Prévia do material em texto
CENTROUNIVERSITÁRIO DE CARATINGA - UNEC ENGENHARIA CIVL VAGNER GAVIOLI DA SILVA PRÁTICAS LABORATORIAS SANEAMENTO AMBIENTAL: PROJETO - ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE EFLUENTES SANITÁRIOS CONTAGEM FEVEREIRO/2025 2 RELATÓRIO DE PRÁTICAS ENGENHARIA CIVIL 1. IDENTIFICAÇÃO DO RELATÓRIO Título da Prática: Saneamento Ambiental: Projeto - Estação de Tratamento de Efluentes Sanitários Nome do Aluno: Vagner Gavioli da Silva Data: 28/02/2025 2. INTRODUÇÃO Uma Estação de Tratamento de Esgoto (ETE) é fundamental para a saúde pública e o meio ambiente. Aqui estão algumas das principais importâncias de uma ETE: Saúde Pública 1. Prevenção de doenças: O esgoto não tratado pode conter patógenos que causam doenças como cólera, disenteria e hepatite. 2. Redução de riscos de epidemias: O tratamento de esgoto ajuda a prevenir a propagação de doenças infecciosas. Meio Ambiente 1. Proteção dos recursos hídricos: O esgoto não tratado pode contaminar rios, lagos e oceanos, afetando a vida aquática e a qualidade da água. 2. Conservação da biodiversidade: O tratamento de esgoto ajuda a preservar a biodiversidade aquática e terrestre. Economia e Sociedade 1. Desenvolvimento econômico: A presença de uma ETE pode atrair investimentos e estimular o crescimento econômico local. 2. Melhoria da qualidade de vida: O tratamento de esgoto contribui para uma melhor qualidade de vida, reduzindo os odores e a poluição. 3 3. Criação de empregos: A operação e manutenção de uma ETE geram empregos e oportunidades de trabalho. Outros Benefícios 1. Reutilização da água tratada: A água tratada pode ser reutilizada para fins não potáveis, como irrigação e lavagem de ruas. 2. Redução de odores e poluição: O tratamento de esgoto reduz os odores e a poluição, melhorando a qualidade do ar e da água. 3. Cumprimento de normas e regulamentações: A presença de uma ETE ajuda a cumprir as normas e regulamentações ambientais e de saúde pública. Em suma, o tratamento de esgoto é importante para devolver ao solo uma água mais limpa, que pode ser utilizada de maneira mais segura no ciclo da natureza. Assim, evita-se a contaminação de lençóis freáticos e a retirada de fertilidade do solo por conta de materiais poluentes. Além disso, a destinação incorreta do esgoto pode acarretar problemas sérios para a população, causando falta de abastecimento e até doenças mais graves, como contaminações por bactérias. Nesse sentido, investir em um tratamento seguro do esgoto é fundamental. 4 3. OBJETIVO Uma estação de tratamento de efluentes (ETE) é de suma importância na garantia do saneamento básico. O objetivo é conhecer uma ETE e as normas técnicas que estão relacionadas a ela. Aprender sobre os tipos de tratamento de efluentes. Conhecer os principais parâmetros de dimensionamento de uma ETE. Entender as normas técnicas relacionadas ao sistema de tratamento de efluentes. 5 4. PROCEDIMENTO O sistema público convencional é constituído por ramal predial, coletor-tronco, interceptor, emissário, poços de visita, estação elevatória e estação de tratamento de esgoto (ETE). O percurso do esgoto sanitário inicia no ramal predial, que é o ramal que transporta o esgoto de cada uma das edificações até a rede pública de coleta. Então, o coletor de esgoto recebe os esgotos das edificações, transportando-os ao coletor-tronco, que é a tubulação da rede coletora (BRASIL, 2004). Se comparados ao coletor-tronco, os interceptores têm diâmetros maiores em virtude de uma maior vazão, já que transportam os esgotos gerados na sub-bacia, evitando que sejam lançados nos corpos (BRASIL, 2004). Os emissários são tubulações semelhantes aos interceptores, mas que não recebem contribuição ao longo do percurso, uma vez que são responsáveis pelo deslocamento dos esgotos tratados até o curso d'água (BRASIL, 2004). Os poços de visita (PV), popularmente chamados de “bueiro”, são os elementos que dão acesso às redes de esgoto, permitindo, assim, sua inspeção e limpeza da rede. Devem estar localizados no início da rede, nas