Protótipo de estação compacta para tratamento de esgotos em unidades residenciais unifamiliares

Metodologia

Para atender aos objetivos propostos, a metodologia de pesquisa baseou-se no estudo, averiguação da viabilidade, e emprego de associação de alguns processos inovadores ou, ainda, em processos que não haviam sido bem aproveitados em sistemas compactos para o tratamento de esgoto sanitário. Das possíveis associações encontradas, foi selecionada uma simples que se apresentasse promissora do ponto de vista de viabilidade técnica e econômica. Entre as associações de processos e operações unitários que foram inicialmente averiguados, constaram sistemas de tratamento de esgoto biológico híbridos (anaeróbio e aeróbio; com meio suspenso e meio fixo) assistidos por operações unitárias físicas e químicas. Para alcançar os objetivos desta pesquisa,, foram propostas as seguintes etapas: (1) concepção do sistema; (2) construção de protótipo do sistema; (3) instalação do protótipo em residência térrea; (4) operação, manutenção, controle e monitoramento do protótipo instalado durante sete meses, com exames de qualidade; e (5) avaliação do protótipo e da tecnologia produzida. Etapa 1 - Na concepção do sistema pretendeu-se associar os conceitos de reatores anaeróbios de fluxo ascendente e manto de lodos, de reatores anaeróbios de meio fixo (filtros anaeróbios), de lodos ativados com e sem nitrificação e desnitrificação, de filtros aerados, de decantação laminar, de centrifugação e de placas coalescentes. Essa associação de conceitos visa o desenvolvimento de um protótipo que seja capaz de tratar de forma eficiente o efluente liquido gerado por unidade unifamiliar. Esta etapa foi dividida em cinco partes: (1) pesquisa bibliográfica; (2) levantamento das tecnologias existentes no mercado; (3) seleção de processos e operações adequados; (4) seleção de materiais e equipamentos adequados; (5) proposta da arquitetura do protótipo. ETAPA 2 - Construção do Protótipo: O protótipo foi produzido em uma indústria especializada em produtos fabricados para tratamento de esgotos, utilizando o material de construção especificado no projeto da forma como foi detalhado, com assistência e participação direta do pesquisador. Desta forma, houve uma reunião com o fabricante, de modo a apresentá-lo ao projeto e discutir algum pontos relevantes, como formas e métodos de construção fora de série; especificação dos materiais e respectiva quantidades; orçamentação do processo de fabricação fora de série; procedimento de fabricação das formas; fabricação do protótipo propriamente dita; acabamentos e pinturas. ETAPA 3 - INSTALAÇÃO DO PROTÓTIPO: A etapa de instalação do protótipo foi divida em três atividades. A primeira delas foi à escolha do local para ser instalado o protótipo, que levou em consideração aspectos técnicos e a questão de viabilidade para a realização da pesquisa, já que era necessária a aquiescência do proprietário da casa para entrada contínua nas dependências da residência para a realização de pesquisas científicas. Uma vez acordado com o proprietário, a segunda atividade foi transportar o protótipo até o local escolhido, levando em consideração o meio de transporte e a mão de obra necessária. Desta forma, iniciou-se a terceira atividade, que foi a instalação propriamente dita do protótipo. Para tanto, algumas ações foram tomadas: (1) seleção do ponto de instalação; (2) levantamento e estudo das condições do local (topografia, planta de situação do sistema de esgotos existente, etc.); (3) planejamento do processo de instalação do sistema no local (necessidades construtivas no terreno, alterações necessárias nas ligações de esgoto existentes; forma de acesso ao sistema para monitoramento, forma de medida ou de estimativa das vazões, etc.); e (4) execução do processo de instalação. ETAPA 4 - OPERAÇÃO, MANUTENÇÃO CONTROLE E MONITORAMENTO: A tecnologia utilizada foi um Tanque Imhoff, Decantador Laminar e Filtro Anaeróbio com conduíte como meio suporte. A estação compacta possui formato cilíndrico e foi dividida em três câmaras:  1ª Câmara - Tanque Imhoff Modificado (T.I.M): É a Câmara por onde entra o efluente doméstico bruto de forma ascendente. Nela, foi concebido um Tanque Imhoff Modificado, com base na norma NBR 7.229 na edição de 1982 (ABNT, 1982) que aborda este tema, ocupando 40% do volume total da base cilíndrica. A parte superior deste Tanque Imhoff Modificado possui uma Câmara de Sedimentação Laminar, que possui nove lâminas posicionadas a 60º em relação à horizontal e distanciadas 5,0 cm, como utilizado por Silva e Nour (2005). A Câmara de Sedimentação Laminar possui placas defletoras que impedem a entrada de escuma no decantador funcionando como um separador trifásico.  2ª Câmara- Filtro Anaeróbio 1 (F.A1): Esta câmara é um filtro anaeróbio ascendente, dimensionado com base na norma NBR 13.969, ocupando 30% do volume total da base cilíndrica. O material escolhido como meio filtrante foi constituído de pedaços de conduíte, assim como Pimenta et al. (2005) e Chernicharo e Sousa (2006), estes foram cortados com 3,0 cm de comprimento e 32 mm de diâmetro. De acordo com Chernicharo (2007), a porosidade de material de recheio está na ordem de 95%, apresenta área superficial em torno de (~ 200 m2/m3) e peso de 55 Kg/m3. Na parte superior do filtro anaeróbio 1 foi instalada uma placa perfurada que impede a passagem do recheio de conduíte para próxima etapa. 80  3ª Câmara - Filtro Anaeróbio 2 e Decantador Laminar Secundário (F.A2+D.L.S): Esta Câmara corresponde a 30% do volume total da base cilíndrica, 1,06 m3. Em sua parte inferior foi construído um filtro anaeróbio ascendente, dimensionado com base na norma NBR 13.969, com mesmo material filtrante que o Filtro Anaeróbio 1. Na parte superior foi instalado um Decantador Laminar Secundário, que possui dez lâminas posicionadas a 60º em relação à horizontal e distanciadas 3,0 cm. Entre o Filtro Aneróbio (2) e o Decantador Laminar Secundário existe uma placa perfurada que impede a passagem dos conduítes para a próxima etapa e uma placa defletora que impede a entrada de escuma no decantador laminar. Com essa configuração esperrou-se uma eficiência na primeira câmara, que é um tanque séptico, de 30-35% na remoção de DBO5 e 20-35% na remoção de DQO. Já na soma da segunda e da tercira câmaras, que são filtros anaeróbios, espera-se uma eficiência de 80 – 85% na remoção de DBO5 e 70-80% na remoção de DQO.