Sistemas de Esgotamento Sanitário

Universidade Catlica de GoisDepartamento de EngenhariaCurso de Engenharia CivilDisciplina de Saneamento Bsico

NOTAS DE AULA SANEAMENTO BSICO

SISTEMA DE ESGOTAMENTO SANITRIO

Autor: Professor Joo Bosco de Andrade.Colaborao: Acadmica Fernanda Posch Rios

Notas de aula da Discipl ina de

Saneamento Bsico do Curso de

Engenharia Civi l da Universidade

Catl ica de Gois , ministrada pelo

Professor Joo Bosco de Andrade.

2006

U nive r s idade Ca t l i c a de G o isE nge nhar ia C iv i l Sane am e n to B s i c o

S U M R I O

CAPTULO I - FOSSAS SPTICAS E SUMIDOUROS_________________________9

INTRODUO________________________________________________________________________________9

HISTRICO________________________________________________________________________________10

CONCEITO__________________________________________________________________________________10

DEFINIO_________________________________________________________________________________10

FUNCIONAMENTO__________________________________________________________________________10

1.AFLUENTES A UMA FOSSA SPTICA___________________________________________________11

DIMENSIONAMENTO_______________________________________________________________________11

EFICINCIA DAS FOSSAS SPTICAS______________________________________________________15

SUMIDOUROS_______________________________________________________________________________15

Teste para determinao de absoro de um solo____________________________________________16

CAPTULO II - SISTEMA COLETOR DE ESGOTOS SANITRIOS__________19

INTRODUO_______________________________________________________________________________19

PARTES CONSTITUTIVAS DE UM SISTEMA CONVENCIONAL DE ESGOTOS.__________19

LOCALIZAO DOS COLETORES EM RELAO AO SISTEMA VIRIO.______________20

LOCALIZAO DOS INTERCEPTORES___________________________________________________21

Vias Sani tr ias ou Marginais .______________________________________________________________21

Fundos de Vale Tratados.__________________________________________________________________22

VAZES DE DIMENSIONAMENTO DO SISTEMA COLETOR_____________________________22

VELOCIDADE NOS COLETORES___________________________________________________________23

DECLIVIDADES DOS COLETORES________________________________________________________23

1.TRAADO DOS COLETORES_____________________________________________________________24

NUMERAO DOS COLETORES.__________________________________________________________28

POO DE VISITA.___________________________________________________________________________29

Definio _________________________________________________________________________________29

Disposio Construt iva_____________________________________________________________________29

Au tor P ro fe s sor Joo Bosc o de An dradeCo labora o Ac ad mic a Fe rn an da P osc h R ios

2


Situaes em que se empregam os poos de vis i ta . _________________________________________30

Terminal de Limpeza ( TL )________________________________________________________________32

Caracter s t icas bsicas dos poos de vis i ta_________________________________________________32

PROFUNDIDADE DOS COLETORES._______________________________________________________35

DETERMINAO DA PROFUNDIDADE MNIMA DOS COLETORES_____________________36

CAPTULO III - CARACTERSTICAS DOS ESGOTOS______________________38

CONCEITO__________________________________________________________________________________38

CARACTERSTICAS FSICAS______________________________________________________________38

Matria Slida_____________________________________________________________________________39

CARACTERSTICAS QUMICAS___________________________________________________________40

Demanda Bioqumica de Oxignio ( DBO )_________________________________________________41

CARACTERSTICAS BIOLGICAS_________________________________________________________41

ESGOTOS INDUSTRIAIS - EQUIVALENTE POPULACIONAL DAS INDSTRIAS_________41

CAPTULO IV - PROCESSOS E GRAUS DE TRATAMENTO DOS ESGOTOS SANITRIOS________________________________________________________________42

INTRODUO_______________________________________________________________________________42

OPERAES UNITRIAS___________________________________________________________________42

PROCESSOS DE TRATAMENTO____________________________________________________________43

Processos Fs icos__________________________________________________________________________43

Processos Qumicos________________________________________________________________________44

Processos Biolgicos_______________________________________________________________________44

CLASSIFICAO DOS PROCESSOS________________________________________________________44

Em Funo da Remoo____________________________________________________________________44

Em Funo da Eficincia das Unidades_____________________________________________________45

Grau de Tratamento________________________________________________________________________46

CAPTULO V - REMOO DE SLIDOS GROSSEIROS TRATAMENTO PRELIMINAR________________________________________________________________48

CONCEITO__________________________________________________________________________________48


3


FINALIDADES______________________________________________________________________________48

CARACTERSTICAS DAS GRADES DE BARRAS___________________________________________49

Disposi t ivos de Reteno___________________________________________________________________49

Disposi t ivos de Remoo___________________________________________________________________49

Dest ino do Material Removido_____________________________________________________________50

FUNCIONAMENTO DAS GRADES__________________________________________________________50

Velocidade de Passagem dos Esgotos Entre as Barras_______________________________________50

Perdas de Carga____________________________________________________________________________50

Dimensionamento__________________________________________________________________________50

CAPTULO VI REMOO DE SLIDOS SEDIMENTVEIS_______________51

CONCEITO__________________________________________________________________________________51

FINALIDADES DA REMOO DAS AREIAS_______________________________________________51

CARACTERSTICAS________________________________________________________________________51

DIMENSIONAMENTO_______________________________________________________________________52

DETALHES EXECUTIVOS__________________________________________________________________53

CAPTULO VII LAGOAS DE ESTABILIZAO___________________________54

HISTRICO_________________________________________________________________________________54

CONCEITO E CLASSIFICAO____________________________________________________________54

EFICINCIA E APICABILIDADE DAS LAGOAS___________________________________________55

FATORES QUE INTERFEREM NO PROCESSO_____________________________________________55

Fatores Incontrolveis_____________________________________________________________________55

Fatores Parcialmente Controlveis__________________________________________________________56

PARMETROS DE INTERESSE_____________________________________________________________56

PRINCPIOS DE DIMENSIONAMENTO E FUNCIONAMENTO____________________________58

LAGOAS ANAERBIAS___________________________________________________________________58

Princpios de Funcionamento_______________________________________________________________58

Parmetros de Dimensionamento___________________________________________________________58

LAGOAS FACULTATIVAS________________________________________________________________59


4


Princpios de Funcionamento_______________________________________________________________59

Parmetros de Dimensionamento___________________________________________________________59

Condies Locais__________________________________________________________________________59

CAPTULO VIII - LAGOAS DE ESTABILIZAO ASPECTOS CONSTRUTIVOS____________________________________________________________60

INTRODUO_______________________________________________________________________________60

FASES DE IMPLANTAO_________________________________________________________________61

Locao___________________________________________________________________________________62

Desmatamento_____________________________________________________________________________62

Raspagem__________________________________________________________________________________62

Escavao_________________________________________________________________________________62

Escari f icao______________________________________________________________________________63

Terraplenagem_____________________________________________________________________________63

Construo dos Diques_____________________________________________________________________63

DISPOSITIVOS DE ENTRADA______________________________________________________________69

DISPOSITIVOS DE SADA__________________________________________________________________71

REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS__________________________________________73

N D I C E D E T A B E L A S

TABELA 1 - PERODO DE DETENO (T) EM FUNO DA VAZO AFLUENTE (NC)_____________________________________________________________10

TABELA 2 - CONTRIBUIES UNITRIAS DE ESGOTOS ( C ) E DE LODO FRESCO ( LF ) POR TIPO DE PRDIOS E DE OCUPANTES________________13

TABELA 3 - TEMPO DE PENETRAO EM FUNO DO TIPO DE SOLO__16

TABELA 4 - DECLIVIDADES MNIMAS, CONFORME OS DIMETROS:___24


5


TABELA 5 - DIMENSES MNIMAS PARA CHAMIN E BALO DE POO DE VISITA.__________________________________________________________________30

TABELA 6 - TIPOS DE GRADE E ESPAAMENTO ENTRE AS BARRAS____49

TABELA 7 - DIMENSES DAS BARRAS_____________________________________49

TABELA 8 TEMPO DE DETENO E EFICINCIA DE REMOO DE DBO EM FUNO DA TEMPERATURA MDIA ____________________________58

TABELA 9 - TAXAS DE APLICAO, POPULAO EQUIVALENTE E TEMPOS DE DETENO EM LAGOAS FACULTATIVAS___________________59

N D I C E D E F I G U R A S

FIGURA 1 - DETALHES EXECUTIVOS DE UMA FOSSA SPTICA PRISMTICA RETANGULAR DE CMARA NICA_________________________14

FIGURA 2 - CURVA DA CAPACIDADE DE ABSORO DE UM SOLO______16

FIGURA 3 - DETALHES CONSTRUTIVOS DO SUMIDOURO________________17

FIGURA 4 - ESQUEMA COM EXISTNCIA DE DOIS SUMIDOUROS_______18

FIGURA 5 - LOCALIZAO DAS REDES COLETORAS_____________________21

FIGURA 6 - LOCALIZAO DE INTERCEPTORES EM FUNDOS DE VALE CANALIZADOS______________________________________________________________21

FIGURA 7 - LOCALIZAO DE INTERCEPTORES EM FUNDOS DE VALE TRATADOS__________________________________________________________________22


