logoHomeInferior

Notícias


 Com base em artigo do mesmo autor, intitulado “The challenge of dry-weather sewage intakes as a sustainable strategy to develop urban sanitation in the tropics”(Water Practice and Technology. March 2020; 15 (1): 38–47. doi: https://doi.org/10.2166/wpt.2019.084).

INTRODUÇÃO

Cidades desprovidas de eficientes serviços de esgotamento sanitário, poluem e contaminam os corpos d´água locais, comprometem seus usos mais diversos, e tendem a não possuir alto índice de desenvolvimento humano (Sandoval-Solis, McKinney and Loucks, 2011). Infelizmente, esta é a realidade da grande maioria dos centros urbanos dos países de menor grau de desenvolvimento, bem como a realidade de importante parcela das cidades brasileiras. Em geral, o tema acerca da poluição hídrica é centrado na desconformidade que os corpos d’água apresentam em relação aos padrões de qualidade de água vigentes, e é menos dedicado para a compreensão da qualidade da infraestrutura de esgotamento sanitário das cidades (McDonald et al., 2014).

A evolução histórica da infraestrutura urbana de esgotamento sanitário tem origem em solução empregada desde 3.000 A.C, e que propunha como estratégia óbvia e racional, a drenagem combinada das águas de chuva e excretas humanas. Este mesmo entendimento marcou os séculos seguintes, principalmente simbolizados, ainda no século I A.C, pelo sistema “Cloaca de Roma”, posteriormente, já no século XIV, pela implantação dos primeiros coletores de esgotos de Paris, e a partir do século XIX, pela construção dos sistemas unitários de esgotamento sanitário das principais cidades da Europa e dos Estados Unidos da América (Lofrano and Brown, 2010).

O fato do mesmo conduto hidráulico servir somente ao escoamento de esgotos sanitários em períodos de tempo seco, portanto, sujeito ao aporte de vazões muito inferiores às de período chuvoso, resultava em grande amplitude da variação das velocidades de escoamento, e facilitava a sedimentação, deposição e acúmulo de matéria sólida no interior dos coletores. A aplicação de diferentes configurações de seções geométricas aos coletores unitários de esgotos teve o objetivo de minimizar os efeitos do acúmulo de sólidos sobre a seção hidráulica disponível e a geração de gases odorificantes (Bertrand-Krajewski, 2003).

Motivadas pelos conflitos hidráulicos que então confrontavam o sistema unitário, mas já amparadas pela evolução dos estudos de Gauckler e Manning e dos estudos hidrológicos de Bazalguette, é que anos mais tarde, já na 2ª metade do século XIX, surgiram as propostas de separação dos esgotos sanitários das águas pluviais (de Feo et al., 2014). Desenvolvidos com base em critérios e parâmetros técnicos que justificavam a evolução dos sistemas urbanos de esgotamento sanitário, os estudos de Chadwick e Philips na Inglaterra e de Bourne e Waring nos Estados Unidos sustentaram a concepção e implantação do primeiro sistema separador absoluto da história, em 1888, na cidade de Memphis, nos Estados Unidos (Wrenn, 1985). A evolução baseada na separação das vazões de esgotos sanitários e águas pluviais seria justificada pela independência entre as velocidades de escoamento em cada conduto, o que viabilizaria a garantia quanto ao arraste da matéria sólida eventualmente depositada (Burian and Edwards, 2002).

A implantação dos primeiros sistemas de esgotamento sanitário do Brasil tem como referência a iniciativa do Imperador D.Pedro II, ao atribuir o desenvolvimento da concepção do sistema de esgotamento sanitário da cidade do Rio de Janeiro aos engenheiros ingleses Russel e Gotto (Silva, 2002). Considerando que para a realidade do clima tropical, caso adotado um sistema unitário, maior ainda seria a amplitude de variação das velocidades de escoamento, é que foi então proposta a concepção de um sistema separador absoluto dito parcial. No caso, em função da impossibilidade de modificação das instalações intradomiciliares das edificações então existentes, a proposta manteve a contribuição conjunta das águas pluviais e dos esgotos sanitários provenientes das edificações, isolando em um outro conduto somente a contribuição das águas pluviais provenientes dos logradouros públicos. Desde então, as novas edificações passaram a ser ajustadas aos princípios do sistema separador absoluto, como hoje todos conhecemos (Rosso e Dias, 2011).

Observa-se então que a opção pelo emprego do sistema separador absoluto no Brasil tem origem na história e esta serve para afirmar que o modelo é decorrente da compreensão da influência dos regimes de chuvas que caracterizam e distinguem os climas temperado e tropical e da otimização do funcionamento hidráulico-sanitário dos coletores de esgotos. A concepção deste modelo consistiu em um marco de evolução da infraestrutura de esgotamento sanitário das cidades. Essa é a principal razão pela qual sistemas de esgoto separados têm sido recomendados na engenharia sanitária brasileira desde o final do século XIX. A opção brasileira por sistemas de esgoto separados não é um preceito dogmático, mas ampara-se em justificativa absolutamente técnica.

Para a realidade tropical de grande parte das cidades brasileiras cabem ainda as seguintes observações:

  • Para a intensidade dos eventos pluviométricos típicos do clima tropical, a capacidade hidráulica de um eventual sistema unitário requereria elementos e dispositivos de enorme capacidade e dimensão, até pelo menos os pontos estratégicos de extravasamento que qualquer sistema unitário possui (De Toffol, Laghari and Rauch, 2009; Mailhot, Talbot and Lavallée, 2015);
  • Para a frequência de ocorrência dos eventos pluviométricos típicos do clima tropical, limitada aos meses de verão, a maior capacidade hidráulica dos elementos e dispositivos de um eventual sistema unitário seria na maior parte do tempo subutilizada (Ashley et al., 2007);
  • Em contrapartida, em um sistema separador absoluto sujeito aos mesmos eventos pluviométricos, tem-se as galerias de águas pluviais drenando os deflúvios decorrentes de suas respectivas bacias contribuintes, independentemente uma das outras, apresentando, relativamente, capacidades hidráulicas muito inferiores, perfazendo um sistema hidráulico difuso, menos robusto e complexo (Tucci, 2003).

De fato, durante os meses de verão, o acúmulo pluviométrico de 30 dias pode representar até mesmo o dobro do observado em períodos de seca. Na estação chuvosa da cidade do Rio de Janeiro, para o período de retorno de 10 anos, um evento pluviométrico com duração de 1 hora pode alcançar até 120 mm, equivalente ao valor total médio de acumulação em 30 dias (GEORIO, 2019). O deflúvio decorrente de um evento pluviométrico tropical típico sobre 1,0 ha de bacia hidrográfica urbana pode ser equivalente ao fluxo total de esgotos provenientes de 55.000 habitantes (Tsutiya e Bueno, 2005). Avaliando uma área urbana hipotética sujeita a diferentes gradientes topográficos e densidades populacionais e sob chuvas tropicais típicas, Mutti (2015) estimou a geração de deflúvios pluviais compreendidos entre 63 e 573 vezes as vazões de esgotos sanitários.

Ainda que somente 60,9% dos domicílios urbanos brasileiros sejam servidos por coletores de esgotos (SNIS, 2019), importante ressaltar que os demais, embora façam uso do sistema de drenagem pluvial urbana para a coleta e o afastamento dos esgotos sanitários, não dispõem de um sistema unitário de esgotamento sanitário. Ainda que na prática, o uso de galerias de águas pluviais seja coloquialmente compreendido como um sistema misto, o mesmo não perfaz um sistema unitário de esgotamento sanitário, concebido e projetado para esta finalidade. O fato de elementos dos sistemas de microdrenagem pluvial ou mesmo de meso e macrodrenagem também escoarem esgotos sanitários, não significa que os mesmos tenham sido convertidos em elementos de sistemas unitários de esgotamento sanitário.

