Guia do profi ssional em treinamento
Operação e
manutenção
de sistemas
simplifi cados de
tratamento
de esgotos
Esgotamento sanitário
Nível 2
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Tipologia: Notas de aula
2018
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Guia do profissional em treinamento
Operação e manutenção de sistemas
simplificados de
tratamento de esgotos
Esgotamento sanitário
Nível 2
Promoção Rede de Capacitação e Extensão Tecnológica em Saneamento Ambiental - ReCESA Realização Núcleo Sudeste de Capacitação e Extensão Tecnológica em Saneamento Ambiental - NUCASE Instituições integrantes do Nucase Universidade Federal de Minas Gerais (líder) | Universidade Federal do Espírito Santo | Universidade Federal do Rio de Janeiro | Universidade Estadual de Campinas Financiamento Financiadora de Estudos e Projetos do Ministério da Ciência e Tecnologia | Fundação Nacional de Saúde do Ministério da Saúde | Secretaria Nacional de Saneamento Ambiental do Ministério das Cidades Apoio organizacional Programa de Modernização do Setor Saneamento-PMSS Patrocínio FEAM/Secretaria de Estado de Meio Ambiente e Desenvolvimento Sustentável Comitê consultivo da ReCESA · Associação Brasileira de Captação E Manejo de Água de Chuva – ABCMAC · Associação Brasileira de Engenharia Sanitária E Ambiental – ABES · Associação Brasileira de Recursos Hídricos – ABRH · Associação Brasileira de Resíduos Sólidos E Limpeza Pública – ABLP · Associação das Empresas de Saneamento Básico Estaduais – AESBE · Associação Nacional dos Serviços Municipais de Saneamento – ASSEMAE · Conselho de Dirigentes dos Centros Federais de Educação Tecnológica – Concefet · Conselho Federal de Engenharia, Arquitetura E Agronomia – CONFEA · Federação de Órgão Para A Assistência Social E Educacional – FASE · Federação Nacional dos Urbanitários – FNU · Fórum Nacional de Comitês de Bacias Hidrográficas – Fncbhs · Fórum Nacional de Pró-Reitores de Extensão das Universidades Públicas Brasileiras
- Forproex · Fórum Nacional Lixo E Cidadania – L&C · Frente Nacional Pelo Saneamento Ambiental – FNSA · Instituto Brasileiro de Administração Municipal – IBAM · Organização Pan-Americana de Saúde – OPAS · Programa Nacional de Conservação de Energia – Procel · Rede Brasileira de Capacitação Em Recursos Hídricos – Cap-Net Brasil
Comitê gestor da ReCESA · Ministério das Cidades; · Ministério da Ciência e Tecnologia; · Ministério do Meio Ambiente · Ministério da Educação; · Ministério da Integração Nacional; · Ministério da Saúde; · Banco Nacional de Desenvolvimento Econômico Social (BNDES); · Caixa Econômica Federal (CAIXA);
Parceiros do Nucase · Cedae/RJ - Companhia Estadual de Águas e Esgotos do Rio de Janeiro · Cesan/ES - A Companhia Espírito Santense de Saneamento · Comlurb/RJ - Companhia Municipal de Limpeza Urbana · Copasa – Companhia de Saneamento de Minas Gerais · DAEE - Departamento de Águas e Energia Elétrica do Estado de São Paulo · DLU/Campinas - Departamento de Limpeza Urbana da Prefeitura Municipal de Campinas · Fundação Rio-Águas · Incaper/Es - O Instituto Capixaba de Pesquisa, Assistência Técnica e Extensão Rural · IPT/SP - Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo · PCJ - Consórcio Intermunicipal das Bacias dos Rios Piracicaba, Capivari e Jundiaí · SAAE/Itabira - Sistema Autônomo de Água e Esgoto de Itabira – MG. · SABESP - Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo · SANASA/Campinas - Sociedade de Abastecimento de Água e Saneamento S.A. · SLU/PBH - Serviço de Limpeza Urbana da prefeitura de Belo Horizonte · Sudecap/PBH - Superintendência de desenvolvimento da capital da prefeitura de Belo Horizonte · UFOP - Universidade Federal de Ouro Preto · UFSCar - Universidade Federal de São Carlos · UNIVALE – Universidade Vale do Rio Doce
