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reator uasb - Funasa

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FUNASA<br />

IV Seminário Internacional de Engenharia de Saúde Pública<br />

Belo Horizonte, 18-22 março 2013<br />

Painel: Esgotamento Sanitário<br />

TECNOLOGIAS DE TRATAMENTO DE<br />

ESGOTOS<br />

Marcos von Sperling<br />

Universidade Federal de Minas Gerais


INTRODUÇÃO


Tópicos solicitados pela FUNASA<br />

• Estado da arte da tecnologia (principalmente na<br />

área de atuação da FUNASA)<br />

• Tecnologias convencionais e alternativas<br />

• Custo<br />

• Operação e manutenção<br />

• Eficiência<br />

• Porte populacional<br />

• Inovações tecnológicas (pesquisas e escala real)<br />

• Legislação ambiental


Distribuição populacional dos municípios no Brasil<br />

Faixa de população (hab)<br />

Fonte: IBGE – Censo 2010<br />

Até 5.000 hab: 23% dos municípios 2% da população<br />

Até 10.000 hab: 45% dos municípios 7% da população<br />

Até 20.000 hab: 70% dos municípios 17% da população


Relação entre cobertura e porte da comunidade<br />

Cobertura (%)<br />

100<br />

90<br />

80<br />

70<br />

60<br />

50<br />

40<br />

30<br />

20<br />

10<br />

0<br />

abastecimento de agua esgotos<br />

Slide retirado de Heller (2011) – Políticas públicas em saneamento<br />

Mais de 200000<br />

50.000 - 200.000<br />

20.000 - 50.000<br />

5.000 - 20.000<br />

Ate 5.000


LEGISLAÇÃO PARA PROTEÇÃO DOS<br />

CORPOS D´ÁGUA


RESOLUÇÕES CONAMA 357/2005 e 430/2011<br />

Padrões do corpo d´água e de lançamento<br />

Maior controle sobre os padrões de lançamento,<br />

mas necessidade de cumprir também padrões do<br />

corpo d’água


PARÂMETROS DE INTERESSE PARA ESGOTOS SANITÁRIOS<br />

RESOLUÇÃO CONAMA 357/05 - CORPOS DE ÁGUA DOCE<br />

Parâmetro Unidade Águas doces<br />

1 2 3 4<br />

DBO 5 mg/L 3 5 10<br />

OD mg/L 6 5 4 2<br />

N amoniacal total (pH7,5) mgN/L 3,7 3,7 13,3<br />

N amoniacal total (7,5


RESOLUÇÃO CONAMA 357/2005<br />

Razões de diluição necessárias para atendimento aos<br />

padrões da Classe 2, usando equação da mistura<br />

Concentrações típicas nos esgotos domésticos<br />

Parâmetro Esgoto<br />

bruto<br />

Efluente<br />

primário<br />

Efluente<br />

secundário<br />

Efl. secund.<br />

+ lagoa<br />

matur.<br />

DBO5 (mg/l) 350 240 35 30<br />

OD (mg/l) 0,0 0,0 1,0 6,0<br />

CF (org/100 ml) 1 x 10 7 7 x 10 6 1 x 10 6 1 x 10 3<br />

Simples equação da mistura<br />

(concentrações no ponto da mistura,<br />

assumindo Cr=0 para DBO e coli)<br />

C<br />

o<br />

<br />

C<br />

r<br />

. Q<br />

Q<br />

r<br />

r<br />

C<br />

Q<br />

Q<br />

Razão diluição <br />

Q<br />

e<br />

e<br />

. Q<br />

r<br />

e<br />

e<br />

<br />

(C<br />

(C<br />

e<br />

C<br />

perm<br />

perm<br />

C<br />

r<br />

)<br />

)<br />

Coli fecais<br />

OD<br />

DBO5<br />

1 10 100 1000 10000<br />

RAZÃO DE DILUIÇÃO (Qrio/Qefl)<br />

Efl.sec+matur.<br />

Efl.secund.<br />

Efl.primário<br />

Esg. bruto


INFLUÊNCIA DA % DE COLETA/TRATAMENTO DOS ESGOTOS E<br />

DA % DE REMOÇÃO DE COLIFORMES NO TRATAMENTO DOS<br />

