U UNIVERSIDADE NIVERSIDADE F FEDERAL EDERAL DO DO R RIO IO G GRANDE RANDE DO DO N NORTE ORTEC CENTRO ENTRO DE DE T TECNOLOGIA ECNOLOGIADISCIPLINA: Sistemas Urbanos de gua e Esgotos DISCIPLINA: Sistemas Urbanos de gua e EsgotosUFRN UFRNCT CTSISTEMAS URBANOS DE GUA E ESGOTOS SISTEMAS URBANOS DE GUA E ESGOTOS2 2 P PARTE ARTE: SISTEMAS DE ESGOTOS: SISTEMAS DE ESGOTOS P PROF ROF. V . VALMIR ALMIR M MELO ELO DA DA S SILVA ILVA - V - VERSO ERSO ATUALIZADA ATUALIZADA EM EM JANEIRO JANEIRO/2008 /2008Apostila de Sistemas Urbanos de guae EsgotosS U M R I O ......................................................................................................................................................................................................51. IMPORTNCIA DOS SISTEMAS PBLICOS DE ESGOTOS.............................................................................................7 1.1 ASPECTOS SANITRIOS................................................................................................................................................7 1.2 OBJETIVOS DOS SISTEMAS DE ESGOTOS SANITRIOS........................................................................................8 1.2.1 Sanitrios......................................................................................................................................................................8 1.2.2 Sociais..........................................................................................................................................................................9 1.2.3 Econmicos..................................................................................................................................................................92. TIPOS DE SISTEMAS............................................................................................................................................................10 2.1 PARTES CONSTITUTIVAS DO SISTEMA TIPO SEPARADOR ABSOLUTO..........................................................10 2.2 RGOS ACESSRIOS DAS REDES DE ESGOTOS.................................................................................................10 2.2.1 Poos de Visita (PVs).................................................................................................................................................11 2.2.2 Tanques fluxveis.......................................................................................................................................................13 2.2.3 Tubo de inspeo e limpeza (TIL).............................................................................................................................13 2.2.4 Terminal de limpeza (TL)..........................................................................................................................................13 2.2.5 Caixa de passagem (CP).............................................................................................................................................13 2.2.6 Sifes invertidos.........................................................................................................................................................14 3.1 CLASSIFICAO...........................................................................................................................................................14 3.2 COMPOSIO................................................................................................................................................................15 3.3 CARACTERSTICAS DOS ESGOTOS..........................................................................................................................154. QUANTIDADE DE LQUIDOS A ESGOTAR......................................................................................................................17 4.1 FATORES A CONSIDERAR NO PROJETO..................................................................................................................17 4.1.1 Perodo de projeto......................................................................................................................................................17 4.1.2 Etapas de construo..................................................................................................................................................18 4.1.3 Previso da populao................................................................................................................................................18 4.1.4 Contribuio per capita..............................................................................................................................................18 4.1.5 Relao gua/esgotos.................................................................................................................................................19 4.1.6 Perdas e infiltrao.....................................................................................................................................................19 4.2 VAZES DE DIMENSIONAMENTO............................................................................................................................19 4.2.1 Coeficiente para o clculo das redes...........................................................................................................................195. HIDRULICA DOS COLETORES DE ESGOTOS..............................................................................................................21 5.1 ESCOAMENTO EM CONDUTO DE SEO CIRCULAR...........................................................................................21 5.2 FRMULAS UTILIZADAS NO DIMENSIONAMENTO DE CONDUTOS EM REGIME PERMANENTE E UNIFORME............................................................................................................................................................................21 5.2.1 Teorema de Bernoulli................................................................................................................................................21 5.2.2 Foras em ao em canal aberto.................................................................................................................................22 5.2.3 Equao da continuidade...........................................................................................................................................23 5.2.4 Energia especfica em canais abertos.........................................................................................................................24 5.2.5 Nmero de Froude.....................................................................................................................................................25 5.2.6 Perdas de carga localizadas nas redes de esgotos.......................................................................................................26 5.2.7 Perdas de carga por atrito nos condutos livres............................................................................................................26 5.2.8 Frmulas de Ganguillet-Kutter..................................................................................................................................26 5.2.9 Frmula de Bazin......................................................................................................................................................27 5.2.10 Frmula Universal da Perda de Carga......................................................................................................................27 5.2.11 Frmula de Manning................................................................................................................................................27 5.2.12 Frmula de Manning modificada por Macedo.........................................................................................................27 5.3 RELAES GEOMTRICAS E TRIGONOMTRICAS DOS ELEMENTOS DA SEO CIRCULAR...................29 5.4 RELAO ENTRE OS ELEMENTOS DAS SEES CIRCULARES PARCIALMENTE CHEIAS E OS DA SEO PLENA PELA FRMULA DE MANNING...........................................................................................................................30 5.4.1 Seo circular de mxima eficincia..........................................................................................................................30 5.5 RELAO ENTRE OS ELEMENTOS DAS SEES CIRCULARES PARCIALMENTE CHEIAS E OS DA SEO PLENA EM FUNO DE ...................................................................................................................................................30 5.6 FRMULAS DERIVADAS DA EQUAO DE MANNING.......................................................................................38 5.6.1 Escoamento Seo Plena.............................................................................................................................................38 5.6.2 Escoamento seo parcialmente cheia ou seo plena..............................................................................................38 5.6.3 Determinao dos dimetros dos coletores....................................................................................................................39 5.7 MTODOS ITERATIVOS NOS CLCULOS ANALTICOS DE CONDUTOS DE SEO CIRCULAR.................42 5.8 CONDIES TCNICAS A SEREM SATISFEITAS PELOS COLETORES...............................................................43 5.8.1 Generalidades............................................................................................................................................................43 5.8.2 Dimetro mnimo.......................................................................................................................................................43 5.8.3 Vazes........................................................................................................................................................................43 5.8.4 Profundidade mnima e profundidade mais conveniente...........................................................................................44 5.8.5 Tubos de queda..........................................................................................................................................................45Sistemas Urbanos de guas e Esgotos2Apostila de Sistemas Urbanos de guae Esgotos 5.8.6 Outras condies a serem satisfeitas...........................................................................................................................46 5.8.7 Tenso trativa.............................................................................................................................................................47 5.8.8 Lmina dgua...........................................................................................................................................................47 5.8.9 Controle de remanso..................................................................................................................................................486. REDES DE ESGOTOS...........................................................................................................................................................49 