Saneamento_Basico_PARTE06

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ENGENHARIA CIVIL SANEAMENTO BÁSICO

SANEAMENTO BÁSICO

Prof. Filipe Dornelas

SISTEMA DE ESGOTAMENTO SANITÁRIO - SES


É o conjunto de condutos, instalações eequipamentos destinados a coletar, transportar,condicionar e encaminhar, somente esgoto sanitário,a uma disposição final conveniente, de modocontínuo e higienicamente seguro.

Sistema de Esgotamento Sanitário – SES

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ENGENHARIA CIVIL SANEAMENTO BÁSICO 3


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ETE

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SANEAMENTO BÁSICO


QUALIDADE DOS ESGOTOS


QUALIDADE DOS ESGOTOSPARÂMETROS DE QUALIDADE

� Esgotos domésticos contêm aproximadamente99,9% de água

� 0,1% - sólidos orgânicos e inorgânicos,suspensos e dissolvidos e microrganismos

� Necessidade de tratamento dos esgotos

� Utilização de parâmetros indiretos

� TRADUÇÃO DO CARÁTER OU POTENCIALPOLUIDOR DO DESPEJO

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� Sólidos

� Indicadores de matéria orgânica

� Nitrogênio

� Fósforo

� Indicadores de contaminação fecal

ESGOTOS DOMÉSTICOS



CLASSIFICAÇÃO PELO TAMANHO

• Separação feita através de filtração

• Membrana com porosidade entre 0,45 e 2,0 μm

• Sólidos retidos – em suspensão (particulados)

• Sólidos que passam – dissolvidos (solúveis)


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ESTUFA DE SECAGEMAPARELHO DE FILTRAÇÃO


QUALIDADE DOS ESGOTOS Sólidos


ESGOTO SUBMETIDO À FILTRAÇÃO



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CLASSIFICAÇÃO PELAS CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS

• Sólidos submetidos a temperaturas de 500 °C

• Fração orgânica oxidada (volatilizada)

• Permanência da fração inerte (não oxidada)

SÓLIDOS TOTAIS

SÓLIDOS VOLÁTEIS(MATÉRIA ORGÂNICA)

SÓLIDOS FIXOS(MATÉRIA INORGÂNICA)


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CLASSIFICAÇÃO PELA SEDIMENTABILIDADE

• Capazes de sedimentarem no período de 1 hora

• Valor expresso em mL/L – Cone Imhoff



SÓLIDOS SEDIMENTÁVEIS E EM SUSPENSÃO

CONE IMHOFF

CLASSIFICAÇÃO PELA SEDIMENTABILIDADE


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DISTRIBUIÇÃO TÍPICA NO ESGOTO DOMÉSTICO BRUTO



• Mistura heterogênea de compostos orgânicos

• Compostos de proteínas (40 % a 60 %)

• Carboidratos (25 % a 50 %)

• Gorduras e óleos (8 % a 12 %)

• Uréia, surfactantes, fenóis, pesticidas, metais eoutros (menor quantidade)

Causadora do principal problema de poluição nos corpos d’água

QUALIDADE DOS ESGOTOS Matéria Orgânica

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DISTRIBUIÇÃO NO ESGOTO BRUTO

• inerte (não biodegradável)• biodegradável

�Classificação quanto à forma e tamanho

�Classificação quanto à biodegradabilidade

• em suspensão (particulada)• dissolvida (solúvel)



Demanda Bioquímica de Oxigênio - DBO

Quantidade de oxigênio requerida para estabilizar, através de processosbioquímicos, a matéria orgânica

• Principal efeito ecológico da poluição orgânica

• Medição do potencial poluidor pelo consumode oxigênio


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Demanda Bioquímica de Oxigênio - DBO


