A questão da carga orgânica
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Transcript A questão da carga orgânica
APRESENTAÇÃO
A PROBLEMÁTICA DA COBRANÇA PELO
USO
DA ÁGUA
A QUESTÃO DA CARGA ORGÂNICA
COMPOSIÇÃO DO ESGOTO
EM MÉDIA A COMPOSIÇÃO DO ESGOTO SANITÁRIO É
DE 99,9% DE ÁGUA E APENAS 0,1% DE SÓLIDOS,
SENDO QUE CERCA DE 75% DESSES SÓLIDOS, SÃO
CONSTITUÍDOS
DE
MATÉRIA ORGÂNICA EM
PROCESSO DE DECOMPOSIÇÃO.
NESSES SÓLIDOS PROLIFERAM MICROORGANISMOS.
QUANDO O ESGOTO SANITÁRIO É LANÇADO IN
NATURA NOS CORPOS D’ÁGUA, DEPENDENDO DA
RELAÇÃO ENTRE AS VAZÕES DO ESGOTO LANÇADO E
DO CORPO RECEPTOR, PODE-SE ESPERAR SÉRIOS
PREJUÍZOS À QUALIDADE DESSA ÁGUA.
COMPOSIÇÃO SIMPLIFICADA DOS ESGOTOS
SANITÁRIOS
X
UNIDADES DE TRATAMENTO
EM MÉDIA
99,9 % DE ÁGUA
0,1 % DE
SÓLIDOS (*)
DESCRIÇÃO
ÁGUA DE ABASTECIMENTO UTILIZADA NA
REMOÇÃO DO ESGOTO DAS ECONOMIAS E
RESIDÊNCIAS
SÓLIDOS
GROSSEIROS
GRADES
AREIA
CAIXAS DE AREIA
SÓLIDOS
SEDIMENTÁVEIS
DECANTAÇÃO
SÓLIDOS
DISSOLVIDOS
PROCESSOS BIOLÓGICOS
(*) Após o tratamento, o efluente final das ETEs ainda contém certa percentagem de sólidos,
e a maior ou menor quantidade de sólidos no efluente dependerá da eficiência da ETE.
TRATAMENTO DE ESGOTO
NAS ESTAÇÕES DE TRATAMENTO DE ESGOTO
REMOVEM-SE OS SÓLIDOS PRESENTES ATRAVÉS DE
PROCESSOS FÍSICOS, QUÍMICOS E BIOLÓGICOS.
A AVALIAÇÃO DA EFICIÊNCIA DOS SISTEMAS DE
TRATAMENTO DE ESGOTO É NORMALMENTE FEITA
COM BASE NO POTENCIAL DE DEPLEÇÃO DE
OXIGÊNIO CAUSADO PELA MATÉRIA ORGÂNICA
PRESENTE NO ESGOTO.
EMBORA SEJA UMA SIMPLIFICAÇÃO DO POTENCIAL
POLUIDOR, ESSE MÉTODO É CONSIDERADO O MODO
MAIS PRÁTICO DE SE MEDIR A “FORÇA” DO ESGOTO
OU A CARGA ORGÂNICA QUE É LANÇADA NO
AMBIENTE.
QUALIDADE DOS CORPOS D’ÁGUA
X
OXIGÊNIO DISSOLVIDO
(OD)
OS CORPOS D’ÁGUA MANTÊM UMA CERTA
QUANTIDADE DE OXIGÊNIO DISSOLVIDO.
ESSE OXIGÊNIO É UTILIZADO NA DEGRADAÇÃO
DA MATÉRIA ORGÂNICA, PRESENTE NOS
ESGOTOS.
DEMANDA BIOQUÍMICA DE
OXIGÊNIO - DBO
A PALAVRA DEMANDA QUER DIZER, ENTRE OUTROS
SIGNIFICADOS, QUANTIDADE CONSUMIDA OU A
CONSUMIR, A PALAVRA BIOQUÍMICA SIGNIFICA UM
MISTO DE REAÇÕES DE ORIGEM BIOLÓGICA E
QUÍMICA.