6


FIGURA 8 - TIPO 1 DE TRAADO DE COLETORES________________________25

FIGURA 9 - TIPO 2 DE TRAADO DE COLETORES________________________26

FIGURA 10 - TIPO 3 DE TRAADO DE COLETORES_______________________27

FIGURA 11 - PARTES CONSTITUTIVAS DO SISTEMA CONVENCIONAL__28

FIGURA 12 DETALHE DO FUNDO DO POO_____________________________29

FIGURA 13 DETALHES DOS DEGRAUS DO P.V.__________________________30

FIGURA 14 - MODELO DE TAMPO DE FO FO PARA POO DE VISITA__31

FIGURA 15 - DETALHE DO TERMINAL DE LIMPEZA TL__________________32

FIGURA 16 - POO DE VISITA EM ANIS PR MOLDADOS_______________33

FIGURA 17 PEA DE TRANSIO EM CONCRETO ARMADO___________33

FIGURA 18 - DETALHE DA CHEGADA DO COLETOR AO PV______________34

FIGURA 19 - PROFUNDIDADES MAIS CONVENIENTES____________________35

FIGURA 20 - POSIO DO COLETOR EM PRFIL___________________________36

FIGURA 21 - COMPOSIO DOS SLIDOS NOS ESGOTOS________________39


7


FIGURA 22 - ESQUEMA GERAL DE SISTEMA DE ABASTECIMENTO DE GUA E TRATAMENTO DE ESGOTO_______________________________________47

FIGURA 23 - DESLOCAMENTO DAS PARTCULAS NO INTERIOR DO DESARENADOR_____________________________________________________________52

FIGURA 24 - DETALHE DA CAIXA DE AREIA DE LIMPEZA MANUAL____53

FIGURA 25 - LAGOA DE ESTABILIZAO_________________________________57

FIGURA 26 - DETALHE DO DIQUE: FOLGA E COROAMENTO____________64

FIGURA 27 - DETALHE DO DIQUE: LINHA DE INFILTRAO____________64

FIGURA 28 - DETALHE DO DIQUE: BERMA________________________________65

FIGURA 29 - DETALHE DO DIQUE: EMPRTIMO LATERAL______________66

FIGURA 30 - DETALHE DO DIQUE: DESLOCAMENTO DO DIQUE_________66

FIGURA 31 - DETALHE DO DIQUE: VALA CENTRAL______________________67

FIGURA 32 - DETALHE DO DIQUE: DRENO - FILTRO_____________________68

FIGURA 33 DETALHE DO FILTRO COM MATERIAL DE GRANULOMETRIA DECRESCENTE________________________________________68

FIGURA 34 - LAJE DE PEDRAS PARA PROTEO DOS TALUDES CONTRA IMPACTO DAS ONDAS______________________________________________________69


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FIGURA 35 - ENTRADA TIPO SUBMERSO HORIZONTAL__________________70

FIGURA 36 - ENTRADA TIPO SUBMERSO COM JATO POR BAIXO________70

FIGURA 37 - ENTRADA TIPO SUBMERSO COM JATO PARA CIMA_______71

FIGURA 38 - ENTRADA TIPO ESTRUTURA ELEVADA_____________________71

FIGURA 39 - ESQUEMA DE SADA DAS LAGOAS__________________________72

CAPTULO I - FOSSAS SPTICAS E SUMIDOUROS

INTRODUO

A ausncia, total ou parcial, de servios pblicos de esgotos nas reas urbanas, suburbanas

e rurais exige a implantao de algum meio de disposio dos esgotos locais, com o objetivo de

evitar a contaminao do solo e da gua. Em sua maioria, estas regies so tambm desprovidas

de sistemas de abastecimento de gua e utilizam poos como fonte de suprimento de gua, razo

pela qual se exige extremo cuidado para no ocorrer a contaminao da gua do subsolo, utilizada

para consumo.

A defasagem na implantao dos servios pblicos, em relao ao crescimento

populacional, principalmente nos pases em desenvolvimento, permite prever que as solues

individuais para o destino dos esgotos sero ampla e permanentemente adotadas.

A fossa sptica uma soluo tcnica e econmica para dispor os esgotos de residncias

isoladas.


9


HISTRICO

As fossas spticas evoluram a partir das fossas Mouras. Em 1860, Jean Louis Mouras

construiu um tanque de alvenaria, para o qual encaminhou, antes de destin-los a um sumidouro,

os esgotos de uma habitao, na cidade de Vesoul, na Frana. Este tanque aberto, 12 anos mais

tarde, no apresentava acumulada a quantidade de slidos para l endereada, em funo da

reduo apresentada no efluente lquido do tanque, em termos de teor de slidos. Essa fossa foi

patenteada em 1881.

CONCEITO

Fossa sptica um dispositivo de tratamento de esgotos destinado a receber a contribuio

de um ou mais domiclios, dando aos esgotos um grau de tratamento compatvel com a sua

simplicidade e custo.

DEFINIO

Fossas spticas so cmaras construdas em alvenaria de tijolos ou pr-moldadas em

concreto, e destinadas a reter os despejos por um perodo de tempo especificamente estabelecido,

de forma a permitir a sedimentao dos slidos e a reteno do material graxo (gorduras e leos)

contidos nos esgotos, transformando-os, bioquimicamente, em substncias mais simples e

estveis.

FUNCIONAMENTO

Em uma fossa sptica ocorrem os seguintes fenmenos:

reteno dos esgotos - o esgoto retido na fossa por um perodo de tempo

racionalmente estabelecido, que pode variar de 12 a 24 horas, dependendo das

contribuies afluentes. (Tabela 1).

sedimentao e flotao - 60 a 70% dos slidos em suspenso nos esgotos sedimentam-

se formando o lodo. leos, graxas e gorduras ficam flutuando formando a escuma.

digesto anaerbia - ambos, lodo e escuma so atacados por bactrias anaerbias,

provocando a destruio, total ou parcial, da matria orgnica e de organismos

patognicos.

reduo de volume - do fenmeno anterior, digesto anaerbia, resultam gases, lquidos

e acentuada reduo de volume dos slidos retidos e digeridos, que adquirem

caractersticas estveis capazes de permitir que o efluente lquido das fossas spticas possa

ser disposto em melhores condies de segurana.

Tabe la 1 - Pe r od o de de te n o ( T) e m fu n o da vaz o af lu en te ( NC )


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Contribuio (NC) l itros /dia Perodo de detenoHoras Dias

At 6000 24 16000 a 7000 21 0,8757000 a 8000 19 0,7908000 a 9000 18 0,7509000 a 10000 17 0,7101000 a 11000 16 0,67011000 a 12000 15 0,62512000 a 13000 14 0,58513000 a 14000 13 0,540Acima de 14000 12 0,500

1. AFLUENTES A UMA FOSSA SPTICA

A fossa sptica pode receber todos os despejos domsticos de cozinhas, lavanderias domiciliares,

lavatrios, vasos sanitrios, bids, banheiras, chuveiros, mictrios, ralos de pisos. conveniente a

insta1ao de dispositivos retentores de leos, gorduras e graxas (caixas de gordura) evitando o aporte

de quantidades expressivas desses materiais nas fossas.

DIMENSIONAMENTO

O volume til de uma fossa sptica calculado da seguinte forma:

1 2 3V = V + V + V , em que:

V1 = volume decorrente do tempo de deteno - 1V = N C T ;

V2 = volume decorrente do perodo de armazenamento do lodo - 2 1 AV = N R L T ;

V3 = volume correspondente ao lodo em digesto - 3 2 DV = N R L T .

Os termos adotados correspondem aos seguintes valores:

N = nmero de usurios da fossa;

C = contribuio unitria de esgotos em litros/pessoa/dia (Tabela 2);

T = tempo de deteno, em dias (Tabela 1);

R1= coeficiente de reduo de volume do lodo armazenado (R1 = 0,25);

L = contribuio de lodo, em litros/pessoa/dia (Tabela 2);


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TA = perodo de armazenamento do lodo, (perodo entre limpezas consecutivas da

fossa), ( considerado TA = 300 dias );

R2 = coeficiente de reduo de volume do lodo em processo de digesto (R2 = 0,50);

TD = tempo de digesto do lodo, ( considerado TD = 50 dias ).

Substituindo os termos, na frmula obtm-se:

1 2 3

( ) (0, 25 300 ) (0,50 50 )100

( 100 )

V V V VV N C T N L N LV N C T N LV N C T L

= + +

= + +

= +

= +

A profundidade til mnima 1,00m e nas fossas prismticas retangulares L 2B, em

que L o comprimento e B a largura da fossa.