Sistema unitários de esgotamento sanitário são concebidos e projetados para coletar, transportar e tratar 100% dos esgotos sanitários e uma parcela das águas pluviais urbanas. Dependendo do critério adotado, esta última pode alcançar valor da ordem de 2 até 5 vezes a vazão de esgotos sanitários. Para eventos pluviométricos que resultem vazões superiores a estas, sistemas unitários contam com dispositivos de extravasamento estrategicamente localizados (Mailhot, Talbot and Lavallée, 2015). Visando a proteção dos corpos d’água receptores, as legislações ambientais dos países que contam com sistemas unitários impõem severas restrições ao extravasamento não autorizado de esgotos, e exigem o emprego de dispositivos de detenção e/ou tratamento prévio (Moreira et al., 2016). Vultosos programas de investimento que totalizam US$50,6 bilhões para o controle da poluição advinda do extravasamento de sistemas unitários ainda se encontram em curso em cidades dos Estados Unidos da América (U.S. Environmental Protection Agency (EPA), 2004). Para o projeto The Tunnel Tideway Improvements que visa a interceptação de 34 pontos de extravasamento do sistema unitário da cidade de Londres são previstos investimentos de até ₤3,6 bilhões (NCE, 2010; Thomas and Crawford, 2011). Por fim, importante ainda observar que o desenvolvimento de estudos de concepção e projetos hidráulico-sanitários de sistemas unitários de esgotamento sanitário conta com o apoio de robustos modelos de integração hidrológica, hidráulica e de qualidade de água (Passerat et al., 2011).

Diferentemente, não é isto que ampara a concepção e o projeto de engenharia de um sistema de drenagem urbana que tem como foco específico as águas pluviais, e que não encontra-se concebido e projetado para coletar esgotos sanitários. Por fim, diferem os critérios e parâmetros para o dimensionamento dos respectivos condutos hidráulicos.

A revisão de conceitos e definições básicas acerca da engenharia dos sistemas urbanos de esgotamento sanitário faz-se necessária, pois muito compromete a discussão sobre a pertinência e a viabilidade da estratégia de interceptação de esgotos sanitários em sistemas de drenagem pluvial e de transferência dos mesmos para o sistema separador absoluto. Observam-se equívocos quanto a estes conceitos e definições em artigos da Lei Federal n⁰.14.026/2020, a qual estabeleceu o novo marco legal do saneamento (BRASIL, 2020), na Lei Estadual Complementar n⁰.184/2018 que dispõe sobre a Região Metropolitana do Rio de Janeiro (Rio de Janeiro, 2018), bem como nos documentos técnicos submetidos à consulta pública no âmbito do projeto conduzido pelo Banco Nacional de Desenvolvimento Econômico e Social (BNDES) para a concessão de serviços de abastecimento de água e de esgotamento sanitário no Estado do Rio de Janeiro.

Portanto, revistos os devidos conceitos e definições acerca da engenharia do esgotamento sanitário urbano, reitera-se serem estas as razões pelas quais o sistema separador absoluto é adotado pela engenharia brasileira desde o final do século XIX. Esta opção não obedece a qualquer preceito dogmático, e como qualquer solução de engenharia, possui embasamento técnico e científico que a justifica.

O presente documento tem como objetivo discutir a pertinência e a viabilidade da estratégia de interceptação de esgotos sanitários em sistemas de drenagem pluvial e de transferência dos mesmos para o sistema separador absoluto[1]. Considerando que a estratégia encontra três potenciais e distintas finalidades que podem servir ao desenvolvimento da infraestrutura de saneamento das cidades brasileiras e ao controle da poluição das águas urbanas, entende-se que seja válida e oportuna a discussão que o presente documento se propõe a fazer.

[1] A discussão tem como premissa a transferência de esgotos sanitários interceptados e captados em tempo seco para o sistema separador absoluto, e não contempla a avaliação de estratégias baseadas na remediação inline de cursos d’água superficiais.

DISCUSSÃO

O presente documento tem a intenção de discutir aspectos técnicos razoáveis que ponderem benefícios, cuidados e precauções acerca da pertinência e viabilidade da estratégia de interceptação de esgotos sanitários em sistemas de drenagem pluvial, considerando que a mesma pode servir, em princípio, a três potenciais e distintas finalidades, a saber:

  • Em áreas urbanas formais, já providas por sistemas de esgotamento sanitário do tipo separador absoluto, interceptar esgotos sanitários indevidamente presentes no sistema de drenagem pluvial e transferi-los para o sistema separador absoluto;
  • Em áreas urbanas informais ocupadas por aglomerações subnormais, tais como favelas e loteamentos irregulares, interceptar os esgotos sanitários veiculados pelos respectivos sistemas de drenagem pluvial e transferi-los para o sistema separador absoluto;
  • Em áreas urbanas formais, mas ainda desprovidas por sistemas de esgotamento sanitário do tipo separador absoluto, interceptar os esgotos sanitários veiculados pelos respectivos sistemas de drenagem pluvial e transferi-los para uma estação de tratamento.

1ª. potencial finalidade: áreas urbanas formais, já providas por sistemas de esgotamento sanitário do tipo separador absoluto

Em áreas urbanas formais, já providas por sistemas de esgotamento sanitário do tipo separador absoluto, a indevida presença de esgotos sanitários no sistema de drenagem pluvial tem origem, principalmente, em contribuições provenientes de ligações prediais clandestinas; da interligação de extravasores da rede coletora e de estações elevatórias; e contribuições advindas de aglomerações subnormais (Volschan e Silva 2007; Volschan e Jordão 2013; Volschan et al. 2017; Volschan, 2020).

Ligações prediais clandestinas

Para o adequado funcionamento do sistema separador absoluto é imprescindível a correção das edificações quanto as suas instalações hidrossanitárias. Entretanto, é usual que instalações localizadas no pavimento térreo das edificações, a partir das quais os esgotos sanitários são regularmente conectados ao coletor público de esgotos e as águas pluviais às galerias de drenagem pluvial, possam estar indevidamente interconectadas. De forma inadvertida ou irresponsável, interconexões irregulares ocorrem em função de reparos e consertos de iniciativa dos próprios usuários visando a reversão de entupimentos ou avarias em uma ou outra tubulação. Ligações clandestinas podem também ocorrer por meio da direta conexão entre a componente pública da ligação predial e a galeria do sistema de drenagem pluvial. Por fim, mas não menos importante, na cobertura das edificações, no pavimento em que é possível maior flexibilidade quanto à localização da instalação de equipamentos hidrossanitários (pias de cozinha, chuveiros, vasos sanitários) é muito frequente, e também de forma inadvertida ou irresponsável, a conexão privada de instalações de esgotos às instalações de coleta de águas pluviais dos telhados das edificações. Somente campanhas de inspeção visual remota por meio de equipamentos de filmagem são capazes de identificar, em tempo seco e não chuvoso, a indevida presença de esgotos sanitários em galerias de águas pluviais. Para que um sistema de esgotamento sanitário mantenha elevada eficiência, campanhas de inspeção devem ser continuamente realizadas no sentido de evitar a presença de ligações clandestinas de esgotos no sistema de drenagem pluvial.

Extravasores da rede coletora e de estações elevatórias

Em situações emergenciais, durante reparos de coletores esgotos, motivados por entupimento, abatimento ou outra avaria, pode o serviço de manutenção eventualmente promover a interconexão temporária dos esgotos a uma galeria de águas pluviais. Neste caso, entende-se que se trata de um procedimento emergencial, e para tanto, ao fim do reparo, a desconexão dos esgotos à galeria de águas pluviais deve obrigatoriamente ocorrer.

Por outro lado, estações elevatórias são dotadas de bombas eletromecânicas para o recalque dos esgotos para um nível mais elevado ou para local distante e, portanto, são sujeitas à eventual interrupção do fornecimento de energia e eventuais falhas mecânicas. São extravasores estrategicamente localizados na parte superior dos poços das elevatórias que evitam o afloramento dos mesmos na superfície das calçadas e logradouros, transferindo-os via conexão direta para o sistema de drenagem pluvial. No caso, quanto antes reparado o problema, menor a quantidade de esgotos a ser veiculada pelo sistema de drenagem pluvial.

