TRATAMENTO DE ESGOTOS SANITÁRIOS

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Roque Passos Piveli

1. Características dos Esgotos, Necessidades de Tratamento e Concepção das Estações

1.1.Características dos Esgotos

Os esgotos sanitários variam no espaço, em função de diversas variáveis desde o clima até hábitos culturais. Por outro lado, variam também ao longo do tempo, o que torna complexa sua caracterização. Metcalf & Eddy (1991) classificam os esgotos em forte, médio e fraco, conforme as características apresentadas na Tabela 1:

Tabela 1: Características físico-químicas dos esgotos. Fonte: Metcalf & Eddy (1991)

Característica Forte Médio Fraco

DBO5,20 (mg/L) 400 220 110

DQO (mg/L) 1.000 500 250

Carbono Org. Total (mg/L) 290 160 80

Nitrogênio total – NTK (mg/L) 85 40 20

Nitrogênio Orgânico (mg/L) 35 15 08

Nitrogênio Amoniacal (mg/L) 50 25 12

Fósforo Total (mg/L) 15 08 04

Fósforo Orgânico (mg/L) 05 03 01

Fósforo Inorgânico (mg/L) 10 05 03

Cloreto (mg/L) 100 50 30

Sulfato (mg/L) 50 30 20

Óleos e Graxas (mg/L) 150 100 50

No Brasil, mesmo que não se tenha informação segura com base local, costuma-se adotar contribuições “per capita” de 54 e 100 g/habitante.dia para a DBO de cinco dias e para a DQO, respectivamente.

Em termos de vazão, pode-se afirmar que os esgotos estão sujeitos às mesmas variações relativas ao consumo de água, variando de região para região, dependendo principalmente do poder aquisitivo da população. Apenas a título de referência, pode-se considerar a contribuição típica de 160 L/habitante.dia, referente ao consumo “per capita”

de água de 200 L/habitante.dia e um coeficiente de retorno água/esgoto igual a 0,8. Para a determinação das vazões máximas de esgotos, costuma-se introduzir os coeficientes k1 = 1,2 (relativo ao dia de maior produção) e k2 = 1,5 (relativo à hora de maior produção de esgotos). Consequentemente, a vazão de esgotos do dia e hora de maior produção é 1,8 vezes, ou praticamente o dobro da vazão média diária.

Deve ser lembrado que as características dos esgotos são afetadas também pela infiltração de água subterrânea na rede coletora e pela possível presença de contribuições específicas, como indústrias com efluentes líquidos ligados à rede pública de coleta de esgotos.

Os esgotos sanitários possuem excesso de nitrogênio e fósforo. Isto faz com que, ao ser submetido a tratamento biológico, haverá incorporação desses macronutrientes nas células que tomam parte do sistema, mas o excesso deverá ser ainda grande. Esta é uma importante preocupação em termos de tratamento de esgotos, exigindo tratamento

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avançado quando se tem lançamento em situações mais restritivas, sobretudo em represas utilizadas para o abastecimento público de água potável, onde o problema da eutrofização poderá ter consequências drásticas.

Na Tabela 2 são apresentados concentrações típicas das diversas frações de sólidos em esgotos:

Tabela 2: Concentrações de sólidos em esgotos. Fonte: Metcalf & Eddy (1991)

característica Forte Médio Fraco

Sólidos Totais (mg/L) 1.200 720 350

Sólidos Dissolvidos (mg/L) 850 500 250

Sólidos Dissolvidos Fixos (mg/L) 850 500 250

Sólidos Dissolvidos Voláteis (mg/L) 525 300 145

Sólidos em Suspensão Totais (mg/L) 350 220 100

Sólidos em Suspensão Fixos (mg/L) 75 55 20

Sólidos em Suspensão Voláteis (mg/L) 275 165 80

Sólidos Sedimentáveis (mL/L) 20 10 05

Na Tabela 3 são apresentadas algumas características biológicas dos esgotos, importantes para referenciar as necessidades de desinfecção. Embora a legislação seja restrita aos índices de coliformes, aplicações dos esgotos como, por exemplo, na agricultura, podem exigir o controle de outros indicadores.

