SISTEMAS DE ESGOTAMENTO SANITARIO NOTAS DE AULA.pdf

5 - Sistema de Esgotamento Sanitário
COLETA
TRATAMENTO
DISPOSIÇÃO
FINAL
Sistema Unitário
Sistema
Separador
Sistema de
Esgotamento
Sanitário
Esgoto sanitário
Esgoto
doméstico
Esgoto
industrial
Água de
infiltração
Contribuição
Pluvial
Parasitária
Água Pluvial
Definições: NBR 9648/Nov1986

TH048 - Saneamento Básico e Ambiental 2
Sistema
Unitário
Sistema
Separador

Cobertura do sistema de coleta e tratamento de
esgoto

http://www.unep.org/dewa/
vitalwater/article50.html

Cobertura do sistema de coleta e tratamento de
esgoto no Brasil
BRASIL
Municípios sem coleta de esgoto: 47,8%;
Municípios que só coletam o esgoto: 32,0%;
Municípios que coletam e tratam o esgoto: 20,2%.
48% - fossas sépticas
42% - valas abertas
10% - ???
População com esgoto coletado e tratado: 16% do total;
População com esgoto coletado e lançado bruto: 30% do total;
População com esgoto sem coleta e lançado: 54% do total
Pesquisa Nacional de Saneamento Básico 2000

5.1 - Caracterização do Esgoto
Qualitativa
Quantitativa
Vazão de projeto
Inicial Final
Características
Físicas, Químicas e
Biológicas
O que? Quanto?

Característica química do
esgoto doméstico bruto
Parâmetro Contribuição per
capita (g/hab/d)
Concentração
(mg N/l)
Nitrogênio total
Nitrogênio orgânico
Amônia
Nitrito
Nitrato
Faixa
6,0 – 112,0
2,5 – 5,0
3,5 – 7,0
≈0
0,0 – 0,5
Típico
8,0
3,5
4,5
≈0
≈0
Faixa
35 – 70
15 – 30
20 – 40
≈0
0 - 2
Típico
50
20
30
≈0
≈0
Fonte: Von Sperling. 1996. Introdução à qualidade das águas e ao tratamento de esgotos. Belo Horizonte.
Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental, UFMG.
Fósforo
Fósforo orgânico
Fósforo orgânico
1,0 – 4,5
0,3 – 1,5
0,7 – 3,0
2,5
0,8
1,7
5 – 25
2 – 8
4 – 17
14
4
10
MO
DBO5
DBOu
DQO
40 – 60
60 – 90
80 – 130
50
75
100
200 – 500
350 – 600
400 – 800
350
500
700

Concentração no esgoto bruto
Tipo Faixa Média Local
Coliformes
totais
1,6 – 47,4
70 – 733
21,9
412
200
180
14 cidades dos EUA
2 ETE – 14 dias – México
Rio de Janeiro – Brasil
Lima - Peru
Coliformes
fecais
0,3 - 49 8,3
30
120
21 cidades dos EUA
Lima - Peru
Estreptococos
fecais
0,064 – 4,5 1,6
1,9
7 cidades dos EUA
Valores em 106 org/100mL

5.1.1 - Caracterização Qualitativa do Esgoto
d) Características Quanti-qualitativas
W = Q x C
Concentração
Vazão
Carga de massa:
Taxa de massa de poluente
num determinado período t
C = massa
volume
Concentração:
W = massa
tempo
Variáveis
Sólidos dissolvidos totais, salinidade: g/l = Kg/m3 = ppt
OD, DBO, nitrogênio mg/l = g/ m3 = ppm
Fósforo, clorofila a, tóxicos g/l = mg/ m3 = ppb
Tóxicos ng/l = g/ m3 = pptr
Densidade da água  1g/cm3
ppm
g
g
cm
m
cm
g
m
g
m
g
1
10
10
)
/
1
( 6
3
6
3
3
3
3





População equivalente (PE) PE = Carga total
Carga per capita
População hidráulica equivalente (PHE) PHE = Vazão total
Vazão per capita
Número de habitantes que produz
uma carga igual
Número de habitantes que produz uma vazão
igual

Efluentes – características qualitativas
Fontes de despejos Equivalente populacional de
carga orgânica
Abatedouro bovino 55 hab/boi
Abatedouro avícola 200 hab/1.000 aves
Fabricação de cerveja 175 hab/m3 cerveja
Fabricação de álcool 7 hab/ L álcool sem restilo
Fabricação de lacticínios/queijo 2 hab/kg queijo
Fabricação de lacticínios/leite 20 hab/1.000 L leite
Fabricação de couros 40 hab/pele bovina
Fabricação de papel 460 hab/t papel
Carga per capita: 54g/d

