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GLADSON HOFFMANN DA SILVA

SISTEMA DE ALTA EFICINCIA PARA TRATAMENTO DE ESGOTO RESIDENCIAL ESTUDO DE CASO NA LAGOA DA CONCEIO

Trabalho de Concluso do Curso de Graduao em Engenharia Civil da Universidade Federal de Santa Catarina, como parte dos requisitos para a obteno do ttulo de Engenheiro Civil.

Florianpolis 2004

GLADSON HOFFMANN DA SILVA

SISTEMA DE ALTA EFICINCIA PARA TRATAMENTO DE ESGOTO RESIDENCIAL ESTUDO DE CASO NA LAGOA DA CONCEIO

Trabalho de Concluso do Curso de Graduao em Engenharia Civil da Universidade Federal de Santa Catarina, como parte dos requisitos para a obteno do ttulo de Engenheiro Civil.

rea de concentrao: Construo Civil Orientador: ENEDIR GHISI, PhD. Co-orientador: PABLO HELENO SEZERINO, M. Eng.

Florianpolis 2004

SISTEMA DE ALTA EFICINCIA PARA TRATAMENTO DE ESGOTO RESIDENCIAL ESTUDO DE CASO NA LAGOA DA CONCEIO

GLADSON HOFFMANN DA SILVA Este Trabalho de Concluso de Curso foi julgado adequado com requisito para a obteno do ttulo de

ENGENHEIRO CIVIL

rea de concentrao CONSTRUO CIVIL, aprovada em sua forma final pelo Programa de Graduao em Engenharia Civil.

____________________________________ Prof. Enedir Ghisi, PhD Orientador (UFSC)

____________________________________ Prof. Lia Caetano Bastos Coordenadora do TCC (UFSC)

Banca Examinadora:

____________________________________ Eng. Fernando Simon Westphal, M. Eng. (UFSC)

____________________________________ Eng. Pablo Heleno Sezerino, M. Eng (UFSC)

Aos que considero minha famlia...

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AGRADECIMENTOS Ao meu grande pai, pelo incentivo durante toda a minha vida. Aos meus irmos Robson e Alisson pelo apoio. A Aline, pela pacincia e dedicao. Ao pessoal do LabEEE, em especial ao amigo Fernando Simon Westphal, com os quais convivi em grande parte da minha graduao. Ao meu orientador Enedir Ghisi e ao meu co-orientador Pablo Heleno Sezerino, que permitiram a realizao deste trabalho. Aos engenheiros da vigilncia sanitria, pela ateno. RGA Engenharia, pela contribuio em minha formao. A todos amigos presentes em minha vida, em especial ao casal Nei e Lorete. Ao meu grande amigo Kiko, por todo apoio nos momentos difceis.

SUMRIO LISTA DE TABELAS................................................................................................vii LISTA DE FIGURAS................................................................................................viii RESUMO.....................................................................................................................ix 1. INTRODUO........................................................................................................... 1 1.1 JUSTIFICATIVA DO ESTUDO .......................................................................................2 1.2 OBJETIVOS ...............................................................................................................3 1.2.1 Objetivos especficos........................................................................................3 1.3 ESTRUTURA DO TRABALHO ......................................................................................3 2. REVISO BIBLIOGRFICA................................................................................... 5 2.1 INTRODUO ...........................................................................................................5 2.1.1 Esgotos Sanitrios............................................................................................5 2.1.2 Esgotos Industriais...........................................................................................5 2.2 CARACTERSTICAS FSICAS DOS ESGOTOS.................................................................6 2.2.1 Colorao.........................................................................................................6 2.2.2 Turbidez ...........................................................................................................6 2.2.3 Odor .................................................................................................................6 2.2.4 Matria slida ..................................................................................................7 2.2.5 Temperatura.....................................................................................................8 2.3 CARACTERSTICAS QUMICAS DOS ESGOTOS .............................................................8 2.3.1 Matria orgnica .............................................................................................8 2.3.1.1 Protenas....................................................................................................9 2.3.1.2 Carboidratos ..............................................................................................9 2.3.1.3 Gorduras e leos........................................................................................9 2.3.2 Matria Inorgnica ..........................................................................................9 2.3.3 Demanda Bioqumica de Oxignio (DBO) ....................................................10 2.3.4 Nitrognio ......................................................................................................10 2.3.5 Demanda Qumica de Oxignio (DQO).........................................................11 2.3.6 Demanda Total de Oxignio (DTO)...............................................................12 2.3.7 Demanda Terica de Oxignio (DTeO).........................................................12 2.3.8 DBO e DQO Solvel ......................................................................................13 2.3.9 pH...................................................................................................................13 2.4 CARACTERSTICAS BIOLGICAS DOS ESGOTOS .......................................................13 2.4.1 Algas...............................................................................................................14 2.4.2 Bactrias ........................................................................................................14 2.4.2.1 Crescimento bacteriano e floculao ......................................................15 2.4.2.2 Doenas associadas .................................................................................15 2.5 COMPOSIES TPICAS E RELAES PROPOSTAS .....................................................16 2.6 PRINCPIOS DO TRATAMENTO DE ESGOTOS .............................................................18 2.6.1 Processos metablicos ...................................................................................18 2.6.2 Oxidao Aerbia da matria orgnica ........................................................19 2.6.3 Digesto Anaerbia .......................................................................................20 2.6.4 Nitrificao e Desnitrificao........................................................................21

2.7 TIPOS DE TRATAMENTO ..........................................................................................22 2.7.1 Classificao das etapas de tratamento.........................................................22 2.7.2 Tanque Sptico (TS) .......................................................................................23 2.7.2.1 Princpios de funcionamento...................................................................24 2.7.2.2 Projeto do Tanque Sptico ......................................................................24 2.7.2.3 Eficincia ................................................................................................26 2.7.2.4 Operao e manuteno ..........................................................................26 2.7.2.5 Observaes gerais..................................................................................27 2.7.3 Filtro Biolgico Anaerbio (FAN).................................................................27 2.7.3.1 Princpios de funcionamento...................................................................28 2.7.3.2 Projeto do Filtro Anaerbio ....................................................................28 2.7.3.3 Eficincia ................................................................................................29 2.7.3.4 Operao e manuteno ..........................................................................29 2.7.3.5 Observaes gerais..................................................................................29 2.7.4 Filtro Aerado..................................................................................................30 2.7.4.1 Princpios de funcionamento...................................................................30 2.7.4.2 Projeto do Filtro Aerbio ........................................................................30 2.7.4.3 Eficincia ................................................................................................30 2.7.4.4 Operao e Manutenao ........................................................................31 2.7.4.5 Observaes gerais..................................................................................31 2.7.5 Tanque de Sedimentao................................................................................31 2.7.5.1 Princpios de funcionamento...................................................................31 2.7.5.2 Projeto do Tanque de Sedimentao .......................................................32 2.7.5.3 Operao e Manutenao ........................................................................32 2.7.5.4 Observaes gerais..................................................................................32 2.7.6 Clorador.........................................................................................................33 2.7.6.1 Princpios de funcionamento...................................................................33 2.7.6.2 Projeto do Clorador .................................................................................33 2.7.6.3 Eficinica ................................................................................................33 2.7.6.4 Operao e manuteno ..........................................................................33 2.7.6.5 Observaes gerais..................................................................................34 2.7.7 Sumidouro ......................................................................................................34 2.7.7.1 Princpios de funcionamento...................................................................34 2.7.7.2 Projeto do Sumidouro .............................................................................34 2.7.7.3 Operao e manuteno ..........................................................................34 2.7.7.4 Observaes gerais..................................................................................35 3. METODOLOGIA ..................................................................................................... 36 3.1 ESCOLHA DO SISTEMA ............................................................................................36 3.2 TANQUE SPTICO ...................................................................................................37 3.2.1 Parmetros de projeto....................................................................................37 3.2.2 Dimensionamento...........................................................................................38 3.3 FILTRO ANAERBIO ...............................................................................................38 3.3.1 Parmetros de projeto....................................................................................38 3.3.2 Dimensionamento...........................................................................................39

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3.4 FILTRO AERBIO ....................................................................................................39 3.4.1 Parmetros de projeto....................................................................................39 3.4.2 Dimensionamento...........................................................................................40 3.5 TANQUE DE SEDIMENTAO ..................................................................................41 3.5.1 Parmetros de projeto....................................................................................41 3.5.2 Dimensionamento...........................................................................................41 3.6 CLORADOR .............................................................................................................42 3.6.1 Parmetros de projeto....................................................................................42 3.6.2 Dimensionamento...........................................................................................43 3.7 SUMIDOURO ...........................................................................................................43 3.7.1 Parmetros de projeto....................................................................................43 3.7.2 Dimensionamento...........................................................................................43 4. RESULTADOS.......................................................................................................... 45 4.1 TANQUE SPTICO ...................................................................................................45 4.2 FILTRO ANAERBIO ...............................................................................................48 4.3 FILTRO AERBIO ....................................................................................................53 4.4 TANQUE DE SEDIMENTAO ..................................................................................56 4.5 CLORADOR .............................................................................................................58 4.6 SUMIDOURO ...........................................................................................................60 4.7 IMPLANTAO SISTEMA COMPLETO ......................................................................63 5. CONCLUSES ......................................................................................................... 65 5.1 CONSIDERAES INICIAIS ......................................................................................65 5.2 ANLISE DOS RESULTADOS ....................................................................................65 5.3 CONSIDERAES FINAIS .........................................................................................66 5.4 SUGESTES PARA TRABALHOS FUTUROS ................................................................66 6. REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS.................................................................... 68 ANEXOS.........................................................................................................................70 ANEXO A Sentena da Ao Civil Pblica n 2000.72.004772-2........................71 ANEXO B Normativa Interna n 001/2003 da Vigilncia Sanitria de Florianpolis..............................................................................................................75

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LISTA DE TABELAS

Tabela 1: Concentrao em termos de DBO5 e DQO (SILVA, 1979, p.4)..................................................................................16 Tabela 2: Composio tpica de esgotos sanitrios (GONALVES, 1997, p.23)....................................................................17 Tabela 3: Valores tpicos de parmetros de carga orgnica (mg/l) no esgoto JORDO, 1995 p.37)...............................................................................18

LISTA DE FIGURAS

Figura 1: Planta baixa do Tanque Sptico...........................................................46 Figura 2: Tanque Sptico Corte AA.................................................................47 Figura 3: Planta baixa do Filtro Anaerbio Corte DD......................................49 Figura 4: Filtro Anaerbio Corte AA...............................................................50 Figura 5: Filtro Anaerbio Corte BB................................................................51 Figura 6: Filtro Anaerbio Corte CC................................................................52 Figura 7: Planta baixa do Filtro Aerbio Corte BB..........................................54 Figura 8: Planta baixa do Filtro Aerbio Corte CC..........................................54 Figura 9: Filtro Aerbio Corte AA...................................................................55 Figura 10: Detalhe fundo falso............................................................................55 Figura 11: Planta baixa do Tanque de Sedimentao..........................................57 Figura 12: Tanque de Sedimentao Corte AA................................................57 Figura 13: Planta baixa do Clorador....................................................................59 Figura 14: Clorador Corte AA..........................................................................59 Figura 15: Planta baixa do Sumidouro................................................................61 Figura 16: Sumidouro Corte AA......................................................................62 Figura 17: Implantao Sistema Completo..........................................................64

