REDE COLETORA DE ESGOTO SANITÁRIO E SISTEMA DE TRATAMENTO DE ESGOTOS DOMÉSTICOS EM VILA VELHA / ES - MEMORIAL DE CÁLCULO

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Universidade Vila Velha
Engenharia Civil
MARINA SOUZA LUCAS
LORENA TRARBACH
JOÃO RICARDO
JENIFFER KAREN
REDE COLETORA DE ESGOTO SANITÁRIO E SISTEMA DE TRATAMENTO DE
ESGOTOS DOMÉSTICOS EM VILA VELHA / ES - MEMORIAL DE CÁLCULO
Vila Velha
2018
MARINA SOUZA LUCAS
LORENA TRARBACH
JOÃO RICARDO
JENIFFER KAREN
REDE COLETORA DE ESGOTO SANITÁRIO E SISTEMA DE TRATAMENTO DE
ESGOTOS DOMÉSTICOS EM VILA VELHA / ES - MEMORIAL DE CÁLCULO
Memorial de Cálculo do Curso de Gradu-
ação em Engenharia Civil apresentado a
Universidade Vila Velha-UVV como parte
das disciplina de Saneamento Básico sob
orientação da Professora Marisleide Garcia.
Vila Velha
2018
Lista de ilustrações
Figura 1 – Região 05 do Plano Municipal de Vila Velha. Fonte: Plano Municipal
de Saneamento Básico de Vila Velha/ES- Sistema de Abastecimento
de água e esgoto sanitário. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Figura 2 – Área selecionada no bairro Barramares, no município de Vila Velha-
ES - Fonte: Google Maps. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Figura 3 – Tabela de densidade nos bairros da região 05 do município de Vila
Velha, 2010. Fonte: SEMPLA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Figura 4 – Evolução Populacional da Cidade de Vila Velha. Fonte: IBGE (2017) 12
Figura 5 – Coeficientes de variação de consumo . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Figura 6 – Coeficiente do dia de maior consumo . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Figura 7 – Legenda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Figura 8 – Topografia e cotas da região selecionada . . . . . . . . . . . . . . . 18
Figura 9 – Topografia e cotas da região selecionada . . . . . . . . . . . . . . . 19
Figura 10 – Dimensionamento da rede de esgoto por trechos . . . . . . . . . . . 20
Figura 11 – Dimensionamento da rede de esgoto por trechos . . . . . . . . . . . 20
Figura 12 – Identificação dos poços de visita . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Figura 13 – Planta baixa da rede coletora de esgoto . . . . . . . . . . . . . . . . 22
Figura 14 – Perfil longitudinal da avenida Primavera . . . . . . . . . . . . . . . . 23
Figura 15 – Perfil longitudinal da avenida Coronel Fabriciano . . . . . . . . . . . 23
Figura 16 – Perfil longitudinal da avenida Celso Vasconcelos . . . . . . . . . . . 24
Figura 17 – Sistema fossa-filtro e sumidouro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
Figura 18 – Contribuição diária de esgoto (C) e de lodo fresco (Lf) por tipo de
prédio e de ocupante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
Figura 19 – Período de detenção dos despejos por faixa de contribuição diária. . 27
Figura 20 – Taxa de acumulação total de lodo (K), em dias, por intervalo entre
limpezas e temperatura do mês mais frio. . . . . . . . . . . . . . . . 28
Figura 21 – Profundidade útil mínima e máxima por faixa de volume útil. . . . . . 28
Figura 22 – Fossa Séptica. Fonte: Autoria do grupo . . . . . . . . . . . . . . . . 29
Figura 23 – Filtro Anaeróbio. Fonte: Autoria do grupo . . . . . . . . . . . . . . . 31
Figura 24 – Absorção relativa do solo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
Figura 25 – Sumidouro. Fonte: Autoria do grupo . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
Figura 26 – Sistema de lagoas anaeróbias seguidas de lagoas facultativas . . . 34
Figura 27 – Principais parâmetros de projeto das lagoas de estabilização . . . . 35
Figura 28 – Croqui das lagoas anaeróbias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
Figura 29 – Croqui das lagoas facultativas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
Figura 30 – Croqui das lagoas de estabilização . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
Sumário
1 Introdução . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
2 Objetivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2.1 Objetivos gerais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2.2 Objetivos específicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
3 Importância econômica do sistema de coleta e de tratamento de
efluentes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
4 Conceito de esgoto doméstico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
5 Dimensionamento da rede coletora de esgoto . . . . . . . . . . . 8
5.1 Dados populacionais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
5.2 Consumo Per Capita . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
5.3 Variações de consumo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
5.4 Vazões . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
5.5 Dimensionamento da rede . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
5.6 Poços de visita . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
5.7 Planta baixa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
5.8 Perfis longitudinais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
6 Abordagem dos sistemas de tratamento . . . . . . . . . . . . . . . 25
6.1 Sistema fossa-filtro e sumidouro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
6.1.1 Dimensionamento da fossa séptica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
6.1.2 Dimensionamento do filtro anaeróbio . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
6.1.3 Dimensionamento do sumidouro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
6.2 Lagoas de estabilização . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
6.2.1 Dimensionamento da lagoa anaeróbia . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
6.2.2 Dimensionamento da lagoa facultativa . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
6.2.3 Dimensionamento da lagoa de maturação . . . . . . . . . . . . . . . 42
7 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
4
1 Introdução
Em virtude da falta de medidas práticas de saneamento e de educação sani-
tária, grande parte da população tende a lançar os dejetos diretamente sobre o solo.
Entretanto, os dejetos humanos podem ser veículos de germes patogênicos de várias
doenças, além de degradar o meio ambiente.
