ANTONIO HELLY SANTIAGO JUNIORRENAN KOIKE

RICARDO LOPES

DIMENSIONAMENTO – SISTEMA DE TRATAMENTO DE ESGOTO – IBIPORÃ-PR

Ponta Grossa2016

ANTONIO HELLY SANTIAGO JUNIORRENAN KOIKE

RICARDO LOPES

DIMENSIONAMENTO – SISTEMA DE TRATAMENTO DE ESGOTO – IBIPORÃ-PR

Trabalho solicitado para obtenção de nota parcial na disciplina de Saneamento do Curso de Engenharia Civil das Faculdades Ponta Grossa.

Professor: Luiz Fernando Wagner

Ponta Grossa2016

SumárioDADOS SOBRE O MUNICÍPIO.........................................................................................................1

História..............................................................................................................................................1

Dados Geográficos..........................................................................................................................1

Localização em relação à Hidrografia e Relevo..........................................................................3

Clima.................................................................................................................................................3

Dados Pluviométricos.....................................................................................................................3

População.........................................................................................................................................3

Tratamento de Esgoto no Município.............................................................................................4

OBJETIVO............................................................................................................................................6

ELEMENTOS PARA DIMENSIONAMENTO DO SISTEMA DE ESGOTO.................................6

Estimativa da População para 2035.............................................................................................6

Estimativa de Consumo..................................................................................................................8

Extensão da rede em Km (Considerando que a ETE atenderá 20% da população calculada para 2035).......................................................................................................................9

Vazões de Projetos afluentes à ETE e Vazão Máxima Efluente..............................................9

Carga e Concentração de DBO E DQO afluentes a ETE........................................................10

Escolha do corpo hídrico para lançamento do efluente da ETE na cidade de Ibiporã........11

Vazão Máxima do Efluente..........................................................................................................11

Vazão Apropriada para Diluição do poluente (L/s)...................................................................11

Vazão Outorgável do Rio..............................................................................................................12

Concentração de DBO de Mistura..............................................................................................12

Concentração de OD de mistura.................................................................................................13

Coeficiente de Desoxigenação....................................................................................................14

DBO Última.....................................................................................................................................14

Déficit Inicial do Oxigênio no ponto de Lançamento.................................................................14

Tempo para o Déficit Crítico de Oxigênio..................................................................................15

Déficit Crítico de Oxigênio............................................................................................................15

Teor de Oxigênio Dissolvido Crítico............................................................................................16

Conclusão...........................................................................................................................................16

Referências........................................................................................................................................17

1

DADOS SOBRE O MUNICÍPIO

História

Ibiporã foi fundada em território pertencente ao Município de Sertanópolis, sendo que os seus primeiros habitantes ali chegaram em 1934.

O fundador do povoado e planejador da Cidade foi Francisco Beltrão, homem de grandes iniciativas e a quem o Paraná deve relevante serviços.

Dentre os primeiros habitantes de Ibiporã destaca-se J. Figueira pela contribuição dada à construção do primitivo e único caminho que ligava o povoado a Londrina.

Cooperando na obra de desbravamento e colonização do Norte do Paraná, em 1934 a Companhia Ferroviária São Paulo-Paraná estendeu as suas linhas da Cidade de Cambará até o Povoado de Ibiporã, mas somente em 1936 deu-se a inauguração da Estação Ferroviária.

Em 1938, o núcleo foi elevado a Distrito Administrativo e, em 1947, a município autônomo.

O nome do município é de origem tupi e significa: IBI = Terra e PORÃ = Bonita.

Dados Geográficos

Com a área de 297,742 Km², o município de Ibiporã está situado no terceiro Planalto Paranaense, distante 400 Km da Capital do Estado, 500 Km da cidade de São Paulo e 14 Km da cidade de Londrina. As coordenadas geográficas apontam a localização de Ibiporã à 23º 17'de Latitude Sul e 51º03'de Longitude Oeste. Apresenta relevo predominantemente Suave Ondulado. Sua localização fisiográfica é na microrregião de Londrina, parte integrada da mesorregião geográfica do Norte Paranaense. Possui altitude de 486m.

Figura 1 – Localização do Município de Ibiporã

Fonte: Prefeitura Municipal de Ibiporã

2

Figura 1 – Localização do Município de Ibiporã

Fonte: IPARDES

Figura 2 – Município de Ibiporã

Fonte: Prefeitura Municipal de Ibiporã

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Localização em relação à Hidrografia e Relevo

O município de Ibiporã esta situado na Sub-bacia do Rio Tibagi. O Rio Tibagi nasce nos campos gerais, no segundo planalto e é o principal afluente do Rio Paranapanema e percorre aproximadamente 550 Km. Servem o município os Rios Tibagi, Ribeirão Engenho de Ferro e Ribeirão Jacutinga. 