6.1 TRAADO DAS REDES................................................................................................................................................49 6.1.1 Sistemas de esgotos de acordo com a posio dos condutos principais:.....................................................................496.1.2 Traado das Redes em Planta....................................................................................................................................50 6.1.3 Traado das redes em perfil.......................................................................................................................................51 6.2 ROTEIRO PARA TRAADO DE UMA REDE.............................................................................................................53 6.3 DISPOSIES CONSTRUTIVAS (segundo NBR-9.649/86)........................................................................................53 6.4 ROTEIRO PARA DIMENSIONAMENTO DE REDE COLETORA DE ESGOTOS....................................................54 6.4.1 Elementos conhecidos................................................................................................................................................54 6.4.2 Elementos a determinar.............................................................................................................................................54 6.4.3 Condies tcnicas a serem satisfeitas........................................................................................................................55 6.4.4 Roteiro de clculo da rede.........................................................................................................................................55 6.4.5 Exemplo de clculo de um trecho de rede coletora ..................................................................................................567. MATERIAIS EMPREGADOS NOS COLETORES DE ESGOTOS.....................................................................................65 7.1 FATORES A SEREM OBSERVADOS:..........................................................................................................................65 7.2 TUBOS UTILIZADOS NOS COLETORES DE ESGOTOS..........................................................................................65 7.2.1 Tubos cermicos........................................................................................................................................................65 7.2.2 Tubos de concreto......................................................................................................................................................66 7.2.3 Tubos de cimento amianto (Em desuso)....................................................................................................................67 7.2.4 Tubos de ferro fundido..............................................................................................................................................67 7.2.5 Tubos de ao..............................................................................................................................................................68 7.2.6 Tubos plsticos...........................................................................................................................................................68 7.3 TIPOS DE JUNTAS.........................................................................................................................................................698. ESTAES ELEVATRIAS DE ESGOTOS........................................................................................................................71 8.1 CRITRIO, ELEMENTOS E PARMETROS ..............................................................................................................71 8.1.1 Localizao................................................................................................................................................................71 8.1.2 Partes constitutivas.....................................................................................................................................................71 8.1.3 Vazes de projeto.......................................................................................................................................................74 8.1.4 Critrios a serem observados:.....................................................................................................................................75 8.1.5 Dimensionamento de poo de suco volume til..................................................................................................75 8.1.6 Dimensionamento de poo de suco volume efetivo.............................................................................................769. BOMBAS USADAS NOS SISTEMAS DE ESGOTOS.........................................................................................................79 9.1 BOMBAS CENTRFUGAS.............................................................................................................................................79 9.1.1 Bombas centrfugas para esgotos:..............................................................................................................................79 9.1.2 Classificao das bombas quanto a rotao:...............................................................................................................79 9.2 ELEMENTOS HIDRULICOS DE UM SISTEMA DE RECALQUE DE ESGOTOS..................................................79 9.3 GRANDEZAS INTERVENIENTES NO ESTUDO DAS BOMBAS CENTRFUGAS.................................................80 9.3.1 Dimetro de emissrio de recalque.............................................................................................................................81 9.4 CURVAS CARACTERSTICAS DAS BOMBAS CENTRFUGAS..............................................................................82 9.5 LEIS DA SIMILARIDADE.............................................................................................................................................82 9.6 ESCOLHA DE UMA BOMBA........................................................................................................................................82 9.7 CLASSIFICAO DAS ESTAES ELEVATRIAS.................................................................................................82 9.8 ROTEIRO PARA CLCULO DE ESTAES ELEVATRIAS DE ESGOTOS.........................................................83DIM.EEE-ETE 240707.xls..........................................................................................................................................................8310. TRATAMENTO DE GUAS RESIDURIAS:...................................................................................................................84 10.1 EXTENSO DO TRATAMENTO.................................................................................................................................84 10.2 NVEIS DE TRATAMENTO DE ESGOTOS...............................................................................................................85 10.2.1Tratamentos prvios ou preliminares ......................................................................................................................85 10.2.2Tratamento Primrio...............................................................................................................................................85 10.2.3Tratamento secundrio............................................................................................................................................85 10.2.3 Tratamentos tercirios..............................................................................................................................................86 10.2.4 Desinfeco..............................................................................................................................................................86 10.2.5 Tratamento convencional:........................................................................................................................................86 10.3 DIMENSIONAMENTO DAS UNIDADE DE TRATAMENTOS PRELIMINARES..................................................89 10.3.1 Dimensionamento de Calha Parshall........................................................................................................................89 10.3.2 Gradeamento - remoo de areia e detritos pesados.................................................................................................91 10.3.4 Caixas de areia (desarenadores)...............................................................................................................................94 10.3.5 Dimensionamento das Caixas de Areia....................................................................................................................96 10.3.6 Sistema de remoo do material...............................................................................................................................98 10.3.7 Remoo de slidos leves.........................................................................................................................................98 10.4 TRATAMENTO BIOLGICO DE GUAS RESIDURIAS POR LAGOAS DE ESTABILIZAO .....................99Sistemas Urbanos de guas e Esgotos3Apostila de Sistemas Urbanos de guae Esgotos 10.4.1 Processos Biolgicos................................................................................................................................................99 10.4.2 Lagoas de Estabilizao..........................................................................................................................................103 10.4.3 Vantagens das Lagoas de Estabilizao..................................................................................................................103 10.5 DIMENSIONAMENTO DA LAGOAS DE ESTABILIZAO.................................................................................10410.5.1Lagoas Anaerbias................................................................................................................................................104 10.5.2 Lagoas Facultativas................................................................................................................................................105 10.5.3 Lagoas de Maturao..............................................................................................................................................109 10.6 EXEMPLO DE DIMENSIONAMENTO DAS LAGOAS DE ESTABILIZAO.....................................................111 10.6.1 Dimensionamento da Lagoa Anaerbia .................................................................................................................112 10.6.2 Dimensionamento da Lagoa Facultativa................................................................................................................113 10.6.3 Dimensionamento das Lagoas de