Aulas de Tratamento de Águas Residuárias e Tratamento de Efluentes. Aulas não revisadas. Vários autores.

1. TRATAMENTO DE ÁGUAS
RESIDUÁRIAS
Aula 1 – Água, poluição, saneamento ambiental e
caracterização quantitativa dos esgotos

2. Gestão do meio ambiente e
saneamento ambiental
A questão ambiental vem merecendo, a cada dia,
maior interesse das nações, em todo o Planeta.
Isto porque, o desenvolvimento do mundo moderno
evidencia que os recursos naturais não estão sendo
suficientes para atender a demanda do sistema
econômico e também, por outro lado, o meio
ambiente tem se mostrado limitado para
absorver os resíduos e rejeitos gerados.

3. Crescimento populacional
1900 - De cada dez pessoas, apenas uma morava
em área urbana.
2030 – De cada dez pessoas, seis viverão nas
cidades
2030
2005
1900
Urbana
Rural
Rural
Urbana
Rural
13%
87%
Urbana
40%
49%
51%
60%

4. Demanda de produção e consumo

Necessidades hídricas no setor produtivo industrial.

5. Demanda de produção e consumo

Necessidades hídricas no setor produtivo industrial.

6. Recursos hídricos
Distribuição da água no
planeta
seliganageografia.blogspot.com

Ciclo do uso da
água

7. Uso múltiplos da água
AWAG – Arkansas Watershed Advisory Group

8. Fontes de poluição das águas
Os corpos d’água são os
maiores receptores de
uma extensa gama de
resíduos
produzidos
pelo
homem.
Tais
resíduos
podem
ser
conduzidos diretamente
pelo
lançamento
de
esgotos domésticos ou
industriais ou ainda ser
carreados ao longo da
superfície
pelas águas
de chuva.
saa-ambiente.agrinov.wikispaces.net

9. Fontes de poluição das águas

A forma através da qual os poluentes atingem um
corpo aquático pode ser pontual ou difusa.
A poluição pontual ocorre
quando os poluentes são lançados
no corpo aquático de forma
concentrada, como no caso de
tubulações que despejam esgotos
domésticos ou industriais.
oestudantesustentavel.blogspot.com

10. A poluição difusa ocorre
quando
os
poluentes
atingem o corpo receptor
ao longo de uma certa
extensão, como no caso da
poluição
associada
à
drenagem
de
águas
pluviais e aos escoamentos
provenientes de campos As fontes de poluição
agrícolas
pontuais são de mais
fácil controle que as
difusas.
portalsaofrancisco.com.br
Fontes de poluição das águas

11. Saneamento ambiental
O
saneamento ambiental (acesso a água,
afastamento de esgotos e coleta de lixo) ainda não
foi universalizado, apesar do aumento recente dos
investimentos.
Municípios - Com algum serviço de saneamento básico
Brasil
Rede geral de
Distribuição de
água
Rede coletora
de esgoto
Manejo de
resíduos
sólidos
Manejo de
águas pluviais
5564
Municípios
5 531
3 069
5 562
5 256
PNSB, 2008 - IBGE

12. Saneamento Ambienta - Esgotamento
Sanitário

13. Saneamento
O lançamento indiscriminado de esgotos domésticos no
estado bruto ou sem tratamento adequado nos corpos
d’água contribui para a transmissão de doenças
relacionadas com a água.
No Brasil e em outros países em desenvolvimento, a falta de
saneamento está sempre relacionada com a pobreza, sendo
a população de baixa renda a mais afetada pela falta de
água tratada e condições apropriadas de saneamento.
A implantação de sistemas de saneamento, nesse caso,
significaria interferir no ambiente de maneira a interromper
o ciclo de transmissão da doença, melhorando a qualidade
de vida da população.

