Saneamento Urbano TH419

Universidade Federal do Paraná Arquitetura e Urbanismo Saneamento Urbano TH419 O Sistema de Esgoto Sanitário Profª Heloise G. Knapik 1

Tratamento de Esgotos Dimensionamento Cálculo da rede Vazão e carga poluidora Tecnologias Eficiências e níveis de tratamento Processos de tratamento Configurações Remoção de carga orgânica Remoção de Nutrientes Físicoquímicos Biológicos

Grau de tratamento do efluente - Características de uso de água a jusante do ponto de lançamento - Capacidade de autodepuração - Características e condições do despejo $$$ 3

Grau de tratamento do efluente $$$ Como determinar o grau de tratamento necessário? - Verificação da diluição local/ Mistura no rio - Estudo da autodepuração (modelagem) - Atendimento da legislação (CONAMA 430/11, complemento da 357/05) 4

Grau de tratamento do efluente CONAMA 430/11 (ALTEROU A 357/05): EFLUENTES SANITÁRIOS Materiais sedimentáveis: até 1 mg/l ph entre 5 e 9 Temperatura inferior a 40ºC DBO 5 máxima de 120 mg/l - Valor poderá ser maior em caso de eficiência de remoção de 60%, ou mediante estudo de autodepuração do corpo hídrico que comprove o atendimento às metas de enquadramento do corpo receptor. 5

Autodepuração de rios

Tratamento de Esgotos Dimensionamento Vazão e carga poluidora Cálculo da rede Vazão doméstica Vazão industrial Vazão de infiltração Estudos populacio nais Consumo médio de água Vazão média de esgoto Equivalente pop. Relações dimensionais entre carga e concentração

Tipos de esgotamento sanitário SISTEMA INDIVIDUAL OU ESTÁTICO Local, individual ou para poucas residências SISTEMA COLETIVO OU DINÂMICO Coleta e afastamento dos esgotos da área servida

Tipos de esgotamento sanitário SISTEMA INDIVIDUAL OU ESTÁTICO Local, individual ou para poucas residências Usualmente algum sistema de infiltração no solo. Funciona bem nas seguintes condições: - Pouca densidade populacional - Áreas rurais - Solo com boas condições de infiltração Obs. O nível d água deverá ser profundo para evitar contaminação com microrganismos patogênicos (p. ex. fossas sépticas, negras, infiltração direta)

Tipos de esgotamento sanitário SISTEMA COLETIVO OU DINÂMICO Coleta e afastamento dos esgotos da área servida Elevada densidade populacional meio urbano - Sistema unitário ou combinado - Sistema separador absoluto

Tipos de esgotamento sanitário Sistema unitário Sistema separador absoluto

Tipos de esgotamento sanitário Inconvenientes do sistema combinado: Custos iniciais elevados Grandes dimensões das canalizações Riscos de refluxo de esgoto sanitário para o interior das residências, por ocasião de cheias Extravasamento sem tratamento nas ETES na ocorrência de grandes cheias Possível ocorrência de mal cheiro proveniente de bocas de lobo e demais pontos do sistema O regime de chuvas torrencial no país demanda tubulações de grandes diâmetros, com capacidade ociosa no período seco.

Tipos de esgotamento sanitário Vantagens do sistema separador absoluto: Afastamento das águas pluviais facilitado (menores distâncias) Menores dimensões das canalizações de esgoto sanitário Utilização de diferentes tipos de materiais nas tubulações Redução de custos e prazos de construção Melhoria das condições de tratamento do esgoto sanitário Possibilidade de efetuar a obra em diferentes etapas Não ocorrência de extravasamento dos esgotos nos períodos de chuva intensa

Origem dos esgotos Esgotos domésticos Despejos industriais Águas de infiltração Importante analisar de forma separada a origem dos esgotos para a caracterização qualitativa e quantitativa dos esgotos que chegam à ETE

Origem dos esgotos Vazão de esgotos domésticos Calculada com base no consumo de água da respectiva localidade (residências, comércio e instituições) Consumo de água função da população de projeto e do consumo médio per capita (QPC) Necessário calcular a vazão média e as vazões máxima e mínima para fins hidráulicos e de projeto (1) Estudos populacionais (2) Consumo médio de água (3) Vazão média de esgoto (4) Variações de vazão: máxima e mínima