Tabela 3: Concentrações de organismos em esgotos. Fonte: Metcalf & Eddy (1991)

Característica Valor Médio

Bactérias Totais (/100 mL) 10⁹ - 10¹⁰

Coliformes Totais (NMP/100 mL) 10⁷- 10⁸

Coliformes Fecais (NMP/100 mL) 10⁶- 10⁷

Estreptococus Fecais (NMP/100 mL) 10⁵ - 10⁶

Salmonella Typhosa (/100 mL) 10¹ - 10⁴

Cistos de Protozoários (/100 mL) 102 - 10⁵

Vírus (/100 mL) 10³ - 10⁴

Ovos de Helmintos (/100 mL) 10¹ - 10³

1.2.Aspectos Legais

Tanto a legislação do Estado de São Paulo, o Decreto 8468 que regulamenta a lei 997 de 1976 como a legislação federal, a resolução 20 do CONAMA (Conselho Nacional de Meio Ambiente), passam por processo de revisão. Apresentam-se, em seguida, alguns padrões de emissão de esgotos em águas naturais de ambas as legislações:

Padrões de emissão de esgotos – Decreto 8468

• pH: entre 5 e 9

• Temperatura: inferior a 40^oC

• Sólidos Sedimentáveis: inferior a 1,0 mL/L

• DBO5,20: inferior a 60 mg/L ou 80% de redução

Padrões de emissão de esgotos – Resoluçã0 20 do CONAMA

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• pH: entre 5 e 9

• Temperatura: inferior a 40^oC

• Sólidos Sedimentáveis: inferior a 1,0 mL/L

• Amônia: inferior a 5,0 mg/L

Pode ser observado que o padrão de emissão de 5,0 mg/L para amônia não pode ser atendido mediante a grande maioria dos processos de tratamento biológicos, exceto os aeróbios com aeração prolongada (idade do lodo elevada).

Apresentam-se a seguir, a título de ilustração, alguns padrões de qualidade estabelecidos nas legislações para uma água natural classe 2, que pode ser utilizada para abastecimento público, após tratamento:

Padrões de qualidade – Decreto 8468

• Oxigênio Dissolvido: não inferior a 5,0 mg/L

• DBO5,20: inferior a 5,0 mg/L

• Coliformes Totais: não superior a 5.000 / 100 mL

• Coliformes Fecais: não superior a 1.000 / 100 mL

Padrões de qualidade – Resolução 20 do CONAMA

• pH: entre 6 e 9

• Oxigênio Dissolvido: não inferior a 5,0 mg/L

• DBO5,20: inferior a 5,0 mg/L

• Coliformes Totais: não superior a 5.000 / 100 mL

• Coliformes Fecais: não superior a 1.000 / 100 mL

• Amônia não ionizável: inferior a 0,02 mg/L

• Fosfato Total: inferior a 0,025 mgP/L

Uma dificuldade frequente no atendimento à legislação federal, refere-se ao padrão para fósforo, bastante restritivo independentemente da velocidade da água do corpo receptor.

Sabe-se que o problema de crescimento excessivo de algas decorrentes da eutrofização só ocorre de forma expressiva em águas de baixas velocidades como em represas.

Pode ser observado também que dificilmente se terá uma condição de diluição dos esgotos tratados no corpo receptor que dispense a desinfecção final dos esgotos antes do lançamento.

1.3. Concepção das Estações de Tratamento de Esgotos

O tratamento de esgotos é desenvolvido, essencialmente, por processos biológicos, associdos à operações físicas de concentração e separação de sólidos. Processos físico- químicos, como os a base de coagulação e floculação, normalmente não são empregados por resultarem em maiores custos operacionais e menor eficiência na remoção de matéria orgânica biodegradável. Porém, em algumas situações, notadamente quando se tem condições bastante restritivas para as descargas de fósforo, o tratamento físico-químico pode ser aplicado isoladamente ou, principalmente, associado aos processos biológicos.

O tratamento biológico pode ser subdividido em dois grandes grupos, processos aeróbios e anaeróbios. Observou-se uma tendência historica em se comparar tais modalidades,

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enfatizando-se vantagens e desvantagens de cada grupo, hoje é consenso o interesse em associá-los, obtendo-se com isso importantes vantagens técnicas e econômicas.