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RESUMO Tendo em vista a atual situao da bacia da Lagoa da Conceio e as novas exigncias impostas pela Vigilncia Sanitria de Florianpolis, surgiu a necessidade de se projetar novos sistemas de tratamento de esgoto com alta eficncia, objetivo deste trabalho. O sistema teria que atender as novas necessidades impostas pela Vigilncia Sanitria, que exige remoo de no mnimo 90% de Demanda Bioqumica de Oxignio (DBO), nitrificao total, mximo de 500 coliformes fecais totais por 100 ml, entre outros. O sistema de tratamento de esgoto aqui proposto refere-se a um caso hipottico de uma residncia com 200 m2, contendo 4 quartos. A residncia recebeu um sistema composto por 6 unidades, sendo elas: Tanque Sptico, Filtro Anaerbio, Filtro Aerbio, Tanque de Decantao, Tanque de Desinfeco e Sumidouro, montadas conforme a seqncia descrita. A alta exigncia do rgo fiscalizador relativa qualidade do efluente final implicou na adoo de vrias etapas no tratamento dos despejos. A escolha dos processos de estabilizao de esgotos dentro do sistema foi feita em funo do estudo das normas e publicaes relacionadas com o tratamento de despejos domsticos, alm das recomendaes e exigncias da vigilncia sanitria de Florianpolis. O trabalho apresenta como resultado o projeto do sistema de tratamento conforme a exigncia do rgo responsvel pelo saneamento no municpio de Florianpolis. mostrado tambm o detalhe de cada unidade adotada separadamente, e ao final, o projeto de implantao composto por todo o sistema. O processo aqui adotado refere-se a um caso e local especficos. Entretanto, nada impede que se possa utilizar o referente tratamento de esgotos em outras localidades, a fim de tratar de forma eficaz despejos de origem domstica. Sistemas para contribuies de esgotos distintas das adotadas aqui neste caso tambm podem seguir a mesma metodologia.

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1. INTRODUO

medida que os sinais de poluio comeam a aparecer e a causar impacto, a necessidade em se tratar esgotos torna-se mais evidente. Atualmente, muitos corpos receptores de esgotos, como lagoas, lagos e at mares j demonstram sinais de degradao devido grande carga recebida de despejos. o caso da Lagoa da Conceio, localizada no municpio de Florianpolis, onde estes sinais j podem ser observados. O aumento desordenado da populao que habita a bacia da Lagoa da Conceio tem causado conseqncias negativas no seu equilbrio. Nos ltimos anos, a proliferao desordenada de algas tem chamado a ateno de alguns ambientalistas e da populao em geral. O forte odor que o apodrecimento destas algas gera em algumas pocas do ano j um grande problema para muitos que habitam s margens da lagoa. Atualmente, o servio de coleta de esgoto na regio oferecido para um pequeno nmero de moradores. Grande parte das edificaes possuem o seu prprio sistema de tratamento individual. O grande problema que na maioria das vezes o sistema de tratamento individual no eficiente. A predominncia por sistemas simples, como tanque sptico seguido de sumidouro, que em alguns casos possuem erros graves em sua execuo e projeto. Outros ainda adotam prticas ilegais, como jogar o esgoto na rede pluvial ou at mesmo diretamente na lagoa, piorando ainda mais a situao. Associando um grande nmero de moradores com sistemas de tratamento deficientes, tem-se por conseqncia uma grande carga de poluentes inseridas na Lagoa da Conceio. medida que a carga de esgotos que chega na lagoa maior que o potencial de degradao da mesma, e que assim se mantenha, caminha-se para uma sintuao de degradao total. A condio da Lagoa da Conceio, j rumo a uma situao catica, em conjunto com a sentena referente Ao Civil Pblica n 2000.72.00.004772-2, apresentada no Anexo A, fez com que a vigilncia sanitria de Florianpolis rgo

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responsvel pela fiscalizao dos servios sanitrios nesta cidade intervisse. Atualmente, a Vigilncia Sanitria rigorosa no que diz respeito ao projeto de sistemas de tratamento de esgoto na bacia da lagoa.

1.1 Justificativa do estudo

A situao atual na Lagoa da Conceio exige que se realizem estudos que possam amenizar a problemtica que hoje ocorre. Um dos trabalhos a se fazer a proposio de um sistema de tratamento de esgoto residencial com alta eficincia, enquanto no existe uma rede pblica de esgoto. O rgo responsvel pelo saneamento em Florianpolis exige, na bacia da lagoa, os seguintes requisitos, conforme consulta realizada em janeiro de 2003 (VIGILNCIA SANITRIA, 2003): a) Remoo de Demanda Bioqumica de Oxignio (DBO) em no mnimo 90% (noventa por cento); b) Garantia de nitrificao total do nitrognio contido nos efluentes; c) Nvel positivo de oxignio no efluente final; d) Garantia de no mximo 500 coliformes fecais totais por 100 ml de amostra. A simples utilizao de tanque sptico como processo de tratamento em conjunto com o sumidouro como disposio final do efluente certamente no ir atender a estas exigncias. Neste sistema, o sumidouro pouco contribui na eficincia do sistema, tendo como funo a infiltrao do efluente no solo. A estabilizao do esgoto fica principalmente por conta do tanque sptico. Neto (1997 apud Alm Sobrinho, 1991) relata um caso de monitoramento de um decanto-digestor (tanque sptico) dimensionado de acordo com a NBR 7229, que obteve eficincia mdia na remoo de DBO em torno de 65%. Os valores de concentrao de DBO para este caso so de 230 a 290 mg/l para o afluente e em torno de 90 mg/l para o efluente do tanque sptico. A normalizao brasileira j bem mais conservadora, e apresenta valores de remoo de DBO situados entre 40 e 75%, para a utilizao de

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tanque sptico em conjunto com filtro anaerbio (NBR 13969, 1997). Caso a norma apresentasse valores de eficincia somente do Tanque Sptico, certamente estes valores seriam menores que o intervalo apresentado quando o Tanque Sptico estiver em conjunto com o Filtro Anaerbio (40 a 75%). Vale ressaltar que alm de remoo de DBO, as outras exigncias ainda devem ser cumpridas. A necessidade de se projetar sistemas de tratamento de esgotos com alta eficincia deu origem a este trabalho, que se refere a um caso hipottico de uma residncia com 200 m2 de rea e com populao terica de 8 pessoas, contendo 4 quartos. Considerou-se como plano o terreno onde ser implantado o sistema de tratamento, e o lenol fretico a 3 metros abaixo do nvel do terreno.

1.2 Objetivos

Este trabalho tem como objetivo principal apresentar uma alternativa de um sistema de tratamento de esgotos domsticos que atenda as novas exigncias da Vigilncia Sanitria na rea abrangida pela bacia da Lagoa da Conceio.

1.2.1

Objetivos especficos

Como objetivos especficos, pode-se citar: a) Criao de um sistema de tratamento com viabilidade de implantao em um terreno que no possua muita rea disponvel (em torno de 50 m2); b) Criao de um sistema que no produza fortes odores ao seu redor; c) Criao de um sistema com alta eficincia que alm de atender as exigncias da vigilncia sanitria, promova uma reduo na degradao da lagoa.

1.3 Estrutura do trabalho

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O trabalho est estruturado em 5 captulos. No captulo 1 foi apresentada uma introduo ao trabalho, na qual se fez uma descrio breve da problemtica em estudo e se apresentou justificativas e objetivos do estudo. O segundo captulo consiste em uma reviso da literatura correspondente. Apresenta-se algumas definies essenciais ao entendimento de um sistema de tratamento de esgoto. Em seguida, fala-se sobre os princpios de tratamento de esgotos, e so relacionados os tipos de tratamento. No captulo 3 apresentada a metodologia, que demonstra como o sitema de tratamento foi escolhido e relata os mtodos adotados para o seu dimensionamento. No captulo 4 mostra-se os resultados obtidos no estudo, mostrado o sistema de tratamento de esgoto adotado e apresentado o resultado do dimensionamento de cada unidade apresentada na metodologia. O captulo 5 apresenta as concluses e sugestes para trabalhos futuros.

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2. REVISO BIBLIOGRFICA 2.1 Introduo

A palavra esgoto comumente utilizada para referenciar despejos em geral, sendo estes de origem domstica, industrial, comercial, de reas agrcolas, entre outros. Alguns autores tambm utilizam a denominao de guas residurias, que a traduo literal de wastewater, muito utilizada no ingls. Os esgotos, segundo Jordo e Pessa (1995) podem ser classificados em dois grupos principais: sanitrios e industriais.

2.1.1

Esgotos Sanitrios

So predominantemente constitudos de despejos domsticos. Basicamente, so compostos por urina, fezes, restos de comida, papel, sabo, detergente, guas de banho e de lavagem em geral.

2.1.2

Esgotos Industriais

As caractersticas deste tipo de despejo so extremamente variveis de acordo com sua origem e, portanto, este tipo de esgoto necessita de estudos e tratamento especficos. O objetivo deste trabalho tratar exclusivamente de esgotos de origem domstica. A reviso bibliogrfica apresentada a seguir tratar exclusivamente de despejos sanitrios, no sendo vlida, em grande parte, para esgotos de origem industrial.

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2.2 Caractersticas fsicas dos esgotos

As principais caractersticas fsicas que representam o estado em que se encontram guas residurias so: colorao, turbidez, odor, matria slida e temperatura.

2.2.1

Colorao

A colorao indica o estado de decomposio do esgoto, e fornece dados que podem caracterizar o estado do despejo. Como exemplo, a cor preta tpica do esgoto velho e de uma decomposio parcial, enquanto a tonalidade acinzentada j indica um esgoto fresco (JORDO, PESSA, 1995).

2.2.2

Turbidez

Assim como a colorao, a turbidez tambm indica o estado em que o esgoto se encontra. Este parmetro est relacionado com a concentrao dos slidos em suspenso.

2.2.3

Odor

Durante o processo de decomposio, alguns odores caractersticos de esgotos podem ser gerados. Jordo e Pessa (1995) citam trs odores como sendo os principais: a) odor de mofo, razoavelmente suportvel, tpico do esgoto fresco; b) odor de ovo podre, insuportvel, tpico do esgoto velho ou sptico, que provm da formao de gs sulfdrico oriundo da decomposio do lodo contido nos despejos; e c) odores variados, de produtos podres como de repolho, peixe, legumes; de fezes; de produtos ranosos; de acordo com a predominncia de produtos sulfurosos, nitrogenados, cidos 6

orgnicos, etc. A matria orgnica e o lodo retidos em alguma fase do tratamento de esgoto podem ocasionar maus odores em uma Estao de Tratamento de Esgoto (ETE). Alm disto, as reaes que ocorrem no decorrer do tratamento produzem subprodutos que causam mau cheiro (H2S e outros polienxofres, NH3 e outras aminas). A temperatura tambm tem influncia na emisso de odores. Segundo Belli (1999 apud SCHOLTENS e DEMMERS 1990 e MARTIN e LAFFORT 1991), as emisses gasosas compostas de nitrognio, enxofre, solventes e outros compostos orgnicos volteis podem ser tratadas por diversos processos, tais como absoro por oxidantes, combusto, adsoro, biodesodorizao (tratamento biolgico dos maus odores) em biofiltros (meio suporte: turfa, composto orgnico ou solo), biolavagem e biopercolao.

