TRATAMENTO DE ÁGUAS
RESIDUÁRIAS
Aula 1 – Água, poluição, saneamento ambiental e caracterização quantitativa dos esgotos
Gestão do meio ambiente e
saneamento ambiental
A questão ambiental vem merecendo, a cada dia,
maior interesse das nações, em todo o Planeta.
Isto porque, o desenvolvimento do mundo moderno
evidencia que os recursos naturais não estão sendo
suficientes para atender a demanda do sistema
econômico e também, por outro lado, o meio
ambiente tem se mostrado limitado para
absorver os resíduos e rejeitos gerados.
Crescimento populacional
1900 - De cada dez pessoas, apenas uma morava
em área urbana.
2030 – De cada dez pessoas, seis viverão nas
cidades
13%
87%
1900
Urbana Rural
51% 49%
2005
Rural Urbana
60%
40%
2030
Urbana Rural
Demanda de produção e consumo
Necessidades hídricas no setor produtivo industrial.
Demanda de produção e consumo
Necessidades hídricas no setor produtivo industrial.
Recursos hídricos
Distribuição da água no
planeta
selig
ana
geogra
fia
.blo
gsp
ot.co
m
Ciclo do uso da
água
Uso múltiplos da água
AWAG – Arkansas Watershed Advisory Group
Fontes de poluição das águas
saa-ambiente.agrinov.wikispaces.net
Os corpos d’água são os maiores receptores de uma extensa gama de resíduos produzidos pelo homem. Tais resíduos podem ser conduzidos diretamente pelo lançamento de esgotos domésticos ou industriais ou ainda ser carreados ao longo da superfície pelas águas de chuva.
Fontes de poluição das águas
A forma através da qual os poluentes atingem um
corpo aquático pode ser pontual ou difusa.
oestudantesustentavel.blogspot.com
A poluição pontual ocorre
quando os poluentes são lançados
no corpo aquático de forma
concentrada, como no caso de
tubulações que despejam esgotos
domésticos ou industriais.
Fontes de poluição das águas
A poluição difusa ocorre quando os poluentes atingem o corpo receptor ao longo de uma certa extensão, como no caso da poluição associada à drenagem de águas pluviais e aos escoamentos provenientes de campos agrícolas
As fontes de poluição
pontuais são de mais
fácil controle que as
difusas.
port
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isco
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.br
Saneamento ambiental
O saneamento ambiental (acesso a água,
afastamento de esgotos e coleta de lixo) ainda não
foi universalizado, apesar do aumento recente dos
investimentos.
Municípios - Com algum serviço de saneamento básico
Brasil
Rede geral de
Distribuição de
água
Rede coletora
de esgoto
Manejo de
resíduos
sólidos
Manejo de
águas pluviais
5564
Municípios 5 531 3 069 5 562 5 256
PNSB, 2008 - IBGE
Saneamento Ambienta - Esgotamento
Sanitário
Saneamento
O lançamento indiscriminado de esgotos domésticos no estado bruto ou sem tratamento adequado nos corpos d’água contribui para a transmissão de doenças relacionadas com a água.
No Brasil e em outros países em desenvolvimento, a falta de saneamento está sempre relacionada com a pobreza, sendo a população de baixa renda a mais afetada pela falta de água tratada e condições apropriadas de saneamento.
A implantação de sistemas de saneamento, nesse caso, significaria interferir no ambiente de maneira a interromper o ciclo de transmissão da doença, melhorando a qualidade de vida da população.
Tipos de poluentes e seus principais
efeitos
Poluente Maiores fontes Efeitos
Sólidos em
Suspensão
Esgoto doméstico, esgoto
industrial, águas pluviais.
Problemas estéticos, aumento da turbidez,
deposição de lodo no fundo do corpo
aquático, adsorção de poluentes, proteção
de organismos patogênicos.
Matéria
orgânica
Biodegradável
Esgoto doméstico, escoamento
superficial (carreando resíduos
de agricultura e pecuária),
alguns efluentes de
agroindústrias etc.
Consumo do oxigênio presente na água;
prejuízo da flora e da fauna; a
decomposição anaeróbia que se inicia
causa a produção de gases mal-cheirosos
e ausência de vida aquática.
Nutrientes Esgoto doméstico, incluindo
fosfatos presentes em
detergentes, resíduos de
agricultura e pecuária,
especialmente nitratos usados
como fertilizantes.
Florescimento de algas (eutrofização dos
cursos d’água), alta produção e morte de
vegetação, depleção de oxigênio,
contaminação da água subterrânea
(nitrato).