14. Tipos de poluentes e seus principais
efeitos
Poluente
Maiores fontes
Efeitos
Sólidos em
Suspensão
Esgoto
doméstico,
esgoto Problemas estéticos, aumento da turbidez,
industrial, águas pluviais.
deposição de lodo no fundo do corpo
aquático, adsorção de poluentes, proteção
de organismos patogênicos.
Matéria
orgânica
Biodegradável
Esgoto doméstico, escoamento
superficial (carreando resíduos
de agricultura e pecuária),
alguns
efluentes
de
agroindústrias etc.
Consumo do oxigênio presente na água;
prejuízo da flora e da fauna; a
decomposição anaeróbia que se inicia
causa a produção de gases mal-cheirosos
e ausência de vida aquática.
Nutrientes
Esgoto doméstico, incluindo
fosfatos
presentes
em
detergentes,
resíduos
de
agricultura
e
pecuária,
especialmente nitratos usados
como fertilizantes.
Florescimento de algas (eutrofização dos
cursos d’água), alta produção e morte de
vegetação, depleção de oxigênio,
contaminação da água subterrânea
(nitrato).

15. Tipos de poluentes e seus principais
efeitos
Poluente
Maiores fontes
Efeitos
Ácidos
Chuva ácida, águas drenadas Acidificação das águas naturais, queda
de mineração.
aguda das espécies, morte de peixes,
aumento do nível de metais tóxicos na água
(ex. alumínio).
Metais
pesados
Mineração, indústrias, emissão Bio-aumento de metais tóxicos em cada
de
chumbo
pelos estágio sucessivo da cadeia alimentar, com
escapamentos de veículos.
ameaça aos consumidores, inclusive
humanos; redução da capacidade de
autodepuração das águas; contaminação
da água subterrânea.
Sólidos
inorgânicos
Dissolvidos
Esgotos industriais
Contribuição para a salinidade da água,
comprometendo alguns de seus usos.

16. Tipos de poluentes e seus principais
efeitos
Poluente
Maiores fontes
Efeitos
Óleos e matérias
flutuantes
(sólidos)
Extração
de
petróleo;
vazamentos de tanques de
óleo, disposição de resíduos,
esgoto doméstico e industrial,
drenagem pluvial.
Contaminação do ambiente aquático,
aumento da turbidez, formação de
escuma, morte de pássaros e
mamíferos etc.
Organoclorados
Aplicação direta, resíduos de Bio-aumento; risco para carnívoros,
agricultura, esgoto doméstico, com efeitos na saúde humana.
incineração, disposição de
resíduos em aterros.
Microrganismos
Patogênicos
Esgotos domésticos, esgotos Transmissão de doenças infecciosas.
hospitalares, águas pluviais.
Sais
Causa natural, efluente de Alterações na tensão osmótica e na
dessalinizadores,
outras condutividade elétrica, prejuízo a
contribuições.
certos usos da água.

17. Tipos de poluentes e seus principais
efeitos
Poluente
Maiores fontes
Efeitos
Detergentes
Esgotos
domésticos
industriais.
e Redução na tensão superficial, sabor,
formação de espuma e toxicidade.
Radiação
80% de fontes naturais, Lesão de tecidos em vários graus e risco de
20% de testes de armas morte dependendo da exposição.
nucleares,
radiografias
médicas, energia nuclear,
indústrias etc.
Despejos
Aquecidos
Água de resfriamento das Redução da concentração de gases
indústrias,
principalmente dissolvidos, inclusive oxigênio; aumento da
geradoras de energia.
atividade química e biológica; migração ou
morte de peixes por sufocação; interrupção
no ciclo reprodutivo de peixes e outros
organismos aquáticos.

18. Impurezas encontradas na água


Os diversos componentes presentes na água, e que
alteram seu grau de pureza, podem ser tratados
sinteticamente através de suas características, a saber:
Características físicas: Sólidos presentes na água. Eles
podem estar em suspensão - sólidos não filtráveis
(sólidos de maiores dimensões – maiores que 10-3mm.
Exemplo: areia, pedaços de folhas, etc.), na forma
coloidal - de difícil identificação (sólidos de dimensão
entre 10-6 mm e 10-3mm) , ou dissolvidos - sólidos
filtráveis (sólidos de menores dimensões entre 10-9mm e
10-6mm) , dependendo do seu tamanho.

