Sistemas Alternativos de Tratamento de Esgotos Sanitários
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JEAN CARLOS BATTISTI SISTEMAS ALTERNATIVOS DE TRATAMENTO DE ESGOTOS SANITÁRIOS: O CASO DO AEROPORTO DE JOINVILLE-SC JOINVILLE-SC - SC 2006
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Tratamento de Esgoto.
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JEAN CARLOS BATTISTI
SISTEMAS ALTERNATIVOS DE TRATAMENTO DE ESGOTOS
SANITÁRIOS: O CASO DO AEROPORTO DE JOINVILLE-SC
JOINVILLE-SC - SC
2006
2
UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA – UDESC
CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS – CCT
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL – DEC
JEAN CARLOS BATTISTI
SISTEMAS ALTERNATIVOS DE TRATAMENTO DE ESGOTOS
SANITÁRIOS: O CASO DO AEROPORTO DE JOINVILLE-SC
Trabalho de Graduação apresentado ao curso de Engenharia Civil da Universidade do Estado de Santa Catarina, como requisito para a obtenção do titulo de Bacharel em Engenharia Civil. Orientador: Prof. Dr. Doalcey A. Ramos
JOINVILLE-SC
2006
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JEAN CARLOS BATTISTI
SISTEMAS ALTERNATIVOS DE TRATAMENTO DE ESGOTOS
SANITÁRIOS: O CASO DO AEROPORTO DE JOINVILLE-SC
Trabalho de Graduação apresentado ao curso de Engenharia Civil Universidade do Estado de Santa Catarina, como requisito à obtenção do título de Bacharel em Engenharia Civil.
Banca Examinadora
Orientador: ____________________________________________________ Prof. Dr. Doalcey Antunes Ramos Universidade do Estado de Santa Catarina
Membro: ____________________________________________________ Andreza Kalbusch Universidade do Estado de Santa Catarina – UDESC
Membro: ____________________________________________________ Cristina Dudler Barater Universidade do Estado de Santa Catarina – UDESC
JOINVILLE-SC, 30/06/2006
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AGRADECIMENTOS
Todos os dias temos a oportunidade de aprender algo novo, mas nem sempre
lembramos de agradecer. Quero hoje fazer um agradecimento àqueles que fizeram
parte desta etapa da minha vida:
Primeiramente a Deus, por nunca falhar, pelas promessas cumpridas e
bênçãos;
Ao meu amor, pelo carinho, atenção, companheirismo e paciência sempre
cedidos;
Aos verdadeiros amigos, que deixaram marcas e construíram laços de
companheirismo;
E aos mestres que, com sabedoria, me orientaram durante o trajeto na
faculdade.
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“Aquele que educa seus sentidos para a mais pura e intima participação no mundo é verdadeiro em tudo o que faz”. AUTOR DESCONHECIDO
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RESUMO
Este trabalho apresenta um estudo referente a algumas alternativas de sistemas de tratamento de esgotos sanitários em locais onde estes, não tratados, são despejados diretamente em corpos d'água. O tratamento de esgotos consiste na remoção de impurezas físicas, químicas e biológicas através de processos aeróbios e anaeróbios, para que possam ser devolvidos para a natureza de forma inerte. O sistema de tratamento a ser adotado depende, basicamente, da qualidade necessária para o efluente final, o que influencia diretamente nos custos de implantação do mesmo. É apresentado um estudo de caso referente ao aeroporto de Joinville-SC, onde foi implantado, em 2002, um sistema de tratamento de esgotos composto por tanques sépticos para o tratamento primário e por meio de zona de raízes (wetlands) como tratamento secundário. Os sistemas abordados neste trabalho revelam bom desempenho de tratamento desde que sejam respeitadas suas limitações e feitas as devidas manutenções. Optou-se por uma metodologia aplicada através de pesquisas bibliográficas e de campo, como forma de melhor desenvolver os conteúdos abordados.
Palavras Chaves: Esgotos sanitários, sistemas de tratamento, zona de raízes.
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SUMMARY
This work presents a study regarding some alternatives of systems of treatment of sanitary sewers in places where they are spilled directly to the bodies of water without any treatment. The treatment of sewers consists of removal of physical sludges, chemistries and biological through aerobic and anaerobic processes, so that they can be returned to nature in an inert way. The treatment system to be adopted depends, basically, on the necessary quality wished for the final efluente, what influences directly in the costs of its implantation. A case study is presented regarding the airport of Joinville-SC, where it was implanted, in 2002, a system of treatment of composed sewers for septic tanks for the primary treatment and through wetlands as secondary treatment. The systems approached in this work reveal good treatment acting since their limitations are respected and made the due maintenances. The methodology applied in this work consisted in bibliographical and field researches, as best form to develop the approached contents.
Key words: sanitary sewers, treatment systems, wetlands.
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LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 4.1 - Corte esquemático de um tanque séptico retangular de câmara única........................................................................................................30
Figura 4.2 - Corte esquemático de um tanque séptico retangular de câmaras em série.................................................................................................31 Figura 4.3 - Corte esquemático de um tanque séptico retangular de câmaras sobrepostas...............................................................................................................31
Figura 5.1 - Corte e planta esquemáticos de um filtro anaeróbio de fluxo ascendente....................................................................................................38
Figura 6.1 - Esquema de um tanque de zona de raízes (wetlands)...........................42
Figura 7.1 - Instalação dos tanques sépticos. ...........................................................54
Figura 7.2 - Escavação do tanque de zona de raízes. ..............................................55
Figura 7.3 - Rede coletora de ligação entre os tanques sépticos e o tanque de zona de raízes. ...................................................................................55
Figura 7.4 - Concretagem do tanque de zona de raizes. ..........................................56
Figura 7.5 - Colocação da manta de polietileno. .......................................................56
Figura 7.6 - Colocação do substrato no tanque.........................................................57
Figura 7.7 - Planta Zizanopsis bonariensis brás........................................................57
Figura 7.8 - Plantio das mudas de Zizanopsis bonariensis brás. ..............................58
Figura 7.9 - Sistema em operação. ...........................................................................58
Figura 7.10 - Sistema em operação. .........................................................................59
Figura 7.11 - Plantas fracas e mais ralas no fim do sistema. ....................................61
Figura 7.12 - Efluente escuro do tanque de raízes....................................................61
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LISTA DE TABELAS
Tabela 7.1 - Dimensionamento do tanque séptico do terminal de passageiros. .......50
Tabela 7.2 - Dimensionamento do tanque séptico do ADAERO. ..............................51
Tabela 7.3 - Cálculo do volume diário de efluente no tanque de zona de raízes. .....52
Tabela 7.4 - Cálculo da população equivalente.........................................................53
Tabela 7.5 - Dimensionamento do tanque de zona de raízes. ..................................53
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LISTA DE ABREVIATURAS
ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas
ADAERO – Departamento Aeroviário
DBO – Demanda Bioquímica de Oxigênio
ETE – Estação de Tratamento de Esgotos
INFRAERO – Empresa Brasileira de Infra-estrutura aeroportuária
NBR – Normas Brasileiras
TCC – Trabalho de conclusão de curso
UDESC – Universidade do Estado de Santa Catarina
UFMG – Universidade Federal de Minas Gerais
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SUMÁRIO
RESUMO.....................................................................................................................6
LISTA DE ABREVIATURAS.....................................................................................10
1 ESGOTO................................................................................................................14
1.1 Razões para se Tratar os Esgotos ......................................................................14
1.2 Sistemas de Esgoto ............................................................................................15
1.3 Classificação dos Sistemas de Esgotos..............................................................16
1.3.1 Sistema Unitário ...............................................................................................17
1.3.2 Sistema Separador...........................................................................................18
1.3.3 Sistema Estático...............................................................................................18
1.3.4 Sistema Condominial........................................................................................19
2 CLASSIFICAÇÃO DOS TRATAMENTOS DE ESGOTOS ....................................21
2.1 Tratamento Preliminar .........................................................................................21
2.2 Tratamento Primário............................................................................................22
2.3 Tratamento Secundário .......................................................................................23
2.4 Tratamento Terciário ...........................................................................................23
3 PROCESSOS DE TRATAMENTO.........................................................................25
3.1 Processos Físicos ...............................................................................................25
3.2 Processos Químicos ...........................................................................................26
3.3 Processos Biológicos ..........................................................................................26
4 TANQUE SÉPTICO ...............................................................................................28
4.1 Definição .............................................................................................................28
4.2 Características ....................................................................................................29
4.3 Funcionamento....................................................................................................32
4.4 Eficiência .............................................................................................................34
4.5 Manutenção.........................................................................................................34
4.6 Vantagens, Desvantagens e Limitações .............................................................35
5 FILTRO ANAERÓBIO DE FLUXO ASCENDENTE...............................................36
5.1 Definição .............................................................................................................36
5.2 Características e Funcionamento........................................................................37
5.3 Eficiência .............................................................................................................38
5.4 Manutenção.........................................................................................................39
5.5 Vantagens e Desvantagens ................................................................................40
12
6 ZONA DE RAÍZES (“WETLANDS”) ......................................................................41
6.1 Definição .............................................................................................................41
6.2 Características e Funcionamento........................................................................41
6.3 Eficiência .............................................................................................................42
6.4 Manutenção.........................................................................................................43
6.5 Vantagens e Desvantagens ................................................................................43
7 ESTUDO DE CASO: IMPLANTAÇÃO DO SISTEMA DE TRATAMENTO DE ESGOTOS POR TANQUE DE ZONA DE RAÍZES (WETLANDS) NO AEROPORTO DE JOINVILLE-SC - SC .............................................................45
7.1 Histórico ..............................................................................................................45
7.2 Justificativa de Projeto ........................................................................................47
7.3 Descrição Geral do Sistema................................................................................48
7.4 Dimensionamento do Sistema.............................................................................48
7.4.1 Dimensionamento do Tanque Séptico do Terminal de Passageiros de Acordo com a Norma NBR 7229/93 .....................................................................50
7.4.2 Dimensionamento do Tanque Séptico do ADAERO ........................................51
7.4.3 Dimensionamento do Tanque de Zona de Raízes : .........................................51
7.5 Execução do Sistema..........................................................................................54
7.6 Problemas no Sistema ........................................................................................59
CONCLUSÃO ...........................................................................................................63
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS.........................................................................65
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INTRODUÇÃO
A preocupação com a saúde pública e conseqüentemente a preservação do
meio ambiente aumenta a cada dia. Ainda existem edificações que não possuem
tratamento algum de seus efluentes. Uma das razões é que, nas edificações mais
antigas não havia grande preocupação com a degradação do meio ambiente. Outra
razão seria pelo seu alto custo de implantação, ou ainda, o terreno não dispunha de
área suficiente para a instalação de uma ETE convencional.