Efluentes – características quantitativas
Fontes de despejos Vazão específica
Esgoto doméstico 120 a 160 L/hab/dia
Abatedouro bovino 1.500 a 2.000 L/boi
Abatedouro avícola 17 a 20 L/ave
Fabricação de cerveja 8L/L cerveja
Fabricação de refrigerante 2 a 4 L/ L refrigerante
Fabricação de álcool 15 L restilo/L álcool
Fabricação de lacticínios/queijo 20 L/kg queijo
Fabricação de lacticínios/leite 1 L/L leite
Fabricação de couros 800 a 1.000 L/couro
Fabricação de papel 50 a 100 L/kg papel
Fonte: Philippi, Jr. et al. (2004)

Exercício
Sabendo-se que cada indivíduo contribui com cerca de
300 L/d de efluente e 54 g/d de DBO, para uma cidade
com 100.000 habitantes, pergunta-se:
a) Qual a vazão do esgoto doméstico gerada?
b) Qual a carga de DBO gerada?
c) Qual a concentração de DBO no esgoto doméstico
dessa cidade?
Resposta: a) Q=0,35m³/s b) W=5400 kg/d c) C=180mg/L

Solução
a) Vazão de descarga
Q = 300 L/d/hab x 100.000 hab
Q = 30.000.000 L/d
Q = 0,35 m3/s
b) Carga de DBO
W = 54 g/d/hab x 100.000 hab
W = 5.400.000 g/d
W = 5.400 kg/d
c) Concentração de DBO no efluente
C = W = 5.400.000.000 mg/d = 180 mg/L
30.000.000 L/d
Q
W = Q x C

5.2 - Rede coletora de esgoto
Custo de implantação de
um sistema de esgoto
sanitário:
75% - redes de esgoto
10% - coletores tronco
1% - elevatórias
14% - Estações de tratamento (ETE)

Ligação Domiciliar
http://200.144.189.97/phd/default.aspx?id=28&link_uc=disciplina
Rede coletora
Sistema de
esgoto predial
Interceptor
Emissário
Coletor Secundário
Coletor Tronco

Ligação predial
Sistema
Radial –
Ligações
múltiplas
Sistema
Ortogonal –
Ligação
simples

Sistema
Radial –
Ligações
múltiplas

Ligação quanto à posição da rede coletora
Ligação no passeio adjacente
Ligação no eixo

Rede coletora de esgoto
Ruins of a public latrine from Roman era
(1st Century CE)
1778 – Patente do vaso sanitário –
Joseph Bramah
1847 – Sistema de esgotamento com
transporte hídrico
– Na Europa foi autorizado o
lançamento das águas servidas nas
galerias de água pluvial  Sistema
unitário
– Epidemia de cólera
1879 – Eng. George Waring Jr.
(Memphis- EUA) Concebeu o primeiro
sistema coletor de esgoto sanitário do
tipo separador
http://www.sewerhistory.org/chronos/early_roots.htm

Coletor em Tóquio - 1884

Coletor em Osaka - 1573
http://www.sewerhistory.org/grfx/components/pipe-early1.htm

Órgãos acessórios
Poço de visita (PV)
• Início de coletores
• Mudanças de direção
• Mudanças de declividade
• Mudanças de material
• Degraus
• Reunião de coletores
• Tubo de queda
Terminal de Limpeza (TL)
Caixa de
passagem
(CP) Tubo de inspeção e
limpeza (TIL)
Distância entre acessos:
• Comprimento do equipamento de obstrução
• Máxima: 100m
X

Tubo de inspeção
e limpeza
(TIL)

Componentes
Rede coletora
Sistema de
esgoto predial
Interceptor
Emissário
Coletor Secundário
Coletor Tronco
Perpendicular
Leque
Distrital e Radial
Tipo de Traçado

Traçado da rede tipo perpendicular
Perpendicular:
coletores tronco
independentes e
perpendiculares ao
curso da água,
com ou sem
interceptor
Sobrinho & Tsutiya, 1999.