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Tab e la 2 - C ont r ibu i e s un i t r ia s d e e sgo t os ( C ) e d e l od o f re sc o ( Lf ) por t ip o d e p r d ios e d e ocu p an te s

Prdio Unidade Contribuio ( Litros / dia )Esgotos ( C ) Lodo fresco (

LD )

1. Ocupantes permanentes

Hospitais leitos 250 1,00 Apartamentos pessoa 200 1,00 Residncias pessoa 150 1,00 Escola Internatos pessoa 150 1,00 Casas populares rurais pessoa 120 1,00 Hotis (sem cozinha e lavanderia) pessoa 120 1,00 Alojamentos temporrios pessoa 80 1,00

2. Ocupantes temporrios

Fbricas em geral operrio 70 0,30 Escritrios pessoa 50 0,20 Edifcios pblicos ou comerciais pessoa 50 0,20 Escolas externatos pessoa 50 0,20 Restaurantes e similares refeio 25 0,10 Cinema, teatro e templos. lugar 2 0,02


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F igu r a 1 - D et a lh e s exec ut ivos de um a f o s sa s p t i c a pr i sm t i c a r e t an gu lar de cm ar a n ic a


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EFICINCIA DAS FOSSAS SPTICAS

A remoo de DBO varia de 30 a 60%, conforme a ABNT. Os slidos em suspenso podem

ser reduzidos at 60%.

SUMIDOUROS

Os sumidouros ou poos absorventes recebem os efluentes das fossas spticas. Tm,

portanto, vida til longa, devido a facilidade de infiltrao do lquido praticamente isento dos

slidos causadores da colmatao do solo.

Consistem em escavaes cilndricas, tendo as paredes protegidas por pedras, tijolos,

madeira ou por anis de concreto perfurados. O material utilizado na proteo no deve ser

rejuntado, para permitir fcil infiltrao do lquido no terreno.

A cobertura dos sumidouros dever ser de lajes de concreto armado, dotadas de abertura de

inspeo, cuja dimenso ser no mnimo de 0,60m, com tampo de fechamento hermtico.

As dimenses do sumidouro sero determinadas em funo das caractersticas de absoro

do solo.

Vrios processos podem ser utilizados para o reconhecimento das caractersticas de

absoro do solo, todos eles, verdade, sujeitos limitaes.

O mais comum o de estimar a permeabilidade em termos da textura do solo, isto , das

propores de areia, silte e argila existentes.

Um outro mtodo de se conhecer a permeabilidade do solo a cor do mesmo. Solos que,

em corte, se apresentam com coloraes entre o marrom e o avermelhado, indicam que existem

condies favorveis de oxidao e que h movimento de gua e de ar em seu seio. Ao contrrio,

solos acinzentados nas camadas superficiais e escuros e matizados nas camadas inferiores

significam falta de aerao ou movimentos restritos de ar e de gua.

Os processos at aqui mencionados podem auxiliar na escolha do terreno para disposio

dos efluentes de uma fossa sptica, mas so, entretanto, de valor limitado.

O mais aconselhvel recorrer a um ensaio de infiltrao, de modo a se estimar a

capacidade de absoro do solo, feito da seguinte maneira:

Em trs pontos do terreno que vai ser utilizado para disposio do efluente lquido da fossa

sptica utiliza-se o mtodo da abertura de covas, que consiste em:

proceder a abertura de uma vala cujo fundo vai coincidir com o plano til de absoro;

no fundo de cada vala abrir um buraco cbico de 30cm x 30cm x 30cm, retirando a terra

solta e colocando 5cm de brita n 1, bem limpa. Em seguida manter o buraco cheio de

gua durante 4 horas, adicionando gua, proporo que ocorre infiltrao no terreno,

com a finalidade de que o terreno fique em condies semelhantes aos de poca de

grandes chuvas;


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no dia seguinte encher o buraco com gua, aguardando que a mesma escoe

completamente;

encher novamente a cavidade com gua, at a altura de 15cm, marcando o tempo que o nvel da mesma baixa 1cm. Quando o tempo for inferior a 3 minutos, deve-se refazer

esta etapa do ensaio por 5 vezes. O intervalo de tempo verificado para o ltimo teste

deve ser adotado como o real. Com o tempo determinado poder ser obtida, na curva que

se segue, a capacidade de absoro em litros/m2/dia. Para sumidouros, fazer o teste em

diferentes profundidades e adotar o menor coeficiente de infiltrao.

F igur a 2 - Cu r va da c ap ac id ade d e ab sor o d e u m so lo

CURVA DE ABSORO DO SOLO

0

5

10

15

20

0 25 50 75 100 125 150 175 200

LITROS POR m 2 POR DIA

MIN

UTOS

VALA

DE

FILT

RA

O

VALA

DE

INFI

LTR

A

O

40

Teste para determinao de absoro de um solo

Na impossibilidade de se realizar ensaio de infiltrao, podero ser adotados os valores da

tabela abaixo.Tabe la 3 - Tem p o de Pe ne tr a o em F un o d o T ip o d e S o lo

Descrio do Solo Tempo de PenetraoAreia grossa limpa 13 segundos a 1 minutoCinza, carvo 30 segundos a 1 minutoCascalhos e argila com poros no cheios 13 segundos a 45 segundosAreia fina 2 minutos a 5 minutosAreia com argila 5 minutos a 10 minutosArgila com um pouco de areia 30 minutos a 60 minutosArgila compacta ou rocha decomposta 2 horas a 5 horas

O dimetro dos sumidouros varia de 1,5m a 1,8m. Como segurana, a rea do fundo no

deve ser considerada pois o fundo logo ficar colmatado pelos sedimentos eventualmente contidos

nos efluentes das fossas spticas.


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A rea das paredes necessria para que haja a infiltrao poder ser determinada pela

expresso:

, :i

QA em queC

=

Q = contribuio de esgotos em litros por dia = NC;

Ci = coeficiente de infiltrao, em litros/m2/dia.

O volume til mnimo do sumidouro dever ser igual ao volume da fossa contribuinte.

A rea lateral das paredes dada por:

LA D Ppi=

Assim determinada a profundidade ( P ) necessria. O fundo do sumidouro deve estar no

mnimo a l,50m do nvel do lenol fretico. A distncia mnima, entre sumidouros e poos rasos

(cisternas ), deve ser de 15m.

Deve-se reservar terreno para futuras ampliaes.

F igu r a 3 - D et a lh e s con s tr ut ivos do su m id our o


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F igu r a 4 - Esq ue m a c om e x i s t nc ia de do i s su m id ou r os


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CAPTULO II - SISTEMA COLETOR DE ESGOTOS

SANITRIOS

INTRODUO

Em 1778, Joseph Bramah patenteou o vaso sanitrio. Em 1847, 69 anos depois, no

havendo outro meio mais prtico para dispor as guas imundas, os ingleses adotaram o transporte

daquelas guas em canalizaes para o afastamento dos dejetos. Criou-se assim o sistema de

esgotamento com transporte hdrico. Com essa opo a gua passou a ter uma dualidade de usos;

gua limpa para o consumo e gua suja para o afastamento das imundcies.

Na Europa foi autorizado o lanamento dessas guas servidas nas galerias de gua pluvial,

criando-se assim o sistema unitrio que prevalece ainda em Paris, (os esgotos sanitrios e as guas

pluviais escoam pela mesma canalizao).

Em 1879, o engenheiro George Waring Jr. concebeu o primeiro sistema coletor de esgotos

sanitrios do tipo separador, para a cidade de Memphis Tennessee, aps a epidemia de clera que

assolou aquela cidade.

PARTES CONSTITUTIVAS DE UM SISTEMA CONVENCIONAL DE

ESGOTOS.

Ramal predial trecho compreendido entre o limite do lote e o coletor pblico.

Coletor secundrio canalizao de menor dimetro que recebe os esgotos das residncias, t ransportando-os para os coletores troncos ou principais.

Coletores troncos canalizaes do sistema coletor que recebem as contribuies dos coletores secundrios, t ransportando-as para os interceptores. Os dimetros

so usualmente maiores que os dos coletores secundrios.

Interceptores desenvolvem-se ao longo dos fundos de vale, margeando cursos dgua ou canais. Os interceptores so responsveis pelo transporte dos esgotos de

sua sub-bacia, evi tando que os mesmos sejam lanados nos corpos de gua. Em


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virtude das maiores vazes t ransportadas, os dimetros so usualmente maiores

que os dos coletores troncos.

Emissrio canalizao que liga a extremidade final da rede Estao de Tratamento, quando houver, e/ou ao local de lanamento. Os emissrios no

recebem contribuies ao longo de seu percurso.

Elevatria quando as profundidades das tubulaes se tornam demasiadamente elevadas, quer devido baixa declividade do terreno, quer devido necessidade de

se t ranspor uma elevao, torna-se necessrio bombear os esgotos para um nvel

mais elevado. A parti r desse ponto, os esgotos podem voltar a f luir por gravidade.

As unidades que efetuam o bombeamento dos esgotos so denominadas elevatrias,

e as tubulaes que transportam o esgoto bombeado so denominadas l inhas de

recalque.

Estao de Tratamento dos Esgotos ( ETE ) A final idade das estaes de tratamento de esgotos a de remover os poluentes dos esgotos, os quais poderiam

causar uma deteriorao da qualidade dos corpos dgua. O tratamento dos esgotos

tem sido negligenciado em nosso meio, mas deve-se ter em mente que o sistema de

esgotamento sanitrio s pode ser considerado completo se incluir a etapa de

tratamento.

Disposio Final Aps o tratamento, os esgotos so lanados em um corpo dgua receptor ou, eventualmente apl icados no solo. Em ambos os casos, h que

se levar em conta os poluentes eventualmente ainda presentes nos esgotos tratados,

especialmente os organismos patognicos e metais pesados.

