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Lagoa Bairro das Antas

DESCRIÇÃO E DIAGNÓSTICO DA ETE DO BAIRRO DAS ANTAS

A Empresa de Desenvolvimento, Água, Esgoto e Pavimentação de Dracena é responsável pelos conjuntos de estações de tratamento de esgoto do perímetro urbano, sendo os dois complexos existentes no Bairro das Antas (criado na década de 1970 e com adequações na década de 2000) e do Bairro Mirassol (década de 2000).

Confira informações da Novaes Engenharia e Construções Ltda. – EPP, de São Carlos/SP, conforme contrato 9/2016.

Segundo informado pelos técnicos do EMDAEP, a ETE Antas atende a 55% da sede de Dracena. Foi implantada no ano de 2002, sendo o segundo sistema de tratamento a atender a sede do município.
Sua concepção é baseada na associação de tratamento preliminar, tratamento primário através de duas lagoas de estabilização anaeróbias associadas em série e tratamento secundário através de uma lagoa de estabilização facultativa.
Os esgotos efluentes da lagoa facultativa são então encaminhados para uma escada hidráulica para o arejamento final e então lançados no ribeirão dos Marrecos.
Os esgotos brutos chegam na ETE Antas através de dois emissários distintos em dois sistemas de tratamento preliminares, a maior parcela dos esgotos (mais de 80 %) chega na ETE em uma estrutura de tratamento preliminar principal, original da época de implantação da ETE, e o restante em uma estrutura recente, feita de forma improvisava sem critérios técnicos adequados.
Segundo informado pelos técnicos do EMDAEP, a estrutura de tratamento preliminar improvisada será desativada a curto prazo, quando da recomposição do trecho final do emissário, pois atualmente este está implantado em cota que não permite encaminhar os esgotos para a estrutura de tratamento preliminar principal.
Para efeito do presente estudo de avaliação, a estrutura de tratamento preliminar principal será verificada considerando a vazão integral afluente à ETE Antas, tendo em vista ser a estrutura a ser mantida.
O tratamento preliminar é formado por grade de limpeza manual, seguida por duas caixas de areia em paralelo, do tipo canal de fluxo longitudinal, também de limpeza manual. A jusante das caixas de areia existe uma calha Parshall com garganta de largura de 6 polegadas moldada "in loco" em concreto , sendo parte integrante do canal.
Considerando a atual vazão máxima horária de esgoto afluente à ETE Antas, estimada em cerca de 97 L/s, observa-se que a as velocidades de escoamento pelo canal da grade, entre as barras e canais das caixas de areia estão acima dos limites recomendados para uma eficiente remoção dos sólidos grosseiros e areia.
Dessa forma, já para a condição de demanda atual essa unidade opera em condições inadequadas. No caso das demandas previstas para o final de plano (2036), a situação torna-se ainda mais crítica.
Quanto à calha Parshall, observa-se que para a situação atual a calha com garganta de 6 polegadas é adequada para a medição de vazão e controle de velocidades de escoamento. Entretanto, para a condição de final de plano sua capacidade está aquém do necessário. Outro aspecto a ser observado é que devido ao fato de ser moldada "in loco", presume-se que a medição de vazão fica comprometida por não haver garantia de precisão de suas dimensões.
As duas estruturas de tratamento preliminar (principal e improvisada) estão instaladas no mesmo patamar da primeira lagoa anaeróbia.
Conforme os dados da batimetria realizada nas lagoas de estabilização, cujos resultados são abordados com mais detalhes em capítulo posterior, foi verificada grande presença de material sedimentado, principalmente na primeira lagoa anaeróbia, sendo que parte desse material pode ser a areia remanescente da unidade de tratamento preliminar.
A primeira lagoa de estabilização é estritamente anaeróbia. Essa unidade tem volume útil de cerca de 26.300 m³, formato quadrado, com lado igual à cerca de 77 m na profundidade média e profundidade útil igual a 4,5 m, conforme apresentada na Figura 3.9. Para a vazão média atual (cerca de 60 L/s), o tempo de detenção hidráulica nessa lagoa é da ordem de 5,1 dias que pode ser considerado adequado para boas condições de depuração dos esgotos. Para a vazão média prevista para o final de plano (cerca de 75 L/s), o tempo de detenção hidráulica nessa lagoa passa a ser da ordem de 4,1 dias, ainda considerado adequado para boas condições de depuração dos esgotos
Entretanto, ressalta-se que os tempos de detenção calculados consideram a lagoa com volume de lodo sedimentado insignificante, ou seja, após a limpeza, sendo que na realidade atualmente existe lodo acumulado. O atual tempo de detenção hidráulica efetivo é menor, da ordem de 3,9 dias, que pode ser considera ainda adequado para a operação dessa lagoa mas próximo do limite mínimo recomendado.
Na sequência, os esgotos são encaminhados para a segunda lagoa anaeróbia que está associada em série. A geometria dessa segunda lagoa é similar à primeira lagoa, portanto, são observados os mesmos tempos de detenção hidráulica calculados para as condições atuais e de final de plano para a condição de lagoa limpa.
