UNIVERSIDADE DO SUL DE SANTA CATARINA GABRIELA ALVES NUNES
SISTEMA DE ESGOTAMENTO SANITÁRIO:
ESTUDO DA CONTRIBUIÇÃO DE ÁGUAS PLUVIAS NO SISTEMA DE ESGOTAMENTO SANITÁRIO DO BAIRRO MADRI
Palhoça 2018
GABRIELA ALVES NUNES
SISTEMA DE ESGOTAMENTO SANITÁRIO:
ESTUDO DA CONTRIBUIÇÃO DE ÁGUAS PLUVIAIS NO SISTEMA DE ESGOTAMENTO SANITÁRIO DO BAIRRO MADRI
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Curso de Engenharia Ambiental e Sanitária da Universidade do Sul de Santa Catarina como requisito parcial à obtenção do título de Bacharel em Engenharia Ambiental e Sanitária.
Orientador: Prof. Carlos Roberto Bavaresco, Msc.
Palhoça 2018
Dedico este trabalho a cada uma das pessoas que de alguma forma contribuíram para o seu desenvolvimento e a todos os amigos e família que estiveram ao meu lado durante esta jornada acadêmica.
AGRADECIMENTOS
Agradeço à Universidade do Sul de Santa Catarina e ao departamento de Engenharia Ambiental e Sanitária pela oportunidade de realizar este curso.
Ao professor Carlos Robertos Bavaresco pela orientação, atenção e dedicação para o desenvolvimento deste trabalho.
A todos os professores do curso de Engenharia de Ambiental e Sanitária.
Aos amigos que conquistei e dividiram comigo todos ao longo destes anos de faculdade, e tornaram essa caminhada mais leve e divertida.
A empresa e a todos os colegas de trabalho que foram compreensivos, flexíveis e solícitos para que eu pudesse alcançar este objetivo.
E principalmente a minha família pela dedicação, apoio e incentivo ao estudo, tornando possível a conquista da graduação.
“Pensamentos conduzem a sentimentos. Sentimentos conduzem a ações. Ações conduzem a resultados.” (T. HARV EKER, 2005).
RESUMO
O Brasil é um país que tem muito para desenvolver quando se trata de saneamento básico, o qual influi diretamente sobre a saúde e qualidade de vida da população, principalmente em termos de esgotamento sanitário. O sistema de coleta e transporte de esgoto no Brasil é do tipo separador absoluto, o qual consiste no encaminhamento individual do esgoto e das águas pluviais para seus respectivos sistemas. No entanto, é comum na grande maioria das cidades brasileiras, nos depararmos com situações em que as águas de chuva, ao invés de serem lançadas no sistema de drenagem pública, são encaminhadas à rede de esgotos, por diversos meios, incluindo as ligações clandestinas. A sobrecarga de esgoto causa transtornos em todas as partes do sistema de esgotamento sanitário, desde a rede de coleta e transporte até o tratamento e disposição final do efluente. À vista disso, o objetivo principal deste trabalho é avaliar a influência das vazões pluviais no sistema de esgotamento sanitário do bairro Madri, situado no município de Palhoça. Para tanto, as metodologias empregadas foram dividas nas seguintes fases: determinação do período de janeiro a julho para estudo; escolha das bacias 1 e 4 do SES Madri para análise; estimativa das vazões de bombeamento de cada elevatória; coleta de dados de precipitação na região de estudo; avaliação da relação entre as vazões de esgoto e os níveis de pluviometria; estimativa das vazões de esgoto doméstico por bacia; determinação e análise das taxas de infiltração estimada e de projeto para a rede de esgoto sanitário. Os resultados desta pesquisa permitiram constatar um aumento significativo na vazão de esgoto sanitário bombeado pelas elevatórias nos dias que foram registradas ocorrências de chuva. As taxas de infiltração das bacias 1 e 4 mostraram-se aproximadamente 6 e 10 vezes maior que a taxa de projeto. A partir do presente estudo, foi possível observar a complexidade das infiltrações de águas pluviais e dos efeitos negativos causados ao sistema de esgoto.
Palavras-chave: Sistema de esgotamento sanitário. Ligações clandestinas de águas pluviais. Vazão de esgoto sanitário.
ABSTRACT
Brazil is a country that has a lot to develop when it comes to sanitation, which directly influences on the health and quality of life of the population, primarily in terms of sanitation. The system collects sewage and transportation in Brazil is the absolute tab type, which consists of individual forwarding of sewage and rainwater for their respective systems. However, it is common in most Brazilian cities, we faced with situations in which the rainwater, instead of being thrown into the public drainage system, are forwarded to the network of sewers, by various means, including the illegal connections. The overload of sewer causes disorders in all parts of the sanitary sewage system, since the network of collection and transportation to the treatment and disposal of wastewater. The view of this, the main purpose of this work is to evaluate the influence of pluvial flow in sanitary sewage system of Madrid neighborhood, located in the municipality of Palhoça. For both, the methodologies employed have been divided into the following stages: determining the period of January to July to study; choice 1 and 4 basins of SES Madrid for analysis; estimation of each lift pumping flows; precipitation data collection in the region of study; assessment of the relationship between sewage flows and rainfall levels; estimation of flows of domestic sewage by basin; determination and analysis of estimated infiltration rates and project to the sewage network. The results of this research have made it possible to see a significant increase in the flow of sewage pumped in raining days. The rates of infiltration of basins 1 and 4 were approximately 11 and 7 times greater than the rate of project. From the present study, it was possible to observe the complexity of stormwater and infiltration of the negative effects caused to the sewer system.
LISTA DE ABREVIATURAS
CI Caixa de Inspeção
CP Caixa de Passagem
DBO Demanda Bioquímica de Oxigênio DQO Demanda química de Oxigênio EE Estação Elevatória
EEE Estação Elevatória de Esgoto ER Estação de Recalque
ETA Estação de Tratamento de Água ETE Estação de Tratamento de Esgoto
PV Poço de Visita
SES Sistemas de Esgotamento Sanitário SST Sólidos Suspensos Totais
TIL Tubo de Inspeção de Limpeza
LISTA DE SIGLAS
ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas
CIESA Congresso Internacional de Engenharia de Saúde Pública e Saúde Ambiental
CIRAM Centro de Informações de Recursos Ambientais e de Hidrometeorologia de Santa Catarina
CONAMA Conselho Nacional do Meio Ambiente
DHAES Direito Humano à Água e ao Esgotamento Sanitário
EPAGRI Empresa de Pesquisa Agropecuária e Extensão Rural de Santa Catarina FUNASA Fundação Nacional de Saúde
IBGE Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística IPEA Instituto de Pesquisa Econômica Aplicada
NBR Norma Brasileira
OMS Organização mundial da saúde
PLANASA Plano Nacional de Saneamento Básico SESP Serviço Especial de Saúde Pública
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Unidades de um sistema de abastecimento de água ... 23
Figura 2 - Esquema de sistema de coleta, transporte, tratamento e disposição final de esgoto sanitário ... 24
Figura 3 - Sistema unitário ... 26
Figura 4 - Sistema separador ... 27
Figura 5 - Sistema condominial ... 27
Figura 6 - Sistemas de drenagem, água e esgoto ... 29
Figura 7 - Representação espacial do índice médio de atendimento urbano por rede coletora de esgotos (indicador IN24) dos municípios cujos prestadores de serviços são participantes do SNIS em 2016, distribuído por faixas percentuais, segundo estado ... 31
Figura 8 - Setores do município de Palhoça com sistema de esgotamento sanitário ... 36
