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INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 CIÊNCIAS DO AMBIENTE • Cap Bandeira (SE/2) 2013 INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 AULA 6: INTRODUÇÃO AO SANEAMENTO BÁSICO CIÊNCIAS DO AMBIENTE INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 SUMÁRIO 1. Aspectos Gerais do Saneamento Básico; 2. Abastecimento e Tratamento de Água; 3. Coleta e Tratamento de Esgotos Domésticos; 4. Reúso da Água. INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 ASPECTOS GERAIS DO SANEAMENTO BÁSICO INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 ASPECTOS GERAIS É o controle de todos os fatores do meio físico do homem, que exercem ou podem exercer efeito deletério sobre o seu bem estar físico, mental ou social (OMS). SANEAMENTO: PRINCIPAIS ATIVIDADES: Abastecimento de Água Coleta e Disposição de Águas Residuárias Saneamento dos Alimentos Acondicionamento, coleta, transporte e disposição final de Resíduos Sólidos Controle de Vetores INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 ASPECTOS GERAIS DOENÇAS RELACIONADAS COM A ÁGUA: INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 DOENÇAS RELACIONADAS COM A ÁGUA: ASPECTOS GERAIS INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 ABASTECIMENTO E TRATAMENTO DE ÁGUA INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 ABASTECIMENTO E TRATAMENTO DE ÁGUA PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS DO SISTEMA: Qualidade Quantidade Cobertura Continuidade Custo Controle Operacional Água deve estar isenta de substâncias nocivas. Água em volume suficiente para a demanda. Serviço sem interrupções (24h/dia, 7dias/sem). Disponibilidade para toda a população. Deve cobrir os gastos, sendo acessível a todos. Manutenção preventiva e corretiva. INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 1. MANANCIAL: fonte de onde se tira o suprimento de água. 2. CAPTAÇÃO: instalações para retirar água do manancial. 3. ADUÇÃO: conduz a água entre os componentes do sistema. 4. TRATAMENTO: ajusta a qualidade da água para uso. 5. RESERVATÓRIO DE DISTRIBUIÇÃO: impede interrupções. 6. REDE DE DISTRIBUIÇÃO: leva água ao ponto de consumo. COMPONENTES DO SISTEMA: ABASTECIMENTO E TRATAMENTO DE ÁGUA INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 POSSÍVEIS CONFIGURAÇÕES DO SISTEMA: ABASTECIMENTO E TRATAMENTO DE ÁGUA Estação de Bombeamento Água bruta Água tratada INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 ABASTECIMENTO E TRATAMENTO DE ÁGUA MANANCIAL: • Deve atender requisitos de qualidade e quantidade. • Também devem ser considerados: acesso, disponibilidade de energia, distância aos pontos de consumo e condições topográficas. • Podem ser superficiais, subterrâneos e água de chuva. Consumo de Água: INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 ABASTECIMENTO E TRATAMENTO DE ÁGUA MANANCIAL: Cálculo da Vazão de Consumo 3600 1 N kqP Qd 3600 21 N kkqP Qmáx k1 = 1,20 k2 = 1,50 INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 MANANCIAL: Consumo estimado por atividade (q) ABASTECIMENTO E TRATAMENTO DE ÁGUA INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 CAPTAÇÃO: Fatores a considerar ABASTECIMENTO E TRATAMENTO DE ÁGUA • Se Qmín > Demanda: Captação direta. • Se Qmín < Demanda < Qméd : Reservatório. • Se Qméd < Demanda: Manancial inadequado. INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 ADUÇÃO: ABASTECIMENTO E TRATAMENTO DE ÁGUA • Conjunto de encanamentos, peças especiais e obras de arte destinados a promover o transporte da água. • Podem ser: • Gravidade, recalque ou mista (energia de movimentação); • Livre, forçada ou mista (escoamento da água); • De água bruta ou tratada (natureza da água conduzida). INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 