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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE CENTRO DE TECNOLOGIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL PROGRAMA DE PS-GRADUAO EM ENGENHARIA SANITRIA
DIAGNSTICO OPERACIONAL DE LAGOAS DE ESTABILIZAO
PEDRO ALVES DA SILVA FILHO
Natal-RN 2007
2
PEDRO ALVES DA SILVA FILHO
DIAGNSTICO OPERACIONAL DE
LAGOAS DE ESTABILIZAO
Dissertao apresentada ao programa de Ps-graduao em Engenharia Sanitria, da Universidade Federal do Rio Grande do Norte, como requisito parcial obteno do ttulo de Mestre em Engenharia Sanitria.
Orientador: Prof. Dr. Andr Luis Calado Arajo Co-Orientador: Prof.Dr. Ccero Onofre de Andrade Neto
Natal - RN 2007
3
Catalogao da Publicao na Fonte. UFRN/Biblioteca Central Zila Mamede
Diviso de Servios Tcnicos
Silva Filho, Pedro Alves da. Diagnstico operacional de lagoas de estabilizao / Pedro Alves da Silva Filho.-
Natal, RN, 2007. 169 f. Orientador: Andr Luis Calado Arajo. Dissertao (Mestrado) Universidade Federal do Rio Grande do Norte.Centro de
Tecnologia. Programa Regional de Ps-Graduao em Engenharia Sanitria..
1. Lagoas de estabilizao Rio Grande do Norte - Dissertao. 2. Tratamento de esgoto Rio Grande do Norte - Dissertao. 3. Lagoas de estabilizao Diagnstico operacional Dissertao. 4. Engenharia Sanitria - Dissertao. I. Arajo, Andr Luis Calado. II. Ttulo. RN/UF/BCZM CDU 328.357(813.2)(043.3)
4
PEDRO ALVES DA SILVA FILHO
DIAGNSTICO OPERACIONAL DE
LAGOAS DE ESTABILIZAO
Dissertao apresentada ao programa de Ps-graduao, em Engenharia Sanitria, da Universidade Federal do Rio Grande do Norte, como requisito parcial obteno do ttulo de Mestre em Engenharia Sanitria.
Natal, 07 de Maio de 2007.
5
A meus pais Ermnia e Pedro e a todos os meus irmos.
6
AGRADECIMENTOS
Universidade Federal do Rio Grande do Norte.
Ao meu Orientador, Prof. Dr. Andr Lus Calado Arajo e ao Co-Orientador Prof. Dr.
Ccero Onofre de Andrade Neto, pela ateno e empenho no processo de construo deste
trabalho, bem como pela interlocuo crtica e animadora.
Fundao Nacional de Sade (FUNASA)-, com destaque para a Coordenao Regional
do Rio Grande do Norte, pelo apoio fundamental para a realizao desta pesquisa, na pessoa dos
amigos Eng. Henrique Cruz, Cludio Farache, Jos Anchieta, Erivaldo Mesquita, Alexandre
Godeiro e todos os amigos que direta ou indiretamente compartilharam o desenvolvimento da
minha pesquisa.
Companhia de gua e Esgoto do Rio Grande do Norte (CAERN)-, em especial a
Biloga Ftima Bezerra Barbosa de Medeiros, pelo apoio indispensvel nas visitas in loco s
ETEs do Estado e na realizao das anlises laboratoriais, juntamente com as colegas Liana
Cristina da Silva Pinheiro, Margarida Maria Mendes, Elza Bezerra Pinheiro de Freitas e todo o
pessoal do Laboratrio, pela contribuio significativa nesta etapa da pesquisa. Tambm
merecem crditos de muitos agradecimentos os Engenheiros Marco Antnio Calazans Duarte e
Paula ngela Melo Liberato, que viabilizaram o acesso e o apoio logstico nesta Instituio e
depositaram confiana no desenvolvimento da pesquisa.
Ao amigo Srgio Luiz Lopes, pelo companheirismo, pelas anlises crticas e
indispensveis no decorrer de toda a pesquisa.
Aos amigos do Mestrado Ednilson, Alfredo Osvaldo, Carlos Magno, Vera Lucas, Eulina,
Thaise Emanuele e todos que fazem parte do Programa de Ps-Graduao em Engenharia
Sanitria da UFRN, pela parceria nos bons e mais difceis momentos do Curso.
Aos Professores Arthur Matos, Antonio M. Righetto, Ada C. Scudelari, Josette Lourdes,
Luiz Pereira, Howard Pearson, Maria del Pilar e outros, pelo apoio na construo do referencial
terico das aulas do Programa. professora Maria Emlia pela reviso gramatical e textual do
trabalho e a Margareth Rgia L. Menezes pela reviso bibliogrfica.
Aos amigos de Roraima: Maria Consolata, Vnia Nascimento, Rosa Maria, Gerson Lima,
Angealdo, Edilene, James e muitos outros, minha famlia pelo apoio incondicional s
dificuldades superadas para a realizao desta jornada. A Deus razo maior da vida.
7
Tudo que acontece com a Terra, acontece com os filhos dela. O homem no tece a teia da vida; ele um fio dela. Tudo que ele faz teia faz a si mesmo. (CAPRA, 1997).
8
RESUMO
Este trabalho se prope a desenvolver uma abordagem fundamentada atravs de critrios cientficos no diagnstico operacional de lagoas de estabilizao, a partir de anlises realizadas in loco e em laboratrio de 78 sistemas de tratamento de esgoto por meio de lagoas de estabilizao no Estado do Rio Grande do Norte. Os objetivos da pesquisa so: mapear, avaliar e diagnosticar o desempenho operacional das lagoas de estabilizao do estado do Rio Grande do Norte, atravs de visitas in loco e anlises laboratoriais; construir um SIG, atravs do mapa hidrogrfico, locar os pontos de lanamentos de efluentes dos sistemas de lagoas existentes no Rio Grande do Norte, como tambm dados operacionais e seu respectivo diagnstico de eficincia na remoo de DBO e Coliformes Termotolerantes; avaliar, em escala real, trs sistemas de lagoas de estabilizao do RN na eficincia operacional para os parmetros DBO5, DQO, pH, Temperatura, OD e Coliformes Termotolerantes. Das 78 ETEs do RN avaliadas apenas, 7 lagoas correspondente a 9%, tiveram conceito: Bom, que concerne a remoo de DBO e Coliformes Termotolerantes e 32 lagoas correspondente a 41%, tiveram conceito: Ruim, em termo de eficincia operacional, para os parmetros de DBO e Coliformes Termotolerantes. As concentraes mdias afluentes as ETEs do RN de DBO e Coliformes foram de 410mg/L e 2,50x107UFC/100ml, a configurao predominante do tipo F1+M1+M2 (Facultativa primria, seguida por duas lagoas de maturao, uma primria e outra secundria) , a relao DBO/DQO revelou para o esgoto afluente caractersticas biodegradveis. Para o estudo de caso, envolvendo as 3 ETEs, uma para cada rgo de gesto, as melhores eficincias operacionais em ordem decrescente foram: Cidade (Municpio), Roa (Estado) e So Miguel (SAAE). As remoes de DBO final foram 51,6mg/L; 108,27mg/L e 62,6mg/L, tendo eficincia de 82%; 74% e 81%, respectivamente. Em termo de remoo de coliformes nos efluentes das ETEs foram 1,90x103UFC/100ml; 1,50x104UFC/100ml e 3,10x104UFC/100ml, tendo eficincias de 99,99%; 99,95% e 99,90%. No que concerne a prtica de reso de culturas consumidas cruas, nenhumas das 3 ETEs atenderam aos parmetros da Resoluo CONAMA 357/05, para outras prticas de reso, todas atenderam as categorias B e C da OMS. Para lanamento em corpo receptor hdrico apenas a ETE Cidade, atende as exigncias da resoluo do CONAMA 357/05, mediante estudo de autodepurao do corpo receptor. A falta de manuteno e operao; operador exclusivos nas ETEs e conhecimento de operao foram os fatores contribuintes para o diminuto quadro de eficincia no que concerne a remoo final de DBO e Coliformes Termotolerantes nas ETEs avaliadas do RN.
Palavras-chaves: Diagnstico operacional. Lagoa de estabilizao. Operao e monitoramento de lagoas estabilizao.
9
ABSTRACT
This work intends to develop an approach based through scientific criteria in the operational diagnosis of ponds of stabilization, starting from analyses accomplished in loco and in laboratory of 78 systems of sewer treatment through ponds of stabilization in the State of Rio Grande do Norte. The objectives of the research are: to map, to evaluate and to diagnose the operational acting of the ponds of stabilization of the state of Rio Grande do Norte, through visits in loco and analyses laboratory; to build a SIG, through the map rain, locate the points of releases of sewages of the systems of existent ponds in Rio Grande do Norte, as well as operational data and his/her respective efficiency diagnosis in the removal of BOD and Coliforms Termotolerantes; to evaluate, in real scale, three systems of ponds of stabilization of RN in the operational efficiency for the parameters BOD5, COD, pH, Temperature, OD and Coliforms Termotolerantes. Of 78 ETEs of appraised RN just, 9% or 7 had maximum concepts in what concerns the removal of BOD and Coliforms Termotolerantes and 41% or 32, they had the worst concepts in term of operational efficiency. The flowing concentrations ETEs of RN of BOD and Coliforms were of 410mg/L and 2,50x107UFC/100ml, the predominant configuration is of the type F1+M1+M2, the relationship BOD/COD revealed for the sewer tributary characteristic biodegradable high. For the study of case of 3 ETEs, the best operational efficiencies in decreasing order were: Cidade (Municipal district), it Roa (State) and So Miguel (SAAE). The removals of final BOD were 51,6mg/L; 108,27mg/L and 62,6mg/L, tends efficiency of 82%; 74% and 81%. In term of coliforms removal in the final effluentes were 1,90x103UFC/100ml; 1,50x104UFC/100ml and 3,10x104UFC/100ml, tends efficiencies of 99,99%; 99,95% and 99,90%. In what it concerns the practice of agricultural reso of cultures consumed raw, none of 3 ETEs assisted the parameters of the Resolution CONAMA 357/05, for other reso practices, all assisted the categories B and C of OMS. For release in body receiving ETE Cidade just, they assist the demands of the resolution of CONAMA 357/05, by study of purification solemnity of the receiving body. The maintenance lack and operation; exclusive operator in ETEs and operation knowledge was the contributory factors for the operational fall in appraised ETEs of RN.
Keys-Word: Operational diagnosis. Pond of stabilization. Operation and monitoring of ponds stabilization.
10
LISTA DE FIGURAS
FIGURA 01 - Percentual de distritos que possuem tratamento de esgoto no
Brasil, por tipos de sistemas de tratamentos existentes ...................