19. http://dc129.4shared.com/doc/8E3aXa9k/preview.html
Classificação dos sólidos por tamanho

20. Impurezas encontradas na água

Características biológicas: Seres vivos ou mortos.
Na avaliação da qualidade da água, os
microorganismos assumem o papel de maior
importância, devido a sua grande predominância
em determinados ambientes e também porque são
esses organismos microscópios (bactérias, algas,
protozoários, etc.) que promovem a auto
depuração dos despejos. Os microorganismos da
água são especialmente importantes porque estão
associados a doenças.

21. Impurezas encontradas na água

Características químicas: As impurezas podem ser
matéria orgânica ou inorgânica. As substancias
orgânicas presentes na água são representadas em
analise laboratorial como sólidos voláteis. As
inorgânicas relacionam-se aos sólidos fixos.

22. Impurezas encontradas na água

23. Consequências ambientais
Entre as consequências ambientais, destacam-se as alterações
físicas, químicas e biológicas da água, como resumido a
seguir:
•
alterações das características físicas: cor, turbidez,
deposição de materiais no leito dos corpos d’água,
temperatura, viscosidade, tensão superficial;
• alterações das características químicas: compostos tóxicos,
pesticidas, detergentes, salinização, substâncias radioativas,
pH, excesso de nutrientes (eutrofização), consumo de
oxigênio;
•
alterações das características biológicas: presença de
microrganismos patogênicos, vegetação, larvas de inseto.

24. Conceitos básicos
O que é esgoto?
E todo despejo proveniente dos diversos usos da
água, tais como as de uso domestico, contendo
matéria fecal e águas servidas, industrial, de
utilidade publica, de áreas agrícolas, de superfície,
de infiltração, pluviais e outros efluentes sanitários.
Outra denominação: águas residuárias.


25. Classificação dos esgotos

•
•
•
Os esgotos que chegam as Estações de Tratamento
de Esgotos são basicamente originados de três
fontes distintas:
Esgotos domésticos;
Águas de infiltração;
Efluentes não domésticos - os esgotos não
domésticos deverão passar por pré-tratamentos
e/ou tratamentos específicos antes de serem
lançados no sistema coletor publico ou no corpo
receptor.

26. Classificação dos esgotos


Esgotos Domésticos: Provem principalmente das
residências, edificações comerciais, instituições ou
quaisquer edificações que contenham instalações de
banheiro, lavanderias, cozinhas ou qualquer
dispositivo de utilização de água para fins
domésticos.
Esgotos Não Domésticos: Provem principalmente de
industrias – esgotos industriais, de hospitais,
laboratórios, unidades de saúde, lavanderias, lava
jatos, oficinas mecânicas. Esses esgotos possuem
características próprias em função da atividade e do
processo industrial empregados.

27. Classificação dos esgotos

Águas de infiltração: parcela de contribuição dos
esgotos que provem das águas do subsolo, que
penetra nas canalizações de esgotos através das
juntas, poços de visita e defeitos nas estruturas
do sistema.

28. Características do esgoto - físicas
Características físicas
Teor de sólidos: Os esgotos domésticos apresentam em
media 0,08% de matéria solida e 99,2% de água. A
matéria solida total do esgoto pode ser definida como
a matéria que permanece como resíduo apos
evaporação a 103°C.
Temperatura: ligeiramente superior a das águas de
abastecimento; variação conforme as estações do ano,
sendo mais estável que a temperatura do ar. Influencia
na atividade microbiana, na solubilidade dos gases e
na viscosidade do liquido;


29. Características do esgoto - físicas
Cor: Os componentes responsáveis pela cor são os
sólidos dissolvidos. No esgoto fresco a cor e
ligeiramente cinza, no esgoto séptico a cor e cinza
escuro ou preto;
Turbidez: Representa o grau de interferência com a
passagem de luz através do liquido, conferindo
uma aparência turva no mesmo. E causada por uma
grande variedade de sólidos em suspensão. Esgotos
mais frescos ou mais concentrados geralmente
possuem maior turbidez.