De acordo com estudos do Sistema Nacional de Informação sobre Saneamento
(SNIS), de 2013, o Espírito Santo é o que tem o menor índice de coleta de esgoto
na Região Sudeste, com 41,93% da população atendida. Do que é coletado, trata
77%. Até 1993, quando foi lançado o primeiro projeto de saneamento, a cobertura de
esgotamento na Grande Vitória, segundo a Cesan, era de 20%. Hoje é de 57%, com
dejetos tratados para 44% da população.
A cidade de Vila Velha descarta 16,7 bilhões de litros de esgoto. Há rede em 42
dos 95 bairros, mas o tratamento só ocorre em 36,77% dos imóveis, a segunda pior
situação da Grande Vitória. Os menores volumes de dejetos descartados são de Vitória
(4,3 bilhões de litros de esgoto) e Viana (3,6 bilhões de litros).
O lançamento desses efluentes diretamente a céu aberto, sem passar por um
tratamento adequado, resulta em vários problemas socioambientais, prejudicando a
qualidade de vida das pessoas. Como exemplo dessa poluição está na baía e praias de
Vitória, com locais impróprios para banho. Agrava a situação o fato do país, e o Estado,
estarem vivendo os reflexos de uma forte seca, com redução dos volumes de água
nos rios que abastecem as cidades. Como consequência, há os graves problemas de
saúde causados pela falta de saneamento. Por essa razão, faz-se necessário que o
esgoto seja coletado, tratado e tenha um destino adequado.
Para tanto, o esgoto percorre diversas etapas até que esteja em condições ade-
quadas de ser lançado em um corpo receptor. O fluxo segue a partir do pré-tratamento,
em seguida por um tratamento primário, secundário e caso existam componentes
tóxicos presentes, uma terceira etapa é necessária para a remoção dos mesmos. Ao
final, é realizada uma desinfecção para remoção dos microrganismos patogênicos não
eliminados nas etapas anteriores.
A escolha do melhor sistema de tratamento de esgoto tem como
parâmetros a
minimização de resíduos gerados, minimização de custos de implantação, operação e
manutenção, com garantia e eficiência de remoção de poluentes e matéria orgânica,
uma vez que deverá atender aos requisitos ambientais do local a ser implantação.
5
2 Objetivos
2.1 Objetivos gerais
Projetar uma rede coletora de esgoto sanitário para uma área de 96.672,67m²
localizada no Município de Vila Velha - ES e dimensionar duas tecnologias de tratamento
de esgoto para duas populações distintas. Os sistemas de tratamento consistem em
Fossa Séptica - Filtro Anaeróbio - Sumidouro e Lagoas de Estabilização.
2.2 Objetivos específicos
O presente memorial de cálculo é dividido em duas etapas concebidas de
maneiras distintas. A primeira, constitui um projeto cujo objetivo é dimensionar e
apresentar detalhes construtivos da rede coletora de esgoto sanitário para a área
definida em sala de aula, localizado no Município de Vila Velha - ES. O projeto hidráulico
foi baseado no projeto urbanístico, sendo o traçado condicionado ao perfil viário,
tornando a rede disposta no leito das ruas. Na etapa final de implantação, a rede
atenderá 11 quarteirões.
A rede coletora de esgoto sanitário será do tipo separador absoluto. A rede
atenderá exclusivamente a área selecionada. Para futuras ampliações na rede, deverão
ser verificadas as condições reais e verificação das condições com a ampliação das
vazões, em projeto específico, devendo este ser aprovado nos órgãos competentes.
A segunda etapa contempla duas tecnologias de tratamento: o sistema “Fossa
Séptica - Filtro Anaeróbio - Sumidouro” e as Lagoas de Estabilização. Ambas as
tecnologias foram concebidas para uma população distinta. A primeira unidade de
tratamento atenderá a um restaurante que atende 300 refeições diariamente, enquanto
que as Lagoas de Estabilização atenderão a uma cervejaria que produz 3400 m³ de
bebidas diariamente.
6
3 Importância econômica do sistema de coleta e de tratamento de efluentes
Segundo a Organização Mundial da Saúde, cada um real investido em sanea-
mento equivale a quatro economizados em remédios, unidades de saúde e hospitais.
Isso permite que a cidade avance na aplicação de recursos em atividades econômicas,
por exemplo, no turismo.
Assim sendo, a coleta e o tratamento de esgoto seguem os seguintes objetivos:
• Aumento da vida média do homem, pela redução da mortalidade em consequên-
cia da redução dos casos de doença;
• Diminuição das despesas com o tratamento de doenças evitáveis;
• Redução do custo do tratamento da água de abastecimento, pela prevenção da
poluição dos mananciais;
• Controle da poluição das praias e dos locais de recreação com o objetivo de
promover o turismo;
• Preservação da fauna aquática, especialmente os criadouros de peixes.
7
4 Conceito de esgoto doméstico
O esgoto doméstico ou efluente sanitário, conforme descrito na NBR 7229/1993
(Projeto, construção e operação de sistemas de tanques sépticos) – é composto
por sólidos orgânicos, inorgânicos e água. Provem principalmente de residências,
estabelecimentos comerciais, instituições ou quaisquer edificações que dispõe de
instalações de banheiros, lavanderias e cozinhas. Compõem-se essencialmente da
água de banho, excretas, papel higiênico, restos de comida, sabão, detergentes e
águas de lavagem.
8
5 Dimensionamento da rede coletora de esgoto
O Sistema de Esgotamento Sanitário foi projetado para uma área de 96.672,67
m², composta por 11 quarteirões situados nas proximidades de Ponta da Fruta, Vila
Velha, ES. O de sistema projetado para a coleta do esgoto é do tipo Separador Absoluto,
destinado a coletar e transportar as águas pluviais e águas residuárias em redes
independentes, orientado em função das condições de escoamento natural.