2.2.4

Matria slida

Jordo e Pessa (1995) classificam a matria slida presente nas guas residurias segundo a nomenclatura exposta abaixo: a) em funo das dimenses das partculas: slidos em suspenso, slidos coloidais ou slidos dissolvidos; b) em funo da sedimentabilidade: slidos sedimentveis, slidos flutuantes ou flotveis ou slidos no sedimentveis; c) em funo da secagem, a alta temperatura (550 a 600C): slidos fixos ou slidos volteis; d) em funo da secagem em temperatura mdia (103 a 105C): slidos totais, slidos em suspenso ou slidos dissolvidos. Um dos parmetros de grande utilizao em sistemas de esgotos a quantidade total de slidos. Seu mdulo o somatrio de todos os slidos dissolvidos e dos no dissolvidos em um lquido. A sua determinao normatizada, e consiste na 7

determinao da matria que permanece como resduo aps sofrer uma evaporao a 103C.

2.2.5

Temperatura

A temperatura influi diretamente na taxa de qualquer reao qumica, que aumenta com sua elevao, salvo os casos onde a alta temperatura produza alteraes no catalisador ou nos reagentes. Em se tratando de reaes de natureza biolgica, Jordo e Pessa (1995) afirmam que a velocidade de decomposio do esgoto aumenta de acordo com a temperatura, sendo a faixa ideal para atividade biolgica contida entre 25 e 35C, sendo ainda 15C a temperatura abaixo da qual as bactrias formadoras do metano se tornam inativas na digesto anaerbia. Dentro dos tanques spticos (fossas), por exemplo, ocorre a digesto anaerbia.

2.3 Caractersticas qumicas dos esgotos

Jordo e Pessa (1995) acreditam que, levando em considerao a origem dos esgotos, estes podem ser classificados em dois grandes grupos: da matria orgnica e da matria inorgnica.

2.3.1

Matria orgnica

Cerca de 70% dos slidos no esgoto mdio so de origem orgnica. Estes compostos so constitudos principalmente por compostos de protenas, carboidratos, gordura e leos, e em menor parte, por uria, surfartantes, fenis, pesticidas (tpicos de despejos industriais, em quantidade), etc. (JORDO, PESSA, 1995). Von Sperling (1996) ainda divide o material orgnico seguindo o critrio de biodegradabilidade, classificando-os em inerte ou biodegradvel.

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2.3.1.1 Protenas Produzem nitrognio e contm carbono, hidrognio, nitrognio, oxignio, e podem conter fsforo, enxofre e ferro. So basicamente de origem animal, mas ocorrem em vegetais tambm. O enxofre fornecido pelas protenas responsvel pela produo do gs sulfdrico presente nos despejos. 2.3.1.2 Carboidratos Contm carbono, hidrognio e oxignio, e so as primeiras substncias a serem atacadas pelas bactrias. Esto presentes principalmente nos acares, amido, celulose, etc. A ao bacteriana nos carboidratos produz cidos orgnicos, que geram um aumento na acidez do esgoto. 2.3.1.3 Gorduras e leos Tambm designados como matria graxa, as gorduras e os leos se encontram presentes nos despejos domsticos e sua origem, em geral, se d pelo uso de manteiga, leos vegetais, carnes, etc. Alm disso, podem estar presentes nos despejos produtos no to comuns, como querosene, leo lubrificante e afins, proveniente de garagens. So indesejveis em um sistema de tratamento de esgotos, pois formam uma camada de escuma e podem vir a entupir os filtros, alm de prejudicar a vida biolgica.

2.3.2

Matria Inorgnica

A matria inorgnica existente nos esgotos constituda, em geral, de areia e outras substncia minerais dissolvidas, provenientes de guas de lavagens. No usual a remoo deste tipo de material, que pouco influenciar em um sistema de tratamento de esgotos pelo fato de ser um material inerte. Entretanto, deve-se estar atento s possibilidades de entupimento e saturao de filtros e tanques, quando h grande quantidade deste material. 9

2.3.3

Demanda Bioqumica de Oxignio (DBO)

Tambm conhecida como BOD (Biochemical Oxygen Demand), a DBO um dos parmetros mais utilizados no que se refere ao tratamento de esgotos. Segundo Netto (1977), a DBO mede a quantidade de matria orgnica oxidvel por ao de bactria. Macintyre (1996) caracteriza a DBO como avidez de oxignio para atender ao metabolismo das bactrias e a transformao da matria orgnica. Na verdade, as duas definies, aparentemente um pouco distintas, significam a mesma coisa. A DBO utilizada para indicar o grau de poluio de um esgoto, ou seja, um ndice de concentrao de matria orgnica por uma unidade de volume de gua residuria. A medio da DBO padronizada, segundo Jordo e Pessa (1995) pelo Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater que adota tempo de 5 dias e uma temperatura padro de 20C. Vale ressaltar que a DBO5 no representa a demanda total de oxignio, pois a demanda total ocorre em perodo muito superior. Netto (1977) acredita que a DBOtotal igual a 1,46 x DBO5 a 20C. A DBO5 a 20C, chamada simplificadamente em alguns casos de DBO, varia no esgoto domstico bruto, segundo Jordo e Pessa (1995) e Macintyre (1996), entre 100 e 300 mg/l. J Netto (1977) afirma que, para esgoto sanitrio, a mdia atinge 300 mgO2/litro. A DBO ocorre em dois estgios: primeiramente a matria carboncea oxidada, e em seguida ocorre uma nitrificao. A DBO de 5 dias trabalha na faixa carboncea (JORDO, PESSA, 1995). A temperatura fator relevante na determinao da durao de cada faixa. A durao tende a diminuir com o aumento da temperatura.

2.3.4

Nitrognio

possvel conhecer as concentraes de matria orgnica atravs da forma que os compostos nitrogenados se apresentam nos esgotos. Contudo, este tipo de teste para caracterizao de matria orgnica est em desuso. Para tal caracterizao, atualmente 10

determina-se a DBO, discutida em 2.3.3. Entretanto, os testes com nitrognio possuem um papel fundamental na indicao da carga de nutrientes lanados ou presentes num corpo dgua, alm de indicar a disponibilidade de nitrognio para a manuteno da atividade biolgica nos processos de tratamento. O nitrognio, assim como todo o nutriente, pode causar problemas de superproduo de algas (consumidoras) nos corpos receptores de estaes de tratamento (rios, lagos, lagoas, etc). A superproduo de algas resultado de sistemas de tratamento de esgotos mau projetados e executados, onde estes no so capazes de retirar a quantidade necessria de nutrientes. Von Sperling (1996) divide a matria nitrogenada em inorgnica e orgnica. O primeiro grupo composto pela amnia, tanto na forma livre quanto na forma ionizada (respectivamente, NH3 e NH4+). A matria nitrogenada orgnica tem diviso semelhante matria carboncea.

2.3.5

Demanda Qumica de Oxignio (DQO)

Tambm conhecida como COD (Chemical Oxygen Demand), a Demanda Qumica de Oxignio mede a quantidade de oxignio necessria para oxidao da parte orgnica de uma amostra que seja oxidvel pelo permanganato ou dicromato de potssio em soluo cida. A medio da DQO padronizada Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. A DQO leva em considerao qualquer fonte que necessite de oxignio, seja esta mineral ou orgnica. J a DBO considera somente a demanda da parte orgnica. Quando se trata de esgotos domsticos, a considerao pertinente fica ao redor da DBO, pois os esgotos domsticos possuem poucos sais minerais solveis. 11

A rapidez das respostas de DQO tambm pode ser citada como uma grande vantagem com relao DBO. Alguns aparelhos, segundo Jordo (1995), conseguem realizar esta determinao em cerca de 2 minutos. O mtodo do dicromato leva duas horas para determinar a DQO do material. Como desvantagens, pode-se apresentar a falta de especificao da velocidade com que a bio-oxidao possa ocorrer.

2.3.6

Demanda Total de Oxignio (DTO)

Tambm conhecida como TOD (Total Oxygen Demand), a Demanda Total de Oxignio consiste em uma determinao instrumental capaz de no ser afetada por certos poluentes que interferem mesmo no teste da DQO (por exemplo, amnia e benzeno), sendo o teste realizado em trs minutos (JORDO, PESSA, 1995) As nomenclaturas aqui apresentadas devem ser utilizadas com cautela, pois alguns autores utilizam a mesma sigla com significados diferentes. o caso de Silva (1979), que em seu livro caracteriza a DTO como Demanda Terica de Oxignio. Neste trabalho, a Demanda Terica de Oxignio foi tratada como DTeO, para diferenci-la da Demanda Total de Oxignio.

2.3.7

Demanda Terica de Oxignio (DTeO)

Tambm conhecida como TEOD (Theoretical Oxygen Demand), a Demanda Terica de Oxignio a quantidade terica de oxignio necessria para oxidao completa da parte orgnica de uma amostra, produzindo gs carbnico - CO2 - e gs sulfdrico - H2S. Como exemplo, pode-se citar uma simples reao (oxidao da glucose). C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O A equao balanceada mostra que so necessrias 192 unidades de massa de 6O2 12

para oxidar 180 unidades de massa de C6H12O6. Obtendo-se a massa do composto orgnico, pode-se encontrar a quantidade necessria de oxignio para oxidao completa do material. Contudo, a complexidade dos compostos existentes nos esgotos inviabiliza este processo terico. Analisando os conceitos acima, pode-se concluir que: DTeO > DTO > DQO > DBOtotal > DBO5

2.3.8

DBO e DQO Solvel

So parmetros que surgiram para caracterizar o estado em que a matria orgnica se encontra. A indicao de fase solvel ou particulada est diretamente ligada a taxas de sedimentao, adsoro, reaes qumica, entre outros.

2.3.9

pH

Fator determinante no sucesso de alguns sistemas de tratamento de esgotos, a existncia do pH deve ser considerada. Pode-se chegar ao seu valor utilizando a equao 1: pH = log10 1/H+ (Eq.1)

2.4 Caractersticas biolgicas dos esgotos

Os principais microorganismos presentes em despejos so protozorios, fungos, algas, grupos de plantas e de animais e as bactrias, sendo que os mais importantes para este trabalho sero discutidos nos itens que seguem.

13

2.4.1

Algas

Apresentam grande variedade de formas e dimenses. No caso de lagos e lagoas, a reproduo de algas estimulada com o lanamento de efluentes de estaes de tratamento ricos em nutrientes (nitratos e fosfatos). Este lanamento indesejvel quando o seu crescimento demasiado tambm conhecido como florao e deve ser restringido. O excessivo enriquecimento de nutrientes do corpo receptor, seja ele um lago ou lagoa denominado de eutrofizao, que nada mais do que a superproduo de algas em florao.