Os processos biológicos podem ser classificados também em função do tipo de reator, que pode ser de crescimento em suspensão na massa líquida ou de biomassa aderida. Nos reatores de crescimento em suspensão, não há suporte inerte para a aderência dos microrganismos, que crescem geralmente floculados e em suspensão na massa líquida.

No caso dos reatores aeróbios, o próprio sistema de aeração acumula essa função complementar de manter os sólidos biológicos em suspensão. Nos reatores de biomassa aderida, há introdução de material de enchimento como areia, pedras ou plástico, dentre outros, que podem se manter fixos ou móveis no reator, garantindo a aderência da biomassa que cresce sob a forma de biofilme aderido ao meio inerte.

Os processos biológicos podem ser classificados ainda em função da retenção ou não de biomassa, entendendo-se por biomassa os microrganismos responsáveis pela degradação de matéria orgânica dos esgotos. Nos processos em que não se pratica retenção de biomassa, o tempo de detenção hidráulica, que é o tempo de passagem do esgoto pelo sistema, é equivalente ao tempo médio de residência celular, também conhecido por idade do lodo, que representa o tempo de permanência dos microrganismos no sistema.

Assim, se é desejado que os microrganismos permaneçam durante determinado período no reator, os esgotos deverão ser retidos pelo mesmo período, o que torna as dimensões do sistema relativamente elevadas. É o caso, por exemplo, das lagoas aeradas mecanicamente de mistura completa. Nos sistemas com retenção de biomassa, este mecanismo deverá ser produzido de alguma forma. Quando se empregam reatores de crescimento em suspensão na massa líquida, como são os tanques de aeração dos processos de lodos ativados, a retenção de biomassa é feita recirculando-se o lodo sedimentado nos decantadores posicionados à jusante do reator biológico. Já nos reatores de biomassa aderida, sejam de leito fixo ou móvel, a retenção de biomassa é garantida pela própria aderência dos microrganismos ao meio suporte formando os biofilmes. Os reatores com retenção de biomassa compõem os chamados sistemas de tratamento compactos que, por permitirem maior concentração de microrganismos ativos, possuem maior capacidade de recebimento de carga de esgotos quando se compara com mesmo volume de reator onde não se procede a retenção do lodo.

O processo de lodos ativados convencional é composto das seguintes etapas:

• Tratamento preliminar: gradeamento e desarenação

• Decantadores primários

• Tanques de aeração

• Decantadores secundários

• Adensadores de lodo

• Digestores de lodo

• Sistema de desidratação de lodo

Os decantadores primários providenciam uma redução da carga orgânica afluente ao tratamento biológico. O lodo separado nos decantadores secundários retornam para os tanque de aeração, mas há a necessidade de descarte do lodo excedente para o controle do processo biológico. Ambos os lodos, produzidos nos decantadores primários e secundários, podem ser encaminhados para uma digestão biológica conjunta.

Na variante do processo de lodos ativados conhecida por aeração prolongada, não se empregam decantadores primários e o tratamento biológico é dimensionado de forma a produzir um excesso de lodo mais mineralizado, de forma a se dispensar a necessidade de qualquer tipo de digestão complementar de lodo. Dispensando os decantadores primários

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e digestores de lodo, as principais etapas do sistema de lodos ativados com aeração prolongada são:

• Tanques de aeração

Em situações onde ocorrem grandes flutuações de população e, consequentemente, de carga orgânica, a variante com aeração prolongada pode operar sob o regime de bateladas sequenciais. Não se empregam também os decantadores secundários, sendo a função de separar o lodo do efluente final também atribuída aos tanques de aeração. Estes, são alimentados na forma de rodízio e a operação de sedimentação poderá ocorrer em tanques que não estejam sendo alimentados por esgotos em períodos pré-estabelecidos de forma sincronizada. Assim, um sistema de lodos ativados com aeração prolonga operando em batelas, fica reduzido a:

• Tanques de aeração e decantação

Note-se que não estão sendo incluídas as unidades correspondentes às outras necessidades de tratamento, como a desinfecção final ou a remoção de nutrientes por processos físico-químicos, dentre outras.