DESSA FORMA, PODEMOS RESUMIR QUE DBO É O
CONSUMO DE OXIGÊNIO, ATRAVÉS DE REAÇÕES
BIOLÓGICAS E QUÍMICAS.
NUM CORPO D’ÁGUA COEXISTEM BACTÉRIAS E
MATÉRIA ORGÂNICA DE TODA A NATUREZA.
UMA BACTÉRIA SE ALIMENTA DE MATÉRIA ORGÂNICA
E PARA ISSO PRECISA DE OXIGÊNIO.
DEMANDA BIOQUÍMICA DE
OXIGÊNIO - DBO
A DBO É NORMALMENTE CONSIDERADA COMO A
QUANTIDADE DE OXIGÊNIO CONSUMIDA PELOS
MICROORGANISMOS, DURANTE UM DETERMINADO
PERÍODO DE TEMPO (5 DIAS ) E NUMA TEMPERATURA
DE INCUBAÇÃO ESPECÍFICA (20°C), DETERMINADA
COMO DBO 5,20.
O TESTE DE DBO SURGIU NA INGLATERRA E,
SEGUNDO SE DIZ, 20ºC SERIA A TEMPERATURA MÉDIA
DOS RIOS INGLESES E 5 DIAS, O TEMPO MÉDIO QUE A
MAIORIA DOS RIOS LEVARIAM PARA IR DESDE A
NASCENTE ATÉ O MAR.
DEMANDA BIOQUÍMICA DE
OXIGÊNIO - DBO
UM ESGOTO A CÉU ABERTO QUE DESÁGUA
EM UM RIO É UMA FONTE ENORME DE
MATÉRIA ORGÂNICA, DIZ-SE QUE A DBO
DESSE ESGOTO É ALTA OU, QUE AS ÁGUAS
DO ESGOTO IRÃO EXIGIR UM ALTO
CONSUMO
DE
OXIGÊNIO
DO
RIO,
EXATAMENTE POR SEREM RICAS EM
MATÉRIA ORGÂNICA.
DEMANDA BIOQUÍMICA DE
OXIGÊNIO - DBO
EXEMPLO DE DBO:
O EFLUENTE DE UMA REFINARIA DE
AÇÚCAR CHEGA A TER DBO DE 6.000
mg/L, O QUE SIGNIFICA QUE A CADA
LITRO DESPEJADO NUM RIO FARÁ
COM QUE 6.000 mg OU SEJA, 6 g DO
OXIGÊNIO DISSOLVIDO NA ÁGUA DO
RIO DESAPAREÇAM.
ENSAIO DE DBO
Aera-se uma certa quantidade de água destilada até a
saturação;
Mede-se a quantidade de OD (oxigênio dissolvido) dessa
água (mg/L);
Em recipiente próprio para o teste da DBO, com capacidade
para 300 mL, coloca-se uma certa quantidade de esgoto
(medido de forma a se ter a necessária diluição). O esgoto
sanitário já possui uma certa quantidade de microorganismos
que irão crescer em número e oxidar a matéria orgânica.
Alguns despejos industriais podem necessitar de sementes,
caso não contenham microorganismos;
Completa-se o recipiente com a água destilada aerada;
Anota-se o OD inicial;
Coloca-se em incubadora durante 5 dias
a 20ºC;
Mede-se OD final;
Calcula-se a DBO5,20 = (ODinic – ODfinal) x razão de diluição
VANTAGENS DO USO DO PARÂMETRO
DBO
PERMITE
A INDICAÇÃO
APROXIMADA
BIODEGRADÁVEL DO DESPEJO;
DA
FRAÇÃO
A INDICAÇÃO DA TAXA DE DEGRADAÇÃO DO DESPEJO;
A INDICAÇÃO DA TAXA DE CONSUMO DE OXIGÊNIO EM
FUNÇÃO DO TEMPO;
A DETERMINAÇÃO APROXIMADA DA QUANTIDADE DE
OXIGÊNIO REQUERIDO PARA ESTABILIZAÇÃO BIOLÓGICA DA
MATÉRIA ORGÂNICA PRESENTE.
PARÂMETRO SIGNIFICATIVO PARA AVALIAÇÃO DA CARGA
ORGÂNICA LANÇADA NOS RECURSOS HÍDRICOS.