Entre a primeira e a segunda lagoa anaeróbia existe outra estrutura de tratamento preliminar similar à primeira descrita anteriormente. A presença dessa segunda estrutura de tratamento preliminar resulta em mais uma barreira para a retenção de sólidos e, principalmente da areia carreada pelo efluente da primeira lagoa anaeróbia.
Entretanto, na segunda lagoa anaeróbia também foi observada grande quantidade de material sedimentado, indicando, portanto, que essa estrutura de tratamento preliminar existente a montante dessa lagoa não tem sido muito efetiva na retenção de areia.
Para a condição atual com a presença significativa de material sedimentado na segunda lagoa anaeróbia, o tempo de detenção hidráulica efetivo é menor, da ordem de 4,1 dias, que pode ser considera ainda adequado para a operação dessa lagoa.
Ambas as lagoas anaeróbias operam segundo condições adequadas. A associação em série das mesmas, resulta em um acréscimo do tempo de detenção hidráulica da etapa primária de tratamento anaeróbio, que a rigor passa a ser igual a 10,2 dias para a condição atual e cerca de 8,2 dias para a condição de final de plano.
Entretanto, isso não significa dobrar a eficiência da etapa anaeróbia em termos de remoção de carga orgânica. Para lagoas anaeróbias com profundidade útil adequada, faixa de 4 a 5 m, e tempos de detenção da ordem de 4 a 5 dias, em geral são observadas eficiências de remoção de carga orgânica da ordem de 50 %. Para a presente associação em série das duas lagoas anaeróbias operando em condições adequadas, presume-se nível de eficiência da ordem de 60 %.
Após a etapa de tratamento primário por via anaeróbia, os esgotos são encaminhados por gravidade para uma lagoa de estabilização facultativa que possui volume útil de cerca de 76.180 m³, profundidade útil média igual a 2,5 m e formato retangular, com comprimento igual a 293 m e largura de 104 m na profundidade média, conforme apresentada na Figura 3.12. No nível do espelho d'água tem comprimento de 303 m e largura de 115 m, resultando em área na superfície igual a 3,48 hectares.
Para a vazão média atual afluente à ETE Antas e uma eficiência de 60 % estimada para a associação das duas lagoas anaeróbias existentes, a taxa de aplicação superficial resultante é da ordem de 160 kgDBO/ha x dia e o tempo de detenção hidráulica é da ordem de 15 dias.
Para a vazão média de final de plano e a mesma eficiência de 70 % estimada para a associação das duas lagoas anaeróbias existentes, a taxa de aplicação superficial resultante passa a ser de 200 kgDBO/ha x dia e tempo de detenção hidráulica da ordem de 12 dias.
Tanto para a condição de demanda atual quanto a prevista para o final de plano (2036), observa-se que a lagoa facultativa apresenta boas condições de operação, embora a profundidade útil seja relativamente elevada para o estabelecimento de zonas anaeróbia (fundo) e aeróbia (porção superior eufótica) equilibradas. As taxas de aplicação superficial são adequadas para as condições climáticas do Estado de São Paulo e os tempos de detenção hidráulicas também suficientes para a depuração dos esgotos e desinfecção parcial.
Com base em cálculos de modelo de fluxo disperso, apresentados nos memoriais em anexo, a ETE Antas apresenta eficiência global de remoção de carga orgânica da ordem de 90 % e remoção de coliformes termotolerantes superior a 98 %. Para a condição de demandas previstas no final de plano, eficiências praticamente iguais são calculadas.
Tais eficiências observadas são compatíveis com o desempenho típico da associação de lagoas anaeróbias e facultativas que operam segundo parâmetros adequados. Conforme observado na visita ao local, os efluentes da lagoa facultativa apresentam aspecto límpido e cor esverdeada.
Finalmente, os efluentes da lagoa facultativa são encaminhados por gravidade para uma escada hidráulica, onde são submetidos a arejamento final antes do lançamento no ribeirão dos Marrecos.
Considerando os níveis de tratamento elevados para os atendimentos as condicionantes ambientais do lançamento no ribeirão dos Marrecos, observa-se que a ETE Antas, embora operando adequadamente, não atende ao padrão de qualidade, principalmente quanto à remoção de nutrientes e desinfecção. Com relação à demanda por oxigênio devido à DBO5,20 e, consequentemente, níveis de OD no corpo receptor, o arejamento do efluente da lagoa facultativa deve estar proporcionando condições para o atendimento das condicionantes ambientais.
Ressalta-se que o não atendimento das condicionantes ambientais não é devido à operação deficiente da ETE Antas, pois conforme apresentado anteriormente, seus parâmetros operacionais básicos estão adequados, tanto para a condição de demanda atual quanto para as demandas previstas para o futuro, bem como as eficiências calculadas estão coerentes. Na realidade, a inconformidade observada é decorrente da limitação inerente à concepção de lagoas de estabilização anaeróbias associadas a lagoa facultativa.

