Encontro Técnico - 2003
DIMENSIONAMENTO DE ETEs
TRATAMENTO POR
DISPOSIÇÃO NO SOLO
Aníbal Oliveira Freire / DTDT
Sandra Parreiras P. Fonseca / DVSD
INTRODUÇÃO
ETE-ROÇAS NOVAS/CAETÉ
Encontro Técnico - 2003
ROÇAS NOVAS : 1500 habitantes
Encontro Técnico - 2003
ROÇAS NOVAS/CAETÉ
Encontro Técnico - 2003
CIDADE DO
MÉXICO
20 Milhões de
habitantes
Encontro Técnico - 2003
NEWMAN
Califórnia
USA
15 000 hab
Encontro Técnico - 2003
METODOLOGIA DE DIMENSIONAMENTO
SISTEMAS DE TRATAMENTO DE
ESGOTO POR DISPOSIÇÃO NO SOLO
ƒ ESCOAMENTO SUPERFICIAL NO SOLO
ƒ INFILTRAÇÃO LENTA (FERTI - IRRIGAÇÃO)
ƒ INFILTRAÇÃO RÁPIDA
ƒ INFILTRAÇÃO SUB-SUPERFICIAL
Encontro Técnico - 2003
ESCOAMENTO SUPERFICIAL
Fonte: adaptado de von Sperling (1996).
(SOLOS IMPERMEÁVEIS)
Encontro Técnico - 2003
TAXAS DE APLICAÇÃO PARA
ESCOAMENTO SUPERFICIAL NO SOLO
Clima Frio
Clima Moderado
Clima Quente
Pré-tratamento
aplicado
m3.h-1.m-1
cm.d-1
m3.h-1.m-1
cm.d-1
m3.h-1.m-1
cm.d-1
Preliminar/
Primário
0,07-0,1
2
0,16-0,25
3-5
0,25-037
5-7
Células aeradas
(1-d Detenção)
0,08-0,1
2
0,16-0,33
3-6
0,33-0,40
6-8
Secundário
0,16-0,2
4
0,20-0,33
4-6
0,33-0,40
6-8
Fonte: REED (1995)
Encontro Técnico - 2003
Variação da fração de DBO remanescente em razão do comprimento da
faixa para o tratamento, por escoamento superficial, do efluente do
tratamento primário. (USEPA, 1984).
INFILTRAÇÃO LENTA: FERTIRRIGAÇÃO
(SOLO: SEMI-PERMEÁVEL) - Projeto similar a irrigação convencional (NPK)
Fonte: adaptado de vOn Sperling
(1996).
- TIPO 1 = Máximo esgoto / mínima área
Fator limitante: capacidade hídrica do terreno ou nitrogênio.
Objetivo: tratamento de esgoto.
- TIPO 2 = Mínimo esgoto / Máximo de área
Objetivo: agrícola; irrigar máxima área e otimizar o reuso.
Encontro Técnico - 2003
INFILTRAÇÃO RÁPIDA
Fonte: adaptado de vOn Sperling
(1996).
ƒ Solo: arenoso
ƒ OBJETIVOS:
ƒ
Recarga subterrânea;
ƒ
Estocagem temporária no aqüífero;
ƒ
Recuperação da água por drenagem e reuso ou descarga; e
ƒ
Impedir entrada intrusão salina.
Encontro Técnico - 2003
INFILTRAÇÃO SUBSUPERFICIAL
Fonte: adaptado de von Sperling (1996).
Encontro Técnico - 2003
CUSTOS MÉDIOS DE IMPLANTAÇÃO DE SISTEMAS
DE TRATAMENTO SIMPLIFICADOS
Modelo da ETE
Nº de
Custo nédio / hab.
Unidades
(R$)
RAFA
01
9,97
RAFA + FILTRO
04
36,75
RAFA + DISPOSIÇÃO NO SOLO
03
22,76
DISPOSIÇÃO NO SOLO*
07
23,32
LAGOAS
04
51,22
TANQUE SÉPTICO + FILTRO
ANAERÓBIO
01
54,00
Fonte: FREIRE e REZENDE (2001).
*Incluindo reformas ETE (Tanque séptico-filtro anaeróbio)
Encontro Técnico - 2003
VANTAGENS DO SISTEMA DE
DISPOSIÇÃO NO SOLO
¾ Baixo custo de implantação;
¾ Boa eficiência;
¾ Produção agrícola;
¾ Fácil operação;
¾ Sem custo de energia
Encontro Técnico - 2003
METODOLOGIA DE DIMENSIONAMENTO
E OPERACIONALIZAÇÃO
Projeto e obra
Monitoramento
Custo e Benefício
R$ ???