Clima

O município de Ibiporã possui um clima saudável e quente.  A faixa climática, segundo a classificação de Köppen e Cfa. (Clima Subtropical Úmido Mesotérmico, úmido com verões quentes), com geadas severas pouco frequentes, tendência de período chuvoso no verão, sem estação seca bem definida. Temperatura média (min): 16,8º C Temperatura média (comp): 21,2º CTemperatura média (max): 26,8º C Meses mais quentes: (Novembro) c/ máxima de 38,6º C Umidade relativa (média) do município: 70,3% 

Dados Pluviométricos

1.531,3 mm anuaisMeses mais chuvosos: Novembro, Dezembro, Janeiro Meses menos chuvosos: Junho, Julho e Agosto.

População

A população do município de Ibiporã, em 2010, segundo o IBGE é de 48.198 habitantes, conforme Quadro 2. O crescimento populacional pode ser visto na Quadro 1 a seguir.

Quadro 1 – Crescimento Populacional do Município de Ibiporã

CRESCIMENTO POPULACIONAL DO MUNICÍPIO DE IBIPORÃ

ANO POPULAÇÃO1991 35.1681996 38.7022000 42.1532007 45.1582010 48.198

Fonte: IBGE

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Quadro 2 – População Censitária Segundo Tipo de Domicílio e Sexo – 2010

POPULAÇÃO CENSITÁRIA SEGUNDO TIPO DE DOMICÍLIO E SEXO – 2010

TIPO DE DOMICILIO MASCULINA FEMININA TOTALUrbano 22.208 23.687 45.895Rural 1.229 1.074 2.303

TOTAL 23.437 24.761 48.198Fonte: IBGE – Censo Demográfico

Tratamento de Esgoto no Município

A rede coletora de esgotos sanitários de Ibiporã atende mais de 96% da cidade, sendo um índice de destaque entre os municípios brasileiros. O esgoto, depois de coletado, é conduzido para as três Estações de Tratamento de Esgotos - E.T.E. A E.T.E. Norte situa-se em terreno de 05 (cinco) alqueires, distante 01 Km da cidade e é composta por 04 lagoas, sendo três anaeróbias e uma facultativa. A E.T.E Sul situa-se perto da ponte do Ribeirão Engenho de Ferro em um terreno de 3.5 alqueires e é composta por 02 lagoas anaeróbias e 01 facultativa onde se processam o tratamento pelo sistema biológico sem a necessidade de adição de qualquer produto químico. Por último existe a E.T.E. do Jardim Jonh Kennedy, composta por 2 lagoas anaeróbicas/facultativas, exclusivas para atender a demanda do bairro.

Ibiporã é uma das poucas cidades brasileiras que tem implantado um sistema de esgotos completo, com coletor público, coletor predial, emissário, estação elevatória, rede de recalque e estação de tratamento, em localidade considerada zona rural (Distrito do Jardim John Kennedy) e todo o sistema está funcionado perfeitamente.

A malha coletora de esgoto e composta de um sistema convencional de coleta, através de manilhas de barro, numa extensão de 175.721 metros assentados ao longo dos anos, sendo que nas partes mais desfavoráveis pela topografia o esgoto é coletado e recalcado por 07 Estações Elevatórias, que é recalcado ate as Lagoas da Zona Norte e Lagoas da Zona Sul. Estação de Tratamento Zona Norte

A estação de tratamento da Zona Norte foi o primeiro sistema do município. Antigamente, esta Estação atendia toda a cidade, porém com o crescimento populacional, fez se necessário a construção de outra Estação que foi denominada Estação de Tratamento Zona Sul, que passou a atender a região sul do município desafogando o primeiro sistema.

Dados de qualidade do esgoto doméstico:

Vazão média diária: 81,6 l/s. - Vazão média ETE Sul: 35,7 l/s.

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Vazão média ETE Norte: 45,9 l/s. - Demanda Bioquímica de Oxigênio: 660,0 mg/lDemanda Química de Oxigênio: 1.290,0 mg/l - Sólidos Totais: 1.088,0 mg/lSólidos Sedimentáveis: 10,6 mg/l

Estação de Tratamento Zona Sul Fluxograma Geral da Estação

Unidade de gradeamento: composta de uma grade para retenção de sólidos grosseiros e um canal de desvio (by-pass), controlada por comportas de madeiras, que poderão desviar o fluxo em caso de reparo e manutenção da grade e da calha Parshall. As barras da grade de vergalhão de aço de ½" com espaçamento de 2,7cm. Para facilitar a limpeza manual, grade esta assentada a 45º. 