Origem dos esgotos Vazão de esgotos domésticos: (1) ESTUDOS POPULACIONAIS (a) Índice de atendimento ou cobertura (b) Projeção populacional (c) População flutuante

Origem dos esgotos Vazão de esgotos domésticos: (2) CONSUMO MÉDIO DE ÁGUA Várias formas de cálculo da Quota per capita QCP : relação com renda, número de habitantes, etc. QPC (L/hab.dia) Vazão consumida e não a vazão produzida Perdas no sistema

Origem dos esgotos Vazão de esgotos domésticos: (2) CONSUMO MÉDIO DE ÁGUA Porte da comunidade Faixa da população (hab) Consumo per capita (QPC) (L/hab.dia) Povoado rural < 5.000 90-140 Vila 5.000 10.000 100-160 Pequena localidade 10.000 50.000 110-180 Cidade média 50.000 250.000 120-220 Cidade grande > 250.000 150-300

Origem dos esgotos Vazão de esgotos domésticos: (2) CONSUMO MÉDIO DE ÁGUA Fator de influência Disponibilidade de água Clima Porte da comunidade Condições econômicas da comunidade Grau de industrialização Medição do consumo residencial Custo da água Pressão da água Comentário Em locais de escassez de água o consumo tende a ser menor Climas mais quentes induzem a um maior consumo Cidades maiores geralmente apresentam maior QPC Melhor nível econômico associa-se a maior consumo Localidades industrializadas apresentam maior consumo Presença de medição inibe um maior consumo Custo mais elevado reduz o consumo Elevada pressão no sistema de distribuição induz a maiores gastos

Origem dos esgotos Vazão de esgotos domésticos: (3) VAZÃO MÉDIA DE ESGOTOS Do total de água consumida, nem tudo retorna à rede coletora de esgotos: Parcela incorporada à rede pluvial (água para irrigar jardins, lavagem de carros, etc) Ligações clandestinas diretas na rede pluvial Infiltração Ex. para 40% de perdas e 80% de coeficiente de retorno: de 100 m³/d produzidos, apenas 60 m³/d são consumidos e destes, 48 m³/d retornam na forma de esgotos

Origem dos esgotos Vazão de esgotos domésticos: (3) VAZÃO MÉDIA DE ESGOTOS Coeficiente de retorno (R): razão entre a vazão de esgotos e a vazão de água R varia de 40 a 100% usual 80% Pequenas comunidades R 40%

Origem dos esgotos Vazão de esgotos domésticos: (4) VARIAÇÕES DE VAZÃO VAZÕES MÁXIMA E MÍNIMA Consumo de água Geração de esgotos Variações horárias/ diárias/ sazonais: K 1 = 1,2 coeficiente do DIA de MAIOR consumo K 2 = 1,5 coeficiente da HORA de MAIOR consumo K 3 = 0,5 coeficiente da HORA de MENOR consumo

Origem dos esgotos Vazão de esgotos domésticos: (4) VARIAÇÕES DE VAZÃO VAZÕES MÁXIMA E MÍNIMA As flutuações da rede de esgoto são amortecidas ao longo da rede coletora Grandes variações podem ser devidas à entrada irregular de águas de chuva na rede de coleta de esgotos

Origem dos esgotos Vazão de esgotos industriais Função do tipo e porte da indústria, processo, grau de reciclagem/ reuso da água, adoção de práticas de conservação da água, etc. Cadastro de grandes usuários: consumo de água e geração de efluentes Hidrograma difere do hidrograma doméstico: função do horário de funcionamento da indústria, tipo de produção, etc.

Origem dos esgotos Vazão de infiltração Tubos defeituosos, juntas, paredes de poços de visita Fatores que influenciam na quantidade de água infiltrada: Extensão da rede coletora, diâmetro das tubulações, área servida, tipo de solo, profundidade do lençol freático, topografia, densidade populacional (nº de conexões por unidade de área) Valores medidos ou tabelados NBR 9649 (ABNT): 0,05 a 1,0 L/s.km Metcalf & Eddy (1991): 0,01 a 1,0 m³/d.km por mm (função do diâmetro)

Origem dos esgotos Vazão de esgoto total média Somatório das parcelas de esgoto doméstico, industrial e de infiltração Q Med = Q D_Med + Q Ind_med + Q Infiltração Considerando dados referentes ao início e final de plano (p. ex. população, índice de atendimento, projeção de variação de consumo médio per capita, crescimento industrial, etc.)

