CARACTERIZAÇÃO QUANTITATIVA DE ESGOTOS E CARGAS POLUIDORAS. Profa. Margarita Maria Dueñas O.

CARACTERIZAÇÃO

QUANTITATIVA DE ESGOTOS E

CARGAS POLUIDORAS

C

ONTEÚDO



Introdução e conceitos



Vazão de esgoto

 Vazão doméstica

 Consumo de água

 Consumo per cápita de água

 Faixas típicas de consumo de água  Vazão média de esgotos

 Variações de vazão (coeficientes)

 Vazão de infiltração  Vazão industrial

CONCEITOS



ESGOTO SANITÁRIO -

De acordo com a

ABNT – NBR 7229/93, esgoto sanitário

vem a ser água residuária composta de

esgoto doméstico, despejo industrial

admissível ao tratamento conjunto com o

esgoto doméstico e a água de infiltração.

CONCEITOS



ESGOTO SANITÁRIO

Água residuária formada pelas

seguintes contribuições:

ESGOTO

SANITÁRIO

ESGOTO DOMÉSTICO ESGOTO INDUSTRIAL ÁGUAS DE INFITRAÇÃO

CONCEITOS



ESGOTO SANITÁRIO

ESGOTO DOMÉSTICO: Despejos líquidos

das habitações, estabelecimentos

comerciais, instituições e edifícios públicos.

É formado por águas servidas provenientes

de banheiros, cozinhas e outras instalações

hidro-sanitárias (fezes, urina, sabão,

outras).

CONCEITOS



ESGOTO SANITÁRIO

ESGOTO INDUSTRIAL: Esgotos/efluentes

de processos produtivos e de águas de

lavagem de indústrias.

CONCEITOS



ESGOTO SANITÁRIO

ÁGUAS DE INFILTRAÇÃO: Parcelas das

águas do subsolo que penetram nas

canalizações de esgotos através das juntas,

PV e defeitos nas estruturas do sistema.

VARIANTES DE ESGOTAMENTO

SANITÁRIO

Sistema individual Esgotamento Sistema coletivo Sistema separador Sistema unitário Sistema condominial Sistema convencional

Fonte: BARROS, Raphael T. de V. et al. , 1995

V

AZÃO

DO

E

SGOTO

A vazão ou descarga de esgoto expressa a

relação entre a quantidade do esgoto

transportado em um período de tempo.

VAZÃO DOMÉSTICA

VAZÃO DOMÉSTICA DOMICÍLIOS ATIVIDADES COMERCIAIS ATIVIDADES INSTITUCIONAIS Calculada

VAZÃO DE ÁGUA

CONSUMO DE ÁGUA

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Consumo agrícola Consumo industrial Abastecimento doméstico C ons um o de á gua ( % ) Mundo Brasil

CONSUMO DE ÁGUA

QPC = quota per capita (L/hab.dia)

V= média diária do volume anual consumido por uma dada população (m3₎

Pop = população abastecida (hab)

C

ONSUMO

PER

CAPITA

DE

ÁGUA

VON SPERLING (2005).

Locais com escassez de água os valores podem ser menores

F

AIXAS

TÍPICAS

DE

CONSUMO

DE

ÁGUA

CIDADES POPULAÇÃO (Hab.) QPC (L/Hab.dia)

MENORES Até 5.000 100-150

PEQUENAS 5.000-25.000 150-200

MÉDIAS 25.000-100.000 200-250

MAIORES > 100.000 250-300

C

ONSUMO

PER

CAPITA

DE

ÁGUA

Parâmetro extremamente variável entre diferentes localidades, depende de diversos fatores:

 Hábitos higiênicos e culturais da comunidade;

 A quantidade de micro-medições nos sistemas de abastecimento;  As instalações e equipamentos hidráulico-sanitários dos imóveis;  Os controles exercidos sobre o consumo;

 O valor da tarifa;

 A abundância ou escassez de mananciais;

 A intermitência ou regularidade de abastecimento;  A temperatura média da região

 A renda familiar

 A disponibilidade de equipamentos domésticos que utilizam água em quantidade apreciável....

Uma maneira de conseguir o valor mais real possível do consumo per capita (q) é através da verificação real, ou seja, uma pesquisa nas edificações similares:

1.Escolhe-se residências ou indústrias com mesmas características da estudada; 2. Verifica a micromedição (através dos hidrômetros) em 12 meses;

3. Verifica a população do bairro ou unidade de produção da indústria estudada; 4. q = Volume micromedido / (365 dias x população) ou

5. q = volume micromedido / produção;

6. Verifica se população tem mesma característica no caso de residências, e se sistemas produtivos são similares no caso de indústria.

obs.: Caso seja inviável o estudo acima deve-se considerar o valor médio das tabelas anteriores.