Poos de visita os poos de visi ta so estruturas complementares do sistema de esgotamento. A sua f inal idade permit ir a inspeo e l impeza da rede

LOCALIZAO DOS COLETORES EM RELAO AO SISTEMA VIRIO.

Os coletores devem ser assentados, de preferncia, do lado da rua no qual ficam os

terrenos mais baixos.

A existncia de estruturas ou canalizaes de servios pblicos, tais como: galerias de

guas pluviais, redes de gua, adutoras, cabos eltricos, e telefnicos pode, entretanto, determinar

o deslocamento dos coletores de esgotos para posies mais convenientes.

Para ruas com largura superior a 18,00 m, devero ser executados dois coletores ( um de

cada lado ) de modo a viabilizar o atendimento dos domiclios de ambos os lados com

profundidades convenientes.


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F igu r a 5 - Loc a l i z a o das r ed e s co l e t or as

LOCALIZAO DOS INTERCEPTORES

Os interceptores podem ser localizados:

em vias sanitrias ou avenidas marginais;

em fundos de vale tratados.

F igur a 6 - Loc a l i z a o d e in te rc ep t or e s e m f un dos de va le c an a l i z ad os

Vias Sanitrias ou Marginais.

Os esgotos fluem por gravidade. Assim, os interceptores situam-se nos pontos mais baixos,

ou seja, nos fundos de vale, correndo paralelo aos crregos de cada bacia.

Sua construo tem sido tradicionalmente feita em conjunto com as obras de canalizao

dos cursos dgua e com a implantao das vias sanitrias ou marginais. Apresenta como

vantagens a possibilidade de se realizar obras conjuntas e a reduo nos custos de implantao.


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Fundos de Vale Tratados.

A implantao de vias sanitrias no deve ser encarada como a nica forma de se executar

interceptores de esgotos.

Existem solues ainda mais econmicas para a implantao dos mesmos, que no exigem

que se executem obras em concreto ou mesmo abertura de vias pblicas ao longo dos corpos

dgua naturais. A preservao das margens do curso dgua com reas verdes ou matas ciliares

uma forma bastante atrativa de tratamento de fundo de vale.

As principais vantagens so a preservao natural do curso dgua, evitando-se o

artificialismo do concreto; a independncia da canalizao, a qual muitas vezes demora a ser

implantada devido a seu elevado custo; o tratamento dos fundos de vale com criao de reas

verdes ao longo dos crregos, introduzindo concepes de maior qualidade esttica, paisagstica e

econmica.

F igu r a 7 - Loc a l i z a o de in t er ce pt ore s em fu nd os d e va l e t r a t ad os

VAZES DE DIMENSIONAMENTO DO SISTEMA COLETOR

A rede coletora dimensionada considerando a vazo

1 20,80 ( / )86400P q K KQ l s = ;

Em que 0,80 o coeficiente de retorno, uma vez que uma parcela da gua utilizada no

retorna sob a forma de esgotos. Os demais parmetros so idnticos aos utilizados no

dimensionamento da rede distribuidora de gua.

A rede coletora de esgotos transporta tambm uma parcela de gua que passa do subsolo

para os coletores - vazo de infiltrao.

A vazo especfica de dimensionamento dos coletores dada por:


22


1 20,80 , :86400esg

P q K Kq em queL

=

L = o comprimento total da rede;

qesg = expressa em litros/segundo/metro.

qi = a vazo de infiltrao considerada de 0,0002 a 0,0008 l/s/m.

qesp = ( qesg + q i ) expressa em 1/s/m, em que qesp a vazo de dimensionamento dos

coletores.

Os coletores so dimensionados como condutos livres, funcionando por gravidade e por

meio das frmulas de: Darcy, Flamant, Ganguillet Kutter, ou de Manning.

Os coletores so considerados com vazo a 1/2 seo, os interceptores com vazo a 2/3 de

seo, e os emissrios com vazo a 3/4 de seo.

VELOCIDADE NOS COLETORES

Quanto maior for a velocidade, melhores sero as condies de arrastamento da matria

slida e a no ocorrncia de depsitos nas canalizaes. Entretanto as velocidades excessivas

podem provocar desgastes nas paredes das tubulaes pelo efeito da abraso.

A NBR 9649 indica como limite de velocidade 5,0 m/s.

Tradicionalmente so aceitas as seguintes velocidades mximas:

ferro fundido 6,0 m/s manilhas cermicas e PVC 5,0 m/s concreto 4,0 m/s; fibrocimento 3,0 m/s

A velocidade mnima, de forma a assegurar a auto- limpeza, considerada 0,60 m/s.

A velocidade crtica dada por:

12

CV = 6 (9,8 RH) , em que:

VC = velocidade crtica;

RH = raio hidrulico;

9,8 = valor da acelerao devida gravidade.

DECLIVIDADES DOS COLETORES

As declividades mnimas dos coletores so estabelecidas conforme o dimetro e so

mostradas na tabela a seguir.


23


Tabe la 4 - De c l iv id ad e s m n im as , c on f orm e os d im e tr os :

Dimetros ( mm ) Declividades

mnimas m/m

Dimetros( mm ) Declividades

mnimas m/m150 0,0070 500 0,0015200 0,0050 600 0,0010250 0,0035 700 0,0008300 0,0025 800 0,0006350 0,0023 900 0,00045400 0,0020 1000 0,00040450 0,0018 1200 0,00035

1. TRAADO DOS COLETORES

O traado dos coletores feito de acordo com o traado urbanstico e a topografia da

cidade, ou da bacia que est sendo esgotada. Uma bacia de drenagem caracterizada pela

existncia de um espigo, linha de cumeada ou divisor de gua e os respectivos fundos de

vale para os quais os esgotos convergem. So mostrados, a seguir, diversos tipos de traados de

coletores pblicos, de acordo com a topografia da cidade.


24


F igu r a 8 - T ip o 1 d e t r a ad o de co l e t ore s


25


F igur a 9 - T ip o 2 d e t ra ad o d e c o le t ore s


26


F igur a 10 - T ip o 3 d e t ra ad o d e c o le t ore s


27


F igu r a 11 - P ar t e s c on s t i tu t ivas d o s i s t em a c on ven c ion a l

)

NUMERAO DOS COLETORES.

Os coletores so numerados de forma seqencial e em ordem crescente, de acordo com o

sentido do escoamento. Exemplo: 10 4 ; em que o primeiro nmero ( 10 ) corresponde

numerao do coletor e o segundo nmero (4) corresponde ao nmero do trecho. Pode-se adotar Au tor P ro fe s sor Joo Bosc o de An drade

Co labora o Ac ad mic a Fe rn an da P osc h R ios

28


ainda a numerao alfa- numrica. Exemplo A- 4 ; em que ( A ) corresponde ao coletor e ( 4 ) ao

trecho.

Pode-se, no caso de existirem vrias sub-bacias de drenagem, adotar-se o seguinte esquema

de numerao CP15 7; em que: CP = Capim Puba, indicando a sub-bacia de drenagem; 15 o

nmero do coletor e 7 o nmero do trecho.

POO DE VISITA.

Definio

Poo de visita uma cmara visitvel atravs de uma abertura existente na sua parte

superior, ao nvel do terreno, destinado a permitir a reunio de dois ou mais trechos consecutivos

e a execuo dos trabalhos de manuteno nos trechos a ele ligados.

Disposio Construtiva

Um poo de visita convencional possui dois compartimentos distintos que so a chamin e

o balo, construdos de tal forma a permitir fcil entrada e sada do operador e espao suficiente

para este operador executar as manobras necessrias operao e manuteno.

O balo o compartimento principal. Pode ter seo circular, quadrada ou retangular. No

balo se realizam todas as manobras internas, manuais ou mecnicas, na manuteno de cada

trecho. No seu piso encontram-se moldadas calhas de concordncia entre as canalizaes de

entrada e de sada.

A chamin, pescoo ou tubo de descida consiste no conduto de ligao entre o balo e o

exterior.

Convencionalmente iniciado num furo excntrico feito na laje de cobertura do balo e

termina na superfcie do terreno. O movimento de entrada e sada dos operadores feito com o

uso de uma escada, de ligas metlicas inoxidveis, do tipo marinheiro, afixada de degrau em

degrau nas paredes do poo. Opcionalmente podem ser usadas escadas mveis, o que conduz a

maior economia.

F igu r a 12 De t a lh e do f un d o do p o oNo desenho ao lado, observa-se as calhas

de fundo do poo; as quais so dispostas

de forma a orientar o f luxo dos esgotos

desde a entrada at a sada, evi tando o

turbi lhonamento e reteno de materiais

em suspenso. As arestas superiores

devero estar niveladas com a geratriz

superior do trecho de sada.


29


F igu r a 13 De t a lh e s d os de gr au s do P .V .

Tab e la 5 - D im en se s M n im as p ar a C h am in e Ba lo de Po o de V i s i t a .

Profundidade do Poo de Visita (PV)

(m)

Dimetro do Tubo de Sada (DO) (m)

Dimetro da Chamin (DC) (m)

Dimetro do Balo (DB) (m)

h 1,00 qualquer DO DC = 0,60 DB = DC

1,00 < h < 2,50DO 0,30 DC = 0,60

e

hc = 0,30

DB = 1,00

0,30< DO 0,50 DB = DO + 1,00

h 2,50

DO 0,30 DC =060

e

0,30 hc 1,00

DB = 1,00

0,30 < DO 0,50 DB = 1,50

DO > 0,50 DB = do + 1,00

Quando os coletores so implantados nas ruas o tampo deve ser em ferro fundido, com

capacidade de 4 toneladas, para no ser danificado pela passagem de veculos pesados.

