SISTEMA DE TRATAMENTO DE EFLUENTES PARA O CENTRO UNIVERSITÁRIO UNIVATES

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SISTEMA DE TRATAMENTO DE EFLUENTES PARA O CENTRO UNIVERSITÁRIO UNIVATES
Trabalho Final de Tratamento de Efluentes apresentado na Disciplina de Tratamento de Efluentes, do Curso de Engenharia Civil, do Centro Universitário Univates, como exigência para aprovação parcial da disciplina. 
Orientadora: Maria Cristina de Almeida Silva
Lajeado,14 dezembro de 2015
LISTA DE FIGURAS
Figura 1- Etapas do Tratamento Proposto para o Centro Universitário Univates............................................................................
LISTA DE SIGLAS E ABREVIATURAS
M metro
K1 máxima diária
K2 máxima horária
Q vazão média
K coeficiente de amortecimento de pico
Qi vazão de infiltração
Qm vazão média de tempo seco
Qp vazão de projeto média
Qpmáx. Vazão de projeto máxima
Qpmín. Vazão de projeto mínima
G grama
m³ metros cúbicos
L litro
Mg miligrama
t tempo
d dia
SST sólidos suspensos totais
E eficiência
a espaçamento entre barras
β fator que depende da seção das barras
v velocidade
SUMÁRIO
1. Introdução.........................................
2. Objetivos
3. Etapas de um tratamento de efluentes.................................
3.1 Tratamento Preliminar.................................
3.2 Tratamento Primário..............................
3.2.1 Floculação........................................
3.2.2 Decantação Primária.................................
3.2.3 Peneira Rotativa................................................
3.3 Tratamento Secundário................................
3.3.1 Tanque de Aeração...............................................
3.3.2 Decantação Secundária e Retorno de Lodo....................
3.4 Tratamento Terciário.............................................
4 Centro Universitário Univates......................................
5 Definição do Sistema de Tratamento de Efluentes...............
6 Memorial de Cálculo........................................
7 Conclusão...................................................
Referências...............................................
1 Introdução
O presente trabalho tem por objetivo definir um sistema de Tratamento de Efluentes para o Centro Universitário Univates. A decisão quanto ao processo a ser adotado para o tratamento e disposição do Efluente, deve ser dividida fundamentalmente de um balanceamento entre critérios técnicos e econômicos, com a apreciação dos méritos qualitativos e quantitativos de cada alternativa. Não há fórmula generalizada para tal, deve haver o bom senso ao se atribuir a importância relativa a cada aspecto.
Ao longo do estudo serão detalhadas as partes constituintes de um sistema de tratamento de efluentes para o entendimento geral do leitor bem como a descrição do Centro Universitário Univates. Tendo o conhecimento do sistema de tratamento e do local, será dimensionado o sistema de tratamento de efluentes para a Univates.
O sistema será dimensionado de maneira a atingir as especificações de norma e também de forma a ter um gasto menor possível.
2. Objetivos
O objetivo principal do trabalho foi, através das análises feitas do local e do processo atual utilizado na Univates, encontrar um sistema que visa a otimização do tratamento e a destinação final adequada do efluente gerado, atendendo a legislação Ambiental vigente.
A resolução 430/2011 do Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA) determina as condições que devem ser cumpridas para o lançamento de efluentes de qualquer fonte poluidora direta ou indiretamente nos corpos hídricos. Tais condições impedem o lançamento sem prévio tratamento do efluente produzido nas ETEs. O presente trabalho se vale desta resolução para critérios de lançamento de efluentes.
3 Etapas de um Tratamento de Efluentes
Os processos de tratamento são constituídos por etapas, que objetivam a remoção dos poluentes. A remoção dos sólidos grosseiros é feita frequentemente com a utilização de grades, peneiras, sedimentadores e flotadores. Os sólidos coloidais dissolvidos são removidos utilizando-se os tratamentos físico-químicos. Os processos biológicos são utilizados para a remoção da matéria orgânica dissolvida ou coloidal (IMHOF, 1996).
Um sistema convencional de uma Estação de Tratamento de Efluente (ETE) possui as seguintes etapas: pré-tratamento (gradeamento e desarenação), tratamento primário (floculação e sedimentação), tratamento secundário (processos biológicos de oxidação), tratamento do lodo e tratamento terciário (polimento da água).
As eficiências da remoção desejada são requisitos a serem atingidos para o efluente em função da legislação especifica, de forma a adequar o lançamento a uma forma e padrão associados aos conceitos de níveis de tratamento (GIORDANO, 1998).