LIMITAÇÕES DO USO DO PARÂMETRO
DBO
PODE-SE ENCONTRAR BAIXOS VALORES, CASO OS
MICROORGANISMOS
RESPONSÁVEIS
PELA
DECOMPOSIÇÃO NÃO ESTEJAM ADAPTADOS AO
DESPEJO.
OS METAIS PESADOS E OUTRAS SUBSTÂNCIAS TÓXICAS
PODEM MATAR OU INIBIR OS MICROORGANISMOS.
HÁ NECESSIDADE DA INIBIÇÃO DOS ORGANISMOS
RESPONSÁVEIS PELA OXIDAÇÃO DA AMÔNIA, PARA
EVITAR QUE O CONSUMO DE OXIGÊNIO PARA A
NITRIFICAÇÃO
INTERFIRA
COM
A
DEMANDA
CARBONÁCEA;
A RELAÇÃO DBO/DQO VARIA PARA UM MESMO DESPEJO,
AO LONGO DA LINHA DE TRATAMENTO DA ETE.
E AINDA...
LIMITAÇÕES DO USO DO
PARÂMETRO DBO
O TESTE DEMORA CINCO DIAS, NÃO SENDO ÚTIL PARA
EFEITO DE CONTROLE OPERACIONAL DE UMA ESTAÇÃO DE
TRATAMENTO DE ESGOTOS.
PELO FATO DA DBO SOMENTE MEDIR A QUANTIDADE DE
OXIGÊNIO CONSUMIDO NUM TESTE PADRONIZADO, NÃO
INDICA A PRESENÇA DE MATÉRIA NÃO BIODEGRADÁVEL,
NEM LEVA EM CONSIDERAÇÃO O EFEITO TÓXICO OU
INIBIDOR DE MATERIAIS SOBRE A ATIVIDADE MICROBIANA.
AS CONDIÇÕES AMBIENTAIS DE LABORATÓRIO NÃO
REPRODUZEM
AQUELAS
DOS
CORPOS
D’ÁGUA
(TEMPERATURA, LUZ SOLAR, POPULAÇÃO BIOLÓGICA E
MOVIMENTOS DAS ÁGUAS).
METODOLOGIA ANALÍTICA COM VARIANTES, PODENDO
HAVER RESULTADOS DIVERGENTES DE UM TÉCNICO PARA
OUTRO.
DEMANDA QUÍMICA DE OXIGÊNIO DQO
O TESTE DE DQO VISA MEDIR O CONSUMO
DE OXIGÊNIO QUE OCORRE DURANTE A
OXIDAÇÃO
QUÍMICA
DE
COMPOSTOS
ORGÂNICOS PRESENTES NA ÁGUA. OS
VALORES OBTIDOS SÃO UMA MEDIDA
INDIRETA DO TEOR DE MATÉRIA ORGÂNICA
PRESENTE.
O TESTE DA DQO BASEIA-SE NA OXIDAÇÃO
DOS
COMPOSTOS
ORGÂNICOS
(BIODEGRADÁVEIS E NÃO BIODEGRADÁVEIS).
LIMITAÇÕES DO USO DO PARÂMETRO
DQO
NO TESTE DA DQO SÃO OXIDADAS, TANTO A
FRAÇÃO BIODEGRADÁVEL, QUANTO A FRAÇÃO
INERTE DO DESPEJO. O TESTE SUPERESTIMA O
OXIGÊNIO A SER CONSUMIDO NO TRATAMENTO
BIOLÓGICO DOS DESPEJOS.
O TESTE NÃO FORNECE INFORMAÇÕES SOBRE A
TAXA DE CONSUMO DE OXIGÊNIO AO LONGO DA
REAÇÃO.
