AUDITORIA DE OBRAS HÍDRICAS EM EXERCÍCIOS TCU/2011 PROFESSOR: REYNALDO LOPES Olá pessoal!

Transcrição

1 Olá pessoal! Foi com grande alegria que recebi um novo convite para elaborar um curso online do Ponto. O objetivo agora é contribuir para a aprovação dos alunos no concurso para o TCU/2011 por meio de um curso sobre Obras Hídricas. A metodologia utilizada nesse curso consiste em apresentar questões das principais bancas examinadoras sobre Obras Hídricas, com foco no CESPE, banca responsável pelo concurso, e solucionar estas questões de forma direta, focando nos conceitos necessários entender a lógica utilizada nas soluções. Acredito que o sucesso nos concursos se baseie em três pilares: preparação, provas e vontade. A preparação requer muita dedicação, esforço e privações. Também não é suficiente se preparar muito bem se o candidato não consegue ter tranquilidade e concentração no momento da prova. Finalmente, sem acreditar que possa, ninguém consegue a aprovação. Cada pessoa possui motivações próprias e uma forma de se preparar que se adapte melhor, o mesmo se aplica ao momento da prova, por isso não gosto de me alongar muito nessas dicas para estudo e prova. Para que conheçam um pouco melhor minha formação, sou graduado em Eng. Civil pela UnB, Especialista em Eng. de Software pela Unicamp e pela Universidade do Kansas e Mestre em Eng. Aeronáutica pelo ITA. Após 7 anos trabalhando na iniciativa privada, no final de 2007 decidi migrar para o funcionalismo público e comecei a estudar. Depois de muita dedicação, no final do ano de 2008 assumi o cargo de Analista de Finanças e Controle, na CGU, no início de 2009 fui para o cargo de Especialista de Políticas Públicas e Gestão Governamental, do MPOG, e no final do mesmo ano assumi o cargo de Auditor Federal de Controle Externo, no TCU, atualmente minha principal ocupação, além de ser professor titular em faculdade privada de Brasília e consultor eventual na área de Sistemas de Apoio a Decisão do PTARH (Programa de Pós-graduação em Tecnologia Ambiental e Recursos Hídricos), do Departamento de Engenharia Civil da Universidade de Brasília, inclusive havendo publicado alguns artigos na área de Tratamento de Águas Residuárias. Além dos concursos acima, também fui aprovado em alguns outros concursos cujos cargos não assumi, entre os quais vale citar o de Analista de Infraestrutura do MPOG de 2008, na área de Civil e Aquaviários, e o de Analista Judiciário do TJDFT para a área de Engenharia Civil de Prof. Reynaldo Lopes 1

2 Conteúdo e cronograma Nosso curso será baseado no edital CESPE nº 2 TCU AUFC, de 26 de agosto de 2011, cargo 2, para a área de Obras Hídricas, apresentado a seguir, distribuiremos inicialmente o conteúdo do nosso curso em 9 (nove) aulas. Diferentemente de outras áreas, Auditoria de Obras Hídricas no edital acima citado não trouxe muitas novidades em relação ao último do concurso do TCU para obras públicas, em O planejamento de aulas é o seguinte: Aula Data Conteúdo 00 30/Ago 4 - Obras de saneamento: tratamento de esgoto (ETE s, lagoas de estabilização, fossas sépticas); 01 06/Set Conceitos básicos de Hidrologia; Bacia Hidrográfica; Ciclo Hidrológico /Set 1 - Principais estruturas hidráulicas (barragens, soleiras, órgãos extravasores, tomadas d água, canais, condutos sob pressão, túneis, bueiros): tipos; finalidade; seções típicas; pré-dimensionamento; aspectos construtivos /Set 2 - Aproveitamento hidrelétrico: avaliação de potencial hidráulico; estruturas componentes; turbinas (tipos e aplicação) e geradores; aspectos construtivos; vantagens e desvantagens em relação a outras formas de geração de energia /Set 3 - Irrigação e drenagem: conceito, finalidade, aspectos construtivos; principais condicionantes de um projeto de irrigação; operação e manutenção de um perímetro de irrigação /Set 4 - Obras de saneamento: coleta e transporte de esgoto /Set 4 - Obras de saneamento: abastecimento d água captação, adução, tratamento (ETA s), recalque, reservação, distribuição /Out 4 - Obras de saneamento: obras de defesa contra inundação e de macrodrenagem reservatórios de cheias, bacias de acumulação, alargamento de calhas fluviais, canalização de cursos d água, reflorestamento da bacia hidrográfica; Prof. Reynaldo Lopes 2

3 aspectos construtivos; operação e manutenção /Out 5 - Obras portuárias: tipos de portos (genéricos e especializados); obras de implantação e de manutenção; principais equipamentos de operação; estruturas de proteção e atracamento; canal de acesso; aspectos construtivos; operação e manutenção. Esta é uma aula demonstrativa, para que conheçam a dinâmica do curso e o formato como ele será apresentado. Assim, abordaremos um assunto relativamente pequeno em relação a todo o conteúdo previsto para o curso. Agora vamos à nossa aula demonstrativa! 4 - Obras de saneamento: tratamento de esgoto (ETE s, lagoas de estabilização, fossas sépticas) 1. (MP/2010) Decantadores primários são unidades de tratamento preliminar de esgotos sanitários, com a finalidade de remoção de sólidos sedimentáveis. Para responder esta questão, façamos inicialmente uma breve revisão sobre os níveis de tratamento de águas residuárias. O grau de proteção dos poluentes no tratamento, de forma a adequar o lançamento a uma qualidade desejada ou ao padrão de qualidade vigente está associado aos conceitos de nível de tratamento (figura abaixo). Prof. Reynaldo Lopes 3

4 Figura Níveis de tratamento Os níveis de tratamento podem ser divididos em preliminar, primário, secundário e terciário. 1 - No tratamento preliminar, são removidos sólidos grosseiros, gorduras e areia; 2 - No tratamento primário, há a sedimentação dos sólidos sedimentáveis e flotação dos sólidos dissolvidos. Configura-se também na digestão e secagem do lodo. São representados por sistemas compactos (sedimentação e digestão, tanque Imhoff semelhante aos tanques sépticos comuns, contendo uma câmara superior de sedimentação e outra inferior de digestão, com comunicação entre os dois compartimentos unicamente por uma fenda que dá passagem aos lodos) e anaeróbios (lagoa anaeróbia, reator de fluxo ascendente). Nos dois primeiros níveis de tratamento (preliminar e primário) predominam os mecanismos físicos de remoção de poluentes. 3 No tratamento secundário predominam os processos biológicos, tais como filtração biológica, processos de lodos ativados, decantação intermediária ou final (lodo flocoso ou biomassa) e lagoas de estabilização aeróbias (facultativa ou Prof. Reynaldo Lopes 4

