UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ INSTITUTO DE RECURSOS NATURAIS

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ INSTITUTO DE RECURSOS NATURAIS LANÇAMENTO FINAL DE EFLUENTES Para melhorar as condições de mistura do despejo, recomenda-se que o emissário termine submerso na água Profa. Dra. Herlane O primeiro emissário submarino projetado no Brasil foi o da praia de Ipanema, no Rio de Janeiro, em 1970, com um diâmetro da tubulação de 2,40 metros e com uma vazão de projeto igual a 12 m 3 /s. O primeiro emissário subfluvial projetado no Brasil foi o de Manaus, no Estado do Amazonas, em 1972 e o segundo em Belém, no Estado do Pará. No Brasil, existem vários emissários subaquáticos, por exemplo no Rio de Janeiro em Ipanema, Barra da Tijuca e Rio das Ostras; em Fortaleza (Ceará), em Maceió (Alagoas), Aracaju (Sergipe), Salvador (Bahia), Vitória (Espírito Santo), e em São Paulo: Guarujá, Santos, São Vicente e Praia Grande. Ipanema - RJ Emissário subaquático (submarino ou subfluvial ) Trata-se de uma tubulação utilizada para lançamento de esgotos sanitários ou industriais no mar ou em rio, aproveitando-se a capacidade de autodepuração das águas que promovem a diluição, a dispersão e o decaimento de cargas poluentes a elas lançadas Os emissários subaquáticos são considerados complementares e integrados aos sistemas de tratamento e disposição de esgotos sanitários Um sistema de lançamento final de efluentes é constituído por: ETE (unidade de condicionamento prévio dos efluentes) Emissário Emissário Terrestre Subaquático Tubulação difusora ou trecho difusor A partir da ETE, o esgoto segue por gravidade até o mar, passando pelas seguintes unidades: emissário terrestre: tubulação aérea por sobre o Píer, construída em estacas pré-moldadas de concreto, com a finalidade de vencer a zona de arrebentação do mar câmara de carga: localizada no fim do Píer, com a finalidade de equilibrar o fluxo dos esgotos durante o funcionamento, paradas e acionamento da elevatória em terra Emissário submarino e difusores: da Câmara de carga o esgoto segue por gravidade, em tubulação assente sobre o fundo do mar, até os difusores, abertos nos últimos 400 metros da tubulação que tem a extensão de m neste trecho. A lâmina mínima no trecho final é de 15 m de altura na maré baixa Emissário submarino de Maceió - Al 1

2 Condicionamento dos esgotos Emissários de São Paulo ETE ou EPC (Estação de PréCondicionamento PréCondicionamento)) no Brasil, geralmente, consiste na remoção de sólidos grosseiros materiais flutuantes e inertes e desinfecção (normalmente composta por grades, peneiras, desarenadores e sistema de cloração) O grau de tratamento depende de: Vazão máxima (L/s) Extensão emissário Diâmetro Início de operação Forte Tupi Caiçara (*) José Menino , Enseada , G, PEN, CL , Cigarras 11, , Saco da Capela , Itaquanduba ,40 (*) ,20 Local Praia Grande Santos Composição do esgoto Padrões de qualidade e balneabilidade das águas receptoras Grau de difusão do corpo receptor (capacidade de autodepuração) Localização do ponto de lançamento Précondicionamento Município Guarujá Centro (Araçá) São Sebastião Ilhabela Ubatuba Figura 3 pg. 32 Enseada (*) emissários previstos, G = gradeamento, CA = caixa de areia, PEN = peneira, CL = cloração Fonte: Transporte dos tramos do emissário da Enseada (Guarujá) e detalhe do difusor Emissário Tubulação difusora Porção final do emissário subaquático são dispostos vários bocais ou orifícios (colocados a intervalos constantes) que constituem a chamada tubulação difusora, através da qual, o efluente é lançado nas águas É constituído de uma parte terrestre e outra no corpo d água ficando, esta última, assentada no leito do mar ou rio onde é ancorada O comprimento do emissário ou a distância de lançamento dos despejos depende do nível de condicionamento prévio dado ao esgoto, da profundidade de lançamento e do regime de correntes aquáticas Em emissários submarinos é determinada a hidrodinâmica local considerando principalmente maré, clima de ondas e regime de ventos Difusores com orifícios Orifícios funcionam a seção plena Podem ser simples nas paredes de um tubo, ser aos pares um em cada direção ou voltados para cima; Podem fazer parte de um grupo não maior que 8 Área total dos difusores 80% área do distribuidor (usual 1/3 ou 2/3 da área do distribuidor) Diâmetro dos difusores: Velocidade nos difusores: φ 75mm (usual 100mm) v > 0,30m/s para Qi,mín v < 3,0m/s para Qf,máx Fonte: MWRA (2002) Fonte: LEA (2007) 2