Pop = população abastecida (hab) QPC = quota per capita (L/hab.dia)

R = coeficiente de retorno de esgotos (valor de 0,8 recomendado pela ABNT NBR 9649, na ausência de medições em campo)

 depende de fatores como localização e tipo de residência,

condições de arruamento, tipo de clima ...

 situa-se entre 0,5 e 0,9

 norma brasileira: 0,8 na falta de valores medidos em campo

C

OEFICIENTE

DE

R

ETORNO

(R)

Relação entre o volume de esgotos recebido na rede coletora e o volume de água efetivamente

C

ONTRIBUIÇÃO

PER

CAPITA

DE

ESGOTO

É o consumo efetivo de água

per capita multiplicado pelo

VARIAÇÕES DE VAZÃO

O consumo de água e a geração de esgotos em uma localidade variam:

 Ao longo do dia (variações horárias);

 Ao longo da semana (variações diárias) e ao  Longo do ano (variações sazonais).

Hidrograma típico da vazão afluente a uma estação de tratamento de esgoto Q_máx Q_méd Q_mín Horas do dia

VARIAÇÕES DE VAZÃO

Hidrogramas de esgotos

Típico (cidades pequenas à médias)

Cardoso SP (5.000 Hab.)

Médias à grandes cidades

Tatuí SP (20.000 Hab)

Região metropolitana de SP

VARIAÇÕES DE VAZÃO

Observar que quanto menor a localidade maior a variação

São necessários os coeficientes:

- K1 coeficiente de máxima vazão diária

 relação entre a maior vazão diária verificada no ano

e a vazão média anual (norma: 1,2)

- K2 coeficiente de máxima vazão horária

 relação entre a maior vazão observada em um dia e

a vazão média horária no mesmo dia (norma: 1,5)

- K3 coeficiente de mínima vazão horária

 relação entre a vazão mínima e a vazão média anual

(norma: 0,5)

CURVAS DE VARIAÇÃO DE CONSUMO

K

₁

=

Qmáx

Qméd

K

₂

=

Qmáx

Qméd

Vazão máxima Horas do dia 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 V az ã o ( /s )  Vazão média Consumo máximo C on su m o ( /h ab .d ia )  Meses do ano J F M A M J J A S O N D C on su m o ( /h ab .d ia )  Consumo médio

Variação do consumo do ano

Vazão mínimas e máximas de esgotos

V

AZÃO

DE

EFLUENTES

Coeficientes de Variação

K1=1,2 (dia de maior consumo) K2=1,5 (hora de maior consumo) K3=0,5 (hora de menor consumo)

Vazão máxima

V

ARIAÇÃO

DA

VAZÃO

Independente dos aspectos inerentes ao consumo de água, a vazão afluente a uma ETE é afetada pelos fatores:

 Tipo de esgoto coletado (doméstico ou misto);  Sistema de coleta (unitário ou separador);

 Condições climáticas (temperaturas e condições do ano);  Regime de escoamento (por gravidade ou sob pressão);  Tipo e material das canalizações;

 Quantidade de poços de visitas;

 Concepção e quantidade de elevatórias;  Concepção e quantidade de extravasores; e

 Qualidade dos serviços de conservação, manutenção e

reparos

da rede coletora.

Considerar também a profundidade do lençol freático, principalmente nas redes assentadas em grandes profundidades.

33 Vazões contribuintes de esgotos Contribuição diária de despejos e de carga orgânica por tipo de prédio e de ocupantes ABNT NBR 13969/1997

A quantidade de água infiltrada, depende de diversos fatores, como:



Extensão de rede coletora;



Área servida;



Tipo de solo;



Profundidade do lençol freático;



Topografia e densidade populacional.

A taxa de infiltração é normalmente expressa em termos de vazão por extensão de rede coletora ou área servida

:

VAZÃO DE INFILTRAÇÃO

Qinf = TI x Extensão de rede (Km)

NBR 9649 → Taxa de infiltração: TI = 0,05 a 1,0 l/s x km Vazão de infiltração não considera

VAZÃO DE INFILTRAÇÃO

CRESPO (1997)

NBR 9649: 0,05 a 1 L/s.km (4 a 86 m3_/d.km).

A vazão dos despejos industriais depende de diversos fatores, como:



Tipo e porte de indústria;



Processo;



Grau de reciclagem;



Existência de pre-tratamento.

VAZÃO INDUSTRIAL

VAZÃO INDUSTRIAL

CONSUMO DE ÁGUA

 Volume consumido total (dia – mês)

 Volume consumido nas dif. etapas

 Recirculações internas  Origem da água

 Eventuais sist. de tto. água internos PRODUÇÃO DE DESPEJOS  Vazão total  Nro. de pontos de lançamento (etapa associada)  Regime de lançamento (contínuo – intermitente, duração e freqüência)  Ponto (s) de lançamento  Eventual mistura dos e.i

com esg. doméstico e água pluvial

39

Vazões

industriais

Faixas de consumo de água para algumas tipologias industriais VON SPERLING (2005)

Sem informações:



Admite-se que vazão de esgotos igual ao consumo de água



Consultar referências bibliográficas relativas a processo industrial.