A rede coletora será dimensionada para atender a vazão inicial e final de projeto,
elaborado de acordo com as características de implantação, seguindo como base
o projeto urbanístico, levantamentos topográficos, planialtimétrico e curvas de níveis. O
dimensionamento da rede de esgotamento sanitário segue diretrizes da NBR 9.649
e NBR 9.648 .
Com base nos dados apresentados no Memorial de Cálculo do Sistema de
Saneamento Básico de Abastecimento de água em Vila Velha- ES, foi selecionada a
área a ser estudada, compreendida na Região 05 do Plano Municipal de Vila Velha
-ES, conforme mostrado na Figura 1.
Capítulo 5. Dimensionamento da rede coletora de esgoto 9
Figura 1 – Região 05 do Plano Municipal de Vila Velha. Fonte: Plano Municipal de Saneamento
Básico de Vila Velha/ES- Sistema de Abastecimento de água e esgoto sanitário.
Plano Municipal de Saneamento Básico de Vila Velha/ES- SISTEMA DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA E
ESGOTAMENTO SANITÁRIO.
Dentro da região 5 , foi delimitada uma área mais restrita para dimensionamento
da rede coletora de esgoto, conforme mostrado a seguir.
Capítulo 5. Dimensionamento da rede coletora de esgoto 10
Figura 2 – Área selecionada no bairro Barramares, no município de Vila Velha-ES - Fonte:
Google Maps.
Google Maps
5.1 Dados populacionais
A população foi projetada em proporção entre o número total de habitantes do
bairro Barramares, localizado no município de Vila Velha-ES, e a área total do bairro. Os
dados foram extraídos do perfil socioeconômico por bairros, no site oficial da prefeitura
municipal de Vila Velha.
Capítulo 5. Dimensionamento da rede coletora de esgoto 11
Figura 3 – Tabela de densidade nos bairros da região 05 do município de Vila Velha, 2010.
Fonte: SEMPLA.
Para fins de dimensionamento da rede coletora de esgoto, calculou-se a popula-
ção presente e a população futura para a área solicitada no projeto, conforme o quadro
abaixo:
Capítulo 5. Dimensionamento da rede coletora de esgoto 12
Figura 4 – Evolução Populacional da Cidade de Vila Velha. Fonte: IBGE (2017)
IBGE (2017)
Como a rede coletora será projetada para um alcance de 24 ano, inicialmente
será calculada a população para o ano de 2024. Para realizar o cálculo será necessário
correlacionar a área total e a população total da região 5. Os dados foram obtidos na
base de dados da Prefeitura Municipal de Vila Velha-ES por meio do “Manual de Perfil
Sócio Econômico por Bairros (SEMPLA, 2013)
Cálculo da população inicial da área selecionada
Assim, tem-se que:
População: - 62.188 habitantes
Área selecionada: 23.348.940,00 m²
Área das 11 quadras onde será a rede coletora de esgoto : 96.672,67m²
Pi = 62.188x96.667623.3483.940
Pi = 257, 49habitantes
P i = 258habitantes
Cálculo da população final da área selecionada
População final - 71.759 habitantes
Área selecionada- 23.348.940 m²
Área das 11 quadras onde será a rede coletora de esgoto - 96.672,67m²
Pf = 71.759x96.667623.3483.940
Pf = 297, 11habitantes
Pf = 297habitantes
Capítulo 5. Dimensionamento da rede coletora de esgoto 13
5.2 Consumo Per Capita
Para o cálculo das contribuições de esgoto, foram utilizados alguns critérios e
parâmetros definidos de acordo com as peculiaridades locais. O consumo per capita
será de 189,1 litros/hab/dia.
.
5.3 Variações de consumo
A quantidade de água é variável em função do tempo, condições climáticas,
hábitos da população, entre outros, sendo no consumo doméstico a variação sendo
maior quando comparado com o consumo industrial. Há variação anual, mensal, diária,
horária e instantânea, mas as mais importantes para dimensionamento são as diárias e
horárias. Variações diárias são representadas pelo coeficiente do dia de maior consumo
(K1) enquanto as variações horárias são pelo coeficiente da hora de maior consumo
(K2). Os coeficientes são determinados
pelas seguintes relações:
Figura 5 – Coeficientes de variação de consumo
Porém, diversos autores ou entidades apresentaram a partir de medições ou
recomendações para projetos os seguintes valores para K1 e K2:
Capítulo 5. Dimensionamento
da rede coletora de esgoto 14
Figura 6 – Coeficiente do dia de maior consumo
Neste trabalho, foi considerado o coeficiente proposto por Azevedo Netto (1998)
com K1 variando de 1,1 a 1,4, adotando o valor de 1,2.
Capítulo 5. Dimensionamento da rede coletora de esgoto 15
Figura 7 – Legenda
Neste trabalho, foi considerado o coeficiente proposto por Azevedo Netto (1998)
com K2 variando de 1,5 a 2,3, adotando o valor de 1,5.
O coeficiente de retorno adotado foi 0,90. Este valor é recomendado pela NBR
ABNT 9.649 - Projetos de Redes Coletoras de Esgotos Sanitários. Portanto, tem-se
que:
Qd = 1,2x1,5x363x189,1x0,986400
Qd = 1, 29m3/s
Na área selecionada para dimensionamento do sistema de esgoto sanitário, não
existe Qind.
O coeficiente de infiltração adotado para o município de Vila Velha é de 0,1
L/s.km. A NBR 9.649 recomenda a utilização de valor que entre 0,05 a 1,0 L/s.km
Capítulo 5. Dimensionamento da rede coletora de esgoto 16
como taxa de infiltração para as redes coletoras de esgoto. Portanto, o valor ado-
tado está dentro dos parâmetros exigidos pela Norma.