Quando a rede coletora executada no passeio o tampo pode ser feito em concreto

armado.

Situaes em que se empregam os poos de visita.

Os poos de visita ( PV ) so empregados nas seguintes situaes:


30


nas cabeceiras das redes, ou ponto de incio dos coletores, podendo ser substitudos por

um Terminal de Limpeza ( TL ), nesta situao;

nas mudanas de materiais;

nas alteraes de dimetros;

nas mudanas de direo dos coletores;

nos encontros de coletores;

nas mudanas de declividades;

em posies intermedirias de coletores de grande extenso.

A distncia entre dois PVs consecutivos no deve exceder:

a) 100 metros para canalizaes at 150 mm;

b) 120m para canalizaes de 200 a 600 mm;

c) 150m para canalizaes > 600 mm.

F igu r a 14 - M od e lo d e t amp o d e f o f o p ar a p o o d e v i s i t a


31


Terminal de Limpeza ( TL )

O Terminal de Limpeza recomendado para ser colocado na cabeceira das redes por serem

mais baratos que o PV.

F igur a 15 - De t a lh e do t er m in a l de l imp ez a TL

Caractersticas bsicas dos poos de visita

Os poos de visita podem ser feitos com anis pr-moldados de concreto. So os mais

comuns, principalmente para tubulaes de sada de at 400 mm de dimetro. So rapidamente

montados, da a vantagem de sua utilizao. Possuem seo circular. Podem ser feitos, ainda, em

concreto moldado no local, para canalizaes de dimetro superior a 400 mm.

Normalmente, apenas o balo moldado no local. A chamin sempre pode ser feita com o

uso de tubos pr-moldados. As sees quase sempre so quadradas ou retangulares.

recomendvel a construo de uma chamin com altura mnima de 0,30m, para facilitar a

construo e a reposio da pavimentao das ruas.

Poos de alvenaria de tijolos s so feitos, quando no existem condies de se obter ou

confeccionar peas pr-moldadas no local da obra. As paredes tero espessuras mnimas de uma


32


vez, rejuntadas e revestidas com argamassa de cimento e areia no trao 1:3, com adio de

impermeabilizantes.

F igur a 16 - P o o d e v i s i t a e m an i s p r mo ld ad os

F igu r a 17 Pe a de tr an s i o e m c on cr e t o ar m ad o


33


Devido demora para ser executado, retardando a liberao da rua para o trnsito,

raramente o poo feito com o emprego de tijolos.

No caso de um ou mais trechos de coletores chegarem ao poo de visita, acima do nvel do

fundo, so necessrios cuidados especiais, nesta ligao, a fim de que haja operacionalidade do

poo, sem constrangimento do operrio que entrar em seu interior. Para desnveis inferiores a

0,50m admite-se queda livre ( QL ). Para desnveis a partir de 0,50m necessrio a instalao de

tubos de queda ( TQ ).

F igu r a 18 - D et a lhe d a ch egad a do c o l e t or ao PV


34


Os tubos de queda consistem numa derivao constituda de uma juno invertida,

associada a uma curva de 45o,conectada a um tubo vertical, cuja extremidade inferior dotada de

uma curva de 90o que direciona o fluxo para o PV.

Para dimetros superiores a 350mm, adota-se outro dispositivo denominado poo de queda,

o qual constitudo de poos geminados, sendo a passagem do primeiro para o segundo poo feita

atravs de um orifcio ou vertedouro convenientemente dimensionado para comportar a vazo.

PROFUNDIDADE DOS COLETORES.

a) profundidade mnima: est relacionada com a possibilidade de esgotamento de todos os compartimentos sanitrios existentes na residncia, situados a uma certa distncia da frente do

lote e em cota inferior da via pblica. Est tambm relacionada proteo da canalizao

contra a ao das cargas externas.

O limite da profundidade mnima freqentemente estabelecido em 1,00m.

Quando as condies de traado ou de topografia impuserem profundidades inferiores ao

mnimo recomendado, devem ser tomadas precaues especiais, tais como proteo contra a

ao de cargas acidentais, ou emprego de tubos mais resistentes.

F igur a 19 - Pr o fu nd id ade s m a i s c on ven ie nt e s


35


b) profundidade mxima: deve-se ter em conta no projeto, no ultrapassar profundidades acima de 4,50m.

c) profundidades mais convenientes: os valores mdios devero estar em torno de 1,50 a 2,50m.

d) profundidades elevadas: quando o terreno possui uma baixa declividade, preponderantemente plano ou mesmo possui uma declividade contrria declividade da

tubulao, esta tende a se aprofundar com relao ao nvel do terreno. Em alguns casos,

quando estas profundidades se tornam muito elevadas, torna-se necessrio a utilizao de uma

estao elevatria de esgotos.

So os seguintes os inconvenientes das valas profundas:

maior efeito da carga permanente ( terra de recobrimento da tubulao );

ligaes dos coletores mais onerosas;

aumento do custo de construo da rede coletora;

necessidade de escoramento das valas para impedir desmoronamentos e acidentes

fatais;

DETERMINAO DA PROFUNDIDADE MNIMA DOS COLETORES

A profundidade mnima deve ser estabelecida de modo a viabilizar a ligao de pelo menos

80% dos domiclios de uma rua.

minH = h + 0,50m + 0,02 L + 0,30m + (D + e), em que:

h (m) = desnvel entre o leito da rua e a tampa da caixa de inspeo mais prxima;

0,50m = profundidade da caixa de inspeo mais prxima;

0,02 (m/m) = declividade mnima para os ramais prediais;

L (m) = distncia da caixa de inspeo mais prxima ao eixo do coletor;

0,30m = dimenso das peas de conexo do ramal predial ao coletor de esgoto;

D(m) = dimetro do coletor;

e = espessura da parede do coletor

F igu r a 20 - P os i o d o co l e t or e m p rf i l


36



37


CAPTULO III - CARACTERSTICAS DOS ESGOTOS

CONCEITO

Os esgotos costumam ser classificados em dois grupos principais: os esgotos sanitrios e

os esgotos industriais.

Os esgotos sanitrios so constitudos de despejos domsticos, uma parcela de gua de chuva, gua

de infiltrao e eventualmente uma parcela no significativa de esgotos industriais com caractersticas bem

definidas.

Os esgotos industriais, por serem bastante diversificados em suas caractersticas, no sero

considerados neste curso.

Os esgotos domsticos provm principalmente de residncias, edifcios comerciais,

instituies ou quaisquer edificaes que contenham instalaes de banheiros, lavanderias,

cozinhas ou qualquer dispositivo de utilizao de gua para fins domsticos. Compe-se

essencialmente de gua de banho, urina, fezes, papel, restos de comida, sabo, detergentes e guas

de lavagem.

Neste curso devido a grande amplitude de caractersticas dos esgotos industriais, somente

sero consideradas as caractersticas dos esgotos tipicamente domsticos, os quais constituem o

maior formador dos esgotos sanitrios.

CARACTERSTICAS FSICAS

As caractersticas fsicas do esgoto podem se interpretadas pela obteno das grandezas

correspondentes s seguintes determinaes:

matria slida;

temperatura;

odor;

cor e

turbidez.


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Matria Slida

Das caractersticas fsicas, o teor de matria slida a de maior importncia em termos de

dimensionamento e controle de operao das unidades de tratamento. A remoo de matria slida

que vai determinar uma srie de operaes unitrias de tratamento, ainda que represente apenas

cerca de 0,08% dos esgotos ( a gua compe os restantes 99,2% ).

Classif icao da Matria Slida

A matria slida presente nos esgotos pode ser classificada como:

slidos totais - matria que permanece como resduo aps a evaporao dos esgotos;

slidos volteis - se o resduo que permanece aps a evaporao calcinado a 600C,

as substncias orgnicas se volatilizam, da a sua designao;

slidos fixos - componentes minerais dos esgotos que permanecem aps a calcinao;

slidos em suspenso - parcela que retida ao se filtrar os esgotos em membrana

filtrante apropriada, usualmente um filtro de fibra de vidro com tamanho de poros de

1,2mm. Poro que no se sedimenta naquele perodo no cone;

slidos dissolvidos - frao que atravessa o filtro;

slidos sedimentveis - poro que se sedimenta aps 2 horas num cone de

sedimentao, com volume de 1 litro ( cone IMHOFF ).

F igu r a 21 - C omp os i o d os s l id os n os e sgot os

Temperatura

A temperatura dos esgotos , em geral, pouco superior a das guas de abastecimento em

virtude de se usar gua aquecida nas residncias em banhos e demais usos.

Em relao aos processos de tratamento sua influncia ocorre da seguinte forma:


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nas operaes de natureza biolgica ( a velocidade de decomposio do esgoto aumenta

com a temperatura );

nos processos de transferncia de oxignio ( a solubilidade do oxignio menor nas

temperaturas mais elevadas );

nas operaes de sedimentao ( o aumento de temperatura faz diminuir a viscosidade,

melhorando as condies de sedimentao ).