Figura 9 - Bairros limítrofes do Madri ... 37
Figura 10 - Esquema geral do sistema ... 38
Figura 11 - Esquema geral das elevatórias do Madri... 39
Figura 12 - Ciclo hidrológico ... 42
Figura 13 - Comportamento da chuva e da temperatura ao longo do ano ... 42
Figura 14 - Bomba (EE 01) ... 49
Figura 15 - Bomba 1 (EE 02) ... 49
Figura 16 - Bomba 2 (EE 02) ... 50
Figura 17 - Bomba 1 (EE 03) ... 50
Figura 18 - Bomba 2 (EE 03) ... 50
Figura 19 - Bomba (EE 04) ... 51
Figura 20 - Curva da bomba (Modelo EJ 20BV/BVX) ... 51
Figura 21 - Curva da bomba (Modelo XFP 80C CB1) ... 52
Figura 22 - Curva da bomba (Modelo NP 3085) ... 52
Figura 23 - Divisão das quatro bacias do sistema coletor ... 56
LISTA DE GRÁFICOS
Gráfico 1 - Vazão de bombeamento da EE 01 ... 59
Gráfico 2 - Vazão de bombeamento da EE 04 ... 60
Gráfico 3 - Índice de pluviometria registrada no município ... 61
Gráfico 4 - Vazão média x Pluviometria - EE 01 ... 62
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Resumo de informações e indicadores por estado ... 32
Tabela 2 - Dados e parâmetros de projeto das estações elevatórias de esgoto e emissários ... 38
Tabela 3 - Parâmetros e eficiência da ETE ... 40
Tabela 4 – Média das temperaturas máximas e mínimas e das precipitações ao longo do ano ... 43
Tabela 5 - Monitoramento do funcionamento das bombas através da telemetria ... 48
Tabela 6 - Monitoramento da precipitação diária ... 54
Tabela 7 - Precipitação mensal registrada no município de Palhoça ... 54
Tabela 8 - Número de economias e população por bacia ... 55
Tabela 9 - Características da rede coletora ... 57
Tabela 10 - Características das bombas de cada EE. ... 58
Tabela 11 - Características dos emissários ... 58
Tabela 12 - Volume de água consumida por mês em cada bacia ... 63
Tabela 13 - Vazão mensal de esgoto doméstico ... 64
SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO... 17 1.1 TEMA E DELIMITAÇÃO ... 18 1.2 PROBLEMA DE PESQUISA ... 18 1.3 JUSTIFICATIVA ... 18 1.4 OBETIVOS ... 19 1.4.1 Objetivo geral ... 19 1.4.2 Objetivos específicos ... 19 1.5 METODOLOGIA ... 20 1.6 ESTRUTURA DO TRABALHO ... 20 1.7 LIMITAÇÕES ... 21 2 REFERENCIAL TEÓRICO ... 22 2.1 SANEAMENTO BÁSICO ... 22
2.1.1 Sistema de água para abastecimento ... 22
2.1.2 Sistema de esgotamento sanitário ... 23
2.1.2.1 Partes do sistema de esgoto ... 24
2.1.2.2 Tipos de sistema de esgoto ... 26
2.1.3 Sistema de drenagem pluvial ... 28
2.2 LEGISLAÇÃO APLICADA ... 29
2.3 SISTEMA DE ESGOTAMENTO SANITÁRIO NO BRASIL... 29
2.3.1 Sistema de esgotamento sanitário em Santa Catarina ... 31
2.4 CONCEPÇÃO DO SISTEMA DE ESGOTO SANITÁRIO ... 32
2.4.1 Critérios e parâmetros de projeto... 33
2.4.2 Cálculo das vazões ... 33
2.4.2.1 Esgoto doméstico... 33
2.4.2.2 Infiltrações ... 35
2.4.2.3 Despejos industriais ... 35
2.4.2.4 Vazão de esgoto sanitário ... 35
2.5 SISTEMA DE ESGOTAMENTO SANITÁRIO NO MUNICÍPIO DE PALHOÇA ... 36
2.6 SISTEMA DE ESGOTAMENTO SANITÁRIO DO BAIRRO MADRI ... 37
2.6.1 Sistema de coleta e transporte de esgoto ... 37
2.6.2 Estação de tratamento de esgoto ... 39
2.6.2.2 Caracterização quali-quantitativa dos esgotos sanitários ... 40
2.6.2.3 Padrões de Eficiência ... 40
2.7 PRECIPITAÇÃO ... 40
2.7.1 Climatologia do município de Palhoça ... 42
2.8 PROBLEMÁTICA DAS CONTRIBUIÇÕES PLUVIAIS INDEVIDAS NA REDE COLETORA DE ESGOTO ... 43
3 ESTUDO DE CASO ... 46
3.1 CAMPO DE PESQUISA ... 46
3.2 MÉTODO DE PESQUISA ... 46
3.2.1 Dados comerciais e população ... 46
3.2.2 Monitoramento do sistema de telemetria das estações elevatórias ... 47
3.2.3 Cálculo das vazões de bombeamento das estações elevatórias ... 49
3.2.4 Monitoramento dos níveis pluviométricos ... 53
3.3 RESULTADOS E ANÁLISES ... 55
3.3.1 Dados comerciais e população ... 55
3.3.2 Características do sistema ... 56
3.3.2.1 Rede coletora ... 56
3.3.2.2 Sistema de recalque ... 57
3.3.3 Estimativa das vazões das bombas das EEs ... 59
3.3.3.1 Bacia 1 ... 59
3.3.3.2 Bacia 4 ... 60
3.3.4 Monitoramento dos níveis pluviométricos ... 60
3.3.5 Análise da influência das águas pluviais parasitárias nas vazões das EEs ... 61
3.3.5.1 Bacia 1 ... 61
3.3.5.2 Bacia 4 ... 62
3.3.6 Análise das taxas de infiltração ... 63
3.4 RECOMENDAÇÕES ... 65
4 CONSIDERAÇÕES FINAIS ... 66
4.1 SUGESTÃO PARA TRABALHOS FUTUROS ... 66
APÊNDICES ... 70
APÊNDICE A - ESTIMATIVA DIÁRIA DA VAZÃO DE BOMBEAMENTO - EE 01 71 APÊNDICE B - ESTIMATIVA DIÁRIA DA VAZÃO DE BOMBEAMENTO - EE 04 75 ANEXOS ... 79
ANEXO A - PROJETO DO SISTEMA DE COLETA E TRANSPORTE DO BAIRRO MADRI ... 80
1 INTRODUÇÃO
De acordo com a Organização Mundial da Saúde – OMS, saneamento consiste no controle dos fatores do meio físico que apresentam risco à saúde mental, social e física do homem. O qual visa alcançar a salubridade, através do controle das doenças transmissíveis, a fim de melhorar a qualidade de vida urbana e rural da população. (FUNASA, 2015)
Festi (2006) afirma que o saneamento compreende um conjunto de estruturas físicas, tais como obras e equipamentos, procedimentos de operação, educação, processos legais e institucionais. Além disso, fazem parte do saneamento os seguintes sistemas:
Abastecimento de água, desde a captação e tratamento até a entrega ao consumidor final;
A coleta e o controle das águas pluviais;
O sistema de esgotamento sanitário, que envolve a coleta, transporte, tratamento e disposição final;
O manejo de resíduos sólidos, da coleta a disposição final. (FESTI, 2006, apud BARROS et al., 1995)
A NBR 9.648 descreve o esgoto sanitário como “despejo líquido constituído de esgoto doméstico e industrial, água de infiltração e a contribuição pluvial parasitária” (ABNT, 1986)
A falta de um dado confiável sobre a contribuição pluvial parasitária pode resultar em um erro de dimensionamento do sistema, quando na concepção do projeto. Em um projeto subdimensionado, em períodos de chuva pode ocorrer sobrecarga na rede de esgoto, nas elevatórias, no tratamento. Em casos de superdimensionamento, ocorre um aumento significativo nos custos de execução, operação e manutenção. Ambos os casos comprometem o funcionamento e a eficiência dos sistemas de esgotos. (FESTI, 2006)
O presente trabalho trata acerca do sistema de esgotamento sanitário e sua relação com o sistema de drenagem, com ênfase na influência da vazão de águas pluviais que chegam à rede coletora de esgotos.
Diante das pesquisas, referências e matérias, sobre o tema, evidenciadas por diversos autores e entidades governamentais, este estudo tem como objetivo investigar a influência das águas de chuva na vazão de esgoto sanitário que chega à Estação de Tratamento de Esgoto (ETE) do bairro Madri, no município de Palhoça, Santa Catarina. Para tanto, serão levantados
os dados do projeto executivo, comerciais, as vazões de esgoto doméstico e os índices pluviométricos de janeiro a julho de 2018. Em posse de todas as informações mencionadas será avaliada a relação entre níveis de pluviometria e o incremento na vazão de esgoto.
1.1 TEMA E DELIMITAÇÃO
O tema do presente trabalho é baseado na avaliação da influência das águas pluviais parasitárias que são encaminhadas para o sistema de esgotamento sanitário. Esta é uma problemática encontrada na maioria das cidades brasileiras e até mesmo em outros países.
Em termos de delimitação, o estudo restringiu-se ao sistema de esgotamento sanitário do bairro Madri, situado no município de Palhoça, Santa Catarina. Os dados utilizados para o desenvolvimento da pesquisa são referentes ao período de janeiro a julho de 2018.