23
FIGURA 02 - Antiga Lagoa de Estabilizao de Santa Cruz (no existe mais)...... 29
FIGURA 03 - Dimenses do fundo e da parte superior da lagoa............................ 43
FIGURA 04 - Detalhes e elementos constituintes de um dique de lagoa de estabilizao.....................................................................................
45
FIGURA 05 - Configurao em paralelo ............................................................... 48
FIGURA 06 - Configurao em srie..................................................................... 49
FIGURA 07 - Configurao em paralelo e srie com recirculao........................ 49
FIGURA 08a - Modelos de dispositivo de conexo entre lagoas ............................. 55
FIGURA 08b - Modelos de dispositivo de conexo entre lagoas e disposio final 56
FIGURA 09 - Detalhes de procedimento de construo deficitrio e
carregamento errado .........................................................................
60
FIGURA 10 - Pontos de coleta de amostragem em lagoas de estabilizao .......... 80
FIGURA 11 - Fluxograma da metodologia da pesquisa ......................................... 88
FIGURA 12 - Locao e materiais usados na medio da altura de lmina dgua 90
FIGURA 13 - Plataforma elaborada utilizando o software ArcGIS 9.0 ................. 95
FIGURA 14 - Acesso do banco de dados atravs do GIS ...................................... 95
FIGURA 15 - Croqui esquemtico sem escala da cidade de Pedro Velho/RN ...... 97
FIGURA 16 - Croqui da ETE Cidade - Pedro Velho/RN .................................... 99
FIGURA 17 - Detalhes da ETE Cidade Pedro Velho/RN ................................ 100 FIGURA 18 - Croqui da ETE Roa Pedro Velho/RN ..................................... 101
FIGURA 19 - Detalhe da ETE Roa Pedro Velho/RN ..................................... 102
FIGURA 20 - Croqui da Planta Baixa da ETE So Miguel Santa Cruz/RN ... 104
FIGURA 21 - Croqui da ETE So Miguel Santa Cruz/RN ............................ 105
11
FIGURA 22 - Detalhe da ETE So Miguel Santa Cruz/RN ............................. 106
FIGURA 23 - Crescimento das lagoas de estabilizao no RN............................... 107
FIGURA 24 - Lagoas de estabilizao do RN e suas configuraes ...................... 108
FIGURA 25 - Perfil dos operadores de lagoas de estabilizao do RN .................. 110
FIGURA 26 - Operadores de ETEs sem uso de EPIs e com vestimenta
inadequada ao trabalho......................................................................
111
FIGURA 27 - Quadro de operadores de lagoas de estabilizao por regionais ...... 112
FIGURA 28 - ETEs com tratamento preliminar ..................................................... 113
FIGURA 29 - Lagoas de estabilizao com remoo de slidos no RN ................. 115
FIGURA 30 - Destino final dos efluentes tratados nas lagoas de estabilizao ..... 116
FIGURA 31 - Reso de esgoto para a prtica de reso. (A e B) efluentes coletados direto da lagoa; (C) efluente sendo desviado ...................
117
FIGURA 32 - Diagnstico de eficincias na remoo de DBO e Coliformes nas ETEs do RN .....................................................................................
120
FIGURA 33 - Processo de carregamento incorreto em lagoas ................................ 123
FIGURA 34 - Comportamento mdio das concentraes afluentes e efluentes de
pH, OD e T por Regionais no RN ....................................................
128
FIGURA 35 - Relao DBO5/DQO nas concentraes afluentes e efluentes:
Estado, Regionais, Modalidade de tratamento e rgo de Gerenciamento Ambiental no RN ....................................................
134
FIGURA 36 - Banco de dados visualizados atravs da ferramenta do ArcGIS 9.0
136
FIGURA 37 - Resultados do monitoramento de vazo nos trs sistemas avaliados ETE So Miguel, Cidade e Roa............................................
137
FIGURA 38 - Variao da Temperatura nas ETEs So Miguel, Cidade e Roa .... 141
FIGURA 39 - Variao do pH nas ETEs So Miguel, Cidade e Roa ................... 143
FIGURA 40 - Variao do OD nas ETEs So Miguel, Cidade e Roa ................... 144
FIGURA 41 - Variao e eficincia das ETEs na remoo de DBO ..................... 146
12
FIGURA 42 - Variao e eficincia das ETEs na remoo de DQO ..................... 147
FIGURA 43 - Grfico da relao DBO/DQO nas ETEs monitoradas .................... 148
FIGURA 44 - Variao e eficincia das ETEs na remoo de Coliformes Termotolerantes ................................................................................
150
FIGURA 45 - Aspectos dos sistemas antes e durante o monitoramento ................. 151
13
LISTA DE TABELAS
TABELA 01 - Concesso (Esgoto) no Rio Grande do Norte .................................. 23
TABELA 02 - Dados do saneamento bsico do Rio Grande do Norte..................... 24
TABELA 03 - Concentraes mdias efluentes e eficincias tpicas de remoo dos principais poluentes de interesse nos esgotos.............................
34
TABELA 04 - Coeficiente de permeabilidade e suas interpretaes para lagoas de
estabilizao......................................................................................
40
TABELA 05 - Taxa de acumulao mdia de lodo em lagoas de estabilizao ...... 63
TABELA 06 - Dimensionamento de equipes de trabalho em sistema de lagoas de estabilizao......................................................................................
66
TABELA 07 - Parmetros fsico - qumico e bacteriolgico, mtodos usados e
referncias ........................................................................................
92
TABELA 08 - Conceitos atribudos aos diagnsticos de eficincia das ETEs .................................................................................................
93
TABELA 09 - Caractersticas fsicas de projeto da ETE Cidade" Pedro
Velho/RN .........................................................................................
98
TABELA 10 - Caractersticas fsicas de projeto da ETE Roa Pedro Velho/RN .........................................................................................
103
TABELA 11 - Caractersticas fsicas de projeto da ETE So Miguel Santa
Cruz/RN ...........................................................................................
103
TABELA 12 - Periodicidade na remoo de slidos nas ETEs avaliadas ............... 114
TABELA 13 - Destino dos efluentes tratados por regionais no Rio Grande do Norte .................................................................................................
117
TABELA 14 - Situao de eficincia de remoo de DBO e Coliformes
Termotolerantes para as ETEs avaliadas ..........................................
118
TABELA 15 - Diagnstico de eficincia na remoo DBO e Coliformes por Regional ...........................................................................................
121
TABELA 16
-
Estatsticas descritivas referentes s concentraes afluentes dos esgotos nas ETEs do Rio Grande do Norte ......................................
124
TABELA 17 - Comparao entre concentraes afluentes usuais e reais nas ETEs
14
do RN ............................................................................................... 125
TABELA 18 - Concentraes mdias afluentes e efluentes e eficincia de remoo nas ETEs por modalidades no RN .....................................
126
TABELA 19 - Concentraes mdias afluentes e efluentes por Regionais no
Estado do Rio Grande do Norte .......................................................
130
TABELA 20 - Estatsticas descritivas referentes s concentraes afluentes e efluentes dos esgotos nas ETEs do Rio Grande do Norte por rgo de gerenciamento ambiental .............................................................
131
TABELA 21 - Caractersticas operacionais das ETEs monitoradas .......... 138
TABELA 22 - Resultados da estatstica descritiva das 3 ETEs no perodo monitorado .......................................................................................
140
TABELA 23 - Diagnstico operacional dos rgos de gerenciamento ambiental:
Estado, Municpio e SAAE ..............................................................
152
15
LISTA DE QUADROS
QUADRO 01 - Caractersticas e principais parmetros de projetos de lagoas de estabilizao: anaerbia ....................................................................
31
QUADRO 02 - Caractersticas e principais parmetros de projetos de lagoas de
estabilizao: facultativa ..................................................................
32
QUADRO 03 - Caractersticas e principais parmetros de projetos de lagoas de estabilizao: maturao ..................................................................
33
QUADRO 04 - Aspectos a serem analisados no ato da construo do sistema de
lagoas ................................................................................................
36
QUADRO 05 - Detalhamento sucinto de aspectos construtivos dos taludes de lagoas de estabilizao .....................................................................
46
QUADRO 06 - Tipos de entradas de tubulaes em lagoas de estabilizao ........... 51
QUADRO 07 - Dispositivos de sada de efluentes em lagoas de estabilizao ........ 53
QUADRO 08 - Procedimento para carregamento de sistema de lagoas de estabilizao .....................................................................................
61
QUADRO 09 - Procedimento de operao de lagoas de estabilizao ..................... 62
QUADRO 10 - Processos de limpezas de sistemas de lagoas de estabilizao ........ 64
QUADRO 11 - Funes de Pessoal em sistema de lagoas de estabilizao ............. 67
QUADRO 12 - Atividades rotineiras do operador no Pr-tratamento para Lagoas de
Estabilizao ................................................................................
69
QUADRO 13 - Atividades rotineiras do operador de lagoas de estabilizao .......... 70
QUADRO 14 - Programa de medio e amostragem ...............................................
71
QUADRO 15 - Principais problemas operacionais na etapa preliminar ................... 72
QUADRO 16 - Principais problemas operacionais em lagoas anaerbias ................ 73
QUADRO 17 - Principais problemas operacionais encontrados em lagoas facultativas .......................................................................................
75
QUADRO 18 - Caracterizao das Regionais propostos pela CAERN na cobertura
de esgotamento sanitrio do RN ......................................
83
16
QUADRO 19 - Sistemas de Lagoas de Estabilizao existente no Rio Grande do Norte .................................................................................................
84
QUADRO 20 - ETEs escolhidas para o estudo de caso ............................................ 96
QUADRO 21 - Quadro de operadores das ETEs do RN .......................................... 109
QUADRO 23 - Faixa de valores das relaes DBO5/DQO para o esgoto domstico 133
17
LISTA DE ABREVIATURAS
CT/CF - Coliformes Termotolerantes/Fecal EB - Esgoto Bruto ELF - Efluente lagoa facultativa ELM - Efluente lagoa de maturao EF - Efluente final EPI - Equipamento de Proteo Individual Faer - Lagoa facultativa aerada F1 - Lagoa facultativa primria F2 - Lagoa facultativa secundria hab - Habitantes LA - Lagoa Anaerbia LD - Lagoa de decantao L/O - Longitude Oeste Ls - Taxa de aplicao superficial LF - Lagoa Facultativa LM - Lagoa de Maturao L/S - Latitude sul Lv - Taxa de aplicao volumtrica M1 - Lagoa de maturao primria M2 - Lagoa de maturao secundria NA - Nvel dgua NMP - Nmero Mais Provvel OD - Oxignio Dissolvido OH- - Hidroxila pH - Potencial Hidrogeninico Qafluente - Vazo Afluente Qte - Quantidade TS - Tanque Sptico V - Volume UFC - Unidade Formadora de Colnia UASB - Upflow Anaerobic Sludge Blanket Reactors
18
LISTA DE SIGLAS
APHA - American Public Health Association ABNT - Associao Brasileira de Normas Tcnicas CAERN - Companhia de guas e Esgotos do Rio Grande do Norte CETESB - Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental ETE - Estao de Tratamento de Esgoto EXTRABES - Estao Experimental de Tratamentos Biolgicos de Esgotos Sanitrios EMPARN - Empresa de Pesquisa Agropecuria do RN FEAM - Fundao Estadual do Meio Ambiente SNSA - Secretria Nacional de Saneamento Ambiental CONAMA - Conselho Nacional do Meio Ambiente RN - Rio Grande do Norte IBGE - Instituto Brasileiro de Geografia e Estatstica IDEMA - Instituto de Desenvolvimento Econmico e Meio Ambiente DBO5 - Demanda Bioqumica de Oxignio em cinco dias a 20C DQO - Demanda Qumica de Oxignio PERH - Plano Estadual de Recursos Hdricos PCOD - Planilha de Controle Operacional Dirio SAAE - Sistema Autnomo de gua e Esgoto SIG - Sistema de Informao Geogrfica TDH - Tempo de Deteno Hidrulica OMS - Organizao Mundial de Sade OPS - Organizao Panamericana de Sade UFRN - Universidade Federal do Rio Grande do Norte
19
SUMRIO
1
1.1 1.2
INTRODUO .....