Matéria orgânica (COHNS) + O2 + bactérias

CO2 + H2O + NH3 + outros produtos finais + energia

Matéria Orgânica


DBO5• Medição do consumo de oxigênio em laboratório

• Procedimento com 5 dias de duração

• Teste efetuado à temperatura de 20°C – DBO520

Esgotos domésticos – DBO ~ 300 mg/L


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DBO5


Oxímetros



• Indicação aproximada da fração biodegradável dodespejo

• Indicação da taxa de degradação do despejo

• Indicação da taxa de consumo de oxigênio emfunção do tempo

• Quantidade de OD requerido para a estabilização

• Parâmetro de dimensionamento

• Legislação

Principais vantagens do método:DBO5

Matéria Orgânica

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Principais limitações do método:

• Pode-se encontrar baixos valores de DBO5

• Substâncias tóxicas podem matar ou inibir amicrobiota

• Tempo de duração do procedimento de análise


DBO5

Matéria Orgânica


DBO últimaQUALIDADE DOS ESGOTOS Matéria Orgânica

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Demanda Química de Oxigênio - DQO

Quantidade de oxigênio requerida para estabilizar, através de processos químicos, a

matéria orgânica através de um oxidante forte em meio ácido



Principais vantagens do método:

• O teste gasta 2 a 3 horas para ser realizado

• O resultado dá uma indicação do oxigêniorequerido para a estabilização da matéria orgânica

Principais limitações do método:

• O teste superestima o oxigênio consumido

• Não fornece a taxa de consumo de MO com tempo

• Compostos inorgânicos podem ser oxidados


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Esgotos domésticos brutos: 1,7 a 2,4

Relação entre DQO / DBO

• relação DQO/DBO5 baixa (< ≅ 2,5):- a fração biodegradável é elevada- indicação para tratamento biológico

• relação DQO/DBO5 intermediária (entre ≅ 2,5 e 3,5):- a fração biodegradável não é elevada- estudos de tratabilidade: viabilidade do tratam. biológico

• relação DQO/DBO5 elevada (> ≅ 3,5 ou 4,0):- a fração inerte (não biodegradável) é elevada- possível indicação para tratamento físico-químico



Relação entre DQO / DBO


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QUALIDADE DOS ESGOTOS Nitrogênio

• Elemento indispensável para o crescimento de

algas � eutrofização de lagos e represas;

• Conversão da amônia a nitrito e deste a nitrato

(nitrificação) � consumo de OD no corpo d'água

receptor;

• Amônia livre � diretamente tóxica aos peixes;

• Nitrato � doenças como a metemoglobinemia;



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Condição Forma predominante do nitrogênio

Esgoto bruto Nitrogênio orgânicoAmônia

Poluição recente em um cursod'água

Nitrogênio orgânicoAmônia

Estágio intermediário da poluiçãoem um curso d'água

Nitrogênio orgânicoAmônia

Nitrito (em menores concentrações)Nitrato

Poluição remota em um cursod'água

Nitrato

Efluente de tratamento semnitrificação

1.Nitrogênio orgânico (em menores concentrações)2.Amônia

Efluente de tratamento comnitrificação

Nitrato

Efluente de tratamento comnitrificação / desnitrificação

Concentrações mais reduzidas de todas as formas de nitrogênio


N-total = N-amônia (NH4+) + N-org + N-nitrito (NO2

-) + N-nitrato (NO3-)

NTK = N-amônia + N-org (predominante nos esgotos domésticos brutos)

• Indicações sobre o estágio dapoluição dos corpos d’águareceptores

• Recente – Orgânico ou amônia

• Antigo - Nitrato

Origem fisiológica


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NH3 + H+ ↔ NH4+

amônia livre amônia ionizada

pH

T = 15 oC T = 20 oC T = 25 oC

% NH 3 % NH 4+ % NH 3 % NH 4

+ % NH 3 % NH 4+

6,50 0,09 99,91 0,13 99,87 0,18 99,82

7,00 0,27 99,73 0,40 99,60 0,57 99,43

7,50 0,86 99,14 1,24 98,76 1,77 98,23

8,00 2,67 97,33 3,82 96,18 5,38 94,62

8,50 7,97 92,03 11,16 88,84 15,25 84,75

9,00 21,50 78,50 28,43 71,57 36,27 63,73

9,50 46,41 53,59 55,68 44,32 64,28 35,72




pHâmetros

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ParâmetroContribui ção per capita

