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11 fevereiro 2013


- SISTEMAS DE COLETA E REMOÇÃO DOS RESÍDUOS LÍQUIDOS

1.1. Generalidades

1.1.1-  Introdução
            Estes sistemas têm a função de coletar e transportar os resíduos líquidos para locais adequados e previamente determinados, que constituem o seu destino final.
Os resíduos líquidos ou esgotos sanitários segundo a NORMA NBR 9648  (ABNT 1986) são definidos como:
“Esgoto sanitário é o despejo líquido constituído de esgoto doméstico e industrial, água de infiltração e a contribuição parasitária”.

- esgoto doméstico: é o despejo líquido resultante do uso da água para higiene e necessidade fisiológicas humanas.

- esgoto industrial é o despejo líquido resultante dos processos industriais, respeitados os padrões de lançamento.

- água de infiltração é toda água proveniente do subsolo, indesejável ao sistema separador e que penetra nas canalizações.

- contribuição parasitária é a parcela do deflúvio superficial inevitavelmente absorvida pela rede de esgoto sanitário.
Exemplo de contribuição parasitária: penetração direta nos tampões de poços de visita, ou outras eventuais aberturas, ou ainda pelas áreas internas das edificações e escoam para a rede coletora, ocorrendo por ocasião das chuvas mais intensas com expressivo escoamento superficial.

A coleta e o movimento da drenagem superficial de águas pluviais, esgotos sanitários e despejos industriais exige a solução de problemas de natureza diferente dos existentes no sistema de abastecimento de água.
            Os esgotos domésticos, por exemplo, que se constituem das águas servidas provenientes da utilização da água potável em zonas residenciais e comerciais, devem ser coletados e removidos para suas áreas de disposição final ou tratamento o mais rápido possível, a fim de se possa evitar o desenvolvimento de suas condições sépticas. As suas vazões de escoamento são muito variáveis e eles apresentam sólidos grosseiros que podem se encontrar flutuando ou em suspensão.
            Os despejos industriais são constituídos pelas águas servidas provenientes das indústrias que podem, em muitos casos, apresentar produtos químicos que impossibilitam a sua coleta no mesmo sistema empregado para os aspectos sanitários.
            As águas de infiltração são originadas das águas subterrâneas, que inevitavelmente penetram nas canalizações de transporte, em virtude da falta de estanqueidade de suas juntas.
            As águas pluviais são constituídas pelo deflúvio ou escoamento superficial das águas de chuvas que não se infiltram no solo ou se evaporam superficialmente. Estas águas se caracterizam principalmente por apresentarem vazões de escoamento excessivamente variáveis durante o período de precipitação pluvial.
            Assim, os sistemas de coleta e remoção de resíduos líquidos podem ser classificados de acordo com a composição ou espécies das águas a esgotar, tomando designações especiais.
            A primeira classificação abrange os sistemas de esgotos sanitários, os de drenagem urbana das águas pluviais e aqueles que se encarregam de transportar isoladamente, quando necessário, os despejos industriais para o destino final, ou áreas de tratamento específicas.
            A segunda classificação envolve o aspecto em que se encontram os resíduos líquidos quanto a sua separação ou reunião. Ela abrange o sistema unitário francês  ou “tout à l’égout” que promove o transporte conjunto dos esgotos sanitários e águas pluviais, hoje em dia considerado obsoleto, e os sistemas separadores absolutos de esgotos sanitários e de drenagem urbana de águas pluviais que conduzem respectiva e separadamente os esgotos sanitários e as águas pluviais.
            Todos estes sistemas são constituídos de canalizações enterradas, geralmente assentadas com declividades suficientes para o escoamento livre por gravidade.


1.1.2- Caracterização dos esgotos domésticos

            Serão apresentadas as principais características dos esgotos domésticos de modo que se possa estimar o impacto de tais efluentes líquidos teriam, se lançados sem tratamento  nos corpos receptores.
No Estado de São Paulo tem-se utilizados para os esgotos domésticos os seguintes dados médios:
            - vazão...........................................180L/hab/dia
            - DBO5..........................................300 mg/L
            - DBO5 (contribuição diária)..........54g/hab/dia
            - Sólidos não filtráveis....................300 mg/L

            A Tabela 1.1.2 (a) apresenta faixas de valores normalmente encontrados para esgotos domésticos típicos, devidos a cada habitante.
                
 Tabela 1.1.2(a) – Características dos esgotos domésticos contribuições unitárias.
Parâmetro
Faixa de valores (g/hab/dia)
DBO5
45 – 54
DQO
(1,6 – 2,5) DBO5
Sólidos totais
170 – 220
Sólidos não filtráveis
70 – 145
Sólidos filtráveis
50 – 150
Areia (0,2mm)
5 – 15
Substâncias solúveis em hexana
10 – 30
Cloretos
4 – 8
Nitrogênio total, como N
5 – 12
Nitrogênio orgânico
(0,4) N total
Nitrogênio amoniacal
(0,7) N total
Fósforo total, como P
0,8 – 4
Fósforo orgânico
(0,3) P total
Fósforo inorgânico (orto e polifosfato)
(0,7) P total
Microorganismos presentes (por 100 mL)
Total de bactérias
109 – 1010
Coliformes fecais
106 – 109
Streptococos fecais
105 - 106
Salmonella Typhosa
10 - 104
Cistos de protozoários
103
Ovos de helmintos
103
Vírus
102 - 104

Vazão
80 – 300 (L/hab/dia)
Cerca de 70% dos sólidos no esgoto médio são de origem orgânica constituídos principalmente por:
            - compostos de proteínas (40 a 60%);
            - carboidratos ( 25 a 50%);
            - gordura e óleos (10%)
            - uréia, surfatans, fenóis, pesticidas (em menor quantidade), etc.

