UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ INSTITUTO DE RECURSOS NATURAIS

(1)

LANÇAMENTO FINAL DE EFLUENTES

Profa

Profa. Dra.

. Dra. Herlane

Herlane

Lançamento Final de Efluentes

Para melhorar as

condições de mistura

do despejo,

recomenda

recomenda--se que o

se que o

emissário termine

submerso na água

Lançamento Final de Efluente

O primeiro emissário submarino projetado O primeiro emissário submarino projetado no Brasil foi o da praia de Ipanema, no Rio no Brasil foi o da praia de Ipanema, no Rio de Janeiro, em 1970, com um diâmetro da de Janeiro, em 1970, com um diâmetro da tubulação de 2,40 metros e com uma tubulação de 2,40 metros e com uma vazão de projeto igual a 12 m vazão de projeto igual a 12 m33_/s._/s.

O primeiro emissário subfluvial projetado O primeiro emissário subfluvial projetado no Brasil foi o de Manaus, no Estado do no Brasil foi o de Manaus, no Estado do Amazonas, em 1972 e o segundo em Amazonas, em 1972 e o segundo em Belém, no Estado do Pará. Belém, no Estado do Pará. No Brasil, existem vários emissários No Brasil, existem vários emissários subaquáticos, por exemplo no Rio de subaquáticos, por exemplo no Rio de Janeiro em Ipanema, Barra da Tijuca e Rio Janeiro em Ipanema, Barra da Tijuca e Rio das Ostras; em Fortaleza (Ceará), em das Ostras; em Fortaleza (Ceará), em Maceió (Alagoas), Aracaju (Sergipe), Maceió (Alagoas), Aracaju (Sergipe), Salvador (Bahia), Vitória (Espírito Santo), e Salvador (Bahia), Vitória (Espírito Santo), e em São Paulo: Guarujá, Santos, São em São Paulo: Guarujá, Santos, São Vicente e Praia Grande. Vicente e Praia Grande.

Ipanema - RJ

Lançamento Final de Efluentes

Emissário subaquático Emissário subaquático (submarino ou subfluvial (submarino ou subfluvial ))–– Trata

Trata--se de uma tubulação utilizada se de uma tubulação utilizada para lançamento de esgotos para lançamento de esgotos sanitários ou industriais no mar ou sanitários ou industriais no mar ou em rio, aproveitando

em rio, aproveitando--se a se a capacidade de autodepuração das capacidade de autodepuração das águas que promovem a diluição, a águas que promovem a diluição, a dispersão e o decaimento de cargas dispersão e o decaimento de cargas poluentes a elas lançadas poluentes a elas lançadas

Os emissários subaquáticos são Os emissários subaquáticos são considerados complementares e considerados complementares e integrados aos sistemas de integrados aos sistemas de tratamento e disposição de esgotos tratamento e disposição de esgotos sanitários sanitários

Um sistema de

lançamento final de

efluentes é constituído

por:

ETE (unidade de ETE (unidade de condicionamento prévio condicionamento prévio dos efluentes) dos efluentes) Emissário Emissário TerrestreTerrestre Subaquático Subaquático

Tubulação difusora ou Tubulação difusora ou trecho difusor trecho difusor

Lançamento Final de Efluentes

A partir da ETE, o esgoto segue por gravidade até o A partir da ETE, o esgoto segue por gravidade até o mar, passando pelas seguintes unidades: mar, passando pelas seguintes unidades:

emissário terrestreemissário terrestre: tubulação aérea por sobre o : tubulação aérea por sobre o Píer, construída em estacas pré