ESGOTOS NA CONCENTRAÇÃO GLOBAL RESULTANTE<br />

Exemplo: coliformes no esgoto bruto: 1,00x10 8 NMP/100ml<br />

Cobertura de coleta e tratamento: 90%<br />

Eficiência de remoção de coliformes na ETE: 90%<br />

1x10 8<br />

1x10 8<br />

ETE<br />

1x10 7<br />

1,90x10 7


INFLUÊNCIA DA % DE COLETA/TRATAMENTO DOS ESGOTOS E<br />

DA % DE REMOÇÃO DE COLIFORMES NO TRATAMENTO DOS<br />

ESGOTOS NA CONCENTRAÇÃO GLOBAL RESULTANTE<br />

Exemplo: coliformes no esgoto bruto: 1,00x10 8 NMP/100ml<br />

Cobertura de coleta e tratamento: 90%<br />

Eficiência de remoção de coliformes na ETE: 99,999%<br />

1x10 8<br />

1x10 8<br />

ETE<br />

1x10 3<br />

1,00x10 7


INFLUÊNCIA DA % DE COLETA/TRATAMENTO DOS ESGOTOS E<br />

DA % DE REMOÇÃO DE COLIFORMES NO TRATAMENTO DOS<br />

ESGOTOS NA CONCENTRAÇÃO GLOBAL RESULTANTE<br />

Exemplo: coliformes no esgoto bruto: 1,00x10 8 NMP/100ml<br />

Cobertura de coleta e tratamento: 99%<br />

Eficiência de remoção de coliformes na ETE: 99,999%<br />

1x10 8<br />

1x10 8<br />

ETE<br />

1x10 3<br />

1,00x10 6


INFLUÊNCIA DA % DE COLETA/TRATAMENTO DOS ESGOTOS E<br />

DA % DE REMOÇÃO DE COLIFORMES NO TRATAMENTO DOS<br />

ESGOTOS NA CONCENTRAÇÃO GLOBAL RESULTANTE<br />

Exemplo: coliformes no esgoto bruto: 1,00x10 8 NMP/100ml<br />

Cobertura de coleta e tratamento: 99,999%<br />

Eficiência de remoção de coliformes na ETE: 99,999%<br />

1x10 8<br />

1x10 8<br />

ETE<br />

1x10 3<br />

2,00x10 3


INFLUÊNCIA DA % DE COLETA/TRATAMENTO DOS ESGOTOS E<br />

DA % DE REMOÇÃO DE COLIFORMES NO TRATAMENTO DOS<br />

ESGOTOS NA CONCENTRAÇÃO GLOBAL RESULTANTE<br />

Porcentagem do<br />

esgoto<br />

gerado que é<br />

coletado<br />

e tratado<br />

Exemplo: coliformes no esgoto bruto: 1,00E+8<br />

Eficiência na remoção de coliformes no tratamento dos<br />

esgotos<br />

0% 90% 99% 99,9% 99,99% 99,999% 99,9999%<br />

99,99999<br />

%<br />

99,999999<br />

%<br />

0 log 1 log 2 log 3 log 4 log 5 log 6 log 7 log 8 log<br />

0% 1,000E+8 1,000E+8 1,000E+8 1,000E+8 1,000E+8 1,000E+8 1,000E+8 1,000E+8 1,000E+8<br />

10% 1,000E+8 9,100E+7 9,010E+7 9,001E+7 9,000E+7 9,000E+7 9,000E+7 9,000E+7 9,000E+7<br />

20% 1,000E+8 8,200E+7 8,020E+7 8,002E+7 8,000E+7 8,000E+7 8,000E+7 8,000E+7 8,000E+7<br />

30% 1,000E+8 7,300E+7 7,030E+7 7,003E+7 7,000E+7 7,000E+7 7,000E+7 7,000E+7 7,000E+7<br />

40% 1,000E+8 6,400E+7 6,040E+7 6,004E+7 6,000E+7 6,000E+7 6,000E+7 6,000E+7 6,000E+7<br />

50% 1,000E+8 5,500E+7 5,050E+7 5,005E+7 5,001E+7 5,000E+7 5,000E+7 5,000E+7 5,000E+7<br />

60% 1,000E+8 4,600E+7 4,060E+7 4,006E+7 4,001E+7 4,000E+7 4,000E+7 4,000E+7 4,000E+7<br />

70% 1,000E+8 3,700E+7 3,070E+7 3,007E+7 3,001E+7 3,000E+7 3,000E+7 3,000E+7 3,000E+7<br />

80% 1,000E+8 2,800E+7 2,080E+7 2,008E+7 2,001E+7 2,000E+7 2,000E+7 2,000E+7 2,000E+7<br />

90% 1,000E+8 1,900E+7 1,090E+7 1,009E+7 1,001E+7 1,000E+7 1,000E+7 1,000E+7 1,000E+7<br />

99% 1,000E+8 1,090E+7 1,990E+6 1,099E+6 1,010E+6 1,001E+6 1,000E+6 1,000E+6 1,000E+6<br />

99,9% 1,000E+8 1,009E+7 1,099E+6 1,999E+5 1,100E+5 1,010E+5 1,001E+5 1,000E+5 1,000E+5<br />