            As proteínas são produtoras de nitrogênio, e contêm carbono, hidrogênio, oxigênio, algumas vezes fósforo, enxofre e ferro. As proteínas são o principal constituinte de organismo animal, mas ocorrem também em plantas. O gás sulfídrico presente nos esgotos é também proveniente do enxofre fornecido pelas proteínas.
            O nitrogênio presente no esgoto fresco está quase todo combinado sob forma de proteína e uréia; as bactérias no seu trabalho de oxidação biológica transformam o nitrogênio presente primeiramente em amônia, depois em nitritos e depois em nitratos. A concentração com que o nitrogênio aparece sob estas várias formas indica a idade do esgoto e/ou sua estabilidade em relação à demanda de oxigênio.
            Os nitritos são muito instáveis no esgoto e se oxidam facilmente para a forma de nitratos; sua presença indica uma poluição já antiga, e raramente excede 1,0 mg/L no esgoto ou 0,1mg/L nas águas de superfície.
           
            Os carboidratos contêm carbono, hidrogênio e oxigênio. São as primeiras substâncias a serem destruídas pelas bactérias, com  produção de ácidos orgânicos (por esta razão os esgotos velhos apresentam maior acidez). São exemplos de carboidratos: açúcares, amido, celulose e a fibra de madeira.

            Gordura é um  termo que normalmente é usado para referir à matéria graxa, aos óleos, e às substâncias semelhantes encontradas no esgoto. A gordura está sempre presente no esgoto doméstico proveniente do uso de manteiga, óleos vegetais, em cozinha, da carne, etc. Por estar também sob a forma de óleos minerais derivados de petróleo (querosene, óleo lubrificante), neste caso sua presença é altamente indesejável, pois geralmente são contribuições não permitidas ( de garagens, postos de gasolina, indústrias) que chegam às canalizações em grande volume, aderem às paredes das canalizações e provocam seu entupimento.

            As gorduras e muito particularmente os óleos minerais, não são desejáveis nas unidades de transporte e de tratamento dos esgotos: aderem às paredes, produzindo odores desagradáveis, além de diminuir as seções úteis; formam “escuma”, uma camada de matéria flutuante, nos decantadores, que poderá vir a entupir os filtros; interferem e inibem a vida biológica; trazem problemas de manutenção. Em vista disso, se costuma limitar o teor de gordura nos efluentes.

Os  surfatans são constituídos por moléculas orgânicas com propriedades de formar espuma no corpo receptor ou na estação de tratamento em que o esgoto é lançado. Tendem a se agregar à interface ar-água, a nas unidades de aeração aderem à superfície das bolhas de ar, formando uma espuma muito estável e difícil de ser quebrada.
O tipo mais comum é o chamado ABS (alquil-benzeno-sulfonato), típico dos detergentes sintéticos, e que apresenta resistência à ação biológica; este tipo de surfatan teve seu uso proibido nos Esatdos Unidos em 1965, sendo substituído pelos do tipo LAS (alquil-sulfonato-linear) que é biodegradável.

Os fenóis são compostos orgânicos, originados em despejos industriais, principalmente, e que têm a propriedade de causar, ainda que em baixa concentração, gosto característico à água (em especial à água clorada).

Os pesticidas e demais compostos orgânicos são utilizados, principalmente, na agricultura, e, como tal, não costumam chegar às galerias urbanas de esgoto, mas aos rios e corpos receptores, sendo, no entanto, uma fonte de poluição e de toxidez à vida aquática.
           

Quantidade de matéria orgânica presente

a)      A DBO

A forma mais utilizada para se medir a quantidade de matéria orgânica presente é através da Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO). Esta determinação, padronizada pelos “Standard Methods for the Examination of  Water end Wastewater” (AWWA, WPCF), mede a quantidade de oxigênio necessária para estabilizar biologicamente a matéria orgânica presente num amostra , após um tempo dado (tomado para efeito de comparação em 5 dias) a uma temperatura dada (20oC , para efeito de comparação).
A quantidade de matéria orgânica presente – indicada pela determinação da DBO – é importante para se conhecer o grau de poluição de uma água residuária, para se dimensionar as estações de tratamento de esgotos e medir sua eficiência. Quanto maior o grau de poluição orgânica, maior a DBO do corpo de água; paralelamente, à medida que ocorre a estabilização da matéria orgânica, decresce a DBO.
Normalmente a DBO5 dos esgotos domésticos varia entre 100 e 300 mg/L, de acordo com as condição, e nos tratamentos completos, deseja-se atingir uma redução de DBO5 até uma faixa de 20 a 30 mg/L.
A DBO se processa em dois estágios; um primeiro, em que a matéria carbonácea é oxidada, e um estágio subseqüente, em que ocorre a nitrificação, vide equações seguintes:

a) DBO carbonácea:
 


