Relatórios Da Visita TÉCNICA ETE

Universidade Federal de Ouro Preto - UFOP Programa de Pós Graduação em Engenharia Ambiental Ouro Preto – Minas Minas Gerais – Brasil

RELATÓRIO DE VISITA TÉCNIC A

Estação de Tratamento de Esgotos do Ribeirão do Onça

Luciano P ereira Flaviane Silva

Ouro Preto Novembro de 2014

Sumário 1. RESUMO................................................................................................................................................. 4 2. INTRODUÇÃO ......................................................... .................................................................................................................. .............................................................................. ..................... 4 3. DADOS DA ETE .................................................................................................................................... 5 4. CROQUI DA ETE ..................................................... .............................................................................................................. .............................................................................. ..................... 5 A. Entrada da ETE ................................................................................................................................... 9 B. Estações Elevatórias ....................................................... .............................................................................................................. ................................................................... ............ 10 C. Acordo COPASA - ATERRO .................................................. .......................................................................................................... ............................................................ 10 D. Gradeamento Gradeamento Grosso ......................................................................................................................... ........................................................................ ................................................. 11 E. Gradeamento Gradeamento Fino ................................................................... ........................................................ ............................................................ 12 F. Desarenador................................................. .......................................................................................................... ...................................................................................... ............................. 13 G. Peneira Mecânica .............................................................................................................................. 13 H. Reatores UASB ................................................................................................................................. 13 I. Queimador de Gás .......................................................... ................................................................................................................. ................................................................... ............ 14 J. Galpão ............................................................................................................................................... 15 K. Filtros Biológicos Percoladores ........................................................ ......................................................................................................... ................................................. 16 L. Decantadores Secundários ........................................................ ............................................................................................................... ........................................................... 17 M. Estação de Rebombeamento .................................................... ............................................................................................................ ............................................................ 17 N. Calha Parshall ........................................................ ................................................................................................................. ............................................................................ ................... 18 O. Lançamento do Efluente Tratado ...................................................................................................... 18 5. CONSIDERAÇÕES FINAIS ................................................................................................................ 19 6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .................................................................................................. 21

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Índice de Figuras

Figura 1: ETE ET E Onça .................................................. ........................................................................................................... ........................................................................................ ............................... 4 Figura 2: Croqui da ETE Onça .................................................... ........................................................................................................... ..................................................................... .............. 6 Figura 3: Limpeza de material sedimentado.................................................. ..................................................................................................... ................................................... 7 Figura 4: Prédios P rédios Administrativos ......................................................... ................................................................................................................ ........................................................... .... 9 Figura 5: Entrada da ETE Onça ................................................... .......................................................................................................... ..................................................................... .............. 9 Figura 6: Interceptor na entrada da ETE......................................................................................................... 10 Figura 7: Elevatórias................................................. .......................................................................................................... ...................................................................................... ............................. 10 Figura 8:Sistema para controle de odor ......................................................... .......................................................................................................... ................................................. 11 Figura 9: Gradeamento grosso ..................................................... ............................................................................................................ ................................................................... ............ 11 Figura 10: Comportas manuais .................................................... ........................................................................................................... ................................................................... ............ 12 Figura 11: Gradeamento fino ....................................................... .............................................................................................................. ................................................................... ............ 12 Figura 12: Desarenador .................................................................................................................................. 13 Figura 13: Peneira Mecânica .......................................................................................................................... 13 Figura 14: Reatores UABS .......................................................... ................................................................................................................. ................................................................... ............ 14 Figura 15: Vista superior do Reator UASB ................................................... .................................................................................................... ................................................. 14 Figura 16: Tubulações de Verificação do Estado do Lodo .......................................................... ............................................................................. ................... 14 Figura 17: Queimadores de gás ................................................................................................. ..................... 15 Figura 18: Entrada do Galpão...................................................... ............................................................................................................. ................................................................... ............ 15 Figura 19: Centrífugas ........................................................ ................................................................................................................. ............................................................................ ................... 15 Figura 20: Galpão coberto .................................................. ........................................................................................................... ............................................................................ ................... 16 Figura 21: Filtros biológicos percoladores ............................................................................................ ......... 16 Figura 22: Decantadores secundários ................................................... ........................................................................................................... ............................................................ 17 Figura 23: Estação de rebombeamento ................................................. ......................................................................................................... ............................................................ 17 Figura 24: Calha Parshall ............................................................................................................................... 18 Figura 25: Lançamento do Efluente Tratado ................................................. .................................................................................................. ................................................. 18 Figura 26: Solução Prática.............................................................................................................................. Prática .............................................................................................................................. 19 Figura 27: Análises Realizadas....................................................................................................................... 20

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1. RESUMO O Ribeirão do Onça vinha sendo o principal poluidor do Rio das Velhas enquanto receptor de esgoto de uma grande parcela da população de Belo Horizonte e Contagem. O Rio das Velhas, por sua vez, é um dos principais rios do Estado e um dos maiores afluentes do São Francisco. Porquanto, o Onça sempre esteve em foco como epicentro epicentro dos problemas de poluição nestas bacias hidrográficas. A construção da ETE Onça e início de sua operação proporcionou um quadro menos desfavorável para a bacia do Rio das Velhas. O esgoto coletado passa por etapas de tratamento (preliminar, primário e secundário) e é lançado no Ribeirão do Onça efluente de qualidade suficiente para não agravar as condições atuais de poluição, inclusive, contribui para a manutenção e até recuperação da capacidade biótica da bacia do Rio das Velhas, principalmente quanto a existência de peixes. Em sua capacidade plena de funcionamento o sistema ETE Onça imprime uma melhora significativa na qualidade das águas do Rio das Velhas, sobretudo na região metropolitana de Belo Horizonte. Horiz onte.

2. INTRODUÇÃO Este relatório tem como objetivo apontar aspectos interessantes vistos no decorrer da visita técnica realizada no dia 03 de novembro de 2014 à Estação de Tratamento de Esgoto do Ribeirão do Onça (Figura 1) e evidenciar o que foi entendido sobre as etapas e equipamentos na operação de uma ETE com o porte e tecnologia como da ETE Onça, com observância dos fatores químicos e biológicos que envolvem este sistema. Figura 1: ETE Onça

Fonte: Google Earth

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3. DADOS DA ETE Localizada na rodovia MG-20, na região do bairro Ribeiro de Abreu, cidade de Belo Horizonte, a ETE Onça é referida como a maior estação de tratamento de esgotos da América Latina a adotar a tecnologia de reatores anaeróbios (sem a presença de oxigênio) de fluxo ascendente e manta de lodo (UASB). Além de contribuir para a melhoria da qualidade de vida da população, esta unidade contribui na melhoria da qualidade das águas do Rios das Velhas e, consequentemente do Rio São Francisco, já que o primeiro é afluente do segundo. Dados relevantes: Bacia hidrográfica do Rio das Velhas, Ribeirão do Onça (216 Km²), classe 3, segundo a CONAMA; Ribeirão do Onça – Bacia Bacia essencialmente urbana; Afluente de maior destaque - Ribeirão do Isidoro; Inauguração em 2006 (Preliminar + UASB); e em 2010 (Filtros Percoladores + Decantador Secundário); Recebe esgotos conduzidos conduzidos por 3.500 metros de rede interceptora por gravidade; Vazão de trabalho atual, 1800 l/s em media; Vazão prevista para o fim de plano em 2030; 2500 l/s; Foi investido na ETE R$ 200 milhões. Efetivo: 20 funcionários; 8 refezam em turnos de 12h + suporte de equipe eletrotécnica. 24 horas de operação, 365 dias por ano; Suporte de operação com sistema computacional de diagnóstico; Consumo mensal de energia elétrica: R$ 18.000,00. 

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Em períodos chuvosos os emissários chegam a transportar para a ETE 4000 l/s. Isso excede a capacidade da Estação, dessa forma o afluente não passa por tratamento sendo desviado por sistema extravasor diretamente para o Ribeirão do Onça. A capacidade máxima do sistema de tratamento prevê o atendimento de cerca de 2 milhões de pessoas, mas atualmente atende cerca de 800.000 pessoas apenas. O esgoto afluente à ETE é caracteristicamente doméstico. A ETE recebe algumas cargas de esgoto de caminhões limpa fossa, contendo chorume do aterro sanitário da cidade de Belo Horizonte e resíduos de uma ETAF (Estação de Tratamento de Águas Fluviais). A COPASA monitora a região de abrangência no sentido de evitar que chegue na ETE cargas extraordinárias de egoto industrial. 88,24 % dos esgotos tratados na ETE são provenientes da cidade de Belo Horizonte e 11,76% de Contagem (dados de 2013, COPASA).