Maturao.........................................................................................................11411. CONSTRUO DE REDES DE ESGOTOS.....................................................................................................................116 11.1 TRANSPORTE E ARMAZENAMENTO....................................................................................................................116 11.1.1 Abertura de valas....................................................................................................................................................116 11.1.2 Escavao...............................................................................................................................................................116 11.1.3 Esgotamento de valas.............................................................................................................................................117 11.1.4 Escoramento...........................................................................................................................................................11712.NORMAS PARA ELABORAO DE ESTUDOS E PROJETOS DE ESGOTOS SANITRIOS..................................11913. APLICAES.....................................................................................................................................................................12114. REFERNCIAS..................................................................................................................................................................126Sistemas Urbanos de guas e Esgotos4Apostila de Sistemas Urbanos de guae EsgotosNDICE DE TABELASTabela 1 Fatores a considerar na elaborao de projetos de esgotos..........................................................................................18Tabela 2 Caracterizao dos regimes de escoamento em condutos livres.................................................................................25Tabela 3 Clculo dos valores de k pela frmulas de Gauckler-Manning, Bazin e Karman-Prandlt.........................................33Tabela 4 Relao entre os elementos das sees circulares parcialmente cheias e os da seo cheia Frmulas de Gauckler-Manning......................................................................................................................................................................................34Tabela 5 Elementos hidrulicos de condutos circulares (n, constante).....................................................................................35Tabela 6 Elementos hidrulicos de condutos circulares (n, constante).....................................................................................35Tabela 7 Fator de forma em condutos circulares......................................................................................................................37Tabela 8 Elementos de condutos livres seo circular Manning............................................................................................38Tabela 9 - Dados para traado do baco de Manning, para n=0,010...........................................................................................40Tabela 10 - Perfis esquemticos dos coletores x declividades convenientes................................................................................52Tabela 11 - Modelo de planilha de clculo de redes de esgotos...................................................................................................62Tabela 12 - Clculo do tempo de ciclo ........................................................................................................................................78Tabela 13 - Eficincia dos diversos tipos de tratamento na reduo de DBO e coliformes..........................................................87Tabela 14 Valores de K e n para calculo das lminas dgua nas CP. ......................................................................................90Tabela 15 Dados e parmetros das Calhas Parshall padronizadas.............................................................................................90Tabela 16 material retido nas grades de barras..........................................................................................................................94Tabela 17 Verificao das velocidades na grade de barras........................................................................................................94Tabela 18 Tamanho das partculas x velocidade de sedimentao............................................................................................94Tabela 19 Tabela para verificao das velocidades na Caixa de Areia. ....................................................................................98Tabela 20 - Parmetros desejveis nos efluentes finais..............................................................................................................109Tabela 21 - Relao dimetros x profundidade de valas............................................................................................................116Tabela 22 - Alturas de escoramento de valas.............................................................................................................................117Tabela 23 Relao das Normas da ABNT para sistemas de esgotos........................................................................................119 Sistemas Urbanos de guas e Esgotos5Apostila de Sistemas Urbanos de guae EsgotosNDICE DE ILUSTRAESIlustrao 1 Fluxograma da transmissividade de doenas...........................................................................................................8Ilustrao 2 Esquema de um sistema de esgotamento sanitrio.................................................................................................11Ilustrao 3 Poo de Vista em planta e corte. ...........................................................................................................................13Ilustrao 4 Composio de slidos nos esgotos.......................................................................................................................16Ilustrao 5 Composio de slidos dos esgotos.......................................................................................................................16Ilustrao 6 Esquema de escoamento em canais abertos...........................................................................................................22Ilustrao 7 Esquema da tenso trativa de arraste.....................................................................................................................23Ilustrao 8 Aplicao da equao da continuidade..................................................................................................................24Ilustrao 9 Diagrama da energia especfica.............................................................................................................................24Ilustrao 10 Estgios do regime de escoamento......................................................................................................................25Ilustrao 11 Seo circular de uma canalizao......................................................................................................................29Ilustrao 12 baco de Manning para n = 0,010.......................................................................................................................41Ilustrao 13 - Profundidade de coletor na situao mais desfavorvel. .....................................................................................45Ilustrao 14 - Influncia do remanso nos coletores ...................................................................................................................48Ilustrao 15 - Rede perpendicular..............................................................................................................................................49Ilustrao 16 - Sistema interceptor..............................................................................................................................................50Ilustrao 17 - Sistema em leque.................................................................................................................................................50Ilustrao 18 - Sistema longitudinal.............................................................................................................................................50Ilustrao 19 - Sistema radial.......................................................................................................................................................50Ilustrao 20 - Arranjo tpico a....................................................................................................................................................51Ilustrao 21 - Arranjo tpico b....................................................................................................................................................51Ilustrao 22 - Arranjo tpico c....................................................................................................................................................51Ilustrao 23 - cidos presentes nos esgotos................................................................................................................................66Ilustrao 24 Estao Elevatria de esgotos em planta e corte. ................................................................................................73Ilustrao 25 Elevatria de Esgotos com bomba re-autoescorvante..........................................................................................74Ilustrao 26 - Esquema hidrulico de elevatria de esgotos.......................................................................................................80Ilustrao 27 Arranjo esquemtico de uma ETE convencional.................................................................................................88Ilustrao 28 - Foto de Calha Parshal em fiberglass.....................................................................................................................91Ilustrao 29 - Dimenses bsicas das Calhas Parshal Padronizadas...........................................................................................91Ilustrao 30 Caixa de Areia da ETE Ponta Negra, .................................................................................................................95Ilustrao 31 - Medidor Ultrasnico instalado na Calha Parshall da ETE Ponta Negra...............................................................96Ilustrao 32 Caixa de Areia em corte longitudinal e transversal.............................................................................................97Ilustrao 33 Esquema do processo de tratamento biolgico de esgotos.................................................................................106Sistemas Urbanos de guas e Esgotos6Apostila de Sistemas Urbanos de guae Esgotos1.....................................IMPORTNCIA DOS SISTEMAS PBLICOS DE ESGOTOSOs Sistemas de Esgotos so considerados requisitos bsicos de infra-estrutura das comunidades.Em pocas remotas pases como o Egito j possuam cidades com canais para receber guas servidas das