Conselho Editorial Temático
Carlos Augusto de Lemos Chernicharo - DESA - EE - UFMG Edson Aparecido Abdul Nour - DAS - FEC - Unicamp Isaac Volschan Júnior - DRHMA - POLI - UFRJ Ricardo Franci Gonçalves - DEA - CT - UFES
Profissionais que participaram da elaboração deste guia
Professor Carlos Augusto de Lemos Chernicharo Consultores Fernando Silva de Paula (conteudista) | Lívia Cristina da Silva Lobato (conteudista) | Izabel Chiodi Freitas (validadora)
Créditos
Composição final Cátedra da Unesco de Educação à Distância – FAE/UFMG Juliane Correa | Sara Shirley Belo Lança
Projeto Gráfico e Diagramação Marco Severo | Rachel Barreto | Romero Ronconi
Impressão Editora Sigma
É permitida a reprodução total ou parcial desta publicação, desde que citada a fonte.
E74 Esgotamento sanitário : operação e manutenção de sistemas simplificados de tratamento de esgotos : guia do profissional em treinamento : nível 2 / Secretaria Nacional de Saneamento Ambiental (org.). – Belo Horizonte : ReCESA, 2008. 112 p. Nota: Realização do NUCASE – Núcleo Sudeste de Capacitação e Extensão Tecnológica em Saneamento Ambiental e coordenação de Carlos Augusto de Lemos Chernicharo, Emília Wanda Rutkowski, Isaac Volschan Junior e Sérvio Túlio Alves Cassini.
- Esgotos Sanitários - tratamento. 2. Água e esgoto. 3. Esgotos domésticos. 4. Tecnologia sanitária - Esgotos. 5. Águas residuais – Purificação – Tratamento residuais. I. Brasil. Secretaria Nacional de Saneamento Ambiental. II. Núcleo Sudeste de Capacitação e Extensão Tecnológica em Saneamento Ambiental. CDD – 628. Catalogação da Fonte : Ricardo Miranda – CRB/6-
Apresentação da ReCESA
A criação do Ministério das Cidades no Governo do Presidente Luiz Inácio Lula da Silva, em 2003, permitiu que os imensos desafios urbanos passassem a ser encarados como política de Estado. Nesse contexto, a Secretaria Nacional de Saneamento Ambiental (SNSA) inaugurou um paradigma que inscreve o saneamento como política pública, com dimensão urbana e ambiental, promotora de desenvolvimento e de redução das desigualdades sociais.
Trata-se de uma concepção de saneamento em que a técnica e a tecnologia são colocadas a favor da prestação de um serviço público e essencial.
A missão da SNSA ganhou maior relevância e efetividade com a agenda do saneamento para o quadriênio 2007-2010, haja vista a decisão do Governo Federal de destinar, dos recursos reservados ao Programa de Aceleração do Crescimento – PAC, 40 bilhões de reais para investimentos em saneamento.
Nesse novo cenário, a SNSA conduz ações em capacitação como um dos instrumentos estratégicos para a modificação de paradigmas, o alcance de melhorias de desempenho e
da qualidade na prestação dos serviços e a integração de políticas setoriais. O projeto de estruturação da Rede de Capacitação e Extensão Tecnológica em Saneamento Ambiental – ReCESA constitui importante iniciativa nessa direção.
A ReCESA tem o propósito de reunir um conjunto de instituições e entidades com o objetivo de coordenar o desenvolvimento de propostas pedagógicas e de material didático, bem como promover ações de intercâmbio e de extensão tecnológica que levem em consideração as peculiaridades regionais e as diferentes políticas, técnicas e tecnologias, visando capacitar profissionais para a operação, manutenção e gestão dos sistemas de saneamento. Para a estruturação da ReCESA foram formados núcleos regionais e um comitê gestor, em nível nacional.