Píer, construída em estacas pré--moldadas de moldadas de concreto, com a finalidade de vencer a zona de concreto, com a finalidade de vencer a zona de arrebentação do mar

arrebentação do mar

câmara de carga: localizada no fim do Píer, com a câmara de carga: localizada no fim do Píer, com a finalidade de equilibrar o fluxo dos esgotos durante finalidade de equilibrar o fluxo dos esgotos durante o funcionamento, paradas e acionamento da o funcionamento, paradas e acionamento da elevatória em terra

elevatória em terra

Emissário submarino e difusoresEmissário submarino e difusores: da Câmara de : da Câmara de carga o esgoto segue por gravidade, em tubulação carga o esgoto segue por gravidade, em tubulação assente sobre o fundo do mar, até os difusores, assente sobre o fundo do mar, até os difusores, abertos nos últimos 400 metros da tubulação que abertos nos últimos 400 metros da tubulação que tem a extensão de 2.820 m neste trecho. A lâmina tem a extensão de 2.820 m neste trecho. A lâmina mínima no trecho final é de 15 m de altura na maré mínima no trecho final é de 15 m de altura na maré baixa

baixa Emissário submarino de

Maceió - Al

Lançamento Final de Efluentes

(2)

Condicionamento dos esgotosCondicionamento dos esgotos

ETE ou EPC (Estação de ETE ou EPC (Estação de PréCondicionamentoPréCondicionamento) no Brasil, geralmente, ) no Brasil, geralmente, consiste na remoção de sólidos grosseiros materiais flutuantes e consiste na remoção de sólidos grosseiros materiais flutuantes e inertes e desinfecção (normalmente composta por grades, peneiras, inertes e desinfecção (normalmente composta por grades, peneiras, desarenadores e sistema de cloração)

desarenadores e sistema de cloração)

O grau de tratamento depende de:O grau de tratamento depende de:

Composição do esgotoComposição do esgoto

Padrões de qualidade e balneabilidade das águas receptorasPadrões de qualidade e balneabilidade das águas receptoras

Grau de difusão do corpo receptor (capacidade de autodepuração)Grau de difusão do corpo receptor (capacidade de autodepuração)

Localização do ponto de lançamentoLocalização do ponto de lançamento

Figura 3 pg. 32

Município Local _{condicionamento}Pré- Vazão máxima _(L/s) _{emissário (m)}Extensão Diâmetro _(m) _operaçãoInício de

Praia Grande

Forte G, CL 1.041 3.300 1,00 1996

Tupi G, CL 1.047 3.300 1,00 1996

Caiçara G, CA, PEN, CL 1.400 4.000 1,00 (*)

Santos José Menino G, CA, PEN, CL 3.500 4.000 1,75 1979

Guarujá Enseada G, CA, PEN, CL 1.447 4.500 0,90 1998

São Sebastião Centro (Araçá) G, PEN, CL 150 1.061 0,40 1991 Cigarras G, CL 11,6 1.068 0,16 1985 Ilhabela Saco da

Capela G, CA, PEN, CL 30 220 0,25 1997

Itaquanduba G, CA, PEN, CL 130 800 0,40 (*)

Ubatuba Enseada G, CL 15 300 0,20

---(*) emissários previstos, G = gradeamento, CA = caixa de areia, PEN = peneira, CL = cloração

Emissários de São Paulo

Fonte: www.cetesb.sp.gov.br

Transporte dos tramos do emissário da Enseada (Guarujá) e detalhe do difusor

Lançamento Final de Efluentes

Emissário

É constituído de uma parte terrestre e outra no corpo d’água ficando, É constituído de uma parte terrestre e outra no corpo d’água ficando, esta última, assentada no leito do mar ou rio onde é ancorada esta última, assentada no leito do mar ou rio onde é ancorada

O comprimento do emissário ou a distância de lançamento dos O comprimento do emissário ou a distância de lançamento dos despejos depende do nível de condicionamento prévio dado ao despejos depende do nível de condicionamento prévio dado ao esgoto, da profundidade de lançamento e do regime de correntes esgoto, da profundidade de lançamento e do regime de correntes aquáticas

aquáticas

Em emissários submarinos é determinada a hidrodinâmica local Em emissários submarinos é determinada a hidrodinâmica local considerando principalmente maré, clima de ondas e regime de considerando principalmente maré, clima de ondas e regime de ventos

ventos

Lançamento Final de Efluentes

Tubulação difusora

Porção final do emissário subaquático são dispostos vários bocais ou Porção final do emissário subaquático são dispostos vários bocais ou orifícios (colocados a intervalos constantes) que constituem a chamada orifícios (colocados a intervalos constantes) que constituem a chamada tubulação difusora, através da qual, o efluente é lançado nas águas tubulação difusora, através da qual, o efluente é lançado nas águas