mudanças de direção, nas mudanças de declividade, nas junções, nos locais com alteração de diâmetro ou de material da tubulação, bem como em trechos longos. A distância máxima entre os PVs será limitada pelo alcance dos equipamentos de desobstrução (BRASIL, 2004). A estação elevatória pode ou não ser necessária, dependendo da necessidade de bombear os esgotos para um nível mais elevado, principalmente se as profundidades das tubulações são elevadas, em função de baixa declividade do terreno ou, ainda, devido à necessidade de transpor uma elevação. A partir desse ponto, os esgotos podem voltar a fluir por gravidade. Já a ETE só é necessária nos casos em que não há rede pública de esgoto sanitário na região em questão, a fim de que seja dada uma destinação correta ao esgoto para que não polua os cursos d'água e o solo. O tratamento busca a remoção dos poluentes dos esgotos. A ETE é 6 composta dos seguintes componentes, que variam de acordo com a necessidade e o tipo de instalação: • Sistema de gradeamento. • Caixa de areia ou desarenador. • Sedimentador primário. • Estabilização aeróbia. • Filtro biológico ou de percolação. • Lodos ativados. • Sedimentador secundário. • Digestor de lodo. • Secagem de lodo. • Desinfecção final do efluente. Após a etapa de tratamento, os esgotos podem ser lançados nos cursos d'água ou no solo. No entanto, cabe salientar que mesmo o tratamento de esgoto não tem como objetivo a utilização da água para consumo final, pois outros poluentes ainda permanecem após esse processo, como organismos patogênicos e metais pesados. DIMENSIONAMENTO DE SISTEMA DE TRATAMENTO DE EFLUENTES As ETEs destinam-se a remover os poluentes presentes nesse tipo de água residuária. Figura 1. ETE. Fonte: ECO Ambieltale – Soluções Ambientais 7 O tratamento dos esgotos é uma combinação de três processos: físicos, químicos e biológicos. Nos processos físicos, as impurezas são removidas por peneiramento, sedimentação, filtração, rotação, absorção ou adsorção, ou ambas, e centrifugação. Nos processos químicos, as impurezas são removidas por meio de coagulação, absorção, oxirredução, desinfecção e troca iônica. Já nos processos biológicos, os poluentes são removidos por mecanismos como tratamento aeróbio, anaeróbio e processo de fotossíntese, como ocorre nas lagoas. O tratamento dos esgotos é dividido em etapas: tratamento preliminar, tratamento primário, tratamento secundário e tratamento terciário (TOMAZ, 2010). O tratamento preliminar é responsável pela remoção de sólidos grosseiros e consiste nas seguintes etapas: gradeamento, remoção de areia, caixa de retenção de óleo e gordura e peneiras. Já o tratamento primário inclui remoção de sólidos em suspensão. Além disso, ocorre por decantação primária ou simples, precipitação química com baixa eficiência, sedimentação, flotação por ar dissolvido e coagulação (TOMAZ, 2010). O tratamento secundário é biológico e os poluentes são biodegradáveis. Os processos de tratamento secundário, conforme Nunes (1996 apud TOMAZ, 2010), são: processo de lodos ativados, lagoas de estabilização, sistemas anaeróbios com alta eficiência, lagoas aeradas, filtros biológicos e precipitação química com alta eficiência. O tratamento terciário consiste na remoção de poluentes específicos como nitrogênio, fósforo, cor e odor. Ademais, ocorre por coagulação química e sedimentação, filtros de areia, adsorção em carvão ativado, osmose reversa, eletrodiálise, troca iônica, filtros de areia, tratamento com ozônio, remoção de organismos patogênicose reator com membranas (TOMAZ, 2010). Em todos esses processos, é formada a biomassa (lodo biológico), ou seja, ocorre a transformação de compostos dissolvidos em matéria particulada. Além disso, também são formados subprodutos que permanecem dissolvidos, sendo emitidos com os efluentes líquidos, e subprodutos gasosos, que são dispersados na atmosfera ou coletados na unidade de tratamento. 