2.4.2

Bactrias

Constituem o grupo de maior importncia em sistemas de tratamento biolgico. As principais bactrias responsveis na remoo da DBO so as heterotrficas. Este grupo, segundo Von Sperling (1996) sub-dividido em outros dois: a) Organismos quimioauttrofos: Utilizam a matria inorgnica como fonte de energia e o CO2 como fonte de carbono. Esto ligados nitrificao. b) Organismos quimiohetertrofos: Utilizam a matria orgnica como fonte de energia e fonte de carbono. So responsveis pela maior parte das reaes ocorridas no tratamento biolgico. Nos despejos domsticos, podem ser encontradas bactrias aerbias, anaerbias e facultativas, assunto dos itens a seguir: a) Bactrias aerbias: So as que retiram o oxignio contido no ar, oriundo diretamente da atmosfera ou do ar dissolvido na gua para seu metabolismo. Essa ao bacteriana denominada de oxidao ou decomposio aerbia. b) Bactrias anaerbias: So as que retiram o oxignio atravs de aes sobre os compostos orgnicos ou inorgnicos que contm oxignio para seu 14

metabolismo, ao invs de retir-lo do ar. Este processo bacteriano denominado de putrefao ou decomposio anaerbia. c) Bactrias facultativas: So as que possuem a capacidade de ora retirar o oxignio contido no ar, ora retirar o oxignio atravs de aes sobre outros compostos. 2.4.2.1 Crescimento bacteriano e floculao A reproduo bacteriana ocorre, basicamente, por fisso binria, onde cada clula, ao atingir um certo tamanho, divide-se em duas novas clulas.Admitindo-se um tempo de gerao tpico de 20 minutos, um crescimento sem fatores limitantes iria possibilitar a existncia de 2144 bactrias aps 48 horas. Tal corresponderia a um peso aproximadamente 4.000 vezes superior ao peso da terra (La Rivire, 1980). Na prtica, naturalmente, o crescimento logo restringido devido exausto de nutrientes no meio. (VON SPERLING, 1996, p. 107).

Alm das caractersticas metablicas, as bactrias possuem a capacidade de flocular (se aglutinam e formam flocos), quando entram na fase de declnio em seu crescimento. 2.4.2.2 Doenas associadas O nmero de bactrias contidas nos esgotos muito grande. As bactrias coliformes tpicas do intestino de mamferos no constituem, sozinhas, um perigo, mas sendo ntero-bactrias, so associadas a microorganismos patognicos, provenientes das necessidades fisiolgicas humanas. O esgoto pode conter bactrias agentes de clera, das febres tifides e paratifides, salmonelas causadores de gastro-enterites, leptospiras, bacilo da turbeculose, enterovrus causadores da poliomelite, vrus de hepatite, dentre muitos outros. Contudo, no possvel proceder com um gerenciamento individual de cada um dos agentes citados acima, sendo adotado somente o coliforme como o indicativo de contaminao. O nmero de coliformes varia entre 100 a 400 bilhes de coliformes por habitante por 15

dia (PAGANINI, 1997; JORDO, PESSA, 1995). Todavia, Silva (1979) apud Geldreich (1966) acredita que esta concentrao seja de 2 bilhes de coliformes por dia para um adulto mdio. Nota-se aqui uma grande discrepncia entre os valores propostos.

2.5 Composies tpicas e relaes propostas

Nesta seo sero apresentados valores tpicos de parmetros de carga orgnica e relaes propostas pelos autores. Silva (1979) afirma que a matria slida representa apenas 0,1% dos esgotos sanitrios, sendo que a gua responsvel pelos 99,9% restantes. A contribuio per capita diria de DBO5 no Brasil (So Paulo) de 50 g. Indo alm, o autor indica as seguintes relaes aproximadas: DBO5 / DQO = 0,5; DBOtotal / DBO5 = 1,5

A tabela 1 apresenta as concentraes em termos de DBO5 e DQO (SILVA, 1979, p.4). Tabela 1: Concentrao em termos de DBO5 e DQO (SILVA, 1979, p. 4). Concentrao DBO5 (mg/l) DQO (mg/l) Fraca 200 400 Mdia 350 700 Grande 500 1000 Muito Grande 750 1500

Gonalves (1997) e Jordo e Pessoa (1995) afirmam que a matria slida representa apenas 0,08% dos esgotos sanitrios, sendo que a gua responsvel pelos 99,92% restantes. A diferena da composio em relao proposta por Silva (1979) 99,9% e 0,1% - no significativa. A tabela 2 contm a composio tpica que Gonalves (1997) considera ser aplicvel a esgotos sanitrios. 16

Tabela 2: Composio tpica de esgotos sanitrios (GONALVES, 1997, p. 23). CONSTITUINTES 1 Slidos Totais 1.1 Dissolvidos totais 1.1.1 Fixos 1.1.2 Volteis 1.2 Suspensos totais 1.2.1 Fixos 1.2.2 Volteis 2 Slidos sedimentveis (ml/l) 3 DBO5, 20C 4 Carbono Total (TOC) 5 DQO 6 Nitrognio Total (como N) 6.1 Orgnico 6.2 Amnia livre 6.3 Nitritos 6.4 Nitratos 7 Fsforo total 7.1 Orgnico 7.2 Inorgnicos 8 Cloretos 9 Alcalinidade (como CaCO3) 10 Graxa Concentraes (em mg/l, onde no indicados) Forte 1200 850 525 325 350 75 275 20 400 260 1000 85 35 50 0 0 15 5 10 100 150 150 Mdio 720 500 300 200 220 55 165 10 220 160 500 40 15 25 0 0 8 3 5 50 100 100 Fraco 350 250 145 105 100 20 80 5 110 80 250 20 8 12 0 0 7 1 3 30 50 50

Na ausncia de determinaes diretas, deve-se adotar os valores clssicos determinados por Fair e Geyer, isto , 54 g.DBO/ hab.dia. Quanto a matria slida, adota-se valor de 90 g.MS/ hab.dia (JORDO, PESSA, 1995). A tabela 3 indica os valores tpicos de parmetros de carga orgnica nos esgotos domsticos, de acordo com Jordo e Pessa (1995). 17

Tabela 3: Valores tpicos de parmetros de carga orgnica (mg/l) no esgoto (JORDO, PESSA, 1995, p. 37). Condies de Parmetros DBO, 5d, 20C Oxignio Consumido O. C. Oxignio Dissolvido O. D. Nitrognio Total Nitrognio Orgnico Amnia Livre Nitrito, NO2 Nitrato, NO3 Fsforo Total Orgnico Inorgnico esgoto 300 150 0 85 35 50 0,10 0,40 20 7 13 200 75 0 40 20 20 0,05 0,20 10 4 6 100 30 0 20 10 10 0 0,10 5 2 3 Forte Mdio Fraco

2.6 Princpios do tratamento de esgotos 2.6.1 Processos metablicos

Segundo Silva (1979, p. 9) o metabolismo nos microorganismos pode ser expresso por:Alimento + microorganismos + oxignio maior nmero de microorganismos + resduos nitrogenados + dixido de carbono + gua

Este esquema demonstra, resumidamente, a atividade metablica, onde o processo respiratrio (consumo de oxignio) fornece energia para os microorganismos se multiplicarem. Esta equao proposta por Silva (1979) pode ser aplicada tanto a organismos aerbios quanto a anaerbios. A diferena existente entre estes organismos somente a fonte de oxignio, j comentada neste captulo. A seqncia metablica para ambos semelhante. 18

2.6.2

Oxidao Aerbia da matria orgnica

O metabolismo bacteriano no deve ser visto somente da maneira simplificada como exposto no item anterior. Ele composto por duas partes: anabolismo e catabolismo. Silva (1979) define anabolismo (recomposio) como a parte metablica utilizada na sintetizao de novas clulas. O catabolismo (decomposio) a parte metablica que serve para conseguir energia. Indo alm, Silva (1979, p.11) sugere as reaes abaixo para os processos comentados, sendo que a Autlise faz parte do Catabolismo.

Anabolismo:

CxHyOzN + energia

bactrias

C5H7NO2(clulas de bactrias)

Catabolismo:

CxHyOzN + O2(matria orgnica)

bactrias

CO2 + H2O + NH3 + energia

Autlise:

C5H7NO2 + 5O2

bactrias

5CO2 + 2 H2O + NH3 + energia

Von Sperling (1996) ainda comenta que na etapa inicial anabolismo predominam as etapas de sntese, sendo que a matria orgnica utilizada para o metabolismo e crescimento dos microorganismos. O catabolismo predomina quando a quantidade de substrato no meio pequena. Nesta etapa do processo metablico, a fonte de alimento passa a ser o prprio material celular (respirao endgena). Pode-se notar, pelas reaes apresentadas, que a matria orgnica, basicamente, est sendo transformada a produtos inertes (como o gs carbnico - CO2 - e a gua H2O), alm de energia para seu metabolismo.

19

2.6.3

Digesto Anaerbia

Quase a totalidade dos processos biolgicos utilizados em tratamento de esgotos domsticos passam por uma fase anaerbia. O lodo, segundo Silva (1979) decomposto em dois estgios por grupos de bactrias anaerbias distintos. Primeiramente ocorre a transformao da matria orgnica em cidos graxos, principalmente o cido actico. Em seqncia, ocorre a transformao destes cidos em metano. As equaes abaixo mostram a decomposio do cido aminocido cistena (SILVA, 1979, p. 12)

4C3H7O2NS + 8H2O(cistena)

4CH3COOH + 4CO2 + 4NH3 + 4H2S + 8H(cido actico)

4CH3COOH + 8H(cido actico)

5CH

4

+ 3CO2 + 2H2O

(metano)

De maneira um pouco mais simplificada, Von Sperling (1996, p. 98) sugere a seguinte reao para converso da matria orgnica por digesto anaerbia:

C6H12O6

3CH4 + 3CO2 + energia

Observa-se que a matria orgnica transformada, basicamente em metano (CH4) e gs carbnico (CO2), com liberao de energia (inferior do processo aerbio). O simples fato do metano ser transferido para a atmosfera j garante uma remoo da matria orgnica. Entretanto, o carbono existente no metano encontra-se em seu estado mais reduzido (-4) e pode ser oxidado. Deve-se estar atento a risco como exploso por combusto do metano. Silva (1979, p. 13) ainda acredita que o pH do lodo deve ser mantido maior do que 7; um valor do pH prximo de 6 indica um iminente fracasso do processo.