1.2 PROBLEMA DE PESQUISA
O desenvolvimento deste estudo se deu a partir dos questionamentos a seguir, os quais serão respondidos no decorrer deste trabalho. Qual a influência das vazões de águas pluviais no sistema de esgotamento sanitário? É possível estimar a vazão de esgoto sanitário sem um equipamento medidor de vazão?
1.3 JUSTIFICATIVA
Quando as águas pluviais parasitárias são lançadas na rede coletora de esgoto, em dias de chuva ocorre um aumento significativo na vazão de esgoto que é encaminhada à ETE. Tendo em vista que o sistema de tratamento é dimensionado para uma faixa de vazão específica, quando ocorre esse incremento proveniente das águas pluviais, a ETE tem sua eficiência prejudicada.
Vieira et al. (2016, p. 1, apud MELLO, 2002) ressalta que “quando há incidência de tormentas, as ETEs são sobrecarregadas com a vazão de águas pluviais somada à de esgoto”. Devido ao grande volume, o ciclo do tratamento tem seu tempo reduzido, e consequentemente sua eficiência prejudicada, podendo até mesmo impedir o tratamento em algumas parcelas do efluente, sendo lançado in natura no corpo d’água. (VIEIRA et al., 2016)
Há a necessidade de pesquisas e vigilâncias sanitárias, e do reconhecimento da relevância do assunto e a utilidade. Sem a fiscalização o separador absoluto perde a sua função, e acaba funcionando como um separador parcial. (AZEVEDO NETTO, 1998)
O exame de arquivos técnicos, relatórios de engenharia, memoriais de projeto e até mesmo, de toda a literatura técnica conhecida, revela que a questão das contribuições parasitárias ainda não foi suficientemente analisada. Talvez porque ela seja considerada o patinho feio (que não deveria existir ou que precisa ser escondido), ou então porque esse assunto encerra dificuldades. O fato é que se deve reconhecer a importância do assunto e a utilidade de seu conhecimento até mesmo para uma avaliação da qualidade de serviço. (NUVOLARI, 2003, p. 20)
Tsutiya e Além Sobrinho (2011, p. 169) alertam que “devem ser estudados meios capazes de minimizar e mesmo eliminar a contribuição pluvial parasitária”.
Diante do exposto, é fundamental avaliar magnitude da influência das águas pluviais no sistema de esgotamento sanitário e levantar informações que contribuam para embasar e chamar atenção ao tema e à necessidade de ações mais efetivas em termos de fiscalização.
1.4 OBETIVOS
1.4.1 Objetivo geral
Investigar a influência pluviométrica na vazão de esgoto doméstica no sistema de esgotamento sanitário do bairro Madri, situado no Município de Palhoça.
1.4.2 Objetivos específicos
Identificar os parâmetros utilizados na concepção do SES do bairro Madri;
Levantar dados comerciais e demográficos da área de abrangência do SES do bairro Madri;
Estimar a vazão de bombeamento das estações elevatórias de esgoto; Reunir dados de precipitação da região;
Apresentar a relação entre períodos chuvosos e variação da vazão nas elevatórias; Analisar as taxas de infiltração utilizadas no projeto.
1.5 METODOLOGIA
O presente trabalho, quanto aos fins, foi desenvolvido através da pesquisa exploratória, que tem como objetivo conhecer os efeitos, constatar algo acerca de um fenômeno. (FONSECO, 2002)
Quanto aos meios, a pesquisa caracterizou-se como um estudo de caso, por meio da pesquisa de campo, bibliográfica. FACHIN (2015, p. 47) afirma que “no método do estudo de caso, leva-se em consideração, principalmente, a compreensão, como um todo, do assunto investigado”.
Em se tratando de coleta e análise de dados, foi utilizado o método quantitativo. Gil (2008) afirma que o monitoramento dos dados utilizados no estudo, abrange uma atividade de reflexão que orienta e permite o registro de todo o processo e desenvolvimento da análise, a fim de não apenas descrever, mas promover uma explicação.
1.6 ESTRUTURA DO TRABALHO
O presente trabalho foi estruturado em quatro capítulos, onde o primeiro apresentará os seguintes tópicos introdutórios: a apresentação, delimitação do tema e sua importância, os problemas da pesquisa, os quais serão respondidos no decorrer deste trabalho, a justificativa para o estudo proposto, e os objetivos geral e específicos que serão alcançados.
O segundo capítulo mostrará o referencial teórico estudado pelo qual foi baseado o presente estudo. Destacando a importância do saneamento básico para a saúde da população e o contexto no qual está inserido o sistema de esgotamento sanitário e a problemática das águas pluviais encaminhadas ao SES.
No terceiro capítulo serão apresentados o campo e o método de pesquisa, os resultados obtidos, a interpretação e análise dos mesmos, e as recomendações referentes ao que foi observado.
Por último, no quarto capítulo, serão realizadas as considerações finais sobre o tema proposto, de acordo com os objetivos traçados e os resultados obtidos, e as recomendações para a problemática apresentada.
1.7 LIMITAÇÕES
Para o presente trabalho o ideal seria um sistema de medição de vazão de esgoto que chega à estação de tratamento. Contudo, a ETE estudada não possui um equipamento medidor de vazão ou qualquer outro sistema de medição. Para tanto, a vazão precisou ser estimada através das curvas das bombas de cada estação elevatória.
Com o intuito de estimar a vazão total de esgoto sanitário bombeada para ETE, optou-se por calcular cada bacia em optou-separado para posteriormente obter o somatório das mesmas. No decorrer do estudo, em duas das quatro elevatórias foram constatados alguns fatores, dificilmente mensuráveis, que interferem diretamente na vazão de esgoto recalcada por cada bomba.
Em se tratando da coleta de dados de vazão, foi constatado que as elevatórias são desligadas em caso extremo de aumento de vazão de esgoto. Em vista disso, os dados de picos de vazão podem não representar a realidade.
Por fim, optou-se por analisar apenas duas bacias (1 e 4), separadamente, tendo em vista que as mesmas são mais adequadas para a aplicação da metodologia proposta.
2 REFERENCIAL TEÓRICO
2.1 SANEAMENTO BÁSICO
Segundo a Lei 11.445/2007, saneamento básico é o conjunto de serviços, e instalações operacionais que fornecem abastecimento de água, esgotamento sanitário, manejo das águas pluviais e gerenciamento dos resíduos. O Direito Humano à Água e ao Esgotamento Sanitário – DHAES foi aprovado em 2010 pela Assembleia Geral das Nações Unidas e Conselho de Direitos Humanos, com o objetivo de garantir o acesso à água e ao esgotamento sanitário para toda a população. Ainda de acordo com a legislação federal, os municípios são responsáveis por garantir e gerir os sistemas de saneamento básico. (BRASIL, 2007)
A universalização dos sistemas de abastecimento de água, esgotamento sanitário, gestão de resíduos sólidos e drenagem pluvial é uma importante ferramenta na busca pela redução e controle dos riscos à saúde. (FUNASA, 2015)
A OMS afirma que a falta de saneamento básico acarreta uma série de danos à saúde pública, e está diretamente ligada à disseminação de doenças como dengue, diarreia, leptospirose. Segundo a Fundação Nacional da Saúde – FUNASA, o ministro da saúde Ricardo Barros disse no I Congresso Internacional de Engenharia de Saúde Pública e Saúde Ambiental – I CIESA 2017, que a OMS atualizou os cálculos e que a cada real investido em saneamento economiza-se nove em saúde. (FUNASA, 2017)
2.1.1 Sistema de água para abastecimento
O sistema de abastecimento de água, segundo Azevedo Netto (1998), consiste em um conjunto de obras, equipamentos e serviços destinados ao fornecimento de água potável para diversos usos à população, incluindo o consumo doméstico.
Conforme descrito por Tsutiya (2006), o atendimento por sistema de abastecimento de água de qualidade e em quantidade suficiente, é uma das principais necessidades da população em termos de saúde e desenvolvimento industrial. A distribuição de água tratada está diretamente ligada à saúde pública. O avanço nesta área reduz drasticamente as doenças de veiculação hídrica, uma vez que elimina os agentes patogênicos, além de proporcionar oportunidades de higiene corporal e do ambiente, conforto e bem-estar.