Procurando amenizar os impactos ambientais que esses efluentes podem
causar se não tratados, e se preocupando com a qualidade de vida da população,
neste trabalho são apresentados alguns sistemas de tratamento para esses
efluentes de forma econômica e eficaz.
Nos primeiros capítulos (1, 2 e 3) são apresentados os sistemas de coleta e
transporte dos esgotos, bem como os tipos de tratamento empregados. Em seguida
(capítulos 4, 5 e 6) são apresentados alguns sistemas de tratamento comumente
utilizados, onde são descritos, de forma sucinta, o funcionamento, bem como
vantagens e desvantagens de cada sistema. Por fim (capítulo 7), é apresentado um
estudo de caso sobre o sistema de zona de raízes implantado no aeroporto de
Joinville-SC, em 2002.
O desenvolvimento do trabalho foi realizado com base em pesquisas a livros,
sites na internet, consultas a profissionais da área e visitas em sistemas de
tratamento.
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1 ESGOTO
O esgoto sanitário é constituído das águas, que, depois de utilizadas para fins
higiênicos, têm suas características naturais alteradas. Essas águas também são
conhecidas como águas servidas ou residuárias.
Os esgotos podem ser classificados em dois grupos: os esgotos sanitários e
os industriais. Os primeiros compõem-se basicamente de despejos domésticos, uma
parcela de águas pluviais, águas de infiltração, e eventualmente uma parcela não
significativa de despejos industriais.
Segundo Jordão e Pessôa (1995, p. 19),
Os esgotos domésticos ou domiciliares provêm principalmente de residências, edifícios comerciais, instituições ou quaisquer que contenham instalações de banheiros, lavanderias, cozinhas, ou qualquer dispositivo da utilização da água para fins domésticos. Compõe-se essencialmente da água de banho, urina, fezes, papel, restos de comida, sabão, detergentes, águas de lavagem. Os esgotos industriais, extremamente diversos, provêm de qualquer utilização da água para fins industriais, e adquirem características próprias em função do processo industrial empregado.
Os esgotos industriais não serão abordados neste trabalho, ficando restrito
apenas aos esgotos sanitários domésticos.
1.1 Razões para se Tratar os Esgotos
A disposição adequada dos esgotos é essencial para a proteção da saúde
pública. Os esgotos, ou excretas, podem contaminar a água, o alimento, os
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utensílios domésticos, as mãos e até o solo. Outra razão para o tratamento dos
esgotos é a preservação do meio ambiente. As substâncias presentes nos esgotos
podem exercer ação deletéria nos corpos de água. A disposição inadequada dos
esgotos pode transmitir várias doenças como epidemias de febre tifóide, cólera,
disenterias, hepatite infecciosa e inúmeros casos de verminoses.
Segundo Copasa (2006), são as seguintes as razões para o tratamento de
esgotos:
Razão de saúde pública: reduzir o número de organismos patogênicos presentes nos esgotos, possibilitando o seu retorno ao meio ambiente sem o risco de transmissão de doenças de veiculação hídrica. Razão ecológica: evitar a degradação ambiental, protegendo a vida vegetal e animal. Razão econômica: reduzir o custo do tratamento da água e a indisponibilidade desse recurso para diversos usos, dentre eles o consumo humano, industrial, comercial, assim como para as comunidades. Razão estética: evitar prejuízos ao lazer e ao turismo, pelo mau aspecto, cheiro, presença de lixo e animais transmissores de doenças. Razão legal: evitar a depreciação dos patrimônios, pois os proprietários de áreas a jusante dos lançamentos de esgotos têm direitos legais ao uso da água em seu estado natural.
O investimento em saneamento ajuda a melhorar significativamente a
qualidade de vida da população e ajuda a preservar o meio ambiente.
1.2 Sistemas de Esgoto
O lançamento de maneira irregular de resíduos, sejam eles domésticos ou
industriais, aos mananciais de água pode, na maioria das vezes, comprometer a
saúde do meio ambiente. Desta forma, os sistemas de esgoto entram como maneira
imprescindível para o melhor desempenho da cadeia populacional e ecológica com o
objetivo de coleta e tratamento dos efluentes prejudiciais ao meio ambiente.
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Conforme Crespo (1997, p.19),
Sistemas de esgotos: Define-se como tal, ao conjunto de elementos que tem por objetivo a coleta, o transporte, o tratamento e a disposição final tanto do esgoto doméstico quanto do lodo resultante. O sistema de esgoto, portanto abrange a rede coletora com todos os seus componentes, as estações elevatórias de esgoto e as estações de tratamento de esgoto.
Dependendo da topografia e do tamanho da cidade bem como a localização
do corpo receptor, estes sistemas podem variar dos mais simples aos mais
complexos.
Segundo Orrico et al (2005, p. 1),
No sistema de esgotos sanitários que atende pequenas cidades, o tratamento de esgotos tem grande importância na etapa de concepção e tem grandes conseqüências para a operação. De maneira geral, o sistema de tratamento deve ter capacidade para dar boa proteção ao ambiente local e à saúde pública, o que significa que ele deve ser robusto e de fácil operação, garantindo um bom desempenho no tratamento.
Sendo assim, qualquer atividade de saneamento tem como objetivo propor o
controle e prevenção de doenças e melhoria da qualidade de vida da população,
bem como questões relacionadas à preservação do meio ambiente.
1.3 Classificação dos Sistemas de Esgotos
Os sistemas de esgoto podem dividir-se em: unitário, separador, estático e
condominial. A seguir nos próximos sub-capítulos são descritas cada uma destas
classificações, procurando ressaltar seus aspectos relevantes.
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1.3.1 Sistema Unitário
O sistema unitário é aquele em que uma única rede coletora é destinada a
transportar os esgotos sanitários e industriais juntamente com as águas pluviais.
Dentre as desvantagens desse modelo podemos citar o excesso de volume
dessas águas para um sistema de tratamento de efluentes (ETE), onde as águas
pluviais não necessitam de um tratamento prévio antes de serem lançados nos
corpos d´água. Esse tratamento tem custo muito elevado.