Por fim, cabe destacar que o projeto ReCESA tem sido bastante desafiador para todos nós, que constituímos um grupo, predominantemente formado por profissionais da engenharia, que compreendeu a necessidade de agregar outros olhares e saberes, ainda que para isso tenha sido necessário “contornar todos os meandros do rio, antes de chegar ao seu curso principal”.
Comitê gestor da ReCESA
A série de guias relacionada ao esgotamento sanitário resultou do trabalho coletivo que envolveu a participação de dezenas de profissionais. Os temas que compõem esta série foram definidos por meio de uma consulta a companhias de saneamento, prefeituras, serviços autônomos de água e esgoto, instituições de ensino e pesquisa e profissionais da área, com o objetivo de se definir os temas que a comunidade técnica e científica da região Sudeste considera, no momento, os mais relevantes para o desenvolvimento do projeto Nucase.
Os temas abordados nesta série dedicada ao esgotamento sanitário incluem: Qualidade da água e controle da poluição; Operação e manutenção de redes coletoras de esgotos; Operação e manutenção de estações elevatórias de esgotos; Processos de tratamento de esgotos; Operação e manutenção de sistemas simplificados de tratamento de esgotos; Amostragem, preservação e caracterização físico- química e microbiológica de esgotos; Gerenciamento, tratamento e disposição final de lodos gerados em ETEs. Certamente há muitos outros temas importantes a serem abordados, mas considera- se que este é um primeiro e importante passo para que se tenha material didático, produzido no Brasil, destinado a profissionais da área de saneamento que raramente têm oportunidade de receber treinamento e atualização profissional.
Coordenadores da área temática de esgotamento sanitário
Apresentação da
área temática:
Esgotamento sanitário
10 Esgotamento sanitário -^ Operação e manutenção de sistemas simplificados de tratamento de esgotos - Nível 2
Introdução
Olá, Profissional!
Nos próximos quatro dias, discutiremos vários aspectos relativos aos sistemas de esgotamento sanitário, principalmente aqueles relacionados à operação e manutenção de sistemas simplifi- cados de tratamento de esgotos, tema da nossa oficina de capacitação.
Você sabia que, no Brasil, mais da metade da população urbana não é atendida por sistemas de coleta e afastamento de esgotos? Em relação ao tratamento, a situação é ainda mais grave; estima-se que 85% da população brasileira não têm o esgoto tratado. Freqüentemente, os meios de comunicação associam esses números à má qualidade das águas dos nossos rios e córregos e ainda às precárias condições a que a maior parte da população do país está sujeita, e suge- rem que a implantação e ampliação de sistemas de esgotamento sanitário são ainda necessárias para permitir a melhoria de qualidade de vida da população brasileira. Qual é, afinal, a relação existente entre os sistemas de esgotamento sanitário e a qualidade de vida das pessoas? Você já parou para pensar sobre quais seriam os motivos que levam à necessidade do tratamento dos esgotos sanitários?
Os esgotos sanitários, principal causa da polui- ção dos nossos cursos d’água, são também responsáveis por várias doenças que acome- tem a população brasileira, sobretudo aquelas pessoas menos favorecidas. Nesse contexto, a utilização de sistemas de tratamento simpli-
ficados apresenta-se como uma importante alternativa, buscando a ampliação do aten- dimento à população. Todavia, o alcance dos objetivos do tratamento depende de uma adequada operação do sistema, portanto, nesta oficina de capacitação, vamos dar atenção espe- cial à operação e à manutenção de sistemas simplificados de tratamento de esgotos. Você verá que os assuntos abordados estão relacio- nados com seus hábitos, seu trabalho e sua comunidade.
