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  • i

    SSiisstteemmaass SSiimmpplliiffiiccaaddooss ddee SSaanneeaammeennttoo ddee gguuaass

    RReessiidduuaaiiss AAbboorrddaaggeemm IInntteeggrraaddaa

    Lara Andreia Tavares do Esprito Santo

    Dissertao para obteno de Grau de Mestre em

    Engenharia do Ambiente Jri

    Presidente: Prof. Doutor Jos Manuel de Saldanha Gonalves Matos Orientador: Prof. Doutor Jos Manuel de Saldanha Gonalves Matos

    Co-Orientador: Eng Ana Fonseca Galvo Vogais: Prof. Ramiro Joaquim de Jesus Neves

    Prof. Rodrigo de Almada Cardoso Proena de Oliveira

    Novembro de 2008

  • iii

    Resumo A dissertao apresentada incide, fundamentalmente, sobre o comportamento hidrulico de sistemas de saneamento de pequenos aglomerados, nomeadamente no que respeita hidrulica de estaes de tratamento de gua residual (ETAR) constitudos por uma fossa sptica seguida de leito de macrfitas.

    Os dados de base deste trabalho consistiram em registos de caudal instantneo de uma pequena comunidade localizada no Alentejo, com cerca de 40 habitantes residentes durante o Inverno, relativos entrada de uma fossa sptica, entre 2 de Julho e 17 de Dezembro de 2007, sendo esses valores provenientes de um exaustivo estudo de campo.

    A partir dos registos de caudal entrada da ETAR desenvolveu-se uma curva caracterstica padro de evoluo diria de afluncia de caudal.

    Para se entender a resposta da fossa sptica aos caudais que afluem, procedeu-se ao desenvolvimento de programas de simulao da hidrulica dos escoamentos, abordando igualmente o amortecimento dos picos de afluncia.

    A aplicao dos programas desenvolvidos a um caso de estudo foi efectuada para a fossa sptica monitorizada, atravs da introduo dos dados de base nos programas desenvolvidos, procedendo-se a uma anlise comparativa. Os resultados das simulaes foram posteriormente utilizados na modelao do caudal efluente de um leito de macrfitas, recorrendo-se a um programa existente, promovendo a modelao integrada conjunta do comportamento hidrulico dos componentes da ETAR (fossa sptica e leito de macrfitas).

    A anlise dos dados de caudais afluentes ETAR possibilitaram identificar diversos aspectos, designadamente factores de ponta, e confirmar informao disponvel na literatura, enquanto que a abordagem de modelao integrada modelao integrada se revelou uma metodologia promissora, face aos resultados obtidos.

    Palavras-chave: gua residual; fossas spticas; modelao matemtica; saneamento de pequenos aglomerados.

  • v

    Abstract The following dissertation addresses the behaviour of wastewater budgets in small agglomerations and the effect flow variations induces into the hydraulics of wastewater treatment plants (WWTP) constituted by one septic tank followed by a constructed wetlands.

    The data considered in this work regards flow records coming from a small community, relative to the entry of a septic tank. Flows were collected during an extensive field study, between July 2th and December 17th of 2007.

    From the WWTP inflow records, a characteristic curve of the flow evolution along the day was developed. The goal of this study was to describe the behaviour of flows coming from a small agglomeration, with about 40 residing permanently inhabitants.

    With the purpose of understanding the response of a septic tank, a simulation program was developed that reflects the hydraulics involved on water balances.

    A case study was also developed, regarding the application of the simulation programs to the septic tank monitored in the field study, and a comparative study was performed. The simulation results were subsequently used to model the constructed wetland outflow, using an existing program, in order to achieve integrated modelling of the WWTP hydraulic behaviour (septic tank and constructed wetland).

    The analysis of the WWTP inflow data to the treatment plant enabled to identify relevant facts and confirm information available in the literature, while relatively to the developed model it can be considered useful, taking into account the results obtained.

    Key-words: mathematical modelling; septic tank; small agglomerations sanitation; wastewater flows.

  • vii

    Agradecimentos Queria agradecer aos meus pais, Maria Guilhermina Aleixo e Manuel Esprito Santo, pela educao que me foi transmitida at hoje e oportunidade de frequentar o ensino superior, acompanhadas de auxlio, carinho e conforto.

    tambm de salientar a amizade e amparo da minha irm, Telma Esprito Santo, que sendo a minha familiar mais prxima a residir em Lisboa consiste num alicerce muito importante e presente na minha vida.