Odor

H alguns odores bem caractersticos:

de mofo, razoavelmente suportvel, tpico do esgoto novo;

de ovos podres, tpico do esgoto velho ou sptico, devido formao do gs sulfdrico.

Cor

esgoto novo tem cor acinzentada. O esgoto velho tem cor escura.

Turbidez

A turbidez devida aos slidos em suspenso nos esgotos.

CARACTERSTICAS QUMICAS

A origem dos esgotos permite classificar as caractersticas qumicas em dois grandes

grupos: da matria orgnica e da matria inorgnica.

J vimos que 70% dos slidos dos esgotos, ( slidos volteis ), so orgnicos. Geralmente

estes compostos so: uma combinao de carbono, oxignio, hidrognio, algumas vezes de

nitrognio, compreendendo: compostos de protenas ( 40 a 60% ); carboidratos ( 25 a 50% ) e

gorduras ( 10% ).

As protenas so produtoras de nitrognio e contm carbono, hidrognio, nitrognio,

oxignio, fsforo, enxofre e ferro. As protenas so os principais constituintes do organismo

humano e animal, mas ocorre tambm em plantas. O gs sulfdrico dos esgotos proveniente do

enxofre presente nas protenas.

Os carboidratos contm carbono, hidrognio e oxignio. So as primeiras substncias a

serem destrudas pelas bactrias com produo de cidos orgnicos, ( originando a acidez dos

esgotos velhos ). Entre os carboidratos temos: acares, amidos, farinhas e glicose.

Quanto s gorduras, nas residncias existem caixas de gordura para reter parcialmente

esse material, diminuindo sua presena na rede coletora. As gorduras esto sempre presentes no

esgoto domstico proveniente do uso de leos, manteigas, da carne etc. Produzem odores

desagradveis, aderem s paredes da tubulao diminuindo a seo til, inibem a vida biolgica


40


das bactrias que decompem os esgotos. No deve ser aceita na rede na forma de leos minerais

derivados do petrleo ( leos, lubrificantes, querosene, leo diesel ).

Demanda Bioqumica de Oxignio ( DBO )

A quantidade de matria orgnica presente nos esgotos pode ser identificada indiretamente

pela determinao em laboratrio, da Demanda Bioqumica de Oxignio, ou seja da quantidade

de oxignio necessria para oxidar ou queimar a matria orgnica dos esgotos.

No Brasil considera-se que cada pessoa contribua com 54 gramas de DBO por dia.

Normalmente os esgotos apresentam concentrao de DBO variando de 180 a 360 mg/litro.

Exemplos:

contribuio de esgoto = 150 litros /hab./dia

54g / hab / diaconcentrao de DBO =

150 l / hab / dia

, o que resulta em 360 mg/litro;

contribuio de esgotos = 300 litros/hab./dia

54g / hab / diaconcentrao de DBO = 300 l / hab / dia

, resultando em 180 mg/litro.

CARACTERSTICAS BIOLGICAS

Os principais organismos encontrados nos esgotos so: as bactrias, os fungos, os

protozorios e os vrus. As bactrias constituem o elemento mais importante por serem

responsveis pela decomposio e estabilizao da matria orgnica, tanto na natureza, quanto nas

unidades de tratamento. As bactrias coliformes so tpicas do intestino do homem e esto sempre

presentes no excremento humano ( 100 a 400 bilhes de coliformes / pessoa / dia ).

O esgoto bruto contem de 109 a 1010 NMP / 100 ml de coliformes totais e 108 a 109 de

coliformes fecais. ( NMP = Nmero Mais Provvel ). Um NMP alto significa que o curso dgua

est recebendo esgotos, ou seja o lanamento de esgotos num curso dgua vai determinar um

nmero de expresso para os coliformes que ali estaro presentes em virtude do lanamento.

ESGOTOS INDUSTRIAIS - EQUIVALENTE POPULACIONAL DAS

INDSTRIAS

Os esgotos industriais presentes na rede pblica de coleta, geralmente em quantidade no

significativa, podem ter seu potencial de poluio expressos em populao equivalente.

Exemplo: uma fbrica que produz uma DBO de 1000 kg/dia corresponde a uma populao

equivalente = 1000kg/dia 0,054 kg/hab./dia = 18.518 habitantes. Considerando que cada

habitante representa uma contribuio de 54 gramas de DBO /dia.


41


CAPTULO IV - PROCESSOS E GRAUS DE TRATAMENTO

DOS ESGOTOS SANITRIOS

INTRODUO

Um sistema qualquer de esgotos sanitrios encaminha seus efluentes, direta ou

indiretamente, para corpos dgua receptores, formados pelo conjunto de gua de superfcie ou do

subsolo. A capacidade receptora destas guas em harmonia com sua utilizao, estabelece o grau

de condicionamento a que dever ser submetido os esgotos, de modo que o corpo dgua receptor

no sofra alteraes nos parmetros de qualidade fixados para o trecho do curso dgua afetado

pelo lanamento. Os condicionamentos aplicados aos esgotos so denominados processos de

tratamento.

OPERAES UNITRIAS

Os processos de tratamento so formados, em ltima anlise, por uma srie de operaes

unitrias. Essas operaes so empregadas para a remoo de substncias indesejveis, ou para

transform-las em outras de forma aceitvel.

As mais importantes destas operaes unitrias, empregadas nos sistemas de tratamento so:

trocas de gs - adio de oxignio ou ar ao esgoto para criar ou manter condies

aerbias, adio de gs cloro para eliminao de microrganismos;

gradeamento - operao pela qual os materiais flutuantes e em suspenso, que forem

maior em tamanho que as aberturas das grades, so retidos e removidos;

sedimentao - operao pela qual a capacidade de carreamento dos esgotos

diminuda, permitindo que as partculas em suspenso se sedimentem pela ao da

gravidade. A diminuio da capacidade de carreamento obtida com a diminuio da

velocidade dos esgotos. A areia, por exemplo, removida desta forma;


42


flotao - operao pela qual a capacidade de carreamento dos esgotos diminuda e sua

capacidade de empuxo aumentada. Tal operao serve para remover gorduras e leos dos

esgotos;

precipitao qumica - operao pela qual os produtos qumicos apropriados reagem

com as substncias qumicas dos esgotos precipitando-as;

filtrao - operao pela qual os esgotos atravessam um meio poroso que retm determinadas

impurezas ( matria em suspenso ) presentes nos esgotos;

desinfeco - operao pela qual os organismos infecciosos em potencial so

exterminados, ( clorao dos esgotos, ao de raios ultravioletas, ozonizao );

oxidao biolgica - operao pela qual os microrganismos decompem a matria

orgnica contida nos esgotos, transformando substncias complexas em produtos finais

simples.

PROCESSOS DE TRATAMENTO

Os fenmenos atuantes na formao dos esgotos sanitrios devero atuar, de modo inverso,

nos processos de tratamento. Assim se um esgoto formado pela ao de agentes fsicos, o

sistema de remoo destes agentes dever ser um processo fsico.

Em funo destes fenmenos e da mesma forma que os poluentes contidos nos esgotos so

de natureza fsica, qumica e biolgica, os processos de tratamentos podem ser classificados em:

fsicos, qumicos e biolgicos.

Obviamente estes processos no atuam isoladamente; as transformaes provocadas por

um determinado processo de tratamento influiro nos fenmenos inerentes aos demais processos.

Processos Fsicos

So os processos em que predominam os fenmenos fsicos. Estes fenmenos

caracterizam-se principalmente nos processos de remoo de substncias fisicamente separveis

dos lquidos ou que no se encontram dissolvidas. Basicamente tm por finalidade separar as

substncias em suspenso no esgoto. Neste caso incluem:

remoo de slidos grosseiros;

remoo de slidos sedimentveis;

remoo de slidos flutuantes.

Mas qualquer outro processo em que h predominncia dos fenmenos fsicos constitui um

processo fsico de tratamento, como:

remoo da umidade do lodo;

filtrao dos esgotos;

incinerao do lodo;


43


diluio dos esgotos;

homogeneizao dos esgotos ou do lodo.

Processos Qumicos

So os processos em que h utilizao de produtos qumicos e so raramente usados em

esgotos sanitrios. O uso de produtos qumicos tem sido a principal causa do pouco emprego do

processo. Via de regra, utiliza-se o tratamento qumico quando o emprego de processos fsicos e

biolgicos no atendem ou no atuam eficientemente nas caractersticas que se deseja reduzir ou

remover. Os processos comumente adotados so:

floculao e precipitao qumica;

oxidao qumica;

clorao;

neutralizao do pH.

Processos Biolgicos

So considerados processos biolgicos aqueles que dependem da ao de microrganismos

presentes nos esgotos. Os fenmenos de nutrio so predominantes na transformao de

componentes complexos em compostos mais simples, tais como: sais minerais, gs carbnico e

outros.

Os processos biolgicos de tratamento procuram reproduzir em dispositivos racionalmente

projetados, os fenmenos biolgicos observados na natureza, condicionando-os em rea e tempo

economicamente justificveis. Os principais processos biolgicos de tratamento so:

oxidao biolgica ( aerbia, como lodos ativados, filtros biolgicos, valos de

oxidao e anaerbia como reatores anaerbios de fluxo ascendente );

digesto do lodo ( aerbia, anaerbia, fossas spticas ).