Considerações Finais quanto ao Diagnóstico das ETE’s Antas e Mirassol.

Tendo em vista a escassez de recursos hídricos disponíveis na região da sede de Dracena, as condicionantes ambientais são bastante restritas para o lançamento dos efluentes tratados nas ETE’s Antas e Mirassol.
Mesmo sob condições bastante restritas, a ETE Antas apresenta condições operacionais adequadas para o atendimento das demandas atuais e futuras com níveis de tratamento suficientes para o atendimento dos padrões de qualidade relativos à carga orgânica e seus efeitos por demanda de oxigênio dissolvido nas águas do ribeirão dos Marrecos. Entretanto, em termos de nutrientes, notadamente o fósforo, bem como dos microrganismos patogênicos, esse sistema de tratamento é limitado em virtude das características de sua concepção.
Portanto, recomenda-se a implantação e estágio de tratamento complementar para a remoção do fósforo dos efluentes da lagoa facultativa secundária. Esse tratamento pode ser por via físico-química através da aplicação de sais metálicos, formação de compostos insolúveis e remoção dos mesmos através das etapas sequênciais de sedimentação ou flotação associada a filtração. Além de uma efetiva remoção de fósforo, o tratamento complementar deverá melhorar a qualidade dos efluentes e termos de remoção de carga orgânica carbonácea e amoniacal devido à remoção de parte do material particulado e coloidal remanescente da lagoa facultativa.
Ainda para a ETE Antas, na sequência do tratamento físico-químico, recomenda-se também a desinfecção do efluente através da aplicação de cloro segundo dosagem controlada para a manutenção de baixa concentração de cloro residual no efluente final a ser lançado no ribeirão dos Marrecos.
As recomendações ora propostas para as ETE´s Antas e Mirassol deverão ser objeto de estudos e projetos de engenharia específicos que não estão previstos no escopo do presente trabalho.
Tanto para a ETE Antas como para a ETE Mirassol os procedimentos de remoção, condicionamento e disposição final do material sólido armazenado são o objeto principal deste estudo, sendo que nos capítulos a seguir são apresentadas alternativas e definida a concepção mais adequada considerando as características e recursos operacionais do EMDAEP.

ETE Antas

Na ETE Antas, existe lodo acumulado nas duas lagoas anaeróbias associadas em série.
Em ambas as lagoas, o lodo coletado por sucção através de conjuntos motobomba, será aduzido até a margem das lagoas através de um mangote flexível flutuante, sendo que ao longo da margem das lagoas é prevista a implantação de um emissário de lodo comum que receberá a descarga do mangote flutuante em caixas de admissão, dispostas ao longo de seu comprimento. O destino final desse emissário é uma estação elevatória que tem a função de encaminhar os lodos para a unidade de desaguamento de lodo abordada em item posterior.
Na balsa flutuante serão instalados dois conjuntos motobomba do tipo deslocamento positivo helicoidal para a operação no regime 1 + 1 de reserva. Cada conjunto deverá ter capacidade de sucção de 20 m³/h, sendo previstas as operações de remoção do lodo durante 8 horas por dia em período diurno para limitar o trabalho de remoção do lodo a condição de iluminação natural.
Para as duas lagoas anaeróbias são previsto apenas um conjunto de balsa flutuante, motobombas para sucção do lodo e mangote para o transporte do lodo até a margem, sendo que após o término da remoção de lodo em uma lagoa, esse conjunto deverá ser removido e transportado para a outra lagoa a ser submetida à operação de remoção de lodo.
Considerando as quantidades de material sedimentado estimada em cada lagoa, bem como o fato de que a efetiva remoção de lodo pode ser reduzida pela metade em função da sucção de água junto com o lodo removido, para cada lagoa são estimados os seguintes períodos de remoção:

Primeira Lagoa Anaeróbia:
Volume de lodo acumulado = 6.230 m³
Capacidade de sucção dos conjuntos motobomba = 20 m³/h
Efetiva capacidade de remoção devido à diluição do lodo = 10 m³/h
Tempo efetivo de remoção do lodo = 623 horas ou 78 dias para operação 8 h/dia.
Segunda Lagoa Anaeróbia:
Volume de lodo acumulado = 5.040 m³
Capacidade de sucção dos conjuntos motobomba = 20 m³/h
Efetiva capacidade de remoção devido à diluição do lodo = 10 m³/h
Tempo efetivo de remoção do lodo = 504 horas ou 63 dias para operação 8 h/dia.
Portanto, para a remoção do material sedimentado armazenado nas duas lagoas anaeróbias é previsto um período total de cerca de 141 dias corridos. Evidentemente esse período é maior para o deslocamento do sistema de remoção de lodo de uma lagoa para outra, para o desaguamento do lodo segundo os ciclos dos leitos de secagem e eventuais paralisações da operação de remoção de lodo devido a problemas operacionais, manutenções e condições climáticas adversas.

É proposta a implantação dos leitos de secagem no espaço existente a leste da primeira lagoa anaeróbia, em área fora dos limites atuais da ETE Antas, porém de propriedade da Prefeitura Municipal de Dracena e passível de utilização para eventuais ampliações ou intervenções nesse sistema de tratamento de esgoto.
Conforme apresentado no memorial de cálculo é proposta a implantação de 20 células de leitos de secagem. Cada célula uma com comprimento de 30 m e largura de 9 m, resultando, portanto em área de secagem de 270 m2 e capacidade de recebimento de 80 m³ de lodo considerando lâmina líquida de 0,3 m.
As 20 células de leitos de secagem deverão ser dispostas em dois conjuntos de 10 células cada, alimentadas através de um canal comum dotado de comportas tipo stop-log para admissão do lodo em cada célula.
Dessa forma, o lodo removido das lagoas será aduzido por recalque através de uma estação elevatória de lodo, posicionada na extremidade final do emissário de lodo. O recalque do lodo até os leitos de secagem é necessário tendo em vista a conformação topográfica local.
A capacidade de sucção de lodo pelo sistema de bombeamento com balsa flutuante é de 20 m³/h e a operação deve ser limitada a 8 horas por dia. Dessa forma, para cada dia de operação é prevista a remoção de 160 m³ de lodo, que deverão ser recebidos em 2 células de secagem.
O volume de lodo diário igual a 160 m³ deve representar uma carga de sólidos da ordem de 2400 kgSST/dia considerando lodo removido com teor de sólidos de 15 kgSST/m³. Para uma área de secagem igual a 540 m² considerando as duas células de secagem, a taxa de aplicação de sólidos resultante é igual a 4,4 kgSST/m², que é bastante conservadora, tendo em vista que a NB 570/1990 recomenda taxa de aplicação de até 15 kgSST/m².
Para a secagem adequada dos lodos com teor de sólidos superior a 30 %, é estabelecido um ciclo de operação de 30 dias para cada conjunto de duas células, sendo 1 dia para o enchimento, 25 dias para a secagem, 2 dias para a remoção do lodo e 2 dias para a eventual recomposição da camada superficial drenante.
Como são previstas 20 células de leitos de secagem, sendo que cada duas células tem capacidade para o recebimento de um dia de operação de remoção de lodo, conclui-se que a estrutura completa de leitos de secagem tem capacidade para 10 dias corridos de recebimento de lodo, equivalentes a um volume de cerca de 1.600 m³. Portanto, podem ser estabelecidos ciclos de enchimento e secagem com capacidade de 1600 m³ de lodo com duração de 30 dias.
Considerando o volume total de lodo atualmente armazenado nas duas lagoas anaeróbias igual a cerca de 11.270 m³; para o desaguamento total dos lodos atualmente armazenados são necessários cerca de 7 ciclos de secagem. Entretanto, como na operação de remoção de lodo por sucção ocorre a diluição do mesmo é estimado que na realidade o volume de lodo efetivamente removido das lagoas deverá ser da ordem de 22.540 m³.
Dessa forma, são necessários cerca de 14 ciclos de secagem, cada com capacidade de desaguamento de 1.600 m³ de lodo, para o atendimento da demanda do lodo atualmente armazenado nas lagoas da ETE Antas. Portanto cerca de 14 meses ou cerca de 1,2 anos de tempo corrido.
Evidentemente, as operações de remoção e desaguamento do lodo nos leitos de secagem não precisam ser feitas de forma contínua, mas sim recomenda-se o estabelecimento de um plano de trabalho mais racional, que considere paradas programadas para a manutenção dos equipamentos de remoção do lodo e a programação das atividades vinculadas aos períodos do ano com condições climáticas mais favoráveis para o desaguamento natural dos lodos nos leitos de secagem.
Considerando o desaguamento dos lodos nos leitos de secagem resultando em teor de sólidos de 30 %, ou 300 kgSST / m³ de lodo desaguado, é prevista geração de 80 m³ de lodo a 30 % por ciclo de secagem, pois cada ciclo é capaz de processar uma quantidade de lodo (base seca) igual a 24.000 kgSST/dia (2.400 kgSST/dia x 10 dias)
O líquido drenado dos leitos deve retornar para montante da primeira lagoa anaeróbia por gravidade.