VAZÃO INDUSTRIAL

Padrão de lançamento de ef. industriais, ao longo do dia, não segue hidrograma de



É a soma das frações contribuintes:

4 1

VAZÃO TOTAL MÉDIA DOS ESGOTOS

SANITÁRIOS

1. Vazões de esgoto sanitário.

a. Determine o consumo médio per capita de água,

sabendo-se que a população atual de uma cidade é

de 20.000 hab, e o volume de água distribuído é de

3300 m

3

_/dia.

b. Calcule as vazões de esgotos mínima, média e

máxima para a situação atual, considerando que o

índice de coleta de esgoto seja 100%.

C

ARGAS

POLUIDORAS

POLUIÇÃO DAS ÁGUAS

Adição de substâncias ou formas de energia

que, direta ou indiretamente, alterem a

natureza do corpo d’água de uma maneira tal

que prejudique os legítimos usos que dele

44

C

ARGAS

POLUIDORAS

Para avaliação do impacto da poluição e da eficácia das medidas de controle.

Quantificação das cargas poluidoras afluentes ao corpo d’água.

A quantificação dos poluentes deve ser apresentada em forma de “carga”

C

ARGAS

POLUIDORAS

A carga per capita

Unidade: g/hab.d. ou kg/hab.d

Representa a contribuição de cada indivíduo por unidade de tempo.

A carga per capita

Carga

Quantidade de poluentes (massa) por unidade de tempo (kg/dia) Relação entre quantidade (vazão) e qualidade (concentração)

Carga per capita

Contribuição de cada individuo por unidade de tempo (g/hab.dia)

Principais cargas poluidoras para os corpos receptores

Esgotos domésticos Efluentes industriais

46

Determinação da carga poluidora (ABNT NBR 13402)

1. Definição do ponto de coleta

2. Planejamento da amostragem: ciclo completo do processo (continuo; batelada; intermitente)

3. Coleta e preservação das amostras

4. Definição dos métodos analíticos (análises dos parâmetros) 5. Determinação da carga

6. Tratamento estatístico dos resultados

47

Relação entre carga e concentração





48

Relação entre concentração, vazão e carga

49

Exemplo 1

Os habitantes de uma comunidade geram uma contribuição per capita de DBO de 54g/hab.d, e uma contribuição per

capita de esgotos de 180l/hab.d

Calcular a contribuição de DBO nos esgotos

capita

per

vazão

capita

per

carga

ão

concentraç



Exemplo 2

a)Calcular a carga de nitrogênio total afluente a uma ETE, sendo dados:

concentração = 45mgN/l vazão = 50l/s

b)Nesta mesma estação, calcular a concentração de fósforo total afluente, sabendo-se que a carga afluente é de 60kgP/d. Expressar o resultado em KgN/d

CONSIDERAÇÕES FINAIS

 O conhecimento das características quantitativas e

qualitativas dos esgotos é de suma importância para uma adequado planejamento, projeto, execução e controle de obras que visem o tratamento das águas residuárias de uma comunidade.

 Para projeto de uma ETE não basta considerar apenas a

vazão média, é também necessária a quantificação das vazões mínima e máxima, por razões hidráulicas e de processo.

EXERCÍCIO PARA CASA

Calcule a vazão de esgotos total média para os seguintes períodos de projeto. A projeção populacional prevê os seguintes valores para a população a ser atendida pela futura estação de tratamento de esgotos (ETE). Utilize a Projeção Aritmética para calcular a população no ano 2020.

A extensão da rede no ano 1990 é de 15 km e nos anos seguintes, será de 19 e 21 km respectivamente. No ano 1980 e 1990, não há contribuição industrial, e, nos anos 2000 e 2020, há a contribuição de um matadouro, que abate 20 bois/dia no ano 2000, com projeção de triplicar a produção no ano 2020.

Ano População (hab.)

1980 10.585 1990 23.150 2000 40.000

EXERCÍCIO PARA CASA

Do exercício anterior, faça uma análise do percentual de contribuição de cada fração (doméstico, infiltração e industrial).

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Aula baseada em:

 Von SPERLING, M. Introdução à qualidade das águas e ao tratamento de esgotos – Vol. 01. DESA/UFMG. 2009.

 BARROS, R.T de V et al. Manual de saneamento e proteção ambiental para os municípios, Vol. II. Escola de engenharia da UFMG, 1995. 221 p.

 ABNT – NBR 7229/93. Projeto, construção e operação de sistemas de tanques sépticos. 1993.