Os níveis de tratamento segundo (Giordano, 1999) consistem (preliminares, primários, secundário e terciário). As suas aplicações e para que são utilizadas estão descritas a seguir.
3.1 Tratamento Preliminar
Nesta etapa os mecanismos de remoção são constituídos unicamente por processos físicos, a remoção dos materiais em suspensão é feita por meio de grades, mas também podem ser usadas peneiras. No gradeamento o material de dimensões maiores é retido, inclui-se também uma unidade de medição de vazão (GRADY, 1980)
O tratamento preliminar é dividido em duas etapas: gradeamento e desarenação. No gradeamento são removidos os sólidos grosseiros entre as barras da grade. As grades podem ser grosseiras (espaços de 5 a 10 cm), médias (espaços entre 2 e 4 cm) e finas (entre 1 e 2cm).
O gradeamento tem como principais finalidades; proteção dos dispositivos de transporte dos efluentes, proteção das unidades de tratamento subsequentes e proteção dos corpos receptores.
Na desarenação, ocorre a remoção da areia por sedimentação. Este mecanismo funciona de maneira que os grãos de areia devido às suas maiores dimensões e densidade vão para o fundo do tanque, enquanto a matéria orgânica, de sedimentação mais lenta, permanece em suspensão seguindo para as unidades seguintes.
A remoção de areia tem por finalidade: evitar abrasão nos equipamentos e tubulações; eliminar a possibilidade de obstrução em tubulações, tanques e orifícios.
3.2 Tratamento Primário
Os efluentes após passarem pelo processo de tratamento preliminar, ainda permanecem com sólidos em suspensão, os quais são removidos parcialmente em processos de sedimentação. A parte mais significativa dos sólidos remanescentes é compreendida pela matéria orgânica em suspensão (GRADY, 1980).
Para esta etapa são utilizados os processos físico-químicos. No tratamento primário é feita a equalização e neutralização da carga do efluente a partir de um tanque de equalização e adição de produtos químicos. 
Logo após ocorre a separação de partículas líquidas ou sólidas através de processos de floculação e sedimentação. Utiliza-se floculadores e decantador primário para esse processo.
3.2.1 Floculação
Neste processo são adicionados produtos químicos que promovem a aglutinação e o agrupamento das partículas a serem removidas, tornando o peso especifico das mesmas maiores que o da água, facilitando a decantação.
3.2.2 Decantação Primária
Na decantação primária separa-se o sólido do líquido por meio da sedimentação das partículas sólidas.
Os tanques de decantação têm as formas tanto circulares quanto retangulares. Os efluentes escoam através dos decantadores, permitindo que os sólidos em suspensão, de maior densidade do que o líquidocircundante sedimente gradualmente no fundo. Essa massa de sólidos pode ser adensada no poço de lodo do decantador e enviada diretamente para a digestão ou ser enviada para os adensadores.
3.2.3 Peneira Rotativa
Dependendo das características do sólido, as peneiras rotativas podem substituir o sistema de gradeamento ou serem colocadas em substituição aos decantadores primários. Este processo tem por finalidade separar os sólidos com granulometria superior à dimensão dos furos da tela. O fluxo atravessa o cilindro de gradeamento em movimento, de dentro para fora. Os sólidos são retidos em função da perda de carga na tela, removidos continuamente.
3.3 Tratamento Secundário
Nos processos de tratamento secundário, o objetivo principal é a remoção da matéria orgânica dissolvida (DBO), remanescente por processos físicos, como o de sedimentação, que ocorre no tratamento primário. São vários os processos de tratamentos secundários que possibilitam o aceleramento dos processos de degradação natural nos corpos receptores. Nesses processos a degradação dos poluentes é alcançada em condições controladas em intervalo de tempo menor que nos sistemas naturais (GIORGANO, 1998).
Nesta etapa a matéria orgânica é removida por meio de reações bioquímicas. Os processos podem ser Aeróbios ou Anaeróbios.
Os processos aeróbios simulam o processo natural de decomposição, com eficiência no tratamento de partículas finas em suspensão. O oxigênio é obtido por aeração mecânica (agitação). Os processos anaeróbios consistem na estabilização de resíduos feita pela ação de microorganismos, na ausência de ar ou oxigênio elementar. 
3.3.1 Tanque de Aeração
É o local onde ocorre a remoção da matéria orgânica através de reações bioquímicas, realizadas por microrganismos aeróbios.
A base de todo o processo biológico é o contato efetivo entre esses organismos e o material orgânico contido nos efluentes, de tal forma que esse possa ser utilizado como alimento pelos microrganismos.
A matéria orgânica é convertida em gás carbônico pelos microorganismos.
3.3.2 Decantação Secundária e Retorno do Lodo