Relações dimensionais entre carga e concentração CARGA PER CAPITA: Contribuição de cada indivíduo por unidade de tempo (g/hab.dia) VARIÁVEL Carga per capita (g/hab.dia) Faixa Valor usual REFERÊNCIA DBO 40.0-60.0 54.4 WHO, 1982 Nitrogênio total 6.0-12.0 Nitrogênio orgânico 2.5-5.0 2.5 Amônia 3.5-7.0 6.4 Nitrito 0 0 Nitrato 0-5.0 0.25 Fósforo total 0.7-2.5 Fósforo orgânico 0.2-1.0 0.3 Fósforo inorgânico 0.5-1.5 0.7 Chapra et al., 1997; Von Sperling, 2007

Relações dimensionais entre carga e concentração CARGA AFLUENTE EM UMA ETE: Quantidade de massa por unidade de tempo (kg/dia) Carga = População x Carga per capita Carga kg dia g Pop hab. Carga per capita ( = hab. dia ) 1000 ( g kg )

Relações dimensionais entre carga e concentração CARGA AFLUENTE EM UMA ETE: Quantidade de massa por unidade de tempo (kg/dia) Carga = Concentração x Vazão Carga kg dia = Concentração g/m3. Vazão (m 3 /dia) 1000 ( g kg ) g/m³ = mg/l

Relações dimensionais entre carga e concentração CONCENTRAÇÃO DE UM DESPEJO: Concentração = Carga / Vazão Concentração g m³ = Carga kg/dia. 1000 (g/kg) Vazão ( m³ dia )

Relações dimensionais entre carga e concentração EQUIVALENTE POPULACIONAL: Traduz a equivalência entre o potencial poluidor de uma indústria (comumente em termos de matéria orgânica) e uma determinada população. E. P(hab) = Carga de DBO da indústria ( kg dia ) kg Contribuição per capita de DBO ( hab. dia )

Parâmetros de análise DBO Demanda Bioquímica de Oxigênio (depleção do OD) DQO Demanda Química de Oxigênio (parâmetro de controle de eficiência) Sério de Sólidos (aumento da turbidez) Série de nitrogênio (nutrientes proliferação de algas, consumo de OD) Oxigênio dissolvido (corpo receptor) Coliformes (presença de elementos patogênicos)

Parâmetros de análise Constituinte Concentração média Comentários DBO 200 mg/l Depleção do OD Sólidos suspensos Patógenos Nutrientes Compostos tóxicos 240 mg/l (sólidos totais 800 mg/l) 3 milhões/100ml Nt: 35 m/l Pt: 10 mg/l Variável Aumento da turbidez Doenças de veiculação hídrica Crescimento acelerado Metais pesados ecotoxicidade Compostos emergentes Variável ou desconhecido Fármacos e outros alterações ecossistêmicas

Parâmetros de análise Parâmetro Forte Médio Fraco DBO 5,20 (mg/l) 400 220 110 DQO (mg/l) 1.000 500 250 Carbono Orgânico Total (mg/l) 290 160 80 NTK (mg/l) 85 40 20 Nitrogênio Orgânico (mg/l) 35 15 08 Nitrogênio Amoniacal (mg/l) 50 25 12 Fósforo Total (mg/l) 15 08 04 Fósforo Orgânico (mg/l) 05 03 01 Fósforo Inorgânico (mg/l) 10 05 03 Cloreto (mg/l) 100 50 30 Sulfato (mg/l) 50 30 20 Óleos e Graxas (mg/l) 150 100 50

Partes do sistemas:

Partes do sistemas: Rede coletora:

Partes do sistemas: Estação de tratamento de esgoto:

Tipos de Tratamento Tratamento preliminar (sólidos em suspensão grosseiros) Tratamento primário (sólidos em suspensão sedimentáveis e parte da matéria orgânica) Tratamento secundário (remoção de carga orgânica e eventualmente nutrientes) Tratamento terciário (remoção de carga de nutrientes e poluentes específicos metais pesados, tóxicos) Tratamento e disposição final do lodo Processos Físicos Processos Químicos Processos Biológicos

Tipos de Tratamento

Escolha dos processos de tratamento: Depende de uma série de fatores, tais como: Eficiência de remoção requerida (função de padrões de lançamento, corpo receptor, enquadramento, reuso, etc) Área disponível Geração e disposição final de resíduos Mão de obra para operação e respectiva qualificação Monitoramento e controles operacionais requeridos Recursos disponíveis Viabilidade técnica, econômica e ambiental

TRATAMENTO PRELIMINAR 42

Tipos de Tratamento Tratamento preliminar Remoção inicial de sólidos grosseiros, gorduras e areias; Preparação dos efluentes para a sequência de tratamento. Estruturas/ etapas: Gradeamento Desarenadores Flotadores Tanque de equalização

Tratamento preliminar Tratamento preliminar - Gradeamento Ocorre a remoção de sólidos grosseiros, onde o material de dimensões maiores do que o espaçamento entre as barras é retido. Grades grosseiras (espaços de 5,0 a 10,0 cm), grades médias (espaços entre 2,0 a 4,0 cm) e grades finas (1,0 a 2,0 cm).

Tratamento preliminar Tratamento preliminar - Gradeamento As principais finalidades da remoção dos sólidos grosseiros são: Proteção dos dispositivos de transporte dos esgotos (bombas e tubulações); Proteção das unidades de tratamento subsequentes; Proteção dos corpos receptores.

Tratamento preliminar Tratamento preliminar - Desarenação As finalidades básicas da remoção de areia são: Evitar abrasão nos equipamentos e tubulações; Eliminar ou reduzir a possibilidade de obstrução em tubulações, tanques, orifícios, sifões etc; Facilitar o transporte líquido, principalmente a transferência de lodo, em suas diversas fases.

Tratamento preliminar Tratamento preliminar - Flotadores Oposto da sedimentação (injeção de ar dissolvido e remoção dos flocos pela superfície) Depende da característica inicial do afluente e das etapas seguintes de tratamento

Tratamento preliminar Tratamento preliminar - Equalização Tanques destinados à amortecer os carregamentos hidráulico e orgânicos.

TRATAMENTO PRIMÁRIO 49

Tratamento Prímário TRATAMENTO PRIMÁRIO Remoção de sólidos em suspensão sedimentáveis e parte da matéria orgânica Processos físicos de remoção/tratamento Estruturas: Tanque de decantação (primários) Peneira rotativa

Tratamento Prímário TRATAMENTO PRIMÁRIO Tratamento primário avançado: adição de coagulantes (sulfato de alumínio, cloreto férrico). Pode promover a precipitação de fósforo. Uso de coagulantes: melhora a eficiência e promove uma maior geração de lodo Lodo primário: pode ser digerido em digestores convencionais, estabilizados com cal (digestão alcalina)

Tratamento Prímário Tanques de decantação - Forma circular ou retangular - Os esgotos fluem vagarosamente através dos decantadores, permitindo que os sólidos em suspensão, que apresentam densidade maior do que a do líquido circundante, sedimentem gradualmente no fundo.

Tratamento Prímário Tanques de decantação - O lodo primário bruto pode ser adensado no poço de lodo do decantador e ser enviado diretamente para a digestão ou ser enviado para os adensadores. - Uma parte significativa destes sólidos em suspensão é compreendida pela matéria orgânica em suspensão. Estão sendo substituídos por reatores anaeróbios (UASB) maior eficiência (70%), redução do volume das unidades de tratamento a jusante e economia de energia

Tratamento Primário Peneiras rotativas Dependendo da natureza e da granulometria do sólido, as peneiras podem substituir o sistema de gradeamento ou serem colocadas em substituição aos decantadores primários. A finalidade é separar sólidos com granulometria superior à dimensão dos furos da tela.

Tratamento Primário Peneiras rotativas O fluxo atravessa o cilindro de gradeamento em movimento, de dentro para fora. Os sólidos são retidos pela resultante de perda de carga na tela, são removidos continuamente e recolhidos em caçambas.