Calha Parshall: Para medição da vazão de esgoto bruto existe uma calha Parshall na própria caixa de gradeamento, a jusante da grade.Foi adotado uma calha padronizada e pré-fabricada de 6", a qual permite medir a vazão na faixa de 1,52 l/s a 110,4 l/s, que abrange toda a variação de vazão esperada no horizonte de projeto.

Dispositivo de distribuição: São dotadas de comportas de madeira para controle e interrupção do fluxo, que propiciam o funcionamento das tubulações de by-pass, que poderão desviar toda vazão da estação diretamente para o rio ou então desativar qualquer uma das células de tratamento. As caixas de entrada estão locadas imediatamente a montante da tubulação final de alimentação das lagoas. As caixas de saída são dotadas de vertedouros para controle do nível d'água em cada célula. Dimensões: Lagoa Anaeróbia n. º 01 - L: 100,0 m - C: 30.0 m - H (útil): 2.0 mResulta da relação L: C em 3.33: l e a área útil de 3.000 m2Lagoa Anaeróbia n. º 02: L: 120.0 m - C: 25.0 m - H (útil): 2.0 mResulta da relação L: C em 4.80: l e a área útil de 3.000 m2A Taxa de Aplicação de carga orgânica por volume é de 8,79 Kg DBO/100 m3. DiaA Taxa de Aplicação superficial é de l.758 Kg / há. DiaO tempo de detenção nas lagoas anaeróbias é de 5 dias.

Lagoa Facultativa: A Lagoa Facultativa tem dimensões de 200,0 x 52 m, resultando numa área de 10.400 m2, e profundidade útil de 1,50 m, resultando num volume de 15.600 m3. O tempo de retenção hidráulico na lagoa facultativa é de 14 dias. Para evitar a ocorrência de "curto-circuito" nesta unidade, foram construídas chicanas de alvenaria.

Sistema de drenagem das Lagoas: Para proporcionar o esgotamento das lagoas por ocasião de limpeza e/ou outros serviços de manutenção, foi previsto um sistema de drenagem, com tubos de 350 mm de diâmetro para toda E.T.E. A tubulação de

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drenagem em cada célula, tem a cota de fundo igual ao da lagoa correspondente, para seu total esgotamento.

Controle de vazão final: Além da medição do esgoto bruto, através da Calha Parshall de 6" instalada na chegada, existe ainda outra calha idêntica para medição de vazão do efluente final e avaliação das cargas lançadas no corpo receptor. Estação de Tratamento do Jardim Jonh Kennedy

A Estação de tratamento do Jardim John Kennedy, atende uma população de aproximadamente 780 habitantes. Este sistema é composta de duas lagoas (anaeróbias/facultativas) e tem sua localização próxima ao Rio Tibagi.

Consideração:As análises de rotinas de uma E.T.E., não são feitas na E.T.E. do Jd. Kennedy, em virtude da vazão de entrada do efluente ser menor que a vazão de projetada. Em virtude disso a lagoa facultativa foi desativada, permanecendo apenas a lagoa anaeróbia em funcionamento, sendo necessário adicionar um determinado volume água de um córrego próximo, para se ter o tempo de detenção hidráulico necessário para a depuração do esgoto ali depositado. Análises do Esgoto Sanitário: 

- pH - Oxigênio Dissolvido - Oxigênio consumido em meio ácido- Demanda Bioquímica de Oxigênio D.B.O.5 dias - Sólidos Totais- Cloretos - Sólidos Dissolvidos - Sólidos Sedimentáveis- Coliforme 24 horas - Coliformes 48 horas. As coletas e análises são feitas todas as quartas e quintas-feiras, seguindo as técnicas do STANDARD METHODS e as Normas da CONAMA, no que diz respeito a despejos domésticos em rios e lagos.

OBJETIVO

O presente projeto visa à implantação de um Sistema de Tratamento de Esgoto na cidade de Ibiporã, PR.

ELEMENTOS PARA DIMENSIONAMENTO DO SISTEMA DE ESGOTO

Estimativa da População para 2035

Utilizou-se os dados dos Censos, 2010, 2000 e a Contagem Populacional de 1996 conforme Quadro 3 abaixo.

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Quadro 3 – Crescimento Populacional do Município de Ibiporã

CRESCIMENTO POPULACIONAL DO MUNICÍPIO DE IBIPORÃ

ANO POPULAÇÃO1996 38.7022000 42.1532010 48.198

Fonte: IBGE

Em seguida, estimou-se os valores da população de Ibiporã para o ano de 1990 através do Método Geométrico.