5 aerada). O objetivo é a remoção de matéria orgânica e, eventualmente, de nutrientes (nitrogênio e fósforo). 4 O tratamento terciário é raro no Brasil e destina-se à remoção de poluentes específicos (usualmente tóxicos ou compostos não biodegradáveis) ou a remoção complementar de poluentes não suficientemente removidos no tratamento secundário. Tratamento preliminar destina-se à remoção de sólidos grosseiros, gordura e areia, utilizando mecanismos físicos, como peneiramento e sedimentação. Figura Tratamento preliminar Vejamos de forma mais detalhada como é feita a remoção dos sólidos nesta fase preliminar: 1 - Remoção de sólidos grosseiros - Realizados por meio de gradeamento e peneiramento. As finalidades dessa etapa consistem na proteção dos dispositivos de transporte e tratamento de esgoto, proteção dos corpos receptores e pequena remoção da carga poluidora. 2 - Remoção de areia - Tem por finalidade abrandar os efeitos negativos ao funcionamento dos componentes das instalações a jusante, bem como diminuir o assoreamento tanto da ETE quanto do corpo receptor. A remoção da areia é realizada por meio de caixas de areia, por onde o esgoto passa, diminuindo sua velocidade e permitindo a decantação desses sólidos mais pesados. 3 Remoção de materiais flutuantes (graxas e óleos) Estes materiais ficam na superfície e são removidos do tanque para posterior tratamento. Outra forma de remoção ocorre por meio da utilização de caixas de gordura. Um esquema de uma caixa de gordura é apresentado na figura seguinte. Prof. Reynaldo Lopes 5

6 Figura - Desenho esquemático de tipos de caixas de gordura. Além das unidades citadas, há também uma unidade de medição de vazão. Usualmente são utilizadas calhas Parshall, onde o nível d água pode ser relacionado com a vazão que passa por esta estrutura. Pode-se também adotar vertedouros (retangulares ou triangulares) para a mesma função de medição de vazão, a qual é calculada teoricamente (fórmula matemática), em função da altura da lâmina d água sobre a soleira. Figura Calha Parshall Passemos para a fase seguinte da nossa Estação de Tratamento de Esgotos. Prof. Reynaldo Lopes 6

7 O Tratamento primário destina-se à remoção de sólidos em suspensão sedimentáveis e sólidos flutuantes. Após passar pela fase preliminar, os esgotos contêm ainda sólidos não-grosseiros que podem ser removidos por sedimentação (parte desses sólidos é formada por matéria orgânica). Os tanques de decantação podem ser circulares ou retangulares. Os esgotos fluem em baixa velocidade, propiciando tempo suficiente para que ocorra a sedimentação. Essa massa de sólidos é denominada lodo primário bruto. Em ETEs ela é retirada por meio de tubulação única ou raspadores mecânicos e bombas em tanques maiores. As fossas sépticas (tanques sépticos) são também uma forma de tratamento em nível primário. Elas e suas variantes (como os tanques Imhoff) são basicamente decantadores, onde os sólidos sedimentáveis são removidos para o fundo, permanecendo nestes um tempo suficiente para sua estabilização (que se dará em condições anaeróbias). Voltando à questão, o item confundiu as definições de tratamento primário e preliminar. Resposta: E 2. (CGU/2008) O tratamento de esgotos visa à remoção dos poluentes, de forma a adequar o efluente aos padrões de qualidade do corpo receptor. Assinale a opção que define corretamente os níveis de um tratamento. a) O tratamento preliminar é responsável pela remoção de solos sedimentáveis e, em decorrência, parte da matéria orgânica. b) No tratamento terciário, no qual predominam mecanismos biológicos, o objetivo é principalmente a remoção de matéria orgânica e eventualmente nutrientes (nitrogênio e fósforo). c) O tratamento secundário objetiva a remoção de poluentes específicos, usualmente tóxicos ou compostos não-biodegradáveis. Prof. Reynaldo Lopes 7

8 d) Nos tratamentos preliminar e primário predominam os mecanismos físicos de remoção de poluentes. e) Nos países em desenvolvimento, é raro o tratamento secundário. A seguir serão comentados os itens da questão, julgando cada um deles verdadeiro ou falso. a) O tratamento preliminar é responsável pela remoção de solos sedimentáveis e, em decorrência, parte da matéria orgânica. Novamente o item confundiu as definições de tratamento primário e preliminar. b) No tratamento terciário, no qual predominam mecanismos biológicos, o objetivo é principalmente a remoção de matéria orgânica e eventualmente nutrientes (nitrogênio e fósforo). O tratamento secundário geralmente consiste num processo biológico, do tipo lodo ativado ou do tipo filtro biológico, onde a matéria orgânica (poluente) é consumida por microorganismos nos chamados reatores biológicos. Estes reatores são normalmente constituídos por tanques com grande quantidade de microorganismos aeróbios, havendo por isso a necessidade de promover o seu arejamento. O esgoto saído do reator biológico contem uma grande quantidade de microorganismos, sendo muito reduzida a matéria orgânica remanescente. A eficiência de um tratamento secundário pode chegar a 95% ou mais dependendo da operação da ETE. Os microorganismos sofrem posteriormente um processo de sedimentação nos designados sedimentadores (decantadores) secundários. No fim do tratamento secundário, as águas residuais tratadas apresentam um reduzido nível de poluição por matéria orgânica, podendo na maioria dos casos, serem despejadas no meio ambiente receptor. O tratamento terciário normalmente acontece antes do lançamento final no corpo receptor, quando é necessário proceder à desinfecção das águas residuais tratadas para a remoção dos organismos patogênicos ou, em casos especiais, à remoção de determinados nutrientes, como o nitrogênio (azoto) e o fósforo, que podem potenciar, isoladamente e/ou em conjunto, a eutrofização das águas receptoras. Prof. Reynaldo Lopes 8