4. CROQUI DA ETE A planta de tratamento do Sistema ETE Onça é constituída por interceptores, tratamento preliminar com grademento grademento grosso, sistema sistema extravasor, gradeamento gradeamento fino, desarenadores e peneiras, tratamento primário com os UASB’s e tratamento secundário com filtros percola percoladore doress e decantadores. O sis siste tema ma tem tem aind aindaa o supo suporte rte de um um sistema de elevatória elevatória para recirculação recirculação de lodo, queimadores queimadores de gás, depósito de lodo e o setor administrativo (figura 2). 55

Na mesma figura, observa-se uma grande área livre para onde é prevista a expansão do projeto. A expansão contempla a construção de mais 24 reatores anaeróbios de fluxo ascendente UASB. Figura 2: Croqui da ETE Onça

Fonte: Google Earth

A tecnologia presente na ETE Onça utiliza uma combinação de dois mecanismos de tratamento; anaeróbio e aeróbio. Alcança uma eficiência de 90% na remoção de carga orgânica e de sólidos grosseiros. O tratamento preliminar é composto pelo gradeamento grosso, seguido de um gradeamento fino com remoção mecanizada, desarenador e peneira mecânica. O tratamento primário é realizado por 24 reatores anaeróbios de fluxo ascendente UASB e o tratamento secundário por 8 filtros biológicos percoladores e 8 decantadores secundários. O objetivo principal do tratamento preliminar é a remoção de sólidos grosseiros e material arenoso por meio de mecanismos de ordem física. No tratamento preliminar em 2013 foi retido em média por dia 4500 kg de material grosseiro entre material granular (areia) e lixo. A grade grossa apresenta manutenção manual, enquanto o grademento fino limpeza mecanizada. Há sedimentação de areia no canal afluente ao gradeamento fino. A retirada de areia nos desarenadores e no canal afluente ao gradeamento fino é manual, com auxílio de um caminhão com equipamento de sucção (Figura 3). No desarenador há um sistema mecanizado para retirada de algum material grosseiro não retido no gradeamento. Depois do desarenador há ainda uma fase de passagem na peneira de limpeza mecanizada antes da entrada nos reatores anaeróbios. O objetivo é que chegue nos reatores somente o esgoto orgânico puro para iniciar o tratamento primário que consiste na remoção de matéria orgânica a partir da remoção dos sólidos em suspensão sedimentáveis e sólidos flutuantes.

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Figura 3: Limpeza de material sedimentado

Fonte: arquivos pessoais

O UASB tem como prevalência o processamento de matéria orgânica de mais fácil biodegradação caracteristicamente de esgotos domésticos. Na ETE Onça os reatores cumprem bem o papel com eficiência de remoção de 70% de DBO. O UASB da ETE Onça é constituído por um módulo compartimentado de concreto armado com 24 câmaras que se constituem reatores anaéróbios de fluxo ascendente com 2800 l de capacidade cada. A chegada de esgoto no UASB é pelo teto, porém o acesso do esgoto ao interior do reator é pelo fundo. O esgoto chega em distribuidores que destinam vazões equitativas em tubulações que iniciam no teto, descem verticamente nas paredes do UASB e tem suas saídas distribuídas uniformemente no fundo do reator de modo a expor o substrato em taxas iguais em toda a área do reator objetivando desencadear um processo de tratamento uniforme. No UASB os produtos gerados são o lodo, o biogás, a escuma e o efluente tratado. O manejo do lodo inclui monitoramento da altura da manta de lodo nos reatores através de pontos de extração ao longo da altura do reator, desgarga de lodo para armazenamento e estabilização e transporte da torta de lodo para o aterro sanitário. Para definir a descarga de lodo são verificadas a concentração e a altura da manta de lodo. A concentração mínima ideal do lodo a ser descarregado é 3% e a altura limite para a manta de lodo é 2,50 metros de modo que exista uma garantia mínima de espaço para manutenção dos mecanismos microbianos. A duração de uma descarga em média é 6h e a necessidade de descarga nos reatores se dá normalmente a cada dez dias. O sistema de operação naturalmente estabelece uma logísitica de rodízio de descargas das câmaras. O material descarregado é destinado a um tanque onde recebe um tratamento com polímeros e gera-se dois subprodutos: a torta de lodo, que é levada em caminhões para o aterro sanitário e um volume de efluente clarificado que é recirculado para o UASB. Dados de monitoramento de 2013 apontam um montante de 80 ton/dia de torta de lodo sendo produzidas em media. No teto dos reatores existe uma estrutura denominada separador trifásico. Essa estrutura cumpre o objetivo de coletar o biogás e conduzi-lo para o processo de queima. O biogás gerado poderia ser reutilizado para obtenção de energia elétrica. No caso da ETE Onça isso ainda não acontece, mas há estudos da viabilidade. Há outras estações de tratamento 77

da COPASA que fazem o uso do biogás para este fim, por exemplo, a ETE Arrudas. Verifica-se a produção de 150m³/dia de biogás na ETE Onça (dados de 2013, COPASA). Nos reatores há produção de um subproduto indesejável que se acumula na região próxima ao teto da câmara. A escuma se constitui um material de característica consistente e aspecto gorduroso, esponjoso e borrachudo de difícil quebra e remoção. A formação de escuma se deve provavelmente a materiais flutuantes, menos densos que a água, insolúveis e/ou de mais difícil degradação, podendo conter materiais como cascas de frutas, pontas de cigarro, cabelo, ceras, sabões, e outros. Na operação da ETE Onça tem se tentado mater o controle de formação de escuma com quebras por esforço manual com ferramentas improvisadas e sucção. Tem sido possível realizar esses procedimentos somente no entorno das janelas de acesso pelo teto do reator. Não é um trabalho totalmente eficiente e há material remanescaente que tem tomado espaço no volume do reator. Foi projetado um mecanismo de retirada de escuma com tubulações de saída num nível próximo ao teto das câmaras que não funciona. Sabe-se que embora a escuma seja sempre relatada como um sério problema operacional, poucos estudos foram focados no equacionamento do problema e as informações sobre o assunto ainda são escassas. Dos produtos gerados nos reatores o efluente tratado segue na linha de tratamento e chega aos filtros percoladores onde haverá complementação de remoção de DBO. Os filtros biológicos percoladores propiciam os mecanismos de crescimento bacteriano aeróbios. Os filtros da ETE Onça são circulares com dupla parede de concreto armado com interior preenchido com material granular chamado de meio suporte. O material usado é rocha granito gnaisse com diámetro médio de 10 a 15 cm. O espaço entre as paredes não é preenchido. A parede mais externa retém efluente de retrolavagem que acessa o espaço entre paredes por janelas ajustadas no fundo da parede interna. No processo de retrolavagem o material suporte fica submerso e no momento da descarga é lavado. Nos filtros há uma haste giratória mecanizada acionada por motor com alças que conduzem o efluente parcialmente tratado mediante orifícios ao longo das mesmas, pelo fato do movimento ser giratório, distribuem equitativamente taxas volumétricas de efluente de modo a não sobrecarregar nenhuma região do volume de meio suporte. Nos filtros garante-se uma complementação da eficiência em 20% de remoção de DBO. Os produtos gerados nos filtros percoladores são um quantidade mínima de lodo que é recirculada para o UASB e o efluente tratado é conduzido aos decantadores secundários. Os decantadores secundários da ETE Onça tem 21 metros de diâmetro e 4,50 metros de profundidade. O tratamento secundário através de processos biológicos, utilizando reações bioquímicas remove matéria orgânica e sólidos em suspensão. O mecanismo de funcionamento dos decantadores sucintamente proporcionado por espécie de vassoura mecânica composta por uma placa fixa no eixo central e com extremidade móvel de modo a proporcionar o ajustamento do material sedimentado no fundo do decantador que é cônico. Há uma saída de fundo que coleta o material sedimentado e recircula para a câmara 19 do UASB que tem funcionado como um armazenador de lodo secundário. Iniciamente a proposição era fazer o lodo secundário recircular de forma geral, mas esse processo se tornou ineficiente porque as características bioquímicas do lodo secundário são diferentes do lodo primário. O lodo secundário começou a contribuir com um aumento incisivo e rápido da manta de lodo e passou a não haver o tratamento efetivo. O lodo secundário quando preenchendo a capaciade máxima da câmara 19 é destinado ao processo de estabilização. O clarificado obtido dos decantadores é lançado no ribeirão do onça passando antes por um medidor Parshall. 88

No setor administrativo existem três prédios, o laboratório de análises físico- químicas e bacteriológicas, além de sediar a manutenção eletromecânica, os outros dois são o refeitório, que também possui um auditório e o prédio administrativo onde é realizado o monitoramento e controle dos processos de tratamento, estes prédios podem ser observados na Figura 4. Figura 4: Prédios

Administrativos

Fonte Google Earth O prédio administrativo é composto por microcomputadores com programas de supervisão e controle, que permitem gerenciar através de telas, todas as unidades de tratamento, informando a cada instante a situação das unidades existentes, equipamentos em operação e dados analógicos e digitais. A partir de agora ter-se-á uma descrição detalhada de cada etapa do tratamento realizado na ETE Onça.