99,99% 1,000E+8 1,001E+7 1,010E+6 1,100E+5 2,000E+4 1,100E+4 1,010E+4 1,001E+4 1,000E+4<br />

99,999% 1,000E+8 1,000E+7 1,001E+6 1,010E+5 1,100E+4 2,000E+3 1,100E+3 1,010E+3 1,001E+3<br />

99,9999% 1,000E+8 1,000E+7 1,000E+6 1,001E+5 1,010E+4 1,100E+3 2,000E+2 1,100E+2 1,010E+2<br />

99,99999% 1,000E+8 1,000E+7 1,000E+6 1,000E+5 1,001E+4 1,010E+3 1,100E+2 2,000E+1 1,100E+1


TECNOLOGIAS DE<br />

TRATAMENTO DE ESGOTOS


SISTEMAS DE TRATAMENTO TRADICIONAIS<br />

Principal objetivo dos sistemas abaixo: redução da<br />

matéria orgânica (nível secundário de tratamento)<br />

• Lagoas de estabilização<br />

• Disposição controlada no solo<br />

• Sistemas alagados construídos<br />

• Reatores anaeróbios<br />

• Lodos ativados<br />

• Reatores aeróbios com biofilme<br />

Sistemas<br />

naturais Sistemas<br />

simplificados<br />

Sistemas<br />

mecanizados


SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS<br />

• No Brasil, não há limitação tecnológica para o<br />

tratamento dos esgotos<br />

• Soluções consolidadas + alternativas recentes<br />

• Pesquisas: Prosab/FINEP + FUNASA


CePTS – Centro de Pesquisa e<br />

Treinamento em Saneamento<br />

(UFMG/Copasa)<br />

ETE Arrudas, Belo Horizonte<br />

Download de video e folheto: www.desa.ufmg.br


CePTS – Centro de Pesquisa e Treinamento em<br />

Saneamento (UFMG/Copasa)<br />

ETE Arrudas, Belo Horizonte<br />

CePTS<br />

decantador<br />

primário<br />

tanque de<br />

aeração<br />

decantador<br />

secundário<br />

ETE Arrudas – BH (1,4 milhão de habitantes)


CePTS – Centro de Pesquisa e Treinamento em<br />

Saneamento (UFMG/Copasa)<br />

ETE Arrudas, Belo Horizonte


REATORES ANAERÓBIOS


REATORES ANAERÓBIOS<br />

Sistema fossa séptica – filtro anaeróbio<br />

Tanque séptico de<br />

câmara única<br />

Filtro anaeróbio


REATORES ANAERÓBIOS<br />

Reator UASB<br />

ETE Experimental Arrudas – UFMG / COPASA<br />

Ferro-cimento; 250 hab


ETE Experimental Arrudas – UFMG / COPASA<br />

UASB + filtro biológico percolador<br />

Fibra de vidro; 500 hab<br />

REATORES ANAERÓBIOS<br />

Reator UASB<br />

ETE Experimental Arrudas – UFMG / COPASA<br />

UASB; Aço carbono; 700 hab


REATORES ANAERÓBIOS<br />

Decantador<br />

ETE São Sebastião – DF (Caesb) – 77.000 hab<br />

Reator UASB<br />

Separador<br />

trifásico<br />

Tubulação<br />

de gás


Reator UASB<br />

ETE Bacanga - São Luís<br />

REATORES ANAERÓBIOS<br />

Reator UASB<br />

Tratam prelim


ETE Onça, Belo Horizonte (COPASA)<br />

1 milhão de habitantes<br />

REATORES ANAERÓBIOS<br />

Reator UASB


Afluente<br />

- Contribuição de<br />

águas pluviais<br />

- Materiais inertes<br />

- Óleos e graxas<br />

REATORES UASB<br />

Possíveis pontos de melhorias<br />

Biogás<br />

- Tratamento<br />

- Recuperação de energia<br />

Gás residual<br />

- Tratamento<br />

- Recuperação de energia?<br />

Lodo<br />

- Materiais inertes<br />

- Patógenos<br />

- Desidratação<br />

Efluente<br />

- Remoção de H 2S<br />

- Remoção de CH 4<br />

- Recuperação de<br />

energia?<br />

Desafios adicionais: controle de maus odores, corrosão e<br />

escuma<br />

Fonte: adaptado de Chernicharo (2010)