CLASSIFICAO DOS PROCESSOS

Os processos de tratamento podem ser classificados em funo dos fenmenos de remoo

ou transformao e de acordo com o grau de eficincia obtido por um ou mais dispositivos de

tratamento.

Em Funo da Remoo

Remoo ou transformao de slidos grosseiros em suspenso:

crivos;

grades;

peneiras;


44


desintegradores.

Remoo de slidos sedimentveis:

desarenadores ( caixas de areia );

centrfugas;

decantadores.

Remoo de leos, gorduras, graxas e substncias anlogas:

tanques de reteno de leos ( caixas de gordura );

tanques de flotao;

decantadores com removedores de escuma.

Remoo de material mido em suspenso:

tanques de flotao;

filtros de areia;

tanques de precipitao qumica.

Remoo de substncias orgnicas dissolvidas, semidissolvidas e finamente

divididas:

irrigao de grandes superfcies do solo;

campos de nitrificao, com ou sem finalidade agrcola;

filtros biolgicos;

lagoas de estabilizao;

tanques de lodos ativados:

valos de oxidao, sistemas de aerao prolongada.

Remoo de odores e controle de doenas transmissveis:

desinfeco ( clorao, ultravioleta, ozonizao );

reagentes qumicos;

instalaes biolgicas ( aerbias )

Em Funo da Eficincia das Unidades

comum classificar as instalaes de tratamento em funo do grau de reduo dos

slidos em suspenso e da demanda bioqumica de oxignio.

Tais indicadores demarcam a eficincia do sistema de tratamento.


45


4.2.1. Tratamento preliminar:

remoo de slidos grosseiros;

remoo de gorduras e leos;

remoo de areia.

4.2.2. Tratamento primrio:

sedimentao;

flotao;

digesto do lodo;

secagem do lodo;

sistemas compactos ( sedimentao e digesto, Tanque Imhofh );

sistemas anaerbios ( lagoa anaerbia, reator de fluxo ascendente ).

4.2.3. Tratamento secundrio:

filtrao biolgica;

lodos ativados;

lagoas de estabilizao ( aerbias, facultativas, aeradas ).

4.2.4. Tratamento tercirio:

lagoas de maturao;

desinfeco;

filtrao final;

processos de remoo de nutrientes.

Grau de Tratamento

O grau e eficincia do tratamento necessrio sero sempre funo da capacidade de

recepo e diluio do corpo de gua receptor e das caractersticas de uso da gua a jusante do

ponto de lanamento, das condies de autodepurao, da legislao ambiental e das

conseqncias dos lanamentos dos esgotos.

H sempre interesse em se fazer o estritamente necessrio em termos de tratamento, por

razes de ordem financeira. Na verdade se s o tratamento primrio for suficiente do ponto de

vista do corpo receptor, no h por que se construir, pelo menos, de inicio uma estao com

tratamento completo. Deve-se ter em mente que os processos mais sofisticados oneram tanto no

custo da construo como na operao e manuteno.


46


F igu r a 22 - Esq ue m a Ger a l de s i s te m a d e ab ast ec im en t o de gu a e t r a t am en t o d e e sgot o


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CAPTULO V - REMOO DE SLIDOS GROSSEIROS

TRATAMENTO PRELIMINAR

CONCEITO

So considerados grosseiros os resduos slidos contidos nos esgotos sanitrios e de fcil

reteno e remoo, atravs de operaes fsicas de gradeamento.

Este material procedente do uso inadequado das instalaes prediais, dos coletores

pblicos e demais componentes do sistema de esgotamento sanitrio. As conexes irregulares

nesse sistema, de efluentes pluviais e industriais, tambm contribuem para o agravamento dos

problemas nas operaes de recalque, transporte, tratamento e disposio final nos corpos dgua

receptores, razo pela qual os slidos grosseiros devem ser previamente removidos. A remoo

realizada por unidades denominadas grades de barras.

FINALIDADES

A remoo dos slidos grosseiros contidos nos esgotos tem as seguintes finalidades:

proteo dos dispositivos de transporte dos esgotos nas suas diferentes fases, lquida e

slida ( lodos ), tais como bombas, tubulaes, transportadores e peas especiais;

proteo dos dispositivos de tratamento dos esgotos, tais como raspadores,

removedores, aeradores, bem como os dispositivos de entrada e de sada;

proteo dos corpos receptores, tanto no aspectos esttico como nos regimes de fluxo e

de desempenho;

remoo parcial da carga poluidora, contribuindo para melhorar o desempenho das

unidades subseqentes do tratamento e desinfeco.

A remoo de slidos grosseiros tem, portanto, como finalidade fundamental

condicionar os esgotos para posterior tratamento ou lanamento no corpo receptor.


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CARACTERSTICAS DAS GRADES DE BARRAS

As grades de barras convencionais so constitudas de dispositivos de reteno e de

remoo.

Dispositivos de Reteno

So geralmente barras, de ferro ou de ao, dispostas paralelamente, verticais ou inclinadas,

de modo a permitir o fluxo normal dos esgotos atravs do espaamento entre as barras,

adequadamente projetadas para reter o material que se pretende remover, com baixa perda de

carga.

3.1.1. Espaamento Entre as Barras

O espaamento obedece s seguintes condies, de acordo com o tipo de grade.

Tabe la 6 - T ip os d e gr ad e e e sp a am en t o e nt re a s barr as

Tipo de grade Espaamento entre as barras

Grosseira 4 a 10 cm

Mdia 2 a 4 cm

Fina 1 a 2 cm

3.1.2. Dimenses das Barras e Inclinaes das Mesmas

Tab e la 7 - D im en se s das Bar r as

Grades Grossei ras 3/8 x 2 0,95cm x 5,00 cm

3/8 x 2 1/2 0,95cm x 6,35 cmGrades Mdias 3/8 x 1 1/2" 0,95cm x 3,81 cm

3/8 x 2 0,95cm x 5,00 cm

Grades Finas 1/4 x 1 1/2 0,64cm x 3,81 cm

As grades podem ser instaladas verticalmente ou inclinadas. As grades mdias e finas, com

limpeza manual, so instaladas com inclinaes de 600 e as grosseiras com inclinaes de 45.

Dispositivos de Remoo

O material retido na grade deve ser removido to rapidamente quanto possvel; de modo a

evitar represamento dos esgotos no canal a montante e conseqente elevao do nvel e aumento

excessivo da velocidade do lquido entre as barras, provocado o arraste do material que se

pretende remover.


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A remoo pode ser mecanizada ou manual com o emprego de rastelos, ancinhos ou garfos.

A remoo mecanizada pode ser comandada por um sistema de botoeira acionada quando houver

necessidade de se efetuar a limpeza. Pode tambm ser automaticamente controlada por

temporizador ( timer ), ou atravs de flutuadores adequadamente instalados para acionar o

mecanismo de limpeza sempre que o diferencial de nveis, entre montante e jusante, atingir

determinado valor.

Destino do Material Removido

O material removido pode ser incinerado ( mais indicado do ponto de vista sanitrio ) ou

disposto em aterro sanitrio.

FUNCIONAMENTO DAS GRADES

Velocidade de Passagem dos Esgotos Entre as Barras

A velocidade de passagem entre as barras no deve ser muito elevada, a fim de no arrastar

o material previamente retido. No deve, no entanto, ser muito baixa para no permitir o acmulo

de material sedimentado no canal da grade. A velocidade pode variar de 0,60 m/s a 1,00 m/s.

Perdas de Carga

Admitem-se grade de limpeza manual - 0,15 m; grade de limpeza mecanizada - 0,10 m.

Para se evitar perda de carga elevada, deve-se fazer a limpeza peridica e conveniente da grade.

Dimensionamento

O dimensionamento deve ser precedido da seleo do tipo de grade ( grosseira, mdia ou

fina ), determinao e definio do espaamento e perfil das barras. Dimensionar a grade, da para

a frente dimensionar o canal em que ela ser instalada.

4.3.1.- Dimensionamento do canal da grade

A rea til representada pela rea livre entre barras determinada pela frmula

Au a tS S AuE a

+= = , em que:

E = eficincia da grade

a = espaamento entre as barras

t = espessura das barras


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CAPTULO VI REMOO DE SLIDOS SEDIMENTVEIS

CONCEITO

Os slidos sedimentveis contidos nos esgotos so, na sua maioria, constitudos de

material mineral, tais como: areia, pedriscos, silte, escria, cascalho. Este material contm ainda

reduzida quantidade de matria orgnica putrescvel, tais como: vegetais ( gros de feijo, frutas e

verduras ) casca de ovos, pedaos de ossos e penas de aves. comum a presena de cabelos,

plstico e fibras ( palhas, piaavas, etc. ) A origem desse material se deve ao manuseio normal do

uso domstico; da disposio indevida de materiais no sistema de esgoto, acidentalmente ou

intencionalmente; de ligaes clandestinas de guas pluviais; lavagens de pisos, de despejos

comerciais e industriais, de entulhos e restos de construes. Na orla martima, os banhos de mar

podem determinar a grande quantidade de areia, pelos banhos de chuveiro, aps as idas s praias.