Objetivos Geral e Especfico ... Estrutura do Trabalho ......
21
26
27
2 REVISO DE LITERATURA 28
2.1 Histrico das Lagoas de Estabilizao ......................................................... 28
2.2 Definies e Classificao ... 30
2.2.1 Classificao das Lagoas de Estabilizao ................................................... 30
2.3 Construo e Operao de Lagoas de Estabilizao .................................... 35
2.3.1 Construo de Lagoas de Estabilizao....................................................... 35
2.3.2 Operao de Lagoas de Estabilizao.......................................................... 57
2.4 Sistema de Informao Geogrfica.............................................................. 80
3 MATERIAIS E MTODOS ...................................................................... 82
3.1 Caracterizao da rea de Estudo ................................................................ 82
3.2 Delineamento da Pesquisa............................................................................ 87
3.2.1 1 ETAPA: Diagnstico Operacional de Lagoas de Estabilizao do RN ... 87
3.2.2 2 ETAPA: Construo e alimentao do banco de dados do SIG .............. 94
3.2.3 3 ETAPA: Estudo de Caso .......................................................................... 96
3.2.3.1 Descrio dos Sistemas Experimentais ........................................................ 97
4 RESULTADOS E DISCUSSES ............................................................. 107
4.1 Resultados Quantitativos da Pesquisa: Diagnstico e Caracterizao
Fsica dos Sistemas Existentes .....................................................................
107
4.1.2 Caractersticas Operacionais ........................................................................ 109
4.1.3 Destino do Efluente Final ............................................................................. 115
4.1.4 Diagnstico de Avaliao de Eficincia e Operao ................................... 118
4.1.5 Caractersticas do esgotos afluentes e efluentes as 78 ETEs em Operao
no Rio Grande do Norte ...............................................................................
122
4.1.5.1 Avaliao de Eficincia: por Modalidade de Tecnologia de Tratamento .... 125
4.1.5.2 Caracterizao dos esgotos: para as sete Regionais do RN ........................ 126
4.1.5.3 Avaliao de Eficincia: por rgos de Gerenciamento Ambiental no RN 129
4.1.6 Relao DBO/DQO: Estado do RN, Modalidade de Tratamento, por
20
Regionais e por rgo de Gerenciamento Ambiental .................................. 132
4.2 Sistema de Informao Georreferenciado das ETEs do RN ........................ 135
4.3 Resultados Qualitativo da Pesquisa : Estudo de Caso................................... 137
5 CONCLUSES E RECOMENDAES ................................................ 154
6 REFERNCIAS ......................................................................................... 157
ANEXOS
Anexo A Planilha de Controle Operacional Dirio PCOD ..................... 163
Anexo B Planilha Parmetros de projetos e Diagnstico de Eficincia
Operacional para Lagoas de Estabilizao ...................................................
165
Anexo C Planilha para realizao do perfil de 14 horas ........................... 166
Anexo D Mapa das Regionais e localizao das ETEs existente no RN .. 167
Anexo E Mapa das ETEs com lanamento de efluentes tratados em
corpos receptores hdricos ............................................................................
168
Anexo F Mapa de diagnstico de eficincia operacional das ETEs do
RN no que concerne a remoo de DBO e Coliformes Termotolerantes ....
169
21
1 1 INTRODUO O saneamento bsico considerado hoje o marco principal nas polticas pblicas de um pas
e o mais essencial de todos os servios pblicos, sob qualquer ngulo que se queira analisar.
atravs do saneamento que se verificam diversas mudanas no ndice de qualidade de vida de
uma populao. Como exemplo disto, podemos citar o nosso Pas, que, devido a um incipiente
crescimento nas aes preventivas, ainda afetado por dores sociais na rea da sade pblica. A
ineficcia no fornecimento e no tratamento de gua potvel tem desencadeado vrias doenas,
sendo a populao de baixo nvel socioeconmico a mais atingida. Atualmente, temos nmeros
alarmantes de contaminao por geohelmintoses, que poderia ser sanada com polticas
preventivas de sade pblica. Essa precariedade no servio de saneamento encontra-se mais
acentuada nas regies mais pobres do Brasil: a Norte e a Nordeste.
Historicamente, os modelos de desenvolvimento adotados no Brasil resultaram em
impactos sociais, econmicos e ambientais, provocando excessiva concentrao de riquezas e
renda, com excluso social latente e aumento das desigualdades regionais. A inadequao desses
modelos tem gerado um verdadeiro descompasso entre a demanda e a oferta dos servios. As
mudanas nos padres de consumo resultaram em uma maior necessidade por recursos naturais,
bem como uma maior produo de resduos slidos e lquidos e uma alterao nas caractersticas
fsico-qumicas decorrente dos avanos tecnolgicos, com um conseqente aumento potencial de
poluio e contaminao dos corpos hdricos, do ar e do solo, exigindo, assim, tecnologias novas
de tratamento.
O saneamento brasileiro no uniforme, corroborando para tal situao as dimenses
continentais do pas e as grandes disparidades regionais em termos socioeconmicos. Embora as
regies Norte e Nordeste sejam as maiores beneficirias de recursos federais para esse setor
segundo dados da Secretaria Nacional de Saneamento Ambiental (SNSA), as mudanas so
pequenas, quando comparadas com as regies Sul e Sudeste (BRASIL, 2006). O crescimento
naquelas Regies quase imperceptvel, devido as regies Sul e Sudeste terem as melhores
1
22
condies socioeconmicas para arcar com os custos dos financiamentos, atravs de recursos
onerosos. Alm deste fator, o predomnio na aplicao de recursos onerosos nessas regies,
principalmente a Sudeste, decorrente das restries ao endividamento pblico interpostas pela
legislao fiscal vigente, que atinge de forma mais intensa os municpios e estados localizados
nas regies mais pobres do Pas. Em contrapartida as regies mais pobres so beneficiadas
atravs dos recursos no onerosos, ou seja, o financiamento de recursos no exige retorno.
Embora o tratamento de efluentes domstico e industrial, no Brasil, seja previsto pelas leis
357/05 e 9433/97, do Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA), que estabelecem,
respectivamente, o enquadramento dos corpos dgua em classes e os padres de lanamentos,
bem como a POLTICA NACIONAL DOS RECURSOS HDRICOS, ainda so diminutas as
aes de saneamento bsico no Pas. Apenas uma pequena porcentagem do esgoto coletado
tratado, sendo que muitas regies ainda no tm coleta de esgoto nem abastecimento de gua.
Segundo IBGE (2000), dos 5.507 municpios existentes no ano da pesquisa, somente 52% e
33,5% dos domiclios brasileiros, so atendidos por rede geral de esgoto. Do volume de esgoto
urbano coletado, apenas 35,5% submetido a tratamento para remoo de poluentes e 84,6% do
esgoto no tratado despejado nos rios. Onde no h coleta de esgoto, 48% dos dejetos vo para
fossa sptica e 42%, para valas abertas. Quanto ao tipo de tratamento adotado no Brasil, a Figura
01, elaborado a partir dos dados da Pesquisa Nacional de Saneamento Bsico 2000, mostra o
percentual de distritos que possuem cada um dos sistemas de tratamento listados. Observa-se que
o tratamento por lagoas de estabilizao, mais especificamente do tipo facultativa, o processo
de tratamento mais utilizado, ultrapassando 27%.
Na regio Nordeste, a proporo de municpios com servio de esgotamento sanitrio de
42,9%, sendo 14,7% a proporo dos domiclios atendidos por rede geral de esgoto. Do volume
de esgoto urbano coletado, apenas 13,3% submetido a tratamento para remoo de poluentes e
65,8% do esgoto no tratado despejado nos rios. Onde no h coleta de esgoto, 47,9% dos
dejetos vo para fossa sptica e 40,21%, para fossas secas (IBGE, 2000).
Em relao ao Saneamento Bsico do Estado do Rio Grande do Norte, a explorao dos
sistemas de gua e esgoto feita pela Companhia de gua e Esgoto do Rio Grande do Norte -
(CAERN), em forma de concesso.
23
Sistemas de tratamento de esgoto no Brasil
27,123,9
22,621,5
16,412,4
9,85,4
4,43,3
21,61,4
Lagoa Facultativa
Filtro Biolgico
Lagoa Anaerbia
Reator Anaerbio
Lodo Ativado
Fossas Spticas
Lagoa Aerbia
Lagoa de Maturao
Lagoa Aerada
Lagoa Mista
Valo de Oxidao
Sem declarao
Outros
Figura 01 Percentual de distritos que possuem tratamento de esgoto no Brasil, por tipos de sistemas de tratamentos existentes (IBGE, 2000).
Essa Companhia detm 87% de concesso, na cobertura dos servios de esgotos, ou seja, 146
municpios; deste total, apenas 41 municpios, ou 28%, tratam os esgotos gerados, por meio de
lagoas de estabilizao. No entanto, considerando os trs rgos de gerenciamento do
saneamento bsico no estado do RN, apenas 51 municpios coletam e tratam seus esgotos por
meio de lagoas de estabilizao, conforme detalha a Tabela 01.
Tabela 01 - Concesso (Esgoto) no Rio Grande do Norte.
GERENCIAMENTO CONCESSO (ESGOTO) NO ESTADO DO RIO G. NORTE
ESTADO(CAERN) MUNICPIO SAAE
N Muncipio % N Muncipio % N Muncipio %
146 87 07 04 14 09
COM LAGOAS DE
ESTABILIZAO(%)
COM LAGOAS DE
ESTABILIZAO(%)
COM LAGOAS DE
ESTABILIZAO(%)
Quantidade(a) % Quantidade % Quantidade %
40 28 07 100 04 29 (a) Em Pedro Velho/RN, a concesso Estado e Municpio.