8 O lodo (biomassa) gerado na unidade de tratamento biológico deve ser separado da corrente líquida por sedimentação ou flotação. O excesso de lodo produzido deve ser acondicionado, por meio das operações de espessamento e desaguamento, recebendo o destino adequado. Figura 2 - Desaguamento. Fonte: Revista TAE: Especializada em Tratamento de Água & Efluentes Um sistema de tratamento de esgoto é, portanto, um conjunto de tanques interligados por canalizações de transporte de líquidos. Cada um desses tanques tem uma função definida, quer seja a retirada de alguns poluentes em operações de separação ou a conversão de poluentes em compostos mais estáveis e em matéria particulada. A concepção desse sistema complexo depende do conhecimento dos fundamentos de cada operação e processo envolvido. Esse conhecimento é aplicado no projeto de cada unidade, de maneira que a função de uma unidade específica seja integrada ao conjunto de unidades que forma um sistema de tratamento de esgoto. Essa é uma condição essencial para que uma ETE atenda, de maneira econômica e eficiente, ao seu objetivo, isto é, a mitigação da poluição decorrente do lançamento de esgoto nos corpos d'água. Os principais parâmetros e critérios recomendados para o dimensionamento das partes constituintes de um projeto de engenharia de um sistema de esgotamento sanitário estão 9 disponíveis nas Normas Brasileiras (NBR) editadas pela Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT). O projeto de engenharia para sistema de esgotamento sanitário é constituído, essencialmente, de peças gráficas, memoriais, especificações técnicas, orçamento e cronograma físico- financeiro. Assim, o projeto de engenharia deverá conter as informações suficientes e necessárias para a caracterização da obra, com nível de precisão adequado, assegurando a viabilidade técnica, econômica e ambiental. A concepção e o dimensionamento de um sistema de esgotamento sanitário devem observar, em especial, as normas relacionadas a seguir: 1. NBR 7367:1988: projeto e assentamento de tubulações de PVC rígido para sistemas de esgoto sanitário. 2. NBR 8160:1999: sistemas prediais de esgoto sanitário: projeto e execução. 3. NBR 9648:1986: estudo de concepção de sistemas de esgoto sanitário: procedimento. 4. NBR 9649:1986: projeto de redes coletoras de esgoto sanitário: procedimento. 5. NBR 12207:1992: projeto de interceptores de esgoto sanitário: procedimento. 6. NBR 12208:1992: projeto de estações elevatórias de esgoto sanitário: procedimento. 7. NBR 12209:2011: elaboração de projetos hidráulico-sanitários de estações de tratamento de esgotos sanitários. 8. NBR 12266:1992: projeto e execução de valas para assentamento de tubulação de água, esgoto ou drenagem urbana: procedimento. 9. NBR 12587:1992: cadastro de sistema de esgotamento sanitário: procedimento. 10. NBR 13969:1997: tanques sépticos: unidades de tratamento complementar e disposição final dos efluentes líquidos: projeto, construção e operação. 11. NBR 14486:2000: sistemas enterrados para condução de esgoto sanitário: projeto de redes coletoras com tubos de PVC. 12. NBR 15710:2009: sistemas de redes de coleta de esgoto sanitário doméstico a vácuo. 10 5. ANÁLISE DOS RESULTADOS 1. Qual a função do reator anaeróbio UASB na estação de tratamento de efluentes sanitários? O reator anaeróbio UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) é responsável pela remoção de matéria orgânica presente nos efluentes sanitários através da ação de microrganismos anaeróbios. Nesse processo, ocorre a formação de biogás, que pode ser utilizado como fonte de energia. 2. Qual a função da lagoa aerada facultativa na estação de tratamento de efluentes sanitários? A lagoa aerada facultativa é uma etapa do tratamento secundário de efluentes sanitários, onde ocorre a oxidação biológica da matéria orgânica remanescente. Nesse processo, microrganismos aeróbios consomem a matéria orgânica, produzindo gás carbônico e água. Além disso, a lagoa aerada facultativa também promove a remoção de nutrientes, como nitrogênio e fósforo, presentes nos efluentes. 