Esta oficina de capacitação busca estimular o intercâmbio de experiências e destacar a importância do seu trabalho e das ações de saneamento na preservação do meio ambiente e na melhoria da qualidade de vida da popu- lação. Os principais objetivos desta oficina de capacitação são: Proporcionar a você e a seus colegas a compreensão da funcionalidade sanitária e ambiental de uma estação de tratamento de esgotos, ressaltando a sua importância para o meio ambiente e para a saúde pública, no contexto da bacia hidrográfica. Atualizar e aprimorar os seus conhecimentos sobre os sistemas simplificados de tratamento de esgotos, sobretudo os aspectos relativos a alguns procedimentos e técnicas necessárias à operação e manutenção das estações de tratamento.
Guia do profissional em treinamento - ReCESA 11
Identificar e discutir os principais impactos do lançamento de esgotos nos corpos d’água e suas implicações sanitárias e ambientais no contexto da bacia hidrográfica, apresentando alguns padrões ambientais. Elaborar e construir um roteiro de procedimentos de operação e manutenção de sistemas simplificados de tratamento de esgotos.
Você é um profissional que, certamente, já passou por muitas experiências importantes em sua casa e no seu trabalho. Apostamos que tem muito a ensinar, aprender e trocar conosco e com os seus colegas. Para subsidiar as nossas
discussões, elaboramos este guia, organizado em três conceitos-chave. São eles: Geração e caracterização de esgotos. Tratamento de esgotos domésticos. Operação e manutenção de sistemas simplificados de tratamento de esgotos.
A função deste guia é orientá-lo durante a oficina de capacitação. Para tal, apresentamos os objetivos, as orientações para as ativida- des propostas e os assuntos abordados para cada conceito-chave. Antes de começarmos o nosso primeiro conceito-chave, sugeri- mos que você faça as atividades propostas a seguir, demonstrando seus conhecimentos sobre o tema.
Atividade individual
Escreva um breve texto relacionando as palavras apresentadas a seguir.
meio ambiente
saúde
tratamento drenagem de esgoto
água
trabalho
lixo
cidadania
Guia do profissional em treinamento - ReCESA 13
No seu cotidiano, você sabe quantas vezes você toma banho, escova os dentes etc. Sabe quanta água você consome diariamente em suas atividades? E quanto esgoto você gera? Multiplique isso pelo número de pessoas que residem com você, depois multiplique de novo pelo número de casas da sua rua, do seu bairro... Imagine a quantidade de água que deve ser consumida e, conseqüentemente, a quantidade de esgoto gerado na sua cidade!
Neste nosso primeiro conceito-chave, vamos discutir o consumo da água e a conseqüente geração de esgotos. Discutiremos, também, as impurezas presentes nos esgotos domésticos e os principais parâmetros utilizados para a sua caracterização.
Vamos iniciar a nossa discussão sobre a geração e a caracterização dos esgotos!
Em uma comunidade qualquer, existem ciclos internos nos quais a água circula, e tem as suas características alteradas em decorrên- cia da sua utilização. Por exemplo, em decorrência do uso da água para abastecimento doméstico, há a geração de esgotos domésticos nas áreas habitacionais ou efluentes industriais onde as indústrias estiverem presentes. Nas áreas preservadas, por sua vez, não há geração de esgotos. Dessa forma, a qualidade da água em uma bacia hidrográfica depende das suas características naturais e da forma como o homem usa e ocupa o solo.
Geração e
caracterização de
esgotos
- Discutir o con- sumo de água e a geração de esgotos com destaque para os aspectos que levam à variação na vazão de esgoto doméstico.
- Apresentar os conceitos de quota per capita e coefi- ciente de retorno.
- Discutir as impurezas encon- tradas nos esgotos domésticos e os impactos sobre o meio ambiente e riscos à saúde das pessoas.
- Apresentar e discutir os principais parâmetros de caracterização de esgotos domésticos, relacionando-os à prática de operação e manutenção de ETE.
OBJETIVOS:
14 Esgotamento sanitário -^ Operação e manutenção de sistemas simplificados de tratamento de esgotos - Nível 2
Reflita e se manifeste...
A figura a seguir apresenta as principais rotas de uso da água de interesse no âmbito do saneamento ambiental.