Segundo Economianet (2006), “Sistema unitário: é a coleta dos esgotos
pluviais, domésticos e industriais em um único coletor. Tem custo de implantação
elevado, assim como o tratamento também é caro”. As tubulações de águas pluviais
necessitam diâmetros maiores. Por esse motivo, na ausência de chuvas, haverá
uma grande deposição de sólidos sedimentáveis provenientes do esgoto sanitário na
rede coletora, o que geralmente provoca mau cheiro.
Conforme Sobrinho e Tsutiya (1999, p. 3),
No sistema unitário, ou combinado a mistura de águas residuárias com as pluviais prejudica e onera consideravelmente o tratamento de esgotos. Torna-se necessária a construção de grandes sedimentadores para uma grande parte do caudal que deixa de sofrer a depuração biológica, enquanto que a outra parcela submetida ao tratamento secundário se apresenta com variados graus de diluição, o que é prejudicial.
Esse sistema não é mais utilizado nos dias de hoje, exceto em cidades muito
antigas onde o sistema ainda prevalece pelo grande transtorno de sua substituição.
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1.3.2 Sistema Separador
Consiste em utilizar duas redes de tubulações, uma para receber o esgoto
doméstico e industrial, e a outra para recolher as águas pluviais. Neste caso, as
ETE’s podem ser menores, pois tratarão somente os esgotos sanitários. O custo de
implantação, manutenção e tratamento desse sistema é menor, uma vez que as
águas de chuvas não são tão prejudiciais quanto o esgoto doméstico e o industrial,
que necessitam de tratamento prévio antes de serem lançados em corpos
receptores. Esse é o sistema mais utilizado usado no Brasil.
Segundo Economianet (2006), sistema separador:
O esgoto doméstico e industrial ficam separados do esgoto pluvial. É o usado no Brasil. O custo de implantação é menor, pois as águas pluviais não são tão prejudiciais quanto o esgoto doméstico, que tem prioridade por necessitar tratamento. Assim como o esgoto industrial nem sempre pode se juntar ao esgoto sanitário sem tratamento especial prévio.
É necessário um controle eficiente para que as águas pluviais não sejam
encaminhadas junto com os esgotos sanitários para o sistema, para o sucesso do
sistema.
1.3.3 Sistema Estático
É construído um tanque séptico em cada residência ou para um grupo de
residências. São implantados no terreno sistemas para a infiltração do efluente no
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solo chamados poços absorventes. Nos tanques sépticos após um período de tempo
haverá um acúmulo de lodo que deve ser removido periodicamente em intervalos
regulares. Esse sistema é mais adequado para pequenas e médias comunidades
como bairros ou conjuntos habitacionais não providos de rede de coleta de esgoto.
”Por esta solução em cada residência ou grupo de residências é construída uma
fossa séptica seguida de um poço absorvente. O efluente da fossa é assim infiltrado
no terreno” (CRESPO, 1997, p. 20).
A implantação desse sistema requer avaliações sobre questões de
permeabilidade do solo bem como a contaminação do lençol freático caso este
esteja muito próximo à superfície.
1.3.4 Sistema Condominial
O Sistema Condominial consiste em dividir a comunidade em grupos
denominados condomínios, normalmente delimitados pela quadra urbana. As casas
de cada quadra são ligadas através de tubulações que recolhem os esgotos das
residências (ramal condominial) numa rede coletora principal. O ramal condominial é
um ramal coletivo localizado sob o passeio, que recebe em seu percurso as
tubulações das edificações de um mesmo condomínio, e que transporta seus
esgotos até a rede coletora principal.
Quem organiza o condomínio são os próprios moradores, através de reuniões
condominiais onde é eleito um síndico responsável pela quadra. Nestas reuniões,
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que ocorrem em cada quadra, os moradores são orientados sobre o uso adequado
do sistema, negociam alternativas de adesão bem como tarifas e custos.
Conforme Saae (2005),
O condominial é um sistema alternativo de coleta de esgoto sanitário, que utiliza ramais condominiais interligados ao coletor principal, instalado na via pública. No sistema convencional, as ligações dos imóveis lançam o esgoto diretamente no coletor.
Os próprios usuários são os responsáveis pela execução das obras com
ajuda da prefeitura ou empresa de saneamento básico.
Conforme Sanesul (2006),
Duas virtudes são importantes no ramal condominial: simplicidade e economia. O traçado flexível permite o máximo aproveitamento da topografia natural do terreno. Fugindo das ruas, passando sob o passeio, por dentro dos lotes e áreas verdes, os recobrimentos são mínimos. A profundidade do ramal condominial é a menor possível, porque abrir e fechar vala é o que mais custa na construção de redes de esgotos. A escavação é manual e os componentes são simples. Sua construção está ao alcance Prefeitura, da pequena construtora ou da comunidade organizada.
A rede coletora principal conduz os esgotos para estações de tratamento de
efluentes.
Neste modelo há uma redução de coletores e poços de visita, havendo um
menor custo de implantação quando comparado ao sistema convencional. As
ligações domiciliares podem ser feitas a qualquer momento sem que haja tumultos
no trânsito bem como quebras (escavações) nas ruas.
21
2 CLASSIFICAÇÃO DOS TRATAMENTOS DE ESGOTOS
Os esgotos seguem uma classificação de acordo com o grau de tratamento a
ser utilizado.
De acordo com LEME (1982, p.230),
Os tipos de processos e a sua seqüência constituem os sistemas de tratamento que devem ser selecionados adequadamente a fim de que possam atingir os seus objetivos dentro da eficiência de remoção desejada. De acordo com a eficiência ou grau de tratamento, os sistemas também podem ser classificados, segundo uma seqüência crescente da eficiência, em preliminares, primários e secundários.
Além dos processos preliminar, primário e secundário há o processo terciário,
cuja função é reduzir ou eliminar nutrientes como fósforo, nitrogênio e uma remoção
completa da matéria orgânica, o que não ocorre nos tratamentos primário e
secundário.
A seguir, são descritos sucintamente os tipos de tratamentos existentes.
2.1 Tratamento Preliminar
O tratamento preliminar consiste na retenção de sólidos grosseiros em
suspensão como galhos, terra, areia por meio de grades e caixas de areia antes de
serem encaminhados ao próximo nível de tratamento.
22
Segundo BNDES (2006),
O tratamento preliminar se dá por meio de grades e caixas de areia, visando à retenção dos sólidos em suspensão (galhos e demais materiais mais grosseiros, como terra, areia e gordura decantáveis) que deve ser posteriormente conduzido para aterros sanitários.
Nas edificações também devem ser instaladas caixas de gordura para evitar
que óleos e graxas sejam encaminhados para os sistemas de tratamento.
2.2 Tratamento Primário
Tem como objetivo a redução da matéria orgânica, remoção dos sólidos em
suspensão e sólidos flutuantes. Há ainda materiais mais pesados que o líquido,
que, por decantação simples, se depositam no fundo do tanque formando o lodo
primário bruto. São exemplos para tratamento primário os tanques sépticos, que são
muito utilizados no Brasil e que serão mais bem estudados em capítulos posteriores
e as lagoas anaeróbias.
Segundo Von Sperling (2006, p.184),
Os esgotos, após passarem pelas unidades de tratamento preliminar, contêm ainda os sólidos em suspensão não grosseiros, os quais podem ser parcialmente removidos em unidades de sedimentação. Uma parte significativa destes sólidos em suspensão é compreendida pela matéria orgânica em suspensão. Assim, a sua remoção por processos simples como a sedimentação implica na redução da carga de DBO dirigida ao tratamento secundário, onde a sua remoção é de certa forma mais custosa.
23
2.3 Tratamento Secundário
São os processos destinados a remover ou reduzir as substâncias coloidais
ou dissolvidas, obtendo como conseqüência a estabilização das matérias orgânicas
pela oxidação biológica. Segundo Uniágua (2006), tratamento secundário consiste
em “operações unitárias de tratamento, visando principalmente à redução de carga
orgânica dissolvida, geralmente por processos biológicos de tratamento”. São
exemplos para tratamento secundário os filtros anaeróbios (abordado mais adiante)
e as lagoas de estabilização.