3. Você conseguiu compreender o motivo de não se ter realizado a decantação (tratamento primário) para o esgotamento sanitário, uma vez que foi utilizado no tratamento da água para abastecimento? Explique em poucas palavras o motivo para a exclusão dessa etapa de tratamento. Sim. O motivo é que o esgoto sanitário contém matéria orgânica e patógenos que requerem tratamento biológico, enquanto a decantação (tratamento primário) é mais eficaz para remover sólidos suspensos inorgânicos, como areia e argila, presentes na água para abastecimento. Portanto, a exclusão da decantação no tratamento de esgoto sanitário se deve à necessidade de um tratamento mais avançado para remover os poluentes orgânicos e patógenos. 4. Você conseguiu compreender o motivo de se ter utilizado dos valores de 64,95 mg/l como concentração de DBO entrada e 31,66 mg/l como DBO total no cálculo da eficiência da lagoa aerada? Sim. Os valores de 64,95 mg/L como concentração de DBO (Demanda Bioquímica de Oxigênio) de entrada e 31,66 mg/L como DBO total foram utilizados no cálculo da eficiência da lagoa aerada porque representam a carga orgânica que entra na lagoa e a carga orgânica que sai da lagoa, respectivamente. A DBO é uma medida da quantidade de oxigênio necessária para que os microorganismos decomponham a matéria orgânica presente no esgoto. Ao utilizar esses valores, é possível calcular a eficiência da lagoa aerada em remover a carga orgânica do esgoto, ou seja, a eficiência em reduzir a DBO. Nesse caso, a eficiência da lagoa aerada pode ser calculada como: 11 Eficiência = ((DBO de entrada - DBO total) / DBO de entrada) x 100 = ((64,95 - 31,66) / 64,95) x 100 = 51,1% Isso significa que a lagoa aerada é capaz de remover aproximadamente 51,1% da carga orgânica do esgoto. PRÉ TESTE 5. O sistema de coleta de esgoto sanitário é composto por alguns dispositivos. Qual é o componente responsável pelo transporte do esgoto de cada uma das edificações até a rede pública de coleta? A. Poço de visita. (O poço de visita é o elemento que dá acesso às redes de esgoto, permitindo, assim, sua inspeção e limpeza da rede.) B. Ramal predial. (O percurso do esgoto sanitário inicia no ramal predial, que é o ramal que transporta o esgoto de cada uma das edificações até a rede pública de coleta.) C. Emissário. (No emissário acontece o recolhimento dos efluentes do local, onde ele é recolhido para um local de descarte.) 6. Uma estação de tratamento de efluentes (ETE) é composta por alguns componentes de engenharia sanitária, que variam de acordo com a necessidade e o tipo de instalação para o tratamento do esgoto. Analise as assertivas a seguir: I. O gradeamento é a etapa inicial do tratamento dos efluentes, por isso faz parte do tratamento primário. II. O sedimentador é um constituinte do sistema primário de tratamento de efluente; e o reator UASB, do sistema secundário. Qual é a alternativa correta? A. Apenas a afirmativa II está correta. (A alternativa I está incorreta, pois o gradeamento faz parte do tratamento preliminar em uma ETE, a fim de remover os sólidos grosseiros. A alternativa II está correta, pois o sedimentador faz parte do sistema de tratamento de uma ETE, sendo responsável pela remoção de sólidos em suspensão. Oreator UASB faz parte do processo secundário de tratamento, sendo responsável pela remoção da matéria orgânica dissolvida e em suspensão.) 12 B. Apenas a afirmativa I está correta. C. As afirmativas I e II estão corretas. 7. Para o dimensionamento da caixa de areia, deve-se considerar alguns critérios estabelecidos pela NBR 12209, que objetiva a remoção de 95% da massa das partículas com diâmetro ≥ 0,2mm (ABNT, 2011). Sobre o dimensionamento desse dispositivo, qual é a alternativa correta? A. A área superficial é diretamente proporcional à taxa de escoamento superficial (TES). (A área superficial da caixa de areia é a razão entre a vazão máxima no final de plano do projeto pela TES. Portanto, são inversamente proporcionais.) B. A área superficial é inversamente proporcional à TES. (A área superficial da caixa de areia é a razão entre a vazão máxima no final de plano do projeto pela TES. Portanto, são inversamente proporcionais.) C. Para o dimensionamento, deve-se considerar a vazão inicial média, visto ser o maior valor devido ao decaimento populacional. (No dimensionamento, deve-se considerar a vazão máxima de plano.) 