2ª potencial finalidade: áreas urbanas informais ocupadas por aglomerações subnormais

Reitera-se que para o adequado funcionamento do sistema separador absoluto é imprescindível a correção das edificações quanto as suas instalações hidrossanitárias. Entretanto, é sabido que em função de expansão urbana desordenada, principalmente caracterizada pela ocupação e pelo uso indevido do solo e pela construção de habitação em áreas irregulares e non aedificandi, as cidades brasileiras são, em geral, também sujeitas à desintegração de seu tecido urbano formal e regular.

Em áreas urbanas informais, infelizmente, impossível assegurar plenas condições não somente para a implantação do sistema separador, mas principalmente para a sua adequada operação e manutenção. Ademais, muito difícil garantir a independência entre as instalações prediais de esgotos sanitários e águas pluviais e, consequentemente, a manutenção de condições adequadas de funcionamento de um pretenso sistema separador absoluto local.

Embora o emprego do sistema separador absoluto tenha sempre norteado as diretrizes para o esgotamento sanitário de favelas, importante observar que em ocasiões de eventos pluviométricos, em função da limitada abrangência da área superficial drenada, a veiculação planejada de esgotos sanitários e águas pluviais por um eventual sistema unitário local, não resultaria deflúvios de muito elevada magnitude.

De qualquer forma, para o controle da poluição das águas é fundamental e imperativo que o poder público empreenda esforços contínuos e eficazes no sentido do controle e do impedimento da ocupação e de uso irregular do solo. Caso contrário, a eficácia dos sistemas convencionais de esgotamento sanitário que servem bacias drenantes de áreas urbanas ocupadas por favelas e loteamentos irregulares resta sensivelmente prejudicada.

Portanto, para estas duas primeiras finalidades é que inicialmente se discute a pertinência e a viabilidade da estratégia de interceptação e captação de esgotos sanitários nos sistemas de micro (galerias de águas pluviais) e meso/macrodrenagem (córregos, riachos, canais) em tempo seco. No caso, observa-se que a funcionalidade da estratégia seria a de complementar o sistema separador absoluto, provendo-o de maior eficiência quanto ao controle da poluição por esgotos sanitários. Sistemas de esgotamento sanitário unitários ou do tipo separador absoluto são complexos de operar e difíceis de manter altos níveis de desempenho (Balkema et al., 2002; Cardoso et al., 2004; van Riel et al., 2014). Deficiências operacionais e de gestão influenciam o desempenho dos mesmos e extravasamentos impõem a contaminação fecal e afetam ambientes recreativos e outros usos benéficos da água (Sercu et al., 2009, 2011). Neste sentido é que várias cidades litorâneas brasileiras, tais como Rio de Janeiro e Salvador, e mais recentemente, Florianópolis, já adotam esta estratégia. 

3ª. potencial finalidade: áreas urbanas formais, mas ainda desprovidas por sistemas de esgotamento sanitário do tipo separador absoluto

Como anteriormente discutido, mediante o enorme déficit que o país apresenta em relação ao atendimento por sistemas públicos e coletivos do tipo separador absoluto, cabe aos sistemas de drenagem pluvial a função de coletar e afastar os esgotos sanitários urbanos.

Também visando à proteção da qualidade da água de corpos d´água de interesse é que nestas mesmas áreas urbanas podem os sistemas de drenagem pluvial ser adaptados, para que em períodos de tempo seco, na ausência de deflúvios de águas pluviais, os esgotos sanitários então presentes sejam interceptados, captados e transferidos para o sistema de esgotamento sanitário proximamente existente.

Neste caso, a estratégia de interceptação e captação de esgotos sanitários em tempo seco seria parte de um plano de implantação gradual do sistema de esgotamento sanitário do tipo separador absoluto, que em um primeiro momento já contaria com os elementos de transporte e tratamento, para posteriormente contar com a separação da rede coletora. Assim, a partir da integralidade da implantação do sistema, as estruturas de interceptação e captação então existentes assumiriam a função de redundância e complementariedade e também serviriam ao propósito de aumentar a eficiência do sistema separador absoluto.

Fundamental que a estratégia sugerida seja compreendida como parte de um plano de implantação gradual da infraestrutura ideal de esgotamento sanitário, cuja primeira etapa seja de caráter temporário, mas cujo objetivo final seja a integralidade do sistema separador absoluto. A estratégia vai ao encontro de entendimento amparado pela Resolução CONAMA n⁰.357/2005, e que prevê o alcance gradual da qualidade da água superficial requerida por diferentes classes de enquadramento dos corpos d’água, e de acordo com o planejamento de suas respectivas bacias hidrográficas.

Por fim, importante registrar que estudos de engenharia para concessão da prestação de serviços de abastecimento de água e esgotamento sanitário preveem melhor equilíbrio econômico-financeiro de contratos baseados em despesas iniciais de capital somente relativas às estruturas de interceptação e captação, transporte e tratamento, e em um segundo momento, em despesas de capital para a implantação da rede coletora de esgotos. Para tanto, os respectivos estudos de viabilidade econômica-financeira contabilizariam receitas financeiras da arrecadação tarifária já decorrente da prestação dos serviços de captação, transporte e tratamento dos esgotos em tempo seco.

A estratégia de implantação gradual do sistema separador absoluto a partir do emprego inicial de estruturas de interceptação e captação, transporte e tratamento vem sendo adotada em cidades do Estado do Rio de Janeiro, dentre as quais podem ser destacadas as iniciativas nos municípios de Araruama, Iguaba Grande, São Pedro de Aldeia, Cabo Frio, Petrópolis, Nova Friburgo. Teresópolis e Maricá. Tanto o Plano de Desenvolvimento Metropolitano do Rio de Janeiro (Governo do Estado do Rio de Janeiro, 2018), como o projeto idealizado BNDES para a concessão de serviços de abastecimento de água e de esgotamento sanitário no Estado do Rio de Janeiro argumentam que a aplicação desta estratégia representaria o meio ideal para a universalização da prestação dos serviços de esgotamento sanitários nos municípios da bacia drenante à Baía de Guanabara.

Face ao exposto é que se considera válido o debate em torno da pertinência e viabilidade da estratégia e a discussão de aspectos técnicos que ponderem além dos benefícios, os cuidados e precauções. Antes, observa-se que a depender da topografia da bacia hidrográfica e da declividade dos logradouros públicos, a drenagem pluvial ocorre mediante escoamento superficial, não se dispondo, portanto, de infraestrutura de galerias para a interceptação de esgotos sanitários. Em cerca de metade dos logradouros das cidades brasileiras, a drenagem pluvial obedece ao escoamento superficial (Tsutiya e Bueno, 2005).

A Figura 1 ilustra esquema de um arranjo geral de um modelo de interceptação e captação – doravante denominado, captação em tempo seco (CTS), e que inclui, a montante desta, o sistema de drenagem pluvial, e a jusante, após gradeamento, desarenação e interligação gravitária ou por recalque, o sistema de esgotamento sanitário do tipo separador absoluto. De forma a organizar o melhor encaminhamento da discussão, o esquema da Figura 2 a seguir indica um roteiro para a reflexão técnica sobre a pertinência e viabilidade desta estratégia.

Figura 1: Arranjo geral da CTS

1

 

Figura 2: Roteiro para a reflexão técnica sobre a pertinência e viabilidade da estratégia de interceptação e captação de esgotos sanitários em tempo seco

2

1. Local de implantação: micro (galerias de águas pluviais) ou meso/macrodrenagem pluvial (cursos d’água superficiais)

A implantação da CTS pode ocorrer no sistema de micro (galeria de águas pluviais) ou meso/macrodrenagem pluvial (córregos, riachos, canais, rios). Dispositivos de interceptação de vazões de tempo seco no sistema de microdrenagem pluvial são mais fáceis de implantar, operar e manter. Ademais, impedem que águas poluídas e contaminadas sejam lançadas de forma difusa em corpos d’água superficiais, independentemente da classificação de hierarquização fluvial que os mesmos possuam (Tucci, 2003). Entretanto, sabe-se que o lançamento difuso e distribuído de esgotos sanitários pela longitude de cursos d’água que possuem faixas marginais de proteção ocupadas irregularmente por edificações subnormais pode requerer a implantação de unidades de CTS na própria calha de córregos, riachos, canais e rios. Por conseguinte, interceptará deflúvios provenientes de bacias de drenagem de maior área superficial, que transportam maiores quantidades de sólidos grosseiros flutuantes e sedimentos. Esta alternativa mostra maior complexidade construtiva, operacional e de manutenção.