REATOR UASB +<br />

PÓS-TRATAMENTO


NECESSIDADE DE PÓS-TRATAMENTO DO<br />

EFLUENTE ANAERÓBIO<br />

Eficiências de remoção em <strong>reator</strong>es UASB tratando<br />

esgotos sanitários:<br />

DBO e DQO: ~ 60-70%<br />

N e P: bem baixa (incorporação na biomassa)<br />

Patógenos: coliformes: ~ 80%; ovos de<br />

helmintos: ~ 80%<br />

Pós-tratamento


TECNOLOGIAS DE TRATAMENTO DE ESGOTOS<br />

Reator UASB + pós-tratamento<br />

Qualquer das tecnologias usadas para o<br />

tratamento do esgoto bruto pode ser utilizada<br />

como pós-tratamento<br />

Vantagens:<br />

• Certa redução nos custos de implantação<br />

• menor volume e área das unidades<br />

• Grande redução nos custos de operação<br />

• menor consumo de energia<br />

• menor quantidade de lodo a ser disposto


LAGOAS DE POLIMENTO


REATOR UASB - LAGOA FACULTATIVA<br />

Itabira (7.000 hab)


REATOR UASB - LAGOA FACULTATIVA<br />

Juramento (1.500 hab)


REATOR UASB - LAGOA FACULTATIVA<br />

Samambaia (180.000 hab)<br />

Reator UASB -<br />

Lagoa facultativa -<br />

Lagoa de alta taxa -<br />

Lagoa de maturação


REATOR UASB - LAGOA DE POLIMENTO TIPO<br />

MATURAÇÃO<br />

CePTS UFMG/COPASA - 250 hab


DIMENSIONAMENTO DE LAGOAS DE<br />

POLIMENTO<br />

Dimensionamento como lagoas de maturação<br />

Taxa de aplicação orgânica superficial não é tão<br />

importante<br />

Parâmetros de projeto:<br />

• Número de lagoas em série<br />

• Tempo de detenção hidráulica<br />

• Profundidade<br />

• Geometria (relação L/B)


DBO EFLUENTE<br />

DBO total = DBO solúvel + DBO particulada<br />

DBO solúvel: função do tipo de <strong>reator</strong><br />

DBO particulada: função da quantidade de SS (algas) na lagoa<br />

Conc (mg/L)<br />

400<br />

350<br />

300<br />

250<br />

200<br />

150<br />

100<br />

50<br />

0<br />

DBO<br />

DBOpart<br />

DBOfilt<br />

Bruto UASB L1 L2 L3 L4<br />

CePTS UFMG/Copasa: <strong>reator</strong> UASB + 4 lagoas de polimento (250 hab)<br />

Matéria<br />

solúvel<br />

pouco<br />

importante


REDUÇÃO DA DBO PARTICULADA<br />

Polimento do efluente de lagoas<br />

Filtro grosseiro: brita 3 ou pedra<br />

de mão (ETE Experimental<br />

UFMG-COPASA)<br />

Taxa de aplicação: ~ 1 m 3 /d por<br />

m 3 de leito


LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO<br />

Polimento do efluente de lagoas (flotação)<br />

ETE Samambaia (Caesb, DF – 180.000 hab)<br />

Efluente da última lagoa (cloreto<br />

férrico na calha Parshall)<br />

Raspagem do sobrenadante (algas)<br />

Mistura lenta e flotação<br />

Efluente final


Conc (mg/L)<br />

REATOR UASB - LAGOA DE POLIMENTO<br />

Remoção de nitrogênio<br />

Distribuição do nitrogênio ao longo do sistema<br />

40<br />

35<br />

30<br />

25<br />

20<br />

15<br />

10<br />

5<br />

0<br />

NITROGÊNIO<br />

N nitrato<br />

N org<br />

N amon<br />

Bruto UASB L1 L2 L3 L4<br />

CePTS UFMG/Copasa: <strong>reator</strong> UASB + 4 lagoas de polimento (250 hab)