Tratamento Primário Eficiência do tratamento primário Em alguns casos, ainda é insuficiente para permitir o lançamento do efluente em um determinado corpo d água Tratamento secundário para remoção dos sólidos dissolvidos e finamente particulados ainda não removidos

TRATAMENTO SECUNDÁRIO 57

Tratamento Secundário TRATAMENTO SECUNDÁRIO Remoção de carga orgânica e eventualmente nutrientes Remoção de sólidos dissolvidos e finamente particulados Processos biológicos de tratamento Estruturas/etapas: Lagoas de estabilização e variantes Processos de disposição sobre o solo Reatores anaeróbios Lodos ativados e variantes Reatores aeróbios com biofilmes

Tratamento Secundário TRATAMENTO SECUNDÁRIO Processos biológicos requerem controle/acompanhamento da temperatura, ph, tempo de contato, e, em condições aeróbias, do nível de oxigênio dissolvido. Incluem o tratamento preliminar, mas podem não incluir o tratamento primário

Tratamento Secundário LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO Unidades especialmente projetadas, construídas e operadas com a finalidade de tratar os esgotos Construção simples: corte, aterro e preparação dos taludes Indicadas para países de clima quente e em desenvolvimento em função de: Suficiente disponibilidade de área Clima favorável (temperatura e insolação elevadas) Operação simples Necessidade de pouco ou nenhum equipamento

Tratamento Secundário LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO Podem ser Lagoas facultativas Sistemas de lagoas anaeróbias lagoas facultativas Lagoas aeradas facultativas Sistemas de lagoas aeradas de mistura completa lagoa de sedimentação Lagoas de alta taxa Lagoas de maturação Lagoas de polimento

Tratamento Secundário LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO Construídas com material para impermeabilizar o fundo Parâmetros como profundidade, tempo de detenção, manutenção ou não de oxigênio na coluna d água irão determinar o mecanismo predominante de decomposição.

Tratamento Secundário Lagoas facultativas Tempo de permanência de vários dias O oxigênio requerido pelas bactérias na coluna d água é fornecido pelas algas, através da fotossíntese Profundidade típica de 1,5 a 2 m Tempo de detenção > a 20 dias Requer grandes áreas

Tratamento Secundário Lagoas facultativas

Tratamento Secundário Sistemas de lagoas anaeróbias lagoas facultativas Remoção de 50 a 65% da DBO na lagoa anaeróbia (mais profunda e com menor volume) Lagoa anaeróbia mais profunda (4 a 5 m) e menores dimensões (praticamente não ocorre fotossíntese), tempo de detenção de 2 a 5 dias Sistema ocupa uma área inferior ao de uma lagoa facultativa única

Tratamento Secundário Sistemas de lagoas anaeróbias lagoas facultativas

Tratamento Secundário Lagoas aeradas facultativas Tempo de detenção na ordem de 5 a 10 dias Requer menor área do que lagoas anaeróbias

Tratamento Secundário Lagoas aeradas facultativas

Tipos de Tratamento Sistemas de lagoas aeradas de mistura completa lagoas de sedimentação

Tratamento Secundário Lagoas de alta taxa Concebidas para maximizar a produção de algas ambiente totalmente aeróbio Reduzidas profundidades (zona fótica) 0,80 m Elevada concentração de OD e ph Remoção de amônia e de fósforo Aumento da taxa de mortandade de microrganismos patogênicos e para a remoção de nutrientes Recebem elevada carga orgânica por unidade de área superficial Agitação na lagoa (mecanizada)

Tratamento Secundário Lagoas de alta taxa

Tratamento Secundário Lagoas de maturação Remoção de organismos patogênicos Predomínio de condições adversas aos microrganismos: radiação UV, elevado ph, elevado OD, temperatura mais baixa do que o trato intestinal humano, falta de nutrientes e predação por outros organismos. Pós-tratamento de processos que removeram a DBO, usualmente projetadas como uma série de lagoas ou lagoas com divisões de chincanas. Elevada eficiência de remoção de coliformes