A FUNASA (2015) destaca que a solução coletiva é a mais vantajosa, pois facilita o monitoramento do manancial e da qualidade da água consumida, a supervisão de um sistema
único e reduz os recursos humanos e financeiros. Sob o ponto de vista econômico o sistema de água para abastecimento propicia o aumento da expectativa de vida, da vida produtiva da população, facilita o combate a incêndio, a instalação de indústrias e consequentemente estimula o desenvolvimento das comunidades.
Ainda de acordo com a FUNASA (2015, p.66) o sistema de abastecimento de água “no geral é composto das seguintes unidades: captação, adução, tratamento, reservação, rede de distribuição, estações elevatórias e ramal predial” Na Figura 1 pode-se observar o esquema geral de um sistema de abastecimento de água.
Figura 1 - Unidades de um sistema de abastecimento de água
Fonte: FUNASA (2015).
2.1.2 Sistema de esgotamento sanitário
De acordo Nuvolari (2003, p. 15), esgoto sanitário é a água residuária composta de esgoto doméstico e industrial, água de infiltração e contribuição pluvial parasitária. A norma brasileira NBR 9.648 (ABNT, 1986) define:
Esgoto doméstico é o “despejo líquido resultante do uso da água para higiene e necessidades fisiológicas humanas”;
Esgoto industrial é o “despejo líquido resultante de processos industriais, respeitados os padrões de lançamento estabelecidos”;
Água de infiltração é “toda água proveniente do subsolo indesejável ao sistema separador e que penetra nas canalizações”;
Contribuição pluvial parasitária é “a parcela de deflúvio superficial inevitavelmente absorvida pela rede de esgoto sanitário”.
A NBR 9.648 define o sistema de esgoto sanitário como sendo “o conjunto de condutos, instalações e equipamentos destinados a coletar, transportar, condicionar e encaminhar somente esgoto sanitário a uma disposição final conveniente, de modo contínuo e higienicamente seguro”. (ABNT, 1986, p. 1)
2.1.2.1 Partes do sistema de esgoto
Nuvolari et al. (2003) e Tsutiya e Além Sobrinho (2011) definem que as partes que constituem um sistema de esgotamento sanitário compreendem em: rede coletora, interceptor, emissário, sifão invertido, estação elevatória de esgoto, estação de tratamento e corpo receptor. É possível observar tais componentes na Figura 2.
Figura 2 - Esquema de sistema de coleta, transporte, tratamento e disposição final de esgoto sanitário
Fonte: Adaptado de Nuvolari et al. (2003).
Rede coletora:
A NBR 9.649 ABNT (1986, p.1) define a rede coletora como o “conjunto constituído por ligações prediais, coletores de esgoto, e seus órgãos acessórios” e as seguintes partes:
Ligação predial: “trecho do coletor predial compreendido entre o limite do terreno e o
Coletor de esgoto: “tubulação da rede coletora que recebe contribuição de esgoto dos
coletores prediais em qualquer ponto ao longo do seu comprimento”.
Coletor principal: “coletor de esgoto de maior extensão dentro de uma mesma bacia”.
Coletor tronco: “tubulação da rede coletora que recebe apenas contribuição de esgoto
de outros coletores”.
Órgãos acessórios: “dispositivos fixos desprovidos de equipamentos mecânicos”, que
podem ser:
a. Poço de visita (PV): “câmara visitável através de abertura existente em sua parte superior, destinada à execução de trabalhos de manutenção”.
b. Tubo de inspeção de limpeza (TIL): “dispositivo não visitável que permite inspeção e introdução de equipamentos de limpeza”.
c. Terminal de limpeza (TL): “dispositivo que permite introdução de equipamentos de limpeza, localizado na cabeceira de qualquer coletor”.
d. Caixa de passagem (CP): “câmara sem acesso localizada em pontos singulares por necessidade construtiva”. (ABNT, 1986, p. 1)
Estação elevatória de esgoto (EEE):
Nuvolari et al. (2003, p.40) define as elevatórias de esgoto como sendo as “instalações que se destinam ao transporte de esgoto do nível do poço de sucção das bombas ao nível de descarga na saída do recalque, acompanhando aproximadamente as variações da vazão afluente". Cuja sua utilização é dada nas seguintes situações: na coleta, quando o coletor de esgoto está numa cota acima da ligação; na rede coletora para não ultrapassar profundidades economicamente inviáveis; no transporte, em casos de redes novas com cotas abaixo das redes existentes; no tratamento ou disposição final para alcançar os níveis da Estação de Tratamento de Esgoto - ETE ou do corpo receptor.
Estação de Tratamento de Esgoto (ETE):
É o “conjunto de técnicas associadas à unidade de tratamento, equipamentos, órgãos acessórios (canais, caixas, vertedores, tubulações) e sistema de utilidades (água potável, combate a incêndio, distribuição de energia, drenagem pluvial)” cujo objetivo é reduzir os níveis de poluição do efluente antes do seu lançamento no corpo receptor. (NUVOLARI et al., 2003)
Destinação Final:
De acordo com Nuvolari et al. (2003) destinação final é qualquer curso d’água, solo ou outro corpo receptor destinado a receber o esgoto em seu último estágio.
2.1.2.2 Tipos de sistema de esgoto
Conforme classificação do Manual de Saneamento da FUNASA (2015) existem três tipos de sistemas coletivos de esgotos sanitários que podem ser implantados, os quais são classificados em: unitário, misto, separador convencional e separador condominial.
O sistema unitário ou combinado compreende a coleta e transporte das águas pluviais, esgotos domésticos e industriais, e das águas de infiltração através de uma única rede, conforme demonstrado na Figura 3. Este tipo de sistema não é permitido no Brasil, diferente de outros continentes, como América do Norte, Ásia, Europa que apresentam menos de um terço do índice de pluviometria do Brasil.
Figura 3 - Sistema unitário
O sistema misto é projetado para coletar e transportar esgotos domésticos e uma parcela das águas pluviais, como água das calhas e em alguns casos das bocas de lobo.
Já o separador convencional possui a rede projetada para transportar apenas os esgotos sanitários separadamente do sistema de drenagem urbana (Figura 4). Este sistema apresenta menor custo de implantação se comparado ao unitário, haja vista que as águas pluviais podem ser encaminhadas diretamente aos corpos d’água, permitindo a redução das dimensões do sistema coletor e de tratamento dos esgotos.
Figura 4 - Sistema separador
Fonte: FUNASA (2015).
O separador condominial é implantado no interior dos lotes para um conjunto de habitações que poderão ser ligados à rede coletora de esgoto convencional (Figura 5). Este sistema torna-se interessante para locais de difícil execução de rede, além de apresentar menor custo de implantação, pois demanda menor extensão e profundidade da rede a ser implantada (FUNASA, 2015).
Figura 5 - Sistema condominial
2.1.3 Sistema de drenagem pluvial
O desenvolvimento urbano e o adensamento populacional são os principais problemas que afetam diretamente a drenagem das águas pluviais. O aumento da impermeabilização do solo, através de construções e pavimentações, acarreta em menores áreas de infiltração e consequentemente acelera o escoamento superficial das águas da chuva. É preciso controlar o escoamento desse volume de água, a fim de reduzir e evitar os efeitos negativos, como inundações, erosões e assoreamento, que podem causar risco à saúde, segurança e bem-estar da população. O sistema de drenagem urbana é fundamental para o manejo das águas pluviais, e tem como objetivo a busca pela minimização dos danos causados pela ausência ou deficiência desse sistema, garantindo melhor qualidade de vida à sociedade (FUNASA, 2015). A FUNASA (2015) define o sistema de drenagem como o conjunto de serviços, infraestruturas e instalações operacionais responsáveis pela coleta, retenção ou transporte das altas vazões de precipitação, bem como assegurar o tratamento e disposição final, adequados para o volume de água pluvial drenado no perímetro urbano. Ainda de acordo com a FUNASA (2015, p. 284) o sistema de drenagem urbana é de grande importância, pois garante:
Escoamento criterioso das águas superficiais;
Redução do risco de perdas humanas, da exposição da população e de danos às propriedades decorrentes de inundações;
Eliminação da presença de águas estagnadas e lamaçais, focos de doenças, muitas vezes transmissíveis;
Redução de impactos da chuva no meio ambiente, como erosão, sedimentação e poluição;
Proteção da qualidade ambiental e do bem-estar social das comunidades.
