estudo sobre estações de tratamento de esgoto

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UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ 
COECI – COORDENAÇÃO DO CURSO DE ENGENHARIA CIVIL CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
LEONARDO MATTOS 
LUIZ AUGUSTO MEGA
MATHEUS TANAKA
RAFAEL BEAL
DETERMINAÇÃO DO SISTEMA DE ESGOTAMENTO DE TOLEDO - PR
TOLEDO
2018
LEONARDO MATTOS 
LUIZ AUGUSTO MEGA
MATHEUS TANAKA
RAFAEL BEAL
DETERMINAÇÃO DO SISTEMA DE ESGOTAMENTO DE TOLEDO - PR
Projeto de Pesquisa submetido à Coordenação do Curso de Engenharia Civil da Universidade Tecnológica Federal do Paraná, como requisito parcial para conclusão da disciplina de Saneamento B.
Orientadora: prof° Silvanada Silva. 
TOLEDO
2018
Lista de figuras 
Figura 1: LOCALIZAÇÃO DAS ESTAÇÕES DE TRATAMENTO DE ESGOTO EM TOLEDO .	6
Figura 2: Estação de Tratamento de Esgoto Norte 	7
Figura 3: Estação de Tratamento de Esgoto Sul 	7
Figura 4: Sub-bacias de Toledo 	8
INTRODUÇÃO
Devido à falta de zelo por parte dos órgãos públicos o esgotamento sanitário, não possuiu uma destinação adequada, sendo despejado em corpo de água na sua forma bruta, causando problemas como presença de sabor na água potável, mau cheiro, mortandade de organismos presentes nos corpos de água e, principalmente, ameaça à saúde pública.
Tendo em vista os motivos acima, percebe-se a importância do tratamento do esgoto, que devem atender aos padrões de lançamento de efluentes, antes de despejados.
Sabendo que a vários fatores que influenciam a localização de uma Estação de Tratamento de Esgoto (ETE). Sendo o mais importante o fator topográfico, pois o esgoto deve ser transportado dentro da tubulação pela gravidade, a fim de elevar o número de contribuintes da rede, assim, escolhendo-se o ponto de menor cota. 
OBJETIVOS 
A implantação de sistemas de esgotamento sanitário em uma comunidade tem como objetivos a coleta dos esgotos de maneira individual ou coletiva, o afastamento rápido e seguro dos esgotos e o tratamento e disposição sanitariamente adequada dos esgotos tratados.
ESGOTO SANITARIO DE TOLEDO
O serviço de abastecimento e esgoto sanitário de Toledo – PR é prestado pela Companhia de Saneamento do Paraná – SANEPAR desde o ano de 1972, por meio de Contrato de Concessão de Serviços Públicos e atendendo cerca de 80% da população.
O sistema atende os bairros Centro, Vila Industrial, Vila Becker, Jardim Concordia, Jardim La Salle, Vila Pioneira, Jardim Gisela, Jardim Porto Alegre, Jardim Europa/América, Jardim Coopagro e Jardim Tocantins, possuindo:
21.493 ligações de esgoto; 
Rede coletora com 300.000 metros de tubulações;
Interceptores de esgoto são compostos por 6.050,00 metros de tubulações;
2 estações elevatórias; 
Linha de recalque de 2.400 metros 
Buscando desativar as estações de tratamento de esgoto (ETE) localizadas na área urbana do município, projetou-se a instalação de duas grandes estações, sendo que a ETE Norte já está finalizada e possui uma capacidade de 80 L/s, representando uma fração de 40 mil habitantes. Com a implantação da ETE sul, a Sanepar acredita que o município de Toledo consiga atender 100% de sua população.·.
Figura 1: LOCALIZAÇÃO DAS ESTAÇÕES DE TRATAMENTO DE ESGOTO EM TOLEDO
Fonte: TOLEDO, Plano municipal de Saneamento básico. 2017.
Seguindo a figura 1, podemos encontrar a Estação de Tratamento de Esgoto Norte, visto na figura 3. 
Figura 2: Estação de Tratamento de Esgoto Norte
Fonte: Google Earth.
E também podendo localizar a construção da Estação de tratamento Sul, visto na figura 3.
Figura 3: Estação de Tratamento de Esgoto Sul
Fonte: Google Earth.
Como podemos ver na figura 1, as ETE sul e norte, seguem o critério de gravidade das sub-bacias de Toledo, visto na figura 4. 