Tipos de poluentes e seus principais
efeitos
Poluente Maiores fontes Efeitos
Ácidos Chuva ácida, águas drenadas
de mineração.
Acidificação das águas naturais, queda
aguda das espécies, morte de peixes,
aumento do nível de metais tóxicos na água
(ex. alumínio).
Metais
pesados
Mineração, indústrias, emissão
de chumbo pelos
escapamentos de veículos.
Bio-aumento de metais tóxicos em cada
estágio sucessivo da cadeia alimentar, com
ameaça aos consumidores, inclusive
humanos; redução da capacidade de
autodepuração das águas; contaminação
da água subterrânea.
Sólidos
inorgânicos
Dissolvidos
Esgotos industriais Contribuição para a salinidade da água,
comprometendo alguns de seus usos.
Tipos de poluentes e seus principais
efeitos
Poluente Maiores fontes Efeitos
Óleos e matérias
flutuantes
(sólidos)
Extração de petróleo;
vazamentos de tanques de
óleo, disposição de resíduos,
esgoto doméstico e industrial,
drenagem pluvial.
Contaminação do ambiente aquático,
aumento da turbidez, formação de
escuma, morte de pássaros e
mamíferos etc.
Organoclorados Aplicação direta, resíduos de
agricultura, esgoto doméstico,
incineração, disposição de
resíduos em aterros.
Bio-aumento; risco para carnívoros,
com efeitos na saúde humana.
Microrganismos
Patogênicos
Esgotos domésticos, esgotos
hospitalares, águas pluviais.
Transmissão de doenças infecciosas.
Sais Causa natural, efluente de
dessalinizadores, outras
contribuições.
Alterações na tensão osmótica e na
condutividade elétrica, prejuízo a
certos usos da água.
Tipos de poluentes e seus principais
efeitos
Poluente Maiores fontes Efeitos
Detergentes Esgotos domésticos e
industriais.
Redução na tensão superficial, sabor,
formação de espuma e toxicidade.
Radiação 80% de fontes naturais,
20% de testes de armas
nucleares, radiografias
médicas, energia nuclear,
indústrias etc.
Lesão de tecidos em vários graus e risco de
morte dependendo da exposição.
Despejos
Aquecidos
Água de resfriamento das
indústrias, principalmente
geradoras de energia.
Redução da concentração de gases
dissolvidos, inclusive oxigênio; aumento da
atividade química e biológica; migração ou
morte de peixes por sufocação; interrupção
no ciclo reprodutivo de peixes e outros
organismos aquáticos.
Impurezas encontradas na água
Os diversos componentes presentes na água, e que alteram seu grau de pureza, podem ser tratados sinteticamente através de suas características, a saber:
Características físicas: Sólidos presentes na água. Eles podem estar em suspensão - sólidos não filtráveis (sólidos de maiores dimensões – maiores que 10-3mm. Exemplo: areia, pedaços de folhas, etc.), na forma coloidal - de difícil identificação (sólidos de dimensão entre 10-6 mm e 10-3mm) , ou dissolvidos - sólidos filtráveis (sólidos de menores dimensões entre 10-9mm e 10-6mm) , dependendo do seu tamanho.
Classificação dos sólidos por tamanho
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Impurezas encontradas na água
Características biológicas: Seres vivos ou mortos. Na avaliação da qualidade da água, os microorganismos assumem o papel de maior importância, devido a sua grande predominância em determinados ambientes e também porque são esses organismos microscópios (bactérias, algas, protozoários, etc.) que promovem a auto depuração dos despejos. Os microorganismos da água são especialmente importantes porque estão associados a doenças.
Impurezas encontradas na água
Características químicas: As impurezas podem ser
matéria orgânica ou inorgânica. As substancias
orgânicas presentes na água são representadas em
analise laboratorial como sólidos voláteis. As
inorgânicas relacionam-se aos sólidos fixos.
Impurezas encontradas na água
Consequências ambientais
Entre as consequências ambientais, destacam-se as alterações físicas, químicas e biológicas da água, como resumido a seguir:
• alterações das características físicas: cor, turbidez, deposição de materiais no leito dos corpos d’água, temperatura, viscosidade, tensão superficial;
• alterações das características químicas: compostos tóxicos, pesticidas, detergentes, salinização, substâncias radioativas, pH, excesso de nutrientes (eutrofização), consumo de oxigênio;
• alterações das características biológicas: presença de microrganismos patogênicos, vegetação, larvas de inseto.
Conceitos básicos
O que é esgoto?