Lançamento Final de Efluentes

Fonte: LEA (2007)

Lançamento Final de Efluentes

Difusores com orifíciosDifusores com orifícios

Orifícios funcionam a seção Orifícios funcionam a seção plena

plena

Podem ser simples nas paredes Podem ser simples nas paredes de um tubo, ser aos pares um de um tubo, ser aos pares um em cada direção ou voltados em cada direção ou voltados para cima;

para cima;

Podem fazer parte de um grupo Podem fazer parte de um grupo não maior que 8

não maior que 8

Área total dos difusores Área total dos difusores ≤≤ 80% 80% área do distribuidor (usual 1/3 ou área do distribuidor (usual 1/3 ou 2/3 da área do distribuidor) 2/3 da área do distribuidor)

Diâmetro dos difusores: Diâmetro dos difusores:

φφ ≥≥ 75mm (usual 100mm)75mm (usual 100mm)

Velocidade nos difusores: Velocidade nos difusores:

v > 0,30m/s para Qi,mín v > 0,30m/s para Qi,mín

(3)

Estação elevatória Câmara de carga Desinfecção INTERCEPTOR DE ESGOTOS PRAIA Estação de pré-condicionamento (EPC) DIFUSORES Zona de mistura Zona de proteção (300m) GRADES MÉDIAS PENEIRAS ROTATIVAS CAIXAS DE AREIA EPC (típica) Pluma Cada orifício difusor forma um jato efluente com quantidade de movimento muito elevado e densidade muito menor à da corrente marinha

O processo dispersivo do efluente lançado ao mar através de emissário submarino O processo dispersivo do efluente lançado ao mar através de emissário submarino possui três fases distintas, a saber:

possui três fases distintas, a saber:

Fase 1Fase 1 -- de de diluição inicialdiluição inicial, onde as forças de empuxo, quantidade de movimento do , onde as forças de empuxo, quantidade de movimento do efluente e os efeitos dinâmicos das correntes locais, que resultam em uma rápida mistura e efluente e os efeitos dinâmicos das correntes locais, que resultam em uma rápida mistura e diluição do efluente no corpo d’água receptor (campo próximo

diluição do efluente no corpo d’água receptor (campo próximo -- dominado pela turbulência dominado pela turbulência gerada pelos jatos efluentes da tubulação difusora, forças de empuxo e perfis de densidade) gerada pelos jatos efluentes da tubulação difusora, forças de empuxo e perfis de densidade)

Fase 2Fase 2 -- representada pelo representada pelo espalhamento dinâmico espalhamento dinâmico horizontal e o colapso vertical da horizontal e o colapso vertical da pluma após alcançar sua altura terminal (campo intermediário)

pluma após alcançar sua altura terminal (campo intermediário)

Fase 3Fase 3 -- que consiste na que consiste na difusão turbulenta passiva e na advecção difusão turbulenta passiva e na advecção produzidas pelas produzidas pelas correntes oceânicas na região de estudo (campo afastado

correntes oceânicas na região de estudo (campo afastado –– predominância da turbulência predominância da turbulência gerada pela hidrodinâmica local)

gerada pela hidrodinâmica local)

Vista do helicóptero: difusor e pluma de um emissário submarino, Praia Grande, SP, 2002. Fonte:

http://www.bleninger.com/Tobias/portugiesi sch/science_br.htm

Emissário submarino da Embasa. Fonte:

http://www.bahiascuba.com.br/mer gulhador_clientes.asp

Lançamento Final de Efluentes

Lançamento Final de Efluente

Para o cálculo Para o cálculo da diluição, da da diluição, da dispersão e do dispersão e do decaimento decaimento bacteriano ou bacteriano ou químico são químico são utilizados, utilizados, normalmente normalmente modelos modelos matemáticos e, matemáticos e, eventualmente, eventualmente, em em lançamentos lançamentos com grandes com grandes vazões, vazões, também, também, modelos modelos físicos