Um sistema de lagoas aeradas mecanicamente pode ser entendido como um processo de lodos ativados sem recirculação de lodo. As principais unidades que o compõem, são:

• Lagoas aeradas mecanicamente

• Lagoas de decantação

Não foram incluídas aqui as necessidades de remoção e tratamento do lodo separado das lagoas de decantação.

As lagoas aeradas mecanicamente foram concebidas para resolver problemas de sobrecargas em sistemas de lagoas de estabilização. Nestes as unidades centrais são as lagoas facultativas, desprovidas de aeradores mecânicos, sendo a aeração obtida da ventilação superficial e da fotossíntese de algas. São chamadas de facultativas por que ocorre sedimentação de particulas no fundo que entram em decomposição anaeróbia. As lagoas facultativas podem ou não ser precedidas de lagoas anaeróbias, que provocam um alívio de carga, e sucedidas de lagoas de maturação, cujo principal objetivo é aumentar o grau de desinfecção dos esgotos. O chamado sistema australiano de lagoas de estabilização é composto de:

• Lagoas anaeróbias

• Lagoas facultativas fotossintéticas

• Lagoas de maturação

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Voltando à concepção do processo de lodos ativados convencional, podemos entender um sistema de tratamento por filtros biológicos aeróbios, simplesmente substituindo-se as unidades principais do sistema, os tanques de aeração, pelos filtros biológicos. Porém, neste caso, normalmente não há necessidade de retorno de lodo. Assim, um sistema de tratamento de esgotos por filtros biológicos aeróbios é composto das seguintes unidades principais:

• Decantadores primários

• Filtros biológicos aeróbios

• Digestores de lodo

Uma das principais tendências atuais do tratamento de esgotos sanitários reside na inclusão de uma etapa inicial de tratamento anaeróbio. O reator anaeróbio que mais tem se consolidado em nosso meio é o reator conhecido por UASB (upflow anaerobic sludge blanket). Estes sistemas mistos são constituídos de tratamento preliminar e dos reatores UASB, que podem ter os seus efluentes complementarmente tratados por um dos seguintes processos alternativos:

• Lodos ativados

• Lagoas aeradas mecanicamente

• Lagoas de estabilização

• Filtros biológicos aeróbios

• Tratamento físico-químico

Em um importante estudo desenvolvido pelo PROSAB, Programa de Pesquisa em Saneamento Básico (Chernicharo, 2000), foram identificadas as seguintes características dos esgotos tratados pelos diversos processos e composição de custos de implantação e operacionais:

• Processo de Lodos Ativados Convencional. A operação sob alta taxa ocorre com idade do lodo (θc) inferior a três dias, sem que seja esperada a nitrificação dos esgotos. Os esgotos tratados apresentam DBO5 e SS (sólidos em suspensão) inferiores a 30 mg/L e concentração de nitrogênio amoniacal (Namon) superior a 15 mg/L. O excesso de lodo produzido é da ordem de 35 a 40 g SSS / Hab.dia, sendo estabilizado.

O custo de implantação é estimado entre R$ 100,00 e R$ 130,00 por habitante, para populações entre 200 e 600 mil habitantes. O consumo de energia para aeração é estimado em 12 kwh/hab.ano. A operação sob taxa convencional ocorre com idade do lodo (θc) entre 4 e 7 dias, ocorrendo a nitrificação dos esgotos. Os esgotos tratados apresentam DBO5 e SS (sólidos em suspensão) inferiores a 20 mg/L e concentração de nitrogênio amoniacal (Namon) inferior à 5 mg/L. O excesso de lodo produzido é da ordem de 30 a 35 g SS / Hab.dia, sendo estabilizado. O custo de implantação é estimado entre R$ 120,00 e R$ 160,00 por habitante, para populações entre 200 e 600 mil habitantes. O consumo de energia para aeração é estimado em 20 kwh/hab.ano.

