Pirapora possui uma área aproximada de 575,46 km², situando-se na região do Alto Médio São Francisco, em sua margem direita. As médias anuais de temperatura na cidade oscilam entre 23ºC e 24ºC, com precipitações pluviométricas entre 900 mm e 1300 mm por ano. A estação seca corresponde ao período de abril a outubro, com chuvas concentradas no período de novembro a março. A cidade localiza-se numa área de relevo relativamente plano, com altitude variando de 450 metros na planície fluvial do rio São Francisco, a aproximadamente 800 metros nas áreas de chapadas. Na área do município, o relevo apresenta características montanhosas em 5% de seu território, onduladas em 75% e características planas em 20% da sua área. A vegetação dominante é o cerrado, além da mata ciliar ao longo do São Francisco. 

A ETE funciona, desde junho de 2008, com a licença de operação expedida pela Superintendência Regional de Meio Ambiente e Desenvolvimento Sustentável de Minas Gerais (SUPRAM/MG).

O projeto do sistema de esgotamento sanitário do município de Pirapora foi feito em 1998 pela empresa Tecminas Engenharia Ltda. A implantação da ETE visa o tratamento dos esgotos da área urbana da cidade. A estação é constituída de tratamento preliminar (gradeamento e desarenador), calha Parshall, tratamento secundário (reator anaeróbio de fluxo ascendente – UASB e lagoa de polimento), unidade de tratamento e disposição final de lodos (leito de secagem) e queimador de gás, conforme demonstrado abaixo.

O projeto foi concebido para ser construído em 2 etapas, sendo que o tratamento preliminar é comum a ambas, a primeira etapa tratará uma vazão de 90 L.s-1 e tem 4 reatores UASB e 1 lagoa de polimento, já a segunda etapa (até a presente data não foi iniciada a construção) terá mais 4 reatores UASB e 1 lagoa de polimento, tendo a capacidade de tratamento de 180 L.s-1. Portanto, hoje, a ETE está apta a receber, conforme o projeto, 90 L.s-1 de esgoto para tratamento.

Tratamento Preliminar

Está implantado um tratamento preliminar (TP) antes do efluente chegar aos reatores UASB, com a finalidade de dotar os esgotos de características favoráveis às operações subsequentes.

No TP há um medidor de vazão, do tipo calha Parshall, gradeamento manual e caixa de areia.

Definição: são dispositivos usados na chegada do esgoto (bruto) para barrar e possibilitar a remoção dos sólidos grosseiros e da areia. Para a separação dos sólidos grosseiros são utilizadas grades (gradeamento) que retêm o material cujo tamanho é maior do que o espaçamento entre as suas barras. Retiram-se os sólidos grosseiros, principalmente para proteger os dispositivos de transporte dos esgotos - bombas e tubulações - e as unidades de tratamento subseqüentes.

A remoção da areia é realizada nos desarenadores (ou caixa de areia), por meio de sedimentação. Tal remoção é necessária para evitar desgaste nos equipamentos e tubulações; evitar o assoreamento da unidade que pode comprometer sua vida útil; eliminar ou reduzir a possibilidade de entupimentos em tubulações, tanques, orifícios; e facilitar o transporte líquido. Dimensões do tratamento preliminar, ETE/Pirapora:

Reator UASB

O esgoto, já gradeado e desarenado, é encaminhado à estação elevatória final e posteriormente ao conjunto de 4 reatores UASB; a vazão afluente a ETE é aqui dividida igualmente entre os 4 reatores, que promovem a decomposição da matéria orgânica pela ação de bactérias anaeróbias. A seguir são detalhadas as principais características físicas dos reatores UASB da ETE/Pirapora. 

Descrição do processo

O Reator UASB, é um reator de leito de lodo que faz a separação física e a recirculação dentro da própria unidade. Apresenta câmaras de decantação e de digestão anaeróbia superposta.

O esgoto, uniformemente distribuído no fundo da unidade, ascende com baixa velocidade, ficando os sólidos com grande concentração na parte inferior e uma mistura de lodo-líquido-gás nas camadas acima do leito.

Em sua parte superior fica o decantador, que faz com que o lodo retorne à câmara de digestão, gerando uma mistura uniforme devido ao fluxo ascendente do esgoto.

Parâmetros do projeto

O reator possui, com base em pesquisas e resultados operacionais, parâmetros de projetos bem definidos.

Um decantador na parte superior, com defletor de gases na parte inferior, possibilita a separação dos sólidos, líquidos e gases.

As condições hidráulicas impostas com base nos parâmetros de projeto possibilitam a formação de um lodo com boas condições de sedimentação e alta atividade metanogênica favorecendo a retenção da biomassa no seu interior.

Carga orgânica

Para esgotos domésticos, a carga orgânica máxima aplicada (15 a 20 kg DQO/m3 x dia) não é fator limitante, mas sim a carga hidráulica, expressa pela velocidade superficial no decantador. 

Velocidade superficial no decantador

A velocidade máxima aplicada no decantador para valores de pico é de 1,2 a 1,5 m3.m-2.h-1 e valor médio de 0,7 m3.m-2.h-1. 