Planta
Tratamento
por
Condições
climáticas Disposição
no solo
Água
residuária
Solo
ATENDER
Planejamento Estratégico
Encontro Técnico - 2003
1 Projeto e obra
1 Não Monitorar
METODOLOGIA DE DIMENSIONAMENTO
ƒ PROPOSTA / IMPLANTAÇÃO
ƒ Avaliar, adequar a
metodologia USEPA (1984)
existente para condições
edáfo-climáticas brasileiras;
Planta
Tratamento
Água
Condições
Por
residuária
climáticas Disposição
no solo
ƒ Monitorar a degradabilidade
do solo; risco de contaminação
Solo
do lençol freático; e
ƒ Eficiência do tratamento de esgoto por disposição no solo .
Encontro Técnico - 2003
DISPOSIÇÃO NO
NO SOLO
SOLO
DISPOSIÇÃO
DIMENSIONAMENTO/IMPLANTAÇÃO
DIMENSIONAMENTO/IMPLANTAÇÃO
EPA
EPA
MONITORAMENTO
MONITORAMENTO
OMS
OMS
COPAM
COPAM
Material Flutuante
Flutuante
Material
Óleos minerais
minerais
Óleos
DBO55
DBO
pH
pH
Óleos vegetais
vegetais ee gorduras
gorduras
Óleos
Regime de
de lançamento
lançamento
Regime
Sólidos em
em suspensão
suspensão
Sólidos
Saúde
Saúde
Pública
Pública
FAO 47
47
FAO
CE
CE
RAS
RAS
Toxidez
Toxidez
(Na, B,
B, Cl,
Cl, metais)
metais)
(Na,
pH
pH
Nitrogênio
Nitrogênio
Bicarbonatos
Bicarbonatos
CRITÉRIOS PARA USO DE ESGOTO NA
AGRICULTURA - OMS (1989)
Grupos de
risco
(ovos.L-1)
(org./100 mL)
A
Culturas a serem
consumidas cruas,
campos de esporte,
parques e jardins
Agricultores,
consumidores
e público em
geral.
<1
< 1.000
B
Culturas processadas
industrialmente,
Agricultores
cereais, forragens,
pastagens, árvores.
<1
recomendação
C
Irrigação localizada de
plantas da categoria B
na ausência de riscos
para os agricultores e
público em geral
Não
aplicável
Não aplicável
Categoria
Tipo de irrigação e
cultura
Encontro Técnico - 2003
Não aplicável
CRITÉRIOS PARA USO DE ESGOTO NA
AGRICULTURA – EPA (1992)
Tipo de Irrigação e Cultura
Processo de tratamento
Qualidade do
efluente
Culturas alimentícias não
processadas comercialmente
Irrigação superficial ou por
aspersão de qualquer cultura,
incluindo culturas a serem
consumidas cruas
Secundário + filtração +
desinfecção
Organismos
patogênicos ND
Irrigação superficial de
pomares e vinhedos
Secundário +
desinfecção
Coliformes fecais
≤ 200/100 mL
Pastagens para rebanhos
de leite, forrageiras, cereais,
fibras e grãos.
Secundário +
desinfecção
Coliformes
fecais
≤ 200/100 mL
Irrigação, campos de esporte,
parques, jardins e cemitérios.
Secundário + filtração +
desinfecção
Organismos
patogênicos ND
DISPOSIÇÃO NO
NO SOLO
SOLO // PROPOSTO
PROPOSTO
DISPOSIÇÃO
MONITORAMENTO
MONITORAMENTO
DIMENSIONAMENTO/IMPLANTAÇÃO
DIMENSIONAMENTO/IMPLANTAÇÃO
Parâmetros
Parâmetros
projeto
projeto
Esgoto
Esgoto
Vazão, taxa,
taxa, área
área
Vazão,
Temp.
Temp.
Água residuária
residuária
Água
SST
SST
solo, cultura
cultura ee LF
LF
solo,
CE ee pH
pH
CE
MODELAGEM
MODELAGEM
DBO
DBO
DQO
DQO
Escoamento
Escoamento
superficial
superficial
Escoamento
Escoamento
vertical
vertical
OBRA
OBRA
N-org
N-org
P-org
P-org
E.coli
E.coli
Ovos de
de
Ovos
helmintos
helmintos
Solo
Solo
Textura
Textura
MO
MO
pH
pH
PP ee KK
Ca, Mg
Mg ee Na
Na
Ca,
CTC
CTC
Atividade
Atividade
biológica
biológica
Biomassa
Biomassa
microbiana
microbiana
Planta
Planta
Matéria seca
seca
Matéria
Proteína Bruta
Bruta
Proteína
PP ee KK
Ca, Mg
Mg ee Na
Na
Ca,
Digestibilidade
Digestibilidade
In vitro
vitro
In
E.coli
E.coli
Taenia
Taenia
Saginata
Saginata
LF
LF
Temp.
Temp.
CE
CE
pH
pH
OD
OD
Nitrato
Nitrato
P-total
P-total
E.coli
E.coli
FRENTE DE MOLHAMENTO
Escoamento vertical
Escoamento s
uperficial
Efluente
tratado
Dedos
Fingering
Lençol freático
Encontro Técnico - 2003
METODOLOGIA PROPOSTA
¾ Escoamento superficial (Método UCD)
EPA (1981), esgoto doméstico,
válido para taxas de aplicação
na faixa de 0,08 a 0,24 m3h-1m-1.