ESTAÇÃO DE BOMBEAMENTO: ABASTECIMENTO E TRATAMENTO DE ÁGUA INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 RESERVATÓRIO DE DISTRIBUIÇÃO: ABASTECIMENTO E TRATAMENTO DE ÁGUA • Permitem armazenar água para: • Atender as variações de consumo; • Atender as demandas de emergência; • Melhorar as condições de pressão na rede. Reservatórios de distribuição no centro de Uberlândia/MG. INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 REDES DE DISTRIBUIÇÃO: ABASTECIMENTO E TRATAMENTO DE ÁGUA • Conjunto de tubulações e seus acessórios destinado a colocar a água à disposição dos consumidores. INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 REDES DE DISTRIBUIÇÃO: ABASTECIMENTO E TRATAMENTO DE ÁGUA INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA (ETA): ABASTECIMENTO E TRATAMENTO DE ÁGUA • Pode atender a várias finalidades: HIGIÊNICAS: remoção de bactérias, protozoários, vírus e outros microorganismos, de substâncias tóxicas ou nocivas, redução do excesso de impurezas e de teores elevados de compostos orgânicos. ESTÉTICAS: correção de turbidez, cor, odor e sabor. ECONÔMICAS: redução de corrosividade, dureza, cor, turbidez, de concentrações de ferro e manganês. INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA (ETA): Coagulação ABASTECIMENTO E TRATAMENTO DE ÁGUA REMOÇÃO POR ADSORÇÃO REMOÇÃO POR VARREDURA SEGUE PARA 3 OU 5 INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA (ETA): Ajuste de pH ABASTECIMENTO E TRATAMENTO DE ÁGUA ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA (ETA): Fluoretação • Adição de substâncias para correção da acidez/alcalinidade: • Ácido clorídrico, sulfúrico, gás carbônico; • Carbonato de cálcio ou de sódio, hidróxido de sódio; • Produto mais utilizado: Cal hidratada – Ca(OH)2. • Obrigatório no Brasil; • Prevenção de cáries; • Consiste na adição de Fluorsilicato de sódio. INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA (ETA): Desinfecção ABASTECIMENTO E TRATAMENTO DE ÁGUA • Remove os microrganismos patogênicos que não foram eliminados na decantação e na filtração. • Substâncias mais utilizadas: • Hipoclorito de sódio e de cálcio: NaOCl e Ca(OCl)2. • Cloro gasoso (Cl2). COMPOSTO % DE CLORO ATIVO Hipoclorito de cálcio Maior que 65% de Cl2 Cloreto de cal Cerca de 30% de Cl2 Hipoclorito de sódio Entre 10 e 15% de Cl2 Água sanitária Entre 2 e 2,5% de Cl2 DOSAGEM CONTATO Sol. 50 mg/L de Cl2 12 horas Sol. 100 mg/L de Cl2 4 horas Sol. 200 mg/L de Cl2 2 horas INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 Taxa de Escoamento Superficial (TES): ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA (ETA): Decantação ABASTECIMENTO E TRATAMENTO DE ÁGUA • É um tanque para separação da fase sólida. S ES A Q T Vazão de entrada (m3/dia) Área em planta (m2) INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA (ETA): Filtração ABASTECIMENTO E TRATAMENTO DE ÁGUA • É feita pelo uso de areia, antracito, diatomita e outros materiais de granulometria fina. Fluxo descendente. Fluxo ascendente. INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA (ETA): Outros processos ABASTECIMENTO E TRATAMENTO DE ÁGUA Aeração Remoção de Fe e Mn Remoção da dureza Remove substâncias voláteis, controla o sabor e o odor e, ainda, reduz o efeito corrosivo. Pode ocorrer com a redução da acidez. Também chamado de ABRANDAMENTO, processoconsiste na substituição de sais cálcio e magnésio por sais de sódio. INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA (ETA): Esquema ABASTECIMENTO E TRATAMENTO DE ÁGUA INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 COLETA E TRATAMENTO DE ESGOTO DOMÉSTICO INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 ESGOTO DOMÉSTICO: Composição COLETA E TRATAMENTO DE ESGOTO MATERIAL SÓLIDO – 0,1% ÁGUA – 99,9% Essa parcela, apesar de pequena, é causadora de muitos transtornos por possuir microorganismos consumidores de matéria orgânica e de oxigênio e pela presença de organismos patogênicos. Esgoto: despejos provenientes de diversos usos da água, como o doméstico, comercial, industrial e agrícola. INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 1. COLETORES: conduzem o esgoto. 