CERTOS CONSTITUINTES INORGÂNICOS PODEM
SER OXIDADOS E INTERFERIR NO RESULTADO
DQO X DBO
O TESTE DE DQO NÃO É AFETADO PELA
NITRIFICAÇÃO,
O
MESMO
OCORRENDO COM A DBO;
NÃO
ENQUANTO O TESTE DE DBO DEMORA
CINCO DIAS PARA SER EXECUTADO, O
TESTE DE DQO É FEITO EM CERCA DE 3
HORAS APENAS;
É
POSSÍVEL
ESTABELECER
UMA
CARGA ORGÂNICA: PRODUTO
DA DBO PELA VAZÃO DO
EFLUENTE
CONCENTRAÇÃO MÉDIA DA DBO
A EXPERIÊNCIA BRASILEIRA, APONTA PARA UMA
CONCENTRAÇÃO MÉDIA DE DBO5-20 DE 250 mg/L E A
DBOPER CAPTA MÉDIA DE 60 g/hab.
OCORRE QUE SE TEM VERIFICADO DIFERENTES
RESULTADOS QUE VARIAM DE ACORDO COM ALGUNS
CRITÉRIOS, TAIS COMO:
SAZONALIDADE;
TAXA DE INFILTRAÇÃO;
CONSUMO DE ÁGUA (HÁBITOS E COSTUMES DA
POPULAÇÃO).
VIDE TABELA REFERENTE A CIDADE DE SÃO PAULO.
VALORES DE DBO/PER CAPITA NA
CIDADE DE SÃO PAULO
ZONA DE
ESTUDO
Leopoldina
Santa Cecília
Bela Vista
Indianópolis
Ipiranga
Vila Maria
Santo Amaro
FONTE SABESP
DBO/PER
CAPTA
(g/HAB.DIA)
59
72
75
49
100
75
101
VARIAÇÃO DA DBO ESGOTO BRUTO
ETE SAMAMBAIA
ETE SANTA ROSA
DBO
DATA
ESGOTO
256
21/01/04
215
04/02/04
205
ETE ALPHAVILLE
DBO
ESGOTO
BRUTO
DATA
DBO
ESGOTO
BRUTO
DATA
DBO
ESGOTO
BRUTO
02/02/03
62
10/11/02
281
28/11/02
310
13/04/03
223
08/12/02
279
14/01/04
259
417
14/01/03
85
18/04/04
198
DATA
BRUTO
14/01/04
ETE ARBORETO
19/02/04
225
11/05/03
10/03/04
250
08/06/03
359
16/03/03
190
30/06/04
224
24/03/04
290
31/03/04
294
03/08/03
357
01/06/03
244
18/07/04
130
07/04/04
332
14/09/03
309
10/08/03
263
30/08/04
291
14/04/04
192
23/09/03
429
21/09/03
252
28/09/04
173
29/04/04
299
20/05/04
294
02/11/03
382
12/10/03
192
22/02/05
225
27/05/04
299
23/11/03
195
21/12/03
253
17/05/05
192
16/06/04
249
04/04/04
236
11/02/04
158
MÉDIA
218
30/06/04
313
06/07/04
277
04/05/04
239
15/03/04
190
13/07/04
247
14/06/04
185
11/04/04
172
28/07/04
331
11/07/04
254
02/06/04
211
10/08/04
360
03/09/04
311
18/07/04
164
24/08/04
315
09/09/04
316
23/11/04
195
27/10/04
232
23/09/04
355
13/12/04
190
21/12/04
125
29/09/04
278
07/10/04
337
19/01/05
144
22/02/05
195
01/11/04
279
15/02/05
181
17/04/05
185
01/12/04
226
08/03/05
225
20/06/05
180
13/01/05
209
10/05/05
170
MÉDIA
211
23/02/05
190
02/03/05
177
08/03/05
297
06/04/05
361
05/05/05
22/06/05
253
190
MÉDIA
283
07/06/05
202
MÉDIA
200
FONTE SANASA
VARIAÇÃO NO VOLUME DE ESGOTO
O VOLUME DE ESGOTO RESULTA DA QUANTIDADE DE ÁGUA
CONSUMIDA, EXPRESSA PELA TAXA PER CAPTA VARIÁVEL
SEGUNDO HÁBITOS E COSTUMES (USUAL 200L/hab.dia);
CONTRIBUIÇÕES INDEVIDAS PARA AS REDES DE ESOTOS
(INFILTRAÇÕES E ÁGUAS PLUVIAIS);
COEFICIENTE DE RETORNO (C) A RELAÇÃO MÉDIA ENTRE OS
VOLUMES DE ESGOTO PRODUZIDO E ÁGUA EFETIVAMENTE
CONSUMIDA. A NORMA BRASILEIRA NBR 9649 (ABNT, 1986)
RECOMENDA O VALOR DE C=0,80 QUANDO INEXISTEM DADOS
LOCAIS ORIUNDOS DE PESQUISA.