físicos COPPE/UFRJ: Modelagem colimétrica com SIBAHIA

Foto aérea da Baía de Santos mostrando a Cidade e o Porto de Santos. Na indicação (com seta) está a visualização do contorno da pluma do efluente

lançado pelo emissário de Santos / São Vicente

Lançamento Final de Efluente

Fonte: Charge de Ivan Cabral -Tribuna do Norte - 23/out/2009

Lançamento Final de Efluente

Emissário de Ipanema - RJ

Fonte: http://www.authorstream.com/Presentation/copelli-467906-ricardo-zaluar-emiss-rios-sa-de-meio-ambiente/

(4)

Normas Normas

Resolução CONAMA n.

Resolução CONAMA n.oo_274/00_{274/00, referente aos padrões de balneabilidade}_{, referente aos padrões de balneabilidade} Resolução CONAMA n.

Resolução CONAMA n.oo_357/05_{357/05, referente aos padrões de lançamento,}_{, referente aos padrões de lançamento,}

padrões de qualidade do corpo receptor (classe do corpo d’água) e padrões de qualidade do corpo receptor (classe do corpo d’água) e estabelecimento da zona de mistura

estabelecimento da zona de mistura

CONAMA nCONAMA noo_274/00_{274/00 -- A concentração de coliformes fecais de 1.000}_{A concentração de coliformes fecais de 1.000}

NMP/100 mL (qualidade da água SATISFATORIA) é um dos parâmetros NMP/100 mL (qualidade da água SATISFATORIA) é um dos parâmetros que rege a determinação do comprimento do emissário subaquático em que rege a determinação do comprimento do emissário subaquático em relação à zona balnear que se deseja proteger

relação à zona balnear que se deseja proteger

Esse atendimento é feito por meio de um emissário longo o suficiente para Esse atendimento é feito por meio de um emissário longo o suficiente para promover a redução de concentração dos parâmetros bacteriológicos promover a redução de concentração dos parâmetros bacteriológicos (particularmente adotado o coliforme fecal em projetos) ao longo da (particularmente adotado o coliforme fecal em projetos) ao longo da trajetória de retorno da pluma em direção as margens do rio ou à praia, de trajetória de retorno da pluma em direção as margens do rio ou à praia, de forma a atender o limite máximo de 1.000 NMP/100 mL na zona de forma a atender o limite máximo de 1.000 NMP/100 mL na zona de proteção (normalmente a 300 metros da praia)

proteção (normalmente a 300 metros da praia)

Resolução CONAMA n.Resolução CONAMA n.oo_357/2005_{357/2005, em seu}_{, em seu Capítulo IV}_{Capítulo IV, que dispõe sobre}_{, que dispõe sobre}

as condições e padrões de lançamento de efluentes, estabelece em seu as condições e padrões de lançamento de efluentes, estabelece em seu

Artigo 34

Artigo 34 que: “os efluentes de qualquer fonte poluidora somente poderão que: “os efluentes de qualquer fonte poluidora somente poderão ser lançados, direta ou indiretamente, nos corpos de água, após o devido ser lançados, direta ou indiretamente, nos corpos de água, após o devido tratamento e desde que obedeçam às

tratamento e desde que obedeçam às condições, padrões e exigências condições, padrões e exigências

dispostos nesta Resolução e em outras normas aplicáveis” dispostos nesta Resolução e em outras normas aplicáveis”

Artigo 25 Artigo 25 –– Parágrafo Único Parágrafo Único –– permite que o lançamento possa permite que o lançamento possa apresentar parâmetros com concentrações superiores ao estabelecido no apresentar parâmetros com concentrações superiores ao estabelecido no Artigo 34, desde que com

Artigo 34, desde que com prévia autorização, critério e controle do prévia autorização, critério e controle do órgão ambiental

órgão ambiental

O Artigo 33 O Artigo 33 –– Parágrafo Único Parágrafo Único –– autoriza que na autoriza que na zona de mistura os zona de mistura os parâmetros estejam acima dos limites da Classe desde que com parâmetros estejam acima dos limites da Classe desde que com prévia autorização, critério e controle do órgão ambiental prévia autorização, critério e controle do órgão ambiental

Comprimento do emissário (tubo distribuidor com

difusores)

Diluição inicial (Para S

Diluição inicial (Para S →

→ L = ?)