20

2.6.4

Nitrificao e Desnitrificao

Conceitua-se nitrificao quando ocorre a oxidao biolgica da matria nitrogenada, transformando-a em nitrato. A uria, uma das principais fontes de nitrognio em despejos domsticos, rapidamente hidrolizada, e transforma-se em amnia. E a partir desta amnia que o processo de nitrificao pode ocorrer. Von Sperling (1996, p. 99) afirma que a transformao da amnia em nitritos e destes em nitratos, obedece as reaes apresentadas:

Nitritao: 2NH4+-N + 3O2

2NO2--N + 4H+ + 2H2O

Nitrosomonas

Nitratao: 2NO2--N + O2

2NO3N

Nitrobacter

Destas reaes pode-se concluir que a nitrificao demanda uma quantidade de oxignio, e em seu processo h uma liberao de H+. Esta liberao do on H+ consome alcalinidade do meio, por conseguinte aumenta a acidez e reduz o pH. Desnitrificar significa converter nitratos a nitrognio gasoso. Isto ocorre quando no h presena de oxignio (condio anxica). Nesta condio, os nitratos so utilizados pelos microorganismos como o aceptor de eltron, ao invs do oxignio e apresenta a seguinte reao (VON SPERLING, 1996, p.101):

2NO3--N + 2H+

N2 + 2,5O2 + H2O

Da reao apresentada, conclui-se que a matria orgnica pode ser estabilizada utilizando o oxignio da reao de desnitrificao, s custas do consumo de H+, implicando na diminuio da alcalinidade. 21

Em resumo, a seqncia esperada em um sistema de tratamento, no que diz respeito a transformao da amnia e a desnitrificao, quando houver, a seguinte:

Amnia

Nitrito Nitrato Nitrognio gasoso

2.7 Tipos de tratamento 2.7.1 Classificao das etapas de tratamento

Em estaes de tratamento de esgoto sanitrio, comum que se divida as etapas do sistema. Jordo e Pessa (1995), Gonalves (1997), Macintyre (1996) e Netto (1977) estes dois ltimos com ressalvas, comentadas mais abaixo classificam as etapas em tratamento preliminar, tratamento primrio, tratamento secundrio e tratamento tercirio. Sistemas de tratamento preliminar compreendem as atividades destinadas a remoo de slidos grosseiros, areias, graxas e leos. Nesta classe esto situados tanques de reteno, grades e caixas de areia Sistemas de tratamento primrio compreendem as atividades de decantao, flotao e digesto de slidos. Nesta classe situam-se decantadores primrios, tanques de flotao e digestores primrios do lodo. Sistemas de tratamento secundrio compreendem as atividades que visam a diminuio dos contaminates biolgicos. Desta caterogia, esto presentes os filtros biolgicos, reatores de lodos ativados, decantao secundria e lagoas de estabilizao. Sistemas de tratamento tercirio compreendem atividades complementares ao tratamento secundrio, como remoo de nutrientes, desinfeco e remoo de complexos orgnicos. So previstos em estaes que necessitem um alto grau de tratamento de efluente final. Nesta classe, situam-se os cloradores e ozonizadores, 22

processos de remoo de nutrientes e lagoas de maturao. Nesta diviso, apresentada (tratamento preliminar, primrio, secundrio e tercirio) pelos autores citados, existem 2 pequenas divergncias. Macintyre (1996) acredita que os tratamentos preliminares, como o gradeamento, faam parte de sistemas de tratamento primrio. Apesar do autor classificar esta etapa como tratamento preliminar, assim como os demais autores mencionados, ele sugere que este tipo de tratamento esteja englobado nos sistemas primrios. Netto (1977) prope um desmembramento de sistemas de tratamento tercirio em: tratamento tercirio e desinfeco; sendo que esta ltima tratada pelos demais autores como sendo parte integrante de um tratamento tercirio. Existe tambm a classificao dos processos de tratamento em fsicos, qumicos e biolgicos. Processos onde h predominncia de atividades de decantao, filtrao, incinerao, diluio ou homogeneizao podem ser classificados como processos fsicos. A adio de elementos qumicos caracteriza uma etapa qumica. Quando h necessidade da ao de microorganismos para que os processos possam ocorrer, chamase estes de biolgicos.

2.7.2

Tanque Sptico (TS)

Seguindo os padres da classificao apresentada no item 2.7.1, pode-se dizer que o tanque sptico corresponde a um sistema de tratamento primrio e fsicobiolgico (predominncia da sedimentao do material slido e digesto). Pela simplicidade de construo e manuteno um sistema muito difundido, e est presente na maioria das estaes de tratamento residenciais. Tambm conhecido e tratado por alguns autores como Fossa Sptica (CREDER (1991), MACINTYRE (1996) e JORDO, PESSA (1995)), podendo ser definida como:Fossas Spticas so cmaras convenientemente construdas para reter os despejos domsticos e/ou indstrias, por um perodo de tempo especificamente estabelecido, de modo a permitir sedimentao dos slidos e reteno do material graxo contido nos esgotos, transformando-os, bioquimicamente, em substncias e compostos mais simples

23

e estveis. (JORDO, PESSA, 1995, p. 260)

2.7.2.1 Princpios de funcionamento Os dois princpios bsicos de funcionamento de um TS envolvem sedimentao e digesto do lodo. Alm destes, no TS existem reaes anaerbias de estabilizao da parte lquida, no to importantes. Estas reaes existem pois todo TS possui um tempo de deteno, e ser durante este tempo que estas reaes iro ocorrer. Tanto o lodo resultante da sedimentao das partculas slidas quanto a escuma (material flutuante, formado por leos e graxas) so atacados por bactrias predominantemente anaerbias, oferecendo um melhor grau de tratamento do que um simples processo de sedimentao. Este processo oferece uma reduo no volume de lodo, alm de sua estabilizao. Alguns cuidados devem ser tomados antes do lanamento do afluente no TS. A NBR 8160 (ABNT, 1999) exige o uso de caixas de gordura antes do TS. Muitas vezes, somente o Tanque Sptico no oferece um efluente final com caractersticas aceitveis, que variam de acordo com o corpo receptor e a legislao vigente. A gua residuria que sai do TS ainda possui mau cheiro, grande quantidade de slidos e organismos patognicos, alm de alta quantidade de nutrientes e DBO. 2.7.2.2 Projeto do Tanque Sptico O dimensionamento do Tanque Sptico deve atender a disposio da Norma Brasileira NBR 7229 (ABNT, 1993). O TS pode possuir uma nica cmara , cmaras em srie, ou cmaras sobrepostas. Alm disso, sua seo transversal pode ser retangular ou circular. No caso do formato retangular, a sua relao comprimento/largura deve estar compreendida entre 2:1 e 4:1. A altura est relacionada com o volume til do tanque sptico, sendo que para volumes inferiores a 6000 litros, adota-se uma altura entre 1,2 e 2,2 metros. A normalizao brasileira vigente relativa ao projeto de tanque sptico considera os seguintes parmetros no seu dimensionamento: 24

a) Nmero de pessoas a serem atendidas: o nmero de pessoas que habitam o local. Entretanto, h possibilidade de variao do nmero de ocupantes em qualquer residncia. Em virtude disso, a NBR 7229 (ABNT, 1993) adotou os seguintes padres: i) 2 pessoas por quarto, exceto quarto de empregada; ii) 1 pessoa por dependncia destinada empregada domstica. b) Contribuio de despejos: a contribuio diria, por habitante, de esgoto. Est relacionado com o padro da edificao. A norma (ABNT, 1993) sugere os seguintes padres: i) Residncia padro baixo: 100 litros/pessoa.dia ii) Residncia padro mdio: 130 litros/pessoa.dia iii) Residncia padro alto: 160 litros/pessoa.dia c) Perodo de deteno de despejos: o perodo em que o esgoto fica retido no tanque sptico. Ele varia de acordo com o volume de contribuio diria de despejos: i) At 1500 litros de contribuio diria: perodo de deteno de 1 dia; ii) De 1501 a 3000 litros de contribuio diria: perodo de deteno de 0,92 dias. d) Contribuio de lodo fresco: representa a contribuio de lodo fresco por pessoa em um dia. A NBR 7229 (ABNT, 1993) especifica como sendo igual a 1 litro por pessoa por dia, para ocupantes permanentes (aplicvel a qualquer residncia). e) Taxa de acumulao total de lodo: representa a taxa de acumulao de lodo em dias, e est relacionada com o intervalo de limpeza do tanque sptico e com a mdia da temperatura ambiente do ms mais frio, onde o tanque opera. Para Florianpolis, aconselhvel utilizar-se o intervalo situado entre 10 e 20C como adequado a representar a mdia de temperatura do ms mais frio. A normalizao brasileira sugere os seguintes valores para taxa de acumulao de lodo: 25

i) Intervalo entre limpezas de 1 ano (10Ct20C):taxa de acumulao de lodo de 65 dias; ii) Intervalo entre limpezas de 2 anos (10Ct20C):taxa de acumulao de lodo de 105 dias; iii) Intervalo entre limpezas de 3 anos (10Ct20C):taxa de acumulao de lodo de 145 dias; iv) Intervalo entre limpezas de 4 anos (10Ct20C):taxa de acumulao de lodo de 185 dias; v) Intervalo entre limpezas de 5 anos (10Ct20C):taxa de acumulao de lodo de 225 dias. 2.7.2.3 Eficincia Em seu livro, Macintyre (1996) sugere, para uma instalao de TS bem projetada e construda, as seguintes eficincias: a) Remoo de slidos em suspenso b) Reduo de bacilos coliformes c) Reduo da DBO d) Remoo de graxas e gorduras 50 a 70% 40 a 60% 30 a 60% 70 a 90%

Jordo e Pessa (1995) acreditam que a remoo dos slidos em suspenso, por sedimentao, est em torno de 60%. Esta sedimentao forma, no fundo do tanque, uma substncia semilquida denominada de lodo. A norma vigente relacionada ao projeto de TS (NBR 7229) sugere a utilizao de cmara mltiplas para maior eficincia no tratamento. 2.7.2.4 Operao e manuteno A NBR 7229 (ABNT, 1993) estabelece que o tempo de limpeza dos tanques spticos deve ser o mesmo previsto em projeto, mas faz uma ressalva, permitindo o aumento ou uma diminuio no intervalo caso ocorram variaes nas vazes previstas. 26

Ela ainda exige que a limpeza do TS, quando necessria, no seja completa; deve-se deixar cerca de 10% do volume de lodo existente. Antes de qualquer operao no interior dos tanques, deve-se deixar sua tampa aberta por no mnimo 5 minutos, prevenindo o risco de exploses e intoxicao proveniente dos gases do TS. 2.7.2.5 Observaes gerais Seguindo as recomendaes encontradas na NBR 7229, deve-se estar atento a algumas informaes: a) Respeitar distncias mnimas de 1,5 metros de construes, limites do terreno, ramal predial de gua e sumidouro; b) Respeitar distncias mnimas de 3 metros de rvores e demais pontos de rede pblica de gua; c) Respeitar as distncias mnimas de 15 metros de poos freticos e corpos dgua; d) O tanque sptico deve ser construdo de forma que possua resistncia mecnica, qumica e seja impermevel; e) A tubulao de entrada e sada devero possuir formato de T, sendo que a tubulao de sada dever estar imersa em um tero da altura til do tanque. A tubulao de entrada estar imersa 5 centmetros a menos que a tubulao de sada.