5.4 Vazões
A vazão total é dada pela seguinte equação:
Q = Qd+Qind+Qinf
Para o cálculo de Qe:
Qd = K1.K2.P.q.C86400
Onde:
Q - Vazão máxima doméstica final (L/s.);
P - nº de habitantes na área;
q - Consumo “per capita” (L/hab.dia);
C - coeficiente de retorno;
K1 - coeficiente de máxima vazão diária (1,2 adotado)
K2 - coeficiente de máxima vazão horária (1,5 adotado)
O coeficiente de retorno utilizado foi 0,90. Este valor é recomendado pela
NBR ABNT 9.649 - Projetos de Redes Coletoras de Esgotos Sanitários. No trecho
selecionado não existe o Qind.
Para fins de cálculo, usou-se K1=1,2, K2= 1,5 e Cr = 0,9.
Assim temos:
Qdi = 1,2x.1,5.258.189,18.0,986400
Qdi = 0, 914m3/s
Qdf = 1,2x1,5x287x189,18x0,986400
Qdi = 1, 053m3/s
O coeficiente de infiltração adotado para o município de Vila Velha foi de 0,1
L/s.km. A NBR 9.649 recomenda a utilização de 0,05 a 1,0 L/s.km como taxa de
infiltração para as redes coletoras de esgoto, portanto, os valores escolhidos estão
dentro dos parâmetros exigidos.
Taxa de contribuição linear
O cálculo da taxa de contribuição linear será realizado pela seguinte equação
Capítulo 5. Dimensionamento da rede coletora de esgoto 17
Tx = QdLT + Tinf :
Onde:
Tinf = taxa de contribuição de infiltração (L/s.m ou L/s.Km);
LT = Comprimento total da rede coletora;
Qf = Vazão do esgoto sanitário final (L/s).
Assim, para a Taxa de Contribuição linear Inicial, obtem-se:
Txi = 0,9142630 + 0, 0001
Txi = 0, 000447m3/s
E para a Taxa de Contribuição linear final, tem-se:
Txf = 1,0532630 + 0, 0001
Txf = 0, 0005m3/s
5.5 Dimensionamento da rede
Para dimensionamento da rede, utilizou-se os programas Googel Earth e Global
Mapperr para obtenção da topografia e cotas de terreno.
Capítulo 5. Dimensionamento da rede coletora de esgoto 18
Figura 8 – Topografia e cotas da região selecionada
Global Mapper e Google Earth
Capítulo 5. Dimensionamento da rede coletora de esgoto 19
Figura 9 – Topografia e cotas da região selecionada
Global Mapper e Google Earth
Vazão a montante = vazão dos trechos a montante + contribuições localizadas.
Vazão do trecho = taxa de contribuição linear x comprimento do trecho.
Vazão a jusante = vazão a montante + vazão do trecho.
Diâmetro mínimo: adotar 150 mm.
Vazão mínima: 1,5 L/s.
Capítulo 5. Dimensionamento da rede coletora de esgoto 20
Figura 10 – Dimensionamento da rede de esgoto por trechos
Autoria do grupo
Figura 11 – Dimensionamento da rede de esgoto por trechos
Autoria do grupo
Capítulo 5. Dimensionamento da rede coletora de esgoto 21
5.6 Poços de visita
Apresentação da localização dos poços de visita na região de estudo selecio-
nada.
Figura 12 – Identificação dos poços de visita
Autoria do grupo
5.7 Planta baixa
Apresentação da planta baixa da rede coletora de esgoto.
Capítulo 5. Dimensionamento da rede coletora de esgoto 22
Figura 13 – Planta baixa da rede coletora de esgoto
Autoria do grupo
5.8 Perfis longitudinais
Apresentação do perfil longitudinal de três arruamentos.
Capítulo 5. Dimensionamento da rede coletora de esgoto 23
Figura 14 – Perfil longitudinal da avenida Primavera
Autoria do grupo
Figura 15 – Perfil longitudinal da avenida Coronel Fabriciano
Autoria do grupo
Capítulo 5. Dimensionamento da rede coletora de esgoto 24
Figura 16 – Perfil longitudinal da avenida Celso Vasconcelos
Autoria do grupo
25
6 Abordagem dos sistemas de tratamento
Esse memorial contempla o dimensionamento de duas tecnologias tratamento
de esgoto sanitário e duas populações distintas respectivas a cada sistema. A unidade
de tratamento Fossa Séptica - Filtro Anaeróbio - Sumidouro atenderá a um restaurante
que atende 300 refeições diariamente, enquanto que as Lagoas de Estabilização
atenderão a uma cervejaria que produz 3400 m³ de bebidas diariamente.
6.1 Sistema fossa-filtro e sumidouro
O tratamento fossa-filtro funciona por gravidade, sem uso de energia elétrica e
é de fácil manejo e manutenção. Comumente utilizado por comunidades que geram
vazões relativamente pequenas, é empregado em áreas desprovidas de rede coletora
pública de esgoto sanitário. Essa solução tem capacidade de dar aos afluentes um
grau de tratamento compatível com sua simplicidade e custo. São tratamentos e no
caso do filtro, pela NBR 13969/1997.
A Fossa Séptica é um tratamento primário, normatizado pela NBR 7229/1993,
que transforma e separa a matéria sólida existente no esgoto doméstico. Elas são
fundamentais para o combate a doenças, verminoses e endemias, como a cólera, e
evitam o lançamento da poluição dos dejetos humanos no lençol freático, rios, lagos e
nascentes.
Os Filtros Anaeróbios, normatizados pela NBR 13969/1997, são construídos
para tratamento complementar da água após a fossa descrita anteriormente. São
caracterizados por um fluxo ascendente que obriga a passagem da água por uma
camada de pedra brita ou mídia plástica que originam microrganismos em sua superfície
que oxidam os poluentes do esgoto através de ação bacteriana.