• Processo de Filtros Biológicos Aeróbios de Alta Taxa. Os esgotos tratados apresentam DBO5 e SS (sólidos em suspensão) inferiores a 30 mg/L e concentração

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de nitrogênio amoniacal (Namon) superiores à 15 mg/L. O excesso de lodo produzido é da ordem de 35 a 40 g SS / Hab.dia, sendo estabilizado. O custo de implantação é estimado entre R$ 100,00 e R$ 130,00 por habitante.

• Processo de Lodos Ativados com Aeração Prolongada. A operação sob alta taxa ocorre com idade do lodo (θc) na faixa de 20 a 30 dias, com nitrificação dos esgotos.

Os esgotos tratados apresentam DBO5 inferior a 20 mg/L, SS (sólidos em suspensão) inferior a 40 mg/L e concentração de nitrogênio amoniacal (Namon) inferior à 5 mg/L. O excesso de lodo produzido é da ordem de 40 a 45 g SS / Hab.dia, sendo estabilizado aerobiamente, mais difícil de desidratar. O custo de implantação é estimado entre R$ 60,00 e R$ 80,00 por habitante, para populações entre 50 e 150 mil habitantes. O consumo de energia para aeração é estimado em 35 kwh/hab.ano.

• Processo com Reator UASB seguido de Lodos Ativados. A operação da etapa de lodos ativados sob alta taxa ocorre com idade do lodo (θc) inferior a três dias, sem que seja esperada a nitrificação dos esgotos. Os esgotos tratados apresentam DBO5

inferior a 20 mg/L e SS (sólidos em suspensão) inferior a 30 mg/L e concentração de nitrogênio amoniacal (Namon) superior a 20 mg/L. O excesso de lodo produzido é inferior à 20 g SSS / Hab.dia, sendo estabilizado. O custo de implantação é estimado entre R$ 50,00 e R$ 80,00 por habitante, para populações entre 50 e 500 mil habitantes. O consumo de energia para aeração é estimado em 6 kwh/hab.ano. A operação sob taxa convencional ocorre com idade do lodo (θc) entre 4 e 7 dias, esperando-se a nitrificação dos esgotos. Os esgotos tratados apresentam DBO5

inferior à 20 mg/Le SS (sólidos em suspensão) inferior a 30 mg/L e concentração de nitrogênio amoniacal (Namon) inferior à 5 mg/L. O excesso de lodo produzido é da ordem de 22 a 27 g SS / Hab.dia, sendo estabilizado. O custo de implantação é estimado entre R$ 70,00 e R$ 100,00 por habitante, para populações entre 50 e 500 mil habitantes. O consumo de energia para aeração é estimado em 15 kwh/hab.ano.

• Processo com reator UASB seguido de Filtro Biológico de Alta Taxa. Os esgotos tratados apresentam DBO5 e SS (sólidos em suspensão) inferiores a 30 mg/L e concentração de nitrogênio amoniacal (Namon) superiores à 20 mg/L. O excesso de lodo produzido é da ordem de 25 a 30 g SS / Hab.dia, sendo estabilizado. O custo de implantação é estimado entre R$ 50,00 e R$ 80,00 por habitante, para populações entre 20 e 200 mil habitantes.

• Processo com reator UASB seguido de Filtro Biológico Aerado Submerso. Os esgotos tratados apresentam DBO5 inferior a 20 mg/L e SS (sólidos em suspensão) inferior a 30 mg/L e concentração de nitrogênio amoniacal (Namon) superior à 20 mg/L. O excesso de lodo produzido é da ordem de 25 a 30 g SS / Hab.dia, sendo estabilizado. O custo de implantação é estimado entre R$ 80,00 e R$ 100,00 por habitante, para populações entre 20 e 200 mil habitantes. Energia para aeração: 6 kwh/hab.ano.

• Processo de Lagoas Aeradas Aeróbias seguidas de Lagoas de Decantação. Os esgotos tratados apresentam DBO5 inferior a 30 mg/L e SS (sólidos em suspensão) inferior a 40 mg/L e concentração de nitrogênio amoniacal (Namon) superior à 25 mg/L. O excesso de lodo produzido é da ordem de 15 a 25 g SS / Hab.dia, sendo estabilizado e removido a cada 4 a 5 anos. O custo de implantação é estimado entre R$ 50,00 e R$

70,00 por habitante, para populações entre 30 e 200 mil habitantes. Energia para aeração: 22 kwh/hab.ano.