2.4 Tratamento Terciário
É o tratamento de despejos líquidos provenientes do tratamento secundário
ou estágio biológico que inclui a remoção de nutrientes tais como fósforo e
nitrogênio e uma remoção completa de matéria orgânica. Também conhecido como
tratamento avançado de despejos, produz efluente de alta qualidade. São exemplos
de tratamento terciário as lagoas de maturação, a desinfecção e o tratamento do
lodo (não abordados neste TCC).
Segundo Van Handeel et al (2006),
O tratamento terciário tem por objetivo, no caso de esgotos sanitários, a redução das concentrações de nitrogênio e de fósforo e é, geralmente,
24
fundamentado em processos biológicos realizados em fases subseqüentes denominadas nitrificação e desnitrificação.
O tratamento terciário também produz lodo que deve ser adensado, secado e
disposto convenientemente em aterro sanitário.
25
3 PROCESSOS DE TRATAMENTO
Os processos de tratamento são definidos de acordo com o fenômeno
predominante. A seguir, são apresentados de forma sucinta os processos de
tratamento físicos, químicos e biológicos.
3.1 Processos Físicos
Dentre vários processos que ocorrem no tratamento de esgoto, os físicos são
predominantes, pois se caracterizam pela finalidade de separação da matéria em
suspensão no esgoto.
Segundo Jordão e Pessôa (1995, p. 49),
São os processos em que há predominância dos fenômenos físicos de um sistema ou dispositivo de tratamento. Estes processos caracterizam-se principalmente nos processos de remoção das substâncias fisicamente separáveis dos líquidos ou que não se encontram dissolvidas. Basicamente têm por finalidade separar as substâncias em suspensão no esgoto.
São exemplos de processos físicos a remoção de sólidos grosseiros
(presente no tratamento preliminar), a remoção de sólidos sedimentáveis (presente
no tratamento primário) e remoção dos sólidos em suspensão (presente no
tratamento primário e uma pequena parcela no tratamento secundário).
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3.2 Processos Químicos
Nesses processos são utilizados produtos químicos e normalmente não são
adotados isoladamente.
Segundo Jordão e Pessôa (1995, p. 49),
São os processos em que há utilização de produtos químicos e são raramente adotados isoladamente. A necessidade de se utilizar produtos químicos tem sido a principal causa da menor aplicação do processo. Via de regra, é utilizado quando o emprego de processos físicos e biológicos não atendem ou não atuam eficientemente nas características que se deseja reduzir ou remover. A remoção de sólidos por simples sedimentação, por exemplo, poderá alcançar níveis elevados se for auxiliada por uma precipitação química.
São exemplos de processos químicos a floculação, precipitação química,
oxidação química, cloração e a correção do pH.
3.3 Processos Biológicos
Esses processos são realizados por microorganismos que estão presentes no
próprio esgoto.
Segundo Jordão e Pessôa (1995, p. 50),
São considerados como processos biológicos de tratamento de esgotos os processos que dependem da ação de microorganismos presentes nos esgotos; os fenômenos inerentes à alimentação são predominantes na transformação dos componentes complexos em compostos simples, tais como: sais minerais, gás carbônico e outros. Os processos biológicos de tratamento procuram reduzir, em dispositivos racionalmente projetados, os fenômenos biológicos observados na
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natureza, condicionando-os em área e tempo economicamente justificáveis.
Como processos biológicos de tratamento podemos citar a oxidação biológica
(filtros anaeróbios de fluxo ascendente, lagoas de estabilização, valos de oxidação e
lodos ativados) e a digestão do lodo (tanques sépticos).
28
4 TANQUE SÉPTICO
4.1 Definição
Também chamado de fossa séptica, consiste em uma unidade de tratamento
de esgotos através de processos de sedimentação e digestão, tendo escoamento
horizontal e contínuo. Os despejos domésticos ficam retidos por um período de
tempo estabelecido, de modo a permitir separação dos sólidos e retenção do
material gorduroso contido nos esgotos, transformando-os em substâncias mais
simples, devido à ação dos microorganismos.
Segundo Aisse (1995, p. 260),
As Fossas sépticas (decanto-digestores) recebem as águas residuárias, separam os sólidos do líquido, digerem parcialmente a matéria orgânica, estocam sólidos enquanto o líquido clarificado é encaminhado para outro tratamento e/ou disposição. Os sólidos sedimentáveis vão para o fundo do tanque, onde sofrem digestão anaeróbia e se acumulam.
Em alguns locais onde haja despejos provenientes de cozinhas, deve ser
previsto um dispositivo para a retenção da gordura (caixa de gordura) na tubulação
da mesma antes de chegar ao tanque séptico.
29
4.2 Características
O tanque séptico é um sistema de fácil construção e operação. É indicado
para o tratamento de esgoto doméstico (águas de banho, lavanderias, cozinhas,
etc.). Pode ser utilizado para tratamento de esgoto sanitário (despejos domésticos,
parcela de águas pluviais e parcela não significativa de despejos industriais), mas
deve ser feito um estudo prévio que justifique esta possibilidade.
Segundo a ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (1993,
p.3),
O sistema de tanque séptico aplica-se primordialmente ao tratamento de esgoto doméstico e, em casos plenamente justificados, ao esgoto sanitário. O uso do sistema de tanque séptico somente é indicado para: a) área desprovida de rede pública coletora de esgoto; b) alternativa de tratamento de esgoto em áreas providas de rede coletora local; c) retenção prévia dos sólidos sedimentáveis, quando da utilização de rede coletora com diâmetro e/ou declividade reduzidos para transporte de efluente livre de sólidos sedimentáveis.
As formas mais usuais são as de seção prismática retangular e de seção
circular. A norma estabelece, para o primeiro caso, que o comprimento seja pelo
menos o dobro da largura, para assegurar boas condições de funcionamento. Os
cilíndricos são empregados em situações onde se pretende minimizar a área útil em
favor da profundidade. Os tanques sépticos podem ser construídos in loco bem
como produzidos industrialmente (pré-fabricados). Quando feitos no local,
normalmente são construídos em concreto, alvenaria de tijolos, ou ainda, em forma
de anéis de concreto. Quando industrializados, podem ser de concreto armado,
plástico polietileno, cimento amianto, aço com revestimento betuminoso e fibra de
30
vidro. Existem três tipos de tanques sépticos: câmara única, câmaras em série e
câmaras sobrepostas. No primeiro caso ocorrem em conjunto os fenômenos da
decantação e digestão. São os mais usuais e mais econômicos (ver figura 4.1).
Figura 4.1 - Corte esquemático de um tanque séptico retangular de câmara única FONTE: Chernicharo, 1997, p. 126.
Nos tanques de câmara única são introduzidas paredes perfuradas com o
objetivo de uniformizar o fluxo horizontal do esgoto e reter maior quantidade de
matéria em suspensão. São os tanques de compartimentos em série.
Segundo DACACH (1984, p. 130),
Nos tanques com câmaras em série, a primeira câmara retém a maior parte dos sólidos orgânicos sedimentáveis e flutuantes. Na segunda câmara, onde a geração de gás é mínima, ocorre uma remoção complementar mais efetiva dos sólidos em suspensos que escaparam da primeira câmara.
A figura 4.2 mostra um esquema de tanque séptico com câmaras em série.
31
Figura 4.2 - Corte esquemático de um tanque séptico retangular de câmaras em série FONTE: Chernicharo, 1997, p. 126.
Nos tanques de câmaras sobrepostas (ver figura 4.3) é inserido um
compartimento de decantação na parte superior, favorecendo a sedimentação dos
sólidos. Os fenômenos de decantação e digestão se processam de forma
independente. Os gases gerados não interferem neste processo.
Segundo DACACH (1984, p. 132), “este tipo de tanque apresenta a vantagem
de necessitar menor capacidade para tratar o mesmo volume de esgoto do que os
tanques anteriores, uma vez que o período de detenção é bem menor”.
Figura 4.3 - Corte esquemático de um tanque séptico retangular de câmaras sobrepostas FONTE: Chernicharo, 1997, p. 126.
32
Os tanques sépticos são decantadores e digestores ao mesmo tempo. Neles
realizam-se funções simultâneas de decantação, flotação (escuma), desagregação e
digestão de sólidos sedimentados (lodo).
4.3 Funcionamento
Os afluentes ao tanque séptico são líquidos contendo sólidos sedimentáveis,
sólidos flutuantes, substâncias orgânicas dissolvidas, matéria coloidal além de
minerais.