O sumidouro é um poço sem laje de fundo que permite a infiltração (penetração)
do efluente da fossa séptica no solo. O diâmetro e a profundidade dos sumidouros
dependem da quantidade de efluentes e do tipo de solo.Os sumidouros podem ser
feitos com tijolo maciço ou blocos de concreto ou ainda com anéis pré-moldados
de concreto. Os sumidouros devem preservar a qualidade das águas superficiais e
subterrâneas, mediante estrita observância das prescrições da NBR 7229/1993: Projeto,
construção e operação de sistemas de tanques sépticos.
Capítulo 6. Abordagem dos sistemas de tratamento 26
Figura 17 – Sistema fossa-filtro e sumidouro
6.1.1 Dimensionamento da fossa séptica
Para o dimensionamento de uma fossa séptica para um restaurante que atende
230 refeições diariamente, foi utilizada a NBR 7229/1993. O volume útil total do tanque
séptico deve ser calculado pela equação:
V = 1000 +N(C.T +K.Lf)
Onde:
V = volume útil, em litros
N = número de pessoas ou unidades de contribuição
C = contribuição de despejos, em litro/pessoa x dia ou em litro/unidade x dia
(Tabela 1 da NBR 7229/1993);
T = período de detenção, em dias (Tabela 2 da NBR 7229/1993);
K = taxa de acumulação de lodo digerido em dias, equivalente ao tempo de
acumulação de lodo fresco (Tabela 3 da NBR 7229/1993);
Lf = contribuição de lodo fresco, em litro/pessoa x dia ou em litro/unidade x dia
(Tabela 1 da NBR 7229/1993)
Consultando a tabela 1 da NBR 7229/1993, tem-se que C (contribuição de
despejos) equivale a 25 litros/pessoa x dia, e que Lf (contribuição de lodo fresco)
equivale a 0,1 litro/pessoa x dia.
Capítulo 6. Abordagem dos sistemas de tratamento 27
Figura 18 – Contribuição
diária de esgoto (C) e de lodo fresco (Lf) por tipo de prédio e de
ocupante
NBR 7229/93
Consultando a tabela 2 da NBR 7229/1993, tem-se que o tempo de detenção
(T) é de 0,5 dias, ou 12 horas.
Figura 19 – Período de detenção dos despejos por faixa de contribuição diária.
NBR 7229/93
Considerando um intervalo de limpeza de 1 ano, e uma temperatura ambiente
de 27ºC, pode-se consultou-se a tabela 3 da NBR 7229/1993 e constatou-se que o
valor da taxa de acumulação de lodo (K) equivale a 57 dias.
Capítulo 6. Abordagem dos sistemas de tratamento 28
Figura 20 – Taxa de acumulação total de lodo (K), em dias, por intervalo entre limpezas e
temperatura do mês mais frio.
NBR 7229/93
Portanto, tem-se que o volume útil do tanque séptico é de 5186 litros.
V = 1000 + 230.(25.0, 5 + 57.0, 1)
V = 5186L
De acordo com a tabela 4 da NBR 7229/1993, a profundidade mínima útil para
fossas com volume útil de 6,0 m³ a 10,0 m³ é de 1,50 m, e a profundidade máxima útil
de 2,50 m. Portanto, adotou-se profundidade útil de 2,0 m e diâmetro de 2,0 m.
Figura 21 – Profundidade útil mínima e máxima por faixa de volume útil.
NBR 7229/93
Portanto, o volume interno útil do tanque séptico é de :
V til = pi.D
2
4 .H
V til = pi.2,0
2
4 .2, 0
V til = 6, 3m3
Capítulo 6. Abordagem dos sistemas de tratamento 29
Na construção do tanque séptico, deve-se aumentar mais 30 cm na altura para
a câmara de gases.
Figura 22 – Fossa Séptica. Fonte: Autoria do grupo
6.1.2 Dimensionamento do filtro anaeróbio
De acordo com a NBR 13696/97, para dimensionamento do filtro anaeróbio,
devemos utilizar a seguinte equação:
V til = 1, 6.N.C.T
Onde:
Capítulo 6. Abordagem dos sistemas de tratamento 30
V = volume útil, em litros;
N = número de pessoas ou unidades de contribuição;
C = contribuição de despejos, em litro/pessoa x dia ou em litro/unidade x dia
(ver Tabela 1 da NBR 7229/1993);
T = período de detenção, em dias (Tabela 2 da NBR 7229/1993);
K = taxa de acumulação de lodo digerido em dias, equivalente ao tempo de
acumulação de lodo fresco (Tabela 3 da NBR 7229/1993);
Lf = contribuição de lodo fresco, em litro/pessoa x dia ou em litro/unidade x dia
(Tabela 1 da NBR 7229/1993).
A contribuição de despejos (C) será a mesma utilizada para o dimensionamento
da fossa, ou seja, 25 refeições/pessoa x dia. Consequentemente, o tempo de detenção
(T) também será o mesmo de 0,5 , para uma contribuição diária de 230 refeições (N).
V til = 1, 6.N.C.T
V til = 1, 6x230x25x0, 5
V til = 4600litros
Dimensiona-se a altura do filtro anaeróbio pela seguinte equação:
H = h+ h1 + h2
Onde:
H a altura total interna do filtro anaeróbio;
h é a altura total do leito filtrante (limitada a 1,2metros);
h1 é a altura da calha coletora (limitada a 0,6 metros);
h2 é a altura sobressalente (variável)
Os valores de h1 e h2 adotados, foram 0,6 m e 0,3 m, respectivamente. Portanto,
tem-se que:
H = h+ h1 + h2
H = 1, 2 + 0, 6 + 0, 3
H = 2, 1m
Adotando um diâmetro de D=1,8 m, pode-se definir o volume útil (Vútil) e área
do filtro (Af) da seguinte forma:
V til = pi.D
2
4 .H
V til = pi.1,8
2
4 .2, 1
Capítulo 6. Abordagem dos sistemas de tratamento 31
V til = 5, 34m3
V til = AfxH
5, 34 = A.2, 1
Af = 2, 5m2
Figura 23 – Filtro Anaeróbio. Fonte: Autoria do grupo
6.1.3 Dimensionamento do sumidouro
Dimensionas-se a área do sumidouro através da seguinte equação:
Af = V eCp
Onde:
Af é a área da fossa ou sumidouro
Ve é volume efluente
Cp é o coeficiente percolação
De acordo com a tabela de absorção relativa do solo, adotou-se solo de argila
Capítulo 6. Abordagem dos sistemas de tratamento 32
arenosa com absorção relativa vagarosa, portanto, Cp=50.