habitaes, encaminhando-as para os rios.Tem-se notcia que em 3750 A.C foi construda a galeria de esgotos de Nipur, na ndia.A primeira banheira instalada no palcio de Knossos, em Creta por Dedalus se deu em 1700 A.C.Em215D.C, a cidade deRoma possua 11locais pblicos para banhos, 1352fontes e cisternas, 856 locais privados para banhos e mais de 150 latrinas.Os autores so concordes em admitir ter sido Roma a primeira cidade a possuir um sistema de esgoto, embora concebido to somente para secar uma rea pantanosa.Aidademdia caracterizou-sepor altos ebaixos naremoodosdejetos humanos ena higiene de modo geral.Alguns pases, em suas principais cidades, passaram a obrigar o uso de latrinas providas de fossas. A Alemanha, desde 1500 e, a Frana, a partir de 1553.Admite-se ter sido Bunlau, na Alemanha, a primeira cidade a ser beneficiada com um Sistema de Esgoto planejado para atender seus reais objetivos, isto em 1559.Hamburgo merece destaque por ter possudo o primeiro sistema projetado de acordo com as teorias inovadoras sobre o escoamento de guas residurias, levando em conta as condies topogrficas locais. Osprincpiosfundamentais quenortearamoprojeto, hojeaindavlidos, nuncahaviamsido anteriormente aplicados. Esta cidade foi parcialmente destruda por um incndio em 1842.Em 1847 surgiu o sistema unitrio em Londres;Em 1879 surgiu o sistema separador absoluto em Memphis, USA.O Rio de Janeiro foi uma das primeiras capitais do Mundo a ter rede de esgotos, isso em 1857.Em 1876So Paulo teve sua rede de esgotos construda pelos ingleses.1.1 ASPECTOS SANITRIOSOproblema da disposio dos excrementos humanos umdos mais importantes do saneamento do meio. A Ilustrao 1 retrata o fluxo de contaminao do homem so pelos excretas de uma pessoa doente.Sistemas Urbanos de guas e Esgotos7Apostila de Sistemas Urbanos de guae EsgotosIlustrao 1 Fluxograma da transmissividade de doenasAs conseqncias da disposio dos excretas de maneira inadequada pode ocasionar a contaminao por organismos patognicos e provocar diversos tipos de doenas.As doenas transmissveis pelas excretas humanos podem ser classificadas, de acordo com seu grau de importncia, em doenas primrias e secundrias.As doenas primrias so as causadas por bactrias, protozorios e helmintos.As causadas porbactrias intestinais(tamanho de 0,5 a 3) so as salmoneloses: salmonela tiphosa (febre tifide) e salmonela typhis; a shigella,disenteriae (disenteria bacilar);e vbrio comma (clera);Entre as mais comuns, causadas porprotozorios intestinaisencontram-se: a disenteria amebiana-endomoeba hystoltica (20);Asmais comunscausadas peloshelmintosdeorigemintestinal so: shistosomamansoni, cercria e miracdio (esquistossomose).So classificadas como de importncia secundria:As tuberculoses provocadas pelo bacilo de Kock;As poliomielites causadas por diversos tipos de vrus;Aancilostomoseproduzida pelos vermes (helmintos) Necator americanus eAncylostoma duodenale, cuja penetrao no organismo humano feita atravs da pele, principalmente dos ps;As infeco dos olhos, ouvidos e nariz.1.2 OBJETIVOS DOS SISTEMAS DE ESGOTOS SANITRIOSOs sistemas de esgotamento so importantes sob diversos aspectos, entre os quais podem ser relacionados:1.2.1 SanitriosSob o ponto de vista sanitrio, destacam-se:- A coleta e remoo rpida e segura das guas residurias;- A eliminao da poluio do solo;Sistemas Urbanos de guas e EsgotosExcreta do doenteAlimentosHomem soguaMosInsetosSoloMorteDebilidadeda8Apostila de Sistemas Urbanos de guae Esgotos- A disposio sanitria adequada dos efluentes;- A melhoria das condies sanitrias locais;- A conservao dos recursos naturais;- O tratamento realizado nos efluentes, quando necessrio.1.2.2 SociaisSob o ponto de vista social enumeram-se:- A eliminao de aspectos ofensivos aos sentidos (aspectos estticos e odores);- A drenagem de terrenos e reas alagadas;- A preveno do desconforto e de acidentes;- Possibilita o uso dos cursos d'gua para recreao e esporte.1.2.3 EconmicosSob o ponto de vista econmico, a importncia dos sistemas de esgotos reside:- No aumento da vida eficiente, com acrscimo da renda per capita, atravs do aumento da produtividade e da vida mdia provvel;- Na implantao e desenvolvimento de indstrias;- Na conservao de recursos naturais;- Na valorizao das terras e propriedades.Sistemas Urbanos de guas e Esgotos9Apostila de Sistemas Urbanos de guae Esgotos2. TIPOS DE SISTEMASOs sistemas de esgotamento podem ser classificados em trs categorias fsicas principais: SistemasUnitrios: soaquelequerecebemguas residurias, guas pluviais eguas de infiltrao nas mesmas canalizaes;SistemaSeparadorAbsoluto:compreendedois sistemas distintos de canalizaes, umpara guas residurias (e guas de infiltrao) e outro exclusivamente para guas pluviais;Sistema SeparadorParcial(ou Sistema Misto): tambm com dois sistemas de canalizaes, pormpermitidoolanamento deparcela definida deguas pluviais nas canalizaes deguas residurias (de reas pavimentadas internas, terraos e telhados dos edifcios).Os Sistemas Unitrios apresentam algumas desvantagens e inconvenientes, quais sejam:Exigem condutos com sees relativamente grandes;Requerem investimentos macios simultneos e elevados;Dificulta o controle da poluio das guas do corpo receptor.2.1 PARTES CONSTITUTIVAS DO SISTEMA TIPO SEPARADOR ABSOLUTOUm sistema do tipo Separador Absoluto, como largamente empregado no Brasil, apresenta as seguintes partes constituintes: Coletores: Principais ou coletores troncos e coletores secundrios Interceptores; Emissrios; Estaes Elevatrias (EE); Sifes Invertidos; rgos acessrios ou complementares: Estaes de Tratamento de Esgotos (ETEs); Obras de Lanamento Final.2.2 RGOS ACESSRIOS DAS REDES DE ESGOTOSNaIlustrao 2mostrado umesquema tpicodeuma rede convencional, na qual so visualizadas algumas das partes constituintes do sistema.Sistemas Urbanos de guas e Esgotos10Apostila de Sistemas Urbanos de guae EsgotosIlustrao 2 Esquema de um sistema de esgotamento sanitrioFonte: Barros, R.T. de V. et allii (1995)Os principais rgos acessrios das redes de esgotos so:Poos de Visita, Tanques Fluxveis, Tubos de Inspeo e Limpeza, Terminais de Limpeza e Caixas de Passagem.2.2.1 Poos de Visita (PVs)So utilizados para acesso s canalizaes e operaes de limpeza e de desobstruo.Os PVs facilitam as junes de coletores, as mudanas de declividade ou de material, assim como a mudana de seo dos condutos.Os PVs devem ser localizados:- Nas extremidades dos coletores;Sistemas Urbanos de guas e Esgotos11Apostila de Sistemas Urbanos de guae Esgotos- Nas mudanas de direo;- Nos pontos de juno;- Nos pontos de mudana de declividade e de cotas;- Nos pontos de mudana de material;- Nos pontos de mudana de dimetro (ou mudana de seo);- Em trechos longos, de modo que a distncia entre dois poos de visita consecutivos esteja limitado capacidade dos equipamentos de limpeza. Tipos usuais dos PVs:- Poos de alvenaria de tijolos, revestidos internamente;- Poos de concreto pr-moldado;- Poos deconcreto armado (moldado nolocal), mas nocasodegrandes interceptores, emissrios e obras especiais. Parte constitutivas dos PVs:- Cmara (ou balo);- Chamin de acesso:Ascmaras oubalesdevemter dimetromnimode1,00mparacoletoresat0,90mde dimetro e altura limitada a 1,50m .As chamins devem ter dimetro mnimo de 0,60 m.As alturas dos poos de visita so variveis, recomendando-se ficarem limitadas a 4,50m.Na Ilustrao 3 so mostrados os detalhes de um poo de visita tipo.Sistemas Urbanos de guas e Esgotos12Apostila de Sistemas Urbanos de guae EsgotosIlustrao 3 Poo de Vista em planta e corte. Fonte: Manual de Instalaes Hidrulico-Sanitrias e de gs. Borges (1992).2.2.2 Tanques fluxveisSo dispositivos destinados a dar descargas automticas e peridicas de gua, para limpeza dos coletores. So usados em trechos de coletores de baixa declividade. Podem ser usados para trechos de at 30m. Apresentam as seguintes desvantagens e inconvenientes:Custo elevado, encarecendo as obras;Problemas de manuteno;Consumo considervel de gua;Riscos de contaminao da rede de abastecimento de gua.2.2.3 Tubo de inspeo e limpeza (TIL)Dispositivonovisitvel quepermiteinspeoeintroduodeequipamentosdelimpeza. Substitui o PV em alguns casos.2.2.4 Terminal de limpeza (TL)Dispositivo que permite introduo de equipamentos de limpeza, localizado na cabeceira de qualquer coletor.2.2.5 Caixa de passagem (CP)Cmara sem acesso, localizada em pontos singulares por necessidade construtiva.Sistemas Urbanos de guas e Esgotos13Apostila de Sistemas Urbanos de guae Esgotos2.2.6 Sifes invertidosTrecho rebaixado comescoamento sob presso, cuja finalidade transpor obstculos, depresses do terreno ou cursos d'gua.Caractersticas principais: Material de construo: Ferro fundido, Ao, Concreto aramado Velocidades: Vmn 0,90 m/s Dimetro mnimo: 150 ou 200 mm Nmero de linhas: duas no mnimo para permitir o isolamento de uma delas sem prejuzo de funcionamento. Cmara de entradaOs sifes devem ter dispositivos que permitam:Isolamento de qualquer das linhas para limpeza;Desvio de vazo afluente para qualquer linha isoladamente ou em conjunto com outra;Desvio ou extravasor direto para o curso dgua ou galeria;Entrada de um operador ou equipamento de desobstruo ou esgotamento.A Cmara de sada deve permitir o isolamento, bem como a inspeo e limpeza de qualquer linha.LQUIDOS A ESGOTAROs esgotos so provenientes de diversas fontes, motivo pelo qual, alguns projetos devem ter caractersticas especiais para quea coleta, otratamento ea destinao final possamapresentar a eficincia desejada. 3.1 CLASSIFICAOOs esgotos, despejos ouas guas residurias soclassificados emsanitrios, industriais, pluviais e de infiltrao.Os esgotos sanitrios sooriundos das residncias, edifcios comerciais, instituies que contenham instalao de banheiros, lavanderias, cozinhas ou qualquer outro dispositivo de utilizao de gua para fins domsticos;Os despejos industriais so os provenientes dos diversos tipos de indstrias.guas pluviais so oriundas dos diversos tipos de precipitaes atmosfricas que as escoarem pelos logradouros e sarjetas vo agregando impurezas.guas de infiltrao so aquelas que se infiltram na rede coletora atravs dos poos de visita, de fissuras dos prprios coletores ou de suas juntas.Sistemas Urbanos de guas e EsgotosSlidos orgnicos 55 mg 14Apostila de Sistemas Urbanos de guae Esgotos3.2 COMPOSIOOs esgotos domsticos apresentam em sua composio, guas de lavagem em geral, guas de asseio corporal e guas de descargas das bacias sanitrias contendo fezes e urina.Estudos demonstramqueoesgoto domstico contm 99,92% de gua e 0,08% dematria slida. Vale destacar que a atividade diria de um indivduo gera menos de 100g de matria seca por dia.O peso especfico do esgoto cerca de 0,1% superior ao da gua. Porm com essadiferena muito pequena considera-se como se fosse igual ao peso especfico da gua, isto , 10 kN/m3.Os esgotos podemser classificados emesgotos frescos, velhoesptico, dependendodas alteraes decorridas com o tempo:Esgoto fresco: tem cor acinzentada, com partculas slidas ainda intactas e quase sem cheiro;Esgoto velho: tem cor cinza escuro e cheiro de ovo podre devido o gs sulfdrico e aspecto homogneo;Esgoto sptico: aquele em franca decomposio, cor preta e com exalao intensa de odores ofensivos, decorrente da forte ao anaerbia.3.3 CARACTERSTICAS DOS