sugestoes TCC MUSSAMA (2019)

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DIMENSIONAMENTO DE UMA ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUAS RESÍDUAS SIMPLIFICADA PARA O MUNICÍPIO DE QUELIMANE
Isac Toaya Mussama
UNIVERSIDADE ZAMBEZE
FACULDADE DE ENGENHARIA AMBIENTAL E DOS RECURSOS NATURAIS
DIMENSIONAMENTO DE UMA ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUAS RESÍDUAS SIMPLIFICADA PARA O MUNICÍPIO DE QUELIMANE
Isac Toaya Mussama
Chimoio 
2019
UNIVERSIDADE ZAMBEZE
FACULDADE DE ENGENHARIA AMBIENTAL E DOS RECURSOS NATURAIS
DIMENSIONAMENTO DE UMA ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUAS RESÍDUAS SIMPLIFICADA PARA O MUNICÍPIO DE QUELIMANE
Isac Toaya Mussama
Orientador: Eng. JoneChacuindaSumbulero, Msc.
Co–Orientador: Eng. Morais Caetano de Carmo
Monografia submetida à Faculdade de Engenharia Ambiental e dos Recursos Naturais, Universidade Zambeze, Chimoio, em cumprimento dos requisitos para à obtenção do Grau de Licenciado em Engenharia Ambiental e dos Recursos Naturais.
	
Chimoio, 2019
DECLARAÇÃO
Eu, Isac Toaya Mussama, declaro que esta monografia é resultado do meu próprio trabalho e está a ser submetida para a obtenção do grau de Licenciado na Universidade Zambeze, Chimoio.
Ela não foi submetida antes para obtenção de nenhum grau ou para avaliação em nenhuma outra Universidade.
______________________________________________________________
(Isac Toaya Mussama)
Chimoio,_____ de _____________________201 __
DEDICATÓRIA
Dedico este trabalho:
A minha mãe: Ancha Ossumane Gramane.
Pela vida, paciência e dedicação durante toda a minha trajectória.
Aos meus irmãos.
A vocês dedico esta obra do fundo do meu coração, sei que não é suficiente por forma gratificar-vos por tudo que fizeram e tem feito por mim. O meu muito obrigado!
AGRADECIMENTO
Em primeiro lugar agradeço a Deus, por ter me capacitado, instruído e dado forças para que chegasse até aqui. Sem Ele e sua mão poderosa a me guiar, nada disso teria sido possível. À Ele toda honra e glória dessa conquista.
Aos meus queridos paisAncha Ossumane Gramane e Almeida Silva Cussiua e irmãospor todo o apoio emocional e financeiro ao longo do meu curso, o que me deu a possibilidade de realizar um sonho, me formar engenheiro ambiental.
A todos os meus docentes do curso de Engenharia Ambiental e dos Recursos Naturais, em especial aos docentesJoneChacuindaSumbulero e Morais Caetano de Carmo, que me aceitaram como orientando, e que sempre me ajudaram nos momentos de dificuldade, ao docente Belarmino Muceliua e JentiaCangola, que me ajudaram durante minha caminhada científica, e ao engenheiro Baptista Boanha, que me orientou na determinação da aptidão da área de estudo com vistas à instalação da estação de tratamento das águas residuais.
Ao senhor ObetBoroma e aos meus aos irmãos do condomínio e colegas, que estiveram sempre ao meu lado, em todos os momentos, tendo sempre uma palavra de apoio ou simplesmente contribuindo para momentos de distracção e diversão. Aqui vai o meu agradecimento muito especial à JamalCharles;HalidMacuede;Gervásio Magaia; Dionilde Cussiua; Tonito Sérgio;Albino José; Wilson Paulino; Amílcar Raja; Manuel Binze; Leonardo Manejo; Benedito Gimo; Alcino Ihacoto;Nelma Eugénio; Lurdes Marucane; Joana Arlindo; TilzaCacué ePalmira Taunde.
Aos funcionários da faculdade de Engenharia aAmbiental e dos Recursos Naturais que sempre me atenderam de forma respeitosa e eficiente.
À minha actual namorada por toda a sua paciência, carinho e compreensão em todos os momentos do curso.
E por fim, o meu MUITO OBRIGADO a todos os que, directa ou indirectamente, contribuíram de alguma forma para esta realização.
Não ganhamos pelo que desejamos, mas ganhamos pelo que trabalhamos.
(Autor Desconhecido)
ÍNDICE
RESUMO	i
ABSTRACT	ii
LISTA DE FIGURAS	iii
LISTA DE TABELAS	v
LISTA DE SÍMBOLOS E ABREVIATURAS UTILIZADOS	vii
CAPÍTULO I – INTRODUÇÃO	1
1.1.	JUSTIFICAÇÃO	2
1.2.	PROBLEMATIZAÇÃO	3
1.3.	Hipóteses	4
1.4.	Objectivos	4
1.4.1.	Geral	4
1.4.2.	Específicos	4
CAPÍTULO II – FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA	5
2.1.	Sistemas de Informação Geográfica	5
2.1.1.	Modelos de Localização	5
2.1.2.	Modelos de dados e operações de análise espacial	6
2.2.	Método AHP	8
2.3.	Águas residuárias	12
2.3.1.	Estação de tratamento de águas residuais	13
2.3.2.	Tratamento de águas residuais	13
2.3.3.	Métodos e Etapas de Tratamento	14
2.3.4.	Tratamento Preliminar	15
2.3.5.	Tratamento Primário	19
2.3.6.	Tratamento Secundário	19
2.3.7.	Sistema de Filtros biológicos	19
2.3.8.	Sistema de Lodo Activado	25
2.3.9.	Tratamento Terciário	29
2.3.10.	Tratamento de águas residuais em Moçambique	30
CAPÍTULO III – METODOLOGIA	32
3.1.	Caracterização da área em estudo	32
3.2.	Materiais	34
3.3.	Métodos	34
3.3.1.	Selecção de áreas para instalação da estação de tratamento das águas residuais	35
3.3.2.	Descrição de cada parâmetro de análise para identificação da melhor área para instalação da estação de tratamento de águas residuais da área de estudo	35
3.3.3.	Operações para obtenção do mapa final	38
3.3.4.	Estudos preliminares	38
3.3.5.	Dimensionamento do tratamento preliminar	40
3.3.6.	Dimensionamento da caixa de areia	42
3.3.7.	Dimensionamento do decantador primário	43
3.4.	Dimensionamento do tratamento secundário	44
3.4.1.	Dimensionamento do filtro biológico	44
3.4.2.	Dimensionamento do lodo activado	46
3.4.3.	Dimensionamento do tanque de aeração ou reactor	47
3.4.4.	Dimensionamento decantador secundário	50
3.5.	Métodos de análise dos resultados	51
CAPÍTULO IV – RESULTADOS E DISCUSSÃO	52
4.1.	Selecção de áreas para instalação da estação de tratamento de águas residuais	52
4.1.1.	Obtenção do mapa final	62
4.2.	Dimensionamento da estação de tratamento de águas residuais	65
4.2.1.	Estudos preliminares	65
4.3.	Dimensionamento do tratamento preliminar	68
4.2.1.	Dimensionamento da caixa de areia	71
4.2.2.	Dimensionamento do decantador primário	72
4.3.	Dimensionamento do tratamento secundário	74
4.3.1.	Dimensionamento do filtro biológico	74
4.3.2.	Dimensionamento do lodo activado	79
4.3.3.	Dimensionamento do tanque de aeração ou reactor	80
4.3.4.	Dimensionamento do decantador secundário	89
4.3.5.	Análise dos resultados: comparação entre e a área total, a eficiência e custos.	91
CAPÍTULO V – CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES	94
5.1.	Conclusões	94
5.1.	Recomendações	95
CAPÍTULO VI – REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS	, APÊNDICE, ANEXOS	96
6.1.	Referências bibliográficas	96
6.2.	Apêndice	101
6.3.	Anexos	105
RESUMO
ABSTRACT
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 – Estrutura Hierárquica genérica de problemas de decisão.	9
Figura 2 – Modelo de caixa de areia.	17
Figura 3 – Esquema de uma Calha Parshall convencional.	18
Figura 4 – Fluxograma típico de um sistema empregando filtro biológico.	20
Figura 5 – Desenho esquemático de um filtro biológico de baixa carga.	22
Figura 6 – Desenho esquemático de um filtro biológico de alta carga. Fonte:	23
Figura 7 – Esquema lodo activado.	26
Figura 8 – Esquema de tratamento biológico por lodo activado convencional.	27
Figura 9 – Esquema do tratamento de esgotos lodos activados do tipo regime intermitente.	28