Tratamento Secundário Lagoas de maturação

Tratamento Secundário Lagoas de polimento Similares às lagoas de maturação Polimento de efluentes oriundos de reatores anaeróbios (tipo UASB) esses reatores não atingem elevadas eficiências de remoção de DBO. Alta eficiência de remoção de organismos patogênicos Remoção de matéria orgânica

Tratamento Secundário Lagoas de polimento

Tratamento Secundário LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO

Tratamento Secundário PROCESSOS DE DISPOSIÇÃO NO SOLO Disposição final, tratamento (primário, secundário ou terciário) ou ambas as finalidades. Conduzem à recarga do lençol subterrâneo e/ou à evapotranspiração Possíveis destinos: retenção na matriz do solo, retenção pelas plantas, aparecimento na água subterrânea, coleta por drenos superficiais. Mecanismos físicos, químicos e biológicos de degradação

Tratamento Secundário PROCESSOS DE DISPOSIÇÃO NO SOLO Exemplo de aplicação para sistemas com base no solo: Irrigação (infiltração lenta ou fertirrigação) Infiltração rápida (alta taxa ou infiltração) Escoamento superficial. Exemplo de aplicação para sistemas com base na água: Terras úmidas construídas (banhados artificiais)

Tratamento Secundário PROCESSOS DE DISPOSIÇÃO NO SOLO

Tratamento Secundário REATORES ANAERÓBIOS Vantagens: Baixa produção de sólidos, baixo consumo de energia, baixos custos de implantação e operação, tolerância a elevadas cargas orgânicas, aplicabilidade em pequena e grande escala. Desvantagens: Remoção insatisfatória de nutrientes (N e P) e patógenos, residual elevado de DQO, possibilidade de geração de maus odores.

Tratamento Secundário REATORES ANAERÓBIOS DQO afluente (100%) Gás carbônico (40 a 50%) DQO afluente (100%) Gás metano (50 a 70%) Reator Aeróbio Efluente (5 a 15%) Reator Anaeróbio Efluente (10 a 30%) Lodo (30 a 40%) Lodo (5 a 15%)

Tratamento Secundário REATORES ANAERÓBIOS Dois tipos mais utilizados: Filtro anaeróbio (frequentemente tratamento efluentes de fossas sépticas) Reator UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket Reator anaeróbio de fluxo ascendente e manta de lodo)

Tratamento Secundário REATORES ANAERÓBIOS Sistema de filtro anaeróbio

Tratamento Secundário REATORES ANAERÓBIOS Reator UASB Reator UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket Reator anaeróbio de fluxo ascendente e manta de lodo - RAFA) Tendência no tratamento de esgoto no Brasil como unidades únicas, seguida de um pós-tratamento Não necessita decantação primária (simplifica o fluxograma da estação)

Tratamento Secundário REATORES ANAERÓBIOS Reator UASB Tempo de detenção de 6 a 10 horas Alta concentração de biomassa no reator Biomassa cresce dispersa no meio (e não aderida a um meio, como no filtro anaeróbio) Remoção de 70% da DBO necessita de um sistema de pós-tratamento Economiza a área necessária para o sistema de póstratamento

Tratamento Secundário REATORES ANAERÓBIOS Reator UASB

Tratamento Secundário REATORES ANAERÓBIOS Reator UASB Dimensões: Tanque cilíndrico 2,5 m de diâmetro 5 m de altura

Tratamento Secundário REATORES AERÓBIOS COM BIOFILMES Reatores nos quais a biomassa cresce aderida a um meio suporte (diferentemente do reator UASB, por exemplo) Podem ser: Filtros biológicos percolados de baixa carga Filtros biológicos percolados de alta carga Biofiltros aerados submersos Biodiscos e variantes Usados como pós-tratamento do efluente de reatores anaeróbios

Tratamento Secundário FILTRO BIOLÓGICO PERCOLADOS (BAIXA ou ALTA CARGA) Biomassa cresce aderida a um meio suporte (diferentemente do que acontece em lagoas) Leito de material grosseiro (pedras, ripas ou material plástico) Esgoto é despejado em jatos. A percolação permite o crescimento de biofilme. São processos aeróbios ocorre circulação de ar