9 O item tenta confundir o candidato entre os conceitos de tratamento secundário e terciário. c) O tratamento secundário objetiva a remoção de poluentes específicos, usualmente tóxicos ou compostos não-biodegradáveis. Novamente o item confunde os conceitos de tratamento terciário com o secundário. d) Nos tratamentos preliminar e primário predominam os mecanismos físicos de remoção de poluentes. Como vimos acima, o item apresenta uma afirmativa verdadeira. e) Nos países em desenvolvimento, é raro o tratamento secundário. Tratamentos até o nível secundário são comuns, mesmo em países em desenvolvimento. Raras nestes países são as estações de tratamento com nível terciário. Resposta: D 3. (MPOG/2008) Sumidouro, vala de infiltração e vala de filtração são alternativas para a disposição dos sólidos removidos periodicamente das fossas sépticas. Para responder a esta questão, façamos uma breve revisão teórica sobre métodos de tratamento primário. Tanques e fossas sépticas Os tanques e fossas sépticas são normalmente aplicáveis no meio rural ou em conjuntos habitacionais. A figura abaixo traz um arranjo deste tipo de estrutura. Prof. Reynaldo Lopes 9

10 Figura: Funcionamento típico de um tanque séptico Como os níveis de eficiência na remoção de matéria orgânica das fossas/tanques sépticos são baixos, tais mecanismos são geralmente complementados com o uso de pós-tratamento (filtros anaeróbios) ou por sistemas de infiltração no solo (sumidouros, valas de infiltração e valas de filtração). O lodo deve ser recolhido num intervalo de alguns anos, já saindo estabilizado (não sujeito mais a "putrefação" e, conseqüentemente, com reduzido potencial de produção de odores), mas contaminado por patogênicos. Para o dimensionamento dessas estruturas de infiltração deve ser previsto um teste de absorção do solo. Esse ensaio visa a avaliar o coeficiente de percolação através da camada estudada e fornece as características daquele solo para receber esgotos para infiltração. Vamos apresentar alguns desses conceitos: - Filtro anaeróbio - Unidade destinada ao tratamento de esgoto, mediante afogamento do meio biológico filtrante. - Sumidouro ou poço absorvente - Poço seco (não impermeabilizado) escavado no chão, que se destina a orientar a infiltração de água residuária no solo. Prof. Reynaldo Lopes 10

11 Figura: Poço absorvente ou sumidouro - Vala de infiltração - Sistema de disposição do efluente do tanque séptico, que orienta sua infiltração no solo, consistindo em um conjunto ordenado de caixa de distribuição, caixas de inspeção e tubulação perfurada assente sobre a camadasuporte de pedra britada. Prof. Reynaldo Lopes 11

12 Figura 17: Vala de Infiltração - Vala de filtração Adotada quando a capacidade de infiltração do solo ou a possibilidade de poluição do lençol não permitirem a adoção de sumidouro ou valas de infiltração. Consiste em um conjunto ordenado de caixa de distribuição, caixas de inspeção, tubulações perfuradas superiores, para distribuir o efluente sobre leito biológico filtrante, e tubulações perfuradas inferiores, para coletar o filtrado e encaminhá-lo à disposição final. Prof. Reynaldo Lopes 12

13 Figura: Vala de Filtração Deve-se prezar pela proteção do lençol freático, evitando sua contaminação pela infiltração das águas decorrentes de fossas sépticas. Os tanques sépticos devem observar as seguintes distâncias horizontais mínimas: a) 1,50 m de construções, limites de terreno, sumidouros, valas de infiltração e ramal predial de água; b) 3,0 m de árvores e de qualquer ponto de rede pública de abastecimento de água; c) 15,0 m de poços freáticos e de corpos de água de qualquer natureza. O funcionamento das fossas sépticas dá-se da seguinte forma: - Retenção do esgoto: O esgoto é detido na fossa por um período prédeterminado, variando de 12 a 24 horas (tempo de detenção hidráulica). - Decantação do esgoto: Simultaneamente à retenção do esgoto, começa o processo de decantação, onde 60% a 70% dos sólidos em suspensão são sedimentados, formando um lodo de aspecto semilíquido. Os sólidos não sedimentados (óleos, graxas, gorduras e materiais misturados com gases) emergem e são retidos na superfície do líquido. Esse material recebe a denominação de escuma. - Digestão anaeróbia do lodo: Tanto o lodo quanto a escuma são degradados pelas bactérias anaeróbias, degradando o material volátil e organismos patogênicos. Num intervalo de 1 a 5 anos, o lodo deve ser removido e disposto em ETE, aterro sanitário, usina de compostagem ou mesmo em um campo agrícola (nesse último caso, apenas se ele não for voltado ao cultivo de hortaliças, frutas rasteiras e legumes consumidos crus). - Redução do volume de lodo: Após a digestão anaeróbia, o lodo apresenta seu volume bastante reduzido, adquirindo características estáveis permitindo uma disposição mais segura do efluente líquido. Prof. Reynaldo Lopes 13

14 O dimensionamento das fossas sépticas se dá a partir de dados como número de contribuintes, período de detenção do esgoto na fossa, período de armazenamento do lodo e contribuição de lodo e vazão de esgoto por pessoa. As fossas/tanques podem ser (i) de câmara única, (ii) câmaras sobrepostas ou (iii) câmaras em série. A fossa séptica de câmara única apresenta apenas um compartimento, em cuja zona superior devem ocorrer processos de sedimentação e de flotação e digestão da escuma, prestando-se a zona inferior ao acúmulo e digestão do lodo sedimentado (conforme figura 15). Dentre os tanques sépticos de câmaras superpostas, os mais conhecidos são os tanques Imhoff e OMS, os quais destinam-se ao tratamento primário do esgoto, à semelhança dos tanques sépticos comuns. Compõem-se de uma câmara superior de sedimentação e outra inferior de digestão. A comunicação entre os dois compartimentos é feita unicamente por uma fenda que dá passagem aos lodos. A única diferença entre a fossa OMS e o tanque Imhoff está no detalhe da construção da câmara de decantação. Na OMS, esta câmara é vedada por cima, impedindo qualquer comunicação de gases entre os dois compartimentos. Os dispositivos de entrada e saída do esgoto no tanque Imhoff são semelhantes aos dos tanques comuns. O esgoto penetra na câmara de decantação onde esta se processa; a parte sedimentável precipita-se na câmara de digestão através de uma abertura (fenda), com 15cm de largura e comprimento igual à câmara de decantação. O tanque Imhoff apresenta as seguintes vantagens sobre o tanque séptico: - menor tempo de retenção, que poderá ser reduzido até duas horas, tornando-o mais econômico; - melhor digestão, pois com a ausência de correntes ascendentes e descendentes, o processo de digestão não é perturbado, obtendo-se maior eficiência; - melhor efluente, uma vez que devido à eficiência dos processos, de decantação e digestão, o líquido efluente é praticamente livre de partículas sólidas e tem a qualidade bacteriológica bastante melhorada; - atendimento a populações maiores, pois se aplicam economicamente para atender até cerca de pessoas. Prof. Reynaldo Lopes 14