30. Características do esgoto - físicas
Odor: No esgoto fresco o odor e oleoso,
relativamente desagradável, no esgoto séptico o
odor e fétido, desagradável, devido ao gás
sulfídrico e outros produtos da decomposição;

31. Características do esgoto - químicas
Características químicas
A origem dos esgotos permite classificar as
características químicas em dois grandes grupos:
a) da matéria orgânica;
b) da matéria inorgânica
 Cerca de 70% dos sólidos no esgoto são de
origem orgânica. Geralmente, estes compostos
orgânicos são uma combinação de carbono,
hidrogênio, oxigênio, algumas vezes com nitrogênio.


32. Características do esgoto - químicas

•
•
•
•
Os grupos de substancias orgânicas
constituídos principalmente por:
compostos de proteínas (40 a 60%);
carboidratos (25 a 50%);
gordura e óleos (10%);
uréia, surfactante, fenóis, pesticidas, etc.
são

33. Características do esgoto - químicas

A matéria inorgânica contida nos esgotos e
formada, principalmente pela presença de areia e
de substancias minerais dissolvidas. A areia e
proveniente de água de lavagem de ruas e de
águas do subsolo, que chegam as galerias de
indevidamente ou se infiltram através das juntas
das canalizações.

34. Características do esgoto - biológicas
Características do esgoto biológicas
Os principais organismos encontrados nos rios e nos
esgotos são as bactérias, os fungos, os protozoários,
os vírus, as algas e os grupos de plantas e de
animais.
As bactérias constituem talvez o elemento mais
importante deste grupo de organismos, que são
responsáveis pela decomposição e estabilização da
matéria orgânica, tanto na natureza como nas
unidades de tratamento biológico.


35. Características do esgoto - biológicas
Ha vários organismos cuja presença num corpo
d'água indica uma forma qualquer de poluição. As
bactérias coliformes são típicas do intestino do
homem e de outros animais de sangue quente
(mamíferos em geral) e, justamente por estarem
sempre presentes no excremento humano (100 a
400 bilhões de coliformes/habitante x dia) e serem
de simples determinação, são adotadas como
referencia para indicar a grandeza da
contaminação.

36. Caracterização quantitativa dos esgotos
sanitários
A quantidade dos esgotos sanitários depende de alguns
fatores, como a quantidade de água fornecida ou
consumida pela população, a quantidade de águas de
chuva que se junta ao esgoto, a quantidade de água
infiltrada na rede de esgotos etc.
 Vazão doméstica
A vazão domestica de esgotos é calculada com base na
vazão de água da respectiva localidade. A vazão é
usualmente calculada em função da população de
projeto e de um valor atribuído para o consumo médio
diário de água de um indivíduo, denominado Quota
Per Capita (QPC).

37. Caracterização quantitativa dos esgotos
sanitários
O consumo individual de água de 3,9 m3/mês (130
litros/dia) gera-se 2,7 a 3,1 m3/mês de esgoto.
Produção
de esgotos
por
atividade
e usuário
QPC
Quota per capta

38. Caracterização quantitativa dos
esgotos sanitários
A quantidade de esgoto gerado a partir de 1m3 de
água consumida é calculada usando o Coeficiente
de Retorno. Tal coeficiente situa-se geralmente na
faixa de 70- 80%, ou seja, para cada 1000 litros
de
água
fornecida
são
lançados,
aproximadamente, 700-800 litros de esgoto na
rede de coleta ou em outros sistemas de
tratamento/disposição final.