3 GRADES MÉDIAS CAIXAS DE AREIA PENEIRAS ROTATIVAS Estação de précondicionamento (EPC) Estação Desinfecção elevatória Câmara de carga Zona de proteção PRAIA (300m) INTERCEPTOR DE ESGOTOS EPC (típica) Pluma Zona de mistura DIFUSORES Cada orifício difusor forma um jato efluente com quantidade de movimento muito elevado e densidade muito menor à da corrente marinha O processo dispersivo do efluente lançado ao mar através de emissário submarino possui três fases distintas, a saber: Fase 1 - de diluição inicial,, onde as forças de empuxo, quantidade de movimento do efluente e os efeitos dinâmicos das correntes locais, que resultam em uma rápida mistura e diluição do efluente no corpo d água receptor (campo próximo - dominado pela turbulência gerada pelos jatos efluentes da tubulação difusora, forças de empuxo e perfis de densidade) Fase 2 - representada pelo espalhamento dinâmico horizontal e o colapso vertical da pluma após alcançar sua altura terminal (campo intermediário) Fase 3 - que consiste na difusão turbulenta passiva e na advecção produzidas pelas correntes oceânicas na região de estudo (campo afastado predominância da turbulência gerada pela hidrodinâmica local) Emissário submarino da Embasa. Fonte: gulhador_clientes.asp Vista do helicóptero: difusor e pluma de um emissário submarino, Praia Grande, SP, Fonte: sch/science_br.htm Para o cálculo da diluição, da dispersão e do decaimento bacteriano ou químico são utilizados, normalmente modelos matemáticos e, eventualmente, em lançamentos com grandes vazões, também, modelos físicos COPPE/UFRJ: Modelagem colimétrica com SIBAHIA Fonte: ricardo-zaluar-emiss-rios-sa-de-meio-ambiente/ Fonte: Charge de Ivan Cabral - Tribuna do Norte - 23/out/2009 Foto aérea da Baía de Santos mostrando a Cidade e o Porto de Santos. Na indicação (com seta) está a visualização do contorno da pluma do efluente lançado pelo emissário de Santos / São Vicente Emissário de Ipanema - RJ 3

4 Normas Resolução CONAMA n. o 274/00,, referente aos padrões de balneabilidade Resolução CONAMA n. o 357/05,, referente aos padrões de lançamento, padrões de qualidade do corpo receptor (classe do corpo d água) e estabelecimento da zona de mistura CONAMA n o 274/00 - A concentração de coliformes fecais de NMP/100 ml (qualidade da água SATISFATORIA) é um dos parâmetros que rege a determinação do comprimento do emissário subaquático em relação à zona balnear que se deseja proteger Esse atendimento é feito por meio de um emissário longo o suficiente para promover a redução de concentração dos parâmetros bacteriológicos (particularmente adotado o coliforme fecal em projetos) ao longo da trajetória de retorno da pluma em direção as margens do rio ou à praia, de forma a atender o limite máximo de NMP/100 ml na zona de proteção (normalmente a 300 metros da praia) Resolução CONAMA n. o 357/2005,, em seu Capítulo IV,, que dispõe sobre as condições e padrões de lançamento de efluentes, estabelece em seu Artigo 34 que: os efluentes de qualquer fonte poluidora somente poderão ser lançados, direta ou indiretamente, nos corpos de água, após o devido tratamento e desde que obedeçam às condições, padrões e exigências dispostos nesta Resolução e em outras normas aplicáveis Artigo 25 Parágrafo Único permite que o lançamento possa apresentar parâmetros com concentrações superiores ao estabelecido no Artigo 34, desde que com prévia autorização, critério e controle do órgão ambiental O Artigo 33 Parágrafo Único autoriza que na zona de mistura os parâmetros estejam acima dos limites da Classe desde que com prévia autorização, critério e controle do órgão ambiental Comprimento do emissário (tubo distribuidor com difusores) Diluição inicial (Para S L =?) Exemplo simplificado: lançamento em rio Modelo de diluição extraído de METCALF & EDDY (1991): S = [(vr.hmín.l)/(2.qe)].{1 + {1 + [(2.Qe Qe.ve.cosα)/(vr 2.L.Hmín)]} S: fator de diluição (S = Co/C) (ex.: diluição 50:1, DBOo = 500mg/L DBO = 10mg/L) vr: velocidade do rio (m/s) Hmín: menor profundidade do rio Qe: vazão de esgoto (m 3 /s) ve: velocidade do esgoto (m/s) α: : orientação dos difusores em relação à horizontal L: comprimento do tubo distribuidor )]} 1/2 } Espaçamento entre orifícios: d Hmín Tubo distribuidor com difusores: Posição perpendicular à margem do rio Fonte: METCALF & EDDY (1991) Dimensionamento do tubo distribuidor com difusores Número de difusores N = (L/d) + 1 N: número de difusores L: comprimento do tubo distribuidor d: distância entre difusores 1ft = 0,3048 m Fonte: METCALF & EDDY (1991) Diâmetro dos difusores φ = [(4.k.Qe)/(π.N.ve)] 1/2 φ: : diâmetro do orifício k: razão entre somatória das áreas dos difusores e área do distribuidor Qe: vazão de esgoto (m 3 /s) N: número de difusores ve: velocidade através do difusor (m/s) Qe = ve. Adistribuidor = ve. ΣAdifusor / k K = ΣAdifusor / Adistribuidor = 1/3 a 2/3 Qe = ve. ΣAdifusor / k 4

5 Local Belém/PA Extensão Diâmetro Profundidade Vazão (m3/s) Material 320 0,80 5 0,60 Rio Guaiba Porta Alegre - RS Fortaleza/CE , ,80 Aço revest. Conc. Salvador/BA , ,80 armado Aracruz/ES ,00 Polipropileno Ipanema/RJ , ,00 protendido Barra da Tijuca/RJ , , , ,70 Aço ,20 Porto Alegre/RS Manaus/AM Boa Vista/RR ,35 Maceió/AL , ,20 Aço Revestido de Material dos tubos para emissários: aço, ferro fundido, concreto, aço revestido, PP (polipropileno) e (polietileno de alta densidade) Fonte: O alagamento e submersão dos tubos, que foram rebocados estanques, flutuando, é feito com a abertura de registro em uma das extremidades Potentes compressores injetam ar na tubulação para que ela afunde devagar, mantendo pressão constante, sem causar danos à sua estrutura A cada cinco metros, um anel de concreto (ancoragem) de 5 mil kg abraça a tubulação, fixando--a ao leito do oceano, sob a supervisão de fixando mergulhadores especializados Fonte: Referências Bibliográficas Anodo de sacrifício MWRA. Mapping the harbor s recovery.. Massachusetts, 2002 METCALF & EDDY. Wastewater engineering, treatment, disposal and reuse. reuse. Nova Iorque: McGrawMcGraw-Hill, 3. ed., 1991, 1334p. LEA Projects. Projects. Water Quality Evaluation, Mixing Zone Field Studies and NPDES Permits Requirements For Water Environment Services, Clackamas County, Oregon. engineer.com/lea_projects.html. Visitado em agosto de 2007 Nautico nautico.blogspot.com/2010/03/emissario--submarino submarino--outfall outfall-emisario.html,, Visitado em março de 2011 emisario.html SOS Rios do Brasil submarinos estaes--de.html de.html.. Visitado em março de 2011 OBSERVAÇÕES: Estas notas de aula não substituem os livros sobre o tema. O aluno deve utilizar as fontes bibliográficas constantes no plano de ensino da disciplina. As notas de aula foram elaboradas com base em textos citados no item Referência Bibliográfica, Bibliográfica, não se trata de material original. Dessa forma, as notas de aula não devem ser citadas em artigos, dissertações, teses, monografias ou relatórios. As referências devem ser feitas aos textos originais utilizados para a elaboração das notas de aula. 5