Segundo Festi (2006, p. 7, apud AZEVEDO NETTO, 1998) o escoamento superficial é encaminhado através do sistema de drenagem urbana pelas seguintes estruturas:
A. Telhados e quintais das residências B. Ramais coletores internos
C. Sarjetas D. Boca-de-lobo E. Ramais de ligação F. Redes coletoras G. Dissipadores
H. Tanques de retenção ou retardamento do escoamento I. Estrutura de lançamento final no corpo receptor
Figura 6 - Sistemas de drenagem, água e esgoto
Fonte: Adaptado de Rambla Projetos de Infraestrutura (2018).
2.2 LEGISLAÇÃO APLICADA
Para fins de observância dos aspectos legais foi pesquisada a legislação ora vigente a níveis federal, estadual e municipal, que tenha de alguma forma relação com o presente trabalho, cuja relação é apresentada a seguir:
NBR 12.207/1992 – Projeto de interceptores de esgoto sanitário
NBR 9.648/1986 – Estudo de concepção de sistemas de esgoto sanitário
NBR 9.649/1986 – Projeto de redes coletoras de esgoto sanitário
NBR 9.814/1987 – Execução de rede coletora de esgoto
Lei nº 11.445/2007 – Lei federal de saneamento básico
Decreto nacional n.º 7.217 – Regulamenta a lei nacional 11.445
Lei nº 14.675/2009 – Código estadual do meio ambiente em Santa Catarina
Resolução CONAMA 430/2011 – Padrões de lançamento de efluentes
2.3 SISTEMA DE ESGOTAMENTO SANITÁRIO NO BRASIL
De acordo com a FUNASA (2015) somente em meados do século XIX, após a chegada da família imperial no Rio de Janeiro, o país passou por grandes mudanças como a imigração da população das áreas rurais para os centros urbanos. O aumento da aglomeração urbana criou condições favoráveis ao desenvolvimento de doenças endêmicas. A partir da
falta de infraestrutura urbana, surgiram os primeiros serviços relacionados ao saneamento, em um modelo participativo entre poder público e empresas privadas. Pela má qualidade dos serviços prestados, durante o século XX foram canceladas todas as concessões. Em 1942 foi criado o Serviço Especial de Saúde Pública (SESP), que no início da década de 50 incentivou os municípios a construir e operar os sistemas de água e esgoto. Em 1970 o governo federal implantou o Plano Nacional de Saneamento Básico (PLANASA) que se extinguiu na década de 80. No século XXI a constituição federal proclama a saúde direito de todos e dever do estado. Em 2007 criou-se a lei n. 11.445/2007 que defini as diretrizes para o saneamento básico no Brasil.
Em termos de esgotamento sanitário, atualmente, segundo dados do SNIS (2016) o Brasil possui 51,92% da população com acesso à coleta esgoto. O índice médio de atendimento urbano por rede coletora de esgoto de 70% é registrado apenas no Distrito Federal, São Paulo, Minas Gerais e Paraná; os estados que predominaram entre 40 e 70% foram: Rio de Janeiro, Espírito Santo, Goiás, Mato Grosso do Sul, Roraima, Bahia e Paraíba; na faixa entre 20 e 40% estão os estados do Rio Grande do Sul, Ceará, Mato Grosso, Rio Grande do Norte, Tocantins, Pernambuco, Alagoas, Sergipe e Santa Catarina; entre 10% a 20% de atendimento, há quatro estados: Acre, Maranhão, Piauí e Pará; por fim, na faixa inferior a 10%, encontram-se os estados do Amazonas, Rondônia e Amapá, conforme demonstrado na Figura 7.
Figura 7 - Representação espacial do índice médio de atendimento urbano por rede coletora de esgotos (indicador IN24) dos municípios cujos prestadores de serviços são participantes do SNIS em 2016, distribuído por faixas percentuais, segundo estado
Fonte: SNIS (2016).
2.3.1 Sistema de esgotamento sanitário em Santa Catarina
Segundo dados do Instituto de Pesquisa Econômica Aplicada (IPEA, 2016), Santa Catarina é o terceiro estado brasileiro com maior Índice de Desenvolvimento Humano (IDH) com 0,816, ficando atrás apenas para o estado de São Paulo e Distrito Federal. Apesar de ser considerado um dos estados brasileiros com melhor qualidade de vida, quando se trata de sistema de esgotamento sanitário pode ser comparado aos países mais carentes do mundo.
O instituto Trata Brasil afirma que dos 295 municípios catarinenses, 257 possuem Plano de Saneamento. Em contrapartida, de acordo com o SNIS (2016) a região Sul ocupa a terceira posição no País em termos de coleta e tratamento de esgotos gerados, com 42,46% dos esgotos coletados e 43,87% tratados. Em Santa Catarina apenas 28% dos esgotos gerados são tratados, o estado ocupa a décima nona posição dos vinte e sete estados brasileiros. A Tabela 1 apresenta os indicadores de esgotamento sanitário de Santa Catarina comparados a outros estados.
Tabela 1 - Resumo de informações e indicadores por estado ESTADOS Quantidade de municípios atendidos com esgotamento sanitário Índice de atendimento total de esgoto (%) Índice de esgoto tratado referido à água consumida (%) Paraná 205 67,86 69,77 Rio Grande do Sul 117 30,22 25,71 Santa Catarina 52 20,86 26,77 SUL 374 42,46 43,87 NACIONAL 2.495 51,95 44,92
Fonte: Adaptado de SNIS (2016).
Na Tabela 1 é possível verificar que o índice de coleta de esgoto é de 20,86 % no estado, em relação ao índice de esgoto tratado referido à água consumida, Santa Catarina possui apenas 26,99%, ambos se encontram abaixo da média brasileira.
2.4 CONCEPÇÃO DO SISTEMA DE ESGOTO SANITÁRIO
Conforme definido pela ABNT (1986, p. 1), o estudo de concepção é o “estudo de arranjos das diferentes partes de um sistema, organizadas de modo a formarem um todo integrado e que devem ser qualitativa e quantitativamente comparáveis entre si para a escolha da concepção básica” às vistas dos aspectos técnico, econômico e financeiro.
De acordo com NUVOLARI et al. (2003, p. 39) o planejamento deve ser o primeiro passo para a concepção de um sistema de esgoto sanitário. Em termos dos requisitos sobre a área estudada, devem ser avaliadas a informações “geográficas e hidrológicas, demográficas, econômicas, tanto do sistema de esgoto sanitário como de outros sistemas urbanos existentes, do uso do solo e dos planos existentes da sua ocupação”.
Para a implantação de um sistema de esgoto sanitário, é necessário o desenvolvimento de uma série de atividades, tais como: dados e características da comunidade; análise do sistema de esgoto sanitário existente; estudo demográfico e de uso e ocupação do solo; critérios e parâmetros de projeto; cálculo das contribuições; formulação das alternativas de concepção; estudo dos corpos receptores; pré-dimensionamento das unidades do sistema, como rede coletora, coletor tronco, interceptor e emissário, estação elevatória e linha de recalque e estação de tratamento de esgoto; estimativa de custo; comparação técnico-econômica e ambiental das alternativas; peças gráficas do estudo; memorial de cálculo. (TSUTIYA E ALÉM SOBRINHO, 2011)
2.4.1 Critérios e parâmetros de projeto
Para a concepção de um sistema de esgotamento sanitário devem ser considerados e justificados os seguintes critérios e parâmetros:
Consumo efetivo “per capta” – em função do consumo medido, efetuar a previsão da evolução desse parâmetro;
coeficientes de variação ( , , ); coeficiente de contribuição industrial; coeficiente de retorno esgoto/água; taxa de infiltração;
carga orgânica dos despejos domésticos e industriais; níveis de atendimento no período de projeto;
alcance do estudo igual a 20 anos (justificar nos casos excepcionais);
coeficiente: habitantes/ligação. (TSUTIYA E ALÉM SOBRINHO, 2011, p. 8) 2.4.2 Cálculo das vazões
Segundo Tsutiya e Além Sobrinho (2011) no Brasil, projeta-se o sistema de esgotamento sanitário considerando-se o tipo separador absoluto e que pode ser lançado ao sistema coletor o esgoto sanitário constituído de esgoto doméstico, águas de infiltração e despejos líquidos industriais.
2.4.2.1 Esgoto doméstico
Para o cálculo da contribuição de esgoto é necessário analisar a população de projeto, a contribuição per capita, o coeficiente de retorno esgoto/água e os coeficientes de variação de vazão. (TSUTIYA E ALÉM SOBRINHO, 2011)
População da área de projeto
Nuvolari (2003, p. 49) afirma que a população “é o principal parâmetro para o cálculo das vazões de esgoto doméstico” e que “devem ser consideradas as populações atuais, de início de plano, e as futuras, de fim de plano, estimadas para o alcance do projeto”.
