Trabalho de Projeto estação de tratamento de esgoto UFRRJ

1. 1
UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO
INSTITUTO DE TECNOLOGIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA
IT178 – SANEAMENTO BÁSICO
PROFESSOR Msc. ALEXANDRE LIOI
GEFERSON ALVES RODRIGUES
LUAN CAIO DE ÁGUAS
VANDERSON RODRIGUES ALVES
PROJETO: ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ESGOTO PARA O
MUNICÍPIO DE RIO DAS FLORES-RJ
PROJETO HIDRÁULICO
PROJETO SANITÁRIO
PRÉ-TRATAMENTO FISICO-QUIMICO
SISTEMA SECUNDÁRIO DE LAGOA ANAERÓBIA E LAGOA FACULTATIVA AERADA
SEROPÉDICA, DEZEMBRO DE 2012

2. 2
SUMÁRIO
1. MEMORIAL DESCRITIVO .....................................................................................................3
1.1. INTRODUÇÃO...............................................................................................................3
1.2. HISTÓRICO....................................................................................................................3
1.3. LEGISLAÇÃO PERTINENTE ............................................................................................3
2. MEMORIAL JUSTIFICATIVO .................................................................................................4
3. MEMORIAL DE CÁLCULO DO SISTEMA DE TRATAMENTO..................................................6
3.1. PARÂMETROS DE PROJETO..........................................................................................6
3.1.1. Considerações de Projeto.....................................................................................6
3.1.2. Vazões de Projeto .................................................................................................6
3.1.3. Carga Orgânica de Projeto....................................................................................7
3.2. DIMENSIONAMENTO ...................................................................................................7
3.2.1. Gradeamento........................................................................................................7
3.2.2. Desarenador .........................................................................................................8
3.2.3. Medidor de Vazão...............................................................................................10
3.2.4. Sistema de Lagoa Anaeróbia...............................................................................10
3.2.5. Sistema de Lagoa Aerada Facultativa.................................................................12
4. MANUAL DE OPERAÇÃO...................................................................................................17
5. MANUAL DE MANUTENÇÃO.............................................................................................17
6. ANEXOS (PLANTAS)...........................................................................................................19

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1. MEMORIAL DESCRITIVO
1.1. INTRODUÇÃO
Este memorial se aplica ao projeto de um sistema de tratamento de efluentes
destinado a atender a uma população equivalente a 11300 pessoas, no município de Rio das
Flores/RJ com um horizonte de 20 anos.
1.2. HISTÓRICO
O uso inconsequente dos recursos hídricos e a degradação do meio ambiente são
práticas comumente vistas e que vem cada dia mais alertando a população e as
autoridades.
Os efeitos cumulativos causados pelas práticas danosas ao meio ambiente vêm
provocando desequilíbrios ambientais consideráveis, chegando a ponto de debilitar a
capacidade de autodepuração de muitos corpos receptores, causando prejuízos não
somente ao meio ambiente como também e até tão quanto nocivamente as populações
que habitam o meio.
O conceito de preservação ambiental vem a cada dia se propagando e, do mesmo
modo, a necessidade governamental de regularizar, defender e monitorar os processos
envolvidos.
1.3. LEGISLAÇÃO PERTINENTE
De forma geral, as fontes poluidoras têm demonstrado interesse em empregar
recursos financeiros somente quando exigido pela legislação corrente, de forma a
enquadrar seus níveis de lançamento naqueles tolerados pela normatização vigente.