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2.1.Considerações Iniciais

O tratamento preliminar de esgotos visa, basicamente, a remoção de sólidos grosseiros.

Não há praticamente remoção de DBO, consiste em uma preparação dos esgotos para o tratamento posterior, evitando obstruções e danificações em equipamentos eletro- mecânicos.

O tratamento preliminar é constituído de gradeamento e desarenação. O gradeamento objetiva a remoção de sólidos bastante grosseiros como materiais plásticos e de papelões constituintes de embalagens e a desarenação a remoção de sólidos com características de sedimentação semelhantes à da areia, que se introduz nos esgotos principalmente devido

`a infiltração de água subterrânea na rede coletora de esgotos.

2.2. Gradeamento

Os dispositivos de remoção de sólidos grosseiros (grades) são constituídos de barras de ferro ou aço paralelas, posicionadas transversalmente no canal de chegada dos esgotos na estação de tratamento, perpendiculares ou inclinadas, dependendo do dispositivo de remoção do material retido. As grades devem permitir o escoamento dos esgotos sem produzir grandes perdas de carga.

Classificação das Grades

As grades podem ser classificadas de acordo com o espaçamento entre as barras, conforme a tabela 4:

Tabela 4: Classificação das grades. Fonte: Jordão e Pessoa (1995)

tipo espaçamento (cm)

grade grosseira 4 - 10

grade média 2 - 4

grade fina 1 - 2

É conveniente quando se tem a necessidade de recalque dos esgotos para a estação de tratamento, que o tratamento preliminar seja posicionado à montante da estação elevatória, visando a proteção dos rotores das bombas de corrosão por abrasão. No entanto é prática mais usual apenas a instalação de uma grade grosseira à entrada da elevatória, posicionando-se uma grade média ou fina já no canal de entrada da ETE, normalmente de 1,5; 1,9 ou 2,5 cm de espaçamento entre barras.

Dimensões das Barras e Inclinações das Grades

As barras das grades são construídas pelos fabricantes segundo dimensões padronizadas, sendo que a menor dimensão da secção, que é posicionada frontalmente ao escoamento, varia em média de 5 a 10 mm e a dimensão maior, paralela ao escoamento, varia entre 3,5 e 6,5 cm, aproximadamente.

As grades com dispositivo de remoção mecanizada de material retido são implantadas com inclinações que variam de 70 a 90^o, enquanto que as de remoção manual possuem inclinações variando geralemnte na faixa de 45 a 60^o (ângulo formado pela grade e o

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fundo do canal a jusante. O projeto de Norma Brasileira PNB - 570 impõe que para vazões de dimensionamento superiores a 250 L/s as grades deverão possuir dispositivo de remoção mecanizada do material retido.

Dispositivos de Remoção

Nas estações de grande porte, as grades devem posuir dispositivo mecanizado de remoção do material retido, que é constituído de um rastelo mecânico tipo pente cujos dentes se entrepõem nos espaços entre barras da grade. O rastelo é acionado por um sistema de correntes sendo que a remoção se dá no sentido ascendente e na parte superior o material é depositado sobre esteira rolante que o descarrega em caçamba.

Nas grades manuais, o operador remove o material retido através de ancinho, quando a secção obstruída atinge cerca de 50% do total. O material removido é depositado em tambores ou caçambas possuindo orifícios no fundo para o escoamento da água.

A quantidade de material retido nas grades chega a atingir na prática cerca de 0,04 litros por m³ de esgoto. Na tabela 5 relaciona-se a quantidade de material retido com o espaçamento entre barras das grades:

Tabela 5: Quantidade de material retido nas grades. Fonte: Jordão e Pessoa (1995)

Espaçamento (cm) 2,0 2,5 3,0 4,0

Quantidade (L/m³) 0,038 0,023 0,012 0,009

Para a grade de 2,5 cm de abertura, bastante utilizada, a quantidade média encontrada é de 0,02 L / m³e a máxima é de 0,036 L / m³.