A. Entrada da ETE Olhando para a direção sudoeste é possível observar o logotipo da COPASA e um letreiro com o nome da ETE (Figura 5). Figura 5: Entrada da ETE Onça

Fonte: os autores 99

O emissário (Figura 6) se caracteriza como o trecho de rede de esgotamento sanitário que transporta toda vazão coletada até o tratamento preliminar, ou seja, é a linha que não recebe contribuição no decorrer do seu comprimento e leva tudo para a ETE. Figura 6: Interceptor na entrada da ETE

Fonte: os autores

B. Estações Elevatórias Atualmente a ETE Onça possui 6 elevatórias (Figura 7) que além de bombear o esgoto do emissário, bombeia o líquido da centrifugação para o início do processo. Figura 7: Elevatórias


C. Acordo COPASA - ATERRO É retirado dos reatores UASB cerca de 400 m³ a cada 12 horas por reator. O lodo vai para centrífuga por gravidade. Na centrífuga recebe um polímero para facilitar o adensamento, daí gera torta (sólido) e líquido clarificado. A torta (mais ou menos 100 toneladas por dia) é encaminhada, de caminhão, para o aterro sanitário de Macaúba. Em contrapartida, recebe todo o chorume drenado do aterro sanitário para ser tratado na ETE.

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D. Gradeamento Grosso Na figura 8, pode-se observar a entrada do efluente com um sistema de controle de odor através do sequestro de gás sulfídrico. Figura 8:Sistema para controle de odor

Fonte: arquivos pessoais O gradeamento grosseiro, figura 9, retém sólidos grosseiros (estopas, plásticos, papéis), que são removidos manualmente das grades, através de enxadas. Figura 9: Gradeamento grosso

Fonte: arquivos pessoais Na figura 10, pode-se observar as comportas manuais utilizadas para fechar o fluxo em situações adversas.

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Figura 10: Comportas manuais


E. Gradeamento Fino O gradeamento fino (Figura 11) é realizado por grades finas automatizadas, que possuem 23 mm de espaçamento entre as aletas. Os sólidos retidos são retirados por um mecanismo elétrico automatizado.

Figura 11: Gradeamento fino


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F. Desarenador O desarenador remove mecanicamente a areia, pedriscos e materiais inorgânicos presentes nos esgotos, figura 12. Figura 12: Desarenador


G. Peneira Mecânica A peneira mecânica, figura 13, remove mecanicamente o material sólido de acima de 6 mm evitando que os mesmos se dirijam para os reatores anaeróbios. Figura 13: Peneira Mecânica


H. Reatores UASB Os reatores anaeróbios de fluxo ascendente, figuras 14 e 15, promovem a bioestabilização da matéria decomponível dos esgotos através de processo anaeróbio realizados por microrganismos. Nesta fase do tratamento ocorre a remoção de 70% da DBO (Demanda Bioquímica de Oxigênio). 13

Figura 14: Reatores UABS

Figura 15: Vista superior do Reator UASB



Os reatores possuem tubulações fixadas a certas alturas, do fundo ao topo do reator, utilizadas para verificar o estado de maturação do lodo, figura 16. Dependendo do aspecto do lodo, faz-se uma descarga para limpeza.

Figura 16: Tubulações de Verificação do Estado do Lodo


I. Queimador de Gás O queimador de gás, figura 17, promove a queima do biogás formado pelo lodo digerido e dos sólidos em suspensão dos esgotos. A queima ocorre 24 horas. O biogás é formado por 65% de metano (CH4) e 30% de gás carbônico (CO2). 14

Figura 17: Queimadores de gás


J. Galpão No galpão, figura 18, as centrífugas, figura 19, reduzem o volume de água contido no lodo digerido, proveniente dos reatores anaeróbios, através do processo de centrifugação em alta rotação. O líquido clarificado retorna ao processo de tratamento. Figura 18: Entrada do Galpão Figura 19: Centrífugas

Fonte: arquivos pessoais Fonte: arquivos pessoais

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O depósito de lodo das centrífugas será acumulado no galpão coberto, figura 20, evitando a ação de intempéries e funcionando como depósito para antes de sua disposição final. Figura 20: Galpão coberto


K. Filtros Biológicos Percoladores Os filtros biológicos percoladores, figura 21, promovem a estabilização da matéria orgânica por via aeróbia, por meio de bactérias que crescem aderidas a um meio suporte, que pode ser constituído de pedras, ripas, material plástico ou qualquer outro que favoreça a percolação do esgoto aplicado. Usualmente o esgoto é aplicado por meio de braços giratórios. O fluxo contínuo do esgoto, em direção ao fundo do tanque, permite o crescimento bacteriano na superfície do meio suporte, possibilitando a formação de uma camada biológica, denominada biofilme. O contato do esgoto com a camada biológica possibilita a degradação da matéria orgânica. A aeração desse sistema é natural, ocorrendo nos espaços vazios entre os constituintes do meio suporte. Nesta fase, ocorre uma complementação da remoção da matéria orgânica, alcançando em média 90% de remoção de DBO (demanda bioquímica de oxigênio). Figura 21: Filtros biológicos percoladores

Fonte: arquivos pessoais 16

L. Decantadores Secundários O princípio do sistema de decantadores secundários, figura 22, é a recirculação do lodo do fundo de uma unidade de decantação para uma de aeração. Em decorrência da recirculação contínua de lodo do decantador e da adição contínua da matéria orgânica, ocorre o aumento da biomassa de bactérias, cujo excesso é descartado periodicamente. A estação possui 8 decantadores que separam o sólido/líquido do efluente do reator biológico, de modo a sedimentar e concentrar os flocos biológicos (lodo) no fundo do tanque e permitir a clarificação do líquido a ser enviado ao corpo receptor. Figura 22: Decantadores secundários


M. Estação de Rebombeamento Na ETE Onça o lodo secundário é rebombeado, figura 23, a um reator UASB para ser tratado, pois o mesmo não se mistura ao lodo primário, logo ele não pode ser adicionado aos reatores que recebem lodo primário. Logo depois ele é desidratado normalmente na centrífuga Figura 23: Estação de rebombeamento


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N. Calha Parshall Ao final do processo o efluente passará por uma calha Parshall, figura 24, que contém um sensor sônico que mede a vazão, em seguida será lançado no Ribeirão do Onça. Figura 24: Calha Parshall


O. Lançamento do Efluente Tratado Ao final de todo o processo o esgoto tratado é lançado no Ribeirão do Onça, figura 25. Figura 25: Lançamento do Efluente Tratado


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5. CONSIDERAÇÕES FINAIS Vale destacar as dificuldades operacionais encontradas e descrita pelo operador que nos acompanhou, sendo a primeira delas, tampas de tubulações que possuíam, em projeto, 16 parafusos, o que provocava grande dificuldade e demora para manutenção das tubulações onde eles estavam presentes. A solução encontrada foi que apenas 4 parafusos eram necessários para a fixação e vedação da tampa, figura 26. Figura 26: Solução Prática

Fonte: arquivos pessoais Outro grande problema encontrado são as comportas manuais, que muitas vezes não permitem a instalação de mecanismos automáticos devido as suas localizações e situações enfrentadas. Vale acrescentar a geração de escuma, que são restos espessos que são produzidos nos reatores, necessitam de caminhões fossas para sugar, e posteriormente encaminhar para o leito de secagem e em seguida para o aterro para descarte. Soma-se a isso a formação de espuma no momento final do tratamento, quando há o lançamento no ribeirão do Onça. Esta se forma devido ao batimento e agitação das águas, assim os detergentes e sabão diminuem a tensão superficial da água propiciando a formação da espuma branca, portanto as espumas são suspensões de gás em líquido, pasta ou até mesmo sólido. É um fato que chama atenção, pois é a saída do tratamento. Esta espuma é devida aos detergentes domésticos e não são totalmente degradados com o tratamento existente na ETE, mas o parâmetro é analisado pela COPASA e atende a legislação, conforme figura 27.

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Figura 27: Análises Realizadas


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6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

http://www.copasa.com.br/cgi/cgilua.exe/sys/start.htm?sid=160

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Universidade Federal de Ouro Preto - UFOP Programa de Pós Graduação em Engenharia Ambiental -PROAMB Ouro Preto – Minas Gerais – Brasil

RELATÓRIO DE VISITA TÉCNICA

Estação de Tratamento de Esgotos do Ribeirão da Mata - VESPASIANO

Flaviane Sil va Luciano Pereira


Sumário 1.