1e10<br />

1e9<br />

1e8<br />

1e7<br />

1e6<br />

1e5<br />

10000<br />

1000<br />

100<br />

10<br />

1<br />

REMOÇÃO DE ORGANISMOS PATOGÊNICOS<br />

EM LAGOAS DE POLIMENTO<br />

UFMG - ARRUDAS (escala de demonstração)<br />

EB UASB L1 L2 L3 L4<br />

Max<br />

Min<br />

75%<br />

25%<br />

Median


LAGOAS FACULTATIVAS, MATURAÇÃO E POLIMENTO<br />

Eficiência de remoção de coliformes (unidades log)<br />

LOG UNITS REMOVED<br />

186 lagoas no mundo<br />

LOG UNITS REMOVED IN EACH POND OF THE SERIES<br />

3,5<br />

3,0<br />

2,5<br />

2,0<br />

1,5<br />

1,0<br />

0,5<br />

0,0<br />

PRIM SEC MAT1 MAT2 MAT345<br />

CATEGORY<br />

Median<br />

25%-75%<br />

5%-95%


LAGOAS FACULTATIVAS, MATURAÇÃO E POLIMENTO<br />

Alternativa às lagoas em série: lagoas chicaneadas<br />

Samambaia (180.000 hab)


Coeficiente de decaimento (K b) - fluxo disperso<br />

Kb (1/d)<br />

LAGOAS FACULTATIVAS, MATURAÇÃO E POLIMENTO<br />

Lagoas<br />

rasas!<br />

6,0<br />

5,0<br />

4,0<br />

3,0<br />

2,0<br />

1,0<br />

0,0<br />

Kb disp (20o C) vs depth H<br />

186 lagoas no mundo<br />

0,00 1,00 2,00 3,00<br />

H (m)<br />

K b = 0.549.H –1.456<br />

H = pond depth (m)<br />

L = pond length (m)<br />

B = pond breadth (m)<br />

1,E+10<br />

1,E+08<br />

1,E+06<br />

1,E+04<br />

1,E+02<br />

1,E+00<br />

Effluent coli estimated x observed<br />

Estim d = 1/(L/B)<br />

1,E+00 1,E+02 1,E+04 1,E+06 1,E+08 1,E+10<br />

Obs


600<br />

500<br />

400<br />

300<br />

200<br />

100<br />

10<br />

9<br />

8<br />

7<br />

6<br />

5<br />

4<br />

3<br />

2<br />

1<br />

0<br />

0<br />

UFV<br />

UFV<br />

UFPE<br />

PE<br />

REMOÇÃO DE OVOS DE HELMINTOS<br />

ESG O T O BRUT O<br />

ITAB-REAL<br />

ARRUDAS<br />

ITAB-PILO TO<br />

EFLUENTE LAGOA 1<br />

ITAB-REAL<br />

ARRUDAS<br />

ITAB-PILOTO<br />

Max<br />

Min<br />

75%<br />

25%<br />

Median<br />

Max<br />

Min<br />

75%<br />

25%<br />

Median<br />

Lagoas de polimento investigadas no PROSAB<br />

USP<br />

300<br />

250<br />

200<br />

150<br />

100<br />

7<br />

6<br />

5<br />

4<br />

3<br />

2<br />

1<br />

0<br />

50<br />

0<br />

EFLUENTE UASB<br />

UFV UFPE ITAB-REAL ITAB-PILOTO ARRUDAS<br />

EFLUENTE FINAL<br />

UFV-L3 ITAB-PILOTO-L2 ARRUDAS-L4<br />

Max<br />

Min<br />

75%<br />

25%<br />

Median<br />

Max<br />

Min<br />

75%<br />

25%<br />

Median


LAGOAS DE POLIMENTO<br />

Remoção de ovos de helmintos<br />

Ovo s / g T S)<br />

Ovos no lodo de uma lagoa chicaneada<br />

1200<br />

1000<br />

800<br />

600<br />

400<br />

200<br />

0<br />

OV OS DE HEL M INT OS NO L ODO - V IÁ V EIS E NÃ O V IÁ V EIS<br />

V iá v e is N ã o v iá v e is<br />

En tr a d a C h ic a n a 1 C h ic a n a 2 C h ic a n a 3 C h ic a n a 4 S a íd a<br />

Po n to s d e am o s tr ag e m d e n tr o d a lag o a ch ican e ad a<br />

Itabira (piloto) – Lagoa com 4 chicanas<br />

Soares (2002)