4. 4
As condições técnicas do presente memorial estão de acordo com as resoluções do
Conselho Nacional de Meio Ambiente - CONAMA e da Associação Brasileira de Normas
Técnicas. Que são: Eficiência mínima de remoção de Carga Orgânica Bruta (DBO) de 80%
e concentração máxima permitida de 60mg de DBO por litro de efluente tratado.
2. MEMORIAL JUSTIFICATIVO
O sistema proposto para o tratamento é composto por tratamento preliminar de
remoção de impurezas de maior diâmetro através de grades e desarenador, com
finalidade de remover os sólidos grosseiros que talvez pudessem obstruir tubulações a
jusante do tratamento, seguido de um medidor de vazão modelo Thompson. Após o
tratamento preliminar, dispõe-se de um sistema de lagoa anaeróbia seguido de um
sistema de lagoa aerada facultativa.
As lagoas anaeróbias constituem-se em uma forma alternativa de tratamento, onde a
existência de condições estritamente anaeróbias é essencial. Tal é alcançado através do
lançamento de uma grande carga de DBO por unidade de volume da lagoa, fazendo com
que a taxa de consumo de oxigênio seja várias vezes superior à taxa de produção.
As lagoas anaeróbias são usualmente profundas, da ordem de 4 a 5 metros. A
profundidade é importante, no sentido de reduzir a possibilidade de penetração do
oxigênio produzido na superfície para as demais camadas. Por esse fato de serem
profundas, essas lagoas requerem menor área para serem construídas.
As lagoas anaeróbias não requerem qualquer equipamento especial, porém, a
eficiência de remoção de DBO é da ordem de 50% a 60%, o que, de acordo com a
legislação ambiental vigente, implica na necessidade de um sistema consecutivo a este
tratamento. A remoção de parte da DBO na lagoa anaeróbia proporciona uma
significativa economia de área, fazendo com que seja 2/3 menos do que necessitaria se
fosse apenas uma aeróbia facultativa.

5. 5
A existência desse sistema anaeróbio possibilita a geração de mau odores. Porém,
caso o sistema esteja bem equilibrado, a geração do mau cheiro não deve ocorrer, mas
eventuais problemas de operação e manutenção podem conduzir a liberação de odores.
Por essa razão, esse sistema normalmente é localizado onde é possível haver um
afastamento grande das residências.
Consecutivo ao tratamento pelo sistema de lagoa anaeróbia, visando atender as
exigências da legislação pertinente, está um sistema de tratamento consistido em lagoa
aerada facultativa que irá tratar de remover o restante da DBO para que o efluente possa
ser despejado de volta ao curso d’agua.
A lagoa facultativa aerada é utilizada quando se deseja ter um sistema
predominantemente aeróbio, e de dimensões mais reduzidas se comparadas a outros
tipos de lagoas de tratamento.
Nesta, diferente da facultativa convencional, há forma de suprimento de oxigênio
através de aeradores que produzem um turbilhonamento na água pela sua rotação
propiciando a penetração do oxigênio atmosférico na massa líquida onde ele se dissolve.
Devido à introdução da mecanização, a lagoa aerada é menos simples em termos de
manutenção e operação.
O tratamento anaeróbio será responsável pela retenção e digestão dos sólidos
advindos do efluente bruto e do decantador secundário, sendo capaz de retê-los e ainda
reduzir a carga orgânica do afluente.

6. 6
Figura 1: Esquema geral do sistema da Estação de Tratamento de Efluentes
3. MEMORIAL DE CÁLCULO DO SISTEMA DE TRATAMENTO
3.1. PARÂMETROS DE PROJETO
3.1.1. Considerações de Projeto
 Número de habitantes: 11300 habitantes
 Contribuição per capita de esgoto (q): 150l/hab.dia
 Concentração de carga orgânica afluente por litro (DBO): 350mg/l
 Coeficiente para dia de maior consumo (k1): 1,2
 Coeficiente para hora de maior consumo (k2): 1,5
3.1.2. Vazões de Projeto
Qméd = Pop x q
Qméd = 11300hab x 150l/hab.dia
Qméd = 1728m³/dia ou 20l/s
Qmáx= Pop x q x k1 x k2
Qmáx= 11300hab x 150l/hab.dia x 1,2 x 1,5
Qmáx= 3110m³/dia ou 36l/s
Obs.: Para o dimensionamento do sistema de lagoa anaeróbia e do sistema de lagoa
aerada facultativa, utilizaremos a vazão média. Para o dimensionamento da grade, do
desarenador, e do medidor de vazão, utilizaremos a vazão máxima.