INTRODUÇÃO ................................................................................................................................... 2

2.

DADOS DA ETE ................................................................................................................................ 2

3.

CROQUI DA ETE ............................................................................................................................... 4 A.

Entrada da ETE ............................................................................................................................... 6

B.

Estações Elevatórias ....................................................................... ................................................. 6

C.

Caminhões limpa fossa.................................................................................................................... 7

D.

Gradeamento ................................................................................................................................... 8

E.

Desarenador..................................................................................................................................... 9

F.

Medidor de vazão ............................................................................................................................ 9

G. H.

Reatores aeróbios ............................................................................................................................ 9 Leito de secagem (Decantadores drenantes) ................................................................................. 12

4.

CONSIDERAÇÕES FINAIS............................................................................................................. 13

5.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS............................................................................................... 16

Índice de Figuras Figura 1 – ETE Vespasiano .......................................................................................................................... 3 Figura 2 : Croqui da ETE Vespasiano .......................................................................................................... 4 Figura 3: à esquerda Prédio Administrativo e à direita Subestação elétrica e laboratório ............................ 5 Figura 4: Entrada da ETE Vespasiano .......................................................................................................... 6 Figura 5: Estação elevatória Vila Esportiva .................................................................... ............................. 7 Figura 6: Caminhão limpa fossa descarregando na ETE ............................................................................... 7 Figura 7: à esquerda Gradeamento Fino, à direita gradeamento médio ........................................................ 8 Figura 8: Desarenador .................................................................................................................................. 9 Figura 9: Reator biológico .......................................................................................................................... 10 Figura 10: Esquema de Operação do Reator Biológico .............................................................................. 12 Figura 11: Leitos de secagem (decantadores drenantes) ............................................................................ 13 Figura 12: Análises Realizadas ................................................................................................................... 15

1

RESUMO

O Ribeirão da Mata nasce cerca de 30 km a montante de Matozinhos, em Capim Branco. Em seu percurso até a foz no rio das Velhas ele margeia as áreas urbanas de Pedro Leopoldo e de Vespasiano. Esse ribeirão é um dos principais poluidores do Rio das Velhas, pois recebe parte do esgoto e efluentes industriais, sem tratamento, de quase todos os municípios e distritos inseridos nessa bacia. Com riquezas e problemas diversos, a bacia do Ribeirão da Mata vem se articulando para resolver impasses sociais, econômicos e ambientais e, dessa forma, contribuir para a revitalização do Rio das Velhas. A ETE Vespasiano é um equipamento que contribui para o processo de revitalização. O esgoto coletado na região de Vespasiano passa por tratamento num sistema de lodos ativados de aeração prolongada modificado. Operando em média com aproximadamente 60% da sua capacidade de final de plano, a ETE vem lançando seu efluente tratado a nível secundário contribuindo significativamente para uma condição mais favorável de manutenção da qualidade das águas do Rio das Velhas.

1.

INTRODUÇÃO

Este relatório tem como objetivo descrever a visita técnica realizada no dia 03 de novembro de 2014 à Estação de Tratamento de Esgoto Vespasiano (Figura 1), visando o detalhamento das etapas de uma ETE por lodos ativados a partir dos fatores físicos químicos e biológicos que envolvem o sistema.

2.

DADOS DA ETE

Localizada na rua Tiradentes, 206, em frente a Unidade de Pronto atendimento de Vespasiano, adota a tecnologia lodos ativados (com introdução forçada de oxigênio). Este processo consiste em um reator onde a grande concentração de biomassa fica em suspensão no meio líquido. Quanto mais bactérias houver em suspensão maior será o consumo de alimento, ou seja, maior será a assimilação da matéria orgânica presente no esgoto bruto. A biomassa (bactérias) que cresce no tanque de aeração, devido à sua propriedade de flocular, é removida por sedimentação permitindo que o efluente seja clarificado. Além de contribuir para a melhoria da qualidade de vida da população, esta unidade contribui favorece a qualidade das águas do rio das Velhas com a vantagem de não ter a disseminação de odores no núcleo urbano, o que é uma característica peculiar dos processos de lodos ativados. 2

Figura 1 – ETE Vespasiano

Fonte: Google Earth

Dados relevantes: Bacia hidrográfica do Rio das Velhas, Ribeirão da Mata (770,1 Km²). De acordo com o Plano Diretor de Recursos Hídricos da Bacia do Rio das Velhas, o Ribeirão da Mata é enquadrado na classe 2. O efetivo de funcionários não é exclusivo da ETE Vespasiano. Um número de 25 funcionários atende uma parcela do sistema da COPASA que contém 18 ETE’s em Vespasiano e região. A equipe técnica de cada turno tem 2 supervisores, 3 encarregados e 4 operadores. Os turnos são de 12 horas e nessa rotatividade os sistemas funcionam 24 horas por dia. Fundação: Maio de 1988. Consumo de energia médio: R$ 35.000,00 por mês. Custo médio do m³ de efluente tratado: R$1,173. A vazão média ao longo de 2013 foi verificada em 90 l/s. No momento da visita a ETE operava com uma vazão de 47 l/s. Para o fim de plano a ETE poderá tratar uma vazão de 152 l/s. Essa capacidade de tratamento atende entre 45 a 50 mil habitantes, aproximadamente 35% da população de Vespasiano. O esgoto é predominantemente de características domésticas, porém recebe ainda esgoto de limpa fossa. 3

3.

CROQUI DA ETE

A unidade de tratamento implantada é constituída pelos tratamentos preliminar e secundário, além das estações elevatórias, leitos de secagem para o lodo, setor administrativo e laboratório, como mostra a figura 2. Figura 2 : Croqui da ETE Vespasiano

Fonte: Google Earth

A tecnologia presente na ETE Vespasiano utiliza um tratamento aeróbio com tecnologia de lodos ativados com aeração prolongada modificado e possui alta eficiência na remoção de carga de DBO. O tratamento preliminar é composto inicialmente por gradeamento grosso antes das estações elevatórias, posteriormente na entrada da ETE tem-se um gradeamento médio seguido de um fino. Neles é feita remoção manual dos resíduos acumulados. São dois sistemas preliminares, pois tem duas entradas afluentes a ETE de esgoto proveniente de malhas distintas de coleta de esgoto, portanto dois módulos de gradeamento e desarenadores, sendo uma caixa desarenadora de reserva em cada módulo. Depois dos desarenadores existe um medidor Parshall. O tratamento secundário é realizado em tanque com cerca de 17 milhões de litros contando com aeração artificial de 16 aeradores. Logo na sequência, a ETE conta com um leito de secagem subdividido em 24 unidades de 300 m² cada. O objetivo principal do tratamento preliminar é a remoção de sólidos grosseiros e areia, por meio de mecanismos de ordem física, a fim de prevenir da obstrução de tubulações e canaletas e a ocorrência de abrasão nas hélices dos aeradores do tratamento secundário que remove a matéria orgânica e os sólidos em suspensão por meio de processos biológicos, utilizando reações bioquímicas. 4

Pós-tratamento preliminar, o afluente chega à região do reator que é continuamente aerada caracterizando o nome de lodos ativados. A circulação no reator ocorre dessa região para uma região de aeração intermitente, dentro do volume do reator que está separado em câmaras. Na região de intermitência os sólidos ficam susceptíveis à sedimentação no momento em que os aeradores são paralisados. Esse procedimento caracteriza a extensão do nome para lodos ativados modificado . No decorrer do período de intermitência a qualidade do clarificado é verificada quanto aos padrões de lançamento e estando em conformidade pode ser direcionado para o lançamento no Ribeirão da Mata. Na hipótese de o clarificado não atender aos padrões de qualidade contendo uma quantidade relevante de sólidos em suspensão, de forma alternativa, é direcionado para uma espécie de polimento nos leitos de secagem. Nesse procedimento, nas camadas drenantes, ocorre retenção do excedente de sólidos que não tenha sedimentado na região de intermitência. Isso conferirá uma melhoria da qualidade do clarificado que então poderá ser direcionado para o lançamento. Não foi questionado, mas no decorrer da visita percebeu-se o clarificado continuamente sendo direcionado para o corpo receptor, portanto, imagina-se que essa última situação seja menos corriqueira e na zona de sedimentação já é obtido clarificado de qualidade satisfatória dentro de um período de intermitência. Na entrada da ETE, à direita encontram-se os laboratórios de análises físico químicas e bacteriológicas, e à esquerda tem-se o prédio administrativo, com banheiros, sala de reuniões, cozinha, salas do pessoal do administrativo, dos operadores e auxiliares, almoxarifado, vestiário e banheiros, estes prédios podem ser observados na Figura 3.