Figura 4: Sub-bacias de Toledo
Fonte: TOLEDO, Plano municipal de recurso hídrico. 2017.
Segundo as imagens percebe-se que quando o sistema é feito através das bacias, o mesmo funciona através da gravidade. No entanto, é possível vencer desníveis, organizando as redes e instalando as ETEs por região com o auxílio das estações elevatórias, como é visto no município de Toledo com a divisão em ETE norte e ETE sul, onde foi possível retirar as estações menores de dentro do perímetro urbano.
COMPONENTES
Os sistemas de esgotamento sanitário são formados por um conjunto de obras e instalações que tem como objetivo a coleta, o transporte, o tratamento e a disposição final dos resíduos formados pela comunidade.
Bacia de Drenagem
Uma bacia de drenagem pode ser definida como a extensão ou superfície de escoamento de um rio central e seus afluentes, sendo delimitada pelos coletores que contribuem para um determinado ponto de reunião das vazões finais coletadas nessa área, podendo ainda ser dividida em sub-bacias. 
Rede Coletora
Conjunto de tubulações destinadas a receber e Conduzir os esgotos ao longo de seu comprimento. A rede coletora é composta de coletores secundários, que recebem diretamente as ligações prediais e os coletores tronco ou coletores primários, que conduzem o esgoto a um emissário ou a um interceptor.
Estação Elevatória de esgotos (EEE)
Caracterizada pelo conjunto de instalações e equipamentos bombeiam os esgotos de um ponto baixo para outro de cota mais elevada, permitindo que a partir desse ponto, os esgotos possam fluir por gravidade. As estações elevatórias são utilizadas quando as profundidades das tubulações tornam-se muito elevadas, ocasionadas devido à baixa declividade do terreno ou à necessidade de se transpor uma elevação.
Estação de Tratamento de Esgotos (ETE)
Representa o conjunto de instalações do sistema destinado a proporcionar o tratamento do esgoto recolhido antes de seu lançamento nos cursos d’água sem prejuízo ao meio ambiente.
Interceptor
Interceptores são as canalizações que recebem as contribuições dos coletores de esgoto ao longo de seu comprimento, não recebendo ligações prediais diretas e ficando responsáveis pelo transporte dos esgotos gerados na sub-bacia, evitando que os mesmos sejam lançados nos corpos d’água.
Emissário
É a tubulação que deve receber esgoto exclusivamente em sua extremidade de montante, ou seja, não recebe contribuições ao longo do seu comprimento pois se destina apenas ao transporte das vazões reunidas.
Corpo Receptor 
É a denominação do curso de água onde é lançado o efluente final do sistema de esgotos.
ACESSÓRIOS 
Os acessórios de uma rede de esgotamento sanitário são dispositivos fixos sem o auxílio de equipamentos mecânicos construídos em pontos pré-determinados da rede coletora com o objetivo de permitir a inspeção e a desobstrução das tubulações e facilitar a manutenção da pressão atmosférica nos tubos, garantindo assim o escoamento livre.
Poço de Visitas (PV)
São dispositivos que evitam ou minimizam entupimentos em determinados pontos da rede, como curvas e pontos de encontro. Geralmente executados em alvenaria de tijolos, concreto moldado no local ou concreto pré-moldado e tem a função de proporcionar a inspeção e ajudar na manutenção das redes de esgoto.. São previstos nos pontos de junção de coletores, mudança na direção ou declividade dos coletores e mudança de diâmetro ou material, podendo substituir qualquer um dos demais acessórios.
Terminal de Limpeza (TL)
É um tubo utilizado para a entrada de equipamentos de limpeza, substituindo os poços de visita nos pontos de montante da rede.
Caixa de Passagem (CP)
 Local subterrâneo e sem acesso, construído com a finalidade de proporcionar as mudanças de material, direção e declividade;
Tubo DE Inspeção de Limpeza (TIL)
É um lugar não visitável que permite inspeção externa do trecho e a introdução de equipamentos de limpeza, podendo substituir os PVs na reunião de até dois trechos ao coletor, nos pontos com degrau de altura inferior a 0,50 m e na jusante de ligações prediais onde suas contribuições podem causar problemas de manutenção.
Sifão Invertido
Tubulação de Esgoto destinada à transposição de obstáculose possíveis depressões no terreno, funcionando sob pressão. 