Segundo Jordão e Pessôa (1995, p. 262),
A fossa séptica é projetada de modo a receber todos os despejos domésticos (de cozinhas, lavanderias domiciliares, lavatórios, vasos sanitários, bidês, banheiras, chuveiros, mictórios, ralos de pisos de compartimentos interiores, etc.), ou qualquer outro despejo, cujas características se assemelham às de esgoto doméstico. Em alguns locais é obrigatória a intercalação de um dispositivo de retenção de gordura (caixa de gordura) na canalização que conduz os despejos das cozinhas para a fossa séptica.
Deve-se ter alguns cuidados quanto aos tipos de despejos encaminhados
para o tanque séptico, pois podem ser prejudiciais ao mesmo.
De acordo com a ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS
(1993, p.3),
É vedado o encaminhamento ao tanque séptico de: a) águas pluviais; b) despejos capazes de causar interferência negativa em qualquer fase do processo de tratamento ou a elevação excessiva da vazão do esgoto afluente, como os provenientes de piscinas e de lavagem de reservatórios de água.
No esgoto afluente os materiais mais pesados decantam, formando uma
camada de lodo no fundo do tanque. Os materiais mais leves como graxas e óleos
flutuam, formando uma camada de escuma na superfície. Então o esgoto, agora
33
praticamente sem sólidos flutuantes e decantáveis, situado entre as camadas de
lodo e escuma, segue, em fluxo horizontal, para fora do tanque onde deve ser
encaminhada a uma disposição final pré-estabelecida ou a um dispositivo para pós-
tratamento, sendo esta a melhor alternativa.
O lodo acumulado no fundo do tanque sofre um processo anaeróbio por falta
de oxigênio.
Segundo DACACH (1984, p. 125),
Por falta de oxigênio, a decomposição da matéria orgânica dentro da fossa é anaeróbia. Como a decomposição anaeróbia é bastante lenta, ela só se concretiza em relação aos sólidos que permanecem por muito tempo no interior da fossa integrando o lodo e a escuma. O lodo fresco, parcela do esgoto que vai ficar detida na câmara de digestão, aí decompõe-se. A decomposição só se completa no interior da fossa se nela permanecer por um tempo mínimo equivalente ao período de digestão, que varia com a temperatura.
Com o passar do tempo, o volume de lodo no fundo do tanque vai
acumulando, sendo necessária a remoção periódica desse material. Geralmente
essa limpeza é feita em intervalos de 1 a 2 anos e o material removido deve ser
depositado em aterros sanitários.
O processo anaeróbio que ocorre no interior do tanque séptico através da
decomposição do material orgânico, gera produção de gases que se acumulam
entre a cobertura do tanque e a camada de escuma.
Conforme Silva (2001, p. 52),
Quando é construído somente o tanque séptico, os gases escapam pelas tubulações de saída, constituídas de tê sanitário ou chicana aberta na parte superior, saindo pela tubulação que dá um destino ao seu efluente, seja para galerias pluviais ou para córregos e rios. Porém quando se implanta um sistema complementar após o tanque séptico, pode ocorrer um selo hídrico, e os gases não encontrarem saída, havendo formação de bolhas na tubulação à montante do sistema, forçando a saída por aparelhos sanitários, mesmo que sejam sifonados.
Caso não sejam aproveitados, deve ser prevista uma saída para estes gases.
Isso pode ser feito através de dispositivos ligados ao sistema de tratamento ou no
próprio sistema predial hidráulico e sanitário.
34
4.4 Eficiência
O tanque séptico não purifica os esgotos nele lançados. O que ele faz é
reduzir a carga orgânica para determinadas condições a um grau de tratamento mais
aceitável.
Segundo CHERNICHARO (1997, p. 137), os dados sobre eficiências dos
tanques sépticos são bastante variáveis sujeitos às condições locais de operação da
unidade:
- DBO: 30 a 55%;
- Sólidos suspensos: 20 a 90%;
- Óleos e graxas: 70 a 90%.
Dependendo do destino final (corpo receptor) do efluente dos tanques
sépticos, o efluente deverá ou não passar por um processo secundário ou até
mesmo, um processo terciário.
4.5 Manutenção
O volume de lodo digerido aumenta ao longo do tempo. Periodicamente, deve
ser feita a limpeza do tanque séptico. Esta limpeza consiste na remoção do lodo
35
digerido e da escuma deixando cerca de 10% do seu volume no tanque para a
retomada do processo de biodigestão.
De acordo com a ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS
(1993, p.7),
a) O lodo e a escuma removidos dos tanques sépticos em nenhuma hipótese podem ser lançados em corpos de água ou galerias de águas pluviais. b) O lodo e a escuma acumulados nos tanques devem ser removidos a intervalos equivalentes ao período de limpeza do projeto, conforme a Tabela 3 (ver 5.6.2). c) Quando da remoção do lodo digerido, aproximadamente 10% de seu volume devem ser deixados no interior do tanque. d) A remoção periódica de lodo e escuma deve ser feita por profissionais especializados que disponham de equipamentos adequados, para garantir o não-contato direto entre pessoas e lodo. É obrigatório o uso de botas e luvas de borracha. Em caso de remoção manual, é obrigatório o uso de máscara adequada de proteção.
4.6 Vantagens, Desvantagens e Limitações
O uso de tanques sépticos no tratamento de esgotos domésticos ainda é
muito utilizado. Segundo Neto (1997, p. 63),
É uma tecnologia simples, compacta e de baixo custo. Como outros processos anaeróbios não apresenta alta eficiência, principalmente na remoção de patogênicos, mas produz um efluente razoável, que pode mais facilmente ser encaminhado a um pós-tratamento ou a um destino final.
Os tanques sépticos não oferecem um tratamento completo dos seus
afluentes. Não devem ser usados como um substituto de rede coletora de esgotos.
Um sistema coletor de esgotos seguido de uma estação de tratamento de esgoto
(ETE) deve ser optado sempre que possível.
36
5 FILTRO ANAERÓBIO DE FLUXO ASCENDENTE
5.1 Definição
O filtro anaeróbio consiste em um tanque contendo material de enchimento
(pedras) que serve para a retenção dos sólidos. Este material forma um leito fixo
onde o efluente de outra unidade de tratamento anaeróbio (geralmente tanque
séptico) é depurado por meio de microorganismos anaeróbios contidos tanto nos
espaços vazios como na superfície do meio filtrante.
Segundo CHERNICHARO (1997 p. 138),
O filtro anaeróbio ascendente é basicamente uma unidade de contato, na qual os esgotos passam através de uma massa de sólidos biológicos contida dentro do reator. A biomassa retida no reator pode se apresentar de três formas distintas: - Na forma de uma fina camada de biofilme aderido às superfícies do material suporte; - Na forma de biomassa dispersa retida nos interstícios do material suporte; - Na forma de flocos ou grânulos retidos no fundo falso, abaixo do material suporte.
Nos filtros de fluxo ascendente o efluente passa através de um fundo falso ou
tubos perfurados, percolam pela camada de material de enchimento e sai pelo topo.
37
5.2 Características e Funcionamento
É um reator biológico simples onde o efluente do tanque séptico é depurado
por microorganismos anaeróbios dispersos na superfície do meio filtrante (pedras) e
nos espaços vazios do reator.
Segundo AISSE (2000, p. 77),
O reator consiste de um tanque fechado contendo um meio suporte no seu interior como pedra britada, seixo rolado, blocos pré-fabricados, anéis cerâmicos, etc... O esgoto é aplicado no fundo do reator e recolhido no topo, mantendo-se o meio suporte imerso.
O filtro anaeróbio associado ao tanque séptico constitui um sistema que é
bem difundido no Brasil. Apesar de a maioria apresentar problemas por má
execução e operação, bem como falhas de projeto, há muitos sistemas bons em
pleno funcionamento.
Os filtros anaeróbios podem apresentar diversas formas, dimensões e
configurações desde que permita o fluxo contínuo através do leito. A figura 5.1
mostra um esquema de filtro anaeróbio circular de fluxo ascendente.
38
Figura 5.1 - Corte e planta esquemáticos de um filtro anaeróbio de fluxo ascendente. FONTE: adaptado da NBR 13969, p. 29.