Informações complementares

O Conjunto das Antas é composto por três lagoas, duas anaeróbias e uma facultativa atendendo 55% do município, com localização no Bairro das Antas, com início de atividades em 2005. O esgoto tratado chega a 2.422.790 metros cúbicos por ano.
A primeira lagoa anaeróbia tem 4,5 metros de altura, 70 metros de comprimento e 90 metros de largura. A segunda lagoa anaeróbia tem também 4,5 metros de altura, 70 metros de comprimento e 90 metros de lagura. A lagoa facultativa possui 1,5 metro de altura, 300 metros de comprimento e 100 metros de largura.
O conjunto das Antas recebe o esgoto dos seguintes bairros: Centro, Conjunto Habitacional Virgílio Fioravante, Jardim Nova Dracena, Jardim Village, Vila Lucélia, Parque Jamaica, Jardim Kennedy, Vila Itália I, II e III, Jardim Bortolatto I, II e II, Jardim Éden, Residencial Atlantis, Jardim Jussara, Jardim das Nações, Jardim Panage, Distrito Industrial I e III, Bairro Subestação, Jardim das Palmeiras I, II, III e IV, Bairro Metrópole, Jardim Europa, Recanto Ipacaraí, Bairro Tonico André, Residencial São Cristóvão, Jardim Campo Belo I e II, Bairro Frei Moacir III, Jardim América, Vila Romana, parte do Jardim Village, parte do Portal dos Girassóis, Residencial Santa Mônica e Residencial Vila Rica. O Complexo das Antas fica no Ribeirão das Marrecas.

TIPOS DE LAGOAS DE TRATAMENTO

Lagoa facultativa – Tem de 1,5 a 3 metros de profundidade. O termo "facultativo" refere-se à mistura de condições aeróbias e anaeróbias (com e sem oxigenação). Em lagoas facultativas, as condições aeróbias são mantidas nas camadas superiores das águas, enquanto as condições anaeróbias predominam em camadas próximas ao fundo da lagoa.
Embora parte do oxigênio necessário para manter as camadas superiores aeróbias seja fornecido pelo ambiente externo, a maior parte vem da fotossíntese das algas, que crescem naturalmente em águas com grandes quantidades de nutrientes e energia da luz solar.
As bactérias que vivem nas lagoas utilizam o oxigênio produzido pelas algas para oxidar a matéria orgânica. Um dos produtos finais desse processo é o gás carbônico, que é utilizado pelas algas na sua fotossíntese.
Este tipo de tratamento reduz grande parte do lodo, e é ideal para comunidades pequenas, normalmente situadas no Interior do Estado. As informações são do site da Sabesp.

Lagoa anaeróbia – Neste caso, as lagoas são profundas, entre 3 e 5 metros, para reduzir a penetração de luz nas camadas inferiores. Além disso, é lançada uma grande carga de matéria orgânica, para que o oxigênio consumido seja várias vezes maior que o produzido.
O tratamento ocorre em duas etapas. Na primeira, as moléculas da matéria orgânica são quebradas e transformadas em estruturas mais simples. Já na segunda, a matéria orgânica é convertida em metano, gás carbônico e água. Com informações do site da Sabesp.


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