mares); b) Afastamento da rejeição em zonas balneares (discharge away fom bathing areas) c) Rejeição em locais com boas condições de diluição e dispersão (discharge should be made in areas with good dilution and dispersion conditions) SANEAMENTO / FEVEREIRO DE

28 CONCEPÇÃO DE SISTEMAS SANEAMENTO / FEVEREIRO DE

29 ASPECTOS DE PROJECTO Design main steps recolha de elementos de base para dimensionamento (collection of data); inquérito sobre os condicionalismos locais do Projeto e sobre a área urbanizada abrangida (collection of information about possible restrictions) escolha do tipo de sistema de drenagem mais adequado e do modo como se irá processar o tratamento das águas residuais ou o seu destino final, assim como dos componentes do sistema (choice of type of system and final disposure) análise de soluções alternativas técnico-economicamente viáveis, a fim de encontrar uma situação de compromisso que permita resolver os principais problemas existentes (analysis of alternative solutions) dimensionamento hidráulico-sanitário de todos os coletores, em diâmetro e inclinação, e de todos os outros componentes do sistema correspondentes ao traçado escolhido, para os caudais de projeto (sizing of all of the components) apresentação de peças escritas e desenhadas que permitam a execução das obras e sirvam de base para a sua conveniente exploração (delivery of reposrts and drawings) SANEAMENTO / FEVEREIRO DE

30 ASPECTOS PROJECTO Design aspects 1.Cartografia adequada: levantamento topográfico à escala 1/1000 ou 1/2000 da zona já urbanizada e de zona da futura expansão, onde figura toda a informação adequada (linhas de água, etc.). (use adequate cartography) 2.O traçado é feito em função da topografia da zona (o escoamento é por gravidade), natureza do terreno, interferência com outros serviços existentes (água, luz, telefones, ) e património Consulta de cadastro. (plant layout should take into account a gravity flow, overlaping with other networks and relevant infrastructures) 3.Depois do primeiro traçado em gabinete, deslocação ao local para recolher informações mais detalhadas, entre elas: (visit the area) a) melhor localização dos ramais de ligação (fachada versus retaguarda); b) natureza do terreno (areia, terra ou rocha dura ou branda); c) tipo de acabamento dos pavimentos (betuminoso, calçada, macadame,..); d) modo de atravessamento de linhas de água (pontes, viadutos, etc.). SANEAMENTO / FEVEREIRO DE

31 ASPECTOS DE PROJECTO e) traçado do emissário, ou emissários f) níveis freáticos (problemas na execução da obra e cálculo dos caudais de infiltração); g) se estiverem previstas estações elevatórias analisar se existe energia eléctrica e estudar a localização do colector de recurso; h) mesmo que o projecto não inclua o estudo da estação de tratamento, analisar a sua possível localização; 4. Localização das câmaras de visita (ver aspectos a observar na localização das caixas de visita) (location of manholes) SANEAMENTO / FEVEREIRO DE

32 ASPECTOS A OBSERVAR NA IMPLANTAÇÃO DOS COLECTORES Decreto Regulamentar nº 23/95 Artigo 136º Plant layout constraints 1. A implantação dos colectores deve fazer-se no eixo da via pública. (pipes should be placed on the axis of the paved area) 2. Em vias de circulação largas e em novas urbanizações com arruamentos de grande largura e amplos espaços livres e passeios, os colectores podem ser implantados fora das faixas de rodagem mas respeitando a distância mínima de 1 m em relação aos limites das propriedades. (in large streets with large sidewalks the pipes can be placed outside the paved area) 3. Sempre que se revele mais económico, pode implantar-se um sistema duplo, com um colector de cada lado da via pública (pipes can be installed in both sides of the street if it proves to be economicaly favorable) 4. Na implantação dos colectores em relação às condutas de distribuição de água deve observar-se o disposto no n. 3 do artigo 24. (the placement relative to water supply systems must be ensured) SANEAMENTO / FEVEREIRO DE

33 ASPECTOS A OBSERVAR NA IMPLANTAÇÃO DOS COLECTORES Decreto Regulamentar nº 23/95 Artigo 136º 5. Para minimizar os riscos de ligações indevidas de redes ou ramais, deve adotar-se a regra de implantar o coletor doméstico à direita do coletor pluvial, no sentido do escoamento (the sewage pipe should be installed to the right of the stormwater pipe, considering the flow direction) 6. Não é permitida, em regra, a construção de qualquer edificação sobre coletores das redes de águas residuais, quer públicas quer privadas (no infrastructures can be built over drainage pipes) 7. Em casos de impossibilidade, a construção de edificações sobre coletores deve ser feita por forma a garantir o seu bom funcionamento e a torná-los estanques e acessíveis em toda a extensão do atravessamento ( if the previous rule is impossible to ensure, infrastructures built over drainage pipes should be done ensuring a good functioning of the pipes as well as a full acess and water tightness) SANEAMENTO / FEVEREIRO DE

34 ASPECTOS DE PROJECTO ASPECTOS A OBSERVAR NA LOCALIZAÇÃO DAS CÂMARAS DE VISITA Decreto Regulamentar nº 23/95 Artigo 155º: Câmaras de visita Manhole criteria 1. É obrigatória a implantação de câmaras de visita manhole location criteria a) na confluência dos coletores (in pipe juctions) b) nos pontos de mudança de direção, de inclinação e de diâmetro dos coletores (where pipes change directiopn, slope and diameter) c) nos alinhamentos retos, com afastamento máximo de 60 m e 100 m, conforme se trate, respetivamente, de coletores não visitáveis ou visitáveis (in straigh line pipes manhole distance should not excedd 60 and 100 m for pipes that cannot and can be visited, respectively) 2. Os afastamentos máximos referidos na alínea c) do número anterior podem ser aumentados em função dos meios de limpeza, no primeiro caso, e em situações excecionais, no segundo (maximum distances refered previously can increase depending on the cleaning methods available for the firs case and exceptionally for the second) SANEAMENTO / FEVEREIRO DE