Em quais locais a água tem a sua qualidade alterada? Onde ocorre a incorporação de poluentes? E a remoção de poluentes? A qualidade da água no rio é melhor a montante ou a jusante da área urbana? RRoottaass ddoo uussoo ee ddiissppoossiiççããoo ddaa áágguuaa
Fonte: Adaptado de von Sperling, 2005
Consumo de água e geração de esgotos domésticos
Você usa a água para beber, lavar, refrescar-se, cozinhar, regar plantas, entre diversas outras finalidades. A maior parte desses usos tem como conseqüência a incorporação de impurezas à água, gerando os esgotos domésticos.
Agora, com o objetivo de discutir a quantidade de esgoto que geramos, sugerimos que vocês realizem a atividade proposta a seguir. Esperamos que essa atividade nos proporcione uma maior compreensão das relações existentes entre a variação da quantidade de esgotos sanitários que chegam à Estação de Tratamento de Esgotos – ETE e a geração dos esgotos domésticos.
16 Esgotamento sanitário -^ Operação e manutenção de sistemas simplificados de tratamento de esgotos - Nível 2
É bom lembrar que a vazão doméstica varia substancialmente ao longo das horas do dia, dos dias da semana e dos meses do ano, em decorrência das flutuações no consumo de água.
A vazão de infiltração (Qinf ) constitui a água que adentra na rede coletora através de tubos defeituosos, juntas, conexões, poços de visita, entre outros. Dessa forma, quanto mais extensa e mais antiga for a rede coletora, espera-se uma maior contribuição da vazão de infiltração no total de esgotos que chegam à estação de tratamento, sobretudo nos períodos de chuva.
A vazão industrial (Q (^) ind ) depende do tipo e porte da indústria, grau de reciclagem da água, existência de pré-tratamento etc.
Você sabia?
O consumo de água é calculado em função do número de moradores de uma localidade e do consumo médio diário de água por morador, denominado quota per capita (QPC). O volume de esgotos domésticos gerado é calculado com base no consumo de água dos moradores de uma localidade, considerando a fração de água consumida, cerca de 80%, que retorna na forma de esgotos. Esta fração da água é denominada coeficiente de retorno “R” (R = vazão de esgotos/vazão de água). A partir da população de projeto (Pop), do consumo médio diário de água por habitante (QPC) e do coeficiente de retorno (R), a vazão doméstica média pode ser obtida da seguinte relação:
A vazão de infiltração é usualmente quantificada na forma de uma taxa de infiltração por comprimento de rede. A norma brasileira NBR 9649, da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT), cita a faixa de 0,05 a 1,0 L/s.km. A vazão total média de esgotos sanitários (Qméd) pode ser obtida pela soma dessas frações, a partir da seguinte expressão:
Q (^) méd = Q (^) dméd + Q (^) inf + Q (^) ind
Q (^) dméd Pop x QPC X R 86400 = (L/s)
Guia do profissional em treinamento - ReCESA 17
Agora, que já sabemos como se calcula a quantidade de esgoto gerado numa localidade, você sabe quais são os poluentes presentes no esgoto? Essa informação é importante para sabermos o potencial do esgoto como poluidor e contaminador das águas. As características do esgoto estão intimamente relacionadas com aspectos operacionais da estação destinada ao seu tratamento, tais como as freqüências de limpeza das unidades, a quantidade de lodo gerado, entre outros fatores de importância na operação da ETE.
Caracterização dos esgotos domésticos
Para iniciar esse assunto, propomos a realização da atividade descrita a seguir. Esperamos que, entre outras reflexões, essa atividade proporcione a você e a seus colegas um maior entendimento das relações existentes entre as características dos esgotos e as suas fontes de geração.
Atividade em grupo...
Você e seus colegas devem discutir as seguintes questões.
Que impurezas vocês esperam encontrar na água utilizada no tanque, na máquina de lavar roupa, na pia de cozinha, no vaso sanitário, na pia do banheiro e no chuveiro? Quais dessas impurezas causam problemas na operação e manutenção de estações de tratamento de esgotos?