As fotografias e os desenhos esquemáticos das Figuras 3 e 4 ilustram, respectivamente, o emprego de unidades de CTS em galerias de águas pluviais, junto ao deságue em corpos d’água superficiais, e em calhas de cursos d’água superficiais.

Figura 3: CTS em galerias de águas pluviais, junto ao deságue em corpos d’água superficiais

3.1

3.2

 

Figura 4: CTS em calhas de cursos d’água superficiais

                                            4.1 4

2. Modelos de interceptação: anteparo e vertedor de soleira e vertedor de descarga livre para estrutura em cota inferior

Basicamente, uma CTS pode obedecer a dois diferentes modelos: anteparo e vertedor de soleira e vertedor de descarga livre para estrutura em cota inferior. No primeiro caso, o impedimento da continuidade do escoamento da vazão de tempo seco e da descarga em um corpo hídrico receptor é devido à instalação de um anteparo fixo, de barramento ascendente, junto ao deságue de galerias de águas pluviais. Em cursos d’água superficiais, a mesma função pode ser exercida por uma comporta de bloqueio de fluxo, tal qual comportas de bloqueio de contrafluxo da maré, porém em sentido contrário.

No modelo vertedor de descarga livre não há a instalação de qualquer anteparo e a interceptação se dá em função do vertimento e da descarga livre de galerias de águas pluviais ou cursos d’água superficiais para estruturas em cota inferior. De forma geral, a interceptação baseada em descarga livre tem como principal virtude o fato de não conferir impedimento ao regular escoamento de vazões veiculadas pelos elementos de micro e meso e macrodrenagem pluvial, minimizando riscos de eventuais alagamentos da superfície urbana a montante.

Por outro lado, nos períodos chuvosos e de elevação do tirante hidráulico, o modelo de descarga livre impõe maior sobrecarga hidráulica à tubulação de interligação ao sistema de esgotamento sanitário e maior aporte de águas pluviais. Os desenhos esquemáticos das Figura 5 e 6 ilustram fotografias e desenhos esquemáticos relativos aos dois modelos de interceptação, quando aplicados nos sistemas de micro e de meso/macrodrenagem pluvial. Já a Figura 7 ilustra os perfis longitudinais e hidráulicos dos modelos de interceptação nos períodos de tempo seco e chuvoso.

 

Figura 5: Modelo anteparo e vertedor de soleira

5

 

Figura 6: Modelo em vertedor de descarga livre em estrutura em cota inferior

6

 

Figura 7: Perfis longitudinais e hidráulicos dos modelos de interceptação7.1

7.2

3. Otimização locacional

A otimização da localização de um ou mais unidades de CTS dependerá da quantidade e da distribuição espacial das fontes de poluição por esgotos sanitários e da localização dos potenciais pontos de interligação ao sistema de esgotamento sanitário existente ou projetado. A locação das unidades de CTS mais proximamente às fontes de poluição, perfazendo um modelo mais descentralizado e difuso de interceptação, tende a proteger o ambiente da bacia hidrográfica de forma mais ampla. Entretanto, quando aplicada em calhas fluviais, deverá prever a manutenção de fluxos ecológicos mínimos a jusante e garantir o equilíbrio hidrológico da bacia hidrográfica como um todo (Bunn and Arthington, 2002; Rolls and Bond, 2017). Contrariamente, um modelo mais centralizador, com menor quantidade de unidades, e que tende para a locação das mesmas mais proximamente à foz dos cursos d’água, será capaz de somente proteger os recursos hídricos a jusante. Com base em premissas e critérios de projeto adotados em cada caso é que o cotejamento técnico e econômico poderá indicar qual seja a proposta de otimização locacional das unidades de CTS.

4. Eficiência de interceptação

Independentemente do modelo aplicado, dispositivos de CTS constituirão estruturas hidráulicas que devem obedecer a critérios e parâmetros de dimensionamento, dentre estes a eficiência de interceptação pretendida. Esta eficiência será definida em função da magnitude e frequência de deflúvios interceptados ou extravasados pela unidade de CTS, e será expressa com base na vazão e na carga de poluentes.

A eficiência de uma CTS dependerá da intensidade, duração e frequência dos eventos pluviométricos; da dimensão e declividade da bacia hidrográfica; de sua forma de ocupação e uso do solo e respectiva densidade populacional. Eventos pluviométricos frequentes, de elevada intensidade e maior duração, e sujeitos a maior dinâmica da energia de propagação do fluxo através da bacia hidrográfica, contribuirão para a menor eficência da CTS (Zawilski and Brzezińska, 2014). Com base na otimização locacional das unidades e dos critérios e parâmetros de dimensionamento da CTS, modelos hidrológicos e hidráulicos integrados auxiliarão a estimação da eficiência da interceptação de deflúvios poluídos (Lau, Butler and Schütze, 2002; Mailhot, Talbot and Lavallée, 2015). Entretanto, a depender de avaliação da capacidade suporte dos sistema de esgotamento sanitário, a eficiência de uma CTS dependerá, preponderantemente, da definição da parcela da vazão afluente a ser efetivamente admitida.

Estudos desenvolvidos para as bacias hidrográficas contribuintes ao sistema lagunar da Barra da Tijuca e Jacarepaguá, na cidade do Rio de Janeiro, modelaram os efeitos da implantação de 132 unidades de CTS para a interceptação e captação de esgotos sanitários oriundos de 195 diferentes aglomerações subnormais (IPP, 2019). Os resultados indicaram potencial de interceptação diária de 11 toneladas de DBO, perfazendo eficiência média de interceptação de 86% da carga afluente. Mais de 50% das unidades de CTS alcançariam eficiências anuais de interceptação superiores a 90% e apenas 10% produziriam eficiências inferiores a 35% (Volschan, 2020).

5. Critérios e parâmetros de dimensionamento

A estrutura de uma CTS contemplaria a singularidade hidráulica de um orifício como dispositivo de saída da vazão interceptada e de entrada da tubulação responsável pela interligação ao sistema convencional de esgotamento sanitário. Idealmente, em períodos de tempo seco, a tubulação de interligação estaria sujeita ao escoamento gravitário, devendo, em princípio, ser dimensionada de acordo com critérios usuais de projeto de coletores de esgotos e como define a NBR 9649 (ABNT, 1986). Entretanto, durante períodos chuvosos, a depender do diâmetro e da declividade desta tubulação, a elevação do tirante hidráulico nos elementos de drenagem a montante, poderá impor condições indesejadas ao escoamento gravitário livre e, até mesmo, a mudança para a condição de escoamento forçado e sob pressão. Neste sentido, é importante a atenção para a especificação de tubulação que atenda à condição de escoamento pressurizado.

A distribuição da vazão afluente à unidade de CTS, entre o vertedor de extravasamento e o sistema de esgotamento sanitário, depende da avaliação da capacidade suporte deste último e da definição da parcela da vazão afluente a ser efetivamente admitida. Critérios de ordem quantitativa principalmente regerão a admissão da vazão ao sistema de esgotamento sanitário, mas critérios qualitativos que considerem alterações na composição dos esgotos poderão também ser considerados. A definição da cota de soleira do vertedor, através da qual ocorrerá o extravasamento da parcela não admitida, é que principalmente consiste no dimensionamento hidráulico de uma unidade de CTS.