FINALIDADES DA REMOO DAS AREIAS

Basicamente, a remoo de areia ou desarenao, tem por finalidade eliminar ou abrandar

os efeitos adversos ao funcionamento de componentes das instalaes a jusante, bem como evitar

o assoreamento dos corpos receptores. Entre as finalidades, importante destacar as seguintes:

evitar a abraso nos equipamentos e tubulaes;

reduzir a possibilidade de avarias e obstruo das unidades do sistema, tais como:

canalizaes, caixas de distribuio, tanques, sifes calhas, orifcios e outros;

facilitar o manuseio e transporte das fases lquida e slida nos componentes da ETE.

CARACTERSTICAS

A remoo da areia feita nas caixas de areia ou desarenadores, que realizam as seguintes

operaes:

reteno da areia com caractersticas indesejveis ao efluente ou ao corpo receptor;

armazenamento do material retido, durante perodos entre limpezas consecutivas;


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DIMENSIONAMENTO

Para o dimensionamento importante lembrar que, para partculas de dimetro a 0,2 mm

a velocidade de sedimentao adquire valores em torno de 0,02 m / s.

F igu r a 23 - D e s loc am en t o das par t c u la s no in te r ior do d esare n ad or

Observando o trajeto da partcula e relacionado-a com a velocidade de fluxo, tem-se:

1 21 2

:L hV e V em quet t

= = ,

V1 = velocidade de fluxo = 0,30 m / s;

V2 = velocidade de sedimentao = 0,02 m / s;

L = comprimento do desarenador;

h = altura de gua no desarenador;

Como t1 = t2, pois o tempo gasto para a gua percorrer a distncia L o mesmo que os

sedimentos levam ara percorrer a distncia h, tem-se que:

1 2V h L V =

Substituindo os valores de V1 e V2, obtm-se:


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0,30 0,020,30 150,02

h LhL L h

=

= =

Por segurana, para combater o efeito da turbulncia, adota-se um fator de segurana de

50%, o que resulta em:

22,5L h=

DETALHES EXECUTIVOS

F igu r a 24 - D e t a lhe d a ca ixa de ar e ia de l im pe z a manu a l


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CAPTULO VII LAGOAS DE ESTABILIZAO

HISTRICO

A descoberta das lagoas de estabilizao, como processo de tratamento de esgotos, ocorreu de forma acidental. Em 1924, em Santa Rosa Califrnia, para se evitar o custo de uma estao

de tratamento se fez passar o esgoto por um leito de pedras, acreditando-se que este teria um

efeito de filtro percolador. Ocorreu a colmatao dos vazios e uma acumulao de esgotos com

0,90m de lmina, mas o efluente desta lagoa tinha caractersticas equivalentes ao de um filtro

biolgico.

Em Fessenden, Dakota do Norte, em 1928, pelo fato de no haver sido construda a estao

para uma nova rede de coleta, os esgotos foram dirigidos para uma depresso no terreno, fora da

cidade. Alguns meses depois os especialistas ficaram surpresos com a qualidade do efluente final,

comparvel a de um tratamento secundrio. Mas s nos ltimos 50 anos foi que experimentos

objetivos e critrios racionais de projeto comearam a ser desenvolvidos, de modo a estabelecer

parmetros de carga orgnica, tempo de deteno, profundidade e outros.

Os Estados de Dakota do Norte e do Sul foram os pioneiros na pesquisa objetiva nos

Estados Unidos. Em 1948 entrou em operao a primeira lagoa projetada especialmente para

receber esgotos e trat-los ( lagoa de Maddock ).

A partir de 1950, os principais pesquisadores comearam a publicar seus trabalhos e j em

1960 foram estabelecidos intercmbios de informaes entre os diversos pases. Os pases

pioneiros na pesquisa foram os Estados Unidos, Austrlia, Nova Zelndia, Israel, frica do Sul,

ndia, Canad e na Amrica Latina: Brasil, Mxico, Colmbia, Costa Rica, Cuba e Equador.

CONCEITO E CLASSIFICAO

As lagoas de estabilizao so sistemas de tratamento biolgico em que a estabilizao da

matria orgnica realizada pela oxidao bacteriolgica ( oxidao aerbia ou fermentao

anaerbia ) e/ou reduo fotossinttica das algas.


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De acordo com a forma predominante pela qual se d a estabilizao da matria orgnica a

ser tratada, as lagoas so classificadas em:

anaerbias nas quais predominam processos de fermentao anaerbia,

imediatamente abaixo da superfcie no existe oxignio dissolvido;

facultativas nas quais ocorrem simultaneamente, processos de fermentao

anaerbia, oxidao aerbia e reduo fotossinttica. O fundo uma zona anaerbia,

prximo superfcie existe uma zona aerbia de atividade biolgica, onde ocorre a

fotossntese das algas;

aerbias nas quais se chega a um equilbrio da oxidao e da fotossntese, garantindo

condies aerbias em todo o meio;

aeradas nas quais se introduz oxignio atravs de processos de aerao;

de maturao usadas como refinamento ou polimento dos esgotos tratados por

qualquer outro processo, inclusive por lagoas. Reduz bactrias, slidos em suspenso,

nutrientes e uma pequena parcela de DBO.

EFICINCIA E APICABILIDADE DAS LAGOAS

As lagoas apresentam excelente eficincia de tratamento. A matria orgnica dissolvida no

efluente das lagoas bastante estvel. Havendo separao de algas a DBO fica na ordem de 15 a

30 mg/l. As lagoas de maturao removem 99,9999% de organismos coliformes. As lagoas tm

alta aplicabilidade no tratamento de esgotos sanitrios e para alguns tipos de esgotos industriais.

A performance das lagoas nos pases tropicais excelente.

FATORES QUE INTERFEREM NO PROCESSO

Fatores Incontrolveis

Sobre estes fatores praticamente no se pode exercer qualquer ao visando modific-los.

So fatores climticos tais como:

evaporao a evaporao altera a concentrao de slidos na lagoa;

precipitao pluviomtrica atua no sentido inverso da evaporao podendo provocar uma

diluio desfavorvel ao processo, dependendo da durao e intensidade;

temperatura sem dvida o fator mais atuante, uma vez que a temperatura apresenta um

relacionamento com outros fatores importantes como radiao solar, velocidade de fotossntese,

velocidade de metabolismo dos organismos. A matria orgnica decomposta mais rapidamente

quando a temperatura mais elevada;

ventos tm importncia na medida em que favorecem a homogeneizao da massa lquida e

a formao de ondas, so importantes tambm para a oxigenao das lagoas;


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nuvens interferem impedindo a passagem de radiao solar;

radiao solar influi diretamente na velocidade de fotossntese.

Fatores Parcialmente Controlveis

tipo de esgoto se domstico, industrial ou agrcola;

concentrao de DBO;

concentrao de slidos conveniente efetuar o gradeamento e a desarenao para remover

parte dos slidos, antes de sua entrada na lagoa;

toxidade substncias txicas no devem ser introduzidas na lagoa;

lenol subterrneo deve-se conhecer a profundidade do lenol e a permeabilidade do

terreno pois so fatores que podem influir no equilbrio hidrulico da lagoa;

taxa de percolao do terreno favorecer ou no a infiltrao que deve ser minimizada;

caractersticas topogrficas favorecem ou no a construo e o arranjo das lagoas;

custo do terreno importante, pois as lagoas exigem reas extensas para serem implantadas;

inundao devem ficar a salvo de inundaes;

localizao dos cursos dgua o efluente tratado deve alcanar o curso dgua o mais

rpido possvel evitando maiores custos de transporte;

uso da gua a jusante e capacidade de autodepurao do corpo receptor.

PARMETROS DE INTERESSE

rea superficial fator fundamental pois interfere na recepo de radiao solar

(fotossntese ) e na aerao pela ao do vento;

profundidade varia de alguns centmetros ( lagoas aerbias ) a 4,50 metros ( lagoa

anaerbia );

equilbrio hidrulico:

A EQ P Q E I+ = + +

QA = vazo afluenteP = precipitaes atmosfricas ou chuvasQE= vazo efluenteE = evaporaoI = infiltrao no solo

tempo de deteno varia de acordo com a temperatura da regio e com o tipo de lagoa;

formato pode ter qualquer formato, mas deve-se evitar zonas mortas e os curtos - circuitos.

O formato mais interessante o retangular.


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F igu r a 25 - Lagoa de e s t ab i l i z a o


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PRINCPIOS DE DIMENSIONAMENTO E FUNCIONAMENTO

LAGOAS ANAERBIAS

Nas lagoas anaerbias a estabilizao ocorre sem o concurso de oxignio dissolvido. So

os fenmenos de digesto cida e de fermentao metnica que tomam parte do processo.

Princpios de Funcionamento

A fermentao anaerbia um processo seqencial. Primeiramente microrganismos

facultativos, na ausncia de oxignio dissolvido, transformam compostos orgnicos complexos em

compostos mais simples, principalmente cidos orgnicos. a fase da digesto cida e da

produo de compostos mal cheirosos ( gs sulfdrico, mercaptanas ) o pH baixa para 6 e

Documents

Sistemas de Esgotamento Sanitário