2.7.3

Filtro Biolgico Anaerbio (FAN)

O filtro anaerbio uma unidade destinada ao tratamento de esgoto, mediante afogamento do meio biolgico filtrante (NBR 7229, 1993, p. 2). Seguindo os padres da classificao apresentada no item 2.7.1, pode-se dizer que o filtro anaerbio representa um sistema de tratamento secundrio e fsico-biolgico. de grande utilidade em projetos que requerem um melhor grau de tratamento que o simples uso de tanque sptico seguido de infiltrao no solo.

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2.7.3.1 Princpios de funcionamento O FAN caracterizado por um tanque preenchido por um material filtrante, geralmente pedra britada. Os microorganismos aderidos s paredes deste material filtrante formam o biofilme que, ao receberem os despejos contendo matria orgnica, iniciam o processo de digesto anaerbia. Para tal, agem as bactrias anaerbias, conforme as reaes apresentadas no item 2.6.3. 2.7.3.2 Projeto do Filtro Anaerbio O dimensionamento do filtro anaerbio deve seguir as recomendaes da NBR 13969 (ABNT, 1997). No municpio de Florianpolis, o rgo fiscalizador, a Vigilncia Sanitria desta cidade, faz algumas exigncias alm das descritas na normalizao brasileira, conforme normativa interna 001/2003, apresentado no Anexo B deste trabalho. A normalizao brasileira (ABNT, 1997) considera como parmetros para dimensionamento o nmero de pessoas a serem atendidas, a contribuio de despejos e o perodo de deteno de despejos. Os dois primeiros seguem o mesmo padro do apresentado no Tanque Sptico item 2.7.2.2 enquanto o perodo de deteno de despejos sofre alterao com relao norma referente a Tanque Sptico (ABNT, 1993). Na NBR 13969 (ABNT, 1997), as faixas de temperatura uma varivel na determinao do tempo de deteno so diferentes. Alguns dos valores sugeridos so: a) At 1500 litros de contribuio diria e 15Ct25C: perodo de deteno de 1,00 dia b) De 1501 a 3000 litros de contribuio diria e 15Ct25: perodo de deteno de 0,92 dias; O formato adotado nos tanques retangulares deve seguir a relao 2:1, referenciada na normativa interna n001/2003, presente no anexo B deste trabalho. A relao 2:1 se refere s dimenses internas, incluindo a canaleta receptora, conforme indicao em consulta a Vigilncia Sanitria de Florianpolis (VIGILNCIA 28

SANITRIA, 2003). Entretanto, o volume calculado referente somente parte onde h presena de material filtrante. 2.7.3.3 Eficincia O filtro anaerbio, quando precedido de tanque sptico, possui provvel remoo de DBO5,20 situada entre 40 e 75 % (ABNT, 1997). Os valores aqui mencionados referem-se a unidades dimensionadas de acordo com a normalizao brasileira vigente, e variam conforme as condies de operao, como temperatura, manuteno, entre outros. 2.7.3.4 Operao e manuteno A NBR 13969 (ABNT, 1997) recomenda a utilizao de uma bomba de recalque para limpeza do filtro anaerbio, atravs de suco contra-fluxo. Caso a operao no seja suficiente, ela ainda sugere o lanamento de gua em cima do filtro, com posterior suco. No deve-se lavar completamente o material filtrante contido no filtro biolgico. Assim que constatado obstruo no fluxo de esgoto no filtro anaerbio, devese providenciar a limpeza do mesmo. 2.7.3.5 Observaes gerais Seguindo as recomendaes encontradas na NBR 13969 (ABNT, 1997), deve-se estar atento a algumas informaes: a) Prever a existncia de um tubo guia, com dimetro de 150 mm, que ser utilizada para uma eventual retrolavagem no filtro; b) Projetar o fundo do filtro com declividade de 1% no sentido do poo de drenagem, para que o lquido possa escorrer at este; c) Utilizar brita n 4, com as dimenses mais uniformes possveis, aumentando o nmero de vazios e reduzindo a possibilidade de entupimento precoce do filtro; d) Distribuio do afluente no filtro atravs de tubulao perfurada (furos de dimetro de 1 centmetro, a cada 20 centmetros, distribudos em 4 linhas longitudinais; 29

e) O filtro anaerbio deve ser construdo de forma que possua resistncia mecnica, qumica e seja impermevel f) Deve-se respeitar as distncias mnimas de 1,5 metros de construes e limites de terrenos, 3 metros de rvores e pontos da rede pblica e 15 metros de poos freticos e corpos dgua.

2.7.4

Filtro Aerado

2.7.4.1 Princpios de funcionamento Assim como no Filtro Anaerbio, o Filtro Aerado possui material filtrante e h formao de biofilme. A matria orgnica presente no tanque degradada pelas bactrias presentes no biofilme. Entretanto, difere do filtro anaerbio no que se refere presena de oxignio no interior do tanque. Por conseguinte, as reaes que ocorrem em ambiente aerbio so diferentes, seguindo os padres do item 2.6.2 deste trabalho. Alm de promover nitrificao, o filtro aerbio atua removendo DBO. 2.7.4.2 Projeto do Filtro Aerbio O dimensionamento do filtro aerbio normatizado pela NBR 13969 (ABNT, 1997). Os parmetros utilizados para clculo do volume do filtro e da vazo de ar necessria so o nmero de pessoas a serem atendidas e a contribuio de esgoto por pessoa em um dia. So os mesmos valores adotados no clculo do Filtro Anaerbio. 2.7.4.3 Eficincia O filtro aerbio, quando precedido apenas de tanque sptico, possui provvel remoo de DBO5,20 situada entre 60 e 95 % (NBR 13969, 1997). Os valores aqui mencionados referem-se a unidades dimensionadas de acordo com a NBR 13969 (1997), e variam conforme as condies de operao, como temperatura, manuteno, entre outros.

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2.7.4.4 Operao e Manutenao Assim como no Filtro Anaerbio, deve ser executada retrolavagem no filtro aerado. O intervalo entre limpezas varia de acordo com a contribuio de esgoto e com o material filtrante adotado. 2.7.4.5 Observaes gerais Seguindo as recomendaes encontradas na NBR 13969, deve-se estar atento a algumas informaes: a) Prever a existncia de um tubo guia, com dimetro de 150 mm, que ser utilizada para uma eventual retrolavagem no filtro; b) Pode-se utilizar brita n 4 como material filtrante. Todavia, por ser um processo aerado, a formao de biofilme mais acelerada, por conseguinte, a possibilidade de colmatao precoce tambm maior. O ideal a utilizao de um material sinttico que possua grande ndice de vazios e grande rea superficial. A grande rea superficial ir possibilitar as reaes entre a matria passando pelo filtro e as bactrias aderidas ao meio suporte e o alto ndice da vazios no deixar que ocorra colmatao em curto prazo; c) Distribuio do afluente no filtro ser atravs de um nico tubo com dimetro de 100 mm, aplicando diretamente no fundo falso previsto no filtro; d) O filtro aerbio deve ser construdo de forma que possua resistncia mecnica, qumica e seja impermevel e) Deve-se respeitar as distncias mnimas de 1,5 metros de construes e limites de terrenos, 3 metros de rvores e pontos da rede pblica e 15 metros de poos freticos e corpos dgua.

2.7.5

Tanque de Sedimentao

2.7.5.1 Princpios de funcionamento Seu funcionamento semelhante com o do Tanque Sptico. A sua funo promover a sedimentao de partculas slidas, atravs da diferena de densidade e 31

utilizando-se de um tempo de deteno hidrulico, evitando com que estas estejam presente no efluente final. Grande parte destas partculas slidas so provenientes do desprendimento de biofilme do Filtro Aerado, j que o processo aerado produz grande quantidade de bactrias. 2.7.5.2 Projeto do Tanque de Sedimentao O dimensionamento de tanques de sedimentao secundrios, utilizados aps filtros biolgicos, ainda no normatizado para pequenas contribuies de esgoto. Jordo e Pessa (1995) indicam para dimensionamento de tanques de sedimentao secundrios a taxa de 1/15 metros quadrados de rea superficial para cada 1 metro cbico de efluente lanado. Alm deste, o autor sugere um tempo de deteno hidrulica da ordem de 2 horas. A NBR 12209 (ABNT, 1992) especifica para decantador final, uma taxa igual ou inferior a 36 m3 de efluente por m2 de rea superficial. No entanto, a adoo de mtodos de dimensionamento referente a grandes contribuies no promove resultados satisfatrios. Existe tambm a possibilidade de utilizar filtros do tipo bolsa ou do tipo cartucho, que podem ser uma tima opo para pequenas vazes. Estes filtros retm materiais slidos que por ventura tentem sair do tanque de decantao, em funo de um regime turbulento dentro do tanque. 2.7.5.3 Operao e Manutenao Deve ser inspecionado mensalmente a quantidade de lodo existente no tanque. O estado do filtro tipo bolsa tambm deve ser verificado e se necessrio, substitudo. 2.7.5.4 Observaes gerais Assim como nas unidades j citadas, o tanque de sedimentao deve possuir resistncia mecnica, qumica e ser impermevel. As distncias mnimas de 1,5 metros de construes e limites de terrenos, 3 metros de rvores e pontos da rede pblica e 15 metros de poos freticos e corpos dgua devem ser respeitadas.

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2.7.6

Clorador

O Clorador, ou Tanque de Desinfeco um sistema de tratamento qumico e tercirio, com funo de desinfeco do efluente das outras unidades. 2.7.6.1 Princpios de funcionamento Como o prprio nome sugere, o Tanque de Desinfeco tem como finalidade exterminar total ou parcialmente as bactrias e os demais organismos patognicos presentes no esgoto tratado. Uma substncia desinfetante no caso, o Cloro atua diretamente nestes patognicos, penetrando em suas clulas e reagindo com suas enzimas, resultando na morte dos organismos. 2.7.6.2 Projeto do Clorador O principal parmetro a se considerar no dimensionamento de um Tanque de Desinfeco o tempo que o despejo ficar em contato com o material desinfetante. Enquanto maior o tempo de contato, maior ser a concentrao de cloro no efluente final. 2.7.6.3 Eficinica A eficincia da desinfeco est relacionada com o tempo e com a concentrao que o reagente se encontra. Enquanto maior o tempo e maior a concentrao, maior ser a eliminao de organismos patognicos. Jordo e Pessoa (1995) sugerem uma dosagem de 1 a 5 ppm para efluentes de filtros aps tratamento secundrio. 2.7.6.4 Operao e manuteno A nica manuteno a ser feita no tanque de desinfeco a substituio ou reposio do elemento qumico destinado a eliminar os organismos patognicos.

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2.7.6.5 Observaes gerais O clorador dever atender as mesmas disposies descritas no item 2.7.5.4.