Figura 10 – Mapa de Localização da Área de Estudo.	32
Figura 11 – Fluxograma de etapas e procedimentos do trabalho.	33
Figura 12 – Mapa de aptidão para instalação da estação de tratamento de águas resíduas em função da distância da cobertura vegetal (Índice de vegetação).	53
Figura 13 – Mapa de aptidão para instalação da estação de tratamento de águas resíduas em função da distância de Áreas Edificadas.	54
Figura 14 – Mapa de aptidão para instalação da estação de tratamento de águas resíduas em função da distância de Aeroporto.	55
Figura 15 – Mapa de aptidão para instalação da estação de tratamento de águas resíduas em função da distância do uso e ocupação do solo.	56
Figura 16 – Mapa de aptidão para instalação da estação de tratamento de águas resíduas em função da distância de Rios.	57
Figura 17 – Mapa de aptidão para instalação da estação de tratamento de águas resíduas em função da distância de Lagoas.	58
Figura 18 – Mapa de aptidão para instalação da estação de tratamento de águas resíduas em função da distância de Bacias Hidrográficas.	59Figura 19 – Mapa de aptidão para instalação da estação de tratamento de águas resíduas em função da distância da topografia (declividade).	60
Figura 20 – Mapa de aptidão para instalação da estação de tratamento de águas resíduas em função da distância de Vias de acesso.	61
Figura 21 – Mapa de aptidão para instalação da estação de tratamento de águas residuais para o município de Quelimane e função de critérios ambientais.	62
Figura 22 – Mapa de aptidão para instalação da estação de tratamento de águas residuais para o município de Quelimane e função de critérios técnicos.	63
Figura 23 – Mapa de aptidão final para instalação da estação de tratamento de águas residuais para o município de Quelimane.	64
Figura 24 – Recta do crescimento populacional do município de Quelimane.	65
Figura 25 – Curva de eficiência para filtros biológicos de um único estágio.	76
Figura 26 – Planta e corte do tratamento preliminar.	107
Figura 27 – Planta e corte de tratamento primário – Decantador Primário.	100
Figura 28 – Planta e corte de filtro biológico (FBP) de único estágio.	101
Figura 29 – Planta de corte do sistema do lodo activado.	102
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 – Escala Fundamental de Saaty para julgamentos comparativos.	10
Tabela 2 – Índices de Consistência Randómicos (IR).	11
Tabela 3 – Operações, processos e sistemas de tratamento frequentemente utilizados para remoção de poluentes.	15
Tabela 4 – Características dos filtros biológicos conforme o tipo.	23
Tabela 5 – Propriedades dos meios suporte empregados em filtros biológicos.	24
Tabela 6 – Vantagens e desvantagens dos filtros biológicos percoladores.	24
Tabela 7 – Vantagens e desvantagens do tratamento aeróbio por lodos activados.	29
Tabela 8 – Resumo das etapas de tratamento de águas residuais.	30
Tabela 9 – Valores de classificação do factor de Índice de Vegetação.	35
Tabela 10 – Valores de classificação do factor de Uso e Ocupação do Solo.	36
Tabela 11 – Valores de classificação do factor de Rede hidrográfica.	36
Tabela 12 – Valores de classificação do factor de Topografia (Declividade).	37
Tabela 13 – Valores de classificação do factor de Vias de acesso.	37
Tabela 14 – Crescimento populacional do município de Quelimane.	38
Tabela 15 – Dimensões usuais das barras das grades.	40
Tabela 16 – Limites de Aplicação: Medidor de Calha Parshall com escoamento livre.	42
Tabela 17 – Análise das áreas de maior aptidão no município de Quelimane.	60
Tabela 18 – Valores das vazões máxima, media e mínima, encontradas para os anos 2019 e 2039.	63
Tabela 19 – Tabela climática do município de Quelimane.	63
Tabela 20 – Dimensões padronizadas para seções estranguladas entre 1” e 10’ e dos expoentes n e λ.	65
Tabela 21 – Limites para a classificação dos filtros biológicos.	73
Tabela 22 – Relação dos tipos de sistema de lodo activado com a relação A/M.	77
Tabela 23 – Relação da idade do lodo com o tipo de sistema de lodo activado.	79
Tabela 24 – Concentração de saturação de oxigénio (mg/L) em função da temperatura e altitude.	85
Tabela 25 – Área total; eficiência e custos de todos os sistemas dimensionados.	89
Tabela 26 – Matriz de comparação par a par pelo método AHP de critérios ambientais.	98
Tabela 27 – Matriz de comparação par a par pelo método AHP de critérios técnicos.	98
Tabela 28 – Matriz normalizada de critérios ambientais.	99
Tabela 29 – Matriz normalizada de critérios técnicos.	99
Tabela 30 – Pesos atribuídos às variáveis critérios ambientais.	99
Tabela 31 – Calculo de vector .	100
Tabela 32 – Pesos atribuídos às variáveis critérios técnicos.	101
Tabela 33 – Matriz de comparação par a par pelo método AHP de ambientais e técnicos.	101
Tabela 34 – Matriz normalizada de ambientais e técnicos.	101
Tabela 35 – Pesos atribuídos dos critérios ambientais e técnicos.	102
LISTA DE SÍMBOLOS E ABREVIATURAS UTILIZADOS	Comment by user: Por questoes de organizacao sugeria separar os simbolos e abreviaturas
	A
	Área
	A/M
	Relação alimento/microrganismos ou carga de lodo
	ABNT
	Associação Brasileira de Normas Técnicas
	Au
	Área útil
	B
	Largura da caída de areia
	Ce
	Eficiência efectiva
	CL
	Concentração de OD mantida no líquido no reactor
	Cn
	Taxa de aeração média
	Csw
	Concentração de saturação de oxigénio no líquido do reactor
	D (d) 
	Diâmetro
	DBO 
	Demanda biológica de oxigénio
	E
	 Eficiência do sistema
	E20° 
	Eficiência do filtro biológico a 20°C
	EDP1
	 Eficiência do decantador primário
	ET°mín
	Eficiência do filtro biológico
	ETAR 
	Estação de Tratamento de Águas Residuais
	ETE 
	Estação de Tratamento de Esgoto
	F 
	Factor de recirculação
	fb’ 
	Fracção biodegradável de sólidos solúveis imediatamente após a sua geração no sistema
	fH
	Factor de correcção da concentração de saturação de OD pela altitude
	FPB 
	Filtros biológicos percoladores
	H (h) 
INE
	Altura
Instituído Nacional de Estatística 
	Kd
	Coeficiente de respiração endógena
	KS 
	Constante de saturação
	L
	Comprimento 
	LANDSAT
MISAU
	Land RemoteSensingSatellite
Ministério da Saúde
	n; 𝜆
	Coeficientes
	NBR 
	Norma Brasileira
	NDVI
	NomalizedDifferenceVegetationIndex
	P 
	 Potência dos aeradores
	Q
Q
	Taxa de utilização do substrato
Vazão 
	Q méd
	Vazão média
	qmáx
	Taxa de utilização máxima
	Qmáx
	Vazão máxima 
	Qmin
	Vazão mínima
	QPC
	Quota per capta de água
	Qr
	Vazão de recirculação
	Qw
	Volume de solo a ser descartado diariamente
	R
	Coeficiente de retorno
	R
	Razão de recirculação
	RO
	Requisito de oxigénio
	S
	Secção transversal do canal
	S’0
	DBO afluente ao decantador primário
	S0
	Concentração de DBO afluente no sistema
	Se
	Taxa de lançamento de DBO5 no corpo receptor
	SRTM
	Shuttle Radar TopographyMission
	T
	Tempo de detenção hidráulica
	TAH
	Taxa de aplicação hidráulica
	TAS
	Taxa de aplicação de sólidos
	Tºmín
	Temperatura crítica ou mínima
	Ts
	Taxa de escoamento superficial
	V
	Volume
	Vmin
	Velocidade mínima
	X
	Ano
	XU
	Concentração de biomassa na linha de recirculação
	XV
	Concentração de sólidos em suspensão voláteis
	Y
	População
	Y
	Coeficiente de produção celular
	Z
	Rebaixo da Calha Parshall ou altura do degrau antes da calha Parshall
	Α
	Coeficiente de transferência de oxigénio
	