15 Figura: Tanque Imhoff Por fim, as fossas do tipo câmaras em série apresentam unidades com dois ou mais compartimentos contínuos, dispostos seqüencialmente no sentido do fluxo do líquido e interligados adequadamente, nos quais devem ocorrer, conjunta e decrescentemente, processos de flotação, sedimentação e digestão. Para as fossas operadas racionalmente, a eficiência na redução dos sólidos em suspensão pode alcançar até 60%. Para a DBO, a eficiência varia entre 30% e 65%. Há também a solução individual denominada fossa seca. Destina-se à disposição direta e exclusiva de urina e fezes humanas, sem o uso de água para transportálas. Podemos dizer que, sem água, é menor o alcance do poluente no trajeto de infiltração no solo. A fossa seca consiste numa escavação não profunda no terreno, mas construída em plano mais baixo que o do poço freático e no mínimo a 15 m de distancia deste. Deverá ficar pelo menos 1,50 m acima do lençol Prof. Reynaldo Lopes 15

16 freático e estar protegida por abrigo que não permita a entrada de luz, evitando assim a proliferação de moscas no local. Figura: Fossa seca A profundidade da fossa seca varia com as características do solo, o nível de água do lençol freático etc., recomendando-se valores em torno de 2,50m. Como vantagens da fossa seca podemos listar: baixo custo; simples operação e manutenção; não consome água; risco mínimo à saúde; recomendada p/ áreas de baixa e média densidade aplicável a tipos variados de terrenos; permite o uso de diversos materiais de construção (concreto armado, tijolos, madeiras etc.). Como desvantagem, o fato de: ser imprópria para áreas de alta densidade; poder poluir o subsolo; requerer solução para outras águas servidas. Há ainda uma variante desse tipo de fossa, a fossa estanque. Pode ser adotada em situações semelhantes às da fossa seca. Por ser impermeabilizada, é utilizada quando o lençol encontra-se próximo à superfície, quando há risco de contaminação de poços e quando os terrenos são de difícil escavação ou desmoronáveis. Voltando à questão, conforme visto acima, esses processos são utilizados para a disposição do efluente líquido tratado pelas fossas sépticas, não dos sólidos. Resposta: E Prof. Reynaldo Lopes 16

17 (TCU/2009) O tratamento dos esgotos é usualmente classificado em preliminar, primário, secundário e terciário. Em relação aos diversos sistemas de tratamento, julgue os itens que se seguem. 4. (TCU/2009) O reator anaeróbio de manta de lodo é um sistema de tratamento de esgoto de nível terciário, em que a DBO é estabilizada anaerobicamente por bactérias dispersas no reator. Para responder a esta questão, façamos uma breve revisão teórica sobre tratamento anaeróbio de águas residuárias, classificado como secundário pela literatura. Tratamento realizado por bactérias que não necessitam de oxigênio para sua respiração. Esses sistemas têm como vantagem não precisarem de grandes áreas disponíveis. Reator anaeróbio com manta de lodo Os reatores anaeróbios de manta de lodo também são denominados de reatores anaeróbios de fluxo ascendente (RAFA ou UASB, em inglês). Nesses reatores, a biomassa cresce dispersa no meio, sendo que sua concentração é bastante elevada, caracterizando uma manta de lodo. Em função dessa concentração, o volume requerido para os reatores é bastante reduzido. O fluxo do esgoto afluente é ascendente, passando em conjunto dos gases pela manta de lodo. No topo do reator, uma estrutura não permite que os sólidos saiam junto do esgoto clarificado. Nesse sistema, a produção de lodo é baixa, sendo que o mesmo já sai estabilizado (sem mais odor, sem putrefação), sendo necessário somente sua desidratação em leitos de secagem. Os reatores UASB usualmente não produzem um efluente que se adeque à maior parte dos padrões de lançamento. Por este motivo, freqüentemente é necessária a incorporação de um pós-tratamento, que pode ser biológico (aeróbio ou anaeróbio) ou físico-químico (com adição de coagulantes). Prof. Reynaldo Lopes 17

18 Filtro anaeróbio A DBO é convertida anaerobiamente por bactérias aderidas a um meio suporte (usualmente pedras) no reator. O tanque trabalha submerso, e o fluxo é ascendente. O sistema requer decantação primária (freqüentemente fossas sépticas). A produção de lodo é baixa, e o lodo já sai estabilizado. O sistema requer decantação primária (frequentemente em fossas sépticas). Figura: Sistemas Anaeróbios Na figura abaixo, temos um filtro anaeróbio visto com maior detalhe. Prof. Reynaldo Lopes 18

19 Figura: Filtro Anaeróbio Voltando à questão, realmente a DBO é estabilizada anaerobicamente por bactérias dispersas no meio. Entretanto, esse tipo de tratamento (predominantemente biológico) é de nível secundário e não terciário. Resposta: E Prof. Reynaldo Lopes 19