Para o estudo da população, de acordo com Tsutiya e Além Sobrinho (2011), é fundamental avaliar a qualidade das informações, o efeito do tamanho da área e o período de tempo projetado, e compatibilizar as projeções realizadas. Existem diversos métodos de estudos demográficos para estimar a população de projeto.
Contribuição per capita
A contribuição de esgoto está diretamente ligada ao consumo de água, o qual é um parâmetro de alta variabilidade, que depende de diversos fatores, tais como a cultura e hábito de higiene pessoal da população, a quantidade de micromedição do abastecimento, os tipos de aparelhos hidráulico-sanitários das residências, preço da tarifa, índices de industrialização, temperatura da região e outros. (TSUTIYA E ALÉM SOBRINHO, 2011)
A contribuição per capita de esgoto é definida pelo Tsutiya e Além Sobrinho (2011, p. 49) como “o consumo de água efetivo per capita e o consumo de água multiplicado pelo coeficiente de retorno”.
Coeficiente de retorno
Tsutiya e Além Sobrinho (2011, p. 52) estabelecem que o coeficiente de retorno “é a relação entre o volume de esgotos recebido na rede coletora e o volume de água efetivamente fornecido à população”. O coeficiente normalmente varia entre 0,5 e 0,9, dependendo das características da região, por exemplo, as áreas residenciais pouco verticalizadas tendem a ter valores menores. A NBR 9.648 da ABNT (1986) recomenda utilizar o valor de 0,8.
Coeficientes de variação da vazão
A partir dos dados de população, consumo de água e coeficiente de retorno, é possível calcular a vazão média de esgoto doméstico. A variação da vazão ocorre de acordo com a demanda das horas do dia, dos dias, meses e estações do ano. (NUVOLARI et al., 2003)
Os coeficientes relevantes para a concepção dos sistemas de esgotos são:
, coeficiente de máxima vazão diária – é a relação entre a maior vazão diária verificada no ano e a vazão média diária anual;
, coeficiente de máxima vazão horária – é a relação entre a maior vazão observada num dia e a vazão média horária do mesmo dia;
, coeficiente de mínima vazão horária – é a relação entre a vazão mínima e a vazão média anual. (TSUTIYA E ALÉM SOBRINHO, 2011, p. 53)
2.4.2.2 Infiltrações
Segundo Nuvolari (2003) as infiltrações são contribuições indevidas de água que chegam às redes de esgoto através das juntas das tubulações, das imperfeições das paredes condutos, ou pelas estruturas de poços de visita, estações elevatórias e outros. Tsutiya e Além Sobrinho (2011) afirmam que as infiltrações ainda podem ser oriundas de ligações acidentais ou clandestinas que encaminham a água da chuva para a rede coletora.
A NBR 9.649 sugere que somente as águas de infiltração sejam consideras no dimensionamento das redes coletoras de esgotos. E na ausência de dados locais confiáveis, a norma admite que sejam utilizados 0,05 a 1,0 l/s.km, desde que justificados. (ABNT, 1986)
Enquanto a NBR 12.207 propõe que ainda sejam consideradas as contribuições pluviais parasitárias na elaboração dos projetos dos extravasores e interceptores. “a contribuição pluvial parasitária deve ser determinada com base em medições, locais. Inexistindo tais medições, pode ser adotada uma taxa cujo valor deve ser justificado e que não deve superar 6 l/s.km de coletor contribuinte ao trecho em estudo”. (ABNT, 1992, p. 2)
2.4.2.3 Despejos industriais
Tsutiya e Além Sobrinho (2011) alertam que é fundamental analisar a contribuições e as características das indústrias localizadas na área de abrangência, bem como a qualidade e quantidade dos efluentes lançados, a fim verificar a necessidade de pré-tratamento. O efluente industrial in natura, que pode causar danos à saúde, interferência no sistema de tratamento, obstrução nas tubulações e equipamentos, que afetem a resistência das estruturas, ou apresente temperatura acima de 45°C, não deve ser lançado na rede coletora.
No caso das indústrias já existentes, as estimativas de vazão devem ser realizadas junto ao empreendimento. Entretanto, quando há necessidade de projetar vazões para indústrias que serão instaladas futuramente, adota-se valores entre 1,15 a 2,30 l/s.ha, ou 0,35 l/s.ha para aquelas indústrias que não apresentam grandes quantidades de água no seu processo de produção. (TSUTIYA E ALÉM SOBRINHO, 2011)
2.4.2.4 Vazão de esgoto sanitário
De modo geral, a vazão de esgoto sanitário é definida através dos dados de população, contribuição per capita ou por economia, coeficiente de retorno, coeficientes de variação da
vazão, águas de infiltração e rejeitos líquidos industriais. O cálculo da vazão é dado através da Equação 1. (TSUTIYA E ALÉM SOBRINHO, 2011)
Equação 1 - Vazão de esgoto sanitário
Onde:
Q = vazão de esgoto sanitário (l/s); Qd = vazão doméstica (l/s);
Qinf = vazão de infiltração (l/s);
Qc = vazão concentrada (l/s).
2.5 SISTEMA DE ESGOTAMENTO SANITÁRIO NO MUNICÍPIO DE PALHOÇA
No município de Palhoça, de acordo o SNIS (2016) a cidade possui de 161.395 habitantes, e apenas 10% da população total é atendida com esgotamento sanitário. Observa-se na Figura 8 a Observa-seguir os bairros, loteamentos, condomínios que apreObserva-sentam sistema de esgotamento sanitário na cidade.
Figura 8 - Setores do município de Palhoça com sistema de esgotamento sanitário
2.6 SISTEMA DE ESGOTAMENTO SANITÁRIO DO BAIRRO MADRI
O Parque Residencial Madri foi implantado no ano de 2004, onde seus bairros limítrofes são Caminho Novo e Pagani e São Sebastião (Figura 9). Seu sistema de esgotamento sanitário é constituído pelas seguintes partes:
Rede coletora
Estações de recalque Emissários de recalque
Estação de tratamento de esgoto
Figura 9 - Bairros limítrofes do Madri
Fonte: Google Earth (2018).
2.6.1 Sistema de coleta e transporte de esgoto
A rede de coletora é do tipo separador absoluta, constituída de tubos de PVC liso, diâmetro nominal de 125 mm, e 10.065 m de extensão. (AR - ENGENHARIA LTDA, 2004) Observa-se na Figura 10 o croqui do loteamento, bem como as quatro estações elevatórias e onde estão localizadas no sistema.
Figura 10 - Esquema geral do sistema
Fonte: AR - Engenharia (2004).
Na Tabela 2 a seguir serão apresentados os principais parâmetros e características de cada estação elevatória do SES Madri obtidos do projeto da AR-Engenharia.
Tabela 2 - Dados e parâmetros de projeto das estações elevatórias de esgoto e emissários
EE Qméd (l/s) Hm (mca) Potência (CV) Emissário PAED Diâmetro (mm) Extensão (m) EE 01 2,8 4,8 2 100 160 EE 02 7 6,9 3 150 420 EE 03 10,3 5,4 3 200 400 EE 04 1,7 7,6 2 100 400
Fonte: Adaptado de AR - Engenharia (2004).
A representação do interior das elevatórias deste sistema pode ser observada na Figura 11.
Figura 11 - Esquema geral das elevatórias do Madri
Fonte: Do Autor (2018).
2.6.2 Estação de tratamento de esgoto
A Estação de Tratamento de Esgoto localizada no município de Palhoça foi projetada para uma população estimada de 6.800 habitantes (Projeto final). (AR - ENGENHARIA, 2004)
2.6.2.1 Dados de projeto
Neste tópico serão apresentadas as informações básicas do projeto com base nas estimativas para a população do Projeto Final.