Figura 24 – Absorção relativa do solo
Adotando o volume de efluente do sumidouro igual a 5000 litros, valor um pouco
superior ao efluente do filtro anaeróbio (4600 litros). Portanto, tem-se que a área do
sumidouro:
Af = V eCp
Af = 500050
Af = 100m2
Para dimensionamento do sumidouro, adotou-se altura de 2,0 metros e obteve-
se:
V til = pi.D
2
4 .H
5 = pi.D
2
4 .2
D = 1, 78m
Portanto, o diâmetro adotado é de 1,80 metros. Ressalta-se que a cota do fundo
deve estar o mais distante possível do lençol freático, no mínimo 1,50 metros.
Capítulo 6. Abordagem dos sistemas de tratamento 33
Figura 25 – Sumidouro. Fonte: Autoria do grupo
6.2 Lagoas de estabilização
Segundo Sperling (2002), lagoas anaeróbias têm sido utilizadas para tratamento
de esgotos domésticos e industriais orgânicos que apresentam grandes teores de DBO
(Demanda Bioquímica de Oxigênio), como por exemplo matadouros.
Apesar de as reações anaeróbias ocorrerem lentamente, as lagoas apresentam
grande eficiência das para remoção de DBO, variando em torno de 50% a 70%. Quanto
menos DBO um efluente apresenta, menos poluente ele é.
Essa eficiência se torna maior quando se instala uma lagoa facultativa após
a anaeróbia, pois a lagoa facultativa possui capacidade de remover o DBO sobressa-
lente da lagoa anaeróbia. Essa configuração se caracteriza como Sistema Australiano.
Capítulo 6. Abordagem dos sistemas de tratamento 34
Figura 26 – Sistema de lagoas anaeróbias seguidas de lagoas facultativas
Sperling (2002)
As lagoas anaeróbias são caracterizadas por serem mais profundas para di-
minuir a taxa de oxigenação do efluente. Sua instalação é vantajosa devida à baixa
utilização de tecnologias, que influenciam no baixo custo do sistema. A lagoa anaeróbia
também possibilita que a área da lagoa seja menor que a utilizada em sistemas que
apresentam somente lagoas facultativas instaladas.
A lagoa facultativa do sistema australiano apresenta menor área de ocupação,
pois o tratamento ocorrido na lagoa anaeróbia causa a diminuição de DBO a ser tratado
pela lagoa facultativa. Sendo assim, faz-se necessário que as instalações das lagoas
sejam feitas para que exista máxima eficiência no tratamento do efluente.
6.2.1 Dimensionamento da lagoa anaeróbia
Para dimensionamento da lagoa anaeróbia que possui vazão de 3.400m³/dia,
foi considerado um DBO afluente de 480mg/L (adotado).
Cálculo da carga de efluente
L = So.Q
Onde:
So é a concentração de DBO5 total do afluente (mg/L)
Q é a vazão
L é a carga de efluente em kg/dia
L = So.Q
L = 4800mgL x3400.10
3 L
diax10
−6 kg
mg
L = 1632Kg/dia
Capítulo 6. Abordagem dos sistemas de tratamento 35
Cálculo do volume requerido
V = LLv
Onde:
L é carga de efluente de DBO5;
Lv é a taxa de aplicação volumétrica;
Pela tabela de principais parâmetros de projeto das lagoas de estabilização, Lv
deve estar entre 0,1 e 0,35. Adotou-se Lv=0,15.
Figura 27 – Principais parâmetros de projeto das lagoas de estabilização
Lagoas de Estabilização - Volume 3 - 2ed - Von Sperling
Portanto, tem-se que:
V = 1632kg/dia0,15kgDBO5/m3.d
V = 10.880m3
Verificação do tempo de retenção hidráulico
Capítulo 6. Abordagem dos sistemas de tratamento 36
t = VQ
Onde:
t é tempo de retenção hidráulico em dias e deve atender aos limites da tabela
de principais parâmetros de projeto das lagoas de estabilização
V é volume requerido de 10880m³;
Q é a vazão dee 3400m³/dia;
t = 10880m
3
3400m3/dia
t = 3, 2dias
Determinação da área requerida
A = VH
Onde:
A é a área requerida em m²;
V é o volume requerido de 10.880m³;
H é profundidade em metros;
H deve estar dentro dos limites da tabela de principais parâmetros de projeto
das lagoas de estabilização, e deve variar de
3,0 m a 5,0 m. Pontanto, adotou-se H=3,0 m.
A = VH
A = 10880,0m
3
3,0m
A = 3626, 7m2
Por ser uma área muito extensa, dividiu-se em duas lagoas de 1813,35m² cada
lagoa.
O comprimento e largura devem obedecer um limite de 1-3m. Portanto, adotou-
se L/B=3,0 m.
A = L.B
1813, 35 = 3B2
B = 24, 6m
Portanto:
L = 3.B
L = 3x24, 6
Capítulo 6. Abordagem dos sistemas de tratamento 37
L = 73, 8m
Concentração de DBO efluente
Segundo Von Sperling, no livro “Lagoas de Estabilização” - Volume 3 - 2ed, a
eficiência de remoção de DBO adotada para lagoa anaeróbia é de E=60%.