K g=ln P2−ln P1

t 2−t 1→Kg=

ln 42153−ln387022000−1996

K g=0,0213553645

P=P2 . eK g . (t−t2 )→P=38702 . e0,0213553645. (1990−1996 )

P=34048habitantes

Através do Método da Curva Logística, estimou-se os valores da população de projeto para o ano de 2035

P22>P1 . P3→1776875409>1435225344OK

n=t2−t1=t3−t2→n=2000−1990=2010−2000→n=10OK

L=2.P1 . P2. P3−P2

2 . (P1+P3 )P1 . P3−P2

2

L=2 .34048 .42153 .48198−421532 .(34048+48198)

34048 .48198−421532

L=57358

k=1n. ln( P1P2 .

L−P2L−P1 )

k= 110

. ln( 3404842153. 57358−4215357358−34048 )

k=−0,064079269

8

P= L

1+( L−P3P3 ). ek .(t−t3 )

P= 57358

1+( 57358−4819848198 ) . e−0,064079269 .(2035−2010)

P=55258,18882

adotado :P=55259habitantes

Estimativa de Consumo

O consumo “per capita” é um parâmetro extremamente variável entre diferentes localidades, dependendo de diversos fatores dentre os quais destacam-se: os hábitos higiênicos e culturais da comunidade; a quantidade de micromedição do sistema de abastecimento de água; as instalações e equipamentos hidráulico-sanitários dos imóveis; os controles exercidos sobre o consumo; o valor da tarifa e a existência ou não de subsídios sociais ou políticos; a abundância ou escassez de mananciais; a intermitência ou regularidade de abastecimento; a temperatura média da região; a renda familiar; a disponibilidade de equipamentos domésticos que utilizam água em quantidade apreciável; os índices de industrialização; a intensidade e tipo de atividade comercial, entre outros.

Obteve-se os valores para consumo “per capita” de 143,8 L/Hab.dia, conforme Tabela 1 a seguir

Quadro 4 – Consumo Per Capita de Água

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Fonte: SNIS (2013)

Tabela 1 – Valores dos Coeficientes de Variação de Vazão

Fonte: Tsutiya (2000)

Extensão da rede em Km (Considerando que a ETE atenderá 20% da população calculada para 2035)

L=0,2 .P20354

.12

L=0,2 .552594

.12

L=33156mou33,156 Km

Vazões de Projetos afluentes à ETE e Vazão Máxima Efluente

QMéd=C∗P∗q86400

+q i∗L+Qc→QMéd=0,8∗11052∗143,8

86400+0,5∗33,156→

QMéd=31,2935L/ s

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QMin=C∗K3∗P∗q86400

+qi∗L+Q c→QMin=0,8∗0,5∗11052∗143,8

86400+0,5∗33,156→

QMin=23,936L /s

QMáx=C∗K1∗K 2∗P∗q

86400+qi∗L+Qc

QMáx=0,8∗1,2∗1,5∗11052∗143,8

86400+0,5∗33,156

QMin=43,066 L/s

Carga e Concentração de DBO E DQO afluentes a ETE

Quadro 5 – Valores típicos dos parâmetros físicos e químicos no esgoto bruto doméstico

Fonte: Adaptado de Von Sperling (2014)

Co=50.P1000

→Co=50.110521000

→Co=552,6 kg /d

So=1000.Co

Qmed .86,4→So=

1000.552,631,2935 .86,4

→So=204,382mg / l

Foi adotado o sistema de tratamento através de Reator Anaeróbio de Manta de

Lodo, obtendo a carga de DBO de:

204,382 . 0,3 = 61,3146 kg/d

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Escolha do corpo hídrico para lançamento do efluente da ETE na cidade de Ibiporã

O rio escolhido para lançamento do efluente da ETE é o Rio Jacutinga, rio de classe

II, de acordo com a Resolução nº021/09 da Sema.

Vazão Máxima do Efluente

Qeflmáx=C .k1 . k2. P .q86400

+Qc

Qeflmáx=0,8.1,2 .1,5.11052.143,8

86400

Qeflmáx=26,488 L/ s

Vazão Apropriada para Diluição do poluente (L/s)

QA=Q eflmáx .(DBO efl−DBOlim )

DBOlim ¿−DBOrio ¿

QA=26,488.(61,3146−5)

5−0

QA=298,3322L/ s

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Vazão Outorgável do Rio

Tabela 2 – Disponibilidade Hídrica da BHT

Fonte: Instituto das Águas do Paraná

Q95%= 0,57 m³/s → 570 L/s

Qoutorgável=c .Q 95%−Qindisponível

Qoutorgável=0,8. 570−114,963

Qoutorgável=341,04 L/ s

QA<Qoutorgável

298,3322<341,04ok !