39. Caracterização quantitativa dos
esgotos sanitários
A fração da água fornecida que adentra a rede de
coleta na forma de esgoto (coeficiente de retorno)
R: Vazão de esgoto/ vazão de água. Média em
R=0,8. O cálculo da vazão doméstica média de
esgoto é dado por:
Qdméd = vazão doméstica média de esgotos (m3 /d ou l/s)
QPC = quota per capta de água
R = coeficiente de retorno esgoto/água
Qdméd = _ Pop x QPC x R
1000
(m3 / d)
Qdméd = _ Pop x QPC x R
86400
(l / s)

40. Caracterização quantitativa dos esgotos
sanitários
A vazão de esgoto varia ao longo do dia, no
decorrer da semana e do ano. Para descrever
essas variações existem alguns parâmetros, cujos
valores são determinados, entre outros, por:
• Tipo de esgoto
• Sistema de coleta
• Condições climáticas
• Tipo e material das canalizações
• Concepção e quantidade de estações elevatórias

41. Caracterização quantitativa dos
esgotos sanitários
A variação da vazão é caracterizada por três
parâmetros: a variação máxima diária, a variação
máxima horária e a variação mínima horária. A
variação máxima diária (k1) é o resultado da
divisão da vazão máxima diária registrada no
período de um ano pela vazão média diária anual.
Se não existem dados específicos para este valor, a
Norma Brasileira NBR-9649 (ABNT, 1986) indica
um valor de 1,2.

42. Caracterização quantitativa dos
esgotos sanitários
A variação máxima horária (k2) é o resultado da
divisão da vazão máxima horária pela vazão
média horária registrada no mesmo dia.
A variação mínima horária (k3) é o resultado da
divisão da vazão mínima horária pela vazão
média horária registrada no mesmo dia.
Se não existem dados específicos para k2 e k3 a
Norma Brasileira NBR-9649 (ABNT, 1986) indica
valores de 1,5 e 0,5 respectivamente.

43. Caracterização quantitativa dos
esgotos sanitários
As variações de vazão podem ser mostradas num
hidrograma, a variação máxima horária, por volta
das 10 horas de manhã, é de (50,98/36,63) = 1,43 e
a variação mínima horária, por volta das 3 horas da
manhã, é de (21,35/36,63) = 0,60.

44. Caracterização quantitativa dos
esgotos sanitários

Fórmulas para correlacionar os coeficientes de
variação com a população, ou com a vazão média.
(autores: Harmon (Qasim,1985) e Gifft (Fair et al,1973) )
Qmáx/Qméd
1 + (14/(4 + √P))
Qmin/Qméd
-
Autor
Harmon
5P-0,16
0,2P0,16
Gifft
P = População, em milhares
A fórmula de Gifft é indicada para P< 200 (população < 200000hab

45. Caracterização quantitativa dos
esgotos sanitários
A vazão geralmente é medida com uma calha
Parshall, mas existem também outros tipos de
equipamentos para este fim, a serem montados
dentro ou fora da tubulação.
Vertedor triangular
Calha Parshall

46. Caracterização quantitativa dos
esgotos sanitários
Vazão de infiltração
Dependendo da execução da tubulação da rede de
esgoto, água infiltra na rede, especialmente em partes
porosas da tubulação, poços de inspeção e conexões.
Esta água de infiltração pode ter uma vazão
significante, especialmente se a maior parte da rede
de coleta for construída usando materiais permeáveis
e/ou se o nível do lençol freático estiver acima da rede
coletora.
A vazão de infiltração geralmente varia entre 0,05 l/s e
1,0 l/s por quilômetro de rede de esgoto construída,
dependendo das condições.


47. Quantificação das cargas poluidoras


Para a avaliação do impacto da poluição e da
eficácia das medidas de controle, é necessária a
quantificação das cargas poluidoras afluentes ao
corpo d’água. Para tanto, são necessários
levantamentos de campo na área em estudo,
incluindo amostragem dos poluentes, análises de
laboratórios, medições de razões e outros.
Quando não possível a execução de todos esses
itens, pode-se complementar com dados de
literatura.