E todo despejo proveniente dos diversos usos da
água, tais como as de uso domestico, contendo
matéria fecal e águas servidas, industrial, de
utilidade publica, de áreas agrícolas, de superfície,
de infiltração, pluviais e outros efluentes sanitários.
Outra denominação: águas residuárias.
Classificação dos esgotos
Os esgotos que chegam as Estações de Tratamento de Esgotos são basicamente originados de três fontes distintas:
• Esgotos domésticos;
• Águas de infiltração;
• Efluentes não domésticos - os esgotos não domésticos deverão passar por pré-tratamentos e/ou tratamentos específicos antes de serem lançados no sistema coletor publico ou no corpo receptor.
Classificação dos esgotos
Esgotos Domésticos: Provem principalmente das residências, edificações comerciais, instituições ou quaisquer edificações que contenham instalações de banheiro, lavanderias, cozinhas ou qualquer dispositivo de utilização de água para fins domésticos.
Esgotos Não Domésticos: Provem principalmente de industrias – esgotos industriais, de hospitais, laboratórios, unidades de saúde, lavanderias, lava jatos, oficinas mecânicas. Esses esgotos possuem características próprias em função da atividade e do processo industrial empregados.
Classificação dos esgotos
Águas de infiltração: parcela de contribuição dos
esgotos que provem das águas do subsolo, que
penetra nas canalizações de esgotos através das
juntas, poços de visita e defeitos nas estruturas
do sistema.
Características do esgoto - físicas
Características físicas
Teor de sólidos: Os esgotos domésticos apresentam em media 0,08% de matéria solida e 99,2% de água. A matéria solida total do esgoto pode ser definida como a matéria que permanece como resíduo apos evaporação a 103°C.
Temperatura: ligeiramente superior a das águas de abastecimento; variação conforme as estações do ano, sendo mais estável que a temperatura do ar. Influencia na atividade microbiana, na solubilidade dos gases e na viscosidade do liquido;
Características do esgoto - físicas
Cor: Os componentes responsáveis pela cor são os sólidos dissolvidos. No esgoto fresco a cor e ligeiramente cinza, no esgoto séptico a cor e cinza escuro ou preto;
Turbidez: Representa o grau de interferência com a passagem de luz através do liquido, conferindo uma aparência turva no mesmo. E causada por uma grande variedade de sólidos em suspensão. Esgotos mais frescos ou mais concentrados geralmente possuem maior turbidez.
Características do esgoto - físicas
Odor: No esgoto fresco o odor e oleoso,
relativamente desagradável, no esgoto séptico o
odor e fétido, desagradável, devido ao gás
sulfídrico e outros produtos da decomposição;
Características do esgoto - químicas
Características químicas
A origem dos esgotos permite classificar as
características químicas em dois grandes grupos:
a) da matéria orgânica;
b) da matéria inorgânica
Cerca de 70% dos sólidos no esgoto são de
origem orgânica. Geralmente, estes compostos
orgânicos são uma combinação de carbono,
hidrogênio, oxigênio, algumas vezes com nitrogênio.
Características do esgoto - químicas
Os grupos de substancias orgânicas são
constituídos principalmente por:
• compostos de proteínas (40 a 60%);
• carboidratos (25 a 50%);
• gordura e óleos (10%);
• uréia, surfactante, fenóis, pesticidas, etc.
Características do esgoto - químicas
A matéria inorgânica contida nos esgotos e
formada, principalmente pela presença de areia e
de substancias minerais dissolvidas. A areia e
proveniente de água de lavagem de ruas e de
águas do subsolo, que chegam as galerias de
indevidamente ou se infiltram através das juntas
das canalizações.
Características do esgoto - biológicas
Características do esgoto biológicas
Os principais organismos encontrados nos rios e nos esgotos são as bactérias, os fungos, os protozoários, os vírus, as algas e os grupos de plantas e de animais.
As bactérias constituem talvez o elemento mais importante deste grupo de organismos, que são responsáveis pela decomposição e estabilização da matéria orgânica, tanto na natureza como nas unidades de tratamento biológico.
Características do esgoto - biológicas
Ha vários organismos cuja presença num corpo d'água indica uma forma qualquer de poluição. As bactérias coliformes são típicas do intestino do homem e de outros animais de sangue quente (mamíferos em geral) e, justamente por estarem sempre presentes no excremento humano (100 a 400 bilhões de coliformes/habitante x dia) e serem de simples determinação, são adotadas como referencia para indicar a grandeza da contaminação.