(g/hab.d)Concentração

(mg/L)

Faixa Típico Faixa Típico

Nitrogênio total 6 ,0- 12,0 8,0 35 - 70 50

Nitrogênio orgânico 2,5 - 5,0 3,5 15 - 30 20

Amônia 3,5 - 7,0 4,5 20 - 40 30

Nitrito 0 0 0 0

Nitrato 0,0 - 0,5 0 0 - 2 0

Fonte: von Sperling (2005)

Contribuições per capita e concentrações de nitrogênio no esgoto doméstico bruto


� NITRIFICAÇÃO – amônia é transformada emnitrato em 2 etapas:

1.Nitrosação – Bactérias Nitrosomonas transformamamônia em nitrito

Nitrosomonas

2 NH4+ + 3 O2 --------------> 2 NO2

- + 4 H+ + 2 H2O

2.Nitratação – Bactérias Nitrobacter transformam nitritoem nitrato

NH4+ + 2 O2 -------------> NO3

- + 2 H+ + H2O


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Desnitrificação – Bactérias desnitrificantes(Pseudomonas) transformam nitrato em nitrogêniogasoso

2 NO3- + 2 H+ -------------> N2 + 2,5 O2 + H20




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Nitrosomonas

Nitrobacter

Pseudomonas




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QUALIDADE DOS ESGOTOS Fósforo

� Nutriente essencial para o crescimento dos

microrganismos responsáveis pela estabilização da matéria

orgânica (usualmente esgotos domésticos: teor suficiente

de fósforo, mas este pode estar deficiente em certos

despejos industriais).

� Nutriente essencial para o crescimento de algas �

eutrofização de lagos e represas.



• Orgânico (ligado a compostos orgânicos) - origem

fisiológica

• Inorgânico (polifosfatos e ortofosfatos) – origem principal

nos detergentes e outros produtos químicos domésticos

• 50% da concentraçãonos esgotos

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Fonte TipoFaixas e valores típicos e faixas (kgP/km2.ano)

Faixa usual Valores típicos

Drenagem Áreas de matas e florestas 1 a 100 10

Áreas agrícolas 10 a 500 50

Áreas urbanas 10 a 1000 100

Contribuições unitárias típicas de fósforo por drenagem pluvial

ParâmetroContribui ção per capita

(g/hab.d)Concentração

(mg/L)Faixa Típico Faixa Típico

Fósforo total 0,7 –2,5 1,0 4 – 15 7

Fósforo orgânico 0.2 – 1,0 0.3 1 – 6 2

Fósforo inorgânico 0.5 – 1,5 0,7 3 – 9 5

Contribuições per capita e concentrações de fósforo no esgoto doméstico bruto

Fonte: von Sperling (2005)



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(Lepch, 1976)

LEI DO MÍNIMO DE LIEBIG

Sob condições de estado constante, o nutriente presente em menor quantidade (concentração próxima à mínima necessária) tende a ter efeito limitante sobre a planta.



• Bactérias

• Vírus

• Protozoários

• Helmintos

QUALIDADE DOS ESGOTOS Microrganismos patogênicos

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• Origem predominantemente humana

• Reflexo direto do nível de saúde da população eas condições de saneamento básico

• Condições sócio-econômicas

• Condições sanitárias

• Região geográfica

• Presença de indústrias agro-alimentares

• Tipo de tratamento utilizado

Quantidade de patógenos depende:



CLASSIFICAÇÃO AMBIENTAL DAS INFECÇÕESRELACIONADAS COM A ÁGUA

• Transmissão hídrica: organismo patogênico naágua ingerida

• Transmissão relacionada com a higiene: aquelaque pode ser interrompida pela implantação dehigiene doméstica