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3.1.3. Carga Orgânica de Projeto
C.O. = Qméd x q
C.O. = 1728 m³/dia x 0,350 kg.DBO/m³
C.O. = 604,8 kg.DBO/dia
3.2. DIMENSIONAMENTO
3.2.1. Gradeamento
 Espessura das barras (t = 1 cm)
 Espaçamento entre barras (e = 1,5 cm)
 Coeficiente de segurança (k = 0,25)
 Velocidade máxima (Vmáx = 0,5 m/s)
 Ângulo da grade (α = 60°)
 Eficiência da grade:
E = e ÷ (e+t)
E = 1,5 cm ÷ (1,5 cm + 1 cm)
E = 60 %
 Área útil da grade:
Au = Qmáx ÷ ((1 - k) . Vmáx)
Au = 0,036 m³/s ÷ ((1 – 0,25) . 0,5 m/s)
Au = 0,096 m²

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 Área molhada do canal:
Ac = Au ÷ E
Ac = 0,096 m² ÷ 60 %
Ac = 0,16 m²
 Dimensões do canal:
√ = 0,4 m
L = 40 cm ; Hc = 40 cm ; Hu = 50 cm
3.2.2. Desarenador
 Tamanho das partículas: ø = 0,2 mm
 Velocidade máxima no desarenador: Vm = 0,24 m/s
 Retenção de 80% das partículas
 Temperatura da água: T = 20°C
 Taxa de sedimentação: β = 1x10-4
m³areia/m³água
 Velocidade de Sedimentação
Vv = ø.(3.T + 70)
Vv = 0,2 mm x (3x20 + 70)
Vv = 0,026 m/s
 Superfície do desarenador
A = k.Q ÷ Vv
A = (1,5 x 0,036 m³/s) ÷ 0,026 m/s
A = 2,08 m²

9. 9
 Dimensões horizontais
Largura
B = 40 cm = 0,4 m (Adotado)
Comprimento:
L = A ÷ B
L = 2,08 m² ÷ 0,4 m
L = 5,2 m
Adotar 5,5 m
 Lâmina de água mínima no desarenador
Hn = Q ÷ (Vm x B)
Hn = 0,036 m³/s ÷ (0,24m/s x 0,4)
Hn = 0,38 m
 Volume diário de sólido de sedimento
VSD = β.Q.t
VSD = 1x10-4
m³areia/m³água x 3110 m³/dia x 1 dia
VSD = 0,311 m³/dia
 Profundidade da câmara de sólidos
h = VSD ÷ (L.B)
h = 0,311 m³/dia ÷ (5,2 m x 0,4 m)
 Velocidade de sedimentação das partículas com retenção de 80%
V0 ÷ Vv = 0,8
V0 = 0,026 m/s x 0,8
V0 = 0,0208 m/s

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 Diâmetro das partículas com retenção de 80%
V0 = ø.(80%).(3.T+70)
ø = 0,0002 m ou 0,2 mm
3.2.3. Medidor de Vazão
Para uma vazão máxima de 36l/s adotamos um vertedor modelo Thompson de altura
máxima para H = 30cm. A vazão instantânea dada por esse modelo de medidor pode ser
calculada pela seguinte fórmula:
Q = 1,4 . , onde H é a altura medida no vertedor.
3.2.4. Sistema de Lagoa Anaeróbia
 Carga afluente de DBO
L = 604,8 kg.DBOs/dia
 Adoção da taxa de aplicação volumétrica
Lv = 0,1 kg.DBO/m³.dia
 Cálculo do volume requerido
V = Carga ÷ Carga Volumétrica
V = L ÷ Lv
V = 604,8 kg.DBO/dia ÷ 0,1 kg.DBO/m³.dia
V = 6048m³