48. Quantificação das cargas poluidoras
Levantamento sanitário de uma bacia hidrográfica
Dados físicos da bacia: aspectos geológicos;
precipitação pluviométrica e escoamento; variações
climáticas; temperatura; evaporação etc.
Informações sobre comportamento hidráulico dos
corpos d’água: vazões máxima, média e mínima;
volumes de reservatórios; velocidades de escoamento;
profundidade etc.
Uso e ocupação do solo: tipos densidades; perspectivas
de crescimento; distritos industriais etc.


49. Levantamento sanitário de uma bacia
hidrográfica
Caracterização
sócio-economica:
demografia;
desenvolvimento econômico etc.
• Usos múltiplos da água
• Requisitos de qualidade para o corpo d’água
• Localização,
quantificação e tendências das
principais fontes poluidoras
• Diagnósticos da situação atual da qualidade da
água: características físicas, químicas e biológicas

50. Quantificação das cargas poluidoras

A quantificação dos poluentes deve ser
apresentada em termos de carga. A carga é
expressa em termos de massa por unidade de
tempo, podendo ser calculada por um dos seguintes
métodos, dependendo do tipo de problema em
análise, da origem do poluente e dos dados
disponíveis.

51. Quantificação das cargas poluidoras
Carga = Concentração x vazão
Carga = Contribuição per capta X população
Carga = Contribuição por unidade produzida (kg/uid.Prod) X Produção (Uniid. Prod)
Carga = Contribuição por unidade de área (kg/km2. dia) x área (km2 )

52. Quantificação das cargas poluidoras

Esgoto domésticos e industriais
Carga = Concentração x vazão
Carga(kg/d) = ___concentração(g/m3 ) x vazão(m3/d)___
1000 (g/kg)
Obs: g/m3 = mg/l

53. Quantificação das cargas poluidoras

Esgoto domésticos
Carga = Contribuição per capta X população
Carga(kg/d) = _população (hab) x carga per capita vazão(g/hab.d)_
1000 (g/kg)

54. Quantificação das cargas poluidoras

Drenagem superficial
Carga (kg/d) =
Contribuição por unidade de área (kg/km2. dia) x área (km2 )

55. Material consultado






Tratamento De Esgoto Sanitário - Roque Passos Piveli - São Paulo, 2007
Universidade De São Paulo
Universidade De São Paulo Escola Politécnica Da Usp - Pece – Programa
De Educação Continuada
Ead – Ensino E Aprendizado À Distância Est-603a / St-10 Proteção Ao
Meio Ambiente (Parte A) - São Paulo, 2010 Epusp/Pece
Phd – 2538 Gerenciamento De Recursos Hídricos Política E Sistema
Nacional De Gestão De Recursos Hídricos. O Papel Do Estado E Da
Sociedade Civil Organizada. Braga B.P.F.
Esgotamento Sanitário: Qualidade Da Água E Controle Da Poluição: Guia
Do Profissional Em Treinamento: Nível 2 / Secretaria Nacional De
Saneamento Ambiental (Org). – Salvador: Recesa, 2008.
ABNT – NBR 12.209/1992: ―Projeto de Estações de Tratamento de Esgoto
Sanitário

56. Material consultado



Saneamento De Goiás S/A Diretoria De Produção
Operação De Estação De Tratamento De Esgoto - Gerencia
De Desenvolvimento De Pessoal Manual De Operacao De
Estacao De Tratamento De Esgoto - P-get / P-gte / E-gsh /
Pr-gg / P/Sle
INTRODUÇÃO A QUALIDADE DAS ÁGUAS E AO
TRATAMENTO DE ESGOTO, VOLUME 1, MARCOS VON
SPERLING 2ª EDIÇÃO AMPLIADA; 2ª 2006. Editora Ufmg
(Publicação Do Desa)
Fundação Estadual Do Meio Ambiente . F981o Orientações
Básicas Para Operação De Estações De Tratamento De
Esgoto / Fundação Estadual Do Meio Ambiente. —- Belo
Horizonte: Feam, 2006.