Conforme mostrado na Tabela 02, o volume de esgoto coletado pela CAERN, em todo
o Estado, corresponde a 1.534.257,50m/ms. Deste total, apenas 65,11 % recebem tratamento
24
antes de serem lanados diretamente nos rios ou serem utilizados para alguma prtica de reso
agrcola. Desse percentual tratado, uma pequena parcela encontra-se adequado, tanto
ambientalmente, quanto juridicamente, para ser lanado em corpos receptores hdricos. Outro
ponto que merece destaque o percentual de cobertura de gua e esgoto no Estado,
correspondendo respectivamente a 76,49% para gua e 16,29% para esgoto.
A consolidao do saneamento um objetivo estratgico a ser alcanado pela sociedade
brasileira, tendo em vista as reivindicaes pelo equacionamento da coleta e tratamento de
esgotos nas cidades e pela reduo da poluio dos cursos de gua urbanos e peri-urbanos,
determinados pelos ainda elevados dficits de cobertura e tratamento de esgotos. Tabela 02 Dados do saneamento bsico do Rio Grande do Norte.
SISTEMA DE ABASTECIMENTO DE GUA
Extenso da rede de gua (m) 5.208.395,00 (a)
Populao atendida (hab.) 2.120.040,00
Volume de gua produzido (m/ms) 1.329.026,44
N de hidrmetros na rede (unid.) 373.891,00
SISTEMA DE ESGOTAMENTO SANITRIO
Volume de esgoto coletado (m/ms) 1.534.257,00
Volume de esgoto tratado (m/ms) 995.007,67
Rede de coleta de esgoto (m) 722.475,00(b)
Populao atendida (hab.) 451.525,00
N de ligaes de esgoto 89.478,00 Fonte: (CAERN, 2006), (a) Dados referentes a dezembro de 2005; (b) Dados referentes a dezembro de 2005.
A discusso sobre tcnicas de tratamento de efluentes tem ressaltado o tratamento de
esgoto por meio de lagoas de estabilizao como uma das tcnicas mais bem aceitas na maior
parte dos estados brasileiros, visto contemplar economia no custo e acima de tudo simplicidade
na operao. Atrelados a estas caractersticas, diversos fatores socioeconmico-ambientais
tambm fazem jus, no Brasil, sua aceitabilidade perante os demais processos e tcnicas de
tratamento de efluentes, tais como: suficiente disponibilidade de rea em um grande nmero de
localidades; clima favorvel (temperatura e insolao elevada), durante o ano todo, e sobretudo a
necessidade de pouco ou nenhum equipamento.
25
Hoje, alm do modelo propriamente dito, outras variantes podem fazer parte dos sistemas
de Estao de Tratamento de Esgoto (ETE), operadas por meio de lagoas de estabilizao, como:
lagoas de polimento, lagoas de alta taxa, lagoas com wetlands, sistema australiano propriamente
dito, lagoas aeradas de mistura completa, lagoas aeradas facultativas, lagoas facultativas, lagoas
facultativas primrias, seguidas por lagoas de maturao etc.
A sua operacionalizao, quando bem monitorada, tem mostrado elevados percentuais na
eficincia, no que concerne remoo de DBO5 e de Coliformes Termotolerantes. Quando bem
projetadas e operadas, reduz de maneira significativa a probabilidade de exalar maus odores, o
que justifica a sua grande aceitabilidade onde so implantadas. Quando h inteno na prtica de
reso do efluente tratado, a maioria dos parmetros enquadra-se neste tipo de prtica, seja ela
agrcola, hidropnica, aqicultura ou reso urbano.
O crescimento intenso e desordenado de vilarejos, como tambm das grandes capitais
brasileiras, tem levado o homem a uma constante preocupao, no que concerne produo de
esgoto gerado e o seu destino final. No Rio Grande do Norte, mais de 90% do sistema de
tratamento de esgoto so realizados por meio de lagoas de estabilizao, (SILVA FILHO et al,
2006). Deste total, um pequeno percentual apresenta o conjunto operacional adequado e aceito
conforme recomenda a tcnica de tratamento por meio de lagoas de estabilizao. Assim, os
elevados volumes de efluentes tratados precisam de uma operao adequada e um monitoramento
constante, uma vez que o destino final so os corpos receptores hdricos.
conveniente salientar que a maioria dos sistemas utilizados para tratamento de esgoto no
Rio Grande do Norte construda na sua maioria baseada em critrio cientfico de regies alheias
a nossa realidade, com operao deficiente e um total descaso com o monitoramento,
apresentando, em grande parte, pequena remoo de carga orgnica (DBO), sem, entretanto,
qualquer preocupao com a remoo dos nutrientes (N, P) e dos microorganismos patognicos,
o que traz conseqentes problemas ambientais, como contaminao dos corpos de gua
receptores desses efluentes e maus odores.
A operacionalizao, seguida de um monitoramento, so fases esquecidas no s nos
sistemas de tratamento de esgoto por lagoas de estabilizao, mas na maioria dos tipos existentes.
A falta de pesquisas e estudos efetivos consistentes nessa rea tem, inclusive, levados tcnicos
brasileiros a apresentarem solues baseadas em experincias de outros pases, na busca de
parmetros reais de funcionamento dos sistemas de tratamento.
26
No entanto, uma adequada operao e manuteno de sistemas de lagoas de estabilizao
muito importante e necessria para que se venha a ter xito no tratamento e se possa, acima de
tudo, avaliar a eficincia da ETE, sobretudo aos parmetros de remoo de matria orgnica, de
nutrientes e patgenos, quando o destino final o corpo receptor. Hoje, a maior parte dos
sistemas de lagoas de estabilizao construda como meramente depsitos de esgotos. Na
maioria das cidades interioranas brasileiras, esses sistemas so conhecidos, por termos
pejorativos. Isso mostra o descaso, com que o tratamento alcana. O tratamento desses efluentes,
quando lanados em corpos hdricos , nas cidades de pequeno e mdio porte considerado, pelos
ambientalistas e pelos rgos de fiscalizao e proteo ambiental, como uma atividade
potencialmente causadora de degradao ambiental, por apresentar, devido a realizaes de um
tratamento e uma operao deficitria, grandes concentraes de DBO, que so altamente
poluentes, causando srios problemas ambientais e de sade pblica.
Os sistemas de lagoas de estabilizao para tratamento de esgoto tm finalidades mltiplas,
podendo tratar pequenas ou mdias quantidades de guas residurias, domsticas ou industriais.
O efluente tratado deve apresentar caractersticas fsicas e ambientais que o tornem vivel de ser
lanado em um corpo receptor hdrico ou ser reaproveitado atravs das prticas de reso. Estudos
sobre a eficincia de tais sistemas devem, portanto, considerar as condies de cada local e a
qualidade que o efluente final deve atingir. Nesse tipo de sistema o conhecimento da operao
pode auxiliar no estudo desta eficincia.
1.1 Objetivos Geral e Especfico
Entretanto, considerando a necessidade de maior conhecimento dos fatores envolvidos na
construo e operao de lagoas de estabilizao, o presente trabalho teve como objetivo geral
desenvolver uma abordagem fundamentada atravs de critrios cientficos no diagnstico
operacional de sistemas de lagoas de estabilizao. Concomitantemente, tem como objetivos
especficos:
Mapear, avaliar e diagnosticar o desempenho operacional das lagoas de estabilizao do estado do Rio Grande do Norte.
Construir um Sistema de Informao Georreferenciado - (SIG), atravs do mapa hidrogrfico, os pontos de lanamentos de efluentes dos sistemas de lagoas existentes no
Rio Grande do Norte, como tambm dados operacionais e seu respectivo diagnstico.
27
Avaliar a eficincia, em escala real, de trs sistemas de lagoas de estabilizao do RN na remoo de DBO5, DQO e Coliformes Termotolerantes e o comportamento dos
parmetros, pH, Temperatura e OD.
Tendo como hiptese geral no presente estudo: "Atravs de uma construo e operao
adequada em sistema de lagoas de estabilizao, possvel atingir elevadas eficincias um
efluente final em termos de remoo de matria orgnica e Coliformes Termotolerante.
1.2 Estrutura do Trabalho
Este trabalho se apresenta estruturado em cinco captulos:
O captulo 1 apresenta os aspectos preliminares do trabalho, como: a problemtica, a
justificativa para o estudo, demonstrando-se a importncia do trabalho, os seus objetivos e
hipteses.
No captulo 2, feita uma reviso de literatura relacionada com as pesquisas afins ao
assunto desta dissertao, apresentando as principais caractersticas construtivas, operacionais e
de monitoramento do sistema de lagoas de estabilizao pertinentes a tratamentos de efluentes
domsticos.
O captulo 3 descreve, de forma detalhada, a metodologia utilizada para que os objetivos do
trabalho viessem a ser alcanados.
No captulo 4, encontram-se os resultados obtidos durante o experimento, assim como as
discusses destes.
O captulo 5 reserva para as concluses da pesquisa a metodologia proposta e as
recomendaes para a eficincia do sistema. Na seqncia, so apresentadas as referncias
utilizadas para a elaborao do trabalho.
28
2 REVIO DE LITERATURA 2.1 Histrico das Lagoas de Estabilizao
O uso das lagoas de estabilizao teve incio nos Estados Unidos, h um sculo. Estas
serviam para receber despejos de animais, de usos domsticos de pequenas comunidades, e,
acidentalmente, realizavam os fenmenos tpicos e prprios de depurao dos esgotos. Tais
lagoas, de origem acidental, surgiram por volta de 1901, mais precisamente na cidade de San
Antonio, Texas, Kellner e Pires (1998), com a finalidade de viabilizar o uso de efluentes na
irrigao.
Jordo e Pessa (2005) afirmam que, realmente, h um sculo, existiam lagoas naturais ou
artificiais, de origem acidental, que recebiam despejos de animais e realizavam fenmeno de
depurao de esgotos. Alm da lagoa de San Antonio, outras lagoas de origem acidental so
citadas, Santa Rosa, na Califrnia, e Fesseden, em Dakota do Norte, originadas,
respectivamente, em 1924 e 1928.
No caso de Santa Rosa, a lagoa foi estabelecida em cima de um leito de pedra que
colmatou com a passagem do efluente, o qual apresentava caractersticas de um efluente de filtro
biolgico. Em Fesseden, o efluente, foi direcionado para uma depresso natural. Aps alguns
meses, a qualidade do efluente final dessa lagoa foi comparada de um tratamento permanecendo
em operao por 30 anos. No entanto, s aps a II Guerra Mundial, surgiram lagoas de cujo
funcionamento se passou a ter, algum controle, o que possibilitou estabelecer alguns parmetros.
