AULA Autodepuração

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Autodepuração
Prof. Daniel F. N. Pimenta
E-mail: professordanielpimenta@gmail.com
Pontifícia Universidade Católica – PUC Minas 
Campus Poços de Caldas
Departamento de Engenharia Civil
SANEAMENTO II
Autodepuração
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Autodepuração
Matéria orgânica
Principal problema de poluição dos corpos d'água.
Consomem oxigênio em sua degradação.
Nos esgotos sanitários (METCALF e EDDY, 2003):
Proteínas (40 – 60%).
Carboidratos (25 – 50%).
Gorduras e óleos (8 – 12%).
Ureia, surfactantes, fenóis, pesticidas, metais e outros
(menor quantidade).
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Autodepuração
Composição típica do esgotos sanitários
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Parâmetro Esgoto bruto 
DBO 250 - 400 
DQO 500 - 800 
N - org 15 - 30 
N - NH3 20 - 40 
P 10 - 20 
Ca 50 - 70 
Mg 20 - 30 
pH 7 
CT 107 - 108 nmp/100 ml 
 
Autodepuração
A importância desse estudo...
• Equilíbrio no meio aquático por mecanismos 
essencialmente naturais, após as alterações induzidas 
pelos despejos líquidos.
• Nível de tratamento necessário e a eficiência a ser 
atingida na remoção de poluentes. 
• Escolha do processo de tratamento.
• Flexibilizar os padrões de lançamento!
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Autodepuração
Deliberação Normativa Conjunta COPAM-CERH Nº 1 
de 2008 e CONAMA 357
“ Os limites de Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO),
estabelecidos para as águas doces de classes 2 e 3, poderão ser
elevados, caso o estudo da capacidade de autodepuração do corpo
receptor demonstre que as concentrações mínimas de oxigênio
dissolvido (OD) previstas não serão desobedecidas, nas condições de
vazão de referência, com exceção da zona de mistura, conforme
modelos internacionalmente reconhecidos.”
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Autodepuração
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Autodepuração
Zona de degradação
Característica geral
 Alta concentração de matéria orgânica, ainda em seu estágio 
complexo.
Aspecto estético
 A água se apresenta turva devido ao excesso de partículas em 
suspensão.
Matéria orgânica e oxigênio dissolvido
 Inicia-se o processo de decomposição da matéria orgânica.
 Quantidade de oxigênio dissolvido entra em depleção devido aos 
microrganismos.
Micro-organismos decompositores
 Aclimatação dos micro-organismos, aumento da degradação da 
matéria orgânica.
 Aumento dos microrganismos aeróbios.
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Autodepuração
Zona de decomposição ativa
Característica geral
 Fase mais acentuada de degradação do corpo d’água. 
Aspecto estético
 A coloração da água apresenta-se ainda escura.
Matéria orgânica e oxigênio dissolvido
 Nesta zona o oxigênio dissolvido chega a valores bem baixos.
 Aumenta a degradação da matéria orgânica por micro-
organismos anaeróbios.
Microrganismos decompositores
 O número de microrganismos começa a diminuir devido a 
estabilização da matéria orgânica.
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Zona de recuperação
Característica geral
 Inicia-se a recuperação do corpo d’água devido a insuficiência de matéria 
orgânica disponível. 
Aspecto estético
 A água apresenta aspecto mais límpido, com menos odores ofensivos .
Matéria orgânica e oxigênio dissolvido
 A degradação da matéria orgânica é mínima e a demanda de oxigênio 
diminui.
Comunidade aquática
 O número de bactérias é muito reduzido
 As algas apresentam-se em pleno crescimento. 
 A cadeia alimentar está mais equilibrada e inicia o aparecimento de hidras, 
moluscos, crustáceos e peixes mais resistentes.
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Autodepuração
Zona de águas limpas
Característica geral
 As águas tornam-se novamente semelhante ao seu 
estado anterior.
Aspecto estético
 As água apresentam seu aspecto estético semelhante 
ao seu estado anterior.
Matéria orgânica e oxigênio dissolvido
 A matéria orgânica já esta mineralizada
 A concentração de oxigênio é próxima da saturação 
devido a produção pelas algas.
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Autodepuração
Modelo de Streeter-Phelps
• Streeter-Phelps (1925) estabeleceu as bases
matemáticas para representar a curva de oxigênio
dissolvido em um curso d’água. Tornou-se um
modelo clássico dentro da Engenharia, servindo
de base para todos os demais modelos
sofisticados.
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Autodepuração
Modelo de Streeter-Phelps
Pontos característicos da curva de depleção de OD
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Tempo (d) ou 
distância (km)
OD 
(mg·L-1)
Dc
Cc
Co
tcto
Cs
Co Do
Autodepuração
Modelo de Streeter-Phelps
Coeficiente do modelo:
K1  Coeficiente de desoxigenação
– Características da matéria orgânica
– Temperatura
– Presença de substâncias inibidoras
• OBS: efluentes tratados possuem valores menores para
K1 , pelo fato da maior parte da M.O. mais facilmente
degradável já ter sido removida.
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Coeficiente de desoxigenação
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Autodepuração
Coeficiente de reaeração – K2
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Autodepuração
Coeficiente de reaeração – K2
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Equações do modelo de Streeter-Phelps
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Atividade 1
QUESTÃO AUTODEPURAÇÃO 1
Uma cidade lança seu efluente domestico in natura num corpo 
receptor, causando a degradação do mesmo. Com base nos dados 
abaixo, responda:
a) Qual é a concentração mínima de oxigênio dissolvido durante o 
processo de autodepuração? 
b) A concentração critica de oxigênio encontrada é preocupante ? 
Explique.
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Autodepuração
Atividade 1
QUESTÃO AUTODEPURAÇÃO 
Dados:
Efluente
• DBO5= 400 mg/L
• Vazão (Qe) = 0,100 m3/s
• Coeficiente de desoxigenação (K1 )= 0,45 d
-1
• Constante de transformação DBO5 em DBOúltima ( KT) = 1,12
Corpo receptor – rio 
• DBO5= 2,5 mg/L
• Vazão (Qr) = 0,650 m3/s
• Coeficiente de reaeração (K2 )= 3,0 d
-1
• Oxigênio dissolvido (ODr )= 7,0 mg/L
• Oxigênio dissolvido de saturação (Cs) = 7,8 mg/L
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Autodepuração
Atividade 2
QUESTÃO AUTODEPURAÇÃO 2 
Caso uma estação de tratamento de esgoto de nível secundário
começasse a operar na cidade com uma eficiência de remoção de
matéria orgânica estimada em 77,5% Responda:
a) Qual é a concentração mínima de oxigênio dissolvido durante o 
processo de autodepuração? 
b) A concentração critica de oxigênio encontrada é preocupante ? 
Explique.
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OBRIGADO