Ocorre a clarificação do efluente e o retorno do lodo. Os decantadores secundários são os responsáveis pela separação dos sólidos em suspensão presentes no tanque de aeração, permitindo a saída de um efluente clarificado, e pela sedimentação dos sólidos em suspensão no fundo do decantador, permitindo o retorno do lodo em concentração mais elevada.
É feita a decantação do efluente no tanque de aeração, onde o lodo ativado é separado, voltando quantidade suficiente de microorganismos e mantendo uma relação alimento/ microorganismo capaz de decompor com maior eficiência o material orgânico.
O efluente líquido oriundo do decantador secundário pode ser descartado diretamente para o corpo receptor, pode ser oferecido ao mercado para usos menos nobres, como lavagem de ruas e rega de jardins. O lodo excedente extraído do sistema é dirigido para a seção de tratamento de lodo.
3.4 Tratamento Terciário
Esta etapa destina-se a melhoria da qualidade dos efluentes tratados pelas remoções de cor residual, turbidez, remoção dos coloides, metais pesados, nitrogênio, fósforo, compostos orgânicos, e desinfecção do efluente tratado (GIORDANO, 1998).
Pode ser empregado com a finalidade de se conseguir remoções adicionais de poluentes em águas residuais, antes de sua descarga no corpo receptor e/ ou para recirculação em sistema fechado. Essa operação é também chamada de polimento.
Os processos de tratamento terciário são muito diversificados; no entanto pode-se citar as seguintes etapas: filtração, cloração ou ozonização para a remoção de bactérias, absorção por carvão ativado, e outros processos de absorção química para a remoção de cor, redução de espuma e de sólidos inorgânicos tais como: eletrodiálise, osmose reversa e troca iônica.
O tratamento terciário a ser aplicado vai depender da necessidade de cada indústria e a característica de seus resíduos.
4 Centro Universitário Univates
	A UNIVATES surge em 1997, com a fusão das duas faculdades então existentes.
	Em 1999, a UNIVATES – mantida pela Fundação Vale do Taquari de Educação e Desenvolvimento Social (FUVATES) – foi credenciada como Centro Universitário. A autonomia universitária possibilita-lhe traçar suas metas e elaborar as estratégias para, em consonância com as necessidades locais e tendências mundiais, alcançar seu objetivo de geradora e difusora do conhecimento.
Univates em números:
Área construída: 81.761,98 m²
Acervo total da biblioteca; 63.038 obras e 155.062 volumes
Laboratórios, museus e salas especiais: 223
Número total de alunos: 11.723
Número de alunos da Graduação e Sequencial: 8.873
Graduação- Bacharelado: 7.273
Graduação- Licenciatura: 703
Graduação- Superior de Tecnologia: 663
Sequencial: 234
Número de alunos de Pós-Graduação: 512
Lato Sensu (Especialização): 342
Stricto Sensu (Mestrado): 130
Stricto Sensu (Doutorado): 40
Número de alunos dos cursos Técnicos: 1.332
Número de alunos da Educação Continuada: 1.006
Número de pessoas ocupadas: 851
Funcionários Técnicos-administrativos: 593
Estagiários: 70
Bolsistas: 188
Número total de Professores Contratados: 530
Número de professores da Graduação e Sequencial: 384
Número de cursos da Graduação e Sequencial: 47
Graduação- Bacharelado: 31
Graduação- Licenciatura: 6
Graduação- Superior de Tecnologia: 9
Sequencial: 1
Número de cursos de Pós-Graduação: 25
Lato Sensu (Especialização): 20
Stricto Sensu (Mestrado): 4
Stricto Sensu (Doutorado): 1
Cursos Técnicos: 14
Cursos de Educação Continuada: 51
Programas/Projetos de Extensão: 27
Projetos de Pesquisas: 52
Alunos com financiamento (Graduação, Sequancial e Técnico): 2.894
5 Definição do Sistema de Tratamento de Efluentes
Após a pesquisa a respeito do Centro Universitário Univates e dos mais diversos tipos de sistemas de Tratamento de Efluentes, optou-se por fazer um sistema com Tratamento Preliminar com Grade Mecanizada e Calha Parshall. Optou-se por não se utilizar Tratamento Primário. No tratamento secundário usou-se o Sistema Aeróbio.
A pesquisa de dados sobre o centro universitário foi de fundamental importância, tendo em vista que quando se tem o conhecimento do número de frequentadores do local podemos selecionar algumas alternativas em relação sistema de tratamento de efluentes a ser aplicado.
O grupo optou por utilizar o sistema descrito a cima tendo em vista que em uma universidade se tem geralmente o uso na maior parte do tempo de banheiros. Essas utilizações não geram quantidade significativa de graxas, óleos e gorduras em geral; sendo assim, descartamos o tratamento primário e seguimos do tratamento preliminar diretamente para o secundário. 
Figura 1- Etapas do Tratamento Proposto para o Centro Universitário Univates
 Fonte: Do autor (2015)
6 Memorial de Cálculo
Tratamento preliminar:
A capacidade de tratamento de esgoto de 15.000 pessoas.
Peneira:
*Vazão típicas indicadas NBR 9649.
K1 = 1,2 
K2 = 1,5
K3 = 0,5 
 *Produção de esgoto por atividade e usuário: 
 