O material retido pode sofrer processo de lavagem, secagem e adição de substâncias químicas antes do envio a aterros sanitários ou incineradores.

Dimensionamento das Grades

As grades são projetadas para que ocorra uma velocidade de passagem entre 0,6 e 1,0 m/s, tomando-se por referência a velocidade máxima horária de esgotos sanitários. A obstrução máxima admitida é de 50% da área da grade, devendo-se adotar como perdas de cargas mínimas os valores de 0,15 m para grades de limpeza manual e 0,10 m para grades de limpeza mecanizada.

Para o cálculo da perda de carga nas grades, pode-se utilizar a fórmula de Metcalf &

Eddy:

∆H = 1,43 . (v² - vo2

) /2g , onde v é a velocidade de passagem pela grade e vo é a velocidade de aproximação.

A relação entre a área da secção transversal do canal e a área útil da grade é dada por:

S = Au . (a + t) /a , onde:

S = área da secção transversal do canal, até o nível de água.

Au = área útil da grade.

a = espaçamento entre as barras.

t = espessura das barras.

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A relação a / (a + t) é chamada de eficiência (E) da grade e representa a fração de espaços vazios em relação à área total.

Fixando-se a velocidade de passagem, pode-se determinar a área útil da grade através da equação da continuidade, Au = Qmáx / v. Obtendo-se a área útil, pode-se calcular a área da secção transversal do canal (S). Escolhendo-se a espessura e o espaçamento entre barras determina-se a eficiência E e S = Au/E. Obtendo-se a área da secção transversal, a largura do canal da grade pode ser determinada através do conhecimento da lâmina líquida decorrente do posicionamento da calha Parshall a jusante., conforme será mostrado.

Além das grades anteriormente descritas, as grades de barras curvas, as peneiras estáticas e as peneiras rotativas podem também serem usadas para a remoção de sólidos grosseiros dos esgotos sanitários. As peneiras estáticas são bastante utilizadas no pré- condicionamento de esgotos antes do lançamento em emissários submarinos e também no tratamento de efluentes de matadouros e frigoríficos, dentre outras aplicações. As peneiras rotativas também são bastante utilizadas no tratamento de efluentes líquidos industriais.

Para a observação de detalhes a respeito do projeto e construção dos sistemas de gradeamento, recomenda-se consultar a NB - 569 e a NB – 570 da ABNT.

2.3. Desarenação (caixas de retenção de areia)

Características do Material Removido

A "areia" que infiltra no sistema de esgotos sanitários e que danifica equipamentos eletromecânicos é constituída de partículas com diâmetro de 0,2 a 0,4 mm e massa específica ρ = 2,54 ton/m³. Estas partículas sedimentam-se individualmente nas caixas com velocidade média de 2 cm/s.

Dispositivos de Remoção de Areia

De acordo com a NB-570, as caixas de areia de sistemas com remoção manual, devem-se ser projetados dois canais desarenadores paralelos, utilizando-se um deles enquanto que o outro sofre remoção de areia. Na remoção mecanizada utilizam-se bandejas de aço removidas por talha e carretilha, raspadores, sistemas de air lift, parafusos sem fim, bombas, etc. A "areia" retida deve ser encaminhada para aterro ou ser lavada para outras finalidades. Para redes de esgotos novas e não imersas no lençol freático a quantidade de areia retida é estimada em 30 litros por 1000 m³ de esgotos. Para situações desfavoráveis recomenda-se adotar 40L/1000m³.

Características Operacionais

As caixas de areia são projetadas para uma velocidade média dos esgotos de 0,30 m/s.

Esta velocidade é mantida aproximadamente constante apesar das variações de vazão, através da instalação de uma calha Parshall a jusante. Velocidades baixas, notadamente as inferiores a 0,15 m/s provocam depósito de matéria orgânica na caixa, indicado pelo aumento da relação SSV/SST do material retido e que provoca exalação de maus odores devido à decomposição. Velocidades superiores a 0,40 m/s provocam arraste de areia e redução da quantidade retida.

Dimensionamento

O comprimento (L) da caixa de areia é determinado considerando-se a velocidade dos esgotos de 0,30 m/s e a velocidade de sedimentação da areia de 2 cm/s.