População total: 6.800
Consumo per capta: 150L/hab.dia
2.6.2.2 Caracterização quali-quantitativa dos esgotos sanitários
Para o dimensionamento da ETE foram calculados os parâmetros de vazão, carga orgânica, carga de sólidos, nitrogênio e fósforo listados a seguir:
Vazão média: 1.088,0 m³/dia Vazão de Infiltração: 163,2 m³/dia Vazão média total: 1.251,2 m³/dia Vazão do Pico: 24,5 l/s
Carga orgânica de DBO5:1 238 kg/dia (35 g/hab.dia)
Carga orgânica de DQO:2 598 kg/dia (90 g/hab.dia)
Carga de SST (Sólidos Suspensos Totais): 408 kg/dia (60 g/hab.dia) Carga de Nt: 68 kg/dia (10 g/hab.dia)
Carga de Pt: 14 kg/dia (2,5 g/hab.dia) (AR - ENGENHARIA, 2004, p.1)
2.6.2.3 Padrões de Eficiência
Para a localidade, o sistema de tratamento deverá proporcionar um efluente com grau de tratabilidade que garanta a seguinte eficiência e qualidade mostrada na Tabela 3:
Tabela 3 - Parâmetros e eficiência da ETE
Parâmetro Eficiência
DBO5 < 20,0 mg/L > 90 % DQO < 100,0 mg/L > 80 % SST < 30,0 mg/L > 91 % Fonte: Adaptado de AR - Engenharia (2004).
2.7 PRECIPITAÇÃO
Tucci et al. (2007) define a precipitação como toda água, em todos os seus estados, proveniente da atmosfera que chega à superfície da terra em forma de chuva, granizo, neve, geada. A consciência da distribuição da precipitação ao longo do ano em uma bacia é fundamental para o controle de enchentes e erosão do solo, para dimensionar os sistemas de abastecimento de água e esgotamento sanitário.
O mecanismo de formação das chuvas é dado pelo vapor de água que se acumula na atmosfera e ao condensar-se, junto à processos e condições ideais, possibilita a precipitação.
1 Com respeito as fossas sépticas, foi considerado uma degradação de 35 % para o DBO5. 2 Com respeito as fossas sépticas, foi considerado uma degradação de 20 % para o DQO.
Para tanto, é necessário que as gotas de água atinjam volume e peso suficiente para superar as forças que mantêm estas gotículas em suspensão. (Tucci et al., 2007)
Os fatores que caracterizam a chuva são definidos por Tucci et al. (2007, p. 181):
Altura pluviométrica (P ou r): é a espessura média da lâmina de água precipitada
que recobriria a região atingida pela precipitação admitindo-se que essa água não se infiltrasse, não se evaporasse, nem se escoasse para fora dos limites da região. A unidade de medição habitual é o milímetro de chuva, definido como a quantidade de precipitação correspondente ao volume de 1 litro por metro quadrado de superfície;
Duração (t): é o período de tempo durante o qual a chuva cai. As unidades
normalmente utilizadas são o minuto e a hora;
Intensidade (i): é a precipitação por unidade de tempo, obtida como relação i = P/t.
Expressa-se normalmente em mm/h ou mm/min. I intensidade de uma precipitação apresenta variabilidade temporal, mas para a análise dos processos hidrológicos, geralmente são definidos intervalos de tempo nos quais é considerada constante;
Frequência de probabilidade e tempo de recorrência (Tr): a precipitação é um
fenômeno de tipo aleatório. Na análise de alturas pluviométricas (ou intensidades) máximas, o Tr é interpretado como o número médio de anos durante o qual espera-se que a precipitação analisada espera-seja igualada ou superada. O espera-seu inverso é a probabilidade de um fenômeno igual ou superior ao analisado, se apresentar em um ano qualquer (probabilidade anual).
Para a medição de chuvas, os equipamentos mais utilizados são o pluviômetro, que “mede a altura líquida, em milímetros, precipitada sobre uma superfície horizontal durante o período de 24” e o pluviógrafo, que “determina a variação temporal da água precipitada e a intensidade de chuva registrada ao longo do dia, semana ou mês”. (FUNASA, 2015, p. 294)
Após a ocorrência da precipitação as parcelas de água podem seguir os três seguintes caminhos: o escoamento superficial, quando a água da chuva atinge o solo e corre sobre a superfície do terreno; a infiltração, onde a água penetra no solo através da ação da gravidade e chega à zona saturada, abastecendo os reservatórios subterrâneos; ou a evapotranspiração, que é o processo de transformação da água do estado líquido para o gasoso ou vapor de água, retornando para a atmosfera. (FUNASA, 2015)
Figura 12 - Ciclo hidrológico
Fonte: FUNASA (2015).
2.7.1 Climatologia do município de Palhoça
De acordo com CLIMATEMPO (2018) o município de Palhoça possui um índice de pluviometria significativo ao longo do ano. A Figura 13 representa a variação, ao longo do ano, da pluviometria e da temperatura a partir dos dados de uma série histórica de 30 anos.
Figura 13 - Comportamento da chuva e da temperatura ao longo do ano
Com clima quente e temperado, mesmo em junho, o mês mais seco, ainda apresenta alto nível de pluviosidade. A Tabela 4 apresenta as médias de precipitação e das temperaturas máximas e mínimas no decorrer nos meses no município.
Tabela 4 – Média das temperaturas máximas e mínimas e das precipitações ao longo do ano
Mês Mínima (°C) Máxima (°C) Precipitação (mm)
Janeiro 23° 26° 219 Fevereiro 23° 26° 216 Março 23° 26° 163 Abril 21° 24° 111 Maio 18° 21° 116 Junho 17° 20° 79 Julho 15° 18° 109 Agosto 16° 19° 86 Setembro 16° 19° 136 Outubro 19° 21° 154 Novembro 20° 23° 144 Dezembro 22° 24° 178
Fonte: Adaptado de CLIMATEMPO (2018)
Observa-se na Tabela 4 que os meses de janeiro e fevereiro apresentam as maiores incidências de chuva, em torno de 220 mm, enquanto junho possui o menor índice de chuva, 79 mm. A cidade possui uma pluviosidade média anual de aproximadamente 1.711 mm, e uma temperatura média de 20,8°C.
2.8 PROBLEMÁTICA DAS CONTRIBUIÇÕES PLUVIAIS INDEVIDAS NA REDE COLETORA DE ESGOTO
Festi (2005, p. 7) ressalta a importância do conhecimento de um índice confiável de contribuição parasitária “o não conhecimento deste índice pode acarretar um sub ou superdimensionamento de todo o sistema de coleta, transporte e tratamento de esgoto sanitário”.
Azevedo Netto (1979, p.36) afirma que “as redes de esgotos do sistema separador absoluto são projetadas para receber as vazões máximas decorrentes do uso da água nas áreas edificadas, acrescidas de contribuições parasitárias indevidas”.
Em teoria, águas pluviais não deveriam chegar ao sistema de esgoto, contudo na prática isso ocorre não somente por defeito nas tubulações, mas através ligações pluviais
clandestinas, falta de fiscalização e negligência. As vazões parasitárias prejudicam todo o sistema de esgotamento sanitário, mas principalmente os interceptores e os emissários que são projetados com menor folga. (AZEVEDO NETTO, 1979)
As águas pluviais parasitárias encontram o caminho para o sistema coletor por meio de:
a) Ligações de canalizações pluviais prediais à rede de esgoto; b) interligações de galerias de águas pluviais à rede de esgoto; c) tampões de poços de visita e outras aberturas;
d) ligações abandonadas. (NUVOLARI, 2003, p. 17)
Não se pode deixar de reconhecer a conveniência de ampliar e melhorar, nos serviços bem conduzidos, as atividades de vigilância e de correção de abusos. Esta exposição sumária não seria completa, sem uma menção às palavras judiciosas de um grande especialista: “Every effort should been made to prohibit illicit
connections to sanitary sewers and to require construction and yard – grounding techniques that will prevent surface water entry into basements, manholes or sewer connections” (Bevan e Rees, 1949), que poderia ser traduzida como: “Todo esforço
deveria ser feito para coibir ligações clandestinas às rede de esgoto e para exigir técnicas e padrões construtivos que evitem a entrada de escoamento superficial nas tubulações, poços de visita e ligações do sistema de esgoto” (NUVOLARI, 2003, p. 20)
Festi (2006) ressalta que as grandes vazões pluviais parasitárias são capazes de ocasionar grandes impactos sociais, ambientais e econômicos quando lançadas nas canalizações de esgoto sanitário.
Devido à falta de controle pelas operadoras do sistema nos municípios, as águas pluviais são cada vez mais encaminhadas à rede de esgoto sanitário, que não foi dimensionada para tal acréscimo de vazão nas ocorrências de pico das tormentas de chuvas.