	Factor de correcção
	ΔX
	Produção de lodo estimada
	θc
	Idade do lodo ou tempo de detenção da biomassa
	μmáx
	Taxa de crescimento específico máximo
	
	Pi
	
vii
CAPÍTULO I – INTRODUÇÃO
Todas as comunidades produzem efluentes líquidos, resíduos sólidos e emissões gasosas. Os efluentes líquidos (águas residuais) são constituídos, fundamentalmente, pela água fornecida à comunidade após utilização. Segundo METCALF & EDDY (2003) apudCAROÇO (2009), uma água residual urbana pode ser definida como sendo uma combinação de águas, incluindo a água abastecida após utilização, água subterrânea, e, também, água pluvial, que transportam subprodutos, orgânicos e inorgânicos provenientes de residências e estabelecimentos comerciais e industriais.
As infra-estruturas de uma estação de tratamento das águas residuais são essenciais ao desenvolvimento das sociedades, contribuindo para a melhoria da qualidade de vida dos cidadãos, saúde pública, desenvolvimento das actividades económicas e protecção do meio ambiente (FRAZÃO, 2015). Segundo POLIDOO (2013), o grande crescimento da economia, da urbanização e da população reflecte em um aumento da necessidade de abastecimento de água tratada. A consequência disto é o aumento na geração de esgoto. Se não tratado, o volume de poluição nos corpos receptores aumenta, e esta gradual e constante deterioração dos recursos hídricos dificulta e encarece o tratamento da água.
A falta de tratamento das águas residuais e condições inadequadas de saneamento pode contribuir para a proliferação de inúmeras doenças parasitárias e infecciosas, além da degradação de corpos hídricos, que poluindo áreas receptoras pode causar desequilíbrios ecológicos e destruir os recursos naturais da região atingida ou mesmo dificultando o aproveitamento desses recursos naturais pelo homem. A disposição adequadados esgotos é essencial para a protecção da saúde humana e uma questão de qualidade de vida (TELLES, 2014).
Segundo SAMPAIO (2009), a ausência total ou parcial de serviços públicos de esgotos sanitários nas áreas urbanas, suburbanas e rurais exige a implantação de algum meio de disposição dos esgotos locais com o objectivo principal de evitar a contaminação do solo e da água.
As Estações de Tratamento de Águas Residuais (ETAR) são instalações destinadas ao tratamento das águas residuais de origem doméstica e industrial para depois serem escoadas para o mar ou rios com um nível de poluição reduzido, definido com base na regulamentação exigida para a preservação dos recursos hídricos e do meio ambiente, a fim de evitar a sua contaminação (MEIRELES, 2011 apud JANE, 2017). 
O presente trabalho tem por objectivo dimensionar uma estação de tratamento de águas resíduas simplificada para o município de Quelimane.
1.1. JUSTIFICAÇÃO
O tema do presente trabalho de pesquisa foi escolhido por ter constatado, que o município de Quelimane não conta, actualmente, com uma estação de tratamento de seus efluentes.A falta de acesso de uma ETAR consiste em um problema, essencialmente, pela contaminação e propagação de doenças causadas por esta ineficiência.
Segundo o Diário da Zambézia (2017); MISAU (2009), a província da Zambézia é mais afectada em ordem decrescente o município de Quelimane, tem vindo a registar aumento de casos da malária, apesar dos esforços que as autoridades sanitárias têm vindo a envidar para o seu combate. Só nas primeiras 11 semanas de 2016, o sector de Saúde registou aumento de casos da doença em 17.4% quando comparado com igual período do presente ano, ao passar-se de 246.432 casos contra mais de 289 mil casos de 2017, facto que segundo as autoridades sanitárias explicam que tudo isso deve-se a fraca observância por parte das comunidades dos métodos de prevenção e combate da doença.
Tendo em conta estes pontos de partida, pode se notar que o tema do presente trabalho possui uma ampla relevância, quer no campo científico, quer no campo económico, bem como na área social.
A relevância científica do presente tema, reflecte-se no facto de que além de trazer novas abordagens no que tange o dimensionamento de uma estação de tratamento de águas resíduas simplificada para o município de Quelimane, vai ajudar nas futuras pesquisas que forem realizadas em outras estações de tratamento de águas resíduas.
A relevância económica do projecto esta directamente relacionada com a redução dos custos por parte do governo, para o tratamento de doenças relacionadas a falta de um sistema adequado para o tratamento das águas resíduas. Por fim a relevância social reside no facto do trabalho avançar com medidas dentro do contexto político-legal que dão enfâse ao bem-estar dos cidadãos.
1.2. PROBLEMATIZAÇÃO
O problema de poluição faz se sentir muito nas zonas urbanas. As principais fontes de poluição são os efluentes urbanos, resíduos sólidos, fecalismo a céu aberto e os derrames de produtos derivados de hidrocarbonetos associados a actividade portuária.
Em relação aos efluentes urbanos deve-se referir que os municípios moçambicanos não têm infra-estruturas suficientes para a captação e tratamento destes, razão pela qual a maioria dos efluentes é drenada directamente para o mar ou rios adjacentes, contaminando assim os ecossistemas e aquíferos costeiros. Deve-se referir que os municípios da Beira e Quelimane estão abaixo do nível médio do mar. A fraca capacidade dos municípios para recolher e tratar os resíduos das cidades tem contribuído para que estes sejam arrastados pelas águas das chuvas para lugares impróprios. 
No município de Quelimane, constatou-se que os resíduos eram depositados nos pântanos de mangal, nos arredores da cidade, onde durante as marés vivas são arrastados pelas correntes para o mar. Este facto tem impacto negativo sobre a saúde pública pois resulta em epidemias como diarreias, cólera e malária, com foco nos períodos de chuvas. Diante destas constatações, surge uma questão de partida:
Qual é o melhor sistema para tratamento de águas residuais de maneira a minimizar a contaminação dos rios e as doenças associadas a esta no município de Quelimane?
1.3. Hipóteses
Hipótese 1
Todos os sistemas de tratamento de esgoto devem possuir uma eficiência na remoção de DBO mínima de 60%, salvo em casos em que haja estudos de autodepuração do corpo hídrico comprovando o atendimento às metas do enquadramento do corpo receptor. 
Hipótese 2
A ETE com vazões de dimensionamento superior a 250 L/s deve ter mais de um decantador primário. 
Hipótese 3
Para acelerar os mecanismos de degradação que ocorreriam naturalmente nos corpos receptores, inclui-se no tratamento secundário de esgotos domésticos, uma etapa biológica.
1.4. Objectivos
1.4.1. Geral
· Dimensionar uma estação de tratamento de águas resíduas simplificada para o município de Quelimane.
1.4.2. Específicos
· Determinar a aptidão da área de estudo com vistas à instalação da estação de tratamento das águas residuais;
· Dimensionar sistemas de tratamento por filtro biológico e lodo activado;
· Compararos sistemascom os parâmetros eficiência, área e aspecto económico.
CAPÍTULO II – FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
2.1. Sistemas de Informação Geográfica
Os sistemas de informação geográfica (SIG) podem ser definidos como uma tecnologia que gere, analisa e divulga o conhecimento e informação geográfica, permitindo simultaneamente a sua fácil visualização e manipulação (SOARES, 2004 apud COSTA, 2007). Estas tarefas são executadas sob três pressupostos: através dos dados geográficos apresentados, no espaço e representados por intermédio de mapas, os seus atributos (dados alfanuméricos em forma de tabelas) e por fim as relações entre os diversos elementos/objectos existentes nesse mesmo espaço, proporcionam deste modo a gestão de bases de dados, a visualização e análise de mapas, permitindo a realização de planeamento estratégico e previsão de determinados resultados (SOARES, 2004 apud COSTA, 2007).
Predominantemente, os SIG funcionam como ferramentas para análise espacial e modelação geográfica, visto possibilitarem a utilização de grandes quantidades de dados e informação, assim como a sua análise e modelação (SOARES, 2004 apud COSTA, 2007).
2.1.1. Modelos de Localização
Segundo COSTA (2007), os modelos de localização podem ser definidos como métodos, matemáticos ou não, que apresentam ferramentas capazes de determinar com maior ou menor precisão qual (ais) o(s) melhor(es) local(is) para a localização de um equipamento tendo em consideração a conjugação de diversos factores (variáveis) determinantes na análise. A denominação equipamento pode ser substituída por aeroportos, centros comerciais, escolas, etc.
Estes modelos surgem quando existe um problema de localização espacial para resolver. Certamente que este não surge como acto isolado, ele é fruto de uma consciencialização para que de uma forma rigorosa seja determinado o melhor local para a implementação de um determinado objecto.
A determinação das melhores localizações para qualquer equipamento deve estar associada a um modelo ou conjunto de procedimentos explícitos visando a sua definição espacial. Esses modelos são testados e de certa forma “postos à prova”, na medida em que vão ajudar, com o seu aperfeiçoamento, a um aumento do rigor no alcance dos objectivos. Além de tudo isto, quando se contextualiza estas situações existem outros factores a ter em conta (COSTA, 2007). Deste modo temos:
· A localização dos objectos (equipamentos);
· O número de objectos que têm de ser localizados;
· A dimensão dos objectos;
· A relação dos objectos com os outros objectos que o circundam (como isso influencia a sua localização).
Relativamente à localização dos objectos propriamente ditos, está dependente do problema em análise. Existem casos onde o objectivo é localizar os objectos (equipamentos), perto de certos locais, minimizando deste modo os custos no transporte e tempo. Existem igualmente outros casos em que se pretendeter um determinado equipamento longe de linhas de água, para reduzir a sua poluição ou outros ainda longe de povoações, no sentido de maximizar qualidade de vida das populações.
O número de objectos (equipamentos) a localizar, bem como a dimensão dos mesmos, está relacionado com o tipo de objectivos estipulados por determinado serviço, ou empresa. Pode, como exemplo, ser mais benéfico um menor número de equipamentos, mas com maior dimensão, ou o contrário, se for menos dispendioso localizar um maior número de equipamentos mas de menor dimensão.
A forma como os objectos se relacionam, num determinado ambiente, é extremamente importante porque este pode determinar (sendo mesmo a chave), a resolução do problema inicial.
2.1.2. Modelos de dados e operações de análise espacial
Os modelos representam abstracções, de forma a facilitarem a interpretação de sistemas complexos. Os SIG apresentam modelos de localização, como o presente trabalho.
A definição de um modelo de dados (num contexto geográfico, ou mais explicitamente, no contexto de uma aplicação SIG), implica que se tomem em consideração os objectivos do modelo enquanto representação isomórfica da realidade em estudo.
Os modelos de dados, tendem a ser estruturados tendo em conta a análise espacial que será realizada. Na análise de redes este tipo de modelo apresenta grandes vantagens. No entanto não permite uma análise global do espaço, ao não efectuar uma conjugação integral e vertical de todos os temas que ocorre em cada local do espaço (NEVES etal., 2001 apudGUIOMAR, 2006).
A informação pode ser representada geograficamente de modo:
Espacial – efectuando a descrição da localização dos elementos geográficos, bem como, das relações existentes entre outros elementos que ocorrem no universo espacial.
Alfanumérico – relativo aos atributos dos elementos geográficos. A esta informação estão atribuídos dados referentes às coordenadas de localização, atributos próprios e características dinâmicas (SOARES, 2004).
Os níveis de especificação que podem integrar o modelo de dados são:
Nível do mundo real, apresentando os elementos da realidade geográfica a modelar.
Nível conceptual, numa perspectiva de modelar os objectivos e campos geográficos, através de um elevado estado abstracção, são determinadas as classes de objectos que devem ser criadas no armazém de dados, assim como as operações e o tipo de manuseamento de dados.
Nível de representação, as classes de campos e objectos criados no nível anterior são associados a classes de representação, sofrendo alterações dependendo da escala, projecção cartográfica, etc. 