As primeiras pesquisas sobre lagoas de estabilizao foram realizadas nos Estados Unidos,
nos estados de Dakota do Norte e do Sul, no ano de 1948. Na Amrica Latina, em 1958, na
cidade de Caas, na Costa Rica, foi construda a primeira lagoa experimental, destinada a tratar
efluentes domsticos (TALBOYS, 1971; FORERO, 1985). Dois anos depois, em 1960, entrou
em funcionamento a primeira lagoa projetada especificamente para receber e depurar esgoto
bruto. Esse tipo de lagoa foi construdo no Brasil primeiramente em So Jos dos Campos, SP,
2
29
projetado de acordo com o sistema chamado australiano, sendo uma anaerbia seguida de uma
facultativa, com a finalidade de estabelecer parmetros de projetos para outras lagoas, crdito
cedido aos engenheiros Benoit Almeida Victoretti e Carlos Philipowsky. Esse projeto foi fruto de
um convnio entre o Departamento de guas e Energia Eltrica do estado de So Paulo, a
Fundao Servio Especial de Sade Pblica - (SESP) e a Prefeitura de So Jos dos Campos.
Em seguida vieram as de Cidade de Deus, no Rio de Janeiro. J na dcada de 70, do sculo
XX, ocorre, segundo Andrade Neto (1997, p. 145), a difuso das lagoas de estabilizao em
vrios estados, tendo-se firmado como processo de tratamento de esgoto, devido simplicidade e
eficincia do processo, ao baixo custo de construo e operao e s condies climticas
extremamente favorveis.
A partir da dcada de 70, conforme citado anteriormente, muitos estados adotaram
definitivamente esse tipo tratamento, e grande nmero de pesquisas e resultados operacionais
passaram a ser publicados. Dentre as instituies que mais contriburam para o desenvolvimento
tcnico-cientfico das lagoas de estabilizao no Brasil, tem-se a Estao Experimental de
Tratamentos Biolgicos de Esgotos Sanitrios da Universidade Federal da Paraba
(EXTRABES/UFPB) e a Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental de So Paulo
(CETESB/SP). No Rio Grande do Norte, conforme dados da CAERN, o primeiro sistema de
tratamento de esgoto por meio de lagoas de estabilizao foi a ETE de Santa Cruz, no bairro
Cnego Monte, no incio da dcada de 1980, conforme mostra a Figura 02.
Figura 02 Antiga Lagoa de Estabilizao de Santa Cruz (no existe mais).
30
2.2 Definies e Classificao
Muitos autores da rea definiram as lagoas de estabilizao como grandes tanques de
pequena profundidade por dique de terra, destinadas a tratar guas residurias brutas, por
processos puramente naturais (SILVA; MARA, 1979; UEHARA; VIDAL, 1989). Hoje, esse
conceito est mais abrangente. Essas lagoas so basicamente biorreatores, de guas lnticas,
relativamente rasas, construdas para armazenar resduos especficos, como os domsticos e
industriais, e devem resultar na estabilizao da matria orgnica atravs de processos biolgicos.
O tratamento biolgico pode ocorrer em condies anaerbias, facultativas ou aerbias, de
acordo com a disponibilidade de oxignio dissolvido, da atividade biolgica predominante, da
carga orgnica afluente, das caractersticas fsicas de cada unidade destinadas a tratar guas
residurias brutas ou efluentes pr-tratados, por processos naturais e artificiais.
2.2.1 Classificao das Lagoas de Estabilizao
As lagoas de estabilizao so classificadas de acordo com a atividade metablica
predominante na degradao da matria orgnica, tais como: anaerbias, facultativas e de
maturao ou aerbias. A profundidade, por sua vez, determina a frao da massa lquida com
maior penetrao de luz e consequentemente, maior taxa fotossinttica, conforme cita Andrade
Neto (1997). Como variantes, segundo a intensificao do processo, tm-se as lagoas com plantas
macrfitas (wetlands), aeradas, de polimento e outras.
Os Quadros 01 a 03, detalham o funcionamento dos principais tipos de lagoas de
estabilizao usado hoje no Brasil, como tambm os principais parmetros de projetos.
As lagoas de estabilizao podem ser distribudas em diferentes nmeros e combinaes, a
fim de alcanar a qualidade padro requerida, sendo as configuradas em chicanas e profundidades
reduzidas com melhor eficincia, quando o objetivo a remoo de patgenos ( CAVALCANTI
et al, 2001; TAKEUTI, 2003).
A Tabela 03 mostra caractersticas dos principais parmetros relacionados eficincia de
sistemas de lagoas de estabilizao.
31
LAGOA ANAERBIA: DESENHO ESQUEMTICO
Pro
fund
idad
e (H
)
Afluente
Efluente
13
3,5
a 5
,0 m
Lodo acumulado
CH4
H2S
NH3
CO2
Esgoto bruto
Slidos Sedimentveis
Lodo cidos orgnicos CO2 , NH3 , H2S, CH4
Ausncia de O2
NACamada flotante
Estabilizao:
I) Acidognica: Matria Orgnica cidos orgnicos
II) Metanognica: cidos Orgnicos
Biogases: CO2 CH4 NH3 H2S
Bactrias anaerbias
CARACTERSTICAS E PARMETROS DE PROJETO
A principal finalidade das lagoas anaerbias a remoo de DBO, tendo eficincia de remoo na faixa de 50-70% (VON SPERLING, 2002), e Slidos em Suspenso, tendo eficincia em torno de 70% (ESPAA, 1991). Estes slidos so sedimentados no fundo da lagoa, sendo digeridos, posteriormente, pela ao das bactrias anaerbias A reduo de DBO somente ocorre aps a formao de cidos produzidos pelos microorganismos acidognicos, sendo posteriormente, convertidos em metano, gs carbnico e gua pelos microorganismos metanognicos. Neste tipo de lagoa, a reduo de coliformes no significante, quando comparadas com as facultativas e de maturao.
Parmetros de Projetos:
1) Taxa de aplicao volumtrica (Lv): A taxa adotada varia com a temperatura local. Para temperatura > 25C, Lv
= 0,35kgDBO/m.d (MARA, 1997).
2) Perodo de limpeza: 3-6 anos (ESPAA, 1991).
3) Tempo de deteno hidrulica (TDH): Para esgoto domstico, normalmente situa-se na faixa de: 3,0 d a 5,0 d.
(ESPAA, 1991; VON SPERLING, 2002; JORDO; PESSOA, 2005).
4) Profundidade (H): Neste tipo de lagoa, encontra-se na faixa: 3,5m a 5,0m. (OAKLEY, 2005; VON SPERLING,
2002; JORDO ; PESSOA, 2005).
5)Geometria(Relao comprimento/largura): variam entre quadradas ou levemente retangulares, com a relao
tpica (L/B) entre 1 a 3. (VON SPERLING, 2002; JORDO ; PESSOA, 2005).
6) Acmulo de lodo: 0,03 a 0,10m/hab.ano (MENDONA, 1990).
7) Demanda de rea: 1,5-3,0 m/hab ( VON SPERLING, 2002).
8) Custo implantao : 30-75 R$/hab (VON SPERLING, 2002).
9) Custo Operao e Manuteno: 2,0-4,0 R$/hab.ano (VON SPERLING, 2002).
Quadro 01 - Caractersticas e principais parmetros de Projetos de Lagoas de Estabilizao: Anaerbia
32
LAGOA FACULTATIVA: DESENHO ESQUEMTICO
Prof
undi
dade
(H)
Afluente
Efluente
13
1,8
a
2,0
m
Lodo acumulado na zona anaerbia
Ventos (Mistura e reaerao) AlgasO2
Bactrias Aerbias
CO2 , NH3, PO4, H2O
CH4
H2S
NH3CO2 O2N2 O2
Fotossntese Respirao
Zona anaerbia
Zona aerbia
Zona facultativa
Novas clulas
Novas clulas
Clulas mortas
Esgoto bruto
Slidos Sedimentveis
Lodo cidos orgnicos CO2 , NH3 , H2S, CH4
Ausncia de O2
NA
CARACTERSTICAS E PARMETROS DE PROJETO
A funo das lagoas facultativas a remoo de DBO e patgenos. O processo de estabilizao da matria orgnica ocorre em trs zonas distintas: zonas aerbia, facultativa e anaerbia. A presena de oxignio nessas lagoas suprida pelas algas, que produzem, por meio da fotossntese, oxignio durante o dia e o consomem durante a noite. A zona ftica, parte superior, a matria orgnica dissolvida oxidada pela respirao aerbia, enquanto na aftica, zona inferior, a matria orgnica sedimentada convertida em gs carbnico, gua e metano.
Parmetros de projetos:
1) Taxa de aplicao superficial (Ls): A taxa adotada muda com a temperatura, latitude, exposio solar e altitude, variando
entre 100 a 350kgDBO/ha.d (VON SPERLING, 2002; JORDO ; PESSOA, 2005). Para locais com clima e insolao elevada,
prefervel usar o valor mximo.
2) Tempo de deteno hidrulica (TDH): Para esgoto domstico, normalmente situa-se na faixa de: 15 d a 45 d. (VON
SPERLING, 2002; JORDO ; PESSOA, 2005).
3) Profundidade (H): Neste tipo de lagoa, encontra-se na faixa: 1,5 a 2,0m. (VON SPERLING).
4) Demanda de rea: 2,0-4,0 m/hab (VON SPERLING, 2002).
5) Custo implantao : 40-80 R$/hab (VON SPERLING, 2002).
5) Custo Operao e Manuteno: 2,0-4,0 R$/hab.ano (VON SPERLING, 2002).
7) Coeficiente decaimento bacteriano (mistura completa a 20C): 0,4 -1,0 d-1 (VON SPERLING, 2002).
8) Coeficiente decaimento bacteriano (fluxo disperso a 20C): 0,2-0,4 d-1(VON SPERLING, 2002).
9) Geometria (Relao comprimento/largura): as facultativas geralmente situa-se na faixa (L/B) de 2 a 4 ( VON SPERLING,
2002).
10) Acmulo de lodo: 0,03 a 0,08m/hab.ano (VON SPERLING, 2002).
Quadro 02 - Caractersticas e principais parmetros de Projetos de Lagoas de Estabilizao: Facultativa.
33
LAGOA DE MATURAO: DESENHO ESQUEMTICO
Pro
fund
idad
e (H
)
Afluente
Efluente
0,60
a 1
,50
m
Ventos (Mistura e reaerao) AlgasO2
Bactrias Aerbias
CO2 , NH3, PO4, H2O
CO2 O2N2 O2
Fotossntese Respirao
Novas clulas
Novas clulas
Clulas mortas
Esgoto pr-tratadoZooplncton
Algas Bactrias
NA
Clulas mortas d1
CARACTERSTICAS E PARMETROS DE PROJETO
As principais finalidades das lagoas de maturao so a remoo de patgenos e nutrientes. Elas objetivam , principalmente, a desinfeco do efluente das lagoas de estabilizao. So mais rasas, permitindo a eficaz ao dos raios ultravioleta sobre os microorganismos presentes em toda a coluna dgua. Os fatores que influenciam o processo de remoo de bactrias, vrus e outros microorganismos presentes em sua massa lquida so: menores profundidades, alta penetrao da radiao solar, elevado pH e elevada concentrao de oxignio dissolvido. A eficincia na remoo de patgenos de 99,99%, para uma srie de mais de 3 lagoas.