ESCOAMENTO SUPERFICIAL


DISPOSIÇÃO CONTROLADA NO SOLO<br />

Escoamento superficial<br />

Escoamento<br />

superficial<br />

Taxa: 0,2 a 0,5 m 3 /h por metro de largura da rampa<br />

Comprimento das rampas: 30 a 45 m<br />

Declividade: 2 a 8%<br />

Experimentos na ETE Nova<br />

Vista – Itabira (MG)<br />

300 hab<br />

Efluente de <strong>reator</strong> UASB


DISPOSIÇÃO CONTROLADA NO SOLO<br />

Escoamento superficial<br />

Distribuição do afluente<br />

Coleta do efluente<br />

ETE São Sebastião – DF (Caesb)<br />

Pop. projeto = 78.000 hab; área do escoamento superficial = 19 ha (2,4 m 2 hab)


SISTEMAS ALAGADOS<br />

CONSTRUÍDOS (WETLANDS)


Wetlands construídas de escoamento<br />

horizontal subsuperficial


Wetlands construídas de escoamento horizontal<br />

subsuperficial<br />

Unidade plantada<br />

Unidade não plantada<br />

ETE Experimental UFMG / COPASA<br />

Edital FUNASA 2007<br />

Afluente: efluente de <strong>reator</strong> UASB<br />

H total = 0,40 m<br />

H útil = 0,30 m<br />

Taxa de aplicação = 0,1 m 3 /m 2 .d<br />

TDH = 1,2 d<br />

~ 1,5 m 2 /hab<br />

ETE Experimental UFMG / COPASA


Wetlands construídas de escoamento horizontal<br />

subsuperficial<br />

Concentrações efluentes médias (mg/L)<br />

(três anos e meio de operação – set 2007 a maio 2011)<br />

Reat0r UASB + wetland horizontal<br />

Parâmetros<br />

Esgoto<br />

Bruto<br />

CePTS UFMG/Copasa<br />

UASB<br />

Wetland<br />

plantada<br />

Wetland<br />

não<br />

plantada<br />

DQO 428 155 46 51<br />

DBO 208 70 21 19<br />

SST 246 52 9 7<br />

N amoniacal 27 29 26 27


Wetlands construídas de escoamento horizontal<br />

subsuperficial<br />

Perfil da matéria orgânica ao longo da distância<br />

DQO filtrada – wetland plantada – CePTS UFMG/Copasa


Wetlands construídas de escoamento horizontal<br />

subsuperficial<br />

Colmatação ocorrência de escoamento superficial<br />

CePTS UFMG/Copasa –<br />

50 hab cada


Wetlands construídas de escoamento<br />

vertical


Wetlands construídas de escoamento vertical<br />

CePTS UFMG / COPASA<br />

(100 hab)<br />

(~1 m 2 /hab)<br />

Afluente: esgoto bruto<br />

Brita 0<br />

Brita 1<br />

Brita 3<br />

Camada de impermeabilização - Cimento?


Wetlands construídas de escoamento vertical<br />

Afluente: esgoto bruto<br />

Etapa única de tratamento<br />

Tifton<br />

Sem tratamento do lodo Edital FUNASA 2007


Wetlands construídas de escoamento vertical<br />

Tifton


Wetlands construídas de escoamento vertical<br />

Eficiências medianas de remoção<br />

Unidade plantada, batelada a cada 1 hora<br />

Parâmetro Eficiência mediana (%)<br />

DBO 87<br />

DQO 85<br />

SST 88<br />

NTK 58<br />

Lembrar que as unidades recebem esgoto bruto


Wetlands construídas de escoamento vertical<br />

Remoção de Escherichia coli : 1 a 2 unidades log<br />

Eficiência de remoção dos ovos de helmintos: 99%<br />

(ausência na maior parte das amostras do efluente).<br />

Concentrações no esgoto bruto: 0 a 280 ovos/L.


Wetlands para o controle da poluição<br />

difusa (escoamento superficial)


Wetlands para o controle da poluição difusa<br />

(drenagem pluvial)<br />

Perth, Austrália<br />

Escoamento subsuperficial<br />

Escoamento superficial


FILTROS BIOLÓGICOS<br />

PERCOLADORES


REATORES AERÓBIOS COM BIOFILME<br />

Filtro biológico percolador


REATORES AERÓBIOS COM BIOFILME<br />

Reator UASB - filtro percolador<br />

Itabira – MG (60.000 hab)


REATORES AERÓBIOS COM BIOFILME<br />

Reator UASB - filtro percolador<br />

Sanepar – ETE Sul Londrina (224.000 hab)


REATORES AERÓBIOS COM BIOFILME<br />

Reator UASB - filtro percolador<br />

ETE Vieira – Montes Claros – MG (Copasa)<br />

1ª etapa ~250.000 hab<br />

Fonte: Google


REATORES AERÓBIOS COM BIOFILME<br />

Reator UASB - filtro percolador<br />

ETE Onça – MG (1.000.000 hab)