DBOefluente(S) = 100−E100 .So
Onde:
So é a DBO afluente, adotado 480mg/L;
E é eficiência de remoção de DBO, adotado 60%;
DBOefluente(S) = 100−E100 .So
DBOefluente(S) = 100−60100 .480mg/L
DBOefluente(S) = 192mg/L
Ressalta-se que o efluente da lagoa anaeróbia é o afluente da lagoa facultativa.
Acumulação de lodo
Calcula-se a acumulação de lodo pel seguinte equação:
Acumulaoanual = 0, 04xhabitantes
Como a situação tratada nesse memorial não envolve número de habitantes, a
equação de acumulação de lodo ficou em função do número de habitantes (hab);
Tempo = H/3espessuradeumano
Figura 28 – Croqui das lagoas anaeróbias
Autoria do grupo
Capítulo 6. Abordagem dos sistemas de tratamento 38
6.2.2 Dimensionamento da lagoa facultativa
Para dimensionamento da lagoa facultativa que possui vazão de 3.400m³/dia,
foi considerado um DBO afluente de 192mg/L (DBO efluente da lagoa anaeróbia).
Cálculo da carga de efluente
L = So.Q
Onde:
So é a concentração de DBO5 total do afluente (mg/L). Ressalta-se que o DBO
afluente da lagoa facultativa é o DBO efluente da lagoa anaeróbia.
Q é a vazão
L é a carga de efluente em kg/dia
L = So.Q
L = 192mgL x3400.10
3 L
diax10
−6 kg
mg
L = 652, 8Kg/dia
Cálculo do volume requerido
V = LLs
Onde:
L é carga de efluente de DBO5;
Ls é a taxa de aplicação superficial;
Segundo Von Sperling, Ls pode ser calculado pela seguinte equação:
Ls = 350(1, 107− 0, 002.T )T−25
Onde T é a temperatura média do ar no mês mais quente. Adotando T=20ºC,
tem-se:
Ls = 350(1, 107− 0, 002.20)20−25
Ls = 253, 1kgDBO5/ha.dia
Pela tabela de principais parâmetros de projeto das lagoas de estabilização,
Ls deve estar entre 100 e 350kgDBO/ha.dia. Portanto, tem-se que:
Determinação da área requerida
A = LLs
Capítulo 6. Abordagem dos sistemas de tratamento 39
Onde:
L é a carga de efluente em kg/dia;
Ls é a taxa de aplicação superficial;
H é profundidade em metros;
A = VH
A = 652,,8kg/d253,1KgDBO5/ha.d
A = 2, 5792ha
A = 25.792m2
Por ser uma área muito extensa, dividiu-se em duas lagoas de 12.896m² cada.
O comprimento e largura devem obedecer um limite de 2-4m. Portanto, adotou-
se L/B=3,0 m.
A = L.B
12896 = 3B2
B = 65m
Portanto:
L = 3.B
L = 3x65
L = 196, 5m
Volume da lagoa
O volume da lagoa é calculado pela seguinte equação:
V = A.H
Onde H é a altura útil adotada.
H pode variar de 1,5 a 2,0 metros. Adotando H=1,8m, tem-se:
V = 25759m2.1, 8m
V = 46425, 6m3
Verificação do tempo de retenção hidráulico
t = VQ
Onde:
Capítulo 6. Abordagem dos sistemas de tratamento 40
t é tempo de retenção hidráulico em dias e deve atender aos limites da tabela
de principais parâmetros de projeto das lagoas de estabilização
V é volume requerido de 46425,6m³;
Q é a vazão dee 3400m³/dia;
t = 10880m
3
3400m3/dia
t = 13, 65dias
O tempo de detenção está dentro dos parâmetros estabelecidos na tabela de
“Principais parâmetros de projeto das lagoas de estabilização”.
Adoção de um valor para coeficiente de remoção de DBO(K) e corrigir
para temperatura estipulada.
Kt = K20.θT−20
Onde:
T é a temperatura estipulada (23º é a temperatura estipulada adotada);
θ é um valor tabelado (1,05)
Sabe-se que K20 = 0, 27d−1
Portanto, tem-se que:
Kt = K20.θT−20
Kt = 0, 27.1, 0523−20
Kt = 0, 31d−1
Estimativa da quantidade de DBO solúvel
O regime hídrico de mistura completa foi calculado pelo equação:
S = So1+K.t
Onde
So é a a quantidade de DBO efluente em kg/dia
S = 192mg/L1+0,31d−1.13,65dias
S = 36mg/L
S=36mg/Lé a quantidade de DBO solúvel efluente.
Capítulo 6. Abordagem dos sistemas de tratamento 41
Estimativa de DBO particulada efluente
DBOparticulada = 0,35mgDBOparticuladaL .SS
Onde SS é a concentração permitida de sólidos suspensos efluentes em mg/L.
Adotando SS=80 mg/L, tem-se:
DBOparticulada = 0,35mgDBOparticuladaL .80mg/L
DBOparticulada = 28mgDBOparticuladaL
Cálculo do DBO total efluente
DBOtotalefluente = DBOsoluvel +DBOparticulada
DBOtotalefluente = 36 + 28
DBOtotalefluente = 64mgL
Eficiência na remoção da DBO
E = So−SfSo .100
E = 192−64192 .100
E = 66, 7%
Área total requerida para todo o sistema
Calculou-se a área líquida total (Alqt) pela soma das áreas da lagoa anaeróbia
(Aana) e da lagoa facultatica (Afac).