CARGA ORGÂNICA: PRODUTO DA DBO PELA
VAZÃO MÉDIA DO EFLUENTE
Exemplos:
A) DBO5,20 = 250 mg/L
Vazão = 500 L/s
Carga Orgânica = 250 mg/L x 500 L/s
Carga Orgânica = 125.000 mg/s = 10.800 Kg/dia
B) DBO5,20 = 210 mg/L
Vazão = 500 L/s
Carga Orgânica = 210 mg/L x 500 L/s
Carga Orgânica = 105.000 mg/s = 9.072 Kg/dia
EXEMPLO DO CÁLCULO DA CARGA
ORGÂNICA TOTAL LANÇADA POR UM
MUNICÍPIO
C.O. = [(QTRAT X DBOTRAT) + (QNÃOTRAT X DBOESG.BRUTO)]
ONDE:
C.O.: Carga Orgânica
QTRAT: Vazão de esgoto tratado
DBOTRAT: DBO do esgoto tratado lançado
QNÃOTRAT: Vazão de esgoto não tratado
DBOESG.BRUTO: DBO do esgoto não tratado lançado
DADOS DO MUNICÍPIO
FICTÍCIO
POPULAÇÃO: 270.000 hab
VAZÃO ESGOTO TOTAL: 43.200 m³/dia
VAZÃO ESGOTO TRATADO: 13.220 m³/dia
VAZÃO ESGOTO NÃO TRATADO: 29.980 m³/dia
DBO ESGOTO BRUTO: 0,210 kg/m³
ÍNDICE DE TRATAMENTO DE ESGOTO: 31%
CARGA ORGÂNICA LANÇADA
PELO MUNICÍPIO
APÓS TRATAMENTO
CARGA ORGÂNICA LANÇADA POR CADA ETE
CONCEPÇÃO DA ESTAÇÃO
DE TRATAMENTO DE
ESGOTO
VAZÃO (m³/dia)
DBO EFLUENTE
TRATADO (Kg/m³)
CARGA
ORGÂNICA
LANÇADA
(Kg/dia)
LAGOAS AERADAS
5184
0,008
41
RAFA + TANQUE DE
AERAÇÃO
4320
0,025
108
LODOS ATIVADOS POR
BATELADA
2592
0,010
26
FOSSA SÉPTICA + FILTRO
BIOLÓGICO
864
0,075
65
TANQUE IMHOFF
260
0,125
32
TOTAL
272
CARGA ORGÂNICA LANÇADA PELO
MUNICÍPIO
APÓS TRATAMENTO
C.O.= QTRAT X DBOTRAT
C.O. = 272 Kg/dia
CARGA ORGÂNICA
LANÇADA PELO MUNICÍPIO
SEM TRATAMENTO
CARGA ORGÂNICA LANÇADA PELO
MUNICÍPIO
SEM TRATAMENTO
C.O. = (43.200 m³/dia – 13.220 m³/dia) X 0.210 kg/dia
C.O. = 6.296 Kg/dia
CARGA ORGÂNICA TOTAL LANÇADA PELO
MUNICÍPIO
C.O.=[(QTRAT X DBOTRAT) + (QNÃOTRAT X DBOESG.BRUTO)]
C.O.TOTAL = 272 + 6.296 = 6.568 kg/dia
QUESTÕES A SEREM DISCUTIDAS COM O
PLENÁRIO
QUAL COEFICIENTE DE RETORNO A SER UTILIZADO?
COMO SERÃO AVALIADAS AS VAZÕES DE CADA ETE? SERÃO INSTALADOS
MEDIDORES AUTOMATIZADOS? SERÁ POSSÍVEL ADOTAR VAZÕES
ESTIMATIVAS
QUEM SERÁ O RESPONSÁVEL PELAS ANÁLISES LABORATORIAIS E EMISSÃO
DOS LAUDOS TÉCNICOS?