20 5. (TCU/2009) Entre os sistemas de tratamento primário está a infiltração lenta, que consiste na disposição do esgoto no solo, de maneira controlada, de modo que os poluentes fiquem retidos no solo e a parte líquida recarregue o aquífero. Para responder a esta pergunta, façamos uma revisão sobre métodos de disposição sobre o solo, classificados como sistemas de tratamento secundário pela literatura. O local mais comum de disposição dos esgotos são os cursos de água. No entanto, a disposição no solo é também viável. Assim, a disposição de esgotos no solo pode ser considerada uma forma de tratamento, de disposição final ou de ambos. No solo, ocorrem vários mecanismos de remoção de poluentes, por exemplo: de ordem física (sedimentação, filtração); de ordem química (reações químicas, precipitação); e de ordem biológica (biodegradação). Os tipos mais comuns de aplicação no solo são: irrigação (infiltração lenta); infiltração rápida; infiltração subsuperficial; e aplicação com escoamento superficial. Infiltração lenta Os esgotos são aplicados ao solo, fornecendo água e nutrientes necessários para o crescimento das plantas. Parte do líquido é evaporada, parte percola no solo, e a maior parte é absorvida pelas plantas. As taxas de aplicação no terreno são bem baixas. O líquido pode ser aplicado segundo os métodos da aspersão, do alagamento, e da crista e vala. Este é um processo de fertirrigação. Infiltração rápida Os esgotos são dispostos em bacias rasas. O líquido passa pelo fundo poroso e percola pelo solo. A perda por evaporação é menor, face às maiores taxas de aplicação. A aplicação é intermitente, proporcionando um período de descanso para o solo. Os tipos mais comuns são: percolação para a água subterrânea, recuperação por drenagem subsuperficial e recuperação por poços freáticos. Infiltração subsuperficial O esgoto pré-decantado é aplicado abaixo do nível do solo. Os locais de infiltração são preenchidos com um meio poroso, no qual ocorre o tratamento. Os tipos mais comuns são as valas de infiltração e os sumidouros. Prof. Reynaldo Lopes 20

21 Aplicação escoamento superficial Os esgotos são distribuídos na parte superior de terrenos com uma certa declividade, através do qual escoam, até serem coletados por valas na parte inferior. A aplicação é intermitente. Os tipos de aplicação são: (i) aspersores de alta pressão, (ii) aspersores de baixa pressão e (iii) tubulações ou canais de distribuição com aberturas intervaladas. Prof. Reynaldo Lopes 21

22 Figura: Disposição no solo Prof. Reynaldo Lopes 22

23 Esse método encaixa-se mais propriamente no tratamento secundário. Apesar de que no solo ocorrem processos de ordem física (sedimentação, filtração); de ordem química (reações químicas, precipitação); e de ordem biológica (biodegradação). Mas para quem tivesse a dúvida quanto à classificação do método nos níveis de tratamento acertaria a questão ao observar que um método em que ocorresse apenas tratamento primário não produziria um efluente que devesse recarregar o aqüífero. Resposta: E 6. (TCU/2009) As lagoas de estabilização facultativas fazem parte do tratamento secundário, em que a DBO solúvel e finamente particulada é estabilizada aerobicamente por bactérias dispersas no meio líquido e a DBO suspensa tende a sedimentar-se. Para responder a esta questão, façamos uma revisão sobre alguns dos mais importantes métodos de tratamento secundário, as Lagoas de estabilização. Consistem no sistema mais simples de tratamento de esgotos, construídas por meio de escavação no terreno natural cercados de taludes de terra. Os esgotos entram em uma extremidade e saem em outra. São classificadas praticamente em quatro tipos principais: (1) anaeróbias, (2) facultativas, (3) de maturação e (4) aeróbias ou de alta taxa. Deve-se ter em mente que a decomposição aeróbia é mais rápida que a anaeróbia. Lagoas facultativas Funcionam por intermédio da ação de algas e bactérias sob a influência da luz solar. A matéria orgânica serve como fonte de energia para as bactérias e, quando em suspensão, sedimenta e é decomposta por organismos anaeróbicos. A matéria orgânica dissolvida continua suspensa e sua decomposição é realizada pelas bactérias facultativas (sobrevivem em superfícies aeróbias e anaeróbias). Em geral, na região próxima à superfície da lagoa há oxigênio, já que ocorre fotossíntese. Na medida em que aprofunda, a penetração de luz diminui, o que ocasiona a predominância do consumo de oxigênio (respiração) sobre a sua produção (fotossíntese). As lagoas facultativas têm profundidade que varia de 1,00m a 1,50m e tempo de detenção hidráulica próximo a 20 dias. Prof. Reynaldo Lopes 23

24 Lagoas anaeróbias Muitas vezes, as lagoas facultativas necessitam de grandes áreas disponíveis. A adoção de lagoas anaeróbias antes das facultativas permite uma redução na área dessas últimas, já que aproximadamente 50% da DBO podem ser removidos nas lagoas anaeróbias. Não dependem da ação fotossintética das algas, sendo construídas com profundidades variando entre 2m a 5m, propiciando decomposição anaeróbia da matéria orgânica. Seu tempo de detenção hidráulica nunca é inferior a três dias. As algas e bactérias vivem harmonicamente, onde as primeiras produzem oxigênio necessário para a digestão aeróbia promovida pelas bactérias aeróbias. Lagoas aerada facultativa Os mecanismos de remoção da DBO são similares aos de uma lagoa facultativa. No entanto, o oxigênio é fornecido por aeradores mecânicos, ao invés de através da fotossíntese. Com isso, o tempo de detenção necessário diminui (para 5 a 10 dias) e o requisito de área é bem inferior. Como a lagoa é também facultativa, uma grande parte dos sólidos do esgoto e da biomassa sedimenta (a agitação mecânica não é capaz de manter todos os sólidos em suspensão), sendo decomposta anaerobiamente no fundo. Lagoa aerada de mistura completa lagoa de decantação A energia introduzida por unidade de volume da lagoa é elevada, o que faz com que os sólidos (principalmente a biomassa) permaneçam dispersos no meio líquido, ou em mistura completa. A decorrente maior concentração de bactérias no meio líquido aumenta a eficiência do sistema na remoção da DBO, o que permite que a lagoa tenha um volume inferior ao de uma lagoa aerada facultativa (tempo de detenção de 2 a 4 dias). No entanto, o efluente contém elevados teores de sólidos (bactérias), que necessitam ser removidos antes do lançamento no corpo receptor. A lagoa de decantação a jusante proporciona condições para esta remoção (tempo de detenção de aproximadamente 2 dias). O lodo da lagoa de decantação deve ser removido em um período de alguns anos. A área requerida por esse sistema é a menor dos sistemas de lagoas, mas os aspectos relativos ao manuseio do lodo podem ser complicados. Lagoas de alta taxa As lagoas de alta taxa são concebidas para maximizar a produção de algas, em um ambiente totalmente aeróbio. Para tanto, as lagoas possuem reduzidas profundidades (0,30m e 0,50m), garantindo a penetração da energia luminosa Prof. Reynaldo Lopes 24