ESGOTOSAlmdacolorao(turbidez) edoodor, comovistoacima, osesgotosapresentamoutras caractersticas importantes como as relacionadas a seguir:a) Matria slida: (slidos suspensos e slidos dissolvidos)b) DBO 300 mg/lc) Acidez livre (ausente)d) Alcalinidade 100 mg/l (em CaCO3)e) Cloretos: t75 mg/l em Clf) OD: geralmente inexistenteComposio dos slidos dos esgotos:Os slidos dos esgotos resultam da evaporao a 103oC;Os slidos fixos so as cinzas que resulta da calcinao a 600oC;Os slidos sedimentveis: so o que resultam da sedimentao em Cone Imhoff, num perodo arbitrrio de 1 hora.As Ilustraes 4 e 5 retratam as concentraes de slidos nos esgotos.Sistemas Urbanos de guas e EsgotosSlidos orgnicos 55 mg 15Apostila de Sistemas Urbanos de guae EsgotosIlustrao 4 Composio de slidos nos esgotosOs Slidos totais tambm podem ser subdivididos em:Ilustrao 5 Composio de slidos dos esgotosAs concentraes acima so tpicas de slidos nos esgotos de condio mdia (em mg/l).Sistemas Urbanos de guas e EsgotosSlidos totais100%Slidos sedimentveis em suspenso60%Slidos dissolvidos 40%Slidos volteis 50%Slidos fixos 10%Slidos volteis 20%Slidos fixos 20%Slidos volteis 70%Slidos fixos30%Slidos totais 100%Slidos totais 600 mgSlidos em suspenso 200 mgSlidos dissolvidos 400 mgSlidos sedimentveis 120 mgSlidos no sedimentveis80 mgSlidos coloidais 40 mgSlidos dissolvidos 360 mgSlidos orgnicos 90 mgSlidos minerais 30 mgSlidos orgnicos 55 mg Slidos minerais 25 mgSlidos orgnicos 30 mgSlidos minerais 10 mgSlidos orgnicos 125 mgSlidos minerais 235 mg16Apostila de Sistemas Urbanos de guae Esgotos4. QUANTIDADE DE LQUIDOS A ESGOTARO projeto de um sistema de esgotos depende fundamentalmente da contribuio de lquidos que sero processados em cada uma das partes do sistema.4.1 FATORES A CONSIDERAR NO PROJETOPara elaborao dos estudos e projetos dos sistemas de esgotos devem ser considerados, entre outros, os seguintes fatores:Perodo para o qual as obras so projetadas;Etapas de construo;Populao no fim do plano;Estimativas das vazes;Recursos financeiros e tecnologias disponveis.4.1.1 Perodo de projetoDepende da considerao de numerosos fatores como:a) Vida til das estruturas e equipamentos;b) Facilidade ou dificuldade de ampliao das obras;c) Tendncia de crescimento da populao;d) Taxas de juros relativos aos emprstimos contrados;e) Variao do valor da moeda durante o perodo de amortizao de emprstimos;f) Comportamento das obras durante os anos iniciais, quando as vazes so inferiores s do dimensionamento.Na Tabela so encontrados os principais fatores a serem levados em conta na elaborao de projetos de esgotos.Sistemas Urbanos de guas e Esgotos17Apostila de Sistemas Urbanos de guae EsgotosTabela 1 Fatores a considerar na elaborao de projetos de esgotosFATORESALCANCES+LONGOS ALCANCES+CURTOSCrescimento mais rpido da populao XMaior vida til das partes XFacilidade de ampliao XDisponibilidade de recursos XJuros elevados e prazos curtos XInflao acentuada XMaiores recursos da populao XMelhor comportamento inicial das obras XPerodo de projeto sugerido para as obras de esgotos:Paraodimensionamentodas canalizaes secundrias:devem ser previstas para atender populao de saturao da rea correspondente.Para as canalizaes principais, interceptores, emissrios e obras de lanamento final:40a 50 anosPara as estaes depuradoras:a) Cidades com crescimento rpido ou taxa de juros elevada: 10 a 15 anos;b) Cidades com crescimento lento ou taxa de juros baixa: 20 a 25 anos;Para as estaes elevatrias:de 15 a 25 anosPara os equipamentos de recalque e eletro-mecnicos: 10 a 20 anosEdifcios: 30 a 50 anosDe um modo geral os sistemas so projetados para 20 anos, no Brasil.4.1.2 Etapas de construoDepende da vida til das diversas partes e da maior ou menor facilidade de ampliao e do desenvolvimento da cidade.4.1.3 Previso da populaoOsestudospopulacionais para efeitodeprojetodesistemas deesgotos soidnticosaos estudos feitos para os sistemas de distribuio de gua.4.1.4 Contribuio per capitaAs contribuiesper capitasa serem adotas vo dependerde diversos fatores, inclusive de recomendaes dos agentes financiadores ou de entidades reguladoras dos servios.Algumas entidades federais recomendampara pequenas comunidades, omnimode100 l/hab.dia, desde que devidamente justificadas, sendo o valor 150 l/hab.dia o mais recomendvel.No Estado de So Paulo as quotas per capitas mais usuais so de 200 l/hab.dia para o interior e 300 l/hab.dia para a capital. Para comunidades maiores ou casos especiais, o projetista deve justificar o valor.Sistemas Urbanos de guas e Esgotos18Apostila de Sistemas Urbanos de guae Esgotos4.1.5 Relao gua/esgotosArelaoentreovolumedeesgotos coletados eovolumedeguafornecidoumdos parmetros fundamentais para projeto de sistemas de esgotos. Esta relao chamada de coeficiente de retorno. Matematicamente representada pela equao:fornecido gua de Volumecoletado esgotos VolumeCr(1)O coeficiente Crpode variar de 0,7 a 1,3. Considerando-se apenas o esgotamento pblico. O valor comumente utilizado da ordem de 0,8.4.1.6 Perdas e infiltraoOsvaloressugeridospelaNormaBrasileiraparaprojetosdeesgotos(NBR-9649/88) para infiltrao nos coletores de esgotos podem variar de 0,05 a 1,0 l/s.km.Comumente, empregam-se no Brasil, valores que variam de 0,2 a 0,8 l/s.km. Para canalizaes em PVC o valor recomendvel de 0,05 l/s.km. Para tubos cermicos, 0,2 l/s.km. ainda recomendvel usar um valor adicional da ordem de 0,0044 l/s por poo de visita.4.2 VAZES DE DIMENSIONAMENTOAs vazes de dimensionamento das diversas unidades de um sistema de esgotos variam em funo dos mesmos fatores que presidem as variaes de vazes do sistema de abastecimento de gua. Alm dos coeficientes k1 e k2 (os mesmos utilizados para dimensionamento do sistema de abastecimento de gua) as elevatriasde esgotos so dimensionadas em funo do coeficiente k3, que representa o coeficiente de mnima vazo. A seguir so mostrados os valores comumente empregados.k1 = 1,2 a 2,4 coeficiente de vazo mxima diriak2 = 1,5 a 3,0 coeficiente de vazo mxima horriak3= 0,5coeficiente de vazo mnima4.2.1 Coeficiente para o clculo das redesO clculo das contribuies para as redes coletoras pode ser feito em funo dos coeficientes de contribuio linear ou espacial, conforme as equaes 2 e 3 abaixo LC k k q Pqrl. 400 . 86. . . .2 1 (l/s/m) (2)ouLC k k q A pqrl. 400 . 86. . . . .. 2 1 (l/s.m) (3)Onde:P = populao de projeto (hab.);p = densidade habitacional (hab/ha);A = rea abrangida pelo projeto (ha)ql = coeficiente de vazo linear de esgotos (l/s.m)Sistemas Urbanos de guas e Esgotos19Apostila de Sistemas Urbanos de guae EsgotosL = extenso total da rede coletora (m)O coeficiente de contribuio de esgotos tambm pode ser expresso em relao unidade de rea, ou seja:0.A 40 . 86. . .. .2 1 raC k k q Pq (4) Onde: qa = coeficiente de vazo de esgoto, em l/s.haAs contribuies lineares de esgotos para efeito de dimensionamento das partes do sistema obtm-se somando as vazes de contribuio com as vazes de infiltrao, ou seja:i l tq q q + (l/s.m) (5) ou i a a a tq q q + (l/s.ha)(6)As vazes totais so expressas por:L q q Qi l t) ( + (em l/s)(7) ou A q q Qai q a) ( + (em l/ha) (8)Onde:qt = vazo total de contribuio linear em l/s.mqai = vazo de infiltrao em l/s.haqta = vazo de contribuio total por hectare em l/s.haQt = vazo total em l/s. qi = vazo de infiltrao em l/s.haAessas vazes devemser acrescentadas as dos esgotos industriais que so valores concentrados em determinados pontos de trechos da rede de esgotos. As taxas de contribuio de esgotos tambm podem ser expressas por:LQ Qqc tl (em l/s.m)(9)AQ Qqac t (em l/s.ha) (10)Onde:Qt = vazo total Qc = soma das vazes concentradas na bacia em estudo.Sistemas Urbanos de guas e Esgotos20Apostila de Sistemas Urbanos de guae Esgotos5. HIDRULICA DOS COLETORES DE ESGOTOSNesta seo so estudados os principais elementos hidrulicos do escoamento em condutos livres aplicados em sistemas de esgotos.5.1 ESCOAMENTO EM CONDUTO DE SEO CIRCULARNoescoamentoem canais abertos,sempre existe uma superfcie livre,onde o lquido fica submetido presso atmosfrica.Rios, riachos, canais artificiais e tubulaes que no escoam a plena seo, so exemplos de canais abertos.Nos condutos livres a linha piezomtrica coincide com a superfcie livre da gua.As canalizaes de esgotos so calculadas como condutos livres, com exceo das tubulaes de recalque e dos sifes invertidos que funcionam como condutos forados. As canalizaes de esgoto so projetadas para trabalharem com lmina lquida, no mximo igual a 80% do dimetro do coletor.Para efeito de clculo, o escoamento dos esgotos nos tubos admitido em regime permanente e uniforme.5.2 FRMULAS UTILIZADAS NODIMENSIONAMENTO DE CONDUTOS EMREGIME PERMANENTE E UNIFORME5.2.1 Teorema de BernoulliNa Ilustrao 6 est esquematizada a representao grfica do Teorema de Bernoulli:VgY ZVgY Z hf121 1222 22 2+ + + + + (11)Onde:V1 e V2 = velocidades mdias de escoamentoY1 e Y2 = lminas lquidasZ1 e Z2 = cotas da soleira do conduto em relao ao plano de refernciaNo caso de escoamento permanente e uniforme, V1=V2 e Y1=Y2. Assim, tem-se:Z1 = Z2 + hfouZ1 - Z2 = hf(12)Sistemas Urbanos de guas e Esgotos21Apostila de Sistemas Urbanos de guae EsgotosIlustrao 6 Esquema de escoamento em canais abertosPara o movimento permanente e uniforme, pode-se escrever:sen =hf(13) e tghLf (14)Comosuficientementepequeno (Yc = Yv 500 l/sb) Quanto a presso: De baixa presso, quando: a Altura Manomtrica Total (AMT) < 10 mca De mdia presso quando: 10 mca AMT 20 mca De alta presso quando: AMT > 20 mcaSistemas Urbanos de guas e Esgotos82Apostila de Sistemas Urbanos de guae Esgotosc) Quanto extenso do emissrio:- De tubulao curta: L 10 m- De tubulao longa: L > 10 m9.8 ROTEIRO PARA CLCULO DE ESTAES ELEVATRIAS DE ESGOTOSNa lista de exerccios apresentado um roteiro completo para clculo para elevatria de esgotos, (Exerccio 2.3), o qual pode ser organizado sob a forma de planilha, conforme mostrado no vnculo abaixo. DIM.EEE-ETE 240707.xlsSistemas Urbanos de guas e Esgotos83Apostila de Sistemas Urbanos de guae Esgotos10. TRATAMENTO DE GUAS RESIDURIAS:Otratamentodas guasresidurias de origem domstica ou industrialtem porobjetivo remover da massa lquida, agentes poluentes econtaminantes, denatureza orgnica oumineral (agentes fsico-quimicos, bacteriolgicos, hidrobiolgicos, virolgicos) de forma que o liquido resultante possa ser devolvido ao meio ambiente (corpo receptor: rios, lagos, mares e oceanos) sem causar danos ou ofensas aos seres vivos que habitam o meio ou que dele fazem uso.As Estaes de Tratamento de guas Residurias so abreviadamente conhecidas como ETARouETE. NasETESasguas residuais passampor vriosprocessosdetratamentocomo objetivo de separar a matria poluente da gua. No primeiro conjunto de tratamentos, designado por pr-tratamento, o esgoto sujeito aos processos de separao dos slidos mais grosseiros como sejam a gradagem, o desarenamento e o desengorduramento. Nesta fase, o esgoto tambm preparado para as fases de tratamento subseqentes, podendo ser sujeito a um pr-arejamento e a uma equalizao tanto de caudais como de cargas poluentes.Existem diversas razes para tratar as guas residurias, entre as quais se destacam:a)De sade pblica: Evitar a contaminao dos cursos d'gua receptores e as conseqncias diretas ao abastecimento d'gua de cidades situadas jusante e aos usurios (banhistas, desportistas, habitantes