Caracterização quantitativa dos esgotos
sanitários
A quantidade dos esgotos sanitários depende de alguns fatores, como a quantidade de água fornecida ou consumida pela população, a quantidade de águas de chuva que se junta ao esgoto, a quantidade de água infiltrada na rede de esgotos etc.
Vazão doméstica
A vazão domestica de esgotos é calculada com base na vazão de água da respectiva localidade. A vazão é usualmente calculada em função da população de projeto e de um valor atribuído para o consumo médio diário de água de um indivíduo, denominado Quota Per Capita (QPC).
Caracterização quantitativa dos esgotos
sanitários
O consumo individual de água de 3,9 m3/mês (130
litros/dia) gera-se 2,7 a 3,1 m3/mês de esgoto.
Produção
de esgotos
por
atividade
e usuário
QPC Quota per capta
Caracterização quantitativa dos
esgotos sanitários
A quantidade de esgoto gerado a partir de 1m3 de
água consumida é calculada usando o Coeficiente
de Retorno. Tal coeficiente situa-se geralmente na
faixa de 70- 80%, ou seja, para cada 1000 litros
de água fornecida são lançados,
aproximadamente, 700-800 litros de esgoto na
rede de coleta ou em outros sistemas de
tratamento/disposição final.
Caracterização quantitativa dos
esgotos sanitários
A fração da água fornecida que adentra a rede de
coleta na forma de esgoto (coeficiente de retorno)
R: Vazão de esgoto/ vazão de água. Média em
R=0,8. O cálculo da vazão doméstica média de
esgoto é dado por: Qdméd = vazão doméstica média de esgotos (m3 /d ou l/s)
QPC = quota per capta de água
R = coeficiente de retorno esgoto/água
Qdméd = _ Pop x QPC x R
1000
(m3 / d)
Qdméd = _ Pop x QPC x R
86400
(l / s)
Caracterização quantitativa dos esgotos
sanitários
A vazão de esgoto varia ao longo do dia, no decorrer da semana e do ano. Para descrever essas variações existem alguns parâmetros, cujos valores são determinados, entre outros, por:
• Tipo de esgoto
• Sistema de coleta
• Condições climáticas
• Tipo e material das canalizações
• Concepção e quantidade de estações elevatórias
Caracterização quantitativa dos
esgotos sanitários
A variação da vazão é caracterizada por três
parâmetros: a variação máxima diária, a variação
máxima horária e a variação mínima horária. A
variação máxima diária (k1) é o resultado da
divisão da vazão máxima diária registrada no
período de um ano pela vazão média diária anual.
Se não existem dados específicos para este valor, a
Norma Brasileira NBR-9649 (ABNT, 1986) indica
um valor de 1,2.
Caracterização quantitativa dos
esgotos sanitários
A variação máxima horária (k2) é o resultado da
divisão da vazão máxima horária pela vazão
média horária registrada no mesmo dia.
A variação mínima horária (k3) é o resultado da
divisão da vazão mínima horária pela vazão
média horária registrada no mesmo dia.
Se não existem dados específicos para k2 e k3 a
Norma Brasileira NBR-9649 (ABNT, 1986) indica
valores de 1,5 e 0,5 respectivamente.
Caracterização quantitativa dos
esgotos sanitários
As variações de vazão podem ser mostradas num
hidrograma, a variação máxima horária, por volta
das 10 horas de manhã, é de (50,98/36,63) = 1,43 e
a variação mínima horária, por volta das 3 horas da
manhã, é de (21,35/36,63) = 0,60.
Caracterização quantitativa dos
esgotos sanitários
Fórmulas para correlacionar os coeficientes de
variação com a população, ou com a vazão média. (autores: Harmon (Qasim,1985) e Gifft (Fair et al,1973) )
Qmáx/Qméd Qmin/Qméd Autor
1 + (14/(4 + √P)) - Harmon
5P-0,16 0,2P0,16 Gifft
P = População, em milhares
A fórmula de Gifft é indicada para P< 200 (população < 200000hab
Caracterização quantitativa dos
esgotos sanitários
A vazão geralmente é medida com uma calha
Parshall, mas existem também outros tipos de
equipamentos para este fim, a serem montados
dentro ou fora da tubulação.
Vertedor triangular Calha Parshall
Caracterização quantitativa dos
esgotos sanitários
Vazão de infiltração
Dependendo da execução da tubulação da rede de esgoto, água infiltra na rede, especialmente em partes porosas da tubulação, poços de inspeção e conexões. Esta água de infiltração pode ter uma vazão significante, especialmente se a maior parte da rede de coleta for construída usando materiais permeáveis e/ou se o nível do lençol freático estiver acima da rede coletora.