A avaliação da capacidade suporte depende de modelagem hidráulica do sistema existente por parte do prestador dos serviços de esgotamento sanitário, e deve ser de conhecimento da autoridade de regulação e do poder concedente. A eficiência de interceptação é função da razão entre a vazão admitida pelo sistema de esgotamento sanitário e a vazão afluente à unidade de CTS.

Em princípio, CTS são dimensionadas para interceptar somente esgotos sanitários. Portanto, a determinação da vazão afluente depende da identificação das fontes de poluição de esgotos sanitários e da quantificação da população cujos esgotos são veiculados pelo sistema de drenagem pluvial. Sabe-se, no entanto, que além dos esgotos sanitários, as águas veiculadas em tempo seco pelos sistemas de drenagem pluvial são também devidas a contribuições permanentes de recarga de base do lençol freático, em maior monta no caso de elementos dos sistemas de meso e macrodrenagem, e em menor quantidade pelas galerias de microdrenagem.

Caso admitida pelo sistema de esgotamento sanitário, poderá ainda a CTS interceptar águas pluviais correspondentes ao first flush, e também servir ao controle da poluição difusa devida ao runoff relativo aos primeiros minutos de chuva que promovem a lavagem da superfície urbanizada. Esta hipótese aumentaria a eficiência de interceptação e contribuiria para o controle da poluição hídrica (Saget, Chebbo and Bertrand-Krajewski, 1996; Deletic, 1998; Lee et al., 2002; Barco, Papiri and Stenstrom, 2008). A veiculação de sedimentos por vazões de recarga de base e de first flush poderá impactar condições operacionais e a vida útil de ativos do sistema de esgotamento sanitário.

6.  Impactos sobre a qualidade da água dos cursos d’água superficiais

Independentemente da eficiência de interceptação pretendida, o dimensionamento da unidade de CTS será limitado por restrições de ordem quantitativa e qualitativa impostas pelo sistema de esgotamento sanitário do tipo separador absoluto, notadamente a sobrecarga hidráulica e a variação da composição das águas residuárias. Portanto, durante eventos pluviométricos, quando ultrapassada a capacidade de interceptação, unidades de CTS extravasarão, e a mistura entre esgotos sanitários e águas pluviais será lançada nos cursos d’água superficiais (Dias & Rosso, 2011). Os critérios de dimensionamento hidráulico das unidades de CTS é que governarão a distribuição da vazão afluente entre o sistema de esgotamento sanitário e o vertedor de extravasamento.

Autores relatam que a interceptação de esgotos sanitários veiculados pelo sistema de drenagem pluvial trouxeram resultados expressivos em termos qualitativos dos corpos d’água receptores com a interrupção do lançamento in natura de esgotos sanitários em períodos de estiagem (Bertucci et al., 2016; Santos, 2019).

Em períodos chuvosos, em função da diluição da concentração de poluentes, a carga de poluentes extravasada tende a ser minimizada, contribuindo para a recuperação da melhor qualidade da água dos cursos d’água superficiais. Entretanto, importante sempre observar o efeito de um determinado período chuvoso sobre a composição das águas residuárias e o que a combinação entre o deflúvio e concentração de poluentes poderá representar em termos de carga poluidora. Além de modelos hidrológicos e hidráulicos, a avaliação mais ampla acerca do extravasamento de carga de poluentes, requererá a integração de módulos que também considerem os efeitos sobre a qualidade da água dos corpos d’água receptores (Soonthornnonda and Christensen, 2008).

7. Legislação ambiental, restrições de extravasamento e tecnologia de tratamento

A formalização e a normatização da estratégia de emprego de estruturas de interceptação e captação de esgotos sanitários em tempo seco dependerão de revisão de instrumentos da legislação ambiental que impedem o lançamento de esgotos sanitários em corpos d’água superficiais, mesmo que diluídos devido à mistura com águas pluviais. Os padrões de lançamento de efluentes vigentes em todo o território nacional, incluindo a Resolução CONAMA n⁰.430/2011 e demais instrumentos específicos de legislações estaduais, normatizam os respectivos critérios e parâmetros de emissão (Morais and Santos, 2019). O artigo n⁰.277 da Constituição do Estado do Rio de Janeiro não somente exige, minimamente, o tratamento primário dos esgotos sanitários, como também impede a implantação de sistemas de coleta conjunta de águas pluviais e esgotos sanitários (Rio de Janeiro, 1988).

Para fim de balizamento da discussão técnica acerca deste tema, importante esclarecer que a legislação internacional impõe severas restrições ao extravasamento de sistemas unitários de esgotamento sanitário, e que resultam na implantação de sistemas localizados de tratamento e reservatórios de detenção. Estas restrições são baseadas em critérios que limitam a magnitude das vazões de extravasamento não autorizados com base em unidade de área da bacia drenante (L/s.ha) e a frequência de ocorrência de eventos de extravasamento (De Toffol, Engelhard and Rauch, 2007).

A natureza da tecnologia de tratamento de águas residuárias junto aos pontos de extravasamento dos sistemas unitários varia entre a opção por zonas úmidas ou processos físico-químicos. A indústria oferece soluções compactas de tratamento que utilizam princípios gravitacionais de separação por vórtice, gradeamento, peneiramento e filtração (Montalto et al., 2007). A desinfecção pode ser necessária nos casos em que ambientes aquáticos recreativos devam ser protegidos da contaminação patogênica. A agência de proteção ambiental dos EUA (USEPA), por exemplo, impõe requisitos de tratamento primário e desinfecção de extravasamentos não autorizados de sistemas unitários (Chhetri, Bonnerup and Andersen, 2016).

Impactos sobre o sistema de drenagem pluvial a montante

O emprego de unidades de CTS e o uso ainda que temporário dos sistemas de drenagem urbana para a veiculação de esgotos sanitários poderá trazer benefícios para a melhoria da qualidade de água dos cursos d’água superficiais, mas poderá também impactar a infraestrutura física e a operação dos elementos de drenagem pluvial. Destacam-se os riscos de comprometimento do escoamento hidráulico; a sedimentação e deposição de sólidos em suspensão; a geração de gases odorificantes em função da acumulação e degradação biológica de sólidos orgânicos; a atração de vetores; a corrosão do concreto de galerias por ação de ácido sulfúrico; e ainda, os impactos estéticos ao ambiente circunvizinho da unidade de CTS (Ashley et al., 2000).

8.  Comprometimento do escoamento hidráulico

A depender do local de implantação e do modelo de interceptação adotado, deve-se atentar para o fato de que as unidades de CTS não deverão conferir perda de carga hidráulica e impedir o livre escoamento de vazões veiculadas pelos elementos de micro e meso e macrodrenagem pluvial, de forma a evitar riscos de eventuais alagamentos da superfície urbana a montante.

9.   Sedimentação e deposição de sólidos

O fato do mesmo conduto hidráulico servir ao escoamento em períodos de tempo seco e chuvoso resultará em grande amplitude da variação das velocidades de escoamento, o que facilitará a sedimentação, deposição e acúmulo de matéria sólida em suspensão no interior dos condutos.

Os elementos do sistema de drenagem urbana não são dimensionados mediante o critério de autolimpeza como são os coletores de esgotos. Enquanto galerias de águas pluviais têm como critério de dimensionamento a garantia de velocidades mínimas de escoamento compreendidas entre 0,8 e 1,0 m/s (Rio Águas, 2010), coletores de esgotos sanitários são dimensionados para a manutenção de tensão trativa mínima de 1,0 Pa (ABNT). Este valor de tensão tangencial é resultante do peso que a massa d’água exerce sobre a superfície interna dos condutos, e que possibilita o arraste dos sólidos eventualmente depositados.

A acumulação de sólidos nos condutos poderá reduzir a seção hidráulica disponível e também contribuir para o comprometimento do escoamento. Serviços de manutenção dos elementos de drenagem pluvial deverão garantir a contínua desobstrução e limpeza dos condutos, devendo as respectivas despesas financeiras serem contabilizadas como custo da prestação dos serviços de esgotamento sanitário.