*Coeficiente de Amortecimento de pico:
K = K1 . K2
K = 1,2 . 1,5 = 1,8
*
 
*
*
*
Extensão da rede: 3 Km
Taxa de Infiltração: 0,3 L/s. Km
*Contribuição unitária de DBO5 conforme ABNT: 54 g DBO5/hab dia 
Carga (Kg/d) 
 B) Concentração DBO5 (mg / L) 
Grade mecanizada: (Dimensionamento)
Coeficiente de pico K1 = 1,2 
Profundidade da lâmina d´agua = 0,3 m
Grade média:
Inclinação = 600
Espaçamento entre barras a = ½´´ = 12 mm
Barras retangulares ¼ x 1 ½´´ = 6,4 x 38,1 mm
-Condição de escoamento na grade:
V máximo = 1,2 m/s 
V médio = 0,60 m/s 
Eficiência
 
 
 
 
Área útil 
Seção do Canal junto a grade (m²).
Largura da Grade:
Número de Barras e Espaçamento:
Perda de carga Kirshmer
Perda de cargas (velocidades)
50% de obstrução na grade.
Dimensionamento da Calha Parshall:
 
 
 
 ?3 Pol = 7,6 cm = 0,076 m 
 0,176
 
 
Tratamento Secundário:
*Sistema Aeróbio:
Afluente: DBO5 = 400 g/m³
Efluente: DBO5 = 60 g/m³
Produção de sólidos = produção de lodo
Produção de sólidos = produção de lodo
SST = 3000 mg/L processo convencional 
= 7 dias de 1000 à 4000 mg/L
SSV/SST afluente = 0,75
Kd = 0,075 d-¹ 
t= 0,38d
Como o > TDH há recirculação de sólido.
Recirculação de lodo. Xe = 2.750 mg/L Xr = 8.125 mg/L
Remoção de lodo excedente, na linha de recirculação:
Consumo de O2
Utilizar 1.276,3 Kg /dia porque é maior que o da norma.
Decantador secundário:
Tratamento terciário:
	Em nossa Estação de Tratamento sugerimos que seja feita a cloração antes do descarte do efluente para o corpo receptor. O cloro é adicionado na água com duas finalidades principais: 
- Destruir ou anular a atividade de micro-organismos patogênicos, algas e bactérias. 
- Agir como oxidante de compostos orgânicos e inorgânicos presentes na água. Além de levar à desinfecção, a adição de “cloro” também pode levar ao controle do odor, remoção de DBO (Demanda Bioquímica de Oxigênio), controle de proliferação de moscas, destruição de cianeto e fenóis, além de remoção de nitrogênio.
	O lodo excedente do processo, sugerimos que seja processado para ser utilizado como adubo orgânico.
7 Conclusão
Ao final do dimensionamento do Sistema, fica evidente a importância de colocar em prática a teoria apresentada em sala de aula, tendo em vista que quando nos deparamos com uma situação em que devemos coletar dados e tomar decisões próprias encontra-se imprevistos que devem ser resolvidos de maneira a não comprometer o sistema e não fugir dos parâmetros vigentes na Norma.
Notou-se também a necessidade de sempre se fazer o tratamento do Efluente para que nossos rios não sejam contaminados de forma a comprometer nossa flora e fauna. Sabe-se que quanto pior for o nosso efluente maior será o custo para o tratamento de água. 
Portanto o Tratamento de Água e o Tratamento de Efluentes devem ser aliados de forma a garantir um meio ambiente saudável e consequente bem estar aos seres vivos nele existentes.
Referências
GRADY Jr, C, P, L e Lin, H, C. Biological wastewater treatment, pollution engineering and technologic, New York: Decker, Inc., 1980.
GIORDANO, G. Avaliação Ambiental de um balneário e estudo de alternativa para controle da poluição utilizando o processo eletrolítico para o tratamento de esgoto. Niterói-RJ,1999.137P.Disertação de Mestrado (Ciência Ambiental) Universidade Federal Fluminense,1999.