2. INTERCEPTORES: interceptam o fluxo de coletores. 3. ESTAÇÕES ELEVATÓRIAS: conferem pressão ao fluido. 4. SIFÕES INVERTIDOS: usados na travessia de obstáculos. 5. ÓRGÃOS COMPLEMENTARES: poços de inspeção e visita. 6. ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ESGOTO: reduz a carga de esgoto antes do lançamento no corpo receptor. COLETA E TRATAMENTO DE ESGOTO COMPONENTES DO SISTEMA: INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 COLETA E TRATAMENTO DE ESGOTO COMPONENTES DO SISTEMA: 75,020,0 0 d y INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 COLETA E TRATAMENTO DE ESGOTO COMPONENTES DO SISTEMA: INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 • A quantidade de esgoto sanitário produzido diariamente por uma comunidade pode variar de acordo com: Existência de ligações clandestinas de águas pluviais na rede de esgoto Estado de conservação da rede de esgoto Hábitos e condições sócioeconômicas Custo e medição da água distribuída Pressão e qualidade da água distribuída COLETA E TRATAMENTO DE ESGOTO Existência de ligações clandestinas de águas pluviais na rede de esgoto Clima Hábitos e condições sócioeconômicas Pressão e qualidade da água distribuída COMPONENTES DO SISTEMA: 86400 21 kkqPCQmáx k1 = 1,20 k2 = 1,50 Coeficiente de retorno (C = 0,80) INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 ETE – Lagoa da Conceição, Florianópolis/SC COLETA E TRATAMENTO DE ESGOTO TRATAMENTO DE ESGOTO: INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 • Os processo de tratamento podem ser classificados em função dos meios empregados na remoção ou transformação e de acordo com o grau de eficiência obtido por um ou mais dispositivos de tratamento. • Consideram-se os seguintes níveis: COLETA E TRATAMENTO DE ESGOTO TIPOS DE TRATAMENTO: Tratamento preliminar Tratamento primário Tratamento secundário Tratamento avançado INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 COLETA E TRATAMENTO DE ESGOTO TRATAMENTO PRELIMINAR: OBJETIVOS PRINCIPAIS UNIDADES • Remoção de materiais de maiores dimensões; • Proteção das unidades subsequentes; • Reduzir possibilidade de obstrução de canalizações; • Reduzir abrasão. • Grades; • Caixas de areia; • Tanques para remoção de sólidos flutuantes; • Tanques para remoção de óleos e graxas. INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 COLETA E TRATAMENTO DE ESGOTO TRATAMENTO PRIMÁRIO: OBJETIVOS PRINCIPAIS UNIDADES Utilizando mecanismos físicos, promove a: • Remoção de impurezas sedimentáveis; • Remoção de sólidos em suspensão; • Remoção de sólidos flutuantes. • Decantadores primários. INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 COLETA E TRATAMENTO DE ESGOTO TRATAMENTO SECUNDÁRIO: OBJETIVOS PRINCIPAIS UNIDADES Procura reproduzir fenômenos naturais de estabilização da matéria orgânica para: • Remoção da matéria orgânica fina; • Remoção da matéria orgânica em suspensão. • Decantadores primários. 