Tubo de Queda
Dispositivo instalado em um Poço de Visita ligando um coletor que chega numa cota mais alta que a do fundo do mesmo quando a diferença das cotas for superior a 60 cm. Vale salientar que os Tubos de queda não devem ser previstos em TIL´s.
SISTEMAS UTILIZADOS EM TOLEDO
A ETE norte, com investimentos de R$ 8,7 milhões aproximadamente, a estação concite em um tratamento com, filtro biológico, decantadores, laboratório e leitos de secagem de lodo. A estação terá capacidade para tratar 100 L/s. Atualmente, as duas estações que serão substituídas pela ETE Norte realizam o tratamento de aproximadamente de 216 mil L/h de esgoto.
O sistema mais tradicional e antigo de tratamento de esgoto é feito pelo tratamento biológico que consiste em lagos de aeração com difusores de membrana. No qual é empregado na ETE Norte, tratando de um sistema moderno e robusto, que diferente do sistema de aeração por grandes aeradores, não imite aerossóis.
Em relação a resíduo industriais, o sistema biológico pode tratar, resíduo biodegradável, lama bentônica e resíduo proveniente de processo de lavagem de maquinas e equipamentos 
A ETE sul, que esta em fase de construção, terá uma nova tecnologia empregada, muito utilizada para tratamentos industriais, principalmente em indústria têxteis, celulose e curtumes, pois as mesmas geram resíduos inorgânicos, insolúveis em geral material não biodegradável. 
O sistema físico químico constitui-se nas seguintes etapas:
Coagulação;
Floculação;
Decantação;
Separação entre lodo e efluentes.
LEVATAENTO POPULACIONAL
O estudo estatístico é uma grande ferramenta, para obras de infraestrutura na engenharia. Tendo em vista que as mesmas não podem ficar obsoletas por um bom período de tempo.
Nesse sentindo, a estatística vem nos auxiliando em trabalhos, como fluxo de veículos, para dimensionamento de vias, estudos de voltados a economias pra implantações de ações locais. E no nosso caso projeção populacional, com o intuito de dimensionarmos galerias pluviais, malhas de agua potável e esgoto sanitário. 
A tabela a baixo contem os dados populacionais dos últimos 4 censos da cidade de Toledo – Pr
	Tabela 1 – dados populacional de toledo
	
	Anos
	
	1980
	1991
	2000
	2010
	Habitantes
	81.282
	94.879
	98.200
	119.313
	Fonte: IBGE
Método Aritmético 
Esse método supõe uma taxa de crescimento constante e para previsões com um período muito distante, acaba não correspondo, pois o crescimento pressuposto é ilimitado. 
 (Equação 1)
 (Equação 2)
Onde:
P1 e P2 =população já levantada;
T1 e T2 = ano no qual essa população foi estimada;
T = tempo no qual se busca a estimativa populacional;
P= estimativa populacional;
Ka = constante populacional do método aritmético. 
Para t = 2020
Para t =2030
Método Geométrico 
Meto geralmente utilizado para cidades com menos de 50.000 habitantes e o seu crescimento é ilimitado.
 (Equação 3)
 (Equação 4)
Onde : 
P1 e P2 =população já levantada;
T1 e T2 = ano no qual essa população foi estimada;
T = tempo no qual se busca a estimativa populacional;
P= estimativa populacional;
Kg = constante populacional do método geométrico.. 
Assim, utilizado a equação 3 e 4, temos: 
Para t = 2020
Para t = 2030
Método da Curva Logística
Esse método é utilizado em cidades que já apresentam uma densidade de saturação alta, e limite de expansão territorial baixa. 
Sabendo que o precisamos de três amostragens da população, com intervalos iguais, e que só possuímos os censos de 1980, 1991,2000 e 2010. Foi estimado a população de 1990 com utilizados os dois métodos a cima. 
Estimativa da população em 1990
Método aritmético (equação 1 e 2)
 
Método Geométrico (equação 3 e 4)
 Tendo em vista que os dois resultados deram um valor a baixo do censo de 1980, sendo assim a população de 1990 foi considerado igual à de 1991.