Tratamento Secundário FILTRO BIOLÓGICO

Tratamento Secundário BIOFILTROS AERADOS SUBMERSOS Tanque preenchido com material poroso (ar e esgoto fluem permanentemente) Fases sólida (meio suporte), líquida (efluente escoando) e gasosa (aeração)

Tratamento Secundário BIODISCOS Biomassa cresce aderida ao biodisco (suporte) Os discos giram vagarosamente, sendo metade da área superficial imersa no esgoto e o restante exposto ao ar Usualmente menores do que 3,6 m de diâmetro Construídos de plástico Promove a aeração do sistema Para sistemas pequenos e/ou isolados Podem ser precedidos de decantadores primários ou reatores anaeróbios

BIODISCOS Tratamento Secundário

Tratamento Secundário LODOS ATIVADOS Utilizados quando há a necessidade de: Elevar a eficiência de tratamento Reduzir o requisito de área Emprego de maior mecanização operação mais sofisticada e maiores consumos de energia

Tratamento Secundário LODOS ATIVADOS Componentes do sistema: reator (tanque de aeração), decantador secundário e recirculação de lodo Reator Decantador secundário

Tratamento Secundário LODOS ATIVADOS Tanque de aeração: crescimento e reprodução contínua de microrganismos (abundância de alimentos) Necessidade de retirar o LODO BIOLÓGICO EXCEDENTE do reator ou da linha de recirculação Evitar o crescimento excessivo Sobrecargas do sistema (prejudica a sedimentação) Retira-se a mesma quantidade de biomassa que é aumentada na reprodução

Tratamento Secundário LODOS ATIVADOS Desvantagem: baixa remoção de coliformes em função do baixo tempo de detenção Utilizam-se lagoas de maturação para a remoção dos coliformes

Tratamento Secundário LODOS ATIVADOS CONVENCIONAL FLUXO CONTÍNUO

Tratamento secundário

TRATAMENTO TERCIÁRIO (TRATAMENTO AVANÇADO DE ÁGUAS) 105

Tratamento Terciário Tratamento terciário (avançado) Objetiva a remoção de poluentes específicos, ou ainda remoção complementar de poluentes não suficientemente removidos no tratamento secundário (tratamento avançado polimento para atendimento da legislação)

Tratamento Terciário Tratamento terciário (avançado) REMOÇÃO DE SÓLIDOS DISSOLVIDOS Osmose Reversa; Troca Iônica Eletrodiálise Reversa; Evaporação REMOÇÃO DE SÓLIDOS SUSPENSOS Macrofiltração Microfiltração Ultrafiltração Nanofiltração Clarificação (ozônio)

Tratamento Terciário Tratamento terciário (avançado) REMOÇÃO DE COMPOSTOS ORGÂNICOS Ozonização Carvão ativado DESINFECÇÃO Cloro Ozônio Dióxido de Cloro Permanganato de potássio Radiação UV

Tratamento Terciário PRECIPITAÇÃO QUÍMICA Aplicada para melhorar a decantação primária e na remoção de fosfato e metais (zinco, cromo, mercúrio, chumbo, etc) Aumenta a eficiência na remoção de sólidos suspensos e matéria orgânica Promove maior formação de lodo, exigindo portanto maiores unidades de tratamento da fase sólida

Tratamento Terciário FILTRAÇÃO EM MEMBRANA Microfiltração, ultrafiltração, nanofiltração, osmose reversa ou eletrodiálise Dependendo da porosidade, remove nitrogênio, cor, organismos potencialmente patogênicos, agroquímicos e sais dissolvidos Exige pré-tratamento, operação de conservação da membrana (formação de biofilme)

Tratamento Terciário ADSORÇÃO EM CARVÃO ATIVADO Remove substâncias que produzem gosto e odor, matéria orgânica dissolvida, fenol, nutrientes (nitrato e fosfato), sólidos em suspensão, matéria orgânica não biodegradável, detergentes. Após saturado, deverá ser substituído Exige pré-tratamento e pode perder a eficiência de remoção se for comatado por sólidos

Tratamento Terciário OXIDAÇÃO QUÍMICA Uso de agentes oxidantes como ozônio, peróxido de hidrogênio, permanganato de potássio, dióxido de cloro, cloro ou oxigênio. Oxidação da amônia e compostos orgânicos não biodegradáveis, controle de odores e desinfecção Requer dosagem de produtos químicos e pode formar subprodutos potencialmente tóxicos

