Comparação econômica entre sistema de disposição oceânica e sistemas convencionais, publicada na Revista do CREA-RJ revista nº 77,Jun/Jul-2009
"O uso de emissários submarinos em cidades pequenas"
Até
há pouco tempo, quando alguém ouvia falar de disposição oceânica de
esgotos sanitários com utilização de emissário submarino, vinha-lhe logo
à mente grandes cidades e valores da ordem de milhões de dólares. No
entanto, com o aparecimento dos tubos de PEAD e as novas técnicas de
assentamento da tubulação do emissário no leito do mar, essa associação
mental deixou de existir. Hoje, pequenos municípios podem ter
tratamento sanitário com o uso de emissário submarino. O custo de
implantação para emissário de pequeno porte é bastante reduzido devido
principalmente à possibilidade da tubulação poder repousar diretamente
sobre o leito oceânico sem preparo prévio. Além disso, ela flutua e
pode ser rebocada em longas seções pré-montadas até o local de
implantação. Para comparar os custos entre emissário submarino e os
tratamentos convencionais aplicou-se o Sistema de Disposição Oceânica de
Esgotos Sanitários, utilizando tubulação de plástico PEAD
(Polietileno de Alta Densidade), em Grussaí, balneário do município de
São João da Barra, Estado do Rio de Janeiro. Os sistemas convencionais
considerados foram: lodo ativado por batelada LAB; e RAFA - reator
anaeróbio com fluxo ascendente - mais reator rotativo (biodisco).
Bases técnicas utilizadas Vários
mecanismos controlam as características de diluição de um emissário
submarino e usualmente se consideram três fases: a diluição inicial, que
ocorre durante os primeiros minutos ao sair o efluente do emissário e
subir na coluna dágua recipiente; o transporte e a dispersão horizontal
do campo de efluente; e as reações cinéticas que ocorrem nas águas do
mar. Roberts et all (1989) desenvolveram um modelo (RSB) que permite
estimar a diluição inicial para diferentes estruturas de correntes, com
ou sem estratificação. A dispersão horizontal e transporte são funções
de correntes locais e da dispersão turbulenta. Brooks (1960) desenvolveu
um modelo que caracteriza adequadamente estes processos para estimar a dispersão horizontal. Um
modelo simples logarítmico da mortalidade bacteriana (Chick) faz uma
estimativa adequada do desaparecimento dos coliformes para fins do
projeto dos emissários submarinos. Os dados oceanográficos devem ser obtidos em duas fases: a primeira, durante a execução do projeto, e a segunda, após sua construção, para obtenção dos dados necessários para o monitoramento ambiental. Esses
dados são referentes à batimetria, ao solo marinho, aos estados do
tempo, aos ventos; às marés, às correntes marinhas, às temperaturas e
salinidades da água do mar, às ondas e ao decaimento bacteriano. Estabilidade do emissário A
estabilidade do emissário submarino no fundo da mar é alcançada através
da adequada ancoragem e esta é determinada sob duas condições. A
primeira consideração é o lastro necessário para evitar a flutuação e
prevenir o movimento horizontal devido às correntes marinhas e às ondas
nas áreas fora da zona de arrebentação. A segunda é prevenir o movimento
da tubulação dentro da zona de arrebentação durante as piores condições
de uma tormenta. Nesta zona, muitas vezes chega a ser necessária a construção de um píer, em lugar da ancoragem especial. Durante
o estudo de caso, para estabilização do emissário, verificou-se que a
praia de Grussaí apresenta condições muito interessantes para utilização
de tubulações submersas, devido ao fenômeno da refração. A inclinação
do leito do mar é aproximadamente 1% em uma extensão de mais de 3,0 km.
As curvas de nível do fundo do mar são retas e paralelas à linha de costa. Quando
a profundidade começa a ser menor que a metade do comprimento da onda,
diz-se que as ondas começam a sentir o fundo. Em Grussaí esta ação já se
faz sentir a 2.800 m da linha de costa; quando se aproximam de águas
rasas, as ondas se orientam para permanecerem paralelas à linha de
costa. Como o emissário tem um comprimento relativamente pequeno e está
em posição perpendicular em relação à praia, quando as ondas chegam na
tubulação, já estão totalmente influenciadas pela topografia existente, percorrendo
toda a extensão do emissário perpendicularmente a ele. As forças de
interesse no caso, além da referente à boiância, ao seu peso submerso e à
resistência por atrito que atuam sobre o emissário, são as referentes
às ondas (fluxo das ondas) e às correntes marinhas. Para verificar a
estabilidade do emissário em relação às forças devido às ondas onde a
profundidade for menor que a metade do comprimento da onda,
principalmente na zona de arrebentação, deve-se saber os valores
extremos dessas forças que se originam de ondas não quebrando e de ondas
quebrando. Essas forças são: Força de inércia (Fi), Força de arrasto
(Fa); e Força de elevação (Fe) A força provocada pelas correntes pode
ser dividida em dois componentes: força de arrasto e força de elevação.
A magnitude dessas forças depende principalmente da velocidade da
corrente, diâmetro do tubo, densidade da água do mar e da distância do
tubo ao fundo do mar. As características do Sistema de Disposição Oceânica dimensionado são as seguintes: comprimento do emissário: 1300 m; diâmetro da tubulação: 250 mm; vazão máxima: 38 l/s; altura da chaminé de equilíbrio: 8,50 m; profundidade do difusor:12 m ; comprimento do difusor:12 m ; nº de orifícios:6 ; diâmetro do orifício:8 cm; peso dos blocos de ancoragem:198 kg; espaçamento dos blocos na zona de arrebentação: 3 m; espaçamento dos blocos na zona fora da arrebentação: 5 m; estratificação: variação de 1 kg/m3 em 12 m; zona de recreação:300 m; zona de arrebentação: 200 m; velocidade da corrente:0,21 m/s, em90% do tempo. O
monitoramento das águas costeiras, complementados pelos estudos de
modelagem da pluma dos emissários, é uma ferramenta importante para o
gerenciamento ambiental. Além do plano de monitoramento, é necessário
um plano emergencial (plano de contingência) para produtos químicos,
resíduos sólidos e rompimento de tubulação. Os resultados obtidos
(confira tabela) mostram que o Tratamento de Esgoto: (RAFA+ reator
rotativo) apresenta um custo total de R$ 2.147.000,00, contra um custo
total bem inferior da Disposição oceânica com emissário submarino: de apenas R$ 991.370,00.
Valores 2008.
Obs: Com emissário os custos podem ser bem menores se a implantação ocorrer na janela do mar (dias com mar mais calmo) Autor: Engenheiro Sergio de Freitas