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CLASSIFICAÇÃO AMBIENTAL DAS INFECÇÕESRELACIONADAS COM A ÁGUA

• Transmissão baseada na água: o patógenodesenvolve parte de seu ciclo vital em animalaquático

•Transmissão por um inseto vetor: picada deinsetos que procriam na água e transmissão



ORGANISMOS INDICADORES

� Indicam que a água apresenta contaminaçãofecal – potencialidade de transmitir doença;

� A densidade de indicadores aponta o grau depoluição;

� No tratamento de esgoto: indicam a eficiênciade remoção de patógenos

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� Requisitos dos indicadores de contaminação:

� Serem de origem exclusivamente fecal;

� Apresentarem maior resistência que os patógenos àsadversidades ambientais;

� Serem encontrados em maior número que os patogênicos;

� Não se reproduzirem no meio ambiente externo;

� Serem de fácil identificação.




� O emprego do indicador aponta:

� A ausência do organismo indicador apota a ausência dopatógeno;

� Sua presença no volume d’água ou no efluente emtratamento indicaria em determnadas densidades indicaria aausência do patógeno.

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Distribuição relativa dos indicadores

BACTÉRIAS



SANEAMENTO BÁSICO


VAZÃO DE ESGOTOS

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Principais componentes

• Esgotos domésticos (incluindo residências,

instituições e comércio);

• Águas de infiltração

• Despejos industriais (diversas origens e tipos de

indústrias).

VAZÃO DE ESGOTOS


VAZÃO DE ESGOTOS

Médias estaduais de consumo de água

VON SPERLING (2005)

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VAZÃO DE ESGOTOS

45 municípios em Minas Gerais

VON SPERLING (2005)


VAZÃO DE ESGOTOS

• Os Valores de Coeficientes de retorno (R) variam de 40% a100%;

• O valor usualmente adotado tem sido o de 80% (R=0,8);

• Em pequenas comunidades com conexão à rede apenas dasbacias sanitárias, o coeficiente pode atingir valor de 40%.

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VAZÃO DE ESGOTOS

Vazões mínima e máximaHidrograma típico


VAZÃO DE ESGOTOS

Vazões mínima e máxima

• K1 = 1,2 (coeficiente do dia de maior consumo);

• K2 = 1,5 (coeficiente da hora de maior consumo);

• K3 = 0,5 (coeficiente da hora de monor consumo).

Coeficientes de variação da vazão média

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VAZÃO DE ESGOTOSVazão de infiltração

• A infiltração no sistema ocorre através de tubosdefeituosos, conexões, juntas ou paredes de poços devisita;

• A quantidade de água infiltrada depende de diversosfatores, como a extensão da rede coletoras, diâmetro datubulação, área servida, tipo de solo, profundidade dolençol, topografia e densidade populacional;

• Não se computam vazões advindas de ligaçõesclandestinas de águas de chuvas na rede coletora deesgotos.


VAZÃO DE ESGOTOSVazão de infiltração

Diâmetro do tubo

Tipo de junta Nível do lençol subterrâneo

Permeabilidade do solo

Coeficiente de infiltração

L/s.km m 3/d.km

< 400 mm

Elástica

Abaixo das tubulações

Baixa 0,05 4

Alta 0,10 9

Acima das tubulações

Baixa 0,15 13

Alta 0,30 26

Não elástica

Abaixo das tubulações

Baixa 0,05 4

Alta 0,50 43

Acima das tubulações

Baixa 0,50 43

Alta 1,00 86

> 400 mm - - - 1,00 86

Valores típicos de taxa de infiltração

• NBR 9649: 0,05 a 1,00 L/s.km (4 a 86 m 3/d.km) • Metcalf & Eddy: 0,01 a 1,0 m 3/d.km por mm de diâmetro

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VAZÃO DE ESGOTOS Vazão industrial


VAZÃO DE ESGOTOS

Vazões mínima e máximaControle das variações – Tanques de equalização

• Necessário em sistemas com baixo TDH• Menos importante em sistemas comelevado TDH

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SANEAMENTO BÁSICO


CONCENTRAÇÃO E CARGA DE ESGOTOS


• Contribuição de cada indivíduo por unidade detempo.