Velocidade Ascencional

A velocidade ascensional (Vr) na parte inferior do decantador age como um agitador no sistema mantendo também a expansão do lodo. Esta velocidade, para as vazões médias não deverá ser superior a 1 m3.m-2.h-1. 

Altura do reator 

A altura recomendada para o reator é de 3 a 5 m, limitado ao máximo de 10 m.

Decantador Interno

É importante que o decantador tenha apenas a função de separar sólidos e líquidos. A liberação de gases prejudica a sedimentação e consequentemente o retorno dos sólidos ao fundo do reator.  

Defletores de gás 

Os defletores de gás na entrada do decantador têm uma inclinação que favorece a queda de sólidos e uma superposição de 15 a 20 cm com a parede do decantador. 

Coletores de gás 

Na parte superior do reator deve existir uma área para liberar o gás produzido.

A velocidade do gás nesta área deve ser alta para evitar o acúmulo de escuma e baixa o suficiente para que não ocorra a turbulência excessiva provocando o arraste de sólidos para as tubulações de saída de gás.

Sistema de alimentação

A alimentação possibilita uma perfeita distribuição e homogeneização possibilitando boas condições de contato entre o substrato e a biomassa. 

Para afluentes de baixa carga (esgotos domésticos), recomenda-se um tubo de entrada para cada máximo de 4 m2 de área de fundo. A possibilidade de verificação de entupimento, facilidade de manutenção de cada ponto é fator também a ser considerado.

Uma boa solução é a instalação de uma caixa de distribuição de alimentação no topo do reator, dotada de vertedores para uma boa distribuição do esgoto. Deve-se tomar as precauções necessárias para se evitar a entrada de ar no sistema.

O reator pode ser totalmente fechado, ou então, fechado no compartimento de digestão e aberto na parte superior do decantador. O fechamento do digestor é importante para o controle dos gases, evitando-se os odores desagradáveis.

Dimensionamento dos reatores

Para a consecução dos parâmetros propostos, foram projetados dois reatores para 7.060 hab, sendo um em 1a. etapa e outro em 2a. etapa.

A admissão de esgoto nas unidades é feita através de canalização individual, que chega sobre cada reator, em uma estrutura circular, dotada de vertedores triangulares, sendo um vertedor para cada tubo de distribuição dos esgotos no fundo do reator.

Esta concepção garante o controle de vazão em cada tubo que levará o esgoto até o fundo da unidade, garantindo a perfeita distribuição do esgoto a ser tratado.

O recolhimento dos esgotos será feito em canaletas conforme desenho. A descarga do lodo será hidráulica conforme é feita usualmente para tanques IMHOFF.

O biogás é eliminado através de um tubo de PVC que o conduz até o queimador.

Interligação UABS / Leitos de Secagem

 DN adotado = 200, Extensão =  60 m,  Carga disponível =  1,0 m.

Perda de carga

Conforme recomendações da ABNT, a perda de carga considerada deve ser no mínimo de quatro vezes superior à correspondente para água. 

Descrição do processo 

O termo “facultativo” refere-se à mistura de condições aeróbias e anaeróbias. Em lagoas de polimento, as condições aeróbias são mantidas nas camadas superiores próximas à superfície das águas, enquanto as condições anaeróbias predominam no sentido e em camadas próximas ao fundo da lagoa. Embora parte do oxigênio, necessário para manter as camadas superiores aeróbias, seja fornecido pela reaeração atmosférica através da superfície, e maior parte é suprida pela atividade fotossintética das algas, as quais crescem naturalmente nas águas onde estão disponíveis grandes quantidades de nutrientes e onde incida a energia solar.

As bactérias existentes nas lagoas utilizam esse oxigênio produzido pelas algas para oxidar os resíduos orgânicos. Um dos principais produtos finais do metabolismo bacteriano é o gás carbônico, que é imediatamente utilizado pelas algas na sua fotossíntese, desde que dele necessitem numa quantidade maior do que a quantidade conseguida através da atmosfera.

Existe portanto uma associação de mútuo benefício (simbiose) entre as algas e as bactérias em uma lagoa.

Previu-se sucedendo aos reatores uma lagoa polimento em 1a. etapa (já construída e em operação) e mais uma unidade em 2a. etapa.

A concentração de coliformes na mistura, com base na vazão média do rio São Francisco, resulta nos seguintes valores.

1ª etapa

Coli fecal /100 ml (NMP)................................................................... 1.861

2ª etapa

Coli fecal /100 ml (NMP)................................................................... 3.841

Em termos de DBO5, a eficiência necessária será de pelo menos 81%, o que resulta em um esgoto com DBO5 igual a 60 mg.L-1.

Para atendimento da dupla exigência será previsto a implantação de reatores UASB (efic. de 60%) e lagoas facultativas (efic. de 77%), cuja eficiência total será de 90,62%, resultando numa DBO5 igual a 20,30 mg.L-1.

A eficiência esperada nas lagoas facultativas para remoção de coliforme, será de 97%, ou seja, os valores de lançamento em 2a. etapa serão:

Coli fecal/100 ml.................................................................................. 124

Registros fotográficos da ETE de Pirapora