1:5:100:: PNC INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 COLETA E TRATAMENTO DE ESGOTO TRATAMENTO AVANÇADO: OBJETIVOS PRINCIPAIS UNIDADES Usado sempre que o corpo receptor exigir melhor qualidade da água para remoção de: • Nutrientes; • Patogênicos; • Compostos não biodegradáveis; • Metais pesados; • Sólidos inorgânicos dissolvidos; • SS remanescentes. • Lagoas de Maturação; • Desinfecção (UV, Cl2); • Filtração Final. INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 COLETA E TRATAMENTO DE ESGOTO FOSSA SÉPTICA: • Dimensionamento: • Onde: • V: volume útil (L); • N: número de pessoas; • C: contribuição de despejos; • T: período de detenção; • K: tempo de acumulação de lodo fresco; • Contribuição de lodo fresco. )(1000 fLKTCNV INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 COLETA E TRATAMENTO DE ESGOTO FOSSA SÉPTICA: 0,40,2 b L hbh 27,0 INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 COLETA E TRATAMENTO DE ESGOTO FOSSA SÉPTICA: INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 REÚSO DA ÁGUA INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 • Regiões áridas e semiáridas água é fator limitante para desenvolvimento urbano, industrial e agrícola. • Regiões densamente povoadas mesmo se houver água abundante, existem conflitos pelo seu uso caso a disponibilidade hídrica seja insuficiente para suprimento de todas as demandas. Surgimento de novo conceito: Substituição de fontes para demandas menos restritivas. REÚSO DA ÁGUA NECESSIDADE ATUAL: INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 Esgotos domésticos Águas de drenagem agrícola Águas salobras • A adoção de fontes alternativas deve, entretanto, ser devidamente planejada de maneira a minimizar os riscos sobre a saúde humana e sobre o desempenho das atividades nas quais está sendo aplicado o reúso. REÚSO DA ÁGUA POTENCIAIS FONTES ALTERNATIVAS: INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 • A presença de microorganismos patogênicos e de compostos orgânicos sintéticos na maioria dos efluentes disponíveis para reúso faz com que sua recuperação para obtenção de água potável seja praticamente inaceitável ou apresente riscos elevados. • No entanto, caso essa alternativa tenha de ser adotada, devem ser obedecidos alguns critérios: REÚSO DA ÁGUA USOS URBANOS PARA FINS POTÁVEIS: INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 Utilização de sistema indireto Diluição do esgoto pós tratamento em um corpo hídrico não poluído (lago, reservatório) para captação posterior seguida de tratamento. Uso de esgoto doméstico Efluentes industriais possuem grande quantidade de compostos de alto risco de difícil identificação, sobretudo os micropoluentes orgânicos. Uso de barreiras múltiplas Devem ser adotadas unidades suplementares de tratamento, bem como reter o esgoto tratado por períodos prolongados em aquíferos subterrâneos. REÚSO DA ÁGUA CRITÉRIOS DE REÚSO: INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 • Exigem cuidados menores e devem ser considerados como primeira opção de reúso na área urbana. Reserva de proteção contra incêndio Sistemas decorativos: fontes, chafarizes Descarga sanitária Irrigação de parques e jardins Lavagem de veículos REÚSO DA ÁGUA USOS URBANOS PARA FINS NÃO POTÁVEIS: INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 • Os custos elevados da água industrial associados às demandas crescentes têm levado as indústrias a avaliar as possibilidades de reúso e a considerar ofertas de compra de efluentes tratados.Torres de resfriamento Caldeiras Preparo do concreto e compactação do solo Lavagem de pisos e outros processos REÚSO DA ÁGUA USOS INDUSTRIAIS: INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 • Por envolver grandes vazões deve receber especial atenção. • Depende de um suprimento de água em nível tal que a produtividade não poderá ser mantida sem o desenvolvimento de fontes alternativas. • O reúso para fins agrícolas tem como causas principais: Custo elevado de fertilizantes Menores riscos do reúso Boa aceitação social do reúso Dificuldade de uso de outras fontes REÚSO DA ÁGUA USOS AGRÍCOLAS: INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA - IME / SE – 1 FIM
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