Níveis de implementação, neste nível são determinados os padrões, as formas de armazenamento e as estruturas de dados, de forma a integrar as representações anteriores (LOPES, 2005).
2.2. Método AHP
O AHP, proposto em Saaty (1980) é uma ferramenta de tomada de decisões, que pode auxiliar no ajuste de prioridades e torna a decisão racional e não intuitiva e subjectiva. Segundo CEOLIM (2005), a aplicação desse método permite organizar hierarquicamente problemas complexos, envolvendo vários critérios, vários decisores, sendo um processo flexível, que usa a lógica e ao mesmo tempo, a intuição. 
Segundo LUCENA (2003)apudMARTINS e COELHO (2012), o AHP tem como base a representação de um problema, através da sua estruturação hierárquica, para priorizar factores quantitativos ou qualitativos na análise de alternativas. Este processo segue quatro etapas básicas: estruturação hierárquica; comparação paritária dos elementos em cada nível do sistema; princípio da priorização e síntese de prioridades. 
Segundo CHAN e CHAN (2004)apudMARTINS e COELHO (2012), somado às vantagens de simplicidade, fácil uso e capacidade de lidar com estruturas complexas, existem três vantagens que diferenciam o AHP de outros métodos de tomada de decisões:
(i) habilidade de lidar com atributos tangíveis e intangíveis,
(ii) habilidade de estruturar problemas de forma hierárquica e
(iii) habilidade de monitorar a consistência com que um decisor faz um julgamento.
Apesar das vantagens, THOMAZ (2006)apudMARTINS e COELHO (2012), descreveu uma série de críticas ao AHP, como: conversão de escala verbal para numérica, baseada em pressupostos não testados, possibilidade de inconsistências nos julgamentos e grande número de comparações. 
De acordo com SILVA e BELDERRAIN (2005), sua aplicação da AHP pode ser dividida em etapas de estruturação hierárquica do problema de decisão e modelagem do método propriamente. 
O início da hierarquia, no método AHP, representa um critério de síntese ou objectivo global, enquanto nos níveis sucessivamente inferiores colocam-se os critérios que apresentam algum impacto no critério do nível superior (LOPES, 2004). 
De acordo com CAVASSIN (2004), esta hierarquização possibilita, ainda, estudar as interacções destes componentes e os impactos que os mesmos exercem sobre o sistema. A estrutura de uma hierarquia simples para o método AHP é mostrada na Figura 1.
Figura 1– Estrutura Hierárquica genérica de problemas de decisão.
Para que a modelagem seja bem-feita, na construção das hierarquias devem ser incluídos todos os detalhes relevantes para a representação do problema, considerando o ambiente que envolve o problema e envolvendo todos os tomadores de decisão. Caso haja um aumento das informações disponíveis ou mudança ambiental significativa, pode-se tornar necessário reestruturar a árvore hierárquica, para conter os novos elementos (CRUZ JUNIOR e CARVALHO, 2003). 
A etapa seguinte é a modelagem do método, podendo ser dividida em:
1) Construção da matriz de preferências, onde cada par de critérios é comparado, quanto à importância, numa escala de 1 a 9, denominada Escala Fundamental, proposta por Saaty (1980), conforme apresentado na Tabela 1.
Tabela 1– Escala Fundamental de Saaty para julgamentos comparativos.
	Intensidade de Importância
	Definição
	Explicação
	1
	Mesma importância
	Conturbação idêntica
	3
	Fraca importância
	Julgamento levemente superior
	5
	Forte importância
	Julgamento fortemente a favor
	7
	Muito forte importância
	Dominância reconhecida
	9
	Importância absoluta
	Dominância comprovada
	2,4,6,8
	Valores intermédios
	Dúvida
Fonte: SAATY (1991)apudCOELHO (2016)
Para DEVINCENZI (2004), o número de julgamentos necessários para a construção da matriz é , onde m é o número de elementos da matriz A.
2) Normalização da matriz, o que constitui na divisão de cada elemento da matriz pela soma da coluna a que pertence.
3) Obtenção da média de cada critério, chamado de vector, isto é, altera-se o valor em fracção para decimal e se encontra a média aritmética de cada linha. Para LOPES (2004), o resultado será um vector representando um dado critério.
4) Geração da matriz de prioridades, através dos vectores encontrados, onde as linhas consistem as alternativas e as colunas, os critérios.
5) Construção da matriz de comparação dos critérios, repetindo os passos 2 e 3 e se terá como resultado um vector que contém a média das preferências de cada critério.
6) Obtenção do resultado, multiplicando as duas matrizes (de prioridades e de critérios), que será um vector com a quantificação final de cada alternativa.
Lembrando que, segundo LOPES (2004), o AHP tem um resultado numérico directo e pode ser utilizado em qualquer tomada de decisão, onde o decisor possa comparar as opções, segundo critérios previamente estabelecidos.
O método AHP admite que a inconsistência pode ser inerente ao comportamento humano. Com isso, Saaty (1980) propõe o cálculo da Razão de Consistência (RC). De acordo com DEVINCENZI (2004), para testar a consistência da resposta, o que indica se os dados estão logicamente relacionados. Saaty (1980) propõe o seguinte procedimento:
a) Estima-se inicialmente o autovalor (λ). A estimativa pode ser realizada pela Equação 1: 
	Equação 1
Onde é calculado pela soma das colunas da matriz de comparações e o vector prioridade ; 
b) Calcula-se então, o Índice de Consistência (IC), através da Equação 2: 
	Equação 2
Ainda para DEVINCENZI(2004), a partir do cálculo do IC, pode-se também, calcular a Razão de Consistência, RC. O RC é a razão entre o IC e um índice de Consistência Aleatória (IR), dada pela Equação 3: 
	Equação 3
O índice IR, apresentado na Tabela 2, é proveniente de uma amostra de 500 matrizes recíprocas positivas, geradas aleatoriamente, de tamanho até 15 por 15.
Tabela 2– Índices de Consistência Randómicos (IR).
	(m)
	1
	2
	3
	4
	5
	6
	7
	8
	9
	10
	11
	Valores de IR
	0
	0
	0,58
	0,9
	1,12
	1,24
	1,32
	1,41
	1,45
	1,49
	1,51
Fonte: SAATY (1991)apudCOELHO (2016)
Considera-se aceitável uma razão de consistência menor que 0,10, isto é, quando o valor de IC for 10% ou menos do que o respectivo índice aleatório. No caso do índice de consistência se mostrar insatisfatório, as comparações referentes a esta matriz deverão ser revistas novamente (DEVINCENZI, 2004).
2.3. Águas residuárias
As águas residuais são águas provenientes das actividades industriais, das zonas residenciais (actividades domésticas), das zonas de serviço, das instalações comerciais, das redes de sistema de drenagem de águas pluviais, ou seja, são todas as águas rejeitadas como resultado da sua utilização para diversos fins e que contêm poluentes capazes de provocar impactos ambientais negativos se estas forem descarregadas directamente no meio ambiente. Os contaminantes presentes neste tipo de águas residuais são, na sua maioria, uma mistura complexa de substâncias orgânicas e inorgânicas, dissolvidas e em suspensão, incluindo numerosos microrganismos (patogénicos), tornando-se assim relevante proceder à caracterização qualitativa do efluente (METCALF & EDDY, 2003 apud JANE, 2017).
A água, depois de utilizada, transporta uma carga de resíduos poluentes e, tecnicamente, passa a ser chamada de água residual (ABNT, 1997) apud TAKENAKA etal., (2015), fonte condutora de doenças para seres humanos e de contaminação dos rios, da fauna e da flora.
Segundo ALMEIDA (2010) apud TAKENAKA etal., (2015), as águas residuais podem ser resultantes da sua utilização por diversos processos e classificadas como:
· águas residuais domésticas: provenientes de banhos; de cozinhas; de lavagens de pavimentos domésticos;
· águas residuais industriais: resultantes de processos de fabricação;
· águas de infiltração: infiltração nos colectores de água existente nos terrenos; e
· águas urbanas: chuvas, lavagem de pavimentos e rega de plantas.
Como um dos principais tipos de águas residuais, segundo PHILIPPI JR (2005) apud TAKENAKA etal., (2015), “os efluentes domésticos contem aproximadamente 99,9% de água e 0,1% de sólidos”; no entanto, embora 0,1% pareça pouco, tal quantia representa uma quantidade significativa de poluentes que afectam o sistema ambiental. Logo, um processo de tratamento bem projectado que elimine todas, ou pelo menos parte recomendável, das impurezas antes que esta água seja devolvida aos rios torna-se fundamental.
Cabe destacar que muitos destes resíduos poderiam ser evitados, mas a falta de instrução e conhecimento de parte da população faz com que o seu descarte estimule ainda mais a contaminação do meio ambiente (PINTO et. al., 2014 apud TAKENAKA etal., 2015).
2.3.1. Estação de tratamento de águas residuais
As estações de tratamento dos efluentes (ETE) são projectadas com diferentes propósitos como proteger a saúde pública e vida aquática, assim como preservar o melhor uso da água (SPELLMAN, 2009 apud ORTIZ e PINHEIRO, 2016).
Segundo CERDEIRA (2008), uma estação de tratamento de águas residuais (ETAR) é considerada, na actualidade, como uma infra-estrutura de extrema importância para a despoluição de cursos de água para onde, diariamente, são canalizados, através de redes de esgotos, grande carga de diversos efluentes poluentes de forma quase ininterrupta. Assim, é estimada por muitos, como o destino mais adequado à promoção da saúde pública e à preservação dos recursos hídricos, uma vez que, certamente evitará a sua contaminação.
O principal objectivo de uma ETAR é, então, o tratamento final das águas residuais produzidas em ambiente doméstico e industrial, geralmente denominadas de esgotos sanitários ou despejos industriais, através de um processo longo e faseado, permitindo, assim, uma possível reutilização destas ou escoamento das mesmas para o mar ou rio (CERDEIRA, 2008).
Para projectar uma estação de tratamento de águas residuais, é necessário conhecer com bastante rigor as características iniciais do efluente a tratar, e a qualidade final do efluente pretendido (relacionada com o seu grau de contaminação), para permitir uma selecção adequada dos métodos de tratamento a adoptar, tais como físico-químico ou biológicos (MEIRELES, 2011 apud JANE). Os tratamentos biológicos utilizando microrganismos, são os processos mais utilizados no tratamento das águas residuais.
2.3.2. Tratamento de águas residuais
Como as águas residuais recebem uma carga de poluente muito grande, não podem ser lançadas nos rios sem o devido tratamento, para isso é que se projectam as Estações de Tratamento de Águas Residuais (ETAR), com a finalidade de eliminar agentes poluidores, bem como proteger o meio ambiente e a saúde pública (LINS, 2010 apud TAKENAKA etal., 2015).
O tratamento de águas residuais é realizado por meio de operações físicas unitárias e processos químicos e biológicos, que são agrupados de forma a compor o sistema, cujo nível de tratamento dependerá do conjunto adoptado (PHILIPPI JR, 2005 apud TAKENAKA etal., 2015). Portanto, uma estação de tratamento de águas residuais que realiza um processo de operação em um determinado local pode não contar com o mesmo processo em outra localidade, ou seja, embora tenham a mesma finalidade, que é a eliminação das impurezas, cada local pode ter o mesmo sistema com processos de tratamento diferentes.
2.3.3. Métodos e Etapas de Tratamento
Segundo SOUSA (2016), os métodos de tratamento utilizados nas ETAR são classificados em operações e processos. As operações atuam sobre o efluente exercendo acções puramente físicas. Os processos procedem à remoção dos contaminantes mediante reacções químicas ou biológicas.
As definições das operações e processos podem ser adoptadas, conforme METCALF & EDDY (1991); VON SPERLING (1996) apud KARASEK (2011)., da seguinte forma:
a) Operações físicas unitárias
 Método de tratamento em que há a predominância de forças físicas, como gradeamento, mistura, floculação, sedimentação, flotação e filtração
b) Processos químicos unitários
Neste método os contaminantes são removidos ou convertidos pela adição de produtos químicos ou devido a reacções químicas.
c) Processos biológicos unitários
A remoção dos contaminantes ocorre, neste método, pela actividade biológica.
Os processos, operações e sistemas de tratamento são definidos em função do poluente que se quer remover. As operações e processos frequentemente utilizados são os relacionados na Tabela 3 com os poluentes a serem removidos.
Tabela 3– Operações, processos e sistemas de tratamento frequentemente utilizados para remoção de poluentes.
	Poluente
	