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 Verificação do tempo de detenção
Tempo = Volume ÷ Vazão
t = V ÷ Q
t = 6048m³ ÷ 1728m³/dia
t = 3,5 dias
 Determinação da área requerida
Profundidade adotada: H = 4,5 m
Área = Volume ÷ Profundidade
A = V ÷ H
A = 6048 m³ ÷ 4,5 m
A = 1344 m² = 0,135 ha. Adotar uma lagoa com dimensões no fundo de 50m x 27m e
dimensões na superfície de 59m x 36m com inclinação de talude de 45°.
 Concentração de DBO efluente
Eficiência de remoção da DBO: E=50% (adotado)
E = ((S0 – S) ÷ S0) x 100
50 = ((350 – S) ÷ 350) x 100
S = 175 mg/l
 Acúmulo de lodo na lagoa anaeróbia
Adotando-se uma taxa de acúmulo de 0,03 m³/hab.ano
Acanual = Txacúmulo x População
Acanual = 0,03 m³/ano.hab x 11300 hab
Espanual = (Acanual x 1 ano) ÷ Área

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Espanual = (339 m³/ano x 1 ano) ÷ 1344 m²
Espanual = 0,25 m/ano = 25 cm/ano
Limpeza do lodo de 9 em 9 anos que é quando ao lodo atinge a metade da altura útil da
lagoa.
 Área total requerida
A área total requerida é de 0,45 ha. A área total requerida para todos os componentes da
estação é aproximadamente 30% superior a este valor. Assim, a área total será de 0,59 ha.
 Dimensões da Lagoa
Adotar uma lagoa de 35 m de comprimento por 58 m de largura.
58 metros
35 metros
3.2.5. Sistema de Lagoa Aerada Facultativa
 Adoção de um tempo de detenção
t = 8 dias (adotado)

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 Estimativa da DBO solúvel efluente
Admitindo-se um sistema de mistura completa, e adotando o coeficiente K = 0,6 dias-1
para
20°C, corrigido para 0,7 dias-1
a 23°C:
DBOs solúvel:
S = S0 ÷ (1 + K.t)
S = 175 ÷ (1 + 0,7x8)
S = 27 mg/l
 Estimativa da DBO particulada efluente
Assumindo que o efluente contenha 100 mg/l de sólidos em suspensão (SS) (O que garante
uma segurança razoável), a concentração de DBOs particulada efluente será de
aproximadamente:
DBOs part = 0,175 mgDBOs/mgSS x 100 mgSS/l
DBOs part = 17,5 mgDBOs/l
 DBO total efluente
DBO total = DBO solúvel + DBO part
DBO total = 27mg/l + 17,5 mg/l
DBO total = 44,5 mg/l
 A eficiência do sistema na remoção da DBO é:
E = ((S0 – S) ÷ S0) x 100
E = ((175 mg/l – 44,5 mg/l) ÷ 175) x 100
E = 74%

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 Volume requerido
V = t x Q
V = 8 dias x 1728 m³/dia
V = 13824 m³
 Área requerida
Adotando-se uma profundidade de 4 m.
A = V ÷ H
A = 13824 m³ ÷ 4 m
A = 3456 m² = 0,35 ha. Adotar uma lagoa com dimensões no fundo de 50m x 70m e
dimensões na superfície de 59m x 79m com inclinação de talude de 45°.
 Requisitos de oxigênio
Adotando a = 1,0 kg.O2/KgDBOs
RO = a x Q x (S0 - S)
RO = 1,0 x 1728 m³/dia x (175 mg/l - 45 mg/l)
RO = 225 kg.O2/dia = 9,36 kg.O2/h
 Requisitos de energia
Adotar aeradores flutuantes, de alta rotação. A eficiência de oxigenação, nas condições
padrão, é da ordem de:
EO = 1,8 kg.O2/kWh
A eficiência de oxigenação no campo pode ser adotada como em torno de 60% da EO
padrão.
EOcampo = 0,70 x 1,8 kg.O2/kWh
EOcampo = 1,3 kg.O2/kWh

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A potência requerida é:
Pot = RO ÷ EOcampo
Pot = 9,36 kg.O2/h ÷ 1,3 kg.O2/kWh
Pot = 7,2 kW = 10 cv
 Aeradores
Adotar 1 aerador comercial de 10 cv de potência.
Figura 1: Modelo de aerador
 Dimensões da Lagoa
Adotar uma lagoa de 79 m de comprimento por 59 m de largura.
Parte sem
aeração 59 metros
79 metros
 Verificação da densidade de potência
A densidade de potência média em toda a lagoa é:

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ϕ = Pot ÷ V
ϕ = 7200 W ÷ 13824 m³
ϕ = 0,61 w/m³
Esta densidade de potência manterá baixa quantidade de sólidos em suspensão. O que é
desejável na lagoa facultativa aerada.
 Acúmulo de lodo
Acumulação anual
Acanual = 0,05m³/hab.ano x 11300 hab
Acanual = 565 m³/ano
Espessura em 1 ano:
Esp = (565 m³/ano x 1 ano) ÷ 3456 m²
Esp = 0,16 m/ano = 16 cm/ ano
Espessura de manutenção:
Espm = H x 30%
Espm = 4 m x 30%
Espm = 1,12 m
Tempo de manutenção:
t = Espm ÷ Esp
t = 1,12 m ÷ 0,16 m/ano
t = 7 anos
Após 7 anos de operação, haverá um acúmulo de lodo considerável, reduzindo a altura útil
da lagoa em torno de 30%. Recomenda-se uma limpeza após esse período.
 Área total requerida

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A área total requerida é de 0,45 ha. A área total requerida para todos os componentes da
estação é aproximadamente 30% superior a este valor. Assim, a área total será de 0,59 ha.
4. MANUAL DE OPERAÇÃO
Os despejos sanitários oriundos do empreendimento chegam ao canal de entrada da
ETE por gravidade.
A intervenção de operação manual na estrutura de entrada se restringe a limpeza
diária dos sólidos grosseiros retidos na grade de barras, e periódicos, em função do volume
acumulado, da areia retida na caixa de areia. Esses resíduos serão acumulados
temporariamente em recipientes adequados para destino final a ser dado, periodicamente,
em aterro sanitário.
 Características do Efluente Tratado
De acordo com a descrição apresentada e com a Memória de Cálculo da ETE, os
efluentes finais, antes de serem lançados no corpo receptor, deverão ser amostrados,
analisados e controlados, mediante Supervisão de Operação qualificada, devendo
apresentar características físico-químicas e bacteriológicas compatíveis coma legislação
vigente, especialmente a Resolução n. 20 de 18 de Junho de 1986, do CONAMA, Conselho
Nacional do Meio Ambiente.
5. MANUAL DE MANUTENÇÃO
Gradeamento
 Fazer a retirada dos sólidos grosseiros diariamente;

18. 18
 Dispor o material retirado em recipientes adequados com recobrimento para
posteriormente serem despejados em aterro sanitário.
Desarenador
 Fazer a retirada da areia depositada no fundo quando atingir 15cm de areia no fundo
do desarenador.
 Dispor a areia retirada em aterro sanitário.
Medidor de vazão Thompson
 Fazer as medições de vazão diariamente.
 Não há operação na estrutura física do medidor.
Lagoa Anaeróbia
 Conferir, periodicamente, as condições estruturais da lagoa, minimizando a
possibilidade de ocorrência de erosão dos taludes e de infiltração no solo,
observando-se a variação do nível da lâmina d’água;
 Evitar os entupimentos nos dispositivos de entrada, para garantir a distribuição
uniforme do esgoto na lagoa;
 Promover a retirada de materiais grosseiros que, eventualmente, possam passar pelo
tratamento preliminar;
 Conservar limpos os dispositivos de saída;
 Conservar as margens da lagoa sem qualquer tipo de vegetação, para evitar a
proliferação de insetos;
 Fazer a remoção do lodo acumulado no fundo da lagoa a cada 9 anos.
Lagoa Aerada Facultativa
 Seguir as mesmas recomendações de operação da lagoa anaeróbia.

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 Retirar todo o material sobrenadante (escumas, óleos, graxas, lodo e folhas) usando
peneiras ou jatos d’água. O material removido deve ser destinado a aterro sanitário;
 Conferir periodicamente a posição dos aeradores;
 Executar frequentemente a manutenção dos equipamentos;
 Monitorar o Oxigênio Dissolvido para estabelecer a disposição mais adequada dos
aeradores.
 Fazer a remoção do lodo acumulado no fundo da lagoa a cada 7 anos.
6. ANEXOS (PLANTAS)