CARGA PER CAPTA

CARGA

• Quantidade de poluente (m) por unidade detempo.

RELAÇÃO ENTRE CARGA E CONCENTRAÇÃO


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carga = população x carga per capta

carga = concentração x vazão

concentração = carga/vazão


• Calcular a carga de nitrogênio total afluente a uma ETE,sendo dados:

Concentração = 45 mg N/L

Vazão = 50 L/s

• Nesta mesma estação, calcular a concentração defósforo total afluente, sabendo-se que a carga afluente éde 35 kg P/d.



EXERCÍCIO DE FIXAÇÃO

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Parâmetro Contribuição per capita (g/hab.d)

Concentração(mg/L)

Faixa Típico Faixa Típico

Sólidos totais 120 - 220 180 700 - 1350 1100

Em suspensão 35 – 70 60 200 - 450 350

Matéria orgânica

DBO5 40 – 60 50 250 – 400 300

DQO 80 – 120 100 450 – 800 600

Nitrogênio total 6 ,0- 10,0 8,0 35 – 60 45

N orgânico 2,5 – 4,0 3,5 15 – 25 20

Amônia 3,5 – 6,0 4,5 20 – 35 25

Nitrito 0 0 0 0

Nitrato 0,0 - 0,2 0 0 – 1 0

Fósforo 0,7 –2,5 1,0 4 – 15 7




Tipo Organismo Contribuição per capita (org/hab.d)

Concentração(NMP/100 mL)

Bactérias Coliformes totais 109– 1013 106 – 1010

Coliformes termotolerantes 109 – 1012 106 – 109

E. coli 109 – 1012 106 – 109

Helmintos Helmintos (ovos) 103 – 106 100 – 103

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CONCENTRAÇÃO E CARGA DE ESGOTOSCARACTERÍSTICAS DOS EFLUENTES INDUSTRIAIS

� Biodegradabilidade

� Tratabilidade

� Concentração de matéria orgânica

� Disponibilidade de nutrientes

� Toxicidade


OPÇÕES PARA LANÇAMENTO DE EFLUENTES INDUSTRIAIS


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OPÇÕES PARA LANÇAMENTO DE EFLUENTES INDUSTRIAIS




LANÇAMENTO DE EFLUENTESINDUSTRIAIS NA REDE PÚBLICA

Remoção prévia de contaminantes que possam causar:

� Riscos à segurança e problemas na operação da rede

de coleta e interceptação

� Toxicidade ao tratamento biológico dos esgotos

� Toxicidade ao tratamento do lodo e à sua disposição

final

� Presença do contaminante no efluente do tratamento

biológico (não remoção no tratamento)

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LANÇAMENTO DE EFLUENTESINDUSTRIAIS NA REDE PÚBLICA

• A companhia de saneamento deve ter suas normas pararecebimentos de efluentes industriais na rede coletora.

• Empresa deverá fazer um pré-tratamento ou pré-condicionamento.

• Enquadramento nas normas da companhia de saneamento.

• A companhia é responsável pelo atendimento aos padrões.

• Lançamento no corpo receptor pós-tratamento completo –atendimento aos padrões do órgão ambiental.

• Reuso ou reciclagem do efluente tratado – implicações para asaúde pública e enquadramento em padrões.



LANÇAMENTO DE EFLUENTES INDUSTRIAIS NA REDE PÚBLICA

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EQUIVALENTE POPULACIONAL



EQUIVALENTE POPULACIONAL

• Calcular o Equivalente Populacional (EP) deuma indústria que possui os seguintes dados:

Vazão = 120 m3/d

Concentração de DBO = 2000 mg/L

EXERCÍCIO DE FIXAÇÃO

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