	Operação, processo ou sistema de tratamento
	
Sólidos suspensos
	
	· Gradeamento 
· Remoção de areia Sedimentação 
· Disposição no solo
	
Matéria orgânica biodegradável
	
	· Lagoas de estabilização 
· Lodos activados 
· Filtro Biológico 
· Tratamento anaeróbio 
· Disposição no solo
	
Patogénicos
	
	· Lagoas de maturação 
· Disposição no solo 
· Desinfecção com produtos químicos Desinfecção com radiação ultravioleta
	
Nitrogénio
	
	· Nitrificação e desnitrificação biológica
· Disposição no solo 
· Processos físicos-químicos
	
Fósforo
	
	· Remoção biológica 
· Processos físicos-químicos
Fonte: VON SPERLING (1996)apud KARASEK (2011).
Segundo VON SPERLING (1996) apud KARASEK (2014), conceitualmente o tratamento de efluentes é dividido em quatro etapas. Tratamento preliminar, tratamento primário, secundário e terciário. Cada fase é responsável por um processo do sistema completo.
2.3.4. Tratamento Preliminar
Segundo LUNARDI (2014), o tratamento preliminar consiste na remoção de sólidosgrosseiros através de mecanismos predominantemente físicos. Os sólidos de dimensões elevadas são retidos no gradeamento. Este pode ser composto por grades grossas, finas, peneira ou uma associação entre elas.
A remoção de DBO que nesta primeira etapa é, geralmente, inexpressiva, pode ocorrer a taxas significativas em razão do material retido nas telas (LUNARDI, 2014).
Outra solução para os sólidos grosseiros é a utilização de bombas trituradoras submersíveis, esta alternativa não reterá os sólidos grosseiros, mas sim diminuirá seu tamanho. Apresentam o bónus da economia de espaço físico e o ónus do custo operacional e energético.
O benefício associado ao tratamento preliminar é protecção dos dispositivos e unidades de tratamento subsequentes. Choques e obstruções ocasionadas por material grosseiro e abrasão devido à presença de areia.
a) Gradeamento
Segundo POLIDO (2013), o gradeamento constitui a primeira unidade no processo de tratamento de esgoto, e tem por objectivo reter sólidos grosseiros. Não há a necessidade de utilização do mesmo quando o efluente a ser tratado não apresenta quaisquer tipos de sólidos grosseiros. Este sistema pode ser formado por várias grades, indo de um maior espaçamento entre as barras para um menor espaçamento.
Nas grades de grande espaçamento são retidos objectos de tamanho elevado, como madeiras, pedras, brinquedos, animais mortos, papéis, absorventes, preservativos, fraldas, dentre outros. As grades subsequentes, médias e finas, são responsáveis por reter o material que ultrapassou o gradeamento grosseiro.
b) Peneiramento
Segundo POLIDO (2013), o objectivo principal deste processo é a separação de partículas presentes no esgoto com granulometria maior que 0,25 mm, retidos através de peneiras estáticas e rotativas. O seu uso ocorre principalmente no tratamento de resíduos industriais, pois na maioria dos casos é possível a reaproveitamento do material retido.
c) Desarenador
A areia presente no esgoto sanitário pode ser removida pela simples utilização de caixas de areia ou desarenadores. O mecanismo para sua remoção é a sedimentação, na qual os grãos de areia se depositam no fundo do tanque, devido a sua maior densidade e dimensões, e a matéria orgânica permanece em suspensão, sendo removida nas unidades de tratamento a jusante (VON SPERLING, 2005 apud POLIDO, 2013). 
Figura 2– Modelo de caixa de areia.
Fonte: JORDÃO e PESSÔA (2009) apudPOLIDO (2013).
d) Medidor de vazão em canal Parshall
O medidor de vazão em Parshall é constituído por um canal e por um medidor de nível (HENRIQUES etal., 2007 apud MONTE etal., 2016), em que o canal apresenta três secções distintas: uma secção convergente (A), uma secção estrangulada garganta (W) – onde também ocorre um abaixamento da soleira do canal (N) e uma secção divergente, em que existe uma ligeira sobrelevação da soleira (G), conforme esquematizado na Figura 3).
Infra-estrutura construída de betão para a medição de vazão, sendo composta por:
1. Secção convergente ou entrada;
2. Secção estrangulada ou garganta;
3. Secção divergente ou saída.
A primeira secção é formada por duas paredes verticais e convergentes e com o fundo em nível.
Figura 3– Esquema de uma Calha Parshall convencional.
Fonte: LIBÂNIO (2010) apud SILVA (2014).
As principais vantagens dos medidores Calha Parshall são:
a) Baixo custo;
b) Não há perigo de formação de depósitos devidos a matérias em suspensão;
c) Pode funcionar como um dispositivo em que só uma medição de carga hidráulica é necessária;
d) Grande habilidade em suportar submergências elevadas, sem alteração de vazão, etc.
Um medidor Parshall pode operar em dois regimes de escoamento:
· Escoamento ou descarga livre;
· Afogado ou submerso.
No escoamento livre, a descarga se faz livremente como nos vertedores em que a veia vertente é independente das condições de jusante. O segundo caso ocorre quando o nível da água a jusante é suficientemente elevado para influenciar e retardar o escoamento através do medidor. Este regime é comummente chamado de descarga submersa.
2.3.5. Tratamento Primário
O tratamento primário visa à remoção de sólidos sedimentáveis suspensos e de parte da matéria orgânica. Esses dois níveis têm, como forma de remoção de poluentes, mecanismos físicos, enquanto no tratamento secundário, cujo objectivo principal é a remoção de matéria orgânica e de nutrientes, predominam os mecanismos biológicos (KARASEK, 2011).
A remoção de DBO é baixa, mas ocorre, uma parcela dos sólidos em suspensão sedimentáveis tem origem orgânica e é removida com o lodo primário (LUNARDI, 2014).
O decantador primário apresenta baixo custo operacional e tem a capacidade de reduzir consideravelmente a carga para as unidades subsequentes.
Segundo LUNARDI (2014), em sistemas de tratamento anaeróbio ou misto o decantador primário é descartado. O mesmo ocorre com plantas que operam com sistema de membrana acoplado a um reactor biológico.
2.3.6. Tratamento Secundário
Segundo LUNARDI (2014), o tratamento secundário é responsável pela remoção da matéria orgânica biodegradável e sólidos em suspensão presentes no efluente primário.
A remoção da matéria orgânica é consequência da actuação de microrganismos que ao realizarem reacções bioquímicas são capazes de transformar o substrato em metabólicos gasosos. Gás carbónico em reacções aeróbias ou metano em reacções anaeróbias.
Os microrganismos que degradam o substrato são chamados de biomassa activa. Esta pode ficar em suspensão ou aderida a um meio suporte.
2.3.7. Sistema de Filtros biológicos
Segundo KARASEK (2011), os filtros biológicos são sistemas de tratamento de esgotos que podem encontrar uma grande aplicabilidade no Brasil, dada a sua simplicidade e baixo custo operacional. 
O primeiro filtro biológico entrou em operação na Inglaterra, no final do século XIV, sendo originado da evolução dos então chamados filtros de contacto, que eram tanques preenchidos com pedras e alimentados com esgoto pela superfície até completar o volume do tanque, e após um período de contacto entre esgoto e pedras, normalmente de 6 horas, o tanque era drenado e o leito de pedras deixado em repouso por um período, também de 6 horas, antes de o ciclo ser repetido (CHERNICHARO etal., 2001).
Um filtro biológico, esquematizado na Figura 4, consiste em um tanque, normalmente circular, preenchido com pedras, madeira ou material plástico, sobre o qual os esgotos são aplicados sob a forma de gotas ou jatos, frequentemente através de distribuidores rotativos movidos pela própria carga hidráulica dos esgotos. O esgoto percola, então, para os drenos localizados no fundo do tanque. Esta percolação permite o crescimento bacteriano na superfície da pedra ou do material de enchimento, na forma de uma película fixa, chamada biofilme. Ao passar pelo biofilme, há o contacto entre os microrganismos e o material orgânico. Nos espaços vazios entre as pedras há a circulação de ar, fornecendo oxigénio para a respiração dos microrganismos (CHERNICHARO etal., 2001 apud KARASEK, 2011).
Figura 4– Fluxograma típico de um sistema empregando filtro biológico.
Fonte: Adaptado de VON SPERLING (2005, p.314).
Segundo VON SPERLING (2005, p. 311) apudFERREIRA (2017), o nome popular, filtro biológico, não é adequado à forma de funcionamento do mesmo. Está nomenclatura está incorrecta, pois o processo não envolve qualquer fenómeno de peneiramento ou filtração, na verdade, o que ocorre é uma oxidação biológica do efluente pelas bactérias do biofilme.
O meio suporte é normalmente composto de pedras, cujo diâmetro permite um grande espaço de vazios, não permitindo peneiramento, e assim sua função é fornecer suporte para a formação da película microbiana. Também são denominados filtros de percolação, ou, no original em inglês, "tricklingfilter" (VON SPERLING, 1996 apud KARASEK, 2011).
Diferentemente dos processos de lagoas de estabilização e de lodos activados, em que a biomassa cresce dispersa em um tanque ou lagoa, no processo de filtros biológicos a biomassa cresce aderida a um meio suporte (VON SPERLING, 1996 apud KARASEK,2011).
Na medida em que a biomassa cresce na superfície das pedras, o espaço vazio tende a diminuir, e assim a velocidade de escoamento do líquido nos poros aumenta. Ao atingir certa velocidade, esta causa uma tensão de cisalhamento que desaloja parte do material aderido, o que funciona como uma forma natural de controlo da população microbiana no meio. O lodo desalojado deve ser removido nos decantadores secundários para diminuição dos sólidos em suspensão do efluente final.
a) Tipos de filtro biológico
Geralmente, os filtros biológicos são classificados em função da carga hidráulica ou da carga orgânica a que são submetidos (VON SPERLING, 1996 apud KARASEK, 2011) a classificação empregada é:
1) Baixa carga
Nesse sistema, esquematizado na Figura 5, a quantidade de DBO aplicada por unidade de volume é de até 0,4 kgDBO/m³, resultando em uma pequena disponibilidade de alimentos para os microrganismos, havendo então a estabilização parcial do lodo (autoconsumo da matéria orgânica celular), e uma maior eficiência do sistema na remoção da DBO e de nitrificação. A menor carga de DBO aplicada por unidade de volume do tanque está associada a maiores requisitos de área, comparado ao sistema de alta carga. A eficiência desse sistema é comparável à do sistema de lodos activados, com a vantagem de, por sua menor mecanização, ser mais simples de operar, embora menos flexível, e de apresentarem um consumo de energia inferior. Um dos principais problemas desse sistema é a proliferação de moscas (CHERNICHARO ET AL, 2001; VON SPERLING,1996 apud KARASEK, 2011). 
Segundo SANTOS (2007), nos sistemas de filtros biológicos de baixa carga, a quantidade de DBO aplicada é menor. Com isso, a disponibilidade de alimentos é menor, o que resulta numa estabilização parcial do lodo (autoconsumo de matéria orgânica celular) e numa maior eficiência do sistema na remoção da DBO. O sistema de baixa carga é simples conceitualmente, embora a eficiência comparável à do sistema de lodos activados convencional, a operação é mais simples, porém menos flexível.
Figura 5– Desenho esquemático de um filtro biológico de baixa carga.
Fonte: VON SPERLING, (1996) apud SANTOS, 2007)
2) Alta carga
 Conceitualmente, os filtros biológicos de alta carga são similares aos de baixa carga (ver Figura 6), entretanto, por receberem uma maior carga de DBO por unidade de volume de leito, requerem uma área menor. Ocorre uma ligeira redução na eficiência da remoção de matéria orgânica, e o lodo no filtro não é estabilizado devido à maior disponibilidade de alimentos aos microrganismos. Nesses filtros, ocorre recirculação do efluente, objectivando manter a vazão aproximadamente uniforme durante todo o dia (a menor vazão no período da noite poderia fazer com que os braços distribuidores não rodem, e o leito poderia secar), equilibrar a carga afluente, e possibilitar um novo contacto da matéria orgânica efluente a fim de garantir uma maior eficiência. A recirculação nos filtros biológicos é do efluente, diferentemente do sistema de lodos activados, em que a recirculação é do lodo sedimentado. A remoção da DBO nesse processo é inferior, devido à elevada taxa de aplicação. Não há desenvolvimento de moscas, e a nitrificação é parcial com as taxas de aplicação mais baixas. (CHERNICHARO, 2001; VON SPERLING, 1996 apud KARASEK, 2011)
Figura 6 – Desenho esquemático de um filtro biológico de alta carga.Fonte:
VON SPERLING, (1996) apud SANTOS (2007).
Na tabela 4 são resumidas as principais características dos diferentes tipos de filtros biológicos.
Tabela 4– Características dos filtros biológicos conforme o tipo.
	