Parmetros de projetos:
1) Tempo de deteno hidrulica (TDH): Para esgoto domstico, normalmente situa-se na faixa de: 2d a 4d. (VON SPERLING,
2002; JORDO; PESSOA, 2005).
2) Profundidade (H): Neste tipo de lagoa, encontra-se na faixa: 0,60 m a 1,5m (JORDO e PESSOA, 2005). Lagoas mais rasas
na faixa de 0,80m a 1,0m apresentam mais eficincias (KELLNER; PIRES, 1998; VON SPERLING, 2002).
3) Geometria (Relao comprimento/largura): a geometria da lagoa influencia o seu regime de escoamento, podendo esta se
aproximar de fluxo em pisto ou de mistura completa. A relao L/B um importante critrio para o dimensionamento de
lagoas. Para Von Sperling (2002), as lagoas chicaneadas em clula nica devem ser maiores que 10; para sistema com mais de
trs lagoas, essa relao deve variar entre 1-3.
4) Demanda de rea: 3,0-5,0 m/hab (VON SPERLING, 2002).
5) Custo implantao : 50-100 R$/hab (VON SPERLING, 2002).
6) Custo Operao e Manuteno: 2,5-5,0 R$/hab.ano (VON SPERLING, 2002).
7) Coeficiente temperatura (fluxo disperso): 1,07d-1 (VON SPERLING, 2002).
8) Coeficiente decaimento bacteriano (mistura completa a 20C): 0,6-1,2 d-1, em srie (VON SPERLING, 2002).
9) Coeficiente decaimento bacteriano (fluxo disperso a 20C): 0,4 a 0,7 d-1, em srie (VON SPERLING, 2002).
Quadro 03 - Caractersticas e principais parmetros de Projetos de Lagoas de Estabilizao: Maturao.
34
Tabela 03 Concentraes mdias efluentes e eficincias tpicas de remoo dos principais poluentes de interesse nos esgotos.
Fonte: Adaptado de Von Sperling (2005) ( ) Jordo ; Pessoa (2005) e ( ) Arajo et al, (2003 a) e Arajo et al, (2003b).
QUALIDADE MDIA DO EFLUENTE EFICINCIA MDIA ESPERADA
DBO5 DQO SS Amnia-
N P Total N
Total CF DBO5 DQO SS Amnia-
N P
Total N
Total CF SISTEMA
(mg/L) (mg/L) (mg/L) (mg/L) (mg/L) (mg/L) (NMP/100ml) (%) (%) (%) (%) (%) (%) (unid. Log)
Lagoa facultativa
50-80 120-200 60-90 >15 >4 >20 106 - 107 75-85 65-80 70-80 20 106 - 107 75-85 65-80 70-80 30 106 - 107 75-85 65-80 70-80 30 106 - 107 75-85 65-80 80-87
35
2.3 Construo e Operao de Lagoas de Estabilizao Antes de se projetar uma ETE, por meio de lagoas de estabilizao, necessrio ter em mente o objetivo bsico que se espera atingir e, a partir da, escolher pelo melhor comportamento
hidrodinmico, ou seja, os tipos de reatores, como tambm o melhor modelo para o seu
dimensionamento. Uma vez que a operao tem por objetivo garantir a funcionabilidade de todo
o sistema, fornecendo aos operadores ou responsveis pelo sistema dados sobre como chegar
eficincia do conjunto e construo de qualquer obra de engenharia, deve seguir criteriosamente
as etapas e procedimentos para sua execuo, pois a eficcia operacional de um sistema de lagoas
de estabilizao depende do detalhamento do projeto e o acompanhamento em todas as etapas
construtivas. Todavia, no existe a priori um parmetro para a qualidade do efluente, sem
associ-lo ao tipo de projeto proposto, s condies operacionais, ambientais e tambm aos usos
a que se destinam as guas que recebero esses efluentes. Portanto, algumas recomendaes
devero ser seguidas, para a construo e operao desse tipo de lagoa.
2.3.1 Construo de Sistema de Lagoas de Estabilizao A seleo de rea para a construo do sistema de lagoas de estabilizao deve atender aos
aspectos elencados no Quadro 04. Salienta-se que no possvel atender a todos os itens, mas
deve ser dado prioridade ao caso a ser estudado e projetado. Os itens de maiores relevncias
tcnicas sero comentados a seguir: a) Geometria da Lagoa
As lagoas de estabilizao de forma retangular tm sido determinadas como de qualidade
superior s de forma circular, quadrada e/ou de geometria irregular, no que concerne s
caractersticas hidrulicas, sendo que as muito compridas e estreitas apresentam nmero de
disperso menor, apresentando, portanto, melhor eficincia. Em contrapartida, aconselhvel no
projetar lagoas retangulares com cantos vivos ou seja formando ngulos retos, pois estes
originam zonas mortas. Assim, para evitar essa pecha, recomendvel a preferncia por cantos
arredondados. Para Silva e Mara (1979), se a rea topograficamente favorvel para a
construo de uma lagoa comprida e estreita, aconselhvel um aprofundamento junto entrada,
a fim de se criar uma zona anaerbia para deposio e digesto dos slidos.
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Aspecto
Comentrios
Disponibilidade de rea A disponibilidade de rea pode conduzir seleo do tipo de lagoa a ser adotado.
Localizao da rea em relao ao local de gerao dos esgotos
A maior proximidade reduz os custos de transporte dos esgotos.
Localizao da rea em relao ao corpo receptor A maior proximidade reduz os custos de transporte dos esgotos tratados ao local de destinao final.
Localizao da rea em relao s residncias mais prximas
As lagoas anaerbias necessitam de um afastamento mnimo em torno de 1000m das residncias mais prximas, em funo da possibilidade de maus odores; outros tipos de lagoas podem ter afastamento mais reduzido.
Cotas de inundao Deve-se verificar se o terreno inundvel, e a que nvel chegam as inundaes, para a definio da altura dos taludes.
Nvel do lenol fretico O nvel do lenol fretico pode determinar o nvel de assentamento das lagoas e a necessidade de impermeabilizao do fundo.
Topografia da rea A topografia da rea tem grande influncia no movimento de terra e, em outras palavras, no custo da obra; topografia pouco ngreme prefervel.
Forma da rea A forma da rea influencia o arranjo das diversas unidades em planta; podem-se aproveitar as curvas de nvel, desde que de forma suave, evitando-se a criao de zonas mortas.
Caractersticas do solo O tipo de solo tem grande influncia no planejamento da compensao entre o corte e o aterro, na necessidade de material de emprstimo, na inclinao dos taludes, nos custos da obra (ex.: pedras) e na necessidade de impermeabilizao do fundo.
Ventos A localizao da lagoa deve permitir o livre acesso do vento, o qual importante para se garantir uma mistura suave na lagoa.
Legislao Verificar legislao local, regional ou federal, com o intuito de auxiliar no grau de tratamento necessrio.
Alternativas de reso O estudo das alternativas, em conjunto com a legislao pertinente, traz consigo respostas para aproveitamento do efluente tratado.
Condio de acesso O acesso das equipes de obra e das futuras equipes de operao e manuteno no deve ser difcil.
Facilidade de aquisio do terreno Dificuldade na desapropriao de reas pode ser um elemento de inviabilizao da locao da lagoa na rea pretendida.
Custo do terreno Em reas urbanas ou prximas a reas urbanas ou de algum elemento de importncia, o custo do terreno pode ser bastante elevado, conduzindo necessidade de se adotarem solues mais compactas.
Quadro 04 - Aspectos a serem analisados no ato da construo do sistema de lagoas. Adaptado de Espana (1991); Von Sperling (2002).
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b) Influncia de Fatores Metereolgicos
Os fatores metereolgicos tm elevada influncia na hora de se projetar uma lagoa de
estabilizao, seja ela anaerbia, facultativa ou de maturao. Eles so conhecidos, tambm,
como fatores naturais no-controlveis.
I) Ventos: no momento de elaborao do projeto, importante conhecer a intensidade, a direo
dos ventos, os ventos dominantes, as variaes sazonais, de modo a no causar problemas com a
circunvizinhana, no que refere a possvel risco de liberao eventual de maus odores, quando se
trata de lagoas anaerbia.
Em lagoas de estabilizao com espelho dgua maior que 10 ha, comum a formao de
ondas pela ao dos ventos, podendo trazer como conseqncia a provocao de eroso nos
taludes internos, gerao de curtos-circuitos e ocorrncias de ilhas, decorrente da sedimentao
de material pela no execuo de tratamento preliminar. Vrias alternativas so recomendadas
para evitar esses efeitos. Para proteo dos taludes, independente do tamanho da lmina dgua
da lagoa, estes devem ser protegidos 30cm abaixo e 30cm acima dos nveis de gua mnimo e
mximo de operao. O curto-circuito pode ser evitado, localizando os dispositivos de entrada e
sada dos fluxos, na direo inversa ao fluxo hidrulico dos ventos predominantes, ou seja,
ocorrendo de jusante para montante ou de efluente para afluente. Caso o projetista opte pela
construo de lagoas com a posio dos ventos, de montante para jusante, devem-se projetar
vrios dispositivos de entradas e sadas, de tal forma que ocorra boa mistura inicial de efluente
com a gua contida na lagoa, evitando assim o curto circuito e a sada do efluente sem que
complete o tempo de deteno mnimo necessrio.
Para Jordo e Pessoa (2005), o sentido do escoamento deve coincidir com o sentido dos
ventos dominantes, favorecendo a acumulao da matria flutuante ao longo de uma chicana, na
parte final da lagoa. As lagoas com grandes inclinaes, situadas em depresses, devem ser
evitadas, pois tal caracterstica torna a lagoa mal ventilada e gerando a formao de um gradiente
trmico logo abaixo da superfcie, o que impede a mistura da massa lquida da camada superior
com a da inferior. Alm dos principais problemas que causam, conforme citado acima, os ventos
tambm exercem as seguintes influncias nas lagoas, quais sejam:
Contribuem para introduzir oxignio do ar na massa lquida, quando a quantidade de oxignio disponvel nas lagoas menor que a concentrao do oxignio dissolvido de
saturao;
Exercem importante papel na homogeneizao da massa lquida;
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Auxiliam a movimentao das algas, principalmente algumas espcies no flageladas.