Tratamento Terciário OXIDAÇÃO AVANÇADA POR OZÔNIO OU RADIAÇÃO UV Remoção de compostos específicos que não são oxidados por oxidação química convencional Requer maior gasto de energia (radiação UV) Dificuldade na implantação de sistemas contínuos em grande escala

BACIA DO ALTO IGUAÇU EXEMPLOS DE ETES 114

Exemplos

Exemplos Municipality River WWTP Identification Treatment Type Almirante Tamandaré Barigui ETE São Jorge UASB Aracária Iguassu ETE Cachoeira UASB/ Drying bed/ Lagoon Araucária Iguassu ETE Costeira I UASB Araucária Iguassu ETE Costeira II UASB Araucária Iguassu ETE Iguassu UASB Balsa Nova Iguassu ETE Balsa Nova UASB Campo Largo Cambuí ETE Cambuí UASB/ Flotation Colombo Palmital ETE Guaraituba UASB Curitiba Atuba ETE Atuba Sul UASB Curitiba Iguassu ETE Belém Activated Sludge Curitiba Barigui ETE Santa Quitéria UASB Curitiba Atuba ETE Santa Cândida UASB Curitiba Padilha ETE Padilha Sul UASB/Lagoon Curitiba Barigui ETE Cic Xisto UASB Fazenda Rio Grande Iguassu ETE Fazenda Rio Grade UASB Madirituba Mauricio ETE Mandirituba UASB Quatro Barras Iraí ETE Menino Deus UASB São José dos Pinhais Itaqui ETE Martinópolis Lagoon São José dos Pinhais Iguassu ETE Iguassu I UASB

Exemplos Ete Atuba Sul Fonte: Sanepar

Exemplos Ete Atuba Sul (2013) Sistema: UASB (reatores anaeróbios) + Flotadores de ar dissolvido Eficiência de remoção de DQO: 72% Capacidade: 2.100 L/s (580 mil habitantes) Produção (dados de 2009): 4.000 m³ de gás metano por dia 840 toneladas de lodo por ano Fonte: Sanepar

Exemplos Ete Atuba Sul (dados de 2009) Investimento: 1,3 milhões de reais para instalar um sistema de reuso (ozônio + carvão ativado) utilização da água nas instalações da ETE Aproveitamento energético de CH4: economia de 360 mil reais em eletricidade, e redução de emissão de 18 mil toneladas anuais de CH4 para a atmosfera (custo de 1,2 milhões de reais) utilização na ETE Fonte: Sanepar

Exemplos Ete Belém Lodos ativados (500 mil habitantes) Fonte: Sanepar

Exemplos Ete Padilha UASB + Lagoa anaeróbia (320 mil habitantes) Fonte: Sanepar

DEFINIÇÃO DOS PROCESSOS DE TRATAMENTO 122

Eficiência de remoção de DBO

Tipos de Tratamento

Escolha dos processos de tratamento: Processo de lodos ativados convencional Grade Caixa de areia Decantador Primário Tanque de Aeração Decantador Secundário Líquidos removidos do lodo Adensamento Digestão Rio Secagem Lodo Seco

Escolha dos processos de tratamento: Processo de lodos ativados com aeração prolongada Grade Caixa de areia Tanque de Aeração Decantador Secundário Rio Adensamento Secagem Lodo Seco

Escolha dos processos de tratamento: Sistemas de lagoas aeradas mecanicamente seguidas de lagoas de decantação: Grade Caixa de areia Lagoas aeradas Lagoas de decantação Lodo Rio

Escolha dos processos de tratamento: Sistemas de filtros biológicos aeróbios Grade Caixa de areia Decantador Primário Filtros Biológicos Decantador Secundário Rio Adensamento Digestão Secagem Lodo Seco

Escolha dos processos de tratamento: Sistemas de tratamento conjugado anaeróbio-aeróbio Lodos ativados Lagoas de estabilização Lagoas aeradas Grade Caixa de areia UASB Filtros Biológicos Convencional Filtros Biológicos Aerado Submerso Processos físico-químicos