L = ?)

Exemplo simplificado: lançamento em rio Exemplo simplificado: lançamento em rio

Modelo de diluição extraído de METCALF & EDDY (1991): Modelo de diluição extraído de METCALF & EDDY (1991): S = [(

S = [(vrvr..HmínHmín.L)/(2..L)/(2.QeQe)].{1 + {1 + [(2.)].{1 + {1 + [(2.QeQe..veve..coscosαα))/(vr/(vr22_..L.Hmín_L.Hmín)]}_)]}1/21/2_}}

S: fator de diluição (S = Co/C)S: fator de diluição (S = Co/C) (ex.: diluição 50:1,

(ex.: diluição 50:1, DBOoDBOo = 500mg/L = 500mg/L ⇒⇒ DBO = 10mg/L)DBO = 10mg/L)

vrvr: velocidade do rio (m/s): velocidade do rio (m/s)

HmínHmín: menor profundidade do rio (m): menor profundidade do rio (m)

QeQe: vazão de esgoto (m: vazão de esgoto (m33_/s)_/s)

veve: velocidade do esgoto (m/s): velocidade do esgoto (m/s)

αα: orientação dos difusores em relação à horizontal: orientação dos difusores em relação à horizontal

L: comprimento do tubo distribuidorL: comprimento do tubo distribuidor

Lançamento Final de Efluentes

Fonte: METCALF & EDDY (1991) Tubo distribuidor com difusores:

Tubo distribuidor com difusores: Posição perpendicular à margem do rio Posição perpendicular à margem do rio

Espaçamento

Espaçamentoentre orifícios: d entre orifícios: d ≥≥≥≥≥ Hmín≥≥≥Hmín

1ft = 0,3048 m

Lançamento Final de Efluentes

Fonte: METCALF & EDDY (1991)

Dimensionamento do tubo distribuidor com difusores

Número de difusoresNúmero de difusores

N = (L/d) + 1 N = (L/d) + 1

N: número de difusoresN: número de difusores

L: comprimento do tubo distribuidor (m)L: comprimento do tubo distribuidor (m)

d: distância entre difusores (m)d: distância entre difusores (m)

Diâmetro dos difusoresDiâmetro dos difusores

φ

φ = [(4.k.= [(4.k.QeQe)/()/(ππ..N.veN.ve)])]1/21/2

φφ: diâmetro do orifício (m): diâmetro do orifício (m)

k: razão entre somatória das áreas dos difusores e área do distribuidork: razão entre somatória das áreas dos difusores e área do distribuidor

QeQe: vazão de esgoto (m: vazão de esgoto (m33_/s)_/s)

N: número de difusoresN: número de difusores

veve: velocidade através do difusor (m/s): velocidade através do difusor (m/s)

QeQe = = veve. . AdistribuidorAdistribuidor = = veve. . ΣΣAdifusorAdifusor / k/ k

K = K = ΣΣAdifusorAdifusor / / AdistribuidorAdistribuidor = 1/3 a 2/3= 1/3 a 2/3

QeQe = = veve. . ΣΣAdifusorAdifusor / k/ k

Lançamento Final de Efluentes

(5)

Local Extensão (m) Diâmetro (m) Profundidade (m) Vazão (m3_/s) Material Belém/PA 320 0,80 5 0,60 Concreto

Fortaleza/CE 3.200 1,50 12 4,80 Aço revest. Conc.