REATORES AERÓBIOS COM BIOFILME<br />

Reator UASB - filtros percoladores<br />

CePTS UFMG / COPASA – 500 hab


REATORES AERÓBIOS COM BIOFILME<br />

Reator UASB - filtros percoladores<br />

CePTS UFMG / COPASA – 500 hab


REATORES AERÓBIOS COM BIOFILME<br />

Reator UASB - filtros percoladores<br />

CePTS UFMG / COPASA – UASB 500 hab, FBP 250 hab


REATORES AERÓBIOS COM BIOFILME<br />

Filtros percoladores – meios suporte<br />

Conduíte<br />

220 m 2 /m 3<br />

Downflow Hanging Sponge (DHS)<br />

87 m 2 /m 3 (retenção de biomassa intersticial)<br />

Escória alto-forno<br />

60 m 2 /m 3<br />

Anéis plásticos<br />

80 m 2 /m 3


LODOS ATIVADOS


LODOS ATIVADOS<br />

Reator UASB - lodos ativados<br />

Reator UASB<br />

ETE Rio Claro – SP<br />

Lodos ativados


Reatores UASB<br />

LODOS ATIVADOS<br />

Reator UASB - lodos ativados<br />

ETE Betim Central – Copasa (MG) – 370.000 hab<br />

Fonte: Google Images<br />

Tanques de aeração<br />

Decantadores secundários


Fonte: Veolia<br />

LODOS ATIVADOS<br />

Avanços no sistema<br />

MBBR (Moving Bed Bio Reactors)<br />

Reatores de leito móvel aumento da biomassa<br />

leito móvel<br />

bolhas de<br />

ar difuso<br />

detalhe de um anel com<br />

crescimento do biofilme<br />

na superfície<br />

biomassa<br />

suspensa


LODOS ATIVADOS<br />

Avanços no sistema<br />

MBR (Membrane bioreactors) – Bior<strong>reator</strong>es de membranas


LODOS ATIVADOS<br />

Avanços no sistema<br />

Remoção de nitrogênio por rotas microbiológicas<br />

alternativas<br />

Fonte: imagem de Wikipedia<br />

Exemplo: Anammox (ANaerobic<br />

AMMonium Oxidation)<br />

Parte da amônia é oxidada a nitrito;<br />

a amônia restante e o nitrito são<br />

convertidos a N 2


DESEMPENHO DE<br />

ESTAÇÕES DE TRATAMENTO<br />

DE ESGOTOS


ETEs AVALIADAS EM SP E MG<br />

Modalidade<br />

Notação de<br />

referência<br />

Número de<br />

ETEs<br />

Fossa Séptica + Filtro Anaeróbio FS + FA 73<br />

Lagoa Facultativa LF 43<br />

Lagoa Anaeróbia + Lagoa Facultativa LAN+LF 73<br />

Lodos Ativados LA 13<br />

Reator UASB UASB 10<br />

Reator UASB + Pós-tratamento UASB + PÓS 8<br />

TOTAL SISTEMAS 166<br />

Tese de doutorado de Sílvia Corrêa Oliveira (2006); vários trabalhos<br />

publicados; aprofundada análise estatística do desempenho e da<br />

confiabilidade


DBO<br />

DQO<br />

SST<br />

NTK<br />

PT<br />

CF<br />

CONCENTRAÇÕES E EFICIÊNCIAS<br />

Constituinte Unidade FS+FA LF LAN+LF LA UASB UASB+POS<br />

Afluente (mg/L) 665 553 510 315 371 362<br />

Efluente (mg/L) 292 136 89 35 98 42<br />

Eficiência (%) 59 75 82 85 72 88<br />

Afluente (mg/L) 1398 1187 1095 575 715 713<br />

Efluente (mg/L) 730 525 309 92 251 141<br />

Eficiência (%) 51 55 71 81 59 77<br />

Afluente (mg/L) 479 430 411 252 289 334<br />

Efluente (mg/L) 165 216 153 57 85 51<br />

Eficiência (%) 66 48 62 76 67 82<br />

Afluente (mg/L) 78 69 78 47 43<br />

Efluente (mg/L) 61 38 45 22 48<br />

Eficiência (%) 24 44 39 50 -13<br />

Afluente (mg/L) 9 9 11 3 7 7<br />

Efluente (mg/L) 7 4 7 1 6 5<br />

Eficiência (%) 15 46 37 46 -1,0 23<br />

Afluente (org/100mL) 2,9x10 7 5,3x10 7 2,0x10 8 3,7x10 7 1,2x10 8 1,8x10 8<br />