2.7.7

Sumidouro

O dimensionamento do Sumidouro regulamentado pela NBR 13969 (ABNT, 1997). 2.7.7.1 Princpios de funcionamento O sumidouro utiliza a capacidade natural de infiltrao do solo para absorver o efluente final do sistema de tratamento. Ele orienta o local da disposio final do despejo no solo. recomendvel em locais que o lenol fretico possui boa distncia em relao ao nvel do terreno. 2.7.7.2 Projeto do Sumidouro No dimensionamento da unidade de disposio final de guas residurias, levado em considerao, de acordo com a NBR 13969 (ABNT, 1997), o nmero de pessoas, a contribuio de despejos e a taxa mxima de aplicao diria. Os dois primeiros so comuns a todas outras unidades j dimensionadas. A taxa mxima de aplicao diria deve ser determinada atravs de ensaio no local onde ser implantado o sumidouro. A NBR 13969 (ABNT, 1997) regulamenta e d suporte para a realizao do ensaio. 2.7.7.3 Operao e manuteno A quantidade de matria orgnica que chega no sumidouro um dos fatores determinantes no intervalo de manuteno previsto para o sumidouro. Com o passar do tempo, a superfcie do solo ao redor do sumidouro comea a colmatar, diminuindo a capacidade de infiltrao do mesmo. Caso ocorra deficincia na unidade, o solo colmatado ao redor do sumidouro dever ser removido. Se possvel, a utilizao de um outro sumidouro poderia evitar este tipo de colmatao. A simples exposio da 34

superfcie do sumidouro ao ar, sem chegar matria orgnica, vai recuperando a capacidade de infiltrao do solo, atravs da eliminao do biofilme.

2.7.7.4 Observaes gerais De acordo com as recomendaes da NBR 13969 (ABNT, 1997) e exigncias da Vigilncia Sanitria, devero ser seguidos: a) A altura mnima entre o fundo do sumidouro e o nvel do aqfero deve ser de 1,5 metros; b) Respeitar afastamento mnimo de 1,5 metro do sumidouro de construes, limites de terrenos e do prprio sistema de tratamento que o antecede, 3 metros e rvores e pontos da rede pblica e 15 metros de poos freticos e corpos dgua devem ser respeitadas; c) Utilizar ao redor do sumidouro uma camada de no mnimo 50 centmetros de brita (VIGILNCIA SANITRIA, 2003).

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3. METODOLOGIA 3.1 Escolha do Sistema

A escolha do sistema de tratamento levou em considerao as novas exigncias da Vigilncia Sanitria de Florianpolis na bacia da Lagoa da Conceio e a composio do esgoto a ser tratado esgoto de origem exclusivamente domstica. Conhecendo a composio dos esgotos domsticos e seus parmetros (apresentados na reviso bibliogrfica), iniciou-se a escolha dos processos de tratamento adequadas. Em virtude da quantidade de slidos presentes nos despejos domsticos, considerou-se adequado iniciar o processo de tratamento com uma unidade que promova separao entre a parte slida e a parte lquida. Adotou-se para tal o uso do tanque sptico, que alm de promover a separao entre as partes lquida e slida, atua como um bio-digestor, onde a matria orgnica degradada pelas bactrias presentes no prprio despejo. O tanque sptico tambm impede que a matria graxa e demais matrias flutuantes ingressem na prxima etapa de tratamento. Visando uma melhor reteno de slidos e maior eficincia na remoo de DBO solvel, adotou-se o uso de um filtro anaerbio de leito fixo, com fluxo ascendente. Como j se pretendia adotar uma unidade aerbia a seguir, de grande valia que esta etapa esteja presente no tratamento. O efluente do tanque sptico ainda est com grande quantidade de matria orgnica biodegradvel, que at poderia ser removida em um filtro aerado. Todavia, os gastos com injeo de oxignio para remoo de matria orgnica no justificvel, j que este processo pode ser realizado sem a presena de O2. Apesar do efluente das unidades acima j apresentar uma razovel eficincia no que diz respeito a DBO, ainda no ocorreu nitrificao no processo. A adoo de um sistema aerbio essencial para atender a condio. Neste estudo, achou-se adequado utilizar um filtro biolgico com aerao forada, atravs da injeo de ar no fundo do filtro imerso. Tal unidade tem como principal funo efetuar nitrificao (conforme item 2.6.4), sendo que tambm auxilia na remoo de DBO ainda restante. 36

O processo aerbio promove uma grande reproduo de bactrias, sendo que estas tendem a se desprender do material filtrante com o tempo. A partir disto surgiu a necessidade de se projetar um tanque que impea que o biofilme desprendido do filtro ingresse no efluente final. Para solucionar este problema, adotou-se um tanque de sedimentao aps o filtro aerado. Como polimento final do efluente utilizou-se o cloro para fazer a desinfeco. O nvel do lenol fretico definido neste caso hipottico foi de 3 metros abaixo do nvel do terreno. Esta distncia possibilitou a utilizao de sumidouro, atendendo com folga a recomendao de no mnimo 1,5 metros de distncia entre o fundo do sumidouro e o nvel do aqfero.

3.2 Tanque Sptico

O dimensionamento do tanque sptico seguiu rigorosamente as disposies da NBR 7229 (ABNT, 1993).

3.2.1 Parmetros de projeto

a) Nmero de pessoas a serem atendidas: como a residncia em questo possui 4 quartos, adotou-se um nmero terico de pessoas igual a 8. b) Contribuio de despejos: sendo uma residncia com rea igual a 200 m2, adotou-se uma vazo de 130 litros por pessoa por dia, referente a uma residncia de padro mdio. c) Perodo de deteno de despejos: por possuir uma contribuio menor que 1500 litros, adotou-se um perodo de deteno de 1 dia. d) Contribuio de lodo fresco: Conforme recomendao da norma para ocupantes permanentes, utilizou-se com sendo igual a 1 litro por pessoa por dia. 37

e) Taxa de acumulao de lodo: Neste caso, achou-se melhor adotar um intervalo de limpeza de 4 anos, prevenindo gastos com excesso de manuteno do sistema. A taxa de acumulao de lodo adotada igual a 185 dias.

3.2.2 Dimensionamento

Definidos todos os parmetros acima apresentados, segue-se ao clculo do volume til do tanque sptico, atravs da expresso sugerida pela NBR 7229: V = 1000 + N (CxT + KxLf) Onde: N representa o nmero de pessoas a serem atendidas; C representa a contribuio diria de despejos (litros/pessoa.dia); T representa o perodo de deteno de despejos (dias); K representa a taxa de acumulao total de lodo fresco (dias); Lf representa a contribuio de lodo fresco (litros/pessoa.dia). (Eq. 2)

3.3 Filtro Anaerbio

O dimensionamento do filtro anaerbio seguiu as recomendaes da NBR 13969 (ABNT, 1997). Foi levada em considerao tambm a normativa interna da vigilncia sanitria de Florianpolis localizada no Anexo B que faz algumas consideraes no presentes na NBR 13969 (ABNT, 1997).

3.3.1 Parmetros de projeto

a) Nmero de pessoas a serem atendidas e Contribuio de despejos: seguem os mesmos parmetros indicados no tanque sptico, 8pessoas;

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b) Perodo de deteno de despejos: Considerou-se que a temperatura mdia do ms mais frio est situada entre 15 e 25C. A contribuio diria de esgoto para o caso hipottico (8 pessoas e 130 litros/pessoa.dia) de 1040 litros, o que resulta num perodo de deteno de 1 dia;

3.3.2 Dimensionamento

Definidos todos os parmetros, utilizou-se a expresso da NBR 13969 (ABNT, 1997) para calcular o volume do filtro anaerbio: V = 1,6xNxCxT Onde: f) N representa o nmero de pessoas a serem atendidas; g) C representa a contribuio diria de despejos (litros/pessoa.dia); h) T representa o perodo de deteno de despejos (dias); As dimenses adotadas em projeto foram escolhidas de modo que a relao 2:1, imposta pela vigilncia sanitria de Florianpolis, fosse atendida. (Eq. 3)

3.4 Filtro Aerbio

O dimensionamento do filtro aerbio seguiu algumas das disposies da NBR 13969 (ABNT, 1997).

3.4.1 Parmetros de projeto a) Nmero de pessoas a serem atendidas e Contribuio de despejos: seguem os mesmos parmetros j utilizados no Tanque Sptico e no Filtro Anaerbio (8 pessoas e 130 litros por pessoa por dia); 39

3.4.2 Dimensionamento

Para o dimensionamento do filtro aerbio, levou-se em considerao a normalizao brasileira vigente (ABNT, 1997) e as necessidades no processo de tratamento. O filtro aerbio normatizado pela NBR 13969 (ABNT, 1997) promove nitrificao e desnitrificao dos despejos passantes por ele. No entanto, apesar de possuir importncia na estabilizao dos efluentes finais dos despejos domsticos, a desnitrificao ainda no exigida pelo rgo responsvel pelo saneamento em Florianpolis, que exige apenas nitrificao. Neste trabalho, a ateno maior foi dada ao processo de nitrificao, e em virtude disto, o dimensionamento do filtro aerbio no seguiu rigorosamente as disposies da normalizao brasileira vigente. Definidos os parmetros apresentados em 3.2.1, segue-se ao clculo do volume til do Filtro Aerbio e da vazo de ar necessria atravs das equaes 4 e 5, sugeridas pela NBR 13969 (ABNT, 1997): V = 400 + 0,25xNxC Qar = 30xNxC/1440 Onde: i) V representa o volume til do Filtro Aerbio; j) Qar representa o vazo de ar necessria para o Filtro Aerbio; k) N representa o nmero de pessoas a serem atendidas; l) C representa a contribuio diria de despejos (litros/pessoa.dia). A norma ainda cita uma expresso para o clculo da cmara de sedimentao. Ela considera que a cmara de sedimentao esteja construda na mesma cmara destinada reao, interligadas no fundo, atravs de uma abertura. Contudo, neste trabalho decidiu-se adotar a cmara de sedimentao em uma cmara diferente do filtro aerbio, evitando que possam ocorrer fluxos diferentes do esperado (fluxo direto para a cmara de sedimentao, sem passar pela cmara de reao). (Eq. 4) (Eq. 5)

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3.5 Tanque de Sedimentao

O dimensionamento do tanque de sedimentao foi feito em funo dos coeficientes apresentados por Jordo e Pessa (1995), apresentados na reviso bibliogrfica.

3.5.1 Parmetros de projeto

a) Nmero de pessoas a serem atendidas e Contribuio de despejos: seguem os mesmos parmetros j utilizados; b) rea superficial necessria: 1/15 m2 de rea superficial por m3 de afluente, conforme sugerido por Jordo e Pessa (1995) e dentro do estabelecido pela NBR 12209 (ABNT, 1992); c) Tempo de deteno hidrulico: 2 horas, indicado por Jordo e Pessa (1995).