Condições operacionais
	
Baixa carga
	Carga intermediária
	Alta carga
	Carga super alta
	
	
Grosseiro
	Meio suporte
	Pedra
	Pedra
	Pedra
	Pedra
	
	Pedra/Plástico
	Taxa de aplicação (m/m².dia)
	1, 0 a 4,0
		3,5 a 10,0
	10,0 a 40,0
	12,0 a 70,0
	
	45,0 a 185,0
	Carga orgânica volumétrica (kgDBO/m³.dia)
	
0,1 a 0,4
	
0,2 a 0,5
	
0,5 a 1,0
	
0,5 a 1,6
	
	
Até 8
	Recirculação
	Mínima
	Eventual
	Sempre
	Sempre
	
	Sempre
	Moscas
	Muitas
	Variável
	Variável
	Poucas
	
	Poucas
	Arraste de Biofilme
	Intermitente
	Variável
	Contínuo
	Contínuo
	
	Contínuo
	Profundidade (m)
	1,8 a 2,5
	1,8 a 2,5
	0,9 a 3,0
	3,0 a 12,0
	
	0,9 a 6,0
	Remoção de DBO (%)
	80 a 85
	50 a 70
	65 a 80
	65 a 85
	
	40 a 65
	Nitrificação
	Intensa
	Parcial
	Parcial
	Limitada
	
	Ausente
Fonte: PROSAB (2001) apud KARASEK (2011).
As propriedades físicas de alguns materiais empregados como meio suporte em filtros biológicos, e suas aplicações quanto a remoção da DBO, nitrificação, ou a combinação de ambos são listadas na Tabela 5.
Tabela 5– Propriedades dos meios suporte empregados em filtros biológicos.
	
Material
	
Tamanho (cm)
	
	
Densidade aproximada (kg/m³)
	Superfície específica aproximada (m²/m³)
	
Espaços vazios (%)
	
Aplicação
	Pedra pequena
	2,5 a 7,5
	
	1250 a 1450
	60
	50
	N
	Pedra grande
	10 a 13
	
	800 a 1000
	45
	60
	C, CN, N
	Plástico – convencional
	
61 x 61 x 122
	
	
30 a 80
	
90
	
95
	
C, CN, N
	Plástico - grande superfície específica
	
61 x 61 x 122
	
	
65 a 95
	
140
	
94
	
N
	Plástico - formatos aleatórios - convencional
	
Diversos
	
	
30 a 60
	
98
	
80
	
C, CN, N
	Plástico - formatos aleatórios - grande superfície específica
	
Diversos
	
	
50 a 80
	
150
	
70
	
N
Fonte: METCALF e EDDY (1991) apud KARASEK (2011).
Algumas vantagens e desvantagens dos sistemas de filtros biológicos percoladores estão apresentadas na Tabela 6.
Tabela 6– Vantagens e desvantagens dos filtros biológicos percoladores.
	Vantagens
	Desvantagens
	· Satisfatória eficiência na remoção de DBO;
· Requisitos de áreas relativamente baixos;
· Equipamentos mecânicos simples;
· Baixo consumo de energia;
· Baixo custo operacional;
· Simplicidade operacional;
· Boa resistência às sobrecargas de vazão
	· Relativamente sensível a descargas tóxicas;
· Necessidade do tratamento e disposição final do lodo;
· Relativa dependência da temperatura do ar;
· Possíveis problemas com moscas, especialmente nos filtros de baixa taxa;
· Possíveis problemas com entupimento dos espaços vazios do meio suporte;
· Elevada perda de carga no sistema.
Fonte: adaptado de MIGLINO (1978) e VON SPERLING (1995) apudNASCIMENTO (2001).
Algumas das limitações dos filtros biológicos percoladores com leito de pedras, quando os mesmos operam com elevadas cargas orgânicas, referem-se ao entupimento dos espaços vazios, devido ao crescimento excessivo da película biológica. Nestas condições, podem ocorrer inundações e falhas do sistema.
2.3.8. Sistema de Lodo Activado
Segundo VON SPERLING (2005, p. 301), os sistemas de lodos activados e suas variantes são mundialmente utilizados devido a sua capacidade de elevar a qualidade do efluente com baixos requisitos de área. Entretanto, este sistema possui um gasto energético maior e certa complexidade operacional, devido à necessidade de monitoramentos físicos químicos e bacteriológicos constantes.
Segundo SOUZA (2011), dentre os diversos tipos de tratamento biológico, o sistema de lodo activado é um dos mais utilizados, justificado por ser uma tecnologia aplicável a grandes vazões de despejo em área reduzida, sem a formação de odores e com alta eficiência.
OLIVEIRA e VON SPERLING (2005) fizeram um estudo sobre 166 ETEs em operação no país para avaliar as tecnologias empregadas para o tratamento biológico. Dentre todas as tecnologias, o sistema de lodo activado foi a que apresentou maior eficiência na remoção de matéria orgânica.
O processo consiste de três partes básicas: um tanque de aeração ou reactor biológico no qual os microorganismos são mantidos em suspensão e aerados, um decantador que realiza a separação do lodo e do efluente clarificado, e um sistema de recirculação do lodo (METCALF & EDDY, 1991), como mostrado na Figura 7.
Figura 7 –Esquema lodo activado.
Fonte: Adaptado de NETO, (2014)apudNASCIMENTO (2001).
O sistema de lodo activado foi desenvolvido na Inglaterra, em 1974, por Andern e Lockett. Este processo é hoje amplamente aplicado em ETE. Isto por se mostrar comouma alternativa eficiente de redução de contaminantes orgânicos, e apresentar elevada redução inicial de nutrientes, além de necessitar de baixa área para construção (MIGUEL, 2004).
O sistema de lodo activado é o floco produzido em um esgoto bruto ou decantado pelo crescimento de bactérias zoogleias ou outros organismos, na presença de oxigénio dissolvido, e acumulado em concentração suficiente graças o retorno de outros flocos previamente formados. (PESSÔA e JORDÃO, 1995).
O oxigénio dissolvido recomendado por PESSÔA e JORDÃO (1995), é entre 1,5 e 2 mg/l. Assim, tende a evitar problemas como baixa decantabilidade do lodo e um desperdício de energia.
Estes processos biológicos funcionam a partir de fenómenos de autodepuração, através de processos bioquímicos. Esses processos podem ser anaeróbios, aeróbios ou facultativos. (GIORDANO, 2005).
Há diversas variantes deste sistema, como por exemplo: lodos activados convencional, com aeração prolongada, de fluxo intermitente (batelada) e lodos activados como pós-tratamento de efluentes anaeróbios (VON SPERLING, 2005, p. 301).
a) Convencional
A concentração de biomassa no reactor é elevada em virtude da recirculação dos sólidos sedimentados no fundo do decantador secundário. A permanência da biomassa no sistema é maior que a do líquido, garantindo grande eficiência na remoção de DBO. O lodo deve ser removido em quantidade equivalente ao que é produzido, e esse lodo removido necessita uma estabilização na etapa do tratamento de lodo. Aeradores mecânicos ou ar difuso fornecem oxigénio. Os sólidos sedimentáveis devem ser removidos em uma etapa anterior, devendo haver uma unidade de decantação primária para esse fim (KARASEK, 2011).
Figura 8 –Esquema de tratamento biológico por lodo activado convencional.
Fonte: LUNARDI etal.,(2014).
b) Aeração prolongada
Similar ao convencional, porém, os tanques de aeração são maiores, e a biomassa permanece por mais tempo no sistema. Assim, há uma menor DBO disponível para as bactérias, fazendo com que estas usem a matéria orgânica do próprio material celular para sua manutenção. Como resultado, o lodo excedente retirado já sai estabilizado. À diferença do convencional, não se costuma incluir unidades de decantação primária (KARASEK, 2011).
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c) Fluxo intermitente
O sistema é operado de forma intermitente. Desta forma, no mesmo tanque, em fases diferentes, ocorrem as etapas de reacção, quando os aeradores estão ligados, e de sedimentação, quando os aeradores estão desligados, momento em que se retira o efluente (sobrenadante). Quando os aeradores são religados os sólidos sedimentados voltam à massa líquida, dispensando o uso de elevatórias de recirculação (KARASEK, 2011).
Figura 9 – Esquema do tratamento de esgotos lodos activados do tipo regime intermitente.
Fonte: VON SPERLING, (1996)apudBONIFASSIO, (2013).
Algumas vantagens e desvantagens do tratamento aeróbio por lodos activados estão citadas abaixo: 	Comment by user: Rever o espaçamento
Tabela 7– Vantagens e desvantagens do tratamento aeróbio por lodos activados.
	Vantagens
	Desvantagens
	· Possibilidade de ampliar ou abreviar o tempo de contacto entre despejo e os organismos do meio;	Comment by user: Evitar as tabelas estarem em paginas diferentes, sugeria estar na mesma pagina
· Possibilidade de variar a relação alimento/microrganismo;
· Garantia do fornecimento do oxigénio necessário à respiração da microbiota e flora activas;
· Possibilidade de adaptar a quantidade de oxigénio à demanda dos organismos;
· Possibilidade de remoção biológica de nitrogénio e fósforo;
· Baixos requisitos de área;
· Possibilidade de dispensar os decantadores primários.
	· Maior sensibilidade do sistema;
· Maior custo de implantação;
· Exigência de operadores especializados;
· Elevado índice de mecanização;
· Possíveis problemas ambientais com ruídos;
· Volume de lodo resultante mais elevado devido ao baixo teor de sólidos;
· Maior consumo de energia.
Fonte: Adoptado de BRANCO e HESS (1975); VON SPERLING (1997).
2.3.9. Tratamento Terciário
O tratamento terciário raramente é utilizado, e tem como objectivo a retirada de poluentes específicos, como compostos tóxicos ou não biodegradáveis; ou complementar a retirada de poluentes cuja remoção, no tratamento secundário, tenha sido insuficiente (KARASEK, 2011).
O tratamento terciário é uma espécie de ajuste fino do tratamento, nem sempre presente em ETEs, têm como finalidade a remoção complementar da matéria orgânica e de compostos não-biodegradáveis, de poluentes tóxicos e/ou específicos de metais pesados, de sólidos inorgânicos dissolvidos e sólidos em suspensão remanescentes (LUNARDI, 2014).	Comment by user: Rever o espaçamento
Tabela 8– Resumo das etapas de tratamento de águas residuais.
	Etapas
	