ribeirinhos, etc.) e indiretos (verduras, leite e outros alimentos);b) Ecolgicas: Manter as condies adequadas para o meio natural, evitando-se alteraes prejudiciais e degradao do meio ambiente. Proteo da flora e fauna;c) Econmicas: Relacionadas com o valor da terra e demais propriedades situadas jusante ecomosprejuzos para apesca, para acaa epara indstrias deleiteeainda para indstrias localizadas abaixo dos pontos de lanamento,que se abastecem com s guas dos rios receptores. Aumento do custo do tratamento das guas de abastecimento;d) Estticas e de conforto: Evitar mau aspecto, o desprendimento de gases, mau cheiro, a presena de sujeiras e materiais suspeitos. guas muito poludas causam corroso, a descolorao de pinturas, alterao de metais, irritao dos olhos, etc.e)Razes Legais: Relacionadas comas exigncias legais, proteo ao homem, propriedade e aos bens naturais e aos direitos de comunidades, indstrias e proprietrios marginais.10.1 EXTENSO DO TRATAMENTOA natureza e a extenso do tratamento a ser feito devem ser fixadas para cada caso, tendo em vista as condies locais, objetivando-se o custo mnimo.O tratamento das guas residurias abrange:a) A depurao de efluentes urbanos;b) O tratamento de despejos lquidos industriais;c) O tratamento das guas residurias rurais.O tratamento pode incluir vrios processos e deve ser realizado de maneira a assegurar um grau de depurao compatvel com as condies locais.Sistemas Urbanos de guas e Esgotos84Apostila de Sistemas Urbanos de guae Esgotos10.2 NVEIS DE TRATAMENTO DE ESGOTOSO tratamento de esgotos (domiciliar) compreende 4 fases principais:preliminar, tratamento primrio, tratamento secundrio e tratamento tercirio ou ps-tratamento. As diversas fases do tratamento de esgotos esto resumidas e comentadas nos tpicos a seguir:10.2.1Tratamentos prvios ou preliminares Tem como objetivo de remover os slidos suspensos (lixo, areia), ou impurezas sedimentveis,. Removemslidos grosseiros, detritos, minerais, materiais flutuantes ecarreados, leos e graxas. No nvel preliminar so utilizadas grades, desintegradores, peneiras ou caixas de areia para reter os resduos maiores e impedir que haja danos as prximas unidades de tratamento, ou at mesmo, para facilitar o transporte do efluente.10.2.2Tratamento PrimrioBasicamente tem a mesma funo do tratamento secundrio que a de remover os slidos dissolvidos. Removegrandeparte deslidos emsuspensoecerca de30a40%da DBO. No tratamento primrio so sedimentados (decantao) os slidos em suspenso que vo se acumulando no fundo do decantadorformando o lodo primrio que depois retirado para dar continuidade ao processo. So utilizados:c) Tanques de remoo de slidos flutuantes;d) Tanques de remoo de leos e graxas;e) Outros dispositivos peculiares aos despejos industriais.10.2.3Tratamento secundrioNotratamento secundrio os microorganismos iro sealimentar da matria orgnica convertendo-a em gs carbnico e gua. Compreende todos os processos e tcnicas que tm por objetivo remover carga orgnica e bacteriolgica. Inclui os processos biolgicos aerbios, anaerbios e/ou facultativos (oxidao, filtrao biolgica, decantao final, decantao secundria). Apresenta eficincia de 70 a 98% na reduo da DBO.O tratamento secundrios de esgotos, em geral est associado a processos biolgicos que podem ser acelerados com emprego de unidades ou equipamentos auxiliares especficos.Existemtrs categorias principais de processo biolgicos de tratamento de esgotos: anaerbios, aerbios e facultativos.Nos processos anaerbios so empregados os tanques spticos e as lagoas anaerbias.Os processos aerbios apresentam duas variantes: O mtodo clssico compreende a filtrao biolgica e o sistema de lodos ativados.Sistemas Urbanos de guas e Esgotos85Apostila de Sistemas Urbanos de guae EsgotosA variante econmica compreende as lagoas de estabilizao aerbias, as lagoas aeradas e os valos de oxidao, conforme matriz abaixo mostrada.Aerbios '''oxidao de Valoseeradas Lagoas(aerbias) o estabiliza deativados Lodosbiolgica FiltraoClssicosLagoaseconmicas VariantesNo processo facultativo so empregados os sistemas nos quais a matria orgnica degrada em presena ou no de oxignio (cmara anxica).10.2.3 Tratamentos terciriosNotratamento tercirio, tambm chamado de fase de ps-tratamento,so removidosos poluentes especficos como os micronutrientes (nitrognio, fsforo...) e patognicos (bactrias, fungos). utilizado quando se deseja que o efluente tenha qualidade superior, ou quando o tratamento no atingiu a qualidade desejada. 10.2.4 Desinfecoutilizado quando se faz necessria a completa eliminao de coliformes ou de microorganisimos patognicos.10.2.5 Tratamento convencional:O tratamento convencional um dos processos mais completos. Compreende as diversas etapas do tratamento preliminar,primrio e do tratamento secundrio. Quando necessrio feita a desinfeco do efluente.Na fase preliminar podem ser usadas:a) Grades e desintegradores;b) Caixas de areia;c) Tanques de remoo de slidos flutuantes;d) Tanques de remoo de leos e graxas;e) Outros dispositivos peculiares aos despejos industriais.Na fase primria/secundria so empregados:a) decantadores primrios;b) digestores;c) leitos de secagem;d) filtros biolgicos;Sistemas Urbanos de guas e Esgotos86Apostila de Sistemas Urbanos de guae Esgotose) unidade de aerao de lodo ativado;f) decantador secundrio. A eficincia do processo de tratamento expressa em percentagens de reduo da DBO ou de slidos em suspenso e de bactrias ou coliforme. Na Tabela 13 esto relacionados os principais tipos de tratamento e indicadores de eficincia na remoo de DBO e coliformes. Na Ilustrao 27 tem-se o arranjo esquemtico de uma estao de tratamento de esgotos do tipo convencional,onde so mostradas todas as etapas do processo.Tabela 13 - Eficincia dos diversos tipos de tratamento na reduo de DBO e coliformes.PROCESSO REDUO DE DBO(%)REDUO DE COLIFORMES(%)Clorao de efluentes brutos 5 - 15 90 - 95Tratamento primrio 25 - 40 40 - 40Flotao 10 - 25 20 - 30Filtrao Biolgica 70 - 95 80 - 90Lodos Ativados 85 - 95 90 - 96Aerao prolongada 50 - 80 85 - 90Estabilizao por contato 85 - 95 90 - 96Lagoas Facultativas 75 - 95 80 - 99Lagoas Anaerbias 50 - 80 85 - 90Lagoas Aeradas 50 - 80 85 - 90Valos de Oxidao 90 - 97 90 - 96Tratamento Tercirio 95 - 99 90 - 99Sistemas Urbanos de guas e Esgotos87U UNIVERSIDADE NIVERSIDADE F FEDERAL EDERAL DO DO R RIO IO G GRANDE RANDE DO DO N NORTE ORTEC CENTRO ENTRO DE DE T TECNOLOGIA ECNOLOGIADISCIPLINA: Sistemas Urbanos de gua e Esgotos DISCIPLINA: Sistemas Urbanos de gua e EsgotosUFRN UFRNCT CTIlustrao 27 Arranjo esquemtico de uma ETE convencionalP PROF ROF. V . VALMIR ALMIR M MELO ELO DA DA S SILVA ILVA - V - VERSO ERSO ATUALIZADA ATUALIZADA EM EM JANEIRO JANEIRO/2008 /2008Emissrio(1)1)(2)1) (3)1)(4)1)(6)1)(7)1)(8)1)(9)1)Efluente(5)1)Lodo FrescoEscumaLodo recirculado (I + II)(I)1)(II)ou1)EfluenteConvenes:Grade de BarrasCaixa de AreiaCalha ParshallDecantador PrimrioDigestorLeito de SecagemFiltro BiolgicoUnidade de aerao Lodo AtivadoDecantador secundrioU UNIVERSIDADE NIVERSIDADE F FEDERAL EDERAL DO DO R RIO IO G GRANDE RANDE DO DO N NORTE ORTEC CENTRO ENTRO DE DE T TECNOLOGIA ECNOLOGIADISCIPLINA: Sistemas Urbanos de gua e Esgotos DISCIPLINA: Sistemas Urbanos de gua e EsgotosUFRN UFRNCT CT10.3 DIMENSIONAMENTO DAS UNIDADE DE TRATAMENTOS PRELIMINARES10.3.1 Dimensionamento de Calha ParshallVisando manter constante o nvel da gua na Caixa de Areia (CA) faz-se necessrio aplicar certo rebaixamento ao fundo da Calha Parshall (CP), por isso o dimensionamento da CP pode ser precedido do dimensionamento da CA,uma vez que a lmina dgua sobre est ltima dada por H z, sendo H a lmina dgua na CP e z o rebaixamento. (Ver equaes 110, 111 e Ilustrao 31) AseleodaCalhaParshall feitaemfunodasvazes afluentes mnimas e mximas. Uma vez escolhida a Calha,que caracterizada pela abertura da garganta (W) e seus diversos elementos, (ver Tabela 15), calculam-se as alturas da lmina dgua em funo das vazes afluentes mnima, mdia e mxima. Uma das frmulas para clculo das vazes em Calha Parshall a que se apresenta abaixo:Qi = 2,2WH3/2(108)onde,322 , 2

,_

WQiH(109)Sendo: Qi as vazes (m/s) e W a largura da garganta da Calha Parshall(m). As alturas das lminas lquidas H so expressas em (m). As alturas H podem ser dispostas como sugerido no quadro a seguir apresentado.Vazes afluentes (m/min)H (m)Qmn HminQmd HmdQmx HmaxOutra expressoquepodeser usada para calcular as lminas dgua naCalha Parshall tem a seguinte apresentao:H = (Qi/K)1/nOnde Qi = vazes;OndeKensoconstantes quedependemdedimensodagarganta, conforme Tabela 14. P PROF ROF. V . VALMIR ALMIR M MELO ELO DA DA S SILVA ILVA - V - VERSO ERSO ATUALIZADA ATUALIZADA EM EM JANEIRO JANEIRO/2008 /2008Apostila de Sistemas Urbanos de guae EsgotosTabela 14 Valores de K e n para calculo das lminas dgua nas CP. WnKpol cm Un. mtrica Un. americana3 7,62 1,547 0,176 0,09926 15,24 1,580 0,381 2,069 22,86 1,530 0,535 3,0712 30,48 1,522 0,690 4,0018 45,72 1,538 1,054 6,0024 60,96 1,550 1,426 8,0036 91,44 1,566 2,182 12,0048 121,92 1,578 2,935 16,0060 152,40 1,587 3,728 20,0072 182,88 1,595 4,515 24,0084 213,36 1,601 5,306 28,0096 243,84 1,606 6,101 32,00 As Calhas Parshall so caracterizadas por um conjunto de medidas conforme dados da Tabela 15 e das Ilustraes 28 e 29 adiante apresentadas.Tabela 15 Dados e parmetros das Calhas Parshall padronizadasGARGANTA (W)VAZOES (l/s) DIMENSES (mm)(pol) (cm) mnima mximaA B C D E F G L K N1 2,54 0,14 5,66 363 356 93 168 356 76 203 637 19 293 7,62 0,80 53,80 467 457 179 259 610 152 305 914 25 576 15,24 1,40 110,50 621 610 394 397 610 305 610 1525 76 1149 22,86 2,50 252,00 880 864 381 575 762 305 457 1626 76 11412 30,48 3,10 456,00 1372 1344 610 845 914 610 915 2869 76 11418 45,72 4,20 696,60 1448 1420 762 1026 914 610 915 2945 76 11424 60,96 11,90 937,30 1524 1496 914 1499 914 610 915 3021 76 11436 91,44 17,30 1427,30 1676 1645 1219 1572 914 610 915 3170 76 11448 121,92 36,80 1922,70 1829 1785 1524 1937 914 610 915 3310 76 11460 152,40 45,30 2423,90 1981 1941 1829 2302 914 610 915 3466 76 11472 182,88 73,60 2930,80 2134 2080 2134 2667 914 610 915 3605 76 11484 213,36 85,00 3437,70 2286 2240 2438 3032 914 610 915 3765 76 11496 243,84 99,10 3950,20 2438 2392 2743 3397 914 610 915 3917 76 114As Calhas Parshall so construdas de forma que fiquem ligeiramente rebaixadas em relao ao nvel do canal da caixa de areia. O valor do rebaixamento Z, dado pela equao 110:Z HZ HQQmaxminmaxmin(110) min maxmax min min max. .Q QH Q H QZ (111)Sistemas Urbanos de guas e Esgotos90Apostila de Sistemas Urbanos de guae EsgotosIlustrao 28 - Foto de Calha Parshal em fiberglass.Disponvel em: http://www.gesupply.com.br/suporte/catalogos/CatPDF/Incontrol/CALHA%20PARSHALL%20VCP.pdfIlustrao 29 - Dimenses bsicas das Calhas Parshal PadronizadasDisponvel em: http://www.gesupply.com.br/suporte/catalogos/CatPDF/Incontrol/CALHA%20PARSHALL%20VCP.pdf10.3.2 Gradeamento - remoo de areia e detritos pesadosa) GradeamentoSistemas Urbanos de guas e Esgotos91Apostila de Sistemas Urbanos de guae Esgotos- Remove: papeis, estopa, trapos, detritos vegetais, pedaos demadeira, rolhas, latas, materiais plsticos, etc.- Abertura ou espaamento das barras: Grades grosseiras: 4,0 a 10,0 cm; Grades comuns ou mdias: 2,0 a 4,0 cm; Grades finas: 1,0 a 2,0 cm (geralmente so mecanizadas).- Tipos de Grades: Grades simples Grades mecanizadas-Dimensesdas Barras: Geralmente so de seo retangular, de 5a 15mmde espessura por 30 a 60 mm de largura.Grades mais comuns:- 8 x 50 mm (5/16" x 2")-10 x40 mm (3/8" x 1 ")-10 x 50 mm (3/8" x 2")- Inclinao das Barras: Limpeza manual: 30 a 45o com a horizontal. Limpeza mecnica: 45 a 90o com a horizontal (mais comum 60o).- DimensionamentoVelocidades recomendadas (barras limpas): Mnima: Vmn = 0,40 m/s (velocidade de aproximao) Mxima: Vmx = 0,75 m/sEsses valores devem ser verificados para Qmn, Qmd e Qmx.rea til : Au = Q/V (112)Seo de escoamento montante da grade:S Aa tau+ ou S =Aaa +tu(113)Sistemas Urbanos de guas e Esgotos92Apostila de Sistemas Urbanos de guae EsgotosOnde:a = abertura entre as barrast = espessura das barrasChamando: Eaa t+ (eficincia da grade)Tem-se: S = Au/E (114)10.3.2.1Perda de carga na grade Frmula de Kirschmerh Kat gf