Guia do profissional em treinamento - ReCESA 19
Você sabia?
Os esgotos domésticos contêm 99,9% de água e 0,1% de sólidos. Para remover essa pequena fração referente aos sólidos, é que os esgotos devem ser tratados.
Apresentamos, a seguir, uma distribuição típica dos sólidos constituintes dos esgotos domésticos.
Distribuição típica dos sólidos constituintes do esgoto bruto
Fonte: adaptado de von Sperling, 2005
Sólidos totais (ST) 1000mg/L
Sólidos suspensos (SST) 350mg/L
Sólidos dissolvidos (SDT) 650mg/L
Voláteis (SSV) 300mg/L
Voláteis (SSV) 300mg/L
Fixos (SSF) 50mg/L
Voláteis (SSV) 300mg/L
Voláteis (SDV) 250mg/L
Fixos (SDF) 400mg/L
Os sólidos voláteis são associados à matéria orgânica presente nos esgotos. Na operação de estações de tratamento de esgotos, a relação STV/ST é usualmente utilizada para expressar a fração orgânica presente no lodo, ou seja, o grau de estabilização do lodo biológico. Na operação de estações de tratamento de esgotos, os SSV presentes no efluente do tratamento biológico usual- mente são atribuídos à biomassa perdida junto com o efluente e, portanto, permitem avaliar o desempenho dos mecanismos de retenção da biomassa na unidade. Os sólidos sedimentáveis (SSed) são aqueles capazes de se sedimentarem no período de 1 (uma) hora.
Faixas típicas de valores no esgoto bruto: ST = 700 - 1350 mg/L STV = 365 - 700 mg/L SST = 200 - 450 mg/L SSV = 165 - 350 mg/L SSed = 10 - 20 mL/L
20 Esgotamento sanitário -^ Operação e manutenção de sistemas simplificados de tratamento de esgotos - Nível 2
A matéria orgânica presente nos esgotos
A quantificação da matéria orgânica presente nos esgotos é usualmente realizada de forma indireta, através das análises laboratoriais da Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) e da Demanda Química de Oxigênio (DQO).
A matéria orgânica é o principal problema de poluição dos corpos d’água, por ser o alimento dos microrganismos que utilizam oxigênio dissolvido (OD) para degradá-la, reduzindo a concentra- ção de OD. A dimensão do impacto causado depende da carga poluidora (DBO) do esgoto e da capacidade do corpo receptor de restabelecer o equilíbrio no meio aquático. A esse fenômeno de assimilação da carga poluidora relaciona-se o conceito de autodepuração das águas.
Demanda bioquímica de oxigênio (DBO)
A DBO mede, indiretamente, a quantidade de matéria orgânica presente nos esgotos e consiste na determinação da quantidade de oxigênio consumido pelos microrganismos aeróbios para a degradação da matéria orgânica. O teste da DBO realiza-se em cinco dias, o que reduz a sua utilidade no controle operacional de estações de tratamento. A DBO é utilizada na ETE, no monitoramento e na avaliação do desempenho das unidades, bem como na verificação de atendimento do efluente final da estação aos padrões ambientais de lançamento.
Demanda química de oxigênio (DQO)
A DQO representa a quantidade de matéria orgânica presente nos esgotos. Consiste na medição da quantidade de oxigênio consumido para a oxidação química da matéria orgânica; todavia, no teste da DQO, é oxidada também a matéria orgânica não biodegradável. Por esse motivo, a DQO do esgoto é sempre maior que a sua DBO. O teste da DQO dura poucas horas, favorecendo a sua utilização no controle operacional de estações de tratamento. A DQO também é utilizada na ETE, no monitoramento e na avaliação do desempenho das unidades, e na verificação de atendimento aos padrões ambientais.
Faixa típica de DBO no esgoto bruto 250 - 400 mg/L
Faixa típica de DQO no esgoto bruto 450 - 800 mg/L