5.3 Eficiência
A eficiência dos filtros anaeróbios depende de vários fatores como a
temperatura, o tempo contato entre o esgoto e a biomassa que está dispersa no lodo
(tempo de detenção hidráulica) e a aderência do biofilme com o meio suporte
(camada de material filtrante) que depende do tipo de material utilizado.
Segundo DACACH (1984, p.152),
Experiências realizadas mostraram que os filtros anaeróbios de fluxo ascendente são capazes de remover do efluente da fossa séptica de 65 a 75% da demanda bioquímica de oxigênio, cerca de 64% dos sólidos em suspensão, e de 55 a 68% da demanda química de oxigênio. Está comprovado que a eficiência da filtração anaeróbia é pequena se for reduzido o período de detenção hidráulica. Por outro lado, além de certo limite, o período de detenção além de encarecer o filtro propiciará um acréscimo de eficiência não compensador.
Dependendo da construção, instalação e manutenção tanto do tanque séptico
como do filtro, essa eficiência pode sofrer alterações positivas ou negativas.
39
5.4 Manutenção
Assim como os tanques sépticos, os filtros anaeróbios também necessitam de
manutenção, que se dá quando for identificada a obstrução do leito filtrante (pedras),
sendo necessário, portanto, um acompanhamento periódico do sistema.
Segundo a ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (1993,
p.8),
O filtro anaeróbio deve ser limpo quando for observada a obstrução do leito filtrante, observando-se os dispostos a seguir: a) para a limpeza do filtro deve ser utilizada uma bomba de recalque, introduzindo-se o mangote de sucção pelo tubo-guia, quando o filtro dispuser daquele; b) se constatado que a operação acima é insuficiente para retirada do lodo, deve ser lançada água sobre a superfície do leito filtrante, drenando-a novamente. Não deve ser feita a “lavagem” completa do filtro, pois retarda a partida da operação após a limpeza; c) nos filtros com tubos perfurados sobre o fundo inclinado, a drenagem deve ser feita colocando-se mangote de sucção no poço de sucção existente na caixa de entrada, conforme representado no anexo B, figuras B.2 e B.3. Se constatada a insuficiência de remoção de lodo, deve-se seguir a instrução da alínea b).
Quando for necessário fazer a limpeza (manutenção) deve-se tomar o
cuidado para não retirar todo o lodo existente no filtro anaeróbio, pois a retomada do
processo de digestão do lodo será demorada.
40
5.5 Vantagens e Desvantagens
Os filtros anaeróbios são de fácil operação, não requerendo muitos cuidados
operacionais. Não há consumo de energia elétrica e geram pouca matéria orgânica.
De acordo com ÁVILA (2005),
Os filtros anaeróbios apresentam grandes vantagens relacionadas a seguir: • Efluente clarificado; • Efluente com baixa concentração de matéria orgânica; • Não necessita de consumo de energia; • Remoção significativa da matéria orgânica dissolvida; • Baixa produção de lodo; • Presta-se para disposição no solo; • Resiste bem às variações de vazão afluente; • Não exigem grandes alturas ou escavações profundas; • Construção e operação simples; • Não necessita de lodo inoculador; • Não necessita de recirculação de lodo. • Liberdade de projeto em termos de configurações e dimensões. As desvantagens dos filtros anaeróbios são o efluente rico em sais minerais, com grande quantidade de microorganismos patogênicos, há risco de obstrução dos interstícios (entupimento ou colmatação do leito) e volume grande devido ao espaço ocupado pelo meio suporte.
41
6 ZONA DE RAÍZES (“WETLANDS”)
6.1 Definição
É um sistema tratamento complementar de efluentes onde são utilizadas
espécies vegetais pré-selecionadas como meio filtrante. Por se tratar de um sistema
complementar, seus afluentes necessitam de um tratamento prévio (primário)
através de um tanque séptico cujo principal objetivo é a retenção dos sólidos em
suspensão.
6.2 Características e Funcionamento
O sistema é de fluxo horizontal e consiste basicamente em tratar os efluentes
de tanques sépticos através de plantas pré-selecionadas com características
próprias para o tratamento.
Segundo VAN KAICK (2002),
A estação de tratamento por meio de zona de raízes é um sistema físico-biológico, idealizado seguindo a lógica do biofiltro, utilizando-se, porém, de mais um filtro constituído por raízes. Neste sistema, o esgoto é lançado, por meio de uma rede de tubulações perfuradas instaladas logo abaixo de uma área plantada, ou seja, na zona de raízes. Esta área plantada deve ser dimensionada de acordo com a demanda de esgoto prevista para a situação pré-determinada.
42
À medida que o efluente percola o meio filtrante constituído de substrato
(pedrisco, casca de arroz, serragem, etc.) e plantas, o efluente vai sendo tratado.
Após e efluente passar pelo sistema, ele é encaminhado a um dispositivo
chamado poço de controle que tem por finalidade elevar ou baixar o nível de água
do sistema de modo que se mantenha esse nível constante.
O uso desse sistema vem sendo utilizado para diversos fins como tratamento
de esgotos, chorume, efluentes de esterqueiras e abatedouros bem como efluentes
orgânicos de indústrias. Existem outros ainda em estudo, mas ainda sem aplicação
prática. A figura 6.1 mostra esquematicamente um sistema de zona de raízes.
Figura 6.1 - Esquema de um tanque de zona de raízes (wetlands). FONTE: Toniato et al.,2005.
6.3 Eficiência
Experiências implantadas comprovam eficiência de 99% na remoção de
coliformes fecais, redução de até 90% da DBO, além de ser um sistema ausente de
odores (SILVA, 2001).
43
6.4 Manutenção
A manutenção do sistema consiste na remoção do lodo digerido no tanque
séptico (de acordo com o tempo adotado no dimensionamento) e na poda da
vegetação.
Segundo Silva (2001),
O fato de o sistema apresentar afloramento de água e lodo na superfície do substrato ou da camada brita, indica que o dispositivo está colmatado, devendo o material de enchimento (substrato ou a brita no compartimento de distribuição) ser removido e convenientemente lavado (no caso da brita) ou substituído (no caso do substrato). No caso de ocorrer nível elevado do líquido no tanque séptico, fato este facilmente verificável pelo tubo de inspeção instalado no sistema de distribuição de efluentes no tanque de raízes, ou tubo de inspeção do tanque séptico (se houver), o problema de colmatação e/ou entupimento ocorreu nos furos da tubulação do sistema de distribuição de esgotos situado na camada de brita inicial do tanque de raízes.
6.5 Vantagens e Desvantagens
Como vantagens desse sistema podemos citar a ausência de produção de
lodo, o qual é comum nos sistemas convencionais, bem como maus odores. Possui
baixo custo de implantação e manutenção.
O tratamento do esgoto passa por duas fases, o tratamento primário (fossa
séptica) responsável pela retenção dos sólidos e o secundário (tanque de raízes) de
forma que o efluente resultante pode ser devolvido a um corpo d'água sem grandes
44
riscos de contaminação, se os sistemas forem dimensionados adequadamente.
Dentre as desvantagens podemos destacar a limitação do sistema pela
topografia do terreno local além de necessitar de grandes áreas para implantação
(depende do número de pessoas), sendo, por este aspecto, não utilizado em meio
urbano. Eventuais entupimentos podem acontecer. Dentre eles, sólidos que passam
através do tanque séptico e causam a obstrução da tubulação de distribuição do
efluente no tanque de raízes.
45
7 ESTUDO DE CASO: IMPLANTAÇÃO DO SISTEMA DE TRATAMENTO DE ESGOTOS POR TANQUE DE ZONA DE RAÍZES (WETLANDS) NO AEROPORTO DE JOINVILLE-SC - SC
7.1 Histórico
Em 1974, foi iniciada a construção do edifício do terminal de passageiros do
aeroporto de Joinville-SC e suas construções adjacentes.
O sistema de coleta e tratamento dos esgotos era precário. As águas servidas
eram lançadas em valos, sarjetas ou escoavam diretamente às galerias de águas
pluviais.
Houve necessidades de ampliação e reformas do terminal devido ao aumento
do número de passageiros. Essas modificações ocorreram em 1998.
As exigências e fiscalizações dos órgãos ambientais passaram a ser mais
rígidas em termos de coleta e tratamento de efluentes. Sendo assim, a INFRAERO
implantou um sistema de tratamento de seus esgotos através de tanque séptico e
filtro anaeróbio de fluxo ascendente.