    Tenho muito a agradecer ao Rui Varela, pela motivao e ajuda prestada, bem como pela pacincia demonstrada para comigo nos dias mais difceis do desenvolvimento do estudo em causa.

    Um agradecimento muito especial mina co-orientadora, Eng. Ana Galvo, pela orientao, nimo e apoio prestados ao longo da execuo da presente dissertao, sendo que sem a sua ajuda no teria sido possvel o desenvolvimento deste estudo.

    Interessa tambm muito agradecer ao meu orientador, Prof. Jos Saldanha Matos, por possibilitar o desenvolvimento deste trabalho e pela sua orientao provida de extensa experincia na rea.

    Agradeo imensamente ao Sr. Lus Ramos pela disponibilidade prestada na aquisio de dados pertencentes Cmara Municipal de Odemira, mediante a autorizao de responsveis, e acerca de Fataca, sendo ainda mais de agradecer a sua presena e auxlio nas campanhas de amostragem, tornando-as menos difceis e solitrias.

    importante no esquecer de agradecer s pessoas que ainda que de uma forma indirecta fizeram parte deste trabalho atravs da sua presena acompanhada de simpatia no local onde este foi maioritariamente executado, entre as quais pessoas pertencentes Seco de Hidrulica e Recursos Hdricos e Ambiente, em especial secretria da seco Gabriela Cunha.

    Agradeo tambm aos meus colegas, no s de curso mas tambm de faculdade, por me acompanharem nesta importante etapa da mina vida que teve bons e maus momentos, bem como pelo companheirismo demonstrado ao longo desta.

    De uma forma geral acho que legtimo agradecer a todas as pessoas que participaram no desenvolvimento da pessoa que sou hoje, principalmente as amizades que provocaram boa influncia na minha vida, independentemente de ainda persistirem ou no.

  • i

    ndice 1. INTRODUO ............................................................................................................................... 1

    1.1 ENQUADRAMENTO DO TEMA ........................................................................................................... 1

    1.2 ORGANIZAO.............................................................................................................................. 3

    2. CARACTERIZAO QUANTITATIVA E QUALITATIVA DE GUAS RESIDUAIS EM PEQUENOS AGLOMERADOS ............................................................................................................... 5

    2.1 GUA RESIDUAL E SEU TRANSPORTE .............................................................................................. 5

    2.2 GUA RESIDUAL DOMSTICA .......................................................................................................... 8

    2.2.1 Aspectos gerais...................................................................................................8

    2.2.2 Produo de caudal ............................................................................................8

    2.2.3 Qualidade da gua ............................................................................................11

    2.3 VARIAO DE CAUDAIS................................................................................................................ 13

    3. SOLUES DE DRENAGEM E TRATAMENTO DE GUAS RESIDUAIS PARA PEQUENOS AGLOMERADOS EM PORTUGAL........................................................................................................ 17

    3.1 QUADRO LEGAL .......................................................................................................................... 17

    3.2 ATENDIMENTO DE PEQUENOS AGLOMERADOS EM PORTUGAL POR SISTEMAS DE DRENAGEM E TRATAMENTO DE GUAS RESIDUAIS ............................................................................................... 18

    3.3 SOLUES DE DRENAGEM PARA PEQUENOS AGLOMERADOS ............................................................ 20

    3.3.1 Sistemas Simplificados .....................................................................................21

    3.3.2 Sistemas sob vcuo ..........................................................................................21

    3.3.3 Sistemas a ar comprimido .................................................................................22

    3.3.4 Sistemas de Colectores Gravticos de Pequeno dimetro .................................23

    3.4 SOLUES DE TRATAMENTO EM PEQUENOS AGLOMERADOS ............................................................ 24

    3.4.1 Lamas Activadas ...............................................................................................26

    3.4.2 Leitos percoladores ...........................................................................................26

    3.4.3 Lagunagem .......................................................................................................28

    4. CARACTERIZAO DE FOSSAS SPTICAS E LEITOS DE MACRFITAS................................ 29

    4.1 ASPECTOS INTRODUTRIOS ......................................................................................................... 29

    4.2 FOSSAS SPTICAS ........................................................................................