II) Temperaturas: constitui um parmetro de grande importncia para o funcionamento de
lagoas de estabilizao, uma vez que segundo Uehara e Vidal (1989) e Jordo e Pessoa (2005),
suas principais caractersticas so:
A atividade biolgica diminui medida que reduz a temperatura; A atividade de fermentao do lodo no ocorre significativamente em temperaturas
abaixo de 17C;
Em lagoas com temperaturas acima de 30C, a fermentao anaerbia do lodo elevada, a ponto de, em lagoas de at 2m, arrastar para a superfcie placas de lodos da camada de
fundo;
A temperatura influi diretamente no predomnio de uma espcie de algas sobre outras e, em conseqncia, sobre o oxignio fotossinttico produzido. Como tambm nas bactrias,
de acordo com a sua predominncia em psicrfilas, mesfilas e termfilas;
As algas se desenvolvem com xito em temperaturas em torno de 20-25C. Acima de 35C, a atividade fotossinttica das algas decresce;
No que concerne qualidade do efluente, nos meses mais frios, h um aumento na concentrao de amnia e fsforo e uma diminuio dos slidos em suspenso, todos eles
decorrentes do decrscimo da atividade das algas;
Uma boa mistura vertical em lagoas, geralmente ocorre entre 14-16 horas do dia; As lagoas so projetadas com base na temperatura mdia do lquido no ms mais frio.
Alguns problemas decorrentes de mudanas bruscas na temperatura de lagoas facultativas podem
acarretar problemas de curta durao, a saber:
Sbita elevao de temperatura: provocar aumento das atividades das bactrias aerbias e facultativas, maior consumo de oxignio decorrente da multiplicao do
nmero dessas bactrias, surgimento de condies anaerbias em pontos dispersos e
efluentes turvos.
Brusca diminuio de temperatura: provocar a interrupo das atividades das algas e conseqentemente a sua sedimentao, bem como um clareamento na colorao
esverdeada da lagoa e a diminuio de sua eficcia.
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III) Precipitao Pluviomtrica: a precipitao de gua de chuva no provoca prejuzos
mensurveis nas lagoas. Mas, quando essa gua entra em contato com a rede coletora de esgoto,
provoca diversos problemas, tais como:
Diluio das guas residurias; Diminuio do tempo de deteno hidrulica; Mudanas bruscas de temperatura da massa lquida; Arrastes significativos da populao de algas, por ser mais significativa nos efluentes
finais;
Reduo temporria ou anulao da eficincia da lagoa. No sendo possvel evitar a entrada dessas guas na rede de esgoto, as lagoas devem ser providas
de caixas de alimentao com extravasor lateral, conhecidas como by-pass, a fim de desvi-las
para o corpo receptor, evitando, assim, que tais contribuies excedam a capacidade de
tratamento das lagoas. As enxurradas so desviadas por meios de valas divisoras de guas, que
devero ser mantidas limpas e conservadas. Em projetos, usa-se a precipitao mdia.
IV) Evaporao: em grau excessivo, poder baixar a lmina dgua a nveis que alterem a boa
operao, propiciando o desenvolvimento de vegetao emergente e um menor tempo de
deteno. Para o projeto, usa-se a evaporao mdia, em geral uma funo do vento, do grau
higromtrico do ar, da temperatura do ar e da gua. A influncia da evaporao na eficcia do
funcionamento de lagoas pode ser considerada desprezvel, com exceo de regies quentes e
ridas localizadas no Nordeste brasileiro.
V) Radiao Solar: considerada um dos fatores cruciais para o funcionamento eficaz de
lagoas de estabilizao, uma vez que contribui para a produo de oxignio atravs da
fotossntese. A velocidade desse processo, porm, no se deve exclusivamente radiao solar.
As algas tm tambm uma funo no processo. Para Uhera e Vidal (1989), a variao da
velocidade de fotossntese, em funo da temperatura e da radiao solar, decorrente das
seguintes caractersticas:
Em tempos nublados, tm-se baixas velocidades de fotossntese; Com cu limpo e sem nuvens, a velocidade de fotossntese tende a aumentar;
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Para baixas intensidades luminosas, a luz o fator limitante para a produo de oxignio, enquanto, em elevada intensidade luminosa, a temperatura passa a ser o fator
condicionante para a ao fotossinttica;
De uma maneira geral, as boas condies de crescimento de algas e de disperso de oxignio acontecem nos primeiros 0,60m de profundidade da lagoa de estabilizao.
c) Investigao Geotcnica e Preparao do Fundo da lagoa
Antes da execuo do fundo da lagoa, importante que se faa uma avaliao da
permeabilidade do solo por meio de sondagens. O objetivo principal de uma investigao
geotcnica garantir uma segurana, por ocasio da terraplenagem e construo dos taludes,
permitindo assim determinar a permeabilidade do solo e a capacidade de infiltrao dessas guas
nas lagoas. Devem-se evitar solos altamente permeveis, pois, com tal caracterstica, a
probabilidade de contaminao do lenol fretico elevada, como tambm a dificuldade em
manter o nvel do lquido na lagoa. Estudos feitos em lagoas de estabilizao no Continente
Africano, por Mara et al (1992), citam vrios coeficientes de permeabilidade e suas
conseqncias para as lagoas de estabilizao, conforme mostra a Tabela 04.
Tabela 04 - Coeficiente de permeabilidade e suas interpretaes para lagoas de estabilizao. Coeficiente de permeabilidade (m/s) Interpretaes para lagoas
K > 10-6 O solo muito permevel devendo ser protegido.
K > 10-7 Alguma infiltrao pode ocorrer, mas no o suficiente para impedir o
enchimento da lagoa.
K < 10-8 O fundo da lagoa se impermeabilizar sozinho.
K < 10-9 No h risco de contaminao.
K > 10-9 Caso acontea a utilizao da gua subterrnea para abastecimento
domstico, estudos hidrogeolgicos devem ser efetuados.
A impermeabilizao do fundo da lagoa, segundo Jordo e Pessoa (2005) e Rocha (1995),
quando necessria, pode ser realizada atravs das seguintes tcnicas construtivas:
Camada mnima de argila de 40 cm compactada. Revestimento asfltico. Geomembranas ou lenis de plsticos. Solo-cimento. Soda custica, tcnica no muito usada no meio tcnico.
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Quando h necessidade de impermeabilizar, deve-se analisar a tcnica que trar mais
viabilidade econmica, associada praticidade e confiabilidade construtiva.
d) Balano Hdrico
Para que um sistema de lagoas de estabilizao mantenha o nvel dgua timo, para uma
adequada operao, necessrio que se estabelea o seguinte balano hdrico (MARA et al.,
1992) :
Qmdia 0,001. AT [ ( P- E ) + I], onde:
Qmdia = Vazo mdia afluente ao sistema (m/dia);
AT = rea total das lagoas (m);
P = Precipitao mdia mensal convertida em mdia diria (mm/dia);
E = Evaporao mdia mensal convertida em mdia diria (mm/dia);
I = Taxa de infiltrao (mm/dia).
O no cumprimento do balano hdrico pode desencadear problemas futuros, no momento
da operao, como perda por infiltrao ou evaporao excessiva, comprometendo o nvel de
gua na lagoa.
e) Desmatamento, Raspagem, Escavao e Escarificao do Terreno Esta fase compreende a etapa de preparao propriamente do terreno para a construo do
sistema de lagoas de estabilizao, utilizando-se taludes de terra, a saber:
I) Desmatamento: compreende a derrubada e o desenraizamento das rvores existentes na rea a
ser ocupada pela lagoa e vias de acesso. Esse desmatamento poder ser feito manual ou
mecanicamente, devendo ser bem realizado, pois, caso contrrio, trar o inconveniente de razes
mal removidas brotarem novamente. Aps realizado o desmatamento, feito o destocamento e a
remoo de vegetais de pequeno porte, muitas vezes queimados no prprio local.
II) Raspagem: a raspagem feita atravs de mquinas tipo motoniveladoras, tendo como
objetivo remover a camada superficial considerada inadequada para o aproveitamento nas obras
da lagoa, at se obter uma rea isenta de qualquer entulho vegetal.
III) Escavao: esta a fase mais importante no processo de construo de lagoas e a que exige
um planejamento mais detalhado, pois esse planejamento que acarretar grande economia na
obra de movimento de terra. Numa escavao de lagoa, podem surgir duas situaes: i) o material
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escavado aproveitvel, procurando-se aproveitar os volumes de cortes com os volumes de
aterros nos prprios diques, de maneira a minimizar o movimento de terra. ii) o material escavado
no aproveitvel: o caso de terreno com muita matria orgnica (turfa) ou arenoso. Neste
caso, o material escavado no pode ser aproveitado para a construo dos diques, devendo ser
afastado do local. Para a construo dos aterros, deve ser feito emprstimo de terras o mais
prximo do local. A compactao dos diques e do fundo obedece s mesmas normas adotadas nas
obras de estradas e barragens de terra, consistindo de camadas sucessivas de terra com controle
de umidade e adensamento. Nesta fase, caso haja ocorrncia de precipitaes, devem ser dadas
condies de escoamento para as guas acumuladas. No Nordeste brasileiro, comum o uso de
taludes em alvenaria e concreto armado, isentando por completo esta fase de escavao e
preparao de taludes de terras. O procedimento para execuo em concreto armado, neste caso,
anlogo ao da construo de um reservatrio apoiado, sem fundo e sem a laje de cobertura.
IV) Escarificao: esta fase procede a escavao, sendo necessria no fundo da lagoa e nos
taludes, de forma a se obter uma melhor aderncia dos diques e da camada de fundo com o solo
escavado. Nesta etapa, empregam-se tratores com arados especiais para promover a escarificao.
f) As Dimenses da Lagoa de Estabilizao
No pr-dimensionamento, as dimenses determinadas da lagoa so a meia profundidade.
Entretanto, as dimenses das lagoas no fundo, ao nvel dgua e na crista do talude, dependem da
inclinao no talude externo. A Figura 03 modificada, de Mendona (1990), sintetiza as
expresses usadas para o clculo dessas dimenses. Antes da aplicao das expresses, deduzidas
por semelhanas de tringulos, admitir-se- que o talude externo tenha uma declividade de 1 : n
(vertical/horizontal) e que essa declinao varia como foi visto de 1 para 1,5-8 e o ngulo ,
varia de 18 a 26.
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Figura 03 Dimenses do fundo e da parte superior da lagoa.
Baseando-se na Figura 03, as expresses foram deduzidas atravs da semelhana de tringulo, a
saber:
a) Para a largura:
I) Largura a meia profundidade (B): esta dimenso calculada na fase de pr-dimensionamento.
II) Largura ou comprimento do fundo ( b ): calculada pela expresso b = B n H, sendo B =
largura a meia profundidade; n = inclinao do talude interno; H= profundidade da lagoa.