A vazão de infiltração geralmente varia entre 0,05 l/s e 1,0 l/s por quilômetro de rede de esgoto construída, dependendo das condições.
Quantificação das cargas poluidoras
Para a avaliação do impacto da poluição e da eficácia das medidas de controle, é necessária a quantificação das cargas poluidoras afluentes ao corpo d’água. Para tanto, são necessários levantamentos de campo na área em estudo, incluindo amostragem dos poluentes, análises de laboratórios, medições de razões e outros.
Quando não possível a execução de todos esses itens, pode-se complementar com dados de literatura.
Quantificação das cargas poluidoras
Levantamento sanitário de uma bacia hidrográfica
Dados físicos da bacia: aspectos geológicos;
precipitação pluviométrica e escoamento; variações
climáticas; temperatura; evaporação etc.
Informações sobre comportamento hidráulico dos
corpos d’água: vazões máxima, média e mínima;
volumes de reservatórios; velocidades de escoamento;
profundidade etc.
Uso e ocupação do solo: tipos densidades; perspectivas
de crescimento; distritos industriais etc.
Levantamento sanitário de uma bacia
hidrográfica
Caracterização sócio-economica: demografia;
desenvolvimento econômico etc.
• Usos múltiplos da água
• Requisitos de qualidade para o corpo d’água
• Localização, quantificação e tendências das
principais fontes poluidoras
• Diagnósticos da situação atual da qualidade da
água: características físicas, químicas e biológicas
Quantificação das cargas poluidoras
A quantificação dos poluentes deve ser
apresentada em termos de carga. A carga é
expressa em termos de massa por unidade de
tempo, podendo ser calculada por um dos seguintes
métodos, dependendo do tipo de problema em
análise, da origem do poluente e dos dados
disponíveis.
Quantificação das cargas poluidoras
Carga = Concentração x vazão
Carga = Contribuição per capta X população
Carga = Contribuição por unidade produzida (kg/uid.Prod) X Produção (Uniid. Prod)
Carga = Contribuição por unidade de área (kg/km2. dia) x área (km2 )
Quantificação das cargas poluidoras
Esgoto domésticos e industriais
Carga(kg/d) = ___concentração(g/m3 ) x vazão(m3/d)___
1000 (g/kg)
Obs: g/m3 = mg/l
Carga = Concentração x vazão
Quantificação das cargas poluidoras
Esgoto domésticos
Carga(kg/d) = _população (hab) x carga per capita vazão(g/hab.d)_
1000 (g/kg)
Carga = Contribuição per capta X população
Quantificação das cargas poluidoras
Drenagem superficial
Carga (kg/d) =
Contribuição por unidade de área (kg/km2. dia) x área (km2 )
Material consultado
Tratamento De Esgoto Sanitário - Roque Passos Piveli - São Paulo, 2007
Universidade De São Paulo
Universidade De São Paulo Escola Politécnica Da Usp - Pece – Programa
De Educação Continuada
Ead – Ensino E Aprendizado À Distância Est-603a / St-10 Proteção Ao
Meio Ambiente (Parte A) - São Paulo, 2010 Epusp/Pece
Phd – 2538 Gerenciamento De Recursos Hídricos Política E Sistema
Nacional De Gestão De Recursos Hídricos. O Papel Do Estado E Da
Sociedade Civil Organizada. Braga B.P.F.
Esgotamento Sanitário: Qualidade Da Água E Controle Da Poluição: Guia
Do Profissional Em Treinamento: Nível 2 / Secretaria Nacional De
Saneamento Ambiental (Org). – Salvador: Recesa, 2008.
ABNT – NBR 12.209/1992: ―Projeto de Estações de Tratamento de Esgoto
Sanitário
Material consultado
Saneamento De Goiás S/A Diretoria De Produção Operação De Estação De Tratamento De Esgoto - Gerencia De Desenvolvimento De Pessoal Manual De Operacao De Estacao De Tratamento De Esgoto - P-get / P-gte / E-gsh / Pr-gg / P/Sle
INTRODUÇÃO A QUALIDADE DAS ÁGUAS E AO TRATAMENTO DE ESGOTO, VOLUME 1, MARCOS VON SPERLING 2ª EDIÇÃO AMPLIADA; 2ª 2006. Editora Ufmg (Publicação Do Desa)
Fundação Estadual Do Meio Ambiente . F981o Orientações Básicas Para Operação De Estações De Tratamento De Esgoto / Fundação Estadual Do Meio Ambiente. —- Belo Horizonte: Feam, 2006.
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