Figura 3: à esquerda Prédio Administrativo e à direita Subestação elétrica e laboratório

Fonte: RADA ETE Vespasiano

A partir da visita e estudo da literatura, procurou-se realizar uma descrição detalhada de cada etapa do tratamento realizado na ETE Vespasiano.

5

A. Entrada da ETE Observou-se que a ETE está inserida numa área urbana sem problemas quanto à emissão de odores, inclusive tem como vizinha de frente uma UPA- Unidade de Pronto Atendimento (Figura 4). Figura 4: Entrada da ETE Vespasiano

Fonte Google Earth

B. Estações Elevatórias A ETE Vespasiano não recebe esgotos por gravidade, portanto, há um sistema de elevatórias que recalcam os esgotos para o sistema preliminar. Antes de serem recalcados os esgotos passam por um gradeamento grosso que garante o funcionamento adequado das bombas por aliviar os esgotos de material grosseiro que poderiam prejudicar os rotores das bombas e provocar entupimentos das linhas de sucção e recalque. A limpeza do gradeamento é realizada de modo manual. O monitoramento das bombas é feito através da leitura dos horômetros que registram os períodos de funcionamento das bombas a fim de verificar a vazão média recalcada e se, eventualmente, a bomba obteve períodos muito longos de bombeamento, diferente de uma normalidade, pode estar havendo entupimentos, por outro lado, havendo períodos muito curtos há indicativo de necessidade de limpeza no poço de sucção. No monitoramento é feito ajustes nos períodos verificados para automação de acordo com as variações de vazão. Qualquer paralização das elevatórias implica no extravasamento dos poços de sucção diretamente para o Ribeirão da Mata. O monitoramento do sistema de recalque quanto ao período de funcionamento das bombas, quanto às vazões de chegada à ETE e quanto à manutenção dos gradeamentos evitam os eventos de extravasamento de esgotos não tratados.

6

Atualmente a ETE Vespasiano possui 2 elevatórias para bombear todo o esgoto que chega na unidade de tratamento. Dentro já da ETE, tem-se a elevatória de esgotos Vila Esportiva, que beneficia uma parte da cidade Figura 5. Figura 5: Estação elevatória Vila Esportiva

Fonte: RADA ETE Vespasiano

C. Caminhões limpa fossa A ETE Vespasiano recebe efluente proveniente da limpeza de fossas da região. O caminhão chega à estação (Figura 6) e, através de um mangote conectado ao tanque do caminhão, lança-se o efluente a montante do gradeamento médio que, por sua vez, antecede o desarenador.

Figura 6: Caminhão limpa fossa descarregando na ETE

Fonte: os autores

7

D. Gradeamento O material retido nas grades é removido diariamente pelo pessoal da operação da ETE Vespasiano. A remoção é manual, por meio de rastelo. O material retido na grade é caracterizado, de modo geral, como sólidos flutuantes ou não de origem orgânica e inorgânica, cujo acesso aos esgotos sanitários se dá especialmente pelo lançamento em vasos sanitários, pias e tanques. Compreende cascas de frutas, cigarros, trapos de pano, papéis e plásticos, dentre outros. Como já mencionado, no acesso de esgoto ao tratamento preliminar da ETE tem-se um gradeamento médio, e após o desarenador, observa-se uma grade fina. O material removido da grade média, a montante da caixa de areia, é depositado sobre uma laje perfurada sobre o canal de acesso à caixa de areia para secagem. O líquido escorrido é retornado a este canal e reintroduzido à vazão da ETE Vespasiano. Os sólidos secos são transportados em carrinho de mão e, após pesagem, dispostos em uma caçamba metálica, sendo então encaminhados para o aterro sanitário Macaubas no município de Sabará. O material removido da grade fina, a jusante da caixa de areia, é depositado em um balde perfurado posicionado sobre o canal de acesso ao medidor Parshall. O líquido escorrido e os sólidos secos passarão pelos mesmos procedimentos da grade média. O setor de operação da ETE Vespasiano mantém os registros de controle da quantidade de material removido pelas grades (Figura 7), através da pesagem dos mesmos antes de seu transporte, sendo uma média de 20 kg de resíduos por dia. A ETE Vespasiano dispõe de medidas adequadas em termo de controle de odor. A localização das caçambas dentro da área da ETE impede a propagação de quaisquer odores ofensivos eventuais, haja vista seu afastamento das nucleações urbanas no entorno.

Figura 7: à esquerda Gradeamento Fino, à direita gradeamento médio

Fonte: os autores

8

E. Desarenador O desarenador remove por processos físicos (sedimentação) a areia, pedriscos e materiais inorgânicos presentes nos esgotos, figura 8. Os sólidos sedimentados no desarenador são removidos manualmente por meio de caminhão sugador e transportados para a ETE-Arrudas onde é feito o procedimento de secagem e posteriormente encaminhado a aterro. Figura 8: Desarenador

Fonte: os autores

F. Medidor de vazão A medição de vazão é determinada em função do tempo de funcionamento das bombas, utilizando-se a seguinte equação:

A hora de funcionamento das bombas são determinadas por intermédio de leitura dos horômetros, realizadas pela manhã e diariamente, nas elevatórias. Ao final do mês deverá ser calculada a vazão média mensal.

G. Reatores aeróbios O propósito de submeter o esgoto a um processo de tratamento é evitar o agravamento da qualidade das águas de um determinado corpo receptor. A eficiência de tratamento é medida pela diferença do potencial poluidor do esgoto sem tratamento e do esgoto tratado. O objetivo a ser alcançado é enquadrar o esgoto tratado dentro dos padrões legais. No monitoramento do funcionamento de um reator dessa espécie é importante verificar: 9

- concentração dos sólidos no reator – fator importante para apontar o momento de descarte de lodo e a eficiência do processo (ideal =>850 a 900 mg/L); - concentração de oxigênio dissolvido no reator – importante para apontar se tem havido preservação de condições suficientes de aerobiose (para o projeto => 0,5 e 2,0 mg/L); - pH no reator – importante quanto à formação de flocos. O reator biológico da ETE Vespasiano conta com dezesseis aeradores mecânicos flutuantes, cada um deles dotado de um motor de 25 CV operando em alta rotação. Doze aeradores operam continuamente aonde é denominada zona de reação e quatro aeradores operam de forma intermitente nas zonas de sedimentação (Figura 9). A área de influência de cada aerador é de aproximadamente 350 m², onde o efluente fica aproximadamente por 4,2 dias (TDH = 101 h/24 h).

Figura 9: Reator biológico

Fonte: os autores

O reator é a principal unidade do processo e do seu adequado funcionamento depende toda a eficiência do tratamento. Sua concepção define o processo de lodos ativados, modalidade aeração prolongada de fluxo contínuo, no caso, com procedimento complementar que atribui uma concepção diferenciada. A modalidade de lodos ativados aeração prolongada proporciona que a biomassa fique acondicionada no sistema por períodos, expressos na literatura, entre18 e 30 dias. Em resumo isso viabiliza uma maior quantidade de biomassa no sistema o que leva a escassez de alimentos provocando que as bactérias consumam matéria orgânica da sua própria célula, a isso se chama metabolismo endógeno. Isso contribui para a estabilização de matéria orgânica e a oxidação de sólidos biológicos dentro próprio reator, dispensando unidades separadas de digestão. O projeto da ETE Vespasiano prevê uma condição de fim de plano com um lodo de 25 dias. Como a vazão atual afluente a 10

ETE está em média 40% menor que a prevista pelo projeto, a idade do lodo verificada hoje deve ser maior que 25 dias. O funcionamento intermitente da parcela de aeradores nas chamadas zonas de sedimentação (Figura 10) é que fazem atribuir o adjetivo “modificado”. Nas duas zonas de sedimentação que tem períodos de sedimentação e recirculação alternados, os sólidos biológicos passam por esses processos onde, na proposta conceitual de recirculação, ocorre aumento da idade do lodo garantido, ou seja, a ressuspensão do lodo por aeração logo depois de um período de sedimentação propicia resultado similar à recirculação por elevatórias. Enquanto paralisados os aeradores, essas zonas funcionam de forma similar a decantadores secundários. Conceitualmente parece ajustado e, haja visto, os resultados da ETE o procedimento não implica em prejuízos no tratamento promovendo até algumas vantagens econômicas e de uso da área física da ETE. É importante para manutenção do equilíbrio da atividade biológica que o sistema se mantenha no estado estacionário, para isso deve haver a remoção de uma quantidade de lodo do reator equivalente àquela que foi produzida. Conforme expresso anteriormente, concentrações entre 850 e 900 ml/L se enquadram na faixa adequada para descarte. A concentração do lodo é medida numa proveta de 1000 ml. O descarte do lodo é feito a partir das zonas de sedimentação ou fora delas, sempre com os aeradores ligados. Em ambas as situações o lodo é direcionado para os decantadores drenantes e terão um período de processo de sedimentação e decantação. O clarificado é dispensado para o lançamento e o lodo conduzido através das comportas de coleta e canalizações passa por processo de secagem nos decantadores drenantes. A diferença entre um processo e outro é que quando retirado das zonas mistas é lodo recirculado, portanto o efluente produzido nessa região tem qualidade melhorada em relação ao outro processo onde o lodo é retirado das zonas de aeração contínua; mistura completa. O lodo de maior idade da primeira situação promove um maior consumo de matéria orgânica. A retirada do lodo é contínua ou concentrada em 12 horas. Quanto ao oxigênio dissolvido, valores fora da faixa ideal prejudicam a decantabilidade do lodo. A quantidade de oxigênio dissolvido é monitorada de modo a ser mantida na faixa de 0,5 a 2,0 mg/l.