III) Largura ou comprimento da parte correspondente ao nvel mximo da lagoa ( B ):
calculada pela expresso B = b + 2.n.H
IV) Largura na crista do talude ou ao nvel mximo da lagoa (B ): calculada pela expresso,
B = B+ 2.n
b) Para o comprimento: I) Comprimento a meia profundidade ou ao N.A (L): esta dimenso calculada na fase de pr-
dimensionamento.
II) Comprimento do fundo ( l ): calculado pela expresso l = L n H, sendo L = comprimento
a meia profundidade; n = inclinao do talude interno; H= profundidade da lagoa.
III) Comprimento da parte correspondente ao nvel mdio da lagoa ( L ): calculado pela
expresso L = l + 2.n.H
X
f
N.A a m eia profundidade
N.A Mdio
l = L-nH
L
L
HH/2
H/2
f
n
1 f = 18 a 26.
n= obedece a relao de 1 para 1,5 -8
Folga, varia de 0,5m -1,0m
L
N.A Mxim o
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IV) Comprimento na crista do talude ou nvel mximo (L ) : calculado pela expresso a
seguir, lembrando que aqui no haver contato com a parte lquida da lagoa; L = L+ 2.n g) Diques
Os diques so pequenas barragens, geralmente de terra, formados pelos taludes internos em
contato com o lquido da lagoa e pelos taludes externos. So construdos com o objetivo de
manter a capacidade de armazenamento do lquido para a lagoa de estabilizao. Esses diques
devem obedecer rigorosamente forma do projeto, evitar reas mortas, ser afastados de cursos
dguas de velocidade excessiva de arraste do material das margens etc. Os elementos integrantes
de um dique em lagoas de estabilizao so:
I) Folga ou borda livre: corresponde altura livre entre o nvel dgua mximo e o coroamento do
dique.
II) Coroamento: corresponde pista resultante da compactao do material utilizado para a
construo dos diques. Sua largura fixada em funo dos estudos econmicos e da sua
utilizao, ou seja, movimentao de mquina durante a construo, trfego das equipes de
operao e manuteno e possibilidade de acrscimo da altura do dique numa possvel
necessidade.
III) Taludes: so as partes laterais que formam os diques.
IV) Bermas: so prolongamentos dos diques externos, com a finalidade de conter a linha de
infiltrao, nos casos em que a infiltrao atinge a parte externa dos diques. E, para o controle de
infiltrao, recomendvel que sejam construdos drenos-filtros, cujas finalidades so evitar a
revncia (que a sada da gua para o talude externo) e servir de filtro gua percolada, retendo
os materiais carreados.
A Figura 04 mostra os elementos integrantes de um dique de lagoas de estabilizao. O
Quadro 05 sintetiza os aspectos construtivos dos taludes. interessante salientar que a construo
dos taludes exteriores deve-se dar mediante estudos de investigao geotcnica e da mecnica dos
solos. recomendvel a construo de via de acesso em sistemas maiores, que permita a
passagem de caminhes e mquinas, quando o sistema estiver em processo de limpeza. Como
tambm rampas de acesso em lagoas anaerbias ou facultativas primrias, para remoo de lodos,
durante o processo de limpeza.
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coroamento
Talude interno
Talude externo
N.A Borda livre ou folgaProteo do talude interno
Impermeabilizao fundo da lagoa
horizontal
vertical
Bermas, para evitar infiltrao externaDiquengulo de inclinao
Dreno-filtro
Figura 04 - Detalhes e elementos constituintes de um dique de lagoa de estabilizao.
h) Pr-Tratamento e Medio de Vazes
Em todo sistema de tratamento de esgoto, indispensvel a construo da etapa de pr-
tratamento e medio de vazo, contendo: i) gradeamento com material inoxidvel ou
galvanizado; ii) desarenadores com duas cmaras em paralelo, compostas por comportas que
permitam, no caso de limpezas, a sua completa vedao; iii) Calhas Parshall pr-fabricadas, tendo
como finalidade a medio de vazo afluente e controladores de velocidades horizontais nas
etapas anteriores: grade e desarenador.
A etapa preliminar importante, pois, no gradeamento, faz-se a remoo dos slidos
grosseiros, evitando-se, assim, o carreamento para o interior da lagoa ou at obstruindo as
tubulaes de entrada. Em lagoas de pequeno e mdio porte, a limpeza manual a mais
recomendada, devido praticidade na operao. As mecanizadas geralmente so usadas em
lagoas de grande porte. A caixa de areia ou desarenador tem sua importncia, pois objetiva a
remoo dos slidos sedimentveis, evitando, assim, que a areia sedimente prximo entrada,
ocasionando problemas localizados ou sendo incorporada ao volume de lodo acumulado ao longo
dos anos de operao do sistema, gerando, desse modo, as ilhas de slidos decantveis e
reduzindo a eficincia da lagoa. A medio de vazo importante, pois afere a carga hidrulica
afluente ao sistema, o TDH, o diagnstico operacional da lagoa, a possibilidade da determinao
de infiltrao etc.
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Item
Comentrios
Inclinao do talude interno
Inclinao usual: 1:2 a 1:3 Inclinao mnima: 1:6 (V/H), evitar reas com pouca profundidade, possibilitando
crescimento de vegetao. Inclinao mxima: 1:2 (funo da estabilidade do terreno) Terrenos argilosos: inclinao superior a 1:2 Terrenos arenosos: inclinao entre 1:3 a 1:6
Inclinao do talude externo
Inclinao usual: 1:1,5 a 1:2 Terrenos argilosos: inclinao superior a 1:2,5 Terrenos arenosos: inclinao entre 1:5 a 1:8
Coroamento do talude (pista na crista do talude)
Largura superior a 1,5m; usualmente entre 2,0m e 4,0m. Esta dimenso deve permitir a movimentao das mquinas durante a construo, o trfego das equipes de manuteno e operao e a possibilidade de acrscimo da altura do dique, se necessrio.
Borda livre ou folga
Pequenas lagoas (< 1ha de rea): adotar 0,5m; entre 1-3 ha: 0,5-1,0m Lagoas maiores, usa-se a frmula: borda livre = [log(rea nvel mdio lagoa)]0,5 1.(rea
em m). Finalidades: segurana contra aumento do nvel dgua alm das condies de projeto
(obstruo da sada, efeito de ventos fortes, nova concepo de projeto) e segurana contra recalque do terreno devido ao eventual afundamento do prprio dique.
Impermeabilizao Caso o material do dique seja extremamente permevel, pode ser necessria a impermeabilizao do macio do dique com a argila, geomembranas, estacas-pranchas ou lajes de concreto.
Aps compactao, o coeficiente de permeabilidade deve ser < 10-7m/s. Proteo dos taludes internos
Os taludes internos, no ponto de contato com o nvel da gua, devem ser protegidos contra as ondas, eroso e crescimento de vegetais.
O crescimento de vegetao possibilita o desenvolvimento de mosquitos nas lagoas (ovos postos na gua, na sombra causada pela vegetao).
Os tipos de proteo mais empregados so o rip-rap (pedras com tamanhos de 15-20cm), lajes de concreto (espessura entre 7-13cm, levemente armada), placas de concreto, argamassa armada, pavimentao asfltica ou geomembrana.
Proteo descontnua com pedras possibilita o crescimento de vegetao. A proteo deve se estender por pelo menos 0,5 m acima e 0,5m abaixo do nvel
dgua. Acima da proteo deve-se colocar brita ou grama no restante do talude.
Talude externo O talude externo deve ser gramado, de forma a proteger contra a eroso. Canto dos taludes As esquinas das lagoas devem ser ligeiramente arredondadas, visando facilitar a
construo e a manuteno, e evitando pequenas zonas mortas. Material dos taludes
Os diques devem ser construdos de terra, de preferncia do prprio local ocupado. O material deve ser denso, fino, coeso e bem granulado.
A sua constituio deve ser de (a) terra limpa, isenta de pedras e matria orgnica e (b) de argila com um pouco de areia.
Drenagem pluvial Em lagoas que possuam alguma lateral constituda por um talude natural (ex: morro), deve-se efetuar a drenagem pluvial atravs de canaletas paralelas a esta lateral, evitando a passagem da gua pluvial por cima do talude.
Bermas As bermas devem ser construdas nos diques externos ou internos, quando o terreno for muito permevel, evitando assim a infiltrao.
Quadro 05 Detalhamento sucinto de aspectos construtivos dos taludes de lagoas de estabilizao. Fonte: Adaptado de Von Sperling (2002); Oakley (2005).
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i) Configurao das Lagoas
O tratamento de esgoto em lagoas pode ser realizado em uma, duas, trs ou mais lagoas,
sendo o conjunto desta denominado de sistema de lagoas de estabilizao. As configuraes
para esse tipo de sistema podem ser diversas, conforme mostram as Figuras 05 a 07 abaixo.
Entretanto a prtica tem demonstrado que o tratamento biolgico em lagoas de estabilizao em
srie mais eficiente que em uma nica lagoa com rea equivalente. No Nordeste brasileiro, mas
precisamente no Rio Grande do Norte, 60% dos sistemas de lagoas de estabilizao tm a
configurao de lagoa facultativa primria seguida por lagoa de maturao (SILVA FILHO et al.,
2006). Essas lagoas podem ser arranjadas em srie ou paralelo, sendo:
I) Operao em srie: nesta configurao, o esgoto flui de uma unidade para outra; a primeira
lagoa, quando recebe esgoto bruto denominada lagoa primria. Quando o esgoto j entra
tratado numa segunda lagoa em srie, esta recebe o nome de secundria e assim
sucessivamente. Esta denominao, no que concerne entrada dos esgotos, vlida para lagoas
anaerbias, facultativas e de maturao.
II) Operao em paralelo: neste tipo de configurao, duas ou mais clulas recebem,
simultaneamente, vazes e cargas orgnicas proporcionais s suas capacidades, podendo receber
esgoto bruto ou efluentes pr-tratados de unidades que as antecedem, uma vez que esse arranjo
proporciona melhor distribuio dos slidos sedimentveis e oferece a flexibilidade de retirar,
provisoriamente, um ou mais clula para limpeza e redistribuir, durante essa operao, a carga
nas demais unidades.
Em ambas as configuraes, pode ocorrer a utilizao da recirculao, pela qual, atravs da
utilizao de bombas, se faz com que o esgoto retorne de uma lagoa qualquer de uma associao
em srie para a entrada da prpria lagoa ou para qualquer outra precedente. A recirculao,
embora muitas vezes considerada uma sofisticao desnecessria e dispendiosa no tratamento de
esgoto por meio de lagoa de estabilizao, pode trazer alguns benefcios ou vantagens, quais
sejam:
Em lagoas facultativas primrias, considerada indispensvel, pois corrige a deficincia do oxignio dissolvido decorrente da estratificao trmica, previne odores e evita
surgimento de zonas anaerbias no interior da lagoa.
Propicia que certas espcies de algas no-mveis e p