Efluente (org/100mL) 5,5x10 6 1,2x10 6 4,3x10 5 1,3x10 5 3,4x10 7 9,7x10 6<br />

Eficiência Unid log 1,0 1,6 2,2 2,0 0,6 2,8


ETEs AVALIADAS EM SP E MG<br />

1000<br />

800<br />

600<br />

400<br />

200<br />

0<br />

DBO – concentrações efluentes<br />

Concentrações efluentes - DBO (mg/L)<br />

FS+FA<br />

LF<br />

LAN+LF<br />

LA<br />

UASB<br />

UASB+POS


ETEs AVALIADAS EM SP E MG<br />

100<br />

80<br />

60<br />

40<br />

20<br />

0<br />

DBO – Eficiência de remoção<br />

FS+FA<br />

Eficiência de remoção - DBO (%)<br />

LF<br />

LAN+LF<br />

LA<br />

UASB<br />

UASB+POS


ETEs AVALIADAS EM SP E MG<br />

5E+07<br />

5E+06<br />

5E+05<br />

5E+04<br />

5E+03<br />

5E+02<br />

COLIFORMES TERMOTOLERANTES<br />

Concentrações efluentes - CF (NMP/100mL) - Med. geométrica<br />

FS+FA<br />

LF<br />

LAN+LF<br />

LA<br />

UASB<br />

UASB+POS


6<br />

5<br />

4<br />

3<br />

2<br />

1<br />

0<br />

ETEs AVALIADAS EM SP E MG<br />

COLIFORMES TERMOTOLERANTES<br />

Eficiência de remoção - CF (unidades log removidas)<br />

FS+FA<br />

LF<br />

LAN+LF<br />

LA<br />

UASB<br />

UASB+POS


CUSTOS DO TRATAMENTO DE<br />

ESGOTOS


1000<br />

800<br />

600<br />

400<br />

200<br />

0<br />

Fac /<br />

Anaer+Fac<br />

ETE - CUSTOS DE IMPLANTAÇÃO<br />

ETEs - Custos de implantação per capita (R$/hab)<br />

Lagoas+Matur<br />

UASB<br />

UASB+1-2<br />

lagoas<br />

UASB+3><br />

lagoas<br />

UASB+FiltrAn<br />

aer<br />

Fonte: von Sperling (2007); Salazar (2010)<br />

Data base: abril 2010 (levantamento em vários sistemas)<br />

US$1,00 = R$1,70<br />

UASB+FBP<br />

LodAtiv<br />

25%<br />

50%<br />

Max<br />

Min<br />

75%


ETE - CUSTOS DE IMPLANTAÇÃO<br />

Tipo<br />

Lagoas facultativas e<br />

anaeróbias+facultativas<br />

Lagoas facultativas e anaeróbiasfacultativas<br />

+ maturação<br />

Custos por<br />

População (hab) habitante<br />

(R$/hab)<br />

(min-max) (25-75 %il)<br />

15 2089 – 61000 91 53 - – 157 92<br />

10 1000 – 14485 202 119 -– 365 215<br />

Reatores UASB 5 4320 – 15146 40 23 - – 123 72<br />

UASB + uma ou duas lagoas de<br />

maturação em série<br />

UASB + três ou mais lagoas de<br />

maturação em série<br />

10 5135 – 138000 180 106 -– 289 170<br />

4 7292 – 41330 262 154 -– 439 258<br />

UASB + filtros anaeróbios 9 1381 – 199041 144 85 – - 214 126<br />

UASB + filtros biológicos<br />

percoladores<br />

Número de<br />

dados<br />

22 4584 – 300000 147 86 – - 145 246<br />

Lodos ativados 9 40000 – 1500000 240 141 - 295<br />

174


SISTEMA DE ESGOTAMENTO SANITÁRIO<br />

CUSTOS GLOBAIS DE IMPLANTAÇÃO


ETE - CUSTOS DE IMPLANTAÇÃO<br />

Comparação: custos de interceptação e tratamento


ETE - CUSTOS DE OPERAÇÃO E MANUTENÇÃO<br />

ETEs DF (Caesb); média, 2003 a 2010, atualizados para jan 2012


CONSIDERAÇÕES FINAIS


Não há o melhor sistema de tratamento<br />

de esgotos, aplicável para todas as<br />

situações.<br />

O melhor sistema é o que foi selecionado<br />

em um criterioso relatório de concepção.<br />

Obrigado pela atenção!

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