_,

.sen b.V22(115)Onde:hf = perda de carga, em mK = fator que depende da seo das barras'1,79 = K : circular seo2,42 = K : retangular seob = ngulo que a grade faz com a horizontala e t o mesmo significado anteriorV = velocidade montante da grade (m/s)g = 9,81 m/s2 Frmula de Metcalf e EddyhV vgf

_,

1 4322 2, .(116)Onde:V = velocidade atravs das barras (0,6 a 0,90 m/s, para grades com limpeza manual)v = velocidade montante da grade (m/s)v = V EE = eficincia da gradePerda de carga mxima, 0,15m, com 50% da grade obstruda.Sistemas Urbanos de guas e Esgotos93Apostila de Sistemas Urbanos de guae Esgotos10.3.2.2 Quantidade de material retidoTabela 16 material retido nas grades de barrasAbertura (cm) Quantidade (l/m)2,0 0,0382,5 0,0283,5 0,0124,0 0,09010.3.2.3 Verificao das velocidades na grande de barrasrea da seo molhada antes da grade calculada pela expresso:S = EAu(117)A largura do canal pode ser obtida por:maxHSbc(118)A verificao da velocidade feita para as diversas situaes da altura da lmina dgua (H). Hmax, Hmed, eHmin Tabela 17 Verificao das velocidades na grade de barrasValores Qa (m3/s) H - Z (m) S = (H - Z).b (m2)Au = S.E (m)V = Q/Au (m/s)MnimosMdiosMximosOs valores das velocidades devem estar compreendidos na faixa de tolerncia entre 0,40 a 0,75m/s.10.3.4 Caixas de areia (desarenadores)- Removem: areia,detritos minerais inertes e pesados (entulhos, seixos, partculas de metal, carvo, etc.).- Princpio de funcionamentoTabela 18 Tamanho das partculas x velocidade de sedimentaoTamanho da partcula (mm) Velocidade de sedimentao v (cm/s)0,3 4,30,2 2,40,1 0,9Obs.: Peso especfico = 2,65 g/ml a 20oC, em gua parada.Tipos de Caixa de AreiaSistemas Urbanos de guas e Esgotos94Apostila de Sistemas Urbanos de guae Esgotos Seo quadrada ou circular Remoo manual ou mecanizada- Nmero de Unidades e "by-pass"Geralmente duas unidades.- Velocidade nas Caixas de AreiaV 0,3 m/s a velocidade recomendvel com tolerncia de t20%.V 0,4 m/s permite a passagem de partculas nocivas de areia.Nas ilustraes a seguir v-se a Caixa de Areia da ETE Ponta Negra na qualse encontra instalado um medidor totalizador de vazo, tipo ultrasnico.Ilustrao 30 Caixa de Areia da ETE Ponta Negra, Sistemas Urbanos de guas e Esgotos hcx areia H H95Apostila de Sistemas Urbanos de guae EsgotosIlustrao 31 - Medidor Ultrasnico instalado na Calha Parshall da ETE Ponta Negra10.3.5 Dimensionamento das Caixas de AreiaAs caixas de areia devem remover partculas com > 0,2 mm, cujo peso especfico de 2,65 g/ml e velocidade de sedimentao v, de 2,0 cm/s.Os comprimentos das caixas de areia so calculados em funo da relao entre a vazo escoada e a superfcie da caixa de areia, ou seja da taxa de aplicao.As taxas de aplicao podem varia de 600 a 1.300 m3/m2.dia.A altura da lmina de gua sobre o reservatrio de areia determinada a partir das condies de funcionamento do controlador de velocidade (vertedouro de sada), que pode ser qualquer tipo de vertedouro. O mais empregado a Calha Parshall.Sistemas Urbanos de guas e Esgotos hcx areia H H96Apostila de Sistemas Urbanos de guae EsgotosIlustrao 32 Caixa de Areia em corte longitudinal e transversalSendo a caixa de seo retangular, de acordo com a figura acima, pode-se escrever:Q/AVH'= L' ' ' LVHbLVbHAQAV bHASVAQ(119)Para Q/A = 1.300 m3/m2.dia(ou 0,01505 m3/m2.seg)e V = 0,3 m/s, resulta: ' 94 , 1901505 , 0' 3 , 0H LHL (120)Note que H= H - zOnde: L = comprimento em m da caixa de areia; V = velocidade de escoamento na caixa; v = velocidade de sedimentao da partcula;H = altura da lmina d'gua sobre a Calha Parshall.Ocomprimento dacaixa de areia tambm pode serobtido em funo dotempo requerido para deposio das partculas.Como se Sabe, L = V.teH= v.t,logo: ' HvVL Sistemas Urbanos de guas e Esgotosb) Seo transversalZ hcx areia HbvHLa) Seo longitudinalV97Apostila de Sistemas Urbanos de guae EsgotosPara V=0,3m/s; v=0,02m/s e admitindo-se umacrscimo de 50%para compensar os efeitos da turbulncia, tem-se:' 5 , 22 ' 5 , 102 , 03 , 0' 5 , 1 H H x HvVL Na prtica adota-seL = 25.H(121)Calculado comprimento da caixa de areia passa-se ao da seo de escoamento da mesma.S = b.HS = Q/Vb.H = Q/VSabendo-se que a velocidade V deve ser da ordem de 0,30m/sb = Q/(V.H)(122)Faz-se em seguida, a verificao da velocidade para as condies de escoamento com as diversas vazes afluentes:Sugere-se dispor os dados conforme a Tabela 19 abaixo.Tabela 19 Tabela para verificao das velocidades na Caixa de Areia. Valores Q(m3/s) H(m)H - z (m)S = (H - z)b (m2) V = Q/S (m/s)MnimosMdiosMximosCaso a velocidade se situe prximo de 0,30 m/s, diz-se que a soluo aceitvel.Em funo da quantidade de material retido nas caixas de areia e da freqncia de limpeza pode-se estipular a profundidade das mesmas.Aquantidadedematerial retidobastantevarivel, encontrando-se, naprtica, valores da ordem de 10 a 90 litros/1000 m3 de esgotos (0,00001 a 0,00009 da vazo mdia), segundo dados americanos.Em So Paulo,no Jardim Amrica,foram registrados valores da ordem de 29 l/ 1000m, enquanto em Ipiranga, 15 l/1000 m.10.3.6 Sistema de remoo do materialSimples: limpeza manual peridicaMecanizada: remoo mecnica10.3.7 Remoo de slidos levesSo consideras as: impurezas, fibras, leos, graxas e gorduras.Sistemas Urbanos de guas e Esgotos98Apostila de Sistemas Urbanos de guae EsgotosO principal mtodo de remoo empregado a Flotao ou FlutuaoA flotao pode ser realizada aplicando-se as seguintes tecnologias:a)Aplicao de ar difuso: aplicado no fundo de tanques especiais chamados "Skimmin tanks". o mtodo empregado para remover leos, graxas e gorduras. Neste mtodo o perodo de deteno de 3 minutosb)Aplicaodear sobpresso: consistenaaplicao dear diludonas guas residurias antes de seu encaminhamento para o tanque de separao, onde ocorre o desprendimento de ar e a elevao de partculas.A presso de aplicao varia de 2 a 4,0 kg/cm2O perodo de deteno de 10 minutosc)Aeraorpida(20a30segundos): feitacoma aplicaodear difusoou introduo de ar e agitao antes do encaminhamento do lquido para uma cmara (tanque fechado), onde se faz o vcuo parcial (0,2 a 0,25 m de coluna de Hg), para acelerar o processo.A quantidade de ar aplicada varia de 0,2 a 0,4 litros de ar/litro de gua residuria.A taxa de escoamento superficial varia de 200 a 400 m3/m2.dia.Com esse processo, chega-se a remover at 50% dos slidos em suspenso e, at 25% da DBO.d) "Deteno tranqila": obtm-se a elevao do material flutuante pela diminuio da velocidade de arrastamento de leos e graxas.10.4 TRATAMENTOBIOLGICODEGUAS RESIDURIAS PORLAGOAS DE ESTABILIZAO 10.4.1 Processos Biolgicos10.4.1.1 Estudo introdutrioOreinoanimalpodeser caracterizado principalmente, pela grandeatividade locomotora e pela nutrio heterotrfica (ingesto obrigatria de compostos orgnicos).O reino vegetal caracterizado por seres fixados por razes, com colorao verde, produtores de matria orgnica e O2 e consumidores de CO2. Entretanto, h excees, como as algas. Estas apesar de possurem celulose e pigmento verde, apresentam locomoo atravs de flagelos;O reino protista caracterizado por seres unicelulares, que podem viver agrupados ou no. Alguns bilogos consideram o reino protista, inserido ao reino vegetal.10.4.1.2Classificao dos seres vivos quanto s formas de alimentao:Digesto heterotrfica:Organismos que necessitamde substncias altamente complexas na sua dieta.Sistemas Urbanos de guas e Esgotos99Apostila de Sistemas Urbanos de guae EsgotosDigestoautotrfica:Organismos que sintetizam seu prprio alimento,ou seja, sintetizam molculas de elevada estrutura, a partir de molculas de baixa energia. tpica dos vegetais, sendo as principais fontes de energia, a luz e as reaes qumicas.10.4.1.3Classificao quanto fonte de Energia:a) Autotrficos:Luz:Os organismos clorofilados utilizam a luz para transformar substncias de estrutura simples,em compostos orgnicos,sendo assim,denominados fotossintetizantes.O oxignio liberado na fotossntese parcialmente usado para a respirao vegetal e o restante liberado para o meio.Para o meio aqutico, no suficiente somente o O2 proveniente do contato do ar com a superfcie aqutica,muitas vezes necessrio que existam vegetais subaquticos, que produzam oxignio para a respirao dos peixes e outros tipos de vida animal.Reaes qumicas : As bactrias e algas nutrem-se atravs de reaes qumicas, nonecessitandoobrigatoriamente deenergiasolar. Omaiorexemplode bactrias quimiossintetizantes soas encontradas nosoloenas guas. As bactrias nitrificantes so um dos exemplos, onde a amnia oxidada a nitritos e estes a nitratos.Nitrosomonas e nitrobacter so os principais grupos de bactrias responsveis pelo processo chamado de nitrificaro.Essas bactrias tm importncia econmica como agentes nitrificadores do solo ou podem ser tambm causadores do enriquecimento da gua de nitritos e nitratos a partirda amnia.Bactrias:So microrganismos unicelulares que podem viver isolados ou agrupados.Reproduzem-se por simples diviso celular ou pela formao de esporos. Podem ser auttrofas ou hetertrofas e podem ser aerbias, anaerbias ou facultativas.As bactrias do grupo Coli, habitam o intestino humano e de outros homeotermos onde vivem, sem causar nenhum dano ao hospedeiro. So, entretanto, de grande valor para o sanitarista,uma vez que a sua presena na gua indica a contaminao desta por fezes ou esgoto domstico.Agrandeimportncia sanitria das bactrias coliformes est na suapresena obrigatria em toda a fonte contaminada por despejos domsticos. Admite-se que toda a gua que contenha mais de 1 ou 2 bacilos do grupo Coli em cada 100 cm3 pode conter tambm bactrias patognicas, sendo imprprias para consumo, sem desinfeco prvia.Algas:So organismos de estrutura simples e diferem-se das bactrias por apresentarem ncleo celular e reproduo sexuada (a no ser as algas azuis).As algas azuis so clulas envolvidas por bainha mucilaginosa,que d pequena aparncia gelatinosa, que se forma na superfcie de reservatrios de gua. Essa bainha serve de abrigo para bactrias,inclusive coliformes,que alise protegem da ao do cloro,aplicado Sistemas Urbanos de guas e Esgotos100Apostila de Sistemas Urbanos de guae Esgotospara desinfeco. Recentemente tem sido evidenciada nos heterocistos a presena de enzimas responsveis pela fixao de nitrognio diretamente do ar. Isso vem explicar a prioridade que tm, algumas cianofceas (algas azuis), de desenvolver-se em ambiente pobre em nitrognio, mas rico em outros nutrientes, o