	Remoção
	Preliminar
	
	· Sólidos em suspensão grosseiros (areia e materiais de maiores dimensões)
	Primário
	
	· Sólidos sedimentáveis suspensos DBO em suspensão (matéria orgânica dos sólidos em suspensão sedimentáveis)
	
Secundário
	
	· DBO em suspensão (matéria orgânica suspensa fina, não removida em tratamento primário)
· DBO solúvel (matéria orgânica em forma de sólidos dissolvidos)
	
Terciário
	
	· Nutrientes
· Patogénicos
· Compostos biodegradáveis
· Metais pesados
· Sólidos inorgânicos dissolvidos
· Sólidos suspensos remanescentes
Fonte: VON SPERLING (1996) apud KARASEK (2014).
2.3.10. Tratamento de águas residuais em Moçambique
O aumento da densidade populacional sobretudo nas zonas urbanas e per urbanas dos países em desenvolvimento, tem contribuído significativamente para a degradação acentuada da qualidade das águas. A distribuição desigual dos recursos hídricos e o aumento da escassez de água, ao nível global, são também o reflexo de alterações climáticas. 
Segundo JANE (2017), o nível do abastecimento de água e saneamento básico em Moçambique, continua como um dos problemas mais desafiantes a ser ultrapassado nas próximas décadas. Daí terem sido incluídos estes desafios na Agenda 2030. 
Várias têm sido as iniciativas políticas relativas ao saneamento, ao ordenamento território e à descentralização que têm sido implementadas ao longo dos últimos anos. Porém, a falta de disponibilidade financeira, capacidade técnica e de concretizar a implementação da legislação e objectivos definidos pelas instituições, tem continuado a gerar imensas dificuldades, adiando as soluções necessárias. 
Em termos de tratamento das águas residuais, Moçambique apenas dispõe de três ETAR públicas, o que revela um número muito reduzido de infra-estruturas atendendo à dimensão do País (JANE, 2017). 
Após a avaliação do funcionamento da ETAR de Infulene, concluiu-se que o terreno de implantação da ETAR se encontrava descuidado, com proliferação de mato e sem qualquer restrição no que diz respeito ao acesso às instalações (ENGIDRO, HIDRA, AQUAPOR, 2015). Verificou-se, também, globalmente a falta de uma operação e manutenção mínima regulares, nem que seja com uma prevalência semanal e com ênfase na limpeza da obra de entrada e dos terrenos marginais. 
Quanto à ETAR da Cidade da Beira, sendo este um dos primeiros estudos a ser realizado desde o início do seu funcionamento, surgiram várias dificuldades devido à deficiência de informação e à falta de clareza dos responsáveis (JANE, 2017). 
Claramente há necessidade de haver mais controlo do processo, exigindo-se um maior cuidado e atenção:
· no registo dos caudais, e
· no laboratório, durante o desenvolvimento dos processos do controle dos parâmetros CQO, CBO5 e SST. 
Espera-se que no futuro se disponham de dados, que permitam traduzir de forma mais adequada e mais clara todos os fenómenos envolvidos no processo de tratamento das águas residuais na ETAR. 
Para terminar, no caso particular da ETAR da Cidade da Beira, como observação quero referir que actualmente talvez não seja necessário construir a segunda linha de tratamento, mas sim investir na expansão da rede, no melhoramento das redes de drenagem das águas residuais e pluviais já existente,bem como nos canais de drenagem abertos para que as águas residuais possam ser direccionadas em perfeitas condições. Em particular considerando a rede das águas residuais, será desejável que o afluente possa chegar na totalidade à ETAR em perfeitas condições, para que o aumento do caudal venha a melhorar o desempenho global do sistema. 
CAPÍTULO III – METODOLOGIA	Comment by user: Novo capitulo deve iniciar em nova pagina
3.1. Caracterização da área em estudo
O município de Quelimane é a capital e a maior cidade da província da Zambézia, em Moçambique. Está localizada no rio dos Bons Sinais, a cerca de 20 km do Oceano Índico; por essa razão, a cidade conta com um porto, que é uma das suas principais actividades económicas, centro de uma importante indústria pesqueira.
O município de Quelimane é administrativamente um município com um governo local eleito e também um distrito, que administra as competências do governo central. Numa área de 117 km², a cidade tinha 150 116 habitantes em 1997. A população tinha ascendido a 185.000 habitantes em 2003, e o censo de 2007 registou 193.343 habitantes.
	
Figura 10– Mapa de Localização da Área de Estudo.
Fonte: Autor (2019).
2.4. Etapas e procedimentos do Estudo
A pesquisa esta dividida em seis (6) etapas, respectivamente levantamento bibliográfico, descrição da área de estudo, a recolha de dados, composição da base de dados, dimensionamento da ETAR e apresentação dos resultados. A Fig. 11 apresenta em síntese as etapas e procedimentos metodológicos empregados no estudo.
Figura 11 – Fluxograma de etapas e procedimentos do trabalho.
Fonte: Autor (2019).
3.2. Materiais
Para a elaboração do presente estudo foram utilizados os seguintes dados e softwares para a geração do mapa, mencionados abaixo:
Dados:
· Base vectorial dos limites administrativos;
· Imagens LandSat 8 NDVI (NomalizedDifferenceVegetationIndex) da área de estudo para geração de Índice de Vegetação;
· Imagens LandSat 8 para geração de mapas de Uso e Ocupação do Solo;
· Imagens SRTM (Shuttle Radar TopographyMission) da área de estudo para geração de Rede hidrográfica (Cursos de água);
· Imagens SRTM (Shuttle Radar TopographyMission) da área de estudo para geração de Topografia (Declividade);
· Vias de acessos.
Softwares:
· Google Earth;
· Sasplanet 18;
· ArcGis 10.4.1;
· Microsoft Office (Excel 2016).
3.3. Métodos
Consultou-se as fontes bibliográficas como forma de dar suporte aos conceitos básicos no que tange ao dimensionamento de uma estação de tratamento de águas resíduas simplificada para o município de Quelimane.
Para atingir-se os objectivos propostos no presente estudo, inicialmente determinou-se a aptidão da área de estudo com vistas à instalação da estação de tratamento das águas residuais, através de geotecnologias. Dentre as diversas ferramentas que auxiliam na selecção de áreas aptas, utilizou-se os sistemas de informações geográficas por meio dos softwares ArcGIS 10.4.1.
3.3.1. Selecção de áreas para instalação da estação de tratamento das águas residuais
A selecção das áreas aptas para instalação da estação de tratamento das águas residuais implica numa decisão entre várias alternativas possíveis, baseadas em critérios de restrição e aptidão. A escolha dos critérios utilizados para o desenvolvimento deste estudo baseou-se em pesquisa bibliográfica aprofundada e legislações, a fim de que fossem seleccionados os critérios ambientais e socioeconómicos que representassem com a maior fidelidade possível a realidade da área e subsidiassem a análise desejada, através dos dados disponíveis para este fim.
Primeiramente foi organizada seis parâmetros georreferenciados como descrita no ponto 3.3 das características físicas e operacionais da área de estudo.
3.3.2. Descrição de cada parâmetro de análise para identificação da melhor área para instalação da estação de tratamento de águas residuais da área de estudo
a) Cobertura Vegetal (Índice de Vegetação)
O mapa de cobertura vegetal do solo foi obtido mediante da aplicação do método de índice de vegetação normalizada, conhecido como NDVI (NomalizedDifferenceVegetationIndex). O mapa foi obtido a partir da interpretação das imagens do Satélite Landsat 8 TM, nas bandas 4 e 5 e usando o software ArcGis 10.4.1 ser-se-á gerado o mapa. 
O cálculo do NDVI é feito a partir da diferença entre as reflectância das bandas 5 (infravermelho próximo) e 4 (visível – vermelho) dividido pela soma das reflectâncias dessas duas bandas. A Equação 4 para o cálculo do NDVI:
	 Equação 4
Tabela 9– Valores de classificação do factor de Índice de Vegetação.
	Classificação de Índice de Vegetação
	Valor de aptidão
	Sem Vegetação
	3
	Pouca Vegetação
	2
	Muita Vegetação
	1
Fonte: Autor (2019).
b) Uso e Ocupação do Solo
O mapa de uso e ocupação do solo esta originado através da interpretação das imagens do Satélite LandSat 8 TM nas bandas 1 à 6. Com ajuda do Software ArcMap 10.4.1, foram feitas as análises das imagens do satélite. 
Tabela 10– Valores de classificação do factor de Uso e Ocupação do Solo.
	Classificação das distâncias (m)
	Valor de aptidão
	0 – 200
	1
	200 – 300
	2
	300 – 400
	3
	> 400 
	4
Fonte: Autor (2019).
c) Rede hidrográfica
Nos cursos de água o critério distância é utilizado, sendo que o gradiente funciona, de maneira que quanto maior a proximidade ao curso de água, maior é o valor atribuído, reduzindo o gradiente à medida que se vai afastando do curso. As classes de intervalos prove da sensibilidade e conhecimento do terreno, não existindo nenhuma regra que obrigue o estabelecimento de um determinado padrão.
Tabela 11– Valores de classificação do factor de Rede hidrográfica (Rios e Lagoas).
	Classificação das distâncias (m)
	
	Valor de aptidão
	0 – 200
	
	4
	200 – 400
	
	3
	400 – 500
	
	2
	 500
	
	1
Fonte: COSTA (2007).	Comment by user: Rever o espaçamento
d) Topografia (Declividade)
No gradiente estabelecido considerou-se esta premissa, sendo que à medida que o declive aumenta o peso diminui, até alcançar o valor 0 em declives superiores a 6%.
Tabela 12– Valores de classificação do factor de Topografia (Declividade).
	Classificação da declividade (%)
	