Traçado da rede tipo leque
Leque: para terrenos
acidentados

Traçado da rede tipo radial
Distrital e
Radial:
necessita
recalque, como
em cidades
planas

Órgãos acessórios x Traçado da rede
Fluxo de esgoto que uma tubulação lança em um órgão acessório corre
por canaletas situadas no fundo.
Início de uma canalização: ponta seca no terminal de limpeza
Pontos altos Pontos baixos Encostas

Diferentes traçados de acordo com:
• Disposição das canaletas de fundo dos órgãos acessórios
• Topografia

Localização dos coletores na via pública
Escolha da posição
da rede depende:
• Conhecimento prévio das interferências
• Profundidade dos coletores
• Tráfego
• Largura da rua
• Soleira dos prédios

Posicionamento com relação a outras redes

Posicionamento das
Tubulações de Água e Esgoto

Tipo de redes
Rede simples: a tubulação é lançada sob a via de tráfego
Rede dupla: é lançada uma tubulação sob cada passeio

– Rede Dupla
• Vias públicas com tráfego intenso
• Vias Públicas com largura entre os alinhamentos dos lotes igual ou superior a 14
m para ruas asfaltadas, ou 18 m para ruas de terra
• Vias com interferências que impossibilitem o assentamento de coletores nas vias
de tráfego, ou que constituam empecilho à execução das ligações prediais.
Nesses casos, a tubulação poderá ser assentada no passeio, desde que a sua
largura seja de preferência superior a 2,0 m e a profundidade do coletor não
exceda a 2,0 m ou a 2,5 m, dependendo do tipo de solo, e que não existam
interferências que dificultem a obra. Caso não sejam possíveis estas soluções,
pode-se lançar a rede na via de tráfego, próxima à sarjeta
– Rede Simples
• pode ser utilizada caso não ocorra nenhuma das observações citadas acima, os
coletores poderão ser lançados no eixo ou no terço da via de tráfego

Sistemas alternativos para coleta e transporte
de esgoto sanitário
Sistema condominal
Rede pressurizada
Rede a vácuo

Projeto – Traçado da rede
Escala: 1:2.000 Curvas de nível: 1 em 1m
497
496
495
494
493
492
491
490
499 500 501
502 503

Determinação da Declividade (I)
Declividade mínima da tubulação
Imin = 0,0055.Qi,max
-0,47
Declividade do terreno
Declividade do projeto
= MAIOR entre
L/s
m/m
Declividade mínima:
Declividade máxima admissível:
Para a qual vf = 5m/s
Quando vf > vc  maior lâmina admissível
deve ser 50% do diâmetro do coletor
2
/
1
)
(
6 H
c gR
v 
Velocidade crítica:
Equações Básicas e Critérios de Dimensionamento
Para manter a velocidade máxima
em 5m/s, pode ser utilizada a
expressão aproximada da
declividade máxima (para n=0,013):
𝐼𝑚á𝑥 = 4,65𝑄𝑓
−0,67

Cálculo: Declividade
• Coletor a montante está com a profundidade ou recobrimento mínimo; e
• Declividade do terreno é maior que declividade mínima
• Declividade no trecho igual à declividade do terreno
• Profundidade a montante e a jusante igual ao recobrimento mínimo mais
diâmetro da tubulação.

• Declividade do terreno é menor que a declividade mínima (ou negativa)
• Declividade no trecho igual à declividade mínima
• Profundidade (ou o recobrimento) a jusante pode ser calculada

• Coletor a montante está acima da profundidade ou recobrimento mínimo
• Tentar retornar para a profundidade ou recobrimento mínimo 
profundidade a jusante = rmin

Exemplo

Desobstrução de rede coletora
Sewer Jet (Hidrojateamento)

Equipamento a vácuo Equipamento combinado:
hidrojateamento e a vácuo

http://www.rohrreinigung-egbers.de/leistungen.html
http://www.rohrreinigung-
klaus.de/leistungsspektrum.php
http://www.abag-
sg.ch/xml_1/internet/de/application/d2/f19.cfm

5.3 – Tratamento de efluentes líquidos
Esgoto Bruto Efluente Seguro
Ex.: Efluente doméstico
MO
N
P
Patogênicos
MO
N
P
Patogênicos
O quê remover?
COMO REMOVER?
Quanto remover?

ETE
1. Grade
2. Caixa de areia
3. Decantador
4. Tanque de aeracao
5. Decantador
6. Saída do efluente final
7. Reatores anaeróbios
Custo de implantação
Custo de operação
Eficiência desejada

5.3.1 – Processos de tratamento
• Processos Físicos
• Processos Químicos
• Processos Biológicos

a) Processos físicos
• Utilizados para:
– Remoção de sólidos grosseiros
– Remoção de sólidos
sedimentáveis
– Remoção de sólidos flutuantes
– Remoção da umidade do lodo
– Homogeneização e equalização
de efluentes
– Diluição de águas residuária
Envolvem processos físicos (interceptação e sedimentação) na remoção do poluente
• Unidades de tratamento:
– Grades de limpeza manual ou
mecanizada
– Peneiras estáticas, vibratórias
ou rotativas
– Caixas de areia simples ou
aeradas
– Tanques de retenção de
materiais flutuantes
– Decantadores
– Flotadores a ar dissolvidos
– Leitos de secagem de lodo
– Filtros prensa e a vácuo
– Centrífugas
– Filtros de areia
– Adsorção em carvão ativada

b) Processos químicos
• Utilizam produtos
químicos para:
– Aumentar eficiência de
remoção de um
elemento ou substância
– Modificar seu estado ou
estrutura ou
– Alterar suas
características químicas
• Unidades de
tratamento:
– Coagulação-floculação
– Precipitação química
– Oxidação
– Cloração
– Neutralização ou
correção do pH

c) Processos biológicos
• Unidades de tratamento:
– Lodos ativados e suas variações
– Filtros biológicos anaeróbios ou aeróbios
– Lagoas aeradas
– Lagoas de estabilização facultativas e
anaeróbias
– Digestores anaeróbios de fluxo ascendente
Dependem da ação de microrganismos aeróbios ou anaeróbios na
remoção/transformação do poluente

5.3.2 - Classificação dos sistemas de tratamento
• Englobam um ou mais processos descritos
• Classificados em função do tipo de material
removido e da eficiência de remoção
– Tratamento preliminar
– Tratamento primário
– Tratamento secundário
– Tratamento terciário
– Tratamento de lodos
– Tratamento físico-químico

Tratamento Finalidade Unidades de tratamento
Preliminar Remoção de sólidos grosseiros Grades, peneiras, caixas de areia,
caixas de retenção de óleos e graxas
Primário Remoção de resíduos finos em
suspensão nos efluentes
Tanques de flotação, decantadores,
fossas sépticas
Secundário Reduzir teor de matéria
orgânica
Lodos ativados, filtros biológicos,
lagoas aeradas, lagoas de estabilização,
digestor anaeróbio de fluxo ascendente
e sistemas de disposição no solo, etc
Terciário Remoção de substâncias não
eliminadas nos tratamentos
anteriores, como nutrientes,
microrganismos patogênicos,
cor, etc
Lagoas de maturação, ozonização,
radiações ultravioletas, filtros de carvão
ativo e precipitação química em alguns
casos
Lodos Desidratação ou adequação
para disposição final
Leitos de secagem, centrífugas, filtros
prensa, filtros a vácuo, prensas
desaguadoras, digestão anaeróbica ou
aeróbica, incineração, disposição no
solo
Físico-
químicos
Remoção de sólidos de todos
os tipos e alteração das
características físico-químicas
Coagulação,/floculação, precipitação
química, oxidação e neutralização

a) Exemplos
Fonte: apud Von Sperling, 1996

http://www.elke-hartleib.de/abwasserreinigung.htm

1. Rechen
2. Sandfang
3. Vorklärbecken
4. Belebungsbecken
5. Nachklärbecken
6. Ablauf der Kläranlage
7. Faulturm

b) Comparação da eficiência entre os sistemas
(esgoto doméstico)
Sistemas de tratamento Eficiência na remoção (%)
DBO N P Coliformes
Tratamento preliminar 0-5 ~0 ~0 ~0
Tratamento primário 35-40 10-25 10-20 30-40
Lagoa facultativa 70-85 30-50 20-60 60-99
Lagoa anaeróbia – lagoa facultativa 70-90 30-50 20-60 60-99,9
Lagoa aerada facultativa 70-90 30-50 20-60 60-96
Lagoa era. Mist. Completa – lagoa decant. 70-90 30-50 20-60 60-99
Lodos ativados convencional 85-93 30-40* 30-45* 60-90
Lodos ativados (aeração prolongada) 93-98 15-30* 10-20* 65-90
Lodos ativados (fluxo intermitente) 85-95 30-40* 30-45* 60-90
Filtro biológico (baixa carga) 85-93 30-40* 30-45* 60-90
Filtro biológico (alta carga) 80-90 30-40* 30-45* 60-90
Biodiscos 85-93 30-40* 30-45* 60-90
Reator anaeróbio de manta de lodo 60-80 10-25 10-20 60-90
Fossa séptica – filtro anaeróbio 70-90 10-25 10-20 60-90
Infiltração lenta 94-99 65-95 75-99 >99
Infiltração rápida 86-98 10-80 30-99 >99

Redução
Sistemas de tratamento DBO Sólidos em
suspensão
Bactérias
Crivos finos 5-10 5-20 10-20
Cloração de esgoto bruto ou decantado 15-30 - 90-95
Decantadores 25-40 40-70 25-75
Floculadores 40-50 50-70 -
Tanques de precipitação química 50-85 70-90 40-80
Filtros biológicos de alta capacidade 65-90 65-92 70-90
Filtros biológicos de baixa capacidade 80-95 70-92 90-95
Lodos ativados de alta capacidade 50-75 80 70-90
Lodos ativados convencionais 85-95 85-95 90-98
Filtros intermitentes de areia 90-95 85-95 95-98
Cloração de efluentes depurados
biologicamente
- - 98-99

c) Comparação de custos entre sistemas
(esgoto doméstico)
Sistemas de tratamento Requisitos Custos de
implant.
(US$/hab)
Tempo de
detenção
hidráulica
(d)
Lodo a ser
tratado
(m3/hab.an
o)
Área
(m2/hab)
Potência
(W/hab)
Tratamento preliminar <0,001 ~0 2-8 - -
Tratamento primário 0,03-0,05 ~0 20-30 0,1-0,5 0,6-13
Lagoa facultativa 2-5 ~0 10-30 15-30 -
Lagoa anaeróbia – lagoa facultativa 1,5-3,5 ~0 10-25 12-24 -
Lagoa aerada facultativa 0,25-0,5 1,0-1,7 10-25 5-10 -
Lagoa era. Mist. Completa – lagoa decant. 0,2-0,5 1,0-1,7 10-25 4-7 -
Lodos ativados convencional 0,2-0,3 1,5-2,8 60-120 0,4-0,6 1,1-1,5
Lodos ativados (aeração prolongada) 0,25-0,35 2,5-4,0 40-80 0,8-1,2 0,7-1,2
Lodos ativados (fluxo intermitente) 0,2-0,3 1,5-4,0 50-80 0,4-1,2 0,7-1,5
Filtro biológico (baixa carga) 0,5-0,7 0,2-0,6 50-90 NA 0,4-0,6
Filtro biológico (alta carga) 0,3-0,45 0,5-1,0 40-70 NA 1,1-1,5
Biodiscos 0,15-0,25 0,7-1,6 70-120 0,2-0,3 0,7-1,0
Reator anaeróbio de manta de lodo 0,05-0,10 ~0 20-40 0,3-0,5 0,07-0,1
Fossa séptica – filtro anaeróbio 0,2-0,4 ~0 30-80 1,0-2,0 0,07-0,1
Infiltração lenta 10-50 ~0 10-20 NA -
Infiltração rápida 1-6 ~0 5-15 NA -

d) Aspectos importantes na seleção de sistema de tratamento
de esgotos
• Eficiência (desejada ou exigida por legislação)
• Confiabilidade
• Disposição do lodo
• Requisitos de área
• Impactos ambientais
• Custos de operação
• Custos de implantação
• Sustentabilidade
• Simplicidade

e) Principais ETEs em Curitiba

Referências
• Von Sperling, M. 1996. Introducão à qualidade das águas e ao
tratamento de esgotos. Belo Horizonte: Departamento de
Engenharia Sanitária e Ambiental – UFMG.
• Philippi Jr., A. et al. 2004. Curso de Gestão Ambiental. Barueri-SP:
Manole. (Coleção Ambiental; 1)
• Imhoff, K. & Imhoff, K. 1986. Manual de tratamento de águas
residuárias. São Paulo: Ed Edgard Blücher Ltda.
• Santos, Daniel. 2009. Caderno de Saneamento Ambiental. Cap.4 –
Sistemas de Esgotamento Sanitário
• Tsutiya & Sobrinho. 1999. Coleta e transporte de esgoto.
• NBR9648 - Estudo de concepção de sistemas de esgoto sanitário
• NBR9649 – Projeto de redes coletoras de esgoto sanitário
• EPUSP:

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