3.5.2 Dimensionamento

Definidos todos os parmetros acima apresentados, segue-se ao clculo do volume til do tanque de sedimentao, conforme as equaes 6 e 7: Asup = T/(NxC) Vnec = NxC/n Onde: d) Asup representa a rea superficial necessria para o tanque de sedimentao em m2; e) T representa a taxa de aplicao de esgoto, em m2 por 1 m3; f) N representa o nmero de pessoas a serem atendidas; g) C representa a contribuio diria de despejos, em m3; h) n representa o nmero de ciclos dirios. Como o tempo de deteno adotado foi de 2 horas, obteve-se 12 ciclos dirios (para efeito de dimensionamento, 41 (Eq. 6) (Eq. 7)

considerou-se que a vazo de esgoto constante ao longo do dia). Sabendo-se o volume e a rea requeridos, acha-se a altura atravs da relao: h = Vnec/Asup Onde: i) h representa a altura do tanque (m); j) Vnec representa o volume necessrio do tanque de sedimentao (m3); k) Asup representa a rea superficial necessria para o tanque de sedimentao (m2). Por tratar-se de um tanque destinado a trabalhar com pequenas contribuies de esgoto, as suas dimenses finais de clculo sero bem reduzidas, no atendendo o mnimo necessrio para o funcionamento de um dispositivo de sedimentao. Por tal motivo, recomenda-se a utilizao de um filtro do tipo cartucho ou do tipo bolsa, envolvendo o tubo de sada do tanque de sedimentao. (Eq. 8)

3.6 Clorador

O dimensionamento do dispositivo de desinfeco (clorador) seguiu algumas recomendaes da vigilncia sanitria de Florianpolis, atravs de consulta prvia (VIGILNCIA SANITRIA, 2003).

3.6.1 Parmetros de projeto

a) Nmero de pessoas a serem atendidas e Contribuio de despejos: seguem os mesmos parmetros j utilizados; b) Perodo de contato com cloro: Adotou-se um perodo de deteno de 30 minutos, o que promove um total de 48 ciclos em 24 horas, considerando-se que a vazo de esgoto seja constante ao longo do dia.

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3.6.2 Dimensionamento

Utilizou-se a equao 10 para o clculo do volume til do clorador, com os devidos parmetros j apresentados: V = NxC/n Onde: c) V representa o volume til necessrio no clorador em litros; d) N representa o nmero de pessoas a serem atendidas; e) C representa a contribuio diria de despejos em litros/pessoa; f) n representa o nmero de ciclos. (Eq. 10)

3.7 Sumidouro

O dimensionamento do sumidouro seguiu rigorosamente as disposies da NBR 13969 (ABNT, 1997).

3.7.1 Parmetros de projeto

a) Nmero de pessoas a serem atendidas e Contribuio de despejos: seguem os mesmos parmetros j utilizados em todas as unidades; b) Taxa de aplicao superficial: Adotou-se, uma taxa de 0,070 m3/m2.dia, considerando-se que o terreno seja composto de um material arenoso com boa capacidade de infiltrao.

3.7.2 Dimensionamento

A partir dos parmetros apresentados, acha-se a rea superficial do sumidouro adotando a equao 11. 43

A=NxC/k Onde: A a rea superficial necessria, em m2; N representa o nmero de pessoas a serem atendidas; C representa a contribuio diria de despejos, em litros/pessoa; K a taxa mxima de aplicao diria, em m3/m2.dia

(Eq. 11)

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4. RESULTADOS 4.1 Tanque Sptico

Seguindo os padres apresentados na metodologia, o volume til necessrio para o Tanque Sptico, de acordo com a eq. 2, de 3520 litros. O volume adotado em projeto foi de 3640 litros, com as dimenses internas que seguem: c) Comprimento de 2,6 metros e largura de 1 metro, obedecendo uma relao comprimento/largura de 2,6:1 (situada entre 2:1 e 4:1, exigncia da NBR 7229 (ABNT, 1993)); d) Altura til de 1,4 metros (situada entre 1,2 e 2,2 metros, conforme prescrio da NBR 7229 (ABNT, 1993)). Os materiais empregados na construo do tanque sptico e de todas as outras unidades (exceto sumidouro) foram: e) Paredes de blocos de concreto, devidamente grauteadas e armadas; f) Base e tampa de laje macia; g) Impermeabilizao da base e das paredes atravs de cimento cristalizante ou outro material que garanta total impermeabilidade. As Figuras 1 e 2 mostram o resultado do dimensionamento em forma geomtrica. A Figura 1 corresponde planta baixa do tanque sptico e a figura 2 representa o Corte AA indicado na figura 1. Todas as Figuras presentes neste trabalho (exceto Figura 17) encontram-se em escala 1:25.

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4.2 Filtro Anaerbio

O volume til do Filtro Anaerbio, para o caso apresentado, dimensionado conforme eq. 3, foi de 1664 litros, sendo adotado em projeto 1800 litros. O volume total interno abaixo do nvel dgua ficou em 2400 litros. As dimenses internas so as que seguem: h) Comprimento, largura e altura teis de 1,5 metros, 1,0 metro e 1,2 metros, respectivamente; i) Comprimento, largura e altura totais de 2,0 metros, 1,0 metro e 1,2 metros, respectivamente, obedecendo a relao 2:1 imposta pela vigilncia sanitria. As figuras 3, 4, 5 e 6 mostram o resultado do dimensionamento, e correspondem respectivamente a Planta Baixa (Corte DD), Corte AA, Corte BB e Corte CC.

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4.3 Filtro Aerbio

O volume til do filtro aerbio foi calculado a partir da eq. 4, apresentada na metodologia. O volume til de clculo para o caso hipottico foi de 660 litros, sendo utilizado um volume de 800 litros em projeto. O comprimento, largura e a altura (internos) adotados foram de 1,0, 1,0 e 0,8 metros, respectivamente. A vazo de ar de clculo, conforme a eq. 5, foi de 21,7 litros por minuto. Adotou-se em projeto uma vazo de 32,5 litros por minuto. A diferena de 49,7% entre a vazo de clculo e a vazo adotada foi em funo da baixa disponibilidade de equipamentos de aerao contnua. O aerador especificado em projeto foi um Yasunaga modelo LP-60, 60 W de potncia, operando 24 horas por dia. As Figuras 7, 8, 9 e 10 representam o resultado do dimensionamento. As Figuras 7 e 8 mostram plantas baixas (Corte BB e Corte CC), vistas em duas alturas diferentes. A Figura 9 demonstra o Corte AA do Filtro Aerbio, alm de indicar a posio dos corte BB e CC. Finalizando, a Figura 10 mostra o detalhe do fundo falso a ser utilizado no Filtro Aerbio.

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4.4 Tanque de Sedimentao

A rea superficial do tanque de sedimentao calculada, a partir da eq. 6, foi de 0,0693 m2. Auxiliando o processo de decantao, adotou-se uma relao comprimento/largura em torno de 3:1. As dimenses internas do fundo adotadas foram de 0,3 metros (largura) e 1,0 metro (comprimento) A partir das eqs. 7 e 8, calculou-se o volume e altura do Tanque de Sedimentao, chegando-se a um valor necessrio de 0,087 m3 e 0,29 metros. Os valores adotados em projeto foram de 0,270 m3 e 0,90 metros, atendendo com folga as dimenses de clculo e reservando parte do seu volume para armazenamento do lodo proveniente do Filtro Aerbio. O detalhamento do Tanque de Sedimentao aparece nas figuras 11 e 12. A figura 11 mostra a planta baixa do Tanque, enquanto a Figura 12 representa o Corte AA indicado em planta baixa.

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4.5 Clorador

A partir da eq. 9, calculou-se o volume do clorador, resultando em um volume de 21,7 litros. O comprimento e a largura adotada em projeto foram de 0,3 metros. A altura til adotada foi de 0,25 metros, chegando-se a um volume de 22,5 litros. Considerou-se vivel utilizar o cloro slido (pastilhas de cloro) para a desinfeco. As Figuras 13 e 14 apresentam detalhadamente o projeto do clorador e referem-se, respectivamente, planta baixa e ao corte AA.

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4.6 Sumidouro

Determinou-se a rea superficial do sumidouro atravs do uso da eq. 10, apresentada na metodologia. A rea resultante de clculo foi de 14,86 m2, sendo adotado 15,08 m2, obedecendo as disposies que seguem: a) Comprimento, largura e altura teis de 3,3 metros, 2,0 metros e 0,8 metros, respectivamente; b) Os blocos utilizados na construo do sumidouro devero possuir junta vertical com espaamento de 2 centmetros, sem preenchimento; c) As dimenses teis referentes largura e comprimento do sumidouro so medidas pelo lado de fora da parede de blocos de concreto; d) Externamente parede, na lateral, dever ser prevista uma camada de brita com pelo menos 50 centmetros; e) No fundo, dever ser prevista uma camada de brita com 50 centmetros; f) Utilizar manta permevel, do tipo bidin, entre a brita que reveste o sumidouro e o solo, com a finalidade de evitar que o solo venha a penetrar na camada de brita e diminuir a capacidade de infiltrao. O projeto do sumidouro est apresentado na Figura 15 planta baixa e na Figura 16 corte AA.

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4.7 Implantao do Sistema Completo

A posio das unidades no terreno no ir influenciar o processo de tratamento, desde que respeitado a seqncia correta e os nveis adequados. Neste item, apresentada uma disposio possvel das unidades. Algumas paredes podem ser comuns a 2 tanques, desde que se garanta resistncia e impermeabilidade. Somente o sumidouro que deve estar a pelo menos 1,5 metros de distncia de qualquer outra unidade. A figura 17 mostra o projeto proposto de implantao do sistema completo, abrangendo uma rea total construda de 15,4 m2. A estao de tratamento proposta requereu largura de 4,78 metros e comprimento 7,74 metros, desconsiderando os afastamentos necessrios.

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5 CONCLUSES 5.1 Consideraes Iniciais

O sistema de tratamento de esgoto proposto refere-se a um caso imaginrio: uma residncia localizada na bacia da Lagoa da Conceio, com populao terica de 8 pessoas, em local no provido de rede coletora. O projeto apresentado est em conformidade com as exigncias da Vigilncia Sanitria de Florianpolis. Sistemas de tratamento de esgotos individuais de alta eficincia ainda so muito pouco difundidos no Brasil e no mundo. Fato este perfeitamente justificvel devido ao alto custo de implantao e manuteno. O que adotado em alguns pases a utilizao de sistemas de tratamento de esgoto descentralizados, destinados a atender pequenas comunidades, como por exemplo, 500 pessoas. O custo unitrio de tratamento de esgoto de uma estao de tratamento descentralizada pode ser maior do que o custo unitrio de uma estao centralizada, contudo, se analisado os custos com transporte de esgoto at a estao, o sistema descentralizado pode ser mais vantajoso. Todavia, sistemas de alta eficincia projetados para contribuies muito pequenas (da ordem de 1000 litros por dia) sempre tero um custo por pessoa maior que grandes estaes.

5.2 Anlise dos Resultados

Alguns aspectos positivos e negativos podem ser citados para o processo de tratamento empregado. Como aspectos negativos, pode-se citar o custo de implantao e manuteno do sistema proposto, quando comparados a sistemas simples compostos por Tanque Sptico seguido de Sumidouro. Alm de gasto de energia com aerao forada, deve ser efetuado um monitoramento mais rigoroso, principalmente no Tanque de Decantao com eventual troca do filtro de bolsa e no Clorador substituindo as pastilhas de cloro. O correto seria contratar um profissional qualificado para monitorar o si


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