Salvador/BA 2.350 1,75 28 6,80 Concreto armado

Aracruz/ES 1.100 1,00 --- 2,00 Polipropileno

Ipanema/RJ 4.325 2,40 26 12,00 _protendidoConcreto

Barra da Tijuca/RJ 5.000 1,50 40 5,30 PEAD

Porto Alegre/RS 733 1,26 12 2,70 Aço

Manaus/AM 3.600 1,00 --- 2,20 PEAD

Boa Vista/RR 1.250 0,35 --- --- PEAD

Maceió/AL 3.100 1,34 15 4,20 Aço Revestido de _Concreto

Material dos tubos para emissários: aço, ferro fundido, concreto, aço revestido, PP (polipropileno) e PEAD (polietileno de alta densidade)

Rio Guaiba – Porta Alegre - RS

Fonte: http://www.sksubaquatica.com.br

Lançamento Final de Efluente

Fonte: http://www.sksubaquatica.com.br

Lançamento Final de Efluente

O alagamento e submersão dos tubos, que foram O alagamento e submersão dos tubos, que foram rebocados estanques, flutuando, é feito com a rebocados estanques, flutuando, é feito com a abertura de registro em uma das extremidades abertura de registro em uma das extremidades

Potentes compressores injetam ar na tubulação Potentes compressores injetam ar na tubulação para que ela afunde devagar, mantendo pressão para que ela afunde devagar, mantendo pressão constante, sem causar danos à sua estrutura constante, sem causar danos à sua estrutura

A cada cinco metros, um anel de concreto A cada cinco metros, um anel de concreto (ancoragem) de 5 mil kg abraça a tubulação, (ancoragem) de 5 mil kg abraça a tubulação, fixando

fixando--a ao leito do oceano, sob a supervisão de a ao leito do oceano, sob a supervisão de mergulhadores especializados

mergulhadores especializados

Lançamento Final de Efluentes

Anodo de sacrifício

Referências Bibliográficas

MWRA. MWRA. Mapping the harbor´s recovery. Massachusetts, 2002 . Massachusetts, 2002

METCALF & EDDY. METCALF & EDDY. Wastewater engineering, treatment, disposal and reuseWastewater engineering, treatment, disposal and reuse. . Nova Iorque: McGraw

Nova Iorque: McGraw--Hill, 3. ed., 1991, 1334p.Hill, 3. ed., 1991, 1334p.

LEA LEA ProjectsProjects. . Water Quality Evaluation, Mixing Zone Field Studies and NPDES

Permits Requirements For Water Environment Services, Clackamas County, Oregon. http://www.environmental- engineer.com/lea_projects.html. Visitado em Visitado em agosto de 2007

agosto de 2007

NauticoNautico -- http://salvadorhttp://salvador--nautico.blogspot.com/2010/03/emissarionautico.blogspot.com/2010/03/emissario--submarinosubmarino--outfall outfall--emisario.html

emisario.html, Visitado em março de 2011, Visitado em março de 2011

SOS Rios do Brasil SOS Rios do Brasil -- http://sosriosdobrasil.blogspot.com/2008/07/emissrios http://sosriosdobrasil.blogspot.com/2008/07/emissrios--submarinos

submarinos--xx--estaesestaes--de.htmlde.html. Visitado em março de 2011. Visitado em março de 2011

OBSERVAÇÕES: OBSERVAÇÕES:

Estas notas de aula não substituem os livros sobre o tema.Estas notas de aula não substituem os livros sobre o tema.

O aluno deve utilizar as fontes bibliográficas constantes no plano de O aluno deve utilizar as fontes bibliográficas constantes no plano de ensino da disciplina.

ensino da disciplina.

As notas de aula foram elaboradas com base em textos citados no As notas de aula foram elaboradas com base em textos citados no item

item Referência BibliográficaReferência Bibliográfica, não se trata de material original. Dessa , não se trata de material original. Dessa forma, as

forma, as notas de aula não devem ser citadas em artigos, notas de aula não devem ser citadas em artigos, dissertações, teses, monografias ou relatórios.

dissertações, teses, monografias ou relatórios. As referências devem As referências devem ser feitas aos textos originais utilizados para a elaboração das notas ser feitas aos textos originais utilizados para a elaboração das notas de aula.