Concentração de DBO de Mistura

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DBOmistura=Qoutorgável .DBOlim ¿+Qeflmáx

. DBOefl

Qoutorgável+Qeflmáx

¿

DBOmistura=341,04 .5+26,488.61,3146

341,04+26,488

DBOmistura=9,06mg /L

Concentração de OD de mistura

Quadro 6 – Valores de OD de saturação (mg/L)

Fonte: Von Sperling (2014)

Temperatura: 20ºC

Altitude: 300 m

ODmistura=Q outorgável .ODlim ¿+Q eflmáx

.ODefl

Qoutorgável+Qeflmáx

¿

ODmistura=341.(80% .8,7)+(26,488 .0)

341,04+26,488

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ODmistura=6,46mg /L

Coeficiente de Desoxigenação

Quadro 7 – Valores típicos de K1 a 20ºC

Fonte: Von Sperling (2014)

k1 , T=k1,20 .1,047T−20

k1 , T=0,3.1,04725−20

k1 , T=0,38d−1

DBO Última

DBOU=DBOmistura

1−e−5 . k1,T

DBOU=9,06

1−e−5.0,3

DBOU=11,662mg /L

Déficit Inicial do Oxigênio no ponto de Lançamento

D0=ODsat−ODmistura

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D0=8,7−6,46

D0=2,24mg /L

Quadro 8 – Valores típicos de k2 a 20ºC

Fonte: Von Sperling (2014)

k 2, T=k2,20 .1,024T−20

k 2, T=0,37.1

k 2, T=0,37d−1

Tempo para o Déficit Crítico de Oxigênio

t c=1

k2 ,T−k1 , T. ln [ k2 , Tk1 , T

.(1−D0 .k2 , T−k1 ,TDBOU . k1 ,T )]

t c=1

0,37−0,3. ln [ 0,370,3 .(1−2,24. 0,37−0,311,662.0,3 )]t c=2,34dias

Déficit Crítico de Oxigênio

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DC=k1 , Tk 2, T

. DBOU . e−k1,T .t c

DC=0,30,37

.11,662. e−0,3 .2,34

DC=4,68mg /L

Teor de Oxigênio Dissolvido Crítico

ODC=ODsat−DC

ODC=9,2−3,9

ODC=5,3mg /L

5,3 mg/L > 2 mg/L Ok!

Conclusão

O dimensionamento realizado mostra que o sistema Reator Anaeróbio de Manta de Lodo é uma ótima alternativa para o tratamento de efluentes do município de Ibiporã.

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Referências

Censo Demográfico 2010. IBGE. Disponível em:< http://cidades.ibge.gov.br/painel/populacao.php?lang=&codmun=410980&search=parana|ibipora|infogr%E1ficos:-evolu%E7%E3o-populacional-e-pir%E2mide-et%E1ria > Acesso em 10/06/2016, às 19:40h

Dados Geográficos. Prefeitura Municipal de Ibiporã. Disponível em <http://www.ibipora.pr.gov.br/> Acesso em 10/06/2016, às 20:00h

Caderno Estatístico Município de Ibiporã. IPARDES. Disponível em: < http://www.ipardes.gov.br/cadernos/MontaCadPdf1.php?Municipio=86200 > Acesso em 10/06/2016, às 14:00h

Ibiporã. IBGE. Disponível em: < http://biblioteca.ibge.gov.br/visualizacao/dtbs/parana/ibipora.pdf >Acesso em 10/06/2016, às 16:00h

SERVIÇO AUTÔNOMO MUNICIPAL DE ÁGUA E ESGOTO. Sistema de Esgoto de

Ibiporã. Disponível em:<http://www.samaeibi.com.br/pagina/sistema-de-esgoto>.

Acesso em: 10/06/2016

TSUTIYA, M.T.; ALEM SOBRINHO, P. Coleta e transporte de esgoto sanitário. 2ª ed. São Paulo: Departamento de Engenharia Hidráulica e Sanitária da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, 2000.

INSTITUTO DE ÁGUAS DO PARANÁ.Diagnóstico BHT. Dísponível em: < http://www.aguasparana.pr.gov.br/arquivos/File/TIBAGI/Diagnostico_BHT-Versao_Final.pdf>. Acesso em: 10/06/2016