8. No início da década de 1970, foram desenvolvidos os primeiros reatores UASB. Desde então, diversos estudos vêm sendo aplicados para a sua melhoria. Os reatores UASB constituem-se na principal tendência de tratamento de esgotos no Brasil para as águas residuais domésticas e industriais. Sobre as características dos reatores UASB, assinale a alternativa correta. A. Nos reatores UASB, a biomassa cresce aderida a um meio de suporte. B. São importantes no tratamento terciário dos efluentes. C. A concentração de biomassa no reator é bastante elevada, justificando a denominação “manta de lodo”. 9. O reator UASB é utilizado tanto em estação de tratamento de esgoto sanitário quanto em estação de tratamento de efluentes industriais, uma vez que é considerado com alta eficiência na remoção da matéria orgânica. Além dessa, existem outras vantagens. Marque a alternativa que mostra uma vantagem do reator UASB. A. Constante alimentação do reator. (Nos reatores UASB não há meio de suporte.) B. São sistemas estáveis, não tolerando elevadas cargas orgânicas. (Os reatores UASB são responsáveis pelo processo secundário dos efluentes.) C. São aplicáveis em aplicabilidade de pequena e grande escala. 13 (É na manta de lodo que ocorre a mistura, a biodegradação e a digestão anaeróbia do conteúdo orgânico.) PÓS TESTE 10. Os principais serviços na infraestrutura de saneamento são: distribuição de água potável, coleta e tratamento de esgoto, drenagem urbana e coleta de resíduos sólidos. Os projetos de engenharia sanitária devem conter as informações suficientes e necessárias para a caracterização da obra, com nível de precisão adequado, assegurando a viabilidade técnica, econômica e ambiental. A respeito dos itens de dimensionamento no projeto de uma ETE, analise as assertivas a seguir: I. Para a concepção de uma ETE, peças gráficas, orçamentos da obra, memoriais descritivos e de cálculo são itens fundamentais na entrega do projeto. II. O reconhecimento da área de instalação de uma ETE é um item dispensável para um projeto de ETE, desde que seja de pequeno porte. Qual é a alternativa correta? A. As afirmativas I e II estão incorretas. B. As afirmativas I e II estão corretas. C. Apenas a afirmativa I está correta. (A afirmativa I está correta, pois vários itens compõem a entrega do projeto de uma ETE, entre eles, as peças gráficas, os orçamentos da obra e os memoriais descritivos e de cálculo. A afirmativa II está incorreta, pois o reconhecimento da área ou asa visitas técnicas devem ser feitas no diagnóstico, ou seja, na fase anterior do projeto de qualquer tamanho de uma ETE, visto que garantem a viabilidade ambiental do projeto.) 11. O tratamento secundário é configurado pela remoção biológica, ou seja, a matéria orgânica dissolvida e em suspensão e os poluentes biodegradáveis. Nesse contexto, marque as assertivas a seguir em V para verdadeiras ou F para falsas. I. ( ) A flotação por ar dissolvido é um processo secundário de tratamento de esgoto. II. ( ) Os lodos ativados são um processo secundário característico para a remoção de matéria orgânica. III. ( ) Os filtros de areia são tratamentos secundários para estabilizar a matéria orgânica. Qual é a ordem correta das asserções? A. V, V e F. B. F, V e V. C. F, V e F. (A afirmativa I é falsa, pois a flotação por ar dissolvido caracteriza-se pela remoção de sólidos em suspensão, sendo, por exemplo, parte do tratamento primário de uma ETE. A afirmativa II é verdadeira, pois o sistema de lodos ativados é amplamente utilizado, a 14 nível mundial, para o tratamento biológico de esgotos de ETEs domésticas e industriais. A afirmativa I é falsa, pois os filtros de areia são utilizados para a remoção de poluentes específicos, sendo usados no tratamento terciário.) 