10. Geração de gases odorificantes

Sólidos orgânicos são também constituídos por proteínas e aminoácidos, cujas moléculas contemplam radicais de enxofre. Na ausência de oxigênio dissolvido, quando depositados e acumulados no fundo de condutos, sólidos orgânicos são degradados anaerobicamente. A decomposição anaeróbia da matéria orgânica poderá levar à geração de odores malcheirosos inconvenientes ao ambiente circunvizinho, devido à emissão de sulfeto de hidrogênio (Park et al. 2014).

11. Atração de vetores

A acumulação de sólidos orgânicos no interior dos condutos poderá representar foco de atração de vetores, em especial insetos e roedores, potenciais veículos de agentes infecciosos ao ser humano (Lund et al., 2014; Nasirian and Salehzadeh, 2019)

12. Corrosão do concreto.

A oxidação do sulfeto de hidrogênio gerado a partir da degradação anaeróbia de sólidos orgânicos tem como resultado a formação de ácido sulfúrico e a criação da atmosfera necessária para a corrosão do concreto de galerias de águas pluviais (Jiang et al., 2016).

A turbulência do escoamento dos esgotos impõe o desprendimento e a transferência do H2S da fase líquida para gasosa. Na presença de água e oxigênio, reações químicas sucessivas levam à oxidação do gás sulfídrico e à formação de ácido sulfúrico. A reação entre o ácido sulfúrico e o carbonato de cálcio (cimento) induz a formação de sulfato de cálcio, de maior volume molecular e expansividade, e a desintegração e corrosão do concreto de galerias de águas pluviais (Aguiar and Baptista, 2011).

Portanto, importante notar que o uso do sistema de drenagem pluvial para veiculação de esgotos sanitários poderá comprometer a vida útil de ativos que não pertençam à base regulatória da prestação dos serviços de esgotamento sanitário, mas cujos custos de manutenção e de depreciação deverão ser contratualmente rigorosamente contabilizados (Cardoso et al., 2004).  

13. Impacto ao ambiente circunvizinho

Diferentemente de estações de tratamento de esgotos usualmente localizadas em áreas com circulação limitada, as unidades de CTS estarão localizadas em áreas sujeitas à mobilidade urbana e ao trânsito de pedestres e veículos. Ademais, eventos de extravasamento poluídos e contaminados expõem condição sanitária adversa, desarmonia paisagística e frustração quanto à qualidade ambiental circunvizinha (Locatelli et al., 2020).

Impactos ao sistema de esgotamento sanitário a jusante

A transferência de águas residuárias interceptadas no sistema de drenagem pluvial para o sistema separador de esgotamento sanitário poderá também resultar em impactos negativos sobre a infraestrutura de coleta, transporte e tratamento de esgotos. Dentre estes, destaca-se o risco de sobrecarga hidráulica; a transferência de sólidos grosseiros; o aporte de material mineral pesado; a intrusão reversa de água salina proveniente do mar; e as flutuações nas características das águas residuárias (De Toffol, Engelhard and Rauch, 2007; Ellis and Butler, 2015).

14. Interligação

A estrutura de interligação entre as unidades de CTS e o sistema convencional de esgotamento sanitário poderá ocorrer por escoamento gravitário, bombeamento e recalque, ou pela combinação de ambos. A proximidade do ponto de interligação à unidade de CTS é uma indicação para o escoamento somente gravitário. Caso contrário, é provável a necessidade de emprego de uma instalação de bombeamento e recalque, tal como ilustra o desenho esquemático da Figura 1. A energia advinda do recalque dos esgotos deverá ser minimizada com a instalação de dissipador no poço de recepção dos esgotos.

15. Sobrecarga hidráulica

A transferência de águas residuárias interceptadas mediante vazões maiores do que aquelas admissíveis pelo sistema separador de esgotamento sanitário, comprometerá a conformidade operacional dos coletores de esgotos, estações elevatórias, interceptores e estações de tratamento, podendo levar estas unidades à saturação hidráulica e até mesmo ao extravasamento pela superfície urbana (Rutsch et al., 2008). Como mencionado, a parcela da vazão afluente a ser efetivamente admitida pelo sistema de esgotamento sanitário será o parâmetro que governará o adequado dimensionamento de uma unidade CTS.

A avaliação da capacidade suporte do sistema de esgotamento sanitário ampliará as funções de modelagem de um sistema de águas residuárias urbanas que pretenda o emprego de unidades de CTS, incorporando além de variáveis hidrológicas e de qualidade de água dos corpos d’água receptores, variáveis hidráulicas inerentes ao sistema de drenagem pluvial e ao sistema separador absoluto (Murla et al., 2016).

16. Sólidos grosseiros

Principalmente durante períodos chuvosos, resíduos sólidos urbanos (RSU) contendo papeis, objetos plásticos e metálicos, materiais têxteis e vegetais são carreados por elementos do sistema de drenagem urbana (Armitage and Rooseboom, 1999; Marais and Armitage, 2004). Em pontos estratégicos de elementos de drenagem pluvial de microbacias hidrográficas da cidade do Rio de Janeiro, a retenção semanal de sólidos grosseiros em caixas de contenção e de gradeamento alcança volumes compreendidos entre 10 e 50 m³ (COPPETEC, 2018).

Portanto, é fundamental que as unidades de CTS sejam providas por dispositivos de gradeamento que impeçam a entrada de RSU no sistema de esgotamento sanitário e evitem a colmatação e o entupimento de tubulações e sistemas de bombeamento. A acumulação de RSU nos dispositivos de gradeamento deverá ser evitada e requererá serviços regulares de limpeza e manutenção. Ao conferir perda localizada de carga hidráulica, o impedimento do escoamento através das grades promoverá a elevação do tirante hidráulico a montante, podendo resultar no extravasamento de águas residuárias e na menor eficiência da unidade de CTS. Instalações de bombeamento que servem para a interligação entre a unidade de CTS e o sistema de esgotamento sanitário deverão contar com equipamentos cuja especificação técnica garanta a passagem de sólidos de maior dimensão ou que sejam dotados de dispositivo próprio de trituração (Além Sobrinho e Tsutiya, 1999).

17. Material mineral pesado

Com dimensões compreendidas entre 0,1 e 0,4 mm, material mineral pesado (areia, pedrisco, silte, etc) é capaz de sedimentar e depositar-se indevidamente nos elementos de coleta, transporte e tratamento do sistema separador de esgotamento sanitário. É também responsável por promover severos efeitos abrasivos em equipamentos de bombeamento. A presença de sólidos minerais é devida ao recebimento de águas de lavagem de áreas externas, de contribuições parasitárias de instalações prediais, e do aporte regular de águas de infiltração provenientes do lençol freático (Von Sperling, 2015). Enquanto a contribuição específica de sólidos minerais ao sistema separador é compreendida entre 0,4 a 3,7 x 10-5 m³ areia/m³ de esgoto, a contribuição ao sistema unitário alcança valores entre 0,4 e 18,0 x 10-5 m³ areia/m³ de esgoto (Water Environment Federation, 1998). A maior quantidade de material mineral veiculada pelo sistema unitário é devida ao recebimento da carga de matéria sólida decorrente da lavagem dos logradouros de ambientes públicos e dos telhados e áreas externas das áreas privadas. Em pontos estratégicos de elementos de drenagem pluvial de microbacias hidrográficas da cidade do Rio de Janeiro, após eventos chuvosos, a retenção de sólidos minerais em cada caixa de sedimentação alcança volumes de até 2,0 m³ (COPPETEC, 2018).

A estratégia de implantação de unidades de CTS conviverá não somente com a interceptação de esgotos sanitários veiculados em tempo seco, como também, em períodos chuvosos, a partir da contribuição de águas residuárias resultantes da mistura entre estes e as águas pluviais.

Para evitar a sedimentação e deposição de grandes quantidades de material mineral e a necessidade de realização de frequentes serviços de limpeza e desobstrução dos coletores de esgotos, é fundamental que as unidades de CTS sejam também dotadas de dispositivos de retenção de matéria sólida mineral (Ashley et al., 2000). Observa-se que o critério de autolimpeza destes coletores responde somente ao arraste de sólidos em suspensão presentes nos esgotos sanitários e pela imposição de tensão trativa de 1,0 Pa, valor este muito inferior àqueles requeridos para o arraste de sólidos minerais e mais pesados (Merritt and Enfinger, 2019).