Condição 
 (Equação 5)
Método 
 (Equação 6)
 (Equação 7)
 (Equação 8)
 (Equação 9)
 (Equação 10)
P0, P1 e P2 =população já levantada;
T0, T1 e T2 = ano no qual essa população foi estimada;
T = tempo no qual se busca a estimativa populacional;
P= estimativa populacional;
d = intervalo de anos, das estimativas;
b, a, k = coeficientes achado no método da curva logística. 
Condiçao 
Para podemos utilizar esse método o numero de habitantes de Toledo, em 1990, deve ser de 80.822 pessoas, quantidade inferior ao registos do censo de 1980. 
VAZÃO DE ESGOTO
Na grande maioria, a quantidade de agua que participa da rede de distribuição de abastecimento, acaba retornando para a rede coletora de esgoto, esse porcentual varia de 40 a 100% da vazão de agua, usualmente utilizasse o valor de 80%.
A vazão de agua tratada na rede de distribuição, se da pela formula abaixo:
 (Equação 11)
Onde:
 = Vazão na rede de distribuição de agua (l/s);
 = coeficiente do dia de maior consumo 
 = coeficiente da hora de maior consumo 
 = população que é abastecida pela rede (habitantes)
 = consumo médio da população atendida (L/s)
 = vazão especial (L/s)
Segundo a ipardes, o consumo médio é de 131 l/hab dia.
E k1 e k2 são 1,2 e 1,5 respectivamente (KNAPIK)
Foi utilizado o método aritmético, para a determinação da população de Toledo, tendo em vista que a cidade possui mais de 50.000 habitantes, assim descartando o método geométrico e possui espaço para sua expansão e não tem uma grande quantidade demográfica de alta saturação, assim excluído o método da curva logística.
Deste modo calculamos a vazão de agua na rede pela equação 11:
Considerando o coeficiente de retorno de agua para a rede coletora de dejetos igual a 80 %. Calculamos que.
REFERENCIA
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 9649: Projetos de redes coletoras de esgoto sanitário, Rio de janeiro, 1998.
CASTRO, M. A. H. de. Sistema de esgotamento sanitário. Universidade Federal do Ceara. Especialização. 49p. 2009. 
JUNIOR, I. V et al. Guia do profissional em treinamento, opção e manutenção de rede coletoras de esgotos. Núcleo Sudeste de Capacitação e Extensão Tecnologica em Saneamento Ambiental – Nucase. Arte Gráficas Formato. 78p. 2008. Disponível em: <http://www.unipacvaledoaco.com.br/ArquivosDiversos/operacao_e_manutencao_de_redes_coletoras_de_esgotos.pdf> Acesso em: 31 abr. 2018.
KNAPIK, H. G, O Sistema de Esgoto Sanitário Calculado de Vazões e Dimensionamento. 57 slides. Material apresentado na disciplina de Saneamento Ambiental I (Engenharia Ambiental) da Universidade Federal do Paraná.
SANEPAR. ETE Norte é inaugurada e Sanepar e Governo anunciam novas obras. 2017. Disponível em: <http://site.sanepar.com.br/noticias/ete-norte-e-inaugu rada-e-sanepar-e-governo-anunciam-novas-obras>. Acesso em: 02 abr. 2018.
SANEPAR. Obras da Estação de Tratamento de Esgoto Norte já estão em fase final. 2015. Disponível em: <http://site.sanepar.com.br/noticias/obras-da-estacao-de-tratamento-de-esgoto-norte-ja-estao-em-fase-final>. Acesso em: 02 abr. 2018.
SILVA, S. Consumo de água. 49 slides. Material apresentado na disciplina de Saneamento A (Engenharia Civil) da Universidade Tecnológica Federal do Paraná.
TOLEDO. Plano Municipal de Recursos Hídricos. Toledo: 2017. 658p. Disponível em: <http://www.toledo.pr.gov.br/sites/default/files/plano_municipal_de_recursos_hidricos_aprovado_1.pdf> Acesso em: 4 maio 2018.
 
TOLEDO. Plano Municipal de Saneamento Básico. Toledo: 2017. 52p. Disponível em: <http://www.toledo.pr.gov.br/?q=pagina/plano-municipal-de-saneamento-basico> Acesso em: 4 maio 2018.
TOLEDO. Plano Municipal de Saneamento Básico e plano municipal de gestão integrada de resíduos sólidos. Toledo: 2016. 249p. Disponível em: < http://www.agenciapcj.org.br/docs/pmsb-pmgirs/p7-toledo-vol1.pdf> Acesso em: 9 maio 2018