Um ano depois, aproximadamente, houve um sério problema de alagamento
no terminal. Eram os esgotos saindo pelos ralos do piso. Diante da situação
emergencial, a Secretaria de Infra-estrutura Urbana da Prefeitura Municipal de
Joinville-SC foi acionada.
Na vistoria foram detectados, além da falta de manutenção, falhas na
construção do sistema. O leito filtrante do filtro anaeróbio estava colmatado, não
46
havendo mais fluxo através do mesmo. Uma solução seria a substituição do leito
composto de brita, mas pelo fato do sistema se localizar nas proximidades do
terminal de passageiros, os maus odores causariam desconforto aos usuários do
terminal. Então a INFRAERO, com o propósito de evitar eventuais transtornos,
decidiu abandonar esse sistema e construir um novo, também através de tanque
séptico e filtro anaeróbio de fluxo ascendente. Este novo sistema foi construído mais
distante do terminal, próximo ao edifício de manutenção e administração (ADAERO)
do aeroporto em outubro de 1999.
O efluente do novo sistema implantado era lançado em mangues próximos ao
aeroporto. Em função da preocupação com a Vigilância Sanitária pela qualidade
desse efluente, em 2000 foram realizados estudos para implantação de um sistema
de tanque com zona de raízes com o propósito de tratar melhor o efluente do
sistema instalado.
Vistorias no sistema de coleta e tratamento existentes foram necessárias para
verificar a possibilidade dos sistemas trabalharem em conjunto.
Durante a vistoria foram encontradas várias falhas causadas pela empresa
executora, dentre elas:
a) A rede de águas pluviais e as bocas de lobo da rua interligadas à rede de
coleta de esgotos;
b) Não foi obedecida a declividade mínima de 1% para os coletores;
c) Rede coletora constituída de tubos de concreto antigos.
Além das falhas encontradas, no levantamento topográfico realizado,
constatou-se que o nível de saída do efluente do filtro anaeróbio estava abaixo do
nível solo, cerca de 1,00m. Dessa maneira, não havia a possibilidade de implantação
47
do sistema de tanque com zona de raízes com fluxo por gravidade, havendo a
necessidade de bombeamento.
Diante de todos esses problemas, se optou em esperar por dois anos, período
em que iniciariam as obras do novo terminal de passageiros e, então seriam
construídos novos sistemas de coleta e tratamento de esgotos de acordo com as
normas vigentes.
7.2 Justificativa de Projeto
A escolha do sistema de tratamento de esgoto constituído de tanque séptico e
zona de raízes foi influenciada por diversos fatores:
a) Características do solo;
b) Localização do empreendimento no contexto do município e no
planejamento do sistema de coleta de esgoto da CASAN, que na época
era responsável pelo serviço de água e esgoto do município;
c) Características físicas, químicas e biológicas do esgoto a ser tratado;
d) Espaço;
e) Qualidade do efluente do sistema;
f) Facilidade na confecção, implantação e operação do sistema.
48
7.3 Descrição Geral do Sistema
O novo sistema de tratamento de esgotos constituído de tanque séptico e
tanque com zona de raízes foi implantado no aeroporto de Joinville-SC em 2002 e a
manutenção do sistema é feita pela própria empresa responsável pela manutenção
do aeroporto.
O sistema é composto por um tanque séptico com câmara única que atende a
demanda de despejos do terminal de passageiros e um tanque séptico, também com
câmara única, para o edifício do Departamento Aeroviário (ADAERO). Uma rede
coletora, então, encaminha esses efluentes que passam por caixas de inspeção ao
longo do percurso, até o tanque com zona de raízes onde serão tratados e lançados
em um córrego ali perto, com destino ao mar.
7.4 Dimensionamento do Sistema
O dimensionamento dos sistemas apresentados a seguir é de autoria do
Engº. Sanitarista Cassiano Garcia da Silva, autor e responsável técnico dos
sistemas.
49
Dados do Aeroporto de Joinville-SC:
a) Número de pessoas em trânsito no aeroporto = 336/dia, 10.078/mês e
uma projeção de 120.000/ano;
b) Número de pessoas fixas, que trabalham em restaurantes e similares = 22
pessoas;
c) Número médio de refeições = 90 unidades/dia;
d) Número de pessoas fixas que trabalham atualmente no aeroporto = 183
pessoas;
e) Perspectiva futura de crescimento = devido à ampliação do terminal
aeroportuário estima-se que haverá um crescimento imediato de 20% do
movimento de passageiros, totalizando 404 pessoas/dia, 190 funcionários
fixos no terminal de passageiros e 50 funcionários fixos no ADAERO.
f) O crescimento anual de Joinville-SC é de 1,89% ao ano. Portanto a
perspectiva de crescimento ao longo de 15 anos é de 32,43%. Para o
dimensionamento das unidades de tratamento de esgoto do aeroporto, foi
utilizada uma perspectiva de 40%;
g) Com a criação de mais duas áreas de alimentação (lanches rápidos), será
elevado o número de funcionários destes estabelecimentos para 35 no
total, sendo que a previsão de aumento do número de refeições estima-se
em 150 refeições diárias;
h) Consumo médio atual de água = 202,5 m³/mês.
50
7.4.1 Dimensionamento do Tanque Séptico do Terminal de Passageiros de Acordo com a Norma NBR 7229/93
O tanque séptico adotado é de câmara única com forma prismática
retangular, construído no local em concreto armado.
O volume útil do tanque séptico é dado pela equação 7.1.
Onde:
N = Número de contribuintes (pessoas);
C = Contribuição de despejos dia (litros/pessoa·dia);
T = Período de detenção (dias);
K = Taxa de acumulação de lodo digerido;
Lf = Contribuição de lodo fresco (litros/pessoa·dia);
V = Volume do tanque dado pela equação (1) (m³).
A tabela 7.1 mostra o dimensionamento do tanque séptico do terminal de
passageiros de acordo com a equação 7.1.
Tabela 7.1 - Dimensionamento do tanque séptico do terminal de passageiros.
N C T K Lf V
Pessoas fixas 225 50 0,5 65 0,2 9,55 Pessoas em
trânsito 404 2 0,5 65 0,02 1,93
Refeições 150 25 0,5 65 0,1 3,85
Volume total do tanque séptico 15,33
Perspectiva de crescimento ao longo de 15 anos (40%) 21,46
V = 1.000 + N ( C * T + K * Lf ) (Equação 7.1)
51
Dimensões adotadas
Largura (m) Comprimento (m) Altura útil (m) Altura total (m) Volume útil
calculado (m³) 2,40 5,00 1,80 2,00 21,60
7.4.2 Dimensionamento do Tanque Séptico do ADAERO
A tabela 7.2 mostra o dimensionamento do tanque séptico do terminal de
passageiros de acordo com a equação 7.1.
Tabela 7.2 - Dimensionamento do tanque séptico do ADAERO.
N C T K Lf V
Pessoas fixas 50 50 0,92 65 0,2 3,95
Volume total do tanque séptico 3,95
Perspectiva de crescimento ao longo de 15 anos (40%) 5,53
Dimensões adotadas
Largura (m) Comprimento (m) Altura útil (m) Altura total (m)
Volume útil calculado
(m³) 1,50 3,10 1,20 1,45 5,58
7.4.3 Dimensionamento do Tanque de Zona de Raízes :
Primeiramente utilizou-se a equação 7.2 para o cálculo do volume diário de
efluente que tanque recebe.
52
Onde:
N = Número de contribuintes (pessoas);
C = Contribuição de despejos por dia (litros/pessoa·dia);
V = Volume diário de efluente no tanque dado pela equação 2 (litros/dia)
Tabela 7.3 - Cálculo do volume diário de efluente no tanque de zona de raízes.
N C V
Pessoas fixas 225 50 11.250
Pessoas em trânsito 404 2 808
Refeições 150 50 7.500
Volume total do tanque de zona de raízes 19.558
Perspectiva de crescimento ao longo de 15 anos (40%) 27.381
Prosseguiu-se, então, com o cálculo da população equivalente obtida através
da equação 7.3.
Onde: V = Volume diário total (tabela 3) (litros/dia)
C = Contribuição de despejos por dia (litros/pessoa·dia) para uma residência padrão
médio;
P = População equivalente (pessoas)
V = N * C (Equação 7.2)
P = V / C Equação (7.3)
53
Tabela 7.4 - Cálculo da população equivalente.