A acumulação de material mineral nos poços de estações elevatórias de esgotos pode até inviabilizar, por aterramento, o funcionamento do dispositivo de sucção dos equipamentos de bombeamento. A acumulação e até mesmo o entupimento podem também ocorrer na própria voluta da bomba ou em pontos específicos das tubulações de sucção e de recalque, conferindo perda de carga ao escoamento e menor eficiência energética. O projeto geométrico dos poços de sucção podem ser otimizados para evitar a deposição e o acúmulo de sólidos minerais (Li et al., 2019). Tsutya (2005) sugere medidas para evitar a acumulação de material mineral em poços de sucção de estações elevatórias, tais como: a instalação de unidades de pré-sedimentação; sistemas de mistura e agitação do próprio poço de sucção; e alterações do formato geométrico para inclinações de 60º.

Por outro lado, efeitos abrasivos decorrentes de forças de atrito entre partículas de sílica de elevada dureza, levam a perda gradual do material das palhetas dos impulsores de bombas e das entradas de tubulações de sucção. O desgaste decorrente de efeitos abrasivos pode ser reduzido a partir da aplicação de revestimentos cerâmicos ou pela fabricação de equipamentos em estrutura em aço com alto teor de cromo (Serrano et al., 2018).

Custos de operação e manutenção das instalações de gradeamento e de retenção de matéria sólida mineral, custos de manutenção preventiva, preditiva e corretiva das unidades do sistema separador, bem como custos de depreciação devida ao comprometimento da vida útil dos ativos que pertencem à base regulatória da prestação dos serviços de esgotamento sanitário, deverão ser contratualmente contabilizados por ocasião da adoção da estratégia de implantação de unidades de CTS (Cardoso et al., 2004).

18. Intrusão salina

Em ambientes costeiros, por elevação do nível da maré, poderá a unidade de CTS receber contribuição em contrafluxo, transferir carga hidráulica em demasia e promover a intrusão de água salina no sistema de esgotamento sanitário. A salinidade afeta o desempenho de processos biológicos de tratamento de esgotos (Kincannon and Gaudy, 1968; Wang et al., 2005) e induz a corrosão de equipamentos e peças metálicas (Kratzer and Heumann, 1985). Unidades de CTS deverão ser protegidas por contribuições em contrafluxo por meio da instalação de válvulas junto ao deságue de galerias de águas pluviais ou por comportas ou barragem de nível em calhas de cursos d’água superficiais.

19. Flutuações nas características das águas residuárias

Eventos chuvosos poderão causar choques de carga hidráulica em operações e processos unitários de tratamento, perturbar o desempenho geral da planta de tratamento e restringir o atendimento aos padrões de lançamento de efluentes. Em função da diluição também causada por eventos chuvosos, a redução das concentrações de carbono biodegradável e nutrientes poderá resultar em variações indesejadas na qualidade do substrato afluente e também modificar condições ideais de equilíbrio do processo de tratamento de esgotos (Leitão et al., 2006). Neste sentido, poderá ser necessário o emprego de etapa prévia de equalização da vazão afluente, tal como utilizada em estações de tratamento que servem aos sistemas unitários de esgotamento sanitário.

20. Traçado do interceptor

As experiências de implantação de estratégia de esgotamento sanitário baseada em estruturas de interceptação em tempo seco impõem a necessidade de revisão de arranjos já concebidos e que propuseram o traçado dos condutos interceptores no interior de calhas fluviais (Lermontov e Gomes, 2009). A alternativa à solução convencional de implantação externa e ao longo das margens das calhas fluviais poderá até viabilizar, temporariamente, a interceptação, o transporte e o tratamento de vazões em tempo seco, embora não deva, salvo impedimento técnico relevante, ser compreendida como elemento definitivo do sistema separador absoluto que se pretenderá implantar. 

21. Requisitos de operação e manutenção

A adequada operação e manutenção das unidades de CTS dependerá de recursos humanos, material ferramental e equipamentos. As unidades de gradeamento e de deposição e retenção de material mineral pesado requererão atenção vigiada e serviços frequentes de limpeza, os quais gerarão despesas financeiras.

22. Viabilidade econômica-financeira, regulação e base de ativos

Além da garantia de desempenho baseada na eficiência de interceptação de cargas de poluição, a viabilidade da estratégia dependerá de avaliação econômica-financeira que considere os respectivos CAPEX, OPEX, e eventuais receitas advindas da remuneração de tarifas pela prestação dos serviços de esgotamento sanitário. Aliás, a discussão e o entendimento acerca da materialidade do serviço prestado por meio da estratégia baseada em unidades de CTS, e consequentemente, do direito à cobrança pela prestação do serviço, ainda dependem da devida formalização normativa e legal.

Os custos de capital de unidades de CTS serão função do pré-dimensionamento hidráulico e da apropriação de custos de obras civis. Já os custos de operação e manutenção dependerão da demanda de energia elétrica exercida pelos conjuntos motor-bomba das estações elevatórias, dos serviços de operação e manutenção preventiva, preditiva e corretiva das instalações de gradeamento, de retenção de matéria sólida mineral, e dos próprios elementos dos sistemas de drenagem pluvial e de esgotamento sanitário. Como já mencionado, custos de depreciação devida ao comprometimento da vida útil dos ativos que pertençam à base regulatória da prestação dos serviços de esgotamento sanitário e de drenagem pluvial urbana deverão ser contratualmente contabilizados por ocasião da adoção da estratégia de implantação de unidades de CTS.

Tendo como referência o mês de março de 2018, o custo médio de capital do universo de 132 unidades de CTS proposto pelos estudos desenvolvidos para as bacias hidrográficas contribuintes ao sistema lagunar da Barra da Tijuca e Jacarepaguá, alcançou o valor de R$ 484,00/hab. As despesas mensais para somente operar e manter as instalações de gradeamento e de retenção de matéria sólida mineral foram orçadas pelos mesmos estudos em R$5.200,00 por unidade de CTS (Volschan Jr., 2020).

23. Normatização técnica

A estratégia de esgotamento sanitário baseada em estruturas de interceptação em tempo seco ainda depende do entendimento comum quanto a sua oportunidade, vantagens e desvantagens, e por fim, quanto à pertinência do conceito que a solução abarca no contexto da implantação gradual e progressiva dos sistemas de esgotamento sanitário. Somente este entendimento pretérito permitirá a formalização do conceito por meio de instrumento técnico normativo que venha estabelecer as diretrizes, critérios e parâmetros a serem adotados pelos estudos conceptuais e projetos de engenharia (Hanley, 2017). A difusão da estratégia baseada em estruturas de interceptação em tempo seco não deverá ocorrer desprovida de normatização técnica da ABNT. As unidades de CTS deverão ser concebidas, projetadas e construídas mediante o mesmo rigor técnico que são os demais elementos convencionais dos sistemas de esgotamento sanitário e de águas pluviais urbanas. Por ocasião da integralização e definitiva implantação do sistema separador absoluto, as unidades de CTS assumirão a função de garantir a interceptação de esgotos sanitários indevidamente presentes nos sistemas de drenagem pluvial e, portanto, de redundância no sentido da proteção dos corpos d’água. Possuirão importante função, e para tanto, dependerão de projetos de engenharia que atendam critérios normativos devidamente estabelecidos e padrões construtivos de qualidade. A estratégia não deverá ser compreendida como uma intervenção qualquer, desprovida de critérios técnicos preconizados pela engenharia, e que supostamente serviria como solução destinada ao controle oportunista e urgente da poluição por esgotos sanitários.