'
⎞
⎛
Cx
k
'
= A exp ⎜⎜ − n ' x ⎟⎟
C0
⎠
⎝ q
Cx = concentração de DBO5 à distância x na rampa (mg·L-1);
C0 = concentração de DBO5 no início da rampa (mg·L-1);
A‘ = coeficiente de ajuste (igual a 0,72);
k‘ = coeficiente de ajuste (igual a 0,01975 m·h-1);
q = taxa de aplicação (m3·h-1·m-1 de largura da rampa);
n‘ = coeficiente determinado empiricamente (igual a 0,5); e
x = distância na rampa de escoamento (m).
Encontro Técnico - 2003
Coeficientes k e n sugeridos para o modelo exponencial de remoção de
DBO5 com respectivos coeficientes K, relações Cx/C0 calculados.0
Coeficientes
Autor
Taxa de
aplicação
(m3h-1m-1)
Estágio 1
(x < 9 m)
Estágio 2
(x > 9 m)
k
n
K
Cx/C0
Remoção
(%)
0,15 a 0,20
0,52593
-0,63523
0,2124
0,000051
99,99
Coraucci
Filho
0,25 a 0,30
0,00604
2,39273
0,1837
0,000185
99,98
Loures
0,00195
2,31541
0,0531
0,066013
93,40
0,24 a 0,48
Nota: Coraucci Filho (declividade das faixas de 4%) e
Loures (declividade das faixas de 2%)
Encontro Técnico - 2003
METODOLOGIA PROPOSTA
¾ Escoamento vertical - Modelo de Green Ampt
ƒ Descreve a infiltração
de água no solo;
ƒ Considera uma carga
de água constante na
superfície, solo
homogêneo e
profundidade infinita;
e perfil de umidade do solo saturado desde a superfície até
a profundidade da frente de umedecimento.
Encontro Técnico - 2003
METODOLOGIA PROPOSTA
¾ Escoamento vertical - Modelo de Green Ampt
⎡
I (t ) ⎤
K s t = I (t ) − Ψt (θ s − θ i ) ln ⎢1 +
⎥
⎣ Ψ (θ s − θ i ) ⎦
Ks = condutividade hidráulica do meio saturado (L.T-1);
t = tempo (T);
I = infiltração acumulada (L);
ψt = potencial total de água no solo (L);
θs = umidade volumétrica ao longo da profundidade z, (L3.L-3); e
θi = umidade volumétrica presente no solo antes do início da
infiltração, (L3.L-3).
Encontro Técnico - 2003
CONDIÇÕES DE
CAMPO
Encontro Técnico - 2003
ETE’s EXPERIMENTAIS NA UFV
Encontro Técnico - 2003
Encontro Técnico - 2003
RESULTADOS
MUNICÍPIO
POP.
DESCRIÇÃO
CUSTO/
hab (R$)
500
TP, Disp. Solo
40,00
Indaiabira / Sede
1.500
02Tanq.Séptico, filtro
anaeróbio, Disp.Solo
24,55
Francisco Badaró/Sede
2.100
EEE, TP, RAFA, Dip. solo
20,00
Rio Prado / Sede
3.200
EEE, TP, Disp.Solo
7,19
Novo Cruzeiro / Sede
6.000
TP, Disp. solo
8,22
Varzelândia / Sede
7.002
EEE, TP, RAFA, Disp.solo
25,00
ETE’s IMPLANTADAS
Comercinho/Retiro
Soldado
FONTE: FONSECA (2000), FREIRE e REZENDE (2001).
ETE INDAIABIRA
Fossa, Filtro,
Escoamento
Superficial no Solo
AGUAS
VERMELHAS:
3 000 hab
RAFA +
Escoamento
superficial
Encontro Técnico - 2003
ETE VARZELÂNDIA / DTJB - 2003
6000
habitantes
Encontro Técnico - 2003
ETE NINHEIRA
DTSA: 2500 hab
Encontro Técnico - 2003
ICARAÍ DE
MINAS
STO ANTONIO DO RETIRO
Fossa Séptica + Filtro + Solo
NOVO
CRUZEIRO
6 000 hab
Encontro Técnico - 2003
CANABRAVA
João Pinheiro
Encontro Técnico - 2003
CONCLUSÕES e SUGESTÕES
¾ Monitoramento das estações de tratamento de
esgoto por disposição em operação pela
COPASA e/ou em parceria com prefeituras.
¾ Criação de Modelos Matemáticos, Software de
Dimensionamento e monitoramento.
¾ Criação de Manual de Implantação, Operação e
Monitoramento de estação de tratamento de
esgoto por disposição no solo.
Encontro Técnico - 2003
Encontro Técnico - 2003
PERGUNTAS E
SUGESTÕES