que assume particular importncia no estudo do fenmeno de eutrofizao.As algas verdes geralmente encontradas em gua doce, inclusive nas de abastecimento, so dotadas de flagelos para locomoo.Podem aparecer as algas vermelhas ou douradas, sendo estes casos um pouco mais raros.b) Heterotrficos:Tem como principais fontes nutricionais os aminocidos, gorduras e acares.Atravsdeaomecnica, assubstncias setransformamemmatria pastosa, iniciando-seassim, adigestoqumicaquepromoveareduodas partculas, atravs da fragmentao das molculas mais complexas em outras mais simples e menores, capazes de atravessar o aparelho digestivo e penetrar no sangue ou nas clulas.Os elementos qumicos responsveis pela reduo das partculas so as enzimas ou fermentos digestivos. A digesto feita em duas etapas, uma cida (no estmago), e outra alcalina (no intestino).As equaes das reaes so traduzidas abaixo:NH4 + 1 O2 2H + H2O + NO2 + 66 KCALNO2 + O2 NO3 + 17 kcal10.4.1.3Classificao segundo a respirao:A respirao fonte de energia para que os animais possam realizar movimentos e outras reaes.a) Respirao aerbia: ocorre conforme a equao abaixo. A transformao de glicose em gs carbnico e gua depende da presena de oxignio. Este fenmeno ocorre nos animais, atravs do pulmo ou das brnquias. J os vegetais no necessitam de rgos, pois retiram O2 da prpria clula fotossintetizante. A transformao de material em energia se faz de maneira oposta da fotossntese:Aobteno de glicose pelos organismos vivos realizada por umdos trs processos de nutrio: fotossntese, quimiossntese ou nutrio heterotrfica, j o oxignio obtido atravs da fotossntese, que ocorre nos vegetais.b) Respirao anaerbia: realizada atravs da retirada de tomos de oxignio das molculas orgnicas, por qualquer substncia, excluindo-se o O2.A denominao de fermentao para a respirao anaerbia nem sempre muito aceita, visto que muitas vezes este processo se realiza com a respirao aerbia.Sistemas Urbanos de guas e Esgotos101Apostila de Sistemas Urbanos de guae EsgotosEmgeral hdesprendimentodegscarbnicoeacmulodelcool etlicono interior das clulas. Alm do lcool, podem formar-se cidos orgnicos.c) Respirao facultativa:Alguns habitantes podem variar sua respirao entre aerbia e anaerbia. Eles podem inclusive ter uma respirao intramolecular. Esses microrganismos so importantes, principalmente para o reconhecimento de ambientes pobres em oxignio como por exemplo,nas guas que recebem despejos ou esgoto domstico,ou ainda, para reconhecer a condio vigente no fundo de lagos e rios.C6H12O6 + 6O2 6 CO2 + 6 H2O + 673 KcalC6H12O6 2 CO2 + 2C2H3OH + 34,4 KcalConseqncia da respirao para o ambiente aqutico:Os processos oxidativos podem causar forte depresso na curva de oxignio de um rio. Microrganismos, animais, bemcomo vegetais heterotrficos, quando proliferamem grande nmero, podem reduziro oxignio dissolvido da massa dgua at quase a zero. lgico que a proliferao destes depende das fontes de alimento, ou seja, de matria orgnica (MO)Portanto, adisposiodeMOemexcessonomeioestdiretamenteligadoao consumo de O2. Em outras palavras a demanda de oxignio de um rio na realidade uma demanda respiratria, uma vez que a oxidao desse material realizada exclusivamente por via enzimtica.Outra conseqncia da presena de MOno meio aqutico o aumento da concentrao de CO2, e a conseqente diminuio do pH.Em meio aqutico com muitas plantas so observados durante o dia o aumento do pH pela produo de O2e durante a noite a diminuio do pH pela produo de CO2, pois neste horrio eles s consomem o O2. Portanto, durante a noite s ocorre respirao - consumo de O2 enquanto durante o dia ocorre a fotossntese respirao,ou seja produo de O2. Essas variaes bruscas so observadas nas lagoas de estabilizao.10.4.1.4Comparao entre a respirao aerbia e anaerbia:Ocalor liberadonaequaodoprocessoanaerbiocercade5%daenergia liberada em aerobiose. Como provvel que a ordem de magnitude da energia necessria para a fabricao de novas clulas seja a mesma em ambos os casos, se chega a concluso de que, no campo bacteriano, muito mais econmico buscar a energia vital em processos aerbios, queemprocessosanaerbios. Em outras palavrasa multiplicao celularser muito mais abundante no primeiro caso do que no segundo e como conseqncia, o processo de degradao, ser muito mais rpido supondo-se a igualdade dos restantes das condies.A decomposio aerbia diferencia-se da anaerbia pelo seu tempo de processamento e pelos produtos resultantes. Em condies naturais, a decomposio aerbia necessita trs vezes menos tempo que a anaerbia e dela resultam gs carbnico, gua, nitratos e sulfatos, substncias inofensivas e teis vida vegetal. Sistemas Urbanos de guas e Esgotos102Apostila de Sistemas Urbanos de guae EsgotosO resultado da decomposio anaerbia a gerao de gases como o sulfdrico, metano, nitrognio, amonaco e outros, muitos dos quais malcheirosos .10.4.2 Lagoas de EstabilizaoAs lagoas de estabilizao so grandes tanques de pequena profundidade, nos quais a matria orgnica dos esgotos decomposta inteiramente por processos biolgicos naturais, em presena ou no de oxignio. As bactrias presentes na matria orgnica atuamtransformando substncias estveis, ou seja, substncias orgnicas insolveis em substncias inorgnicas solveis. Quandohoxigniolivredissolvidonaguaasbactrias aerbias promovema decomposio da matria orgnica. Na ausncia do oxignio, a decomposio se d pela ao das bactrias anaerbias. O suprimento de oxignio nas lagoas de estabilizao pode-se dar por via natural ou artificial. Natural. A superfcie da massa lquida pode absorver o oxignio naturalmente pelo contato com o ar atmosfrico. Entretanto, nos sistema de tratamento de esgotos, o suprimento deoxignioliberadopeloprocessodefotossntese, sendoquepartedesteusadopara respirao vegetal e o restante liberado para o meio. Neste caso, as algas adquirem importncia fundamental, devido a sua ao quimiossintetizante, uma vez que grandes liberadoras de oxignio para a massa lquida. O processo biolgico natural, envolve, portanto, a simbiose entre algas e bactrias. Artificial.Osuprimentodeoxigniopodeser introduzidonamassalquidapor quaisquer tipos de dispositivos eletro-mecnicos. Estes retiram oxignio da atmosfera que introduz na massa lquida de modo forado.10.4.3 Vantagens das Lagoas de EstabilizaoAs lagoas de estabilizao apresentam vantagens considerveis, particularmente no que se refere a custos, remoo de bactrias de fezes, manuteno e operao.O tratamento de guas residurias atravs de lagoas de estabilizao,sem dvida alguma, constitui o processo mais indicado os climas tropicais e as regies semi-ridas.Existem 3 tipos principais de Lagoas de Estabilizao a saber: Lagoas Anaerbias, Lagoas Facultativas e Lagoas de Maturao.Existe tambm um 4o tipo de Lagoa, que o que se chama de "Lagoa de alta taxa de degradao".Entre as diversas vantagens enumeram-se:Podem alcanarqualquer grau de purificao desejado por um custo mais baixo com o mnimo de manuteno, executado por pessoal no especializado;A remoo de organismos patognicos consideravelmente maior que nos demais processos de tratamento de guas residurias;Sistemas Urbanos de guas e Esgotos103Apostila de Sistemas Urbanos de guae EsgotosSo capazes de suportar bem, no somente aos choques de sobrecargas hidrulicas como tambm orgnicas;Podem tratar efetivamente uma grande variedade de guas residurias industriais e agrcolas;Permitemser projetadas demaneira queograu detratamento seja facilmente alterado;OutravantagemdasLagoas que,seno futuronecessita-sedarea emqueas mesmas foram construdas, podem ser facilmente recuperadas;Asalgasproduzidasnas Lagoas so fonte potencialde alimentao de alto teor protico, o que pode ser convenientemente explorado atravs da criao de peixes.10.5 DIMENSIONAMENTO DA LAGOAS DE ESTABILIZAO 10.5.1Lagoas AnaerbiasEssas lagoas so dimensionadas para receberem cargas orgnicas muito elevadas, por isso mesmo, so completamente isentas de oxignio dissolvido.So usadas com grande vantagem como pr-tratamento para guas residurias com grande concentrao e alto teor de slidos.Os slidos se sedimentam no fundo da lagoa, onde so digeridos anaerobicamente e olquidosobrenadanteparcialmenteclarificado, lanado emuma lagoade estabilizao facultativa, para posterior tratamento. Este processo pode ser representado da seguinte maneira:2 CH2O + bactrias facultativas CH3COOH + CO2CH3COOH + CO2 + bactrias metanognicas CH4 + CO2 + H2Onde: 2 CH2O (carbohidratos)CH3COOH (cido actico); CO2 (gs carbnico)CH4 (metano)As lagoas anaerbias representam grande economia de terreno em conseqncia da alta taxa da carga orgnica, geralmente associada com este tipo de lagoa...\Videos e Animaes\VIDEO_TS\VIDEO_TS.IFO10.5.1.1 Parmetros de dimensionamento- Profundidade: 2 a 5 m;- A relao entre comprimento e largura: 2 a 3:1;Sistemas Urbanos de guas e Esgotos104Apostila de Sistemas Urbanos de guae Esgotos- Tempo de deteno: 1 a 5 dias;- Carga volumtrica: v permissiva se situa entre 0,1 a 0,4 kg/m3.diavi iL QA DLt ..(123)Onde:v = a carga volumtrica aplicada lagoa, g/m3.diaLi = DBO5 afluente, mg/l (mg/m3)Q = vazo, m3/diaD = profundidade da lagoa, mt* = tempo de deteno, diasA = rea da lagoa a meia profundidade, m2O valor recomendado de v = 0,25 kg/m3/diaA remoo de DBO5 nas lagoas anaerbias varia de 50 a 60%;A Freqncia de remoo de lodo pode ser feita 1 vez em cada 2 a 5 anos.A freqncia de remoo ocorre a cada n anos, onde n dado por:) . (21P TVnala(124)Sendo:Va = volume da lagoa anaerbia em m;Tal = taxa de acumulao de lodo por pessoa, por ano;P = a populao de projeto.Ataxadeacumulaodelododeumalagoaanaerbiavariaentre0,03e0,04 m3/hab.ano.10.5.2 Lagoas FacultativasSo as mais comumente usadas e normalmente recebem guas residurias brutas ou ento aquelas que receberam tratamento preliminar (por exemplo, lagoas de anaerbias, ou de tanques spticos).O termo facultativo refere-se a uma mistura de condies aerbias e anaerbias.Sistemas Urbanos de guas e Esgotos105Apostila de Sistemas Urbanos de guae EsgotosAs condies aerbias so mantidas nas camadas superiores prxima superfcie das guas;enquanto as condies anaerbias predominam nas camadas prximas ao fundo das lagoas.Umapequena porode oxignio necessrio para manteras camadas superiores aerbias, fornecida pela reaerao atmosfrica atravs da superfcie.Amaiorpartesuprida pela atividade fotossinttica das algas as quais crescem naturalmente nas guas onde esto disponveis grandes quantidades da nutriente e a energia da luz solar incidente, dando uma colorao verde.As bactrias existentes nas lagoas utilizam esse oxignio produzido pelas algas para oxidar os resduos orgnicos.Umdos principais produtos finais do metabolismo bacteriano o (CO2) gs carbnico que imediatamente utilizado pelas algas na sua fotossntese. Existe portanto uma associao de benefcio mtuo (simbiose), entre as algas e bactrias na lagoa. Este processo pode ser representado conforme a Ilustrao 33.Ilustrao 33 Esquema do processo de tratamento biolgico de esgotos.10.5.2.1 Parmetros de dimensionamento- Profundidade: 1 a 1,8 m;- A relao entre comprimento e largura: 2 a 3:1;- Tempo de deteno: 15 a 45 dias (para lagoas facultativas primrias)- Carga orgnica superficial: s = 200 a 350 kg DBO/ha.dias10.Q.LiA(125)Onde:s = a carga superficial aplicada lagoa, em kg.DBO/ha.diaQ = vazo, m3/diaLi = DBO5 afluente, mg/lSistemas Urbanos de g