25 em toda a massa líquida. Em decorrência, a atividade fotossintética é elevada, proporcionando altas concentrações de oxigênio dissolvido e a elevação do ph. Estes fatores contribuem para o aumento na taxa de mortandade de microrganismos patogênicos e para a remoção de nutrientes. As lagoas de alta taxa recebem uma elevada carga orgânica por unidade de área superficial. Há usualmente a introdução de uma moderada agitação na lagoa, alcançada por meio de equipamento mecânico de baixa potência. O esgoto afluente a esse tipo de lagoa já deve ter sido decantado anteriormente, por meio de uso de lagoas anaeróbias ou até mesmo facultativas. A alta produção de algas lhe dá a característica de um poderoso método de produção de proteína, sendo de 100 a vezes mais produtiva que a agricultura convencional. Lagoas de maturação O objetivo principal das lagoas de maturação é a remoção de organismos patogênicos, devido à predominância de condições ambientais adversas para estes microrganismos, como radiação ultravioleta, elevado ph, elevado OD, temperatura mais baixa que a do trato intestinal humano, falta de nutrientes e predação por outros organismos. As lagoas de maturação constituem um póstratamento de processos que objetivem a remoção da DBO, sendo usualmente projetadas como uma série de lagoas, ou como lagoas com divisões por chicanas. A eficiência na remoção de coliformes é elevadíssima. Sua profundidade é praticamente a mesma da lagoa facultativa, com tempo de detenção hidráulica em sete dias. Prof. Reynaldo Lopes 25

26 Figura: Lagoas de estabilização Voltando à questão, nesse tipo de tratamento, a matéria orgânica é estabilizada na presença de oxigênio no meio líquido (condições aeróbias) e parte se sedimenta sendo tratada no fundo na ausência de oxigênio (condições anaeróbias). Realmente, não é a forma "mais técnica" de se falar: "DBO que sedimenta", DBO em suspensão ou "DBO solúvel". Mas é comum para quem trata de engenharia sanitária se referir dessa forma à matéria orgânica a ser estabilizada. Prof. Reynaldo Lopes 26

27 Resposta: C 7. (MPOG/2008) Nas lagoas aeradas de mistura completa, utilizadas para tratamento de esgotos sanitários, os aeradores mecânicos servem tanto para garantir a oxigenação do meio quanto para manter a biomassa em suspensão. Como vimos acima, a assertiva traz características das lagoas aeradas de mistura completa. Resposta: C 8. (TCE-TO/2008) O tratamento por lodos ativados é obtido a partir da passagem de uma corrente elétrica pelo esgoto. Lodo ativado é o lodo resultante de um processo de tratamento de esgoto destinado à destruição de poluentes orgânicos biodegradáveis presentes em águas residuárias, efluentes e esgotos. O processo se baseia na oxidação da matéria orgânica, por bactérias aeróbias, controlada pelo excesso de oxigênio em tanques de aeração e posteriormente direcionado aos decantadores. O lodo decantado nos decantadores retorna ao tanque de aeração como forma de reativação da população de bactérias no tanque de aeração. Este retorno se dá na entrada do tanque onde o lodo em fase endógena se mistura ao efluente rico em poluente, aumentando assim a eficiência do processo. É fundamental que a água a ser tratada não possua outros componentes que prejudiquem a vida de tais bactérias. As condições adequadas para o tratamento, tais como a concentração de oxigênio dissolvido, ph e a velocidade da água são essenciais ao perfeito funcionamento desse processo. Aqui cabe também uma rápida revisão sobre filtros biológicos, sistema de tratamento onde a matéria orgânica é estabilizada por bactérias que crescem aderidas a um meio suporte (normalmente pedras, mas pode ser um meio sintético). O esgoto é aplicado na superfície do tanque através de distribuidores rotativos. O líquido percola pelo tanque e sai no fundo, enquanto a matéria orgânica fica retida entre as pedras pelas bactérias. É necessária a decantação primária. Mas apresentam a vantagem de ocuparem menores áreas do que as lagoas, vistas acima. Prof. Reynaldo Lopes 27

28 Resposta: E 9. (MPOG/2008) No tratamento de esgotos por processo biológico, parte dos compostos orgânicos removidos é convertida em biomassa, a qual deverá ser retirada da unidade de tratamento. No tratamento de águas residuárias utilizando processos biológicos ocorre a geração de biomassa. Essa biomassa (lodo) deve ser retirada com certa frequência e ser disposta adequadamente. Resposta: C 10. (DESO/2004) A elutriação consiste na separação, em uma mistura, de partículas de tamanhos diferentes, em frações mais ou menos homogêneas, por meio da sedimentação produzida em corrente líquida. Esta é a definição da elutriação. Resposta:C 11. (DESO/2004) A flutuação é um processo físico de tratamento de esgotos que consiste na redução da água contida no lodo do esgoto, com o objetivo de aumentar a proporção de sólidos existentes e provocar a sua flutuação. A redução da umidade do lodo é obtida pelo processo de adensamento ou pelo de desidratação. Resposta: E 12. (TRE-MT/2005) O principal mecanismo de remoção de sólidos grosseiros em caixas de areia é a flotação. O mecanismo utilizado nas caixas de areia, que não é o mecanismo mais utilizado para a remoção de sólidos grosseiros, é o de sedimentação ou decantação. Prof. Reynaldo Lopes 28