Alqt = Aana+ Afac
Alqt = 0, 362667ha+ 2, 57952ha
Alqt = 2, 94187ha = 29.418, 7m2
Área total requerida em todo o sistema
Geralmente a área requerida de todo o sistema está entre 25% a 33% maior do
que a área líquida calculada a meio altura Von Sperling. Adotando 30%, tem-se:
At = 1, 30.Alqt
At = 1, 30x2, 94ha = 3, 77ha
At = 38244, 31m2
Capítulo 6. Abordagem dos sistemas de tratamento 42
Figura 29 – Croqui das lagoas facultativas
Autoria do grupo
6.2.3 Dimensionamento da lagoa de maturação
Para dimensionamento da lagoa de maturação que possui vazão de 3.400m³/dia,
foi considerado temperatura (T) de 23ºC (líquido) e coliformes fecais do esgoto bruto
igual a 5.107CF/100ml
Dados de entrada:
Número de lagoas facultativas= 2
Comprimento de cada lagoa facultativa (L)=196,5m
Largura de cada lagoa facultativa (B)= 65m
Profundidade da lagoa facultativa (H)=1,8m
Tempo de detenção hidraulico=13,65dias
Remoção de coliformes fecais nsa lagoas facultativas
Adotando regime hidráulico de fluxo diperso, calcula-se o número de dispersão
(d) pela seguinte equação:
Capítulo 6. Abordagem dos sistemas de tratamento 43
d = 1L
B
d = 1196,6m
65m
d = 0, 33
Utilizando a equação para fluxo disperso, calcula-se o coeficiente de remoção
de coliformes
Kb = 0, 542.H−1,259
Kb = 0, 542x1, 8−1,259
Kb = 0, 26d−1(20C)
Sabe-se que θ=1,07, valor retirado da tabela “principais parâmetros de projeto
das lagoas de estabilização”. Para 23ºC, tem-se:
Kbt = Kb20.θT−20
Kbt = 0, 26.1, 0723−20
Kbt = 0, 32d−1
Cálculo da concentração de efluente de coliformes
a = 2
√
1 + 4K.t.d
Onde:
t é o tempo de detenção hidráulico, igual a 13,65 dias;
d é o número de dispersão;
e K coefiente de remoção de coliformes (K=Kbt=0,32);
a = 2
√
1 + 4x0, 32x13, 65x0, 33
a = 2, 6
Calcula-se então o número de coliformes fecais (N) a cada 100ml de efluente.
N = No. 4ae
1
2d
(1+a)2.e
a
2d−(1−a)2e−a2d
N = 5.107. 4x2,6e
1
0,66
(1+2,6)2.e
2,6
0,66−(1−2,6)2e
−2,6
0,66
N = 7, 1.105CF/100ml
Cálculo da eficiêcia de remoção dos coliformes fecais:
E = No−NNo .100
Capítulo 6. Abordagem dos sistemas de tratamento 44
E = 5,0.10
7−7,1.105
5,0.107 .100
E = 98, 58%%
Alternativa de lagoa de maturação em série
Adotando tempo de retenção total igual a 12 diasa (4 para cada lagoa):
V = t.Q
Onde:
t é o tempo de retenção hidráulico de 13,65 dias;
Q é a vazão de 3400m³/dia;
V = t.Q
V = 4x3400
V = 13.600m2,
Dimensão das lagoas
Adotando a profundidade H igual a 1,0 m, tem-se que a área superfial de cada
lagoa é a razão do volume pela altura, tem-se:
A = VH
A = 136001
A = 13.600m2
Para encontrar a área superficial total, multiplica-se por 3:
At = 13.600x3
At = 40.800m2
Dimensões das lagoas
Adotando L/B=1 (lagoas quadradas), tem-se:
L = B = 117, 0m
Portanto:
L=117,0m
B=117,0m
H=1,0m
Capítulo 6. Abordagem dos sistemas de tratamento 45
A área total requerida pela lagoa de maturação é em torno de 25% superior a
área líquida determinada, portanto:
40.800m2.1, 25 = 51.000m2
Figura 30 – Croqui das lagoas de estabilização
46
7 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
1) Tsutiya M. T. e Sobrinho, P. A. Coleta e Transporte de Esgoto Sanitário. Departa-
mento de Engenharia hidráulica da escola politécnica de São Paulo. 1999.
2) Nuvolari, A. (coordenação). Esgoto sanitário – coleta, transporte, tratamento e
reúso agrícola. 2ª edição revisada e ampliada.2011.
3) Plano Municipal de Saneamento Básico de Vila Velha/ES- SISTEMA DE ABAS-
TECIMENTO DE ÁGUA E ESGOTAMENTO SANITÁRIO.
4) SISTEMA NACIONAL DE INFORMAÇÕES SOBRE SANEAMENTO (SNIS).
Disponível em: <www.snis.gov.br> Acesso em: 20 maio. 2016.
5) AZEVEDO NETO, J.M.; BOTELHO, M.H.C.; GARCIA, M. - A Evolução dos
Sistemas de Esgotos- Engenharia Sanitária, voI. 22, n“ 2, p. 226 - 228 - 1983.
6) BRASIL: Ministério do Meio Ambiente. Resolução CONAMA nº 307, de 5 de
julho de 2002.
7) ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7229: Projeto,
construção e operação de sistemas de tanques sépticos. Setembro, 1993.
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	Sumário
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	Objetivos
	Objetivos gerais
	Objetivos específicos
	Importância econômica do sistema de coleta e de tratamento de efluentes
	Conceito de esgoto doméstico
	Dimensionamento da rede coletora de esgoto
	Dados populacionais
	Consumo Per Capita
	Variações de consumo
	Vazões
	Dimensionamento da rede
	Poços de visita
	Planta baixa
	Perfis longitudinais
	Abordagem dos sistemas de tratamento
	Sistema fossa-filtro e sumidouro
	Dimensionamento da fossa séptica
	Dimensionamento do filtro anaeróbio
	Dimensionamento do sumidouro
	Lagoas de estabilização
	Dimensionamento da lagoa anaeróbia
	Dimensionamento da lagoa facultativa
	Dimensionamento da lagoa de maturação
	REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS