Projetos Integrados de Sistemas de Águas Pluviais e Esgotos Sanitários INSTITUTO DE ENGENHARIA

Projetos Integrados de Sistemas de Águas Pluviais e Esgotos Sanitários INSTITUTO DE ENGENHARIA Eng. Luiz Fernando Orsini Yazaki 26 de maio de 2010

Objetivos Mostrar que, no Brasil: As obras de saneamento têm melhorado muito pouco a qualidade dos corpos hídricos urbanos A eficiência das redes coletoras de esgotos e AP na redução da poluição hídrica é baixa O padrão de urbanização dificulta a implantação de sistemas separadores Existem alternativas que devem ser mais bem estudadas e desenvolvidas

DBO (mg/l) Exemplo 1 Rio Iguaçu, PR População atendida por rede 2001 47% 2004 54% RIO IGUAÇU PONTO P5 - POSTO GUAJUVIRA 30 PROSAM Plano de Despoluição 25 20 CLASSE 2 15 MÉDIA NO PERÍODO TENDÊNCIA 10 5 0 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 00 01 02 03 04 05 06 Ano USP / UFPR, 2007

Exemplo 2 Programa Guarapiranga, SP Período: 1996 a 2001 Investimentos totais: U$ 336 milhões Objetivos Recuperar e conservar a qualidade das águas dos reservatórios Guarapiranga e Billings Reduzir os efeitos da degradação do manancial SABESP/PMSP, 2008

Exemplo 2 Programa Guarapiranga, SP Ações da SABESP 390 km de redes coletoras, coletores-tronco e emissários 26.700 novas ligações de esgoto (125 mil habitantes) 8.050 ligações domiciliares em redes existentes (37 mil hab) 2 ETEs no município de Embu-Guaçu 20 estações elevatórias de esgoto 1 sistema de remoção de nutrientes no Córrego Aperfeiçoamento no tratamento das águas para o abastecimento Monitoramento sistemático da qualidade das águas em 13 pontos situados nos tributários, 8 pontos no reservatório e controle da água captada SABESP, 2008

Fósforo (mg/l) Exemplo 2 Programa Guarapiranga, SP 0,50 0,45 0,40 FÓSFORO - MÉDIA Fósforo Limite Classe 1 Limite Classe 2 Linear (Fósforo) Sem considerar o resultado de março de 2006 em Parelheiros = 3,25 mg/l 0,35 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0,00 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 Ano CETESB, 2008

DBO 5 (mg/l) Exemplo 3 Rio Tietê, Ponte dos Remédios, SP 250 200 150 100 50 0 ago/07 out/07 dez/07 fev/08 abr/08 jun/08 jul/08 set/08 nov/08 jan/09 mar/09 mai/09 jul/09 set/09 nov/09 jan/10 Mês/ano FCTH/EMAE, 2010

DBO 5 (mg/l) Exemplo 4 Rio Pinheiros, Foz do Zavuvus, SP 250 200 150 Estação de chuvas Maior diluição Menor concentração Estação seca Menor diluição Maior concentração 100 50 0 ago/07 out/07 dez/07 fev/08 abr/08 jun/08 jul/08 set/08 nov/08 jan/09 mar/09 mai/09 jul/09 set/09 nov/09 jan/10 Mês/ano FCTH/EMAE, 2010

DBO (mg/l) Exemplo 5 Córrego do Sapateiro, São Paulo 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 20:00 22:00 0:00 2:00 4:00 6:00 8:00 10:00 Hora Média DBO SVMA-PMSP, 2003

Exemplo 6 Afluentes do Billings, São Paulo

Exemplo 6 Afluentes do Billings, São Paulo Emerson Zamprogno Bacia do R16 Alvarenga Lua Paiva Bacia do R14 Córr. do Pereira

Exemplo 6 Afluentes do Billings, São Paulo Ponto Área (km 2 ) Data Hora Q (L/s) OD (mg/l) DBO (mg/l) N amon (mg/l) P total (mg/l) R14 4,1 R14 4,1 R16 1,4 R16 1,4 03/03/09 12h00 23/04/09 12h30 03/03/09 14h40 23/04/09 14h25 2 0,9 209 61 5,30 76 2,6 177 19 0,16 13 0,9 106 6 1,00 152 2,4 128 19 1,60 Classe 2 > 5,0 < 5,0 < 3,7 < 0,05 FCTH/EMAE, 2010

Metas da Comunidade Européia classificação dos corpos hídricos Estado Ecológico Estado Químico< EQS Estado Químico> EQS Classe 1 Classe 2 Classe 3 Classe 4 Classe 5 Elevado Bom Suficiente Pobre Péssimo Pobre Pobre Pobre Pobre Péssimo Estado ecológico: função de macrodescritores químicos, físicos, biológicos e do índice biótico Estado químico: função de um estado químico de referência (corpo hídrico imune à impactos antrópicos)

Metas da Comunidade Européia classificação dos corpos hídricos Até 31 de dezembro de 2008 Manutenção do nível bom ou elevado, onde existente; Requalificação do sistema hídrico para nível suficiente nos outros casos. Até 31 de dezembro de 2016 Manutenção do nível bom ou elevado, onde existente; Requalificação do sistema hídrico para nível bom nos outros casos

Metas da Comunidade Européia situação no Piemonte maioria das cidades com sistemas unitários ELEVADO BOM SUFICIENTE 2005-2006 POBRE PÉSSIMO 2001-2002 Agenzia Regionale per la Protezione Ambientale, 2007

[ t/a ] Exemplo Carga anual no rio Pó em Turim Carico veicolato annuo Nitrati (NO 3 ) Po a Isola S. Antonio 250.000 216.921 238.057 200.000 META PARA 2016 150.000 141.318 160.014 100.000 67829 50.000 104.930 78.473 67829 0 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2016 Agenzia Regionale per la Protezione Ambientale, 2007

Sistema separador ou unitário? Princípios: Sistema unitário Sistema separador

Sistema separador ou unitário? Cidade IDEAL Urbanização planejada Esgotos e águas pluviais coletados e transportados separadamente desde a origem Esgotos são tratados antes do lançamento nos corpos hídricos Carga difusa desprezível Cidade REAL Urbanização não planejada Esgotos e águas pluviais misturados Cargas difusas significativas

Cidade Real - Brasil Iatã Canabrava Eldorado Diadema

Cidade Real - Brasil Al. Campinas São Paulo L F Orsini, 2006

Cidade Real - Brasil

Cidade Real - Itália

Cidades Reais Roma José Cordeiro São Paulo

Cidades Reais Rio Tibre, Roma Rio Tietê, São Paulo

Cidade Real - Brasil L F Orsini, 2005 N. Friburgo, RJ Manaus, AM S. Paulo, SP

Cidade Real - Itália L F Orsini, 2006 Brescia Roma Ilha dos Pescadores

Concepção de Sistemas de Esgotamento Paoletti et alli1997

Sistema separador tradicional ETE Para o rio: = Vazão de base + Águas pluviais + 100% Carga difusa Para a ETE: = Esgoto Paoletti; Orsini, 2006

Sistema separador com extravasor ETE Lançamento no rio: = Águas de chuva E E Para a ETE: Paoletti; Orsini, 2006 = Esgoto + Vazão de base + Parte da 1ª chuva

Sistema separador com extravasor e reservatório ETE Lançamento no rio: = Parcela das águas de chuva E E Paoletti; Orsini, 2006 R R Para a ETE: = Esgoto + Vazão de base + Águas de 1ª chuva

Sistema unitário E E ETE Lançamento no rio: = Águas de chuva + Esgoto diluído Para a ETE: Paoletti; Orsini, 2006 = Esgoto + Vazão de base + Parte da 1ª chuva

Sistema unitário com reservatório E E ETE Lançamento no rio: = Parcela das águas de chuva + Esgoto diluído R R Para a ETE: Paoletti; Orsini, 2006 = Esgoto + Vazão de base + Águas de 1ª chuva

Volume a controlar

Programa de controle de overflows da cidade de Montreal

Situação a controlar

Aplicação Prática

Dispositivos de controle Bocas de lobo sifonadas Centro Studi Idraulica Urbana, 1997

Dispositivos de controle Sistema de partição de vazão CSDU, 2010

Dispositivos de controle Sistema de partição de vazão CSDU, 2010

Dispositivos de controle Sistema de partição de vazão CSDU, 2010

Dispositivos de controle Sistema de partição de vazão CSDU, 2010

Dispositivos de controle Sistema de armazenamento com 3 câmaras O sistema possibilita lançar no corpo receptor água de melhor qualidade e promover a autolimpeza do reservatório. CSDU, 1997

Reservatório de amortecimento com controle das águas de primeira chuva CSDU, 1997

Reservatório de amortecimento com controle das águas de primeira chuva CSDU, 1997

ETATEC, 1996

Reservatório de águas de primeira chuva compartimentado

Controle de cheias, de carga difusa e harmonização paisagística Filtro Luiz F Orsini, 2006 Luiz F Orsini, 2006 Bolonha, Itália Luiz F Orsini, 2006

Amortecimento de cheias e harmonização paisagística Del Rizzo, 2007

Amortecimento de cheias e harmonização paisagística Del Rizzo, 2007

Amortecimento de cheias e harmonização paisagística Del Rizzo, 2007

Amortecimento de cheias e harmonização paisagística Del Rizzo, 2007

Reservatórios de águas de 1ª chuva Bivio Vela, Pavia, It L F Orsini, 2007 Distrito industrial de Biandrate, It L F Orsini, 2006

Sistema automático de limpeza

Legislação italiana exemplo

Reservatório de 1ª chuva em linha (rede mista ou unitária) PARA O TRATAMENTO Q L RESERVATÓRIO DE ÁGUAS DE PRIMEIRA CHUVA REDE MISTA OU UNITÁRIA PARA O CORPO RECEPTOR Q R = Q M - Q L Q M = Q E + Q P

Reservatório de 1ª chuva fora de linha (redes separadas) PARA O TRATAMENTO REDE DE ESGOTOS Q L = Q E + Q P - Q R Q E Q P - Q R Q P RESERVATÓRIO DE ÁGUAS DE PRIMEIRA CHUVA Q R PARA O CORPO RECEPTOR REDE DE ÁGUAS PLUVIAIS

Condicionantes Objetivo: reduzir Q R Q R = vazão correspondente à carga máxima admissível para o lançamento Q L = capacidade do sistema a jusante e da ETE Volume do reservatório V = f (Q R; Q L ) Q L V Q R

Volume do reservatório de águas de 1ª chuva Na prática: r = 2,5 a 6,0 Volume r Q Q L ME Q L = Vazão limite a jusante Q ME = Vazão média de esgotos ou V = 25 a 100 m 3 /ha de área impermeável diretamente conectada (2,5 a 10 mm de chuva)

Vazão (m 3 /s) DBO 5 (mg/l) Estudo de caso tratar esgotos + águas de 1ª chuva Para ETE 30 RIO CABUÇU DE BAIXO evento de 28/03/2002 RIO CABUÇU DE BAIXO, SÃO PAULO, SP - 28/03/2002 6.000 25 5.000 20 4.000 15 10 Vazão DBO 3.000 2.000 5 1.000 0 16:00 16:30 16:45 17:00 17:15 17:30 18:00 18:30 19:00 19:30 20:00 20:30 Hora 0 EPUSP, 2002

Caso Avaliado Bacia do Rio Cabuçu de Baixo Área = 18,83 km 2 Área urbanizada = 6,75 km 2 População = 123 mil Cobertura de rede de esgotos 51% (habitações subnormais) a 80% Volume dos reservatórios hipotéticos V = 50m 3 /ha x 675 ha = 33.375 m 3 Área total ocupada pelos reservatórios 8.432 m 2 = 0,06% da área da bacia

Vazão (m 3 /s) DBO 5 (mg/l) Vazão (m 3 /s) DBO 5 (mg/l) Vazão (m 3 /s) DBO 5 (mg/l) Vazão (m 3 /s) DBO 5 (mg/l) Vazão (m 3 /s) DBO 5 (mg/l) Caso avaliado 24/11/2002 30 600 5 eventos com medição de concentração de DBO 5 e vazão 25 20 15 10 5 0 20:30 21:00 21:30 21:40 21:53 22:00 22:15 22:30 23:00 23:30 00:00 Hora Vazão DBO 500 400 300 200 100 0 28/11/2002 28/03/2002 60 50 240 200 40 160 30 6.000 30 120 20 80 10 40 25 5.000 0 16:00 16:30 16:45 17:00 17:30 17:35 17:45 18:00 18:30 19:00 19:30 20:00 20:30 21:00 21:30 22:00 22:30 0 Hora Vazão DBO 20 4.000 22/01/2003 16 240 14 210 15 3.000 12 10 180 150 8 120 6 90 10 5 2.000 1.000 4 60 2 30 0 0 3:00 3:15 3:30 3:45 4:00 4:10 4:15 4:20 4:25 4:30 4:45 5:00 5:15 5:30 5:45 6:00 6:15 6:30 Hora Vazão DBO 12/02/2004 20 1.000 18 900 0 16:00 16:30 16:45 17:00 17:15 17:30 18:00 18:30 19:00 19:30 20:00 20:30 Hora 0 16 14 12 10 8 6 4 800 700 600 500 400 300 200 Vazão DBO 2 0 16:45 17:00 17:15 17:30 17:45 18:00 18:15 18:30 18:45 19:00 Hora 100 0 Vazão DBO

CME - DBO 5 (mg/l) Resultados Concentração Média do Evento (CME) 900 800 825 Sem Reservatório Com Reservatório 700 600 500 433 400 300 239 200 100 171 144 104 105 126 35 82 0 1 2 3 4 5 Evento

Eficiência (% remoção de carga) Resultados Remoção de carga (%) 90 80 70 71 73 81 60 50 40 39 30 27 20 10 0 1 2 3 4 5 Evento

Impactos no Tratamento ex: Estação de Tratamento de Collegno, Turim, operada pela SMAT S.p.A Q chuva = 5 x Q tempo seco Tipo: lodos ativados convencional + filtração + desinfecção Pop. atendida = 270 mil habitantes Balanço do ano 2006: Tratamento de 14 milhões de m 3 de efluentes (71 dias de chuva) Qualidade do corpo receptor (Rio Dora) mantida acima da exigida Custo operacional: 3,7 milhões

Impactos no Tratamento ex: Estação de Tratamento de Collegno, Turim, operada pela SMAT S.p.A Gradeamento - aumento do número de grades em operação (2 para 5) e da frequência dos rastelos Desarenadores air lift - operam normalmente com eficiência de 90% Decantadores primários: aceleração da velocidade de extração de lodo

Impactos no Tratamento ex: Estação de Tratamento de Collegno, Turim, operada pela SMAT S.p.A Tratamento biológico - tanques de oxidação: retenção do lodo no fundo dos tanques para compensação do efeito de lavagem ; reservação de lodo secundário para ser utilizado nas épocas de chuvas Filtração: descarte do excesso de água Tratamento do lodo: operação normal

Estação de Tratamento de Esgotos de Sistema Unitário Nosedo, Milão L F Orsini, 2006 L F Orsini, 2006 L F Orsini, 2006

Estação de Tratamento de Esgotos de Sistema Unitário Nosedo, Milão Q méd. tempo seco = 5 m 3 /s Q méd. chuva =15 m 3 /s População atendida = 1.250.000 Eficiência de remoção: DBO = 93% Nitrogênio = 56% Fósforo = 71% SST = 93% Área = 150 ha Custo: 117 mi, ou 93,60/hab

Estação de Tratamento de Esgotos Sistema Unitário Reservatório de 1ª chuva ETE da Lura Ambiente Caronno Pertusella, Varese, Lombardia

Projeto em andamento Manual para Projetos Integrados de Sistemas de Águas Pluviais e Esgotos Sanitários Desenvolvido pelo CSDU, na Itália em 1997 Atualização, tradução e complementação Recursos do FEHIDRO Produção de 1.000 cópias que serão distribuídas pelo Comitê da Bacia do Alto Tietê Lançamento previsto para o início de 2011 Coordenação: FCTH

Eventual Futuro Projeto chamada FAPESP/SABESP Proponente: FCTH Monitoramento de vazão e qualidade da água em 2 bacias por um ano: Bacia saneada e bacia com problemas de mistura AP e esgotos Saída da rede de AP e saída da rede de esgotos Coletas de hora em hora 30 eventos de chuva 4 semanas de tempo seco Desenvolvimento de um projeto básico

Desafios Mudança de Cultura Meta Corpo hídrico Desenvolver a tecnologia no Brasil Reduzir lixo e sedimentos na drenagem Envolver a população Integração urbanística e paisagística Gestão integrada: águas pluviais, esgotos, lixo e uso do solo

FIM luizorsini@fcth.br