29 A flotação consta em separar misturas heterogêneas sólidas com densidades diferentes. Resposta: E 13. (CD/2003) O volume do tanque séptico é determinado com base exclusivamente no número de usuários e na contribuição de despejos. Voltando ao assunto das fossas sépticas, recorrente em concursos, o dimensionamento das fossas se dá a partir de dados como número de contribuintes, período de detenção do esgoto na fossa, período de armazenamento do lodo e contribuição de lodo e vazão de esgoto por pessoa. As fossas podem ser de câmara única, câmaras sobrepostas ou câmaras em série. Resposta: E 14. (TCE-TO/2008) A decomposição anaeróbia processa-se em tempo menor que a aeróbia. A presença de oxigênio faz com que a decomposição é mais rápida. Resposta: E 15. (ANA/2006) Os sintomas da eutrofização de um lago incluem o aumento das concentrações de fósforo e clorofila da água, a redução do oxigênio dissolvido no fundo e a redução da transparência da água. Chama-se eutrofização ou eutroficação ao fenômeno causado pelo excesso de nutrientes (compostos químicos ricos em fósforo ou nitrogênio) numa massa de água, provocando um aumento excessivo de algas. Estas, por sua vez, fomentam o desenvolvimento dos consumidores primários e eventualmente de outros elementos da teia alimentar nesse ecossistema. Este aumento da biomassa pode levar a uma diminuição do oxigênio dissolvido, provocando a morte e consequente decomposição de muitos organismos, diminuindo a qualidade da água e eventualmente a alteração profunda do ecossistema. Resposta: C Prof. Reynaldo Lopes 29

30 16. (AGE/2004) A adsorção é um processo físico de tratamento de esgotos que consiste na separação, em uma mistura, de partículas de tamanhos diferentes em frações mais ou menos homogêneas, por meio da sedimentação produzida em uma corrente líquida. A adsorção de contaminantes consiste na utilização de substâncias que provoquem interações físicas ou químicas entre a substância adsorvida e o adsorvente, em que a primeira se adere ao segundo. A adsorção em carvão ativado em pó (CAP) ou carvão ativado granular (CAG) são atualmente as técnicas mais utilizadas para reduzir a concentração de compostos orgânicos. Entretanto, esse mecanismo não tem relação com a sedimentação. A questão referiu-se a elutriação. Resposta: E 17. (PRB/2007) A escolha do sistema de tratamento de esgoto é função das condições estabelecidas para a qualidade da água dos corpos receptores. A análise de custo x benefício para a escolha do sistema de tratamento leva em consideração a qualidade da água dos corpos receptores. Resposta: C 18. (TCE-TO/2008) Os tratamentos por mecanismos físicos só são eficientes em esgotos industriais. Os mecanismos físicos (preliminar e primário) são importantes de serem previstos antes do nível secundário de tratamento em esgotos domésticos. Em efluentes industriais, muitas vezes, é necessário o nível terciário de tratamento, visando à remoção de poluentes específicos. Resposta: E Prof. Reynaldo Lopes 30

31 19. (DESO/2004) A floculação é um processo de tratamento que inclui uma agitação adequada, após terem sido adicionados ao esgoto determinados produtos químicos, a fim de aumentar a oportunidade para o contato entre partículas. A função da floculação é a formação de flocos através de um maior contato entre as partículas. Essa formação de flocos otimizará os processos posterior de remoção desses contaminantes. Resposta: C 20. (PF/2002) A precipitação química consiste na adição de produtos químicos aos esgotos, para melhorar a eficiência do tratamento por meio da remoção de componentes específicos contidos nos esgotos. Adiciona-se um produto químico a fim de fazê-lo reagir com o efluente e permitir a retirada de determinado componente. Resposta: C 21. (TCE-TO/2008) As lagoas de estabilização são utilizadas somente para o tratamento de esgotos domésticos. As lagoas de estabilização podem ser utilizadas também para tratamento de esgotos industriais. Resposta: E 22. (TCE-TO/2008) A disposição do esgoto no solo pode ser utilizada como uma forma de tratamento. Como vimos acima, esta pode ser considerada tanto uma forma de disposição final, quanto de tratamento. Resposta: C 23. (TCE-ES/2004) A fossa séptica consiste em um poço escavado diretamente no solo de forma a que os efluentes se infiltrem diretamente Prof. Reynaldo Lopes 31

32 no lençol freático e sejam conduzidos com segurança para fora da zona de influência da edificação. As fossas sépticas devem ser impermeáveis. A infiltração no solo ocorre em uma fase posterior, em sumidouros ou valas de infiltração. Resposta: E 24. (SAAE/2003) As valas de infiltração são um processo recomendado para receber os efluentes de tanques sépticos que tratam esgotos sanitários. A utilização de tratamento primário em tanques sépticos deve ser complementada com sistema de pós-tratamento (filtros anaeróbios) ou por sistemas de infiltração no solo. Nesse segundo caso, pode-se adotar a utilização de valas de infiltração. Resposta: C 25. (SAAE/2003) De modo geral, as privadas com fossa seca não são uma solução técnica adequada para o saneamento no nível individual, pois contaminam o lençol freático. As fossas secas, se bem projetadas, estarão distantes o suficiente do lençol evitando assim sua contaminação. Portanto, poderão sim ser adotadas. Resposta: E 26. (CD/2003) Uma alternativa viável tecnicamente para o tratamento complementar dos efluentes consiste na vala de filtração. Por ser mais cara, essa alternativa é adotada quando não é possível a vala de infiltração ou o poço absorvente. Consiste em dois tubos (superior e inferior) divididos por um leito de areia entre eles. O tubo superior lança a água no leito filtrante e o tubo inferior recolhe o efluente filtrado. Resposta: C Prof. Reynaldo Lopes 32

33 27. (ANA/2006) Por serem uma das alternativas mais simples de tratamento de esgotos, as lagoas de estabilização aeróbicas independem da ação fotossintética das algas, podendo, assim, ser construídas com profundidades maiores que as lagoas anaeróbicas. As lagoas de estabilização já foram apresentadas nesta aula. Conforme visto, algumas lagoas de estabilização aeróbicas dependem da ação fotossintética das algas, e geralmente possuem profundidades menores que as lagoas anaeróbicas. Resposta: E 28. (TCE-TO/2008) O lodo obtido ao final do tratamento biológico de esgotos pode ser reutilizado como fertilizante em qualquer tipo de plantação. Para responder a esta questão, façamos uma breve revisão sobre tratamento e disposição do lodo. Essa etapa envolve o tratamento dos subprodutos sólidos gerados no tratamento dos esgotos (geralmente em unidades de decantação). Assim, o lodo dos decantadores primários é constituído pelos sólidos em suspensão removidos do esgoto bruto. O lodo dos decantadores secundários é composto principalmente pelos microorganismos (biomassa) que se reproduziram às custas da matéria orgânica dos esgotos. Essa fase é denominada fase sólida (apesar de o lodo ter 95% da sua constituição por água). É importante ainda saber o que fazer com o lodo após a sua remoção dos sistemas de tratamento. O tratamento do lodo tem dois objetivos: redução de seu volume (por meio da redução da umidade) e redução do teor de matéria orgânica (por meio da estabilização do lodo). Para se alcançar esses objetivos, o tratamento inclui uma ou mais das seguintes etapas: - adensamento: redução de umidade (lodo ainda líquido); - estabilização: redução da matéria orgânica Prof. Reynaldo Lopes 33