12. O descarte de lodo é de extrema importância para o funcionamento do reator UASB, uma vez que a biomassa, em crescimento, tende a acumular e sair com o efluente tratado, afetando a qualidade do tratamento. Sobre essa etapa, qual é a alternativa correta? A. Os pontos de descarga devem ser no topo do reator. (Os pontos de descarga estão junto ao fundo do reator.) B. Deve ter uma área máxima de 100m². (Segundo a NBR 12209, cada ponto de descarte de lodo deve atender a uma área máxima de 100m² (ABNT, 2011).) C. Deve ter uma área mínima de 100m². (De acordo com a NBR 12209, cada ponto de descarte de lodo deve atender a uma área máxima de 100m² (ABNT, 2011).) 13. Várias são as técnicas utilizadas para tratar esgotos, entre elas, a mais utilizada é o sistema de lagoas de estabilização e suas variantes, por constituírem-se da forma mais simples de tratamento (VON SPERLING; CHERNICHARO, 2005). Sobre a concepção das lagoas aeradas facultativas em uma ETE, qual é a alternativa correta? A. A sua eficiência é em função da concentração de demanda bioquímica de oxigênio (DBO). (A eficiência da lagoa aerada é dada pela relação entre a concentração de DBO de entrada e a concentração de DBO final.) B. Atuam em regime concomitante com o reator UASB. (Atuam na depuração da matéria orgânica remanescente do reator UASB.) C. O tempo de detenção é de 20 dias. (O tempo de detenção em uma lagoa aerada facultativa deve ser de 5 a 10 dias.) 14. A gestão do lodo produzido por uma estação de tratamento de esgotos é um dos maiores desafios para o sucesso técnico e operacional do sistema. É necessário que os objetivos da estabilização do lodo em um determinado sistema sejam definidos ainda na fase de projeto da estação, sendo fixados de acordo com o destino final previsto para o lodo (ANDREOLI, 2001). Portanto, a desinfecção dos esgotos tem como objetivo a destruição dos patogênicos, de modo a reduzir os riscos de transmissão de doenças infectocontagiosas. Sobre essa fase, qual é a alternativa correta? A. Pode ser realizada com o cloro na forma líquida ou gasosa. B. Ocorre em lagoas de maturação. 15 C. O indicador de contaminação é o nível de coliformes totais. 16 6. ANÁLISE DOS RESULTADOS Em conclusão, o projeto da Estação de Tratamento de Efluentes Sanitários (ETES) apresentado demonstrou a importância da implementação de sistemas eficientes de tratamento de esgotos para proteger o meio ambiente e a saúde pública. Durante as práticas, foi possível observar a aplicação dos conceitos teóricos aprendidos em sala de aula, destacando-se a importância da caracterização dos esgotos, do dimensionamento dos equipamentos e da operação e manutenção da ETES. Os resultados obtidos demonstraram que a ETES projetada é capaz de remover significativamente os poluentespresentes nos esgotos, garantindo a qualidade da água tratada e a proteção do meio ambiente. Portanto, recomenda-se a implementação desse projeto como uma solução eficaz e sustentável para o tratamento de esgotos sanitários, contribuindo para a melhoria da qualidade de vida da população e a proteção do meio ambiente. 17 7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ALGETEC. SEPARAÇÃO DE MISTURA HETEROGÊNEA - FILTRAÇÃO SIMPLES. Disponível em: . Acesso em: 20/02/2025. ANDREOLI, C. V. Resíduos sólidos do saneamento: processamento, reciclagem e disposição final. Rio de Janeiro: RiMa, 2001. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR 9649: projeto de redes coletoras de esgoto sanitário: procedimento. Rio de Janeiro: ABNT, 1986. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR 12209: elaboração de projetos hidráulico-sanitários de estações de tratamento de esgotos sanitários. Rio de Janeiro: ABNT, 2011. BRASIL. Fundação Nacional de Saúde. Manual de saneamento. 3. ed. Brasília: Fundação Nacional de Saúde, 2004. TOMAZ, P. Reúso de esgotos. In: TOMAZ, P. Água: pague menos: quatro atitudes básicas para economizar água. São Paulo: Crea, 2010. p. 1-26. VON SPERLING, M.; CHERNICHARO, C. Biological wastewater treatment in warm climate regions. London: IWA Publishing, 2005.