M. O  +  O2                                                        H2O  +  CO2  +   nutrientes (P, K, e N-NH3)

onde: M.O      = matéria orgânica biodegradável

            b) DBO devida a nitrificação:

            Primeira etapa: transformação da amônia a nitrito, através das bactérias nitrossomas.
                                               

2 NH3   +  3 O2                                                                             2 NO2-  +  2 H+  +  2H2O


            Segunda etapa: transformação do nitrito em nitrato, através de bactérias nitrobacter.
 


2 NO2-  +  O2                                                                            2 NO3-
A Figura 1.1.2 (a) representa as curvas para os dois estágios a várias temperaturas. Para efeito de controle de operação, ou como parâmetro de projeto, usa-se, normalmente, a DBO de 5 dias, isto é, na faixa da matéria carbonácea. Na Figura 1.1.2 (a) a DBO5 a 20oC foi tomada como referência.
           




        







           

Figura 1.1.2 (a)- Curvas para os dois estágios da DBO a várias temperaturas, segundo THERIAULT.









                                                          


                                               Figura  1.1.2 (b)
Se chamamos de:
 La =  DBO de 1º estágio ( a quantidade de oxigênio necessária para manter a estabilidade no 1º estágio de desoxigenação, t ≈ 0);
y = DBO exercida no tempo t;                  
L= DBO permanecendo no tempo t; então as seguintes relações são verdadeiras, com referência à Figura 1.1.2 (b).
L = La – y
L = La (10-k1t)
y=  La (1-10-k1t)

k1 = é uma constante de reação que para um esgoto médio ou para água poluída típica costuma ser tomada igual a 0,10/dia (para 20oC). No entanto, o valor de k1 pode variar de 0,05 a 0,30/dia, ou mais, de acordo com o tipo de esgoto. Pode-se determinar o valor real de k1 a partir da determinação de uma série de DBO. Há vários métodos para este cálculo ( de Thomas, de Moore, dos mínimos quadrados).

Exemplo:
Seja conhecer a DBO final de 1º. Estágio para um esgoto típico, cuja DBO é 200 mg/L; a seguir calcular a DBO de 1 dia.
Solução (a):
y5= 200 mg/L
t  = 5dias
k1= 0,10/dias

y = La(1 – 10-k1t)

La =   

La =

La = 293 mg/L

Solução (b):

y = La(1 – 10-k1t)

y1 = 293(1-10)
y= 60,26 mg/L


            Para o esgoto doméstico comum já se conhece, para várias temperaturas, a relação La/y5 (DBO total de 1º.estágio / DBO5); a 20oC esta relação é aproximadamente 1,46. Neste caso, o exemplo acima poderia ser imediatamente resolvido:


La = 1,46 y5

La = 1,46 . 200 = 292 mg/L

           
           
b) Outras determinações

Além  das determinações de DBO e das formas de nitrogênio, há outros que podem caracterizar a matéria orgânica, como:

- determinação do oxigênio consumido (O.C), não utilizado em termos práticos para esgoto;
- determinação de oxigênio dissolvido (O.D.), válido apenas para corpos d`água;
- medição de fração de sólidos voláteis nos totais (sujeita a muitos erros);
- e os testes mais recentes, aplicados em casos específicos de:

·         DQO (demanda química de oxigênio);
·         DTO (demanda total de oxigênio);
·         DTeO (demanda teórica de oxigênio);
·         COT (carbono orgânico total).


1.1.3- Legislação
            Os parâmetros e limites a serem obedecidos, tanto para PADRÃO DE EMISSÃO (efluentes líquidos) como para PADRÃO DE QUALIDADE  (corpos hídricos receptores), constam do regulamento da Lei do Estado de São Paulo 997 de 31-05-76, aprovado pelo decreto 8 468 de 08-09-76 e também da RESOLUÇÃO FEDERAL CONAMA (Conselho Nacional do Meio Ambiente) no 20  de 18-06-86.
            Artigos onde estão definidos os padrões de emissão constantes das legislações do Estado de São Paulo e Federal, de acordo com local de lançamento de efluentes, Tabela 1.1.3(a).
Tabela 1.1.3- Pontos de lançamentos e legislação pertinente
LANÇAMENTO
LEGISLAÇÃO

Do Estado de S. Paulo
Federal
Em corpos d`água
Artigo 18 (1)
Artigo 21 (2)
Em sistemas públicos de esgoto
Artigo 19 (A) (3)

·         (1) Regulamento da Lei Estadual 997 (Decreto 8 468 de 08-09-76)
·         (2) Resolução CONAMA (No. 20 de 18-06-86)
·         (3) Regulamento da Lei Estadual 997 (Decretos:  8 468 (08-09-76) e 15 425 (23-07-80).




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