34 - desidratação: redução adicional da umidade (lodo sólido) Para a disposição final, o mais comum é colocá-los em aterros sanitários. Outra possibilidade, caso não contenha substâncias tóxicas, é sua utilização na agricultura como fertilizante (nesse caso deve-se avaliar a possibilidade de transmissão de doenças). De qualquer forma, é bastante indicado o uso como fertilizante em plantações florestais, por exemplo, que não se destinam ao consumo humano e animal. Voltando à questão, o erro é dizer que pode ser utilizado em qualquer tipo de plantação. Na realidade, são muito indicados em plantações florestais, que não se destinarão a consumo humano e animal. Resposta: E (MMA/2010) As águas de esgoto, se devidamente tratadas, podem servir para o cultivo hidropônico de milho para alimentar o gado, com produtividade maior que a dos métodos convencionais, como mostra estudo realizado na Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN). Os pesquisadores da UFRN utilizaram filtros anaeróbios no tratamento dos esgotos. Cada tipo de cultura requer determinada técnica de tratamento de esgoto. As doenças que atingem o gado são diferentes das que afetam os seres humanos; por isso, a qualidade da água para bovinos pode ser mais baixa. O agricultor também precisa adequar os métodos de irrigação e manejo. Internet: < (com adaptações). Considerando as informações acima, julgue os itens que se seguem. 29. (MMA/2010) A presença de bactérias acumuladas nos filtros anaeróbios é essencial para a decomposição da matéria orgânica presente no esgoto sanitário. Como já vimos na questão 5, nos filtros anaeróbios DBO é convertida anaerobiamente por bactérias aderidas a um meio suporte (usualmente pedras) no reator. O tanque trabalha submerso, e o fluxo é ascendente. O sistema requer decantação primária (freqüentemente fossas sépticas). A produção de lodo é baixa, e o lodo já sai estabilizado. O sistema requer decantação primária (frequentemente em fossas sépticas). Prof. Reynaldo Lopes 34

35 Assim, é essencial a presença das bactérias nos filtros. Resposta: C 30. (MMA/2010) A técnica de emprego de filtros anaeróbios, de que trata o texto, corresponde ao nível terciário de tratamento dos efluentes sanitários. Como já vimos anteriormente, os filtros anaeróbios correspondem ao nível secundário de tratamento de efluentes sanitários. Apenas para relembrar, o tratamento secundário geralmente consiste num processo biológico, do tipo lodo ativado ou do tipo filtro anaeróbio, onde a matéria orgânica (poluente) é consumida por microorganismos nos chamados reatores biológicos. Estes reatores são normalmente constituídos por tanques com grande quantidade de microorganismos aeróbios, havendo por isso a necessidade de promover o seu arejamento. O esgoto saído do reator biológico contem uma grande quantidade de microorganismos, sendo muito reduzida a matéria orgânica remanescente. A eficiência de um tratamento secundário pode chegar a 95% ou mais dependendo da operação da ETE. Os microorganismos sofrem posteriormente um processo de sedimentação nos designados sedimentadores (decantadores) secundários. No fim do tratamento secundário, as águas residuais tratadas apresentam um reduzido nível de poluição por matéria orgânica, podendo na maioria dos casos, serem despejadas no meio ambiente receptor. O tratamento terciário normalmente acontece antes do lançamento final no corpo receptor, quando é necessário proceder à desinfecção das águas residuais tratadas para a remoção dos organismos patogênicos ou, em casos especiais, à remoção de determinados nutrientes, como o nitrogênio (azoto) e o fósforo, que podem potenciar, isoladamente e/ou em conjunto, a eutrofização das águas receptoras. Resposta: E 31. (MP/2010) Lagoa anaeróbica bem operada e com funcionamento adequado normalmente apresenta uma densa capa de escuma, contendo, por exemplo, óleos, plásticos e uma série de materiais flutuantes. Prof. Reynaldo Lopes 35

36 A assertiva traz características das lagoas anaeróbicas. Resposta: C 32. (MP/2010) No processo de tratamento por lodos ativados, a relação entre alimento e microrganismos refere-se à relação entre a massa de DBO5 fornecida por dia ao sistema e a massa de sólidos em suspensão voláteis, contida no tanque de aeração. Como já estudado acima, lodo ativado é o lodo resultante de um processo de tratamento de esgoto destinado à destruição de poluentes orgânicos biodegradáveis presentes em águas residuárias, efluentes e esgotos. O processo se baseia na oxidação da matéria orgânica, por bactérias aeróbias, controlada pelo excesso de oxigênio em tanques de aeração e posteriormente direcionado aos decantadores. O lodo decantado nos decantadores retorna ao tanque de aeração como forma de reativação da população de bactérias no tanque de aeração. Este retorno se dá na entrada do tanque onde o lodo em fase endógena se mistura ao efluente rico em poluente, aumentando assim a eficiência do processo. É fundamental que a água a ser tratada não possua outros componentes que prejudiquem a vida de tais bactérias. As condições adequadas para o tratamento, tais como a concentração de oxigênio dissolvido, ph e a velocidade da água são essenciais ao perfeito funcionamento desse processo. Aqui cabe também uma rápida revisão sobre filtros biológicos, sistema de tratamento onde a matéria orgânica é estabilizada por bactérias que crescem aderidas a um meio suporte (normalmente pedras, mas pode ser um meio sintético). O esgoto é aplicado na superfície do tanque através de distribuidores rotativos. O líquido percola pelo tanque e sai no fundo, enquanto a matéria orgânica fica retida entre as pedras pelas bactérias. É necessária a decantação primária. Mas apresentam a vantagem de ocuparem menores áreas do que as lagoas, vistas acima. Resposta: C Prof. Reynaldo Lopes 36