QUAL A PERIODICIDADE DE ANÁLISES A SEREM EFETUADAS PARA OS
EFLUENTES TRATADOS?
SERÁ A DBO O MELHOR PARÂMETRO PARA DETERMINAR AS CARGAS
ORGÂNICAS? NÃO PODERÍAMOS USAR A DQO, EM FUNÇÃO DAS VARIANTES
DA DBO? QUAL VALOR DE DBO SERÁ ADOTADO PARA O ESGOTO BRUTO SEM
TRATAMENTO?
SERIA VIÁVEL O CÁLCULO A PARTIR DA DBO PER CAPTA DE 54 g/hab.dia,
CITADO POR KARL IMHOFF, PRODUZIDA PELA POPULAÇÃO DE UMA CIDADE?
SERIA VIÁVEL CONSIDERARMOS APENAS O ASPECTO QUANTITATIVO
(VAZÃO) PARA COBRANÇA, DESCONSIDERANDO O ASPECTO QUALITATIVO
(CARGA POLUIDORA)?
Fórmula para cobrança pelo Uso dos Recursos Hídricos
1) Vazão Captada
Valor
cap
= (0,2 . Q
out
+ 0,8 . Q
real)
. PUB
cap
x K
cap classe
2) Consumo
Valor
cons
= (Q
capt
- Q
lanç)
. PUB
cons
3) Lançamento
Valor
DBO 5,20
= CO
DBO
. PUB
lanç
x K
lanç classe
DADOS PARA O MUNICÍPIO FICTÍCIO
22.000.000
m3/ano
Q real=
Q capt =
20.000.000
20.000.000
m3/ano
m3/ano
Q lanç =
C.O. DBO =
16.000.000
6.568
m /ano
Q
out
=
Parâmetros
PUB cap
PUB cons
PUB lanç
K cap classe
K lanç classe
Valor cap =
Valor cons =
Valor DBO 5,20 =
Total =
3
Kg
DBO/dia
Simulação 1
0,01
0,035
0,25
0,9
1
R$
R$
R$
R$
R$
183.600
140.000
599.330
922.930
76.911
Coeficiente de Redução
1º ano
20%
2º ano
40%
3º ano
60%
4º ano
80%
5º ano
100%
/
/
/
/
/
ano
ano
ano
ano
mês
R$
R$
R$
R$
R$
15.382,17
30.764,33
46.146,50
61.528,67
76.910,83
/
/
/
/
/
mês
mês
mês
mês
mês
ou K
cap subt
Fórmula para cobrança pelo Uso dos Recursos Hídricos
1) Vazão Captada
Valor
cap
= (0,2 . Q
out
+ 0,8 . Q
real)
. PUB
cap
x K
cap classe
2) Consumo
Valor
cons
= (Q
capt
- Q
lanç)
. PUB
cons
3) Lançamento
Valor
DBO 5,20
= CO
DBO
. PUB
lanç
x K
lanç classe
DADOS PARA O MUNICÍPIO FICTÍCIO
22.000.000
m3/ano
Q real=
Q capt =
20.000.000
20.000.000
m3/ano
m3/ano
Q lanç =
C.O. DBO =
16.000.000
6.568
m3/ano
Q
out
=
Parâmetros
PUB cap
PUB cons
PUB lanç
K cap classe
K lanç classe
Valor cap =
R$
Valor cons = R$
Valor DBO 5,20R$
=
Total =
R$
R$
Kg
DBO/dia
Simulação 2
0,01
0,02
0,1
0,9
1
183.600
80.000
239.732
503.332
41.944
Coeficiente de Redução
1º ano
20%
2º ano
40%
3º ano
60%
4º ano
80%
5º ano
100%
/
/
/
/
/
ano
ano
ano
ano
mês
R$
R$
R$
R$
R$
8.388,87
16.777,73
25.166,60
33.555,47
41.944,33
/
/
/
/
/
mês
mês
mês
mês
mês
ou K
cap subt