24. Governança

A estratégia de esgotamento sanitário baseada em estruturas de interceptação em tempo seco também dependerá do entendimento comum quanto à sua governança. Convencionalmente, tem-se a gestão dos sistemas de microdrenagem pluvial exercida pelo poder público municipal, cabendo ao ente contratado para a prestação dos serviços, a gestão operacional e de manutenção dos elementos dos sistemas de esgotamento sanitário. Localizadas na interface, as unidades de CTS interligam ambos os sistemas e impossível será manter a sustentabilidade da estratégia sem o devido arranjo institucional e concordância de governança. 

CONCLUSÃO

O autor considera válida e oportuna a discussão técnica acerca da pertinência e viabilidade da estratégia de interceptação de esgotos sanitários em sistemas de drenagem pluvial e de transferência dos mesmos para o sistema separador absoluto. Aspectos técnicos que ponderam benefícios, cuidados e precauções são abordados por este artigo e poderão servir como referências iniciais para esta discussão.

 

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas). 1986 NBR 9649: Projeto de rede coletora de esgotos sanitários (NBR 9649: Design of separate sewerage system). Brazilian Technical Standards Association. 1986. Rio de Janeiro, Brazil.

Aguiar, J. E. de and Baptista, M. B. (2011) ‘Erosões nas estruturas de concreto das galerias de aguas pluviais urbanas’, Revista IBRACON de Estruturas e Materiais. doi: 10.1590/s1983-41952011000100005.

Armitage, N. P. and Rooseboom, A. (1999) ‘The removal of litter from stormwater conduits in the developing world’, in Water Science and Technology. doi: 10.1016/S0273-1223(99)00242-5.

Ashley, R. M. et al. (2000) ‘The management of sediment in combined sewers’, Urban Water. doi: 10.1016/s1462-0758(01)00010-3.

Ashley, R. M. et al. (2007) ‘Sewer system design moving into the 21st century - A UK perspective’, in Water Science and Technology. doi: 10.2166/wst.2007.118.

Balkema, A. J. et al. (2002) ‘Indicators for the sustainability assessment of wastewater treatment systems’, Urban Water. doi: 10.1016/S1462-0758(02)00014-6.

Barco, J., Papiri, S. and Stenstrom, M. K. (2008) ‘First flush in a combined sewer system’, Chemosphere. doi: 10.1016/j.chemosphere.2007.11.049.

Bertrand-Krajewski, J. L. (2003) ‘Sewer sediment management: Some historical aspects of egg-shaped sewers and flushing tanks’, in Water Science and Technology. doi: 10.2166/wst.2003.0233.

Bunn, S. E. and Arthington, A. H. (2002) ‘Basic principles and ecological consequences of altered flow regimes for aquatic biodiversity’, Environmental Management. doi: 10.1007/s00267-002-2737-0.

Burian, S. J. and Edwards, F. G. (2002) ‘Historical perspectives of urban drainage’, in Global Solutions for Urban Drainage. doi: 10.1061/40644(2002)284.

Cardoso, M. et al. (2004) ‘Performance assessment of water supply and wastewater systems’, Urban Water Journal. doi: 10.1080/15730620410001732053.

Chhetri, R. K., Bonnerup, A. and Andersen, H. R. (2016) ‘Combined Sewer Overflow pretreatment with chemical coagulation and a particle settler for improved peracetic acid disinfection’, Journal of Industrial and Engineering Chemistry. doi: 10.1016/j.jiec.2016.03.049.

Deletic, A. (1998) ‘The first flush load of urban surface runoff’, Water Research. doi: 10.1016/S0043-1354(97)00470-3.

Ellis, J. B. and Butler, D. (2015) ‘Surface water sewer misconnections in England and Wales: Pollution sources and impacts’, Science of the Total Environment. doi: 10.1016/j.scitotenv.2015.04.042.

de Feo, G. et al. (2014) ‘The historical development of sewers worldwide’, Sustainability (Switzerland). doi: 10.3390/su6063936.

Hanley, A. (2017) ‘ABNT NBR - Norma Brasileira’, Abnt 2018.

Jiang, G. et al. (2016) ‘Wastewater-Enhanced Microbial Corrosion of Concrete Sewers’, Environmental Science and Technology. doi: 10.1021/acs.est.6b02093.

Kincannon, D. F. and Gaudy, A. F. (1968) ‘Response of biological waste treatment systems to changes in salt concentrations’, Biotechnology and Bioengineering. doi: 10.1002/bit.260100408.

Kratzer, A. and Heumann, A. (1985) ‘Submersible motor pumps in corrosion and abrasion-resistant materials - an economical alternative to vertical line-shaft pumps in the chemicals and process industries.’

Lau, J., Butler, D. and Schütze, M. (2002) ‘Is combined sewer overflow spill frequency/volume a good indicator of receiving water quality impact?’, Urban Water. doi: 10.1016/S1462-0758(02)00013-4.

Lee, J. H. et al. (2002) ‘First flush analysis of urban storm runoff’, Science of the Total Environment. doi: 10.1016/S0048-9697(02)00006-2.

Leitão, R. C. et al. (2006) ‘The effects of operational and environmental variations on anaerobic wastewater treatment systems: A review’, Bioresource Technology. doi: 10.1016/j.biortech.2004.12.007.

Li, Q. et al. (2019) ‘Optimization of tank bottom shape for improving the anti-deposition performance of a prefabricated pumping station’, Water (Switzerland). doi: 10.3390/w11030602.

Locatelli, L. et al. (2020) ‘Socio-economic assessment of green infrastructure for climate change adaptation in the context of urban drainage planning’, Sustainability (Switzerland). doi: 10.3390/su12093792.

Lofrano, G. and Brown, J. (2010) ‘Wastewater management through the ages: A history of mankind’, Science of the Total Environment. doi: 10.1016/j.scitotenv.2010.07.062.

Lund, A. et al. (2014) ‘Long term impacts of combined sewer overflow remediation on water quality and population dynamics of Culex quinquefasciatus, the main urban West Nile virus vector in Atlanta, GA’, Environmental Research. doi: 10.1016/j.envres.2013.12.008.

Mailhot, A., Talbot, G. and Lavallée, B. (2015) ‘Relationships between rainfall and Combined Sewer Overflow (CSO) occurrences’, Journal of Hydrology. doi: 10.1016/j.jhydrol.2015.01.063.

Marais, M. and Armitage, N. (2004) ‘The measurement and reduction of urban litter entering stormwater drainage systems: Paper 2 - Strategies for reducing the litter in the stormwater drainage systems’, Water SA. doi: 10.4314/wsa.v30i4.5100.

McDonald, R. I. et al. (2014) ‘Water on an urban planet: Urbanization and the reach of urban water infrastructure’, Global Environmental Change. doi: 10.1016/j.gloenvcha.2014.04.022.

Merritt, L. V. B. and Enfinger, K. L. (2019) ‘Tractive Force: A Key to Solids Transport in Gravity Flow Drainage Pipes’, in Pipelines 2019: Multidisciplinary Topics, Utility Engineering, and Surveying - Proceedings of Sessions of the Pipelines 2019 Conference. doi: 10.1061/9780784482506.037.

Montalto, F. et al. (2007) ‘Rapid assessment of the cost-effectiveness of low impact development for CSO control’, Landscape and Urban Planning. doi: 10.1016/j.landurbplan.2007.02.004.

Morais, N. W. S. and Santos, A. B. dos (2019) ‘Análise dos padrões de lançamento de efluentes em corpos hídricos e de reúso de águas residuárias de diversos estados do Brasil’, Revista DAE. doi: 10.4322/dae.2019.004.

Murla, D. et al. (2016) ‘Coordinated management of combined sewer overflows by means of environmental decision support systems’, Science of the Total Environment. doi: 10.1016/j.scitotenv.2016.01.076.

Nasirian, H. and Salehzadeh, A. (2019) ‘Control of Cockroaches (Blattaria) in Sewers: A Practical Approach Systematic Review’, Journal of Medical Entomology. doi: 10.1093/jme/tjy205.

Passerat, J. et al. (2011) ‘Impact of an intense combined sewer overflow event on the microbiological water quality of the Seine River’, Water Research. doi: 10.1016/j.watres.2