	Valor de aptidão
	0 – 1
	
	4
	1 – 2
	
	3
	2 – 3
	
	2
	3
	
	1
Fonte: Autor (2019).
e) Vias de acesso
A intensidade de certos impactos ambientais como ruídos, odores, impacto visual dependem directamente da distância da fonte poluidora em relação ao receptor, neste sentido justifica-se o estabelecimento de uma distância mínima entre a estação de tratamento e as vias de acesso. Outro aspecto a considerar são os custos económicos, uma vez que, quanto mais próximo estiver a estação de tratamento das estradas principais, menor será o custo associado à sua construção.
Deste modo o gradiente apresenta maior peso perto das vias e vai reduzindo o valor à medida que se vai afastando do eixo. É constituída uma gradação com 4 classes.
Tabela 13–Valores de classificação do factor de Vias de acesso.
	Classificação das distâncias (m)
	
	Valor de aptidão
	0 – 100
	
	4
	100 – 200
	
	3
	200 – 300
	
	2
	 300
	
	1
Fonte: COSTA (2007).
3.3.3. Operações para obtenção do mapa final
O modelo a ser desenvolvido teve como base a análise espacial e modelação geográfica (WeightedOverlay), onde a estrutura de dados utilizada é em formato raster. A estruturação deste modelo inclui a determinação das variáveis necessárias para a análise e a forma como elas se apresentavam para a modelação.
Para a estruturação do modelo de localização da estação de tratamento das águas residuais, foi necessária a integração das variáveis já indicadas. Neste sentido, ser-se-á realizadas operações de análise espacial, onde determinou se classes com diferentes pesos. Deste modo, foi gerado mapas, que será utilizado para a determinação do mapa final e consequente localização do melhor local possível para a construção da estação de tratamento das águas residuais. Dimensionamento da estação de tratamento de águas residuais
3.3.4. Estudos preliminares
a) Determinação do período e cálculo da populaçãode projecto
De posse dos dados de recenseamento geral da população e habitação realizada pelo INE (2017), no município de Quelimane, mostrado na Tabela 14, pode-se confeccionar, com o auxílio do Software Excel 2016, o gráfico de crescimento populacional. Em seguida criou-se uma linha de tendência, que por interpolação dos dados fornecidos, gerará uma equação que descreve o crescimento populacional.
Tabela 14– Crescimento populacional do município de Quelimane.
	Ano
	População (hab.)
	1997
	150 116
	2007
	193 343
	2010
	213 142
	2017
	349 842
Fonte: INE (2019).
b) Cálculo da vazão afluente média de esgoto (Qméd)
O cálculoda vazão afluente média de esgoto pela Equação 5, apresentada por VON SPERLING (2005, p. 77) apud FERREIRA (2017).
	 Equação 5
c) Cálculo das vazões máxima e mínima (Qmáx e Qmin)
A vazão mínima do efluente esta calculada pela Equação 3.
	 Equação 3
Para o cálculo da vazão máxima, adoptou-se a fórmula de Harmon Equação 4 (VON SPERLING, 1996 apudKARASEK (2011), tem-se:
	Equação 4
d) Determinação da temperatura
Para o dimensionamento de uma da estação de tratamento das águas residuais, deve-se conhecer a temperatura média no mês mais frio do ano (temperatura crítica para o dimensionamento). 	Comment by user: Rever o espaçamento
3.3.5. Dimensionamento do tratamento preliminar
3.3.5.1. Dimensionamento do gradeamento
A Tabela 15 apresenta os tipos e as seções das barras mais comuns utilizadas no gradeamento.
Tabela 15– Dimensões usuais das barras das grades.
	Tipo
	
	Abertura
	
	Secção da barra
	
Grade grosseira
	
	
40 mm a 100 mm
	
	10x50 mm (3/8x2’’)
10x60 mm (3/8x21/2’’)
13x40 mm (1/2x11/2’’)
13x50 mm (1/2x2’’)
	
Grade media
	
	
20 mm a 40 mm
	
	8x50 mm (5/16x2’’)
10x40 mm (3/8x11/2’’)
10x50 mm (3/8x2’’)
	
Grade fina
	
	
10 mm a 20 mm
	
	6x40 mm (1/4x11/2’’)
8x40 mm (5/16 x11/2’’)
10x40 mm (3/8x11/2’’)
N.B: A menor dimensão representa a espessura da barra. 
Fonte: SALLA (2017a, p. 6) apud FERREIRA (2017).
Cálculoda área útil necessária ao sistema de gradeamento, conforme a Equação 5:
	Equação 5 
Calculada a área útil, e definidos os espaçamento e a espessura das barras do sistema, calculou-se a área da seção transversal do canal, por meio da Equação 6 (USP, 2011 apud FERREIRA, 2017):
	Equação 6 
Cálculo da eficiência da grade, por meio da Equação 7.
Equação 7 
Cálculo da largura do canal, por meio da Equação 8.
Equação 8
Cálculo da quantidade de barras (n), por meio da Equação 9.
Equação 9
Cálculo do espaçamento entre as barras externas e a lateral (e), por meio da Equação 10 
Equação 10
a) Verificação da velocidade para Qmín
Para verificação, aplicou-se a Equação 11 da continuidade:
	Equação 11 
a) Dimensionamento do medidor de vazão
Para dimensionar o medidor de vazão ou rebaixo (z) deve-se calcular as alturas pela Equação 12:
	 Equação 12
A escolha da largura nominal da Calha Parshalldeve ser realizada de acordo com a vazão do afluente, seguindo a Tabela 16 (USP, 2011):	Comment by user: Rever o espaçamento
Tabela 16–Limites de Aplicação: Medidor de Calha Parshall com escoamento livre.
	W
	Capacidade (l/s)
	Pol.
	Cm
	Mínima
	Máxima
	3’
	7.6
	0.85
	53.8
	6’’
	15.2
	1.42
	110.4
	9’’
	22.9
	2.55
	251.9
	1’
	30.5
	3.11
	455.6
	11/2’
	45.7
	4.25
	696.2
	2’
	61.0
	11.89
	936.2
	3’
	91.5
	17.26
	1426.3
	4’
	122.0
	36.79
	19921.5
	5’
	152.5
	45.30
	2422.0
	6’
	183.0
	73.60
	2929.0
	7’
	213.5
	85.95
	3440.0
	8’
	244.0
	99.10
	3950.0
	10’
	305.0
	200.0
	5660.0
Fonte: USP (2011).
Segundo SALLA (2017a, p.36), a Equação 13 descreve a relação entre as vazões máxima e mínima e a diferença entre as alturas d’água na base horizontal da Calha Parshall, máxima e mínima, com a altura do rebaixo (degrau).
	Equação 13
3.3.6. Dimensionamento da caixa de areia
a) Altura da caixa de areia (h)
Cálculodas alturas d’água na caixa de areia através da diferença entre a altura d’água na base horizontal da Calha Parshall e a altura do degrau entre a caixa de areia e o medidor de vazão, segundo a Equação 14 (SALLA, 2017a, p. 36).
	 Equação 14
b) Largura da caída de areia (b)
Cálculoda largura da caixa de areia (b) conforme a Equação 15.
	Equação 15
c) Comprimento da caixa de areia (L)
Cálculodo comprimento da caixa de areia (L) conforme a Equação 16
	Equação 16
d) Determinação da área total para o tratamento preliminar
Para determinação da área total para o tratamento preliminar utilizou-seuma estimativa. 
3.3.7. Dimensionamento do decantador primário
a) Taxa de escoamento superficial (TS)
De acordo com a NBR 12209 (2011, p. 6), a taxa de escoamento superficial é a relação entre a vazão afluente do líquido de uma unidade de tratamento e a área horizontal na qual essa vazão é distribuída, em m³/m².d, conforme a Equação 17.
Equação 17
b) Área (A) e volume útil (V) do decantador
Determinaçãoda área do decantador conforme a Equação 18.
Equação 18
Adoptou-se um decantador circular, assim, o diâmetro desta unidade será de calculada pela Equação 19.
Equação 19
Segundo a NBR 12209 (2011, p. 15), considera-se o volume útil do decantador primário, como sendo, produto entre a área de decantação e a profundidade mínima aplicou-se (Equação 20). 
Equação 20
c) Tempo de detenção hidráulica (t)
Segundo a NBR 12209 (2011, p. 6), o tempo de detenção hidráulica é a relação entre o volume útil de uma unidade de tratamento e a vazão afluente, expressa em horas, dias ou unidade equivalente (Equação 21).
Equação 21 
Assim, para a altura do decantador deve ser usada a Equação 22
Equação 22 
3.4. Dimensionamento do tratamento secundário
3.4.1. Dimensionamento do filtro biológico
a) Cálculo da DBO efluente do decantador primário (S0)
Segundo FERREIRA (2017), a DBO efluente do decantador primário, portanto afluente ao filtro biológico, determinou-se através da Equação 23.
Equação 23 
b) Determinação da eficiência do filtro biológico (E)
A eficiência do filtro biológico aplicou-se a Equação 24.
Equação 24 
Entretanto, para determinar a carga de DBO através das curvas de eficiência para filtros biológicos, calculou-se a eficiência do filtro biológico para a temperatura de 20°C conforme a Equação 25 (SALLA, 2017d, p.3 apudFERREIRA, 2017).
Equação 25
c) Determinação da carga de DBO no filtro biológico
Determinou-seda carga de DBO no filtro biológico através das curvas de eficiência para filtros biológicos de estágio único a 20°C ou partir da Tabela 2 – Características dos filtros biológicos conforme o tipo.
d) Determinação das dimensões do filtro biológico
Determinou-se o volume inicial necessário no reactor do filtro biológico através da Equação 26.
Equação 26 
Assim, determinou-se a a área inicial do fundo do filtro biológico através da Equação 27.
Equação 27
Optou-se por um reactor com geometria circular, para tal determinou-se o seu diâmetro a partir da Equação 28.
Equação 28
e) Cálculo da vazão de recirculação (Qr)
A vazão de recirculação foi determinada através da Equação 29.
Equação 29
f) Carga hidráulica no filtro biológico
Determinou-se a carga hidráulica do filtro biológico conforme a Equação 30.
Equação 31
g) Área total requerida pelo filtro biológico
A área total gasta para a instalação do filtro percolador adoptou-se a área calculada no pela Equação 27 mais uma percentagem da sua própria área.
h) Eficiência total do sistema decantador primário mais filtro biológico
A eficiência final do sistema decantador primário-filtro biológico aplicou-se a Equação 32:
Equação 33
3.4.2. Dimensionamento do lodo activado
a) Taxa de utilização máxima do substrato (qmáx)
Segundo METCALF & EDDY (1991 apud VON SPERLING, 1997, p.35), pode-se determinar a taxa de utilização máxima do substrato conforme a Equação 33.
 Equação 33
b) Constante de saturação