Existe forte evidência de que, na prática, parte do sistema coletor de esgotos não esteja funcionando de modo separador absoluto. Pode-se considerar, assim, que as tubulações, órgão acessório e estações de tratamento trabalham tal como no regime de sistema misto ou unitário, onde parte das águas pluviais é coletada e transportada junto com os efluentes de esgoto. (FESTI, 2006, p. 33)
Em se tratando do tratamento de esgoto, a água pluvial parasitária influi diretamente na eficiência do tratamento. Vieira et al. (2016) afirma que a sobrecarga de vazão, devido à parcela de águas da chuva, na ETE, faz com que o tratamento tenha seu tempo reduzido, não atendendo aos padrões legais de lançamento. Além disso, em dias de tormenta, foi constatado que não somente a vazão sofre considerável aumento, mas também a carga de poluição.
Isto está relacionado com o efeito denominado “primeira leva”, “primeira carga” ou “first flush”, que relata a ação das primeiras águas pluviais ‘lavando’ as tubulações de esgoto, ressuspendendo matéria sedimentada no fundo da tubulação e, assim, aumentando a concentração de matéria orgânica no esgoto combinado. Imediatamente após tal aumento, a concentração de carga poluidora tende a diminuir, pela diluição promovida pela continuação do aporte de águas pluviais,
agora já sem a alta concentração dos poluentes sedimentados na tubulação. (VIEIRA et al. 2016, p. 48)
3 ESTUDO DE CASO
Neste tópico serão apresentados o campo de pesquisa, os métodos de pesquisa, de coleta e tratamento de dados e registros realizados em campo, os resultados e análises dos mesmos e por fim as recomendações.
3.1 CAMPO DE PESQUISA
O tema de estudo proposto neste trabalho deu-se em virtude dos transtornos que podem ocorrer no SES Madri, nos casos de encaminhamento das águas pluviais para a rede coletora de esgotos. Dos meios de infiltração das águas de chuvas, os principais se dão através de poços de visita mal executados, conexões do sistema de coleta, ligações clandestinas de águas pluviais para a rede de esgotos, entre outros.
Para o estudo das influências das águas pluviais no SES Madri, foram utilizados o software de gestão comercial e operacional de saneamento (Sansys), o software de automação e telemetria (SCADAweb), e a base de dados do Centro de Informações de Recursos Ambientais e de Hidrometeorologia de Santa Catarina – CIRAM.
3.2 MÉTODO DE PESQUISA
O SES Madri, implantado em 2004, é do tipo separador absoluto, onde as águas pluviais e os esgotos sanitários são encaminhados aos seus respectivos sistemas individuais. O sistema de coleta e transporte de esgoto do bairro é dividido em quatro bacias, com quatro estações elevatórias. Neste tópico serão apresentados os métodos de coleta dos dados necessários para este estudo.
3.2.1 Dados comerciais e população
Os dados comerciais do bairro Madri, foram obtidos através de um software de gestão comercial e operacional de saneamento, denominado Sansys. Este sistema é capaz de gerar relatórios em excel com diversos tipos de indicadores, de acordo com a necessidade do cliente.
Para o presente trabalho foram solicitados ao suporte do sistema, o número de economias e o volume de água consumido micromedido de janeiro a julho. Para obter maior
aproximação, solicitaram-se os dados separadamente para cada bacia e verificou-se cada matrícula cadastrada no sistema para garantir que a mesma se encontrava dentro da área delimitada para estudo.
A população foi obtida através do produto entre número de economias e a média de moradores em domicílio particulares ocupados de acordo com os dados do IBGE (2010).
Em posse dos dados comerciais, obteve-se a vazão média mensal de esgoto doméstico em l/s, para um coeficiente de retorno de 0,8.
3.2.2 Monitoramento do sistema de telemetria das estações elevatórias
O sistema de esgoto do bairro Madri é monitorado por um sistema de automação e telemetria - SCADAweb® via GPRS, que encaminha informações e avisos a um centro de controles operacionais. A tecnologia permite maior agilidade no tempo de resposta e tomada de decisão, facilitando a operação e monitoramento do sistema.
Para o presente estudo, foram geradas planilhas na ferramenta excel para cada uma das quatro EEs. Estas são geradas a partir da plataforma SCADA, nas quais consta o horário em que as bombas são acionadas automaticamente de acordo com o nível pré-determinado do efluente no poço da elevatória. A Tabela 5 mostra um exemplo da planilha gerada pela telemetria de uma das elevatórias.
Tabela 5 - Monitoramento do funcionamento das bombas através da telemetria
horário nível modo op. bombas
mês data hora trabalho alarme remoto local falha1 falha2 liga1 liga2
2 8 10:30:00 1 0 1 0 0 0 1 0 2 8 10:45:00 1 0 1 0 0 0 1 0 2 8 11:00:00 1 0 1 0 0 0 1 0 2 8 11:15:00 1 0 1 0 0 0 1 0 2 8 11:29:45 0 0 1 0 0 0 0 0 2 8 11:30:00 0 0 1 0 0 0 0 0 2 8 11:40:59 1 0 1 0 0 0 0 0 2 8 11:41:04 1 0 1 0 0 0 0 1 2 8 11:45:00 1 0 1 0 0 0 0 1 2 8 11:53:56 0 0 1 0 0 0 0 0 2 8 12:00:00 0 0 1 0 0 0 0 0 2 8 12:03:07 1 0 1 0 0 0 0 0 2 8 12:03:12 1 0 1 0 0 0 1 0 2 8 12:15:00 1 0 1 0 0 0 1 0 2 8 12:30:00 1 0 1 0 0 0 1 0 2 8 12:45:00 1 0 1 0 0 0 1 0 2 8 13:00:00 1 0 1 0 0 0 1 0 2 8 13:15:00 1 0 1 0 0 0 1 0 2 8 13:30:00 1 0 1 0 0 0 1 0 2 8 13:45:00 1 0 1 0 0 0 1 0 2 8 14:00:00 1 0 1 0 0 0 1 0 2 8 14:12:04 0 0 1 0 0 0 0 0 2 8 14:15:00 0 0 1 0 0 0 0 0 2 8 14:24:19 1 0 1 0 0 0 0 0 2 8 14:24:24 1 0 1 0 0 0 0 1 2 8 14:30:00 1 0 1 0 0 0 0 1 2 8 14:35:33 0 0 1 0 0 0 0 0 2 8 14:45:00 0 0 1 0 0 0 0 0 2 8 14:45:35 1 0 1 0 0 0 0 0 2 8 14:45:40 1 0 1 0 0 0 1 0 Fonte: SCADA (2018).
Pode-se observar na Tabela 5 as colunas liga1 e liga2, as quais se referem ao acionamento das bombas, neste caso a elevatória possui duas bombas, onde os algarismos 0 e 1 representam respectivamente se a bomba está ligada e desligada. Deste modo, através das colunas mês, dia e hora, é possível determinar o tempo de funcionamento das bombas diariamente.
Acompanhou-se o sistema de janeiro a julho de 2018 com o objetivo de registrar o tempo que cada bomba trabalhou diariamente ao longo dos meses.
3.2.3 Cálculo das vazões de bombeamento das estações elevatórias
Para determinar a vazão que aflui a ETE é necessário um aparelho medidor de vazão instalado na chegada do efluente. No caso da área em estudo, não há medidor de vazão, portanto, optou-se por calcular as vazões a partir das características das bombas, do sistema de coleta e transporte, e outros dados obtidos em campo.
Retirou-se dos poços, as seis motobombas instaladas nas quatro EEs, para fotografar as placas de cada uma (Figura 14 a Figura 19).
Figura 14 - Bomba (EE 01)
Fonte: Do Autor (2018).
Figura 15 - Bomba 1 (EE 02)
Figura 16 - Bomba 2 (EE 02)
Fonte: Do Autor (2018).
Figura 17 - Bomba 1 (EE 03)
Fonte: Do Autor (2018).
Figura 18 - Bomba 2 (EE 03)
Figura 19 - Bomba (EE 04)
Fonte: Do Autor (2018).
Dessa forma, para obter a vazão das motobombas, solicitaram-se aos fabricantes reconhecidos nas placas de cada modelo, as curvas do motor e suas características (Figura 20 a Figura 22).
Figura 20 - Curva da bomba (Modelo EJ 20BV/BVX)
Figura 21 - Curva da bomba (Modelo XFP 80C CB1)
Fonte: Sulzer (2018).
Figura 22 - Curva da bomba (Modelo NP 3085)