V C P (adotado)
27.381 130 210,6
Padotado 210
O próximo passo foi o cálculo da área do tanque obtida pela equação 4.
Onde: P = População equivalente (tabela 7.3);
T = Relação de área por pessoa (0,8 a 1,2 m²/pessoa);
A = Área do tanque (m²).
Tabela 7.5 - Dimensionamento do tanque de zona de raízes.
P T A
210 1,0 210,00
Dimensões adotadas
Largura (m) Comprimento (m) Altura (m) Relação largura x comprimento
8,10 25,90 0,60 1 x 3,2
Por questões construtivas, foi adotada a altura do tanque igual a 0,70m (ver
anexo 4).
A = P * T Equação (7.4)
54
7.5 Execução do Sistema
Os novos tanques sépticos foram construídos em nível mais próximo à
superfície com o objetivo do sistema funcionar por gravidade (ver figura 7.1).
Figura 7.1 - Instalação dos tanques sépticos. Fonte: Cassiano Garcia da Silva, 2002.
Após a instalação desses tanques, partiu-se, então, para a execução do
próximo sistema, o tanque de zona de raízes. Foi feita, então, a escavação do
tanque (ver figura 7.2).
55
Figura 7.2 - Escavação do tanque de zona de raízes. Fonte: Cassiano Garcia da Silva, 2002.
Posteriormente, a rede coletora que liga os tanques sépticos ao sistema de
zona de raízes foi executada em tubos de PVC e envelopada com tubos de concreto
( ver figura 7.3).
Figura 7.3 - Rede coletora de ligação entre os tanques sépticos e o tanque de zona de raízes. Fonte: Cassiano Garcia da Silva, 2002.
Na seqüência, a figura 7.4 mostra a concretagem do tanque.
56
Figura 7.4 - Concretagem do tanque de zona de raizes. Fonte: Cassiano Garcia da Silva, 2002.
Após a cura do concreto, o próximo passo foi a colocação da manta de
polietileno (ver figura 7.5).
Figura 7.5 - Colocação da manta de polietileno. Fonte: Cassiano Garcia da Silva, 2002.
Instaladas as tubulações complementares (distribuição e coleta) no tanque, a
figura 7.6 mostra a colocação do substrato, composto por material orgânico e
inorgânico como casca de arroz carbonizada, saibro e brita.
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Figura 7.6 - Colocação do substrato no tanque. Fonte: Cassiano Garcia da Silva, 2002.
As plantas utilizadas no sistema foram as Zizanopsis bonariensis brás, da
família das gramíneas (ver figura 7.7).
Figura 7.7 - Planta Zizanopsis bonariensis brás. Fonte: Cassiano Garcia da Silva, 2002.
As plantas foram adquiridas de um outro sistema localizado na estrada bonita,
em Garuva-SC. A fase final foi o plantiu das mudas (figura 7.8).
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Figura 7.8 - Plantio das mudas de Zizanopsis bonariensis brás. Fonte: Cassiano Garcia da Silva, 2002.
As figuras 7.9 e 7.10 mostram o sistema em operação.
Figura 7.9 - Sistema em operação. Fonte: Cassiano Garcia da Silva, 2002.
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Figura 7.10 - Sistema em operação. Fonte: Cassiano Garcia da Silva, 2002.
7.6 Problemas no Sistema
No início, o sistema operou normalmente. Em 2003, com alguns meses em
operação, após uma enxurrada, o tanque de raízes ficou completamente cheio de
lama. O engenheiro sanitarista Cassiano Garcia da Silva, autor e responsável
técnico do projeto, foi acionado. Após vistoria, foi descoberto que a tubulação do
sistema de drenagem da região onde se situa o tanque ficou obstruída. Como
solução, a tubulação de drenagem foi substituída.
Aproximadamente um ano depois do primeiro acontecimento, outro problema
foi identificado. Notou-se o afloramento de água em um dos lados do tanque,
fazendo com que as plantas do outro lado estavam praticamente mortas. Novamente
o responsável técnico foi chamado para resolver o problema. O substrato deve estar
solto para permitir o fluxo do efluente, e este estava compactado. A solução adotada
foi criar pequenas valas no lado seco para baixar um pouco o nível do substrato,
60
deixando-o mais solto e permitindo pequeno afloramento proposital para a
revitalização das plantas.
No início de 2005, os responsáveis pela manutenção notaram que o sistema
não estava funcionando corretamente. Agora havia sobra de água no início do
sistema (parte no início do tanque composta pela brita nº. 4). Ao tirar a tampa do
tubo de coleta de amostras, o engenheiro Cassiano Garcia da Silva observa cheiro
de óleo diesel. Após muita procura, encontraram um tanque enterrado próximo à
pista de decolagem das aeronaves, utilizado pela empresa de manutenção do
aeroporto. Este tanque estava ligado à rede coletora de esgotos. A tubulação de
coleta do óleo diesel foi desviada para outro sistema de coleta e parte do substrato
atingido foi substituída.
O problema mais recente encontrado (janeiro de 2006) foi a obstrução da
tubulação de distribuição do sistema de zona de raízes. Através do tubo de coleta de
amostras foram retirados fraudas descartáveis, sacos plásticos, entre outros.
Conforme o responsável técnico do sistema Engº. Cassiano Garcia da Silva, “a
solução mais adequada a ser tomada, neste caso, seria a conscientização dos
usuários do estabelecimento através de sinalização ou panfletos educativos”
(informação verbal)1. Porém esta solução ainda não foi implantada.
Os problemas detectados foram, praticamente, todos de ordem operacional. A
falta de manutenção dos sistemas contribuiu para os agravantes acima citados.
Hoje, o sistema não se encontra em bom funcionamento. A velocidade do fluxo do
efluente através da zona de raízes está um pouco elevado, fazendo com que o
mesmo não tenha um tratamento eficaz. Devido a este fato, a plantação está fraca e
mais rala no início do sistema (ver figura 7.11).
1 SILVA, Cassiano Garcia. Entrevista realizada em maio de 2006.
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Figura 7.11 - Plantas fracas e mais ralas no fim do sistema.
O efluente ao invés de cristalino no fim do sistema está escuro e com maus
odores (ver figura 7.12).
Figura 7.12 - Efluente escuro do tanque de raízes.
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De acordo com Cassiano Garcia da Silva (informação verbal)2, “pretende-se,
ainda esse ano, fazer a substituição de todo o substrato do tanque juntamente com a
limpeza de todas as tubulações, mas se as manutenções necessárias
periodicamente não forem asseguradas, os problemas continuarão”.
2 SILVA, Cassiano Garcia. Entrevista realizada em maio de 2006.
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CONCLUSÃO
Dos sistemas apresentados, foi verificado que o principal problema que
impede seu bom funcionamento está relacionado com a execução e principalmente
a manutenção dos mesmos. Sobre todos esses sistemas já foram realizados
estudos que comprovam sua eficiência, mas se não for operado de forma correta
pode, até mesmo, tornar-se inviável.
No estudo de caso apresentado, verificou-se que, no caso do aeroporto de
Joinville-SC, primeiro sistema implantado com tanque séptico e filtro anaeróbio,
devido a falhas na construção e a falta de manutenção (limpeza), os sistemas foram
desativados.
No município de Joinville, os sistemas de zona de raízes apresentam elevada
eficiência no tratamento de esgotos, superando os sistemas convencionais. Mas
ainda é implantado em larga escala o sistema convencional composto por tanque
séptico e filtro anaeróbio de fluxo ascendente.
O sistema de tratamento por zona de raízes apresenta-se como uma
alternativa de baixo custo, pouca manutenção e com grande eficiência para
pequenas comunidades. No entanto, é um sistema de difícil aplicação em áreas
urbanas devido às necessidades de grandes áreas para sua implantação.
De acordo com o engenheiro sanitarista Cassiano Garcia da Silva (informação
verbal)3, responsável por vários sistemas implantados na região de Joinville-SC, não
3 SILVA, Cassiano Garcia. Entrevista realizada em maio de 2006.
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estão mais sendo implantados sistemas de zona de raízes no município. Embora o
sistema funcione muito bem, o que ocorre é que não são feitas as devidas
manutenções.
Desta forma, para o bom funcionamento de um sistema de tratamento de
esgotos, em geral, é imprescindível tomar os devidos cuidados com a execução e
manutenção dos mesmos, pois são estes os principais requisitos responsáveis pela
eficiência do sistema.
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