11

Figura 10: Esquema de Operação do Reator Biológico

Fonte: RCA ETE Vespasiano

H. Leito de secagem (Decantadores drenantes) Os decantadores drenantes (Figura 11) são unidades semelhantes aos leitos de secagem convencionais. Possuem camadas drenantes constituídas de camadas individuais de pedra britada com granulometrias específicas, areia e piso acabado constituído de tijolos maciços rejuntados com areia. Funcionalmente, no entanto, estas unidades acumulam duas funções básicas: • Decantação dos sólidos remanescentes no efluente do reator;

sólidos do efluente do reator sedimentados no próprio decantador drenante e do lodo excedente, quer estejam misturados quer estejam separados. • Secagem dos

A limpeza do leito também é realizada de maneira manual, com auxílio de enxada para raspagem. 12

Figura 11: Leitos de secagem (decantadores drenantes)

Fonte: os autores

4.

CONSIDERAÇÕES FINAIS

Ao processo de tratamento com lodos ativados é conferida a vantagem de maior eficiência do tratamento comparado aos demais. A eficiência da ETE Vespasiano é em média de 94% de remoção de DBO. A maior ou menor flexibilidade de operação dos processos de lodos ativados diz respeito às modalidades nas quais pode ser operacionalizado desde que o reator de lodos ativados comporte as adaptações necessárias. Entende-se que o reator da ETE Vespasiano está compartimentado de modo a possibilitar os processos de mistura completa, para isso basta manter todos os aeradores continuamente ligados. Se houvesse a possibilidade de controle da comunicação entre compartimentos dividindo-os em dois ou três, o sistema poderia funcionar por batelada, mas isso interferiria no equacionamento com a vazão. Possivelmente a vazão de 47 l/s com que operava a ETE no momento da visita, se adequaria ao processo por batelada, mas a vazão de fim de plano poderia inviabilizar essa alternativa pela necessidade de maior área em função de um tempo de detenção hidráulica adequado, no caso maior. 13

Pode ser verificado na ETE Vespasiano duas flexibilizações interessantes, uma que compreende o procedimento de retirada do lodo nas regiões de mistura completa e outra que prevê a retirada do lodo nas zonas de sedimentação onde houve recirculação devido ao procedimento de liga e desliga dos aeradores. Da primeira opção espera-se um efluente de resultado menos eficiente em relação à segunda. A recirculação promove o aumento da idade do lodo e propicia o metabolismo endógeno e consequente aumento do consumo de matéria orgânica. Quanto a vantagem de área necessária para a implantação de um projeto com lodos ativados, relaciona-se ao comparativo com lagoas. Verificada a influência de cada aerador (330m²), avalia-se uma área em planta do reator da ETE Vespasiano de aproximadamente 5000 m². Aventada uma planta de tratamento convencional a área dispensada para o que a ETE Vespasiano atende e pode ser imaginada equivalente, nesse caso percebe-se que um processo de lodos ativados tem um limitante de mecanização, mas por outro lado a parte de obra civil é simplificada compreendida numa complexidade estrutural menor e investimento de construção maior. Alguns aspectos depõem como desvantagens dos processos de lodos ativados. Esse tipo de processo requer um controle laboratorial rigoroso (anexo está um relatório de análises realizadas). Como recentemente foram coletados dados da ETE Onça e verificado um consumo de energia elétrica de R$ 18.000,00, ao fazer a comparação com a ETE Vespasiano, que trata uma vazão bem inferior a ETE Onça, quando tem um custo de R$ 35.000,00, atesta-se um item que indica que os processos de lodos ativados têm um custo operacional maior. Abordando aspectos mais específicos quanto aos mecanismos do tratamento com lodos ativados, sabe-se que é algo característico deste processo uma remoção considerável de nitrogênio por nitrificação. A elevada nitrificação é peculiar aos sistemas aeróbios e, para o caso da ETE Vespasiano que conta com fatores operacionais que aumentam a idade do lodo (aeração prolongada e recirculação) os resultados são melhorados. A nitrificação é identificada pela oxidação da amônia por ação de bactérias específicas analogamente chamadas de nitrificantes. O processo de nitrificação é benéfico porque a demanda nitrogenada (demanda de oxigênio dissolvido) ocorre no reator e não no corpo receptor. A eficiência de remoção de Nitrogênio Amoniacal é da ordem de 80% (dados considerados de janeiro a agosto de 2014), figura 12. Ocorre naturalmente um processo posterior chamado desnitrificação. A desnitrificação acontece nas zonas anóxicas produzidas no momento de sedimentação do lodo, ou seja, nas zonas 1 e 2 são fornecidas condições anóxicas no momento em que os aeradores estão desligados. Os nitratos e a ausência de oxigênio viabilizam a desnitrificação. Os ciclos de nitrificação e desnitrificação devem ser cessados quando iniciam situações de flotação do lodo que comumente acontece no decorrer da desnitrificação, afinal, não é interessante que no efluente descartado exista material em suspensão.

14

Figura 12: Análises Realizadas

Fonte: os autores

15

5.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

RCA e PCA ETE Vespasiano http://www.manuelzao.ufmg.br/assets/files/revista/jornal-ribeirao-mata.pdf http://www.rmbh.org.br/sites/default/files/PDDI_230.pdf http://www.copasa.com.br/cgi/cgilua.exe/sys/start.htm?col=2&infoid=89&sid=150 http://www.copasa.com.br/cgi/cgilua.exe/sys/start.htm?sid=160 http://www.copasa.com.br/cgi/cgilua.exe/sys/start.htm?sid=34 http://www.igam.mg.gov.br/images/stories/ARQUIVO_SANEAMENTO/estudosaneamento-rio-das-velhas.pdf http://www.academia.edu/1784418/Estudo_preliminar_dos_impactos_da_qualidade_h% C3%ADdrica_do_Ribeir%C3%A3o_da_Mata_sobre_o_Rio_das_Velhas_-_MG http://www.finep.gov.br/prosab/livros/ProsabCarlos/Cap-5.pdf

16

Universidade Federal de Ouro Preto - UFOP Programa de Pós Graduação em Engenharia Ambiental PROAMB Ouro Preto – Minas Gerais – Brasil

RELATÓRIO DE VISITA TÉ CNICA

Estação de Tratamento de Esgotos de Itabirito

Flaviane Silva Luciano Pereira


Sumário 1.

RESUMO ................................................................................................................................ 4

2.

INTRODUÇÃO ........................................................................................................................ 4

3.

DADOS DA ETE....................................................................................................................... 4

4.

CROQUI DA ETE ..................................................................................................................... 5 A.

Estações Elevatórias .......................................................................................................... 7

B.

Caminhões limpa fossa...................................................................................................... 8

C.

Tratamento Preliminar ...................................................................................................... 8 C.1. Gradeamento médio ...................................................................................................... 9 C.2. Desarenador ................................................................................................................... 9

D.

Peneira Estática ............................................................................................................... 10

E.

Reatores UASB................................................................................................................. 11

F.

Queimador de Gás........................................................................................................... 12

G.

Filtros Biológicos Percoladores ....................................................................................... 13

H.

Decantadores Secundários.............................................................................................. 14

I.

Leitos de secagem ........................................................................................................... 14

J.

Calha Parshall .................................................................................................................. 15

K.

Lançamento do Efluente Tratado.................................................................................... 16

5.

CONSIDERAÇÕES FINAIS ...................................................................................................... 16

6.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ........................................................................................... 18

2

Índice de Figuras Figura 1 - ETE Itabirito ................................................................................................................. 5 Figura 2 - Croqui da ETE Itabirito ................................................................................................ 6 Figura 3 - Prédio Administrativo .................................................................................................. 7 Figura 4 – Estação elevatória ........................................................................................................ 7 Figura 5: Caminhão descarregando esgoto de banheiro químico................................................... 8 Figura 6: Gradeamento médio ....................................................................................................... 9 Figura 7 - Comportas Manuais ...................................................................................................... 9 Figura 8: Desarenador ................................................................................................................. 10 Figura 9: Calha Parshal da elevatória .......................................................................................... 10 Figura 10 - Peneira Estática ........................................................................................................ 10 Figura 11: Efluente que transborda da peneira estática ............................................................... 10 Figura 12- Vita superior dos reatores UASB .............................................................................. 11 Figura 13: Caixa distribuidora do efluente a ser tratado pelo UASB .......................................... 11 Figura 14 - Topo do Reator UASB ............................................................................................. 12 Figura 15: Torneiras Verificação do Lodo .................................................................................. 12 Figura 16: Análise com cone Imhoff ........................................................................................... 12 Figura 17 - Queimador de Gás .................................................................................................... 13 Figura 18 - Filtros Biológicos Percoladores ................................................................................ 14 Figura 19 - Decantador Secundário ............................................................................................. 14 Figura 20: Leitos de secagem do lodo ......................................................................................... 15 Figura 21: Calha Parshall ............................................................................................................ 15 Figura 22 - Lançamento do Efluente Tratado ............................................................................. 16 Figura 23: Efluente tratado com muita espuma ........................................................................... 17

3

1. RESUMO Da confluência entre os rios Mata Porcos, Sardinha e Ribeirão Manga nasce o Rio Itabirito, o qual ainda recebe contribuição do Ribeirão do Carioca, formado pelos córregos do Bação e do Saboeiro, entre outros afluentes como o Córrego São José, Córrego da Onça, os córregos da Paina e dos Moleques e o Ribeirão Ana Luzia, no caminho para Rio Acima, onde o Rio Itabirito finalmente deságua no Rio das Velhas, sob o nome de Rio do Calado. A sub-bacia do Rio Itabirito localiza-se no Alto Rio das Velhas e abrange os municípios de Itabirito e Rio Acima, regiões cuja população é predominantemente urbana. Mas o esgoto doméstico não é tratado em sua totalidade em nenhuma das duas cidades da sub bacia, sendo lançado in natura nos córregos Carioca e São José, em Itabirito, e no Rio das Velhas, em Rio Acima. Segundo dados de monitoramento do IGAM, as águas do rio Itabirito apresentam baixa qualidade, sendo enquadrada a classe 2. Análises realizadas apresentaram alto índice de coliformes fecais e alta contaminação por tóxicos como fenóis, cobre e cádmio, além de material oriundo dos solos, o que aponta poluição por esgotos domésticos, principal responsável pela qualidade ruim da água, e revela a contribuição das indústrias da região, especialmente as mineradoras e têxteis na poluição do rio. Com a ETE Itabirito em funcionamento, o esgoto que é coletado passa por um tratamento secundário, sendo devolvido ao rio como água de qualidade suficiente para permitir a vida dos peixes. Mas atualmente a ETE ainda está em fase de testes, não sendo todo o esgoto da cidade coletado e tratado, porém o pouco que vem sendo tratado indica uma melhora para a qualidade das águas do Rio das Velhas.

2. INTRODUÇÃO Este relatório tem como objetivo descrever a visita técnica realizada no dia 16 de novembro de 2014 à Estação de Tratamento de Esgoto de Itabirito, visando o detalhamento das etapas de tratamento daquela ETE, com os fatores químicos e biológicos que envolvem o sistema (Figura 1).

3. DADOS DA ETE Localizada na região do Marzagão, próximo à rodovia MG-30, a aproximadamente 4 km da área urbana, a ETE Itabirito está sob gestão e operação da Autarquia Municipal de Serviço Autônomo de água e Esgoto Itabirito – MG (SAAE), sendo Heloísa França a supervisora responsável pela Estação. A ETE adotou a tecnologia de UASB para o tratamento visando facilidade de operação e custo/benefício positivo que permitisse a melhoria da qualidade de vida da população, e sobretudo das águas dos rios formadores da bacia do Velhas.

4

Figura 1 - ETE Itabirito

Fonte: Google Earth Dados relevantes: Bacia hidrográfica do Rio das Velhas, Rio Itabirito apresenta área de drenagem de 521 Km² e classe 2 segundo a Conama. Foi especulado pelo jornal O TEMPO de 28/10/07 que seriam investidos R$ 17 milhões nas obras da ETE. Número de funcionários: 13, trabalham de 7h as 19h atualmente, mas com previsão de ser 24 horas de funcionamento a partir de dezembro de 2015. Inauguração: Ainda não realizada oficialmente. Possui autorização provisória de operação (APO) expedida pelo órgão ambiental estadual, mas ainda opera em fase de testes, mesmo porque, devido a enchentes ocorridas na região, uma parcela da malha de rede coletora foi danificada impossibilitando que grande quantidade esgoto chegasse a estação. Consumo de energia: informação solicitada via e-mail, mas não houve retorno do SAAE; Segundo dados do RADA da ETE Itabirito, a vazão média de entrada é de 143,25 m³/dia, e a de saída é de 114,6 m³/dia. Vazão de fim de plano: informação solicitada via e-mail, mas não houve retorno do SAAE; O esgoto é predominantemente de características domesticas, porém recebe ainda esgoto de limpa fossa e ainda um pouco de esgoto proveniente de banheiros químicos de industrias mineradoras da região. 

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4. CROQUI DA ETE O sistema de tratamento de esgoto de Itabirito consiste em tratamento preliminar (gradeamento, desarenador, medição de vazão) e tratamento primário (2 peneiras 5

estáticas e 4 reatores UASB), tratamento secundário (2 filtros biológicos percoladores e 2 decantadores secundários), conta ainda com 12 células para leitos de secagem, elevatória de recirculação de lodo, bem como, casa administrativa e laboratório, como mostra a figura 2. A utilização do UASB torna-se vantajosa economicamente por não exigir nenhum tipo de equipamento mecânico além de ser eficiente na remoção de matéria orgânica. Entretanto, o efluente necessita de um pós-tratamento, por não apresentar as características compatíveis com os padrões ambientais vigentes. Na mesma figura pode-se observar também uma grande área livre, sendo esta pertencente ao projeto de expansão, onde está prevista a construção de mais 4 UASB, 1 filtro, 2 decantadores e mais 12 células de secagem de lodo. A tecnologia presente ETE Itabirito utiliza uma combinação de dois processos, anaeróbio e aeróbio, com isso ela possuí eficiência biológica de 79,1% mês.

Figura 2 - Croqui da ETE Itabirito

Fonte: Google Earth

No setor administrativo existe um prédio que abriga sala de quadro de controle de bombas, laboratório de análises físico-químicas, copa e vestiário. Este prédio pode ser observado na Figura 3.

6

Figura 3 - Prédio Administrativo

Fonte: os autores

A partir da visita e estudo da literatura, procurou-se realizar uma descrição detalhada de cada etapa do tratamento realizado na ETE Itabirito.

A.

Estações Elevatórias

Observou-se que a ETE está inserida numa área distante da área urbana, mas a estação elevatória em operação fica no meio urbano em frente a um salão de festas, o que frequentemente causa desconforto devido aos odores. Cabe salientar que inicialmente existiam 4 estações elevatórias, mas por motivos de desastres naturais (chuvas, enchentes) e proximidade com o rio essas foram destruídas juntamente com grande parte da rede coletora, restando apenas uma elevatória e trechos de rede (figura 4). Figura 4 – Estação elevatória

Fonte: os autores

7

B.

Caminhões limpa fossa

A ETE Itabirito recebe efluente proveniente da limpeza de fossas bem como o efluente de sanitários de algumas indústrias da região (Figura 5). O caminhão chega à Estação elevatória e conecta uma mangueira diretamente na entrada que antecede o gradeamento.

Figura 5: Caminhão descarregando esgoto de banheiro químico

Fonte: os autores

C.

Tratamento Preliminar

O tratamento preliminar é composto pelo gradeamento médio, seguido de um desarenador e medidor de vazão antes da estação elevatória, ao dar entrada na ETE o esgoto é direcionado a uma caixa que distribui para o tratamento primário, inicialmente em duas peneiras estáticas e posteriormente segue para um distribuidor central em cima dos reatores que introduz o esgoto numa espécie de canaletas com vertedouros que leva o esgoto ao fundo dos quatro UASB. Após esta etapa o efluente é direcionado ao tratamento secundário, inicialmente nos filtros percoladores e posteriormente aos decantadores secundários. O objetivo principal do tratamento preliminar é a remoção de sólidos grosseiros e areia, por meio de mecanismos de ordem física, já no tratamento primário o objetivo principal é reduzir parte da matéria orgânica presente através da remoção dos sólidos em suspensão sedimentáveis e sólidos flutuantes, e no tratamento secundário através de processos biológicos, utilizando reações bioquímicas remove-se a matéria orgânica e os sólidos em suspensão.

8

C.1. Gradeamento médio O gradeamento médio (figura 6) retém sólidos que são removidos manualmente das grades, através de rastelo. Figura 6: Gradeamento médio

Fonte: os autores

Na figura 7, pode-se observar as comportas manuais utilizadas para fechar o fluxo em situações adversas, nesse caso o esgoto segue para o rio sem tratamento. Figura 7 - Comportas Manuais

Fonte: os autores

C.2. Desarenador O desarenador remove mecanicamente a areia, pedriscos e materiais inorgânicos presentes nos esgotos, figura 8. E passa por uma calha Parshal para determinação da vazão que será bombeada para a ETE (Figura 9). 9

D.

Figura 8: Desarenador

Figura 9: Calha Parshal da elevatória

Fonte: os autores

Fonte: os autores

Peneira Estática

Ao chegar na ETE o esgoto passa pelas peneiras estáticas (Figura 10), onde mais uma vez é gradeado. Os resíduos que são barrados bem como parte do efluente cai em uma caçamba que fica na parte inferior, ao lado dos UASBs (Figura 11).

Figura 10 - Peneira Estática

Figura 11: Efluente que transborda da peneira estática

Fonte: os autores Fonte: os autores

10

E.

Reatores UASB

Os reatores anaeróbios de fluxo ascendente, figura 12, promovem a bioestabilização da matéria decomponível dos esgotos através de processo anaeróbio realizados por microrganismos. Figura 12- Vista superior dos reatores UASB

Fonte: os autores Antes do efluente descer para o UASB, ele é direcionado por um distribuidor central (Figura 13) para as canaletas com vertedouros (Figura 14), o que facilita para detectar entupimentos e realizar manutenções. O efluente que passa pelos vertedouros é conduzido ao interior do UASB via tubulações embutidas nas paredes e que tem as saídas distribuídas de forma equitativa na área do fundo do reator.

Figura 13: Caixa distribuidora do efluente a ser tratado pelo UASB

Fonte: os autores

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Figura 14 - Topo do Reator UASB

Fonte: os autores

Os reatores possuem tubulações fixadas a certas alturas ao longo da faixa de 1,50m em relação ao fundo, utilizadas para verificar o estado de maturação do lodo, figura 15. Segundo o operador da estação, é realizada análise utilizando cone Imhoff em amostra retirada da torneira da altura de 1m. Quando a altura no experimento está em 80 cm é o momento de fazer o descarte do lodo do UASB (Figura 16).

Figura 15: Torneiras Verificação do Lodo

Figura 16: Análise com cone Imhoff

Fonte: os autores

Fonte: os autores

F.

Queimador de Gás

O queimador de gás, figura 16, promove a queima do biogás formado no UASB. A queima não estava ocorrendo no momento da visita, segundo o operador devido a manutenção. 12

Figura 17 - Queimador de Gás

Fonte; os autores

G.

Filtros Biológicos Percoladores

Os filtros biológicos percoladores da ETE, figura 18, consistem basicamente de tanques com capacidade de 357 m³ cada, preenchidos com material de alta permeabilidade, no caso brita, sobre o qual o efluente do UASB é distribuído por aspersão, através de braço mecânico que foi projetado para movimento rotacional, mas devido à baixa vazão em tratamento este estava estático. O princípio de funcionamento desse tipo de filtro orienta para que o fluxo de efluente seja contínuo, em direção ao fundo do tanque, a fim de permitir o crescimento bacteriano na superfície do meio suporte, possibilitando a formação de uma camada biológica, denominada biofilme. O contato do esgoto com a camada biológica possibilita a degradação da matéria orgânica, uma vez que após a aplicação dos esgotos sobre o meio, o líquido escoa rapidamente pelo meio suporte. No entanto a matéria orgânica é absorvida pelo biofilme, ficando retido um tempo suficiente para a sua estabilização. A aeração desse sistema é natural, ocorrendo nos espaços vazios entre os constituintes do meio suporte. Nesta fase, ocorre uma complementação da remoção da matéria orgânica.

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Figura 18 - Filtros Biológicos Percoladores

Fonte: os autores

H.

Decantadores Secundários

O efluente tratado dos filtros biológicos é encaminhado para os decantadores secundários, com capacidade de 285 m³ cada. A estação possui 2 decantadores que separam o sólido/líquido do efluente do reator biológico, de modo a sedimentar e concentrar os flocos biológicos (lodo) no fundo do tanque e permitir a clarificação do líquido a ser enviado ao corpo receptor. No decorrer da visita não foi esclarecido o procedimento de retirada do material sedimentado no decantador secundário. Figura 19 - Decantador Secundário

Fonte: os autores

I.

Leitos de secagem

O lodo gerado é destinado a 2 módulos de leitos com 6 células cada, depois de descartado nos leitos de secagem é desidratado por média de 17 dias, após secos, são raspados manualmente com auxílio de enxada e coletados para envio ao aterro sanitário municipal. Segundo o RADA da ETE Itabirito, a média de sólidos que são encaminhados ao aterro são 4,5 toneladas, provavelmente, por ano (o RADA não 14

especifica – solicitamos informação complementar, mas não obtivemos retorno até a presente data) Figura 20: Leitos de secagem do lodo

Fonte: os autores

J.

Calha Parshall

Ao final do processo o efluente passará por uma calha Parshall, figura 21, que contém um sensor sônico que mede a vazão tratada.

Figura 21: Calha Parshall

Fonte: os autores

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K.

Lançamento do Efluente Tratado

Ao final de todo o processo o esgoto tratado é lançado no Rio Itabirito, figura 22. Figura 22 - Lançamento do Efluente Tratado

Fonte: os autores

5. CONSIDERAÇÕES FINAIS A sistematização operacional do SAAE de Itabirito quanto ao tratamento de esgoto teve avanço significativo, mas está ainda em evolução e verifica-se a necessidade de ajustes. Foi observado que o sistema de uso alternado das caixas desarenadoras para manutenção e limpeza não vem sendo aplicado. Havia quantidade excessiva de material sedimentado no desarenador; todas as comportas se encontravam abertas. A implicação disso é ineficiência do tratamento preliminar com proliferação de odores e, como foi observada uma condição que não favorece a velocidade mínima de 0,30 m/s no canal do desarenador provavelmente há um processo de sedimentação de matéria orgânica ocorrendo. Vale destacar as dificuldades operacionais encontradas descritas pelo operador que nos acompanhou, sobretudo as questões logísticas operacionais que exigem equipamentos e suportes complementares que dependem de processos licitatórios. A ausência desses suportes dificulta a operação, manutenção e monitoramento da ETE. O fato dos prejuízos ocorridos na malha coletora da cidade põe a ETE em condição de trabalho bem aquém do nível para qual foi projetada. O sistema completo previa ainda mais três estações elevatórias que não foram colocadas em funcionamento em função destes prejuízos. O RADA aponta um processo de recirculação de lodo do decantador para um processo aerado. Se essa circulação for feita para o filtro percolador possivelmente haverá 16

alguma eficiência, porém acredita-se que o que vai acontecer é um aumento de biomassa no filtro, depois as camadas de biofilme vão se quebrar e o que vai acontecer é uma acumulação de lodo no filtro. Cogitando circular esse material para UASB, também isso não procede; o lodo secundário tem características incompatíveis com o lodo primário e ocorreria um acumulo de lodo formando um material não tratável no UASB. Entende-se que o correto é acumular esse material num tanque e promover a estabilização do lodo. O operador também relatou a geração de escuma, que são restos espessos produzidos nos reatores, necessitam de caminhões fossas para sugar, e posteriormente encaminhar para o leito de secagem e em seguida ao aterro para descarte adequado. Essa retirada de escuma é feita de 15 em 15 dias no UASB. Outro ponto que merece destaque é após a calha Parshall, a formação de espuma (Figura 23) no momento final após todo o tratamento, quando há o lançamento no Rio Itabirito. Esta se forma devido ao batimento e agitação das águas, assim os detergentes e sabão diminuem a tensão superficial da água propiciando a formação da espuma branca, portanto as espumas são suspensões de gás em líquido, pasta ou até mesmo sólido. É um fato que chama atenção, pois é a saída do tratamento. Figura 23: Efluente tratado com muita espuma

Fonte: os autores

Os detergentes domésticos não são totalmente degradados com o tratamento existente na ETE, mas segundo o RADA do empreendimento, os parâmetros exigidos pela resolução CONAMA 357/2005 e da Resolução Conjunta COPAM CERH 01/2008 estão sendo monitorados externamente pelo laboratório Ecosystem mensalmente e seguindo periodicidades semestrais e trimestrais no intuito de atender o programa de monitoramento estabelecido para a ETE, sendo internamente realizadas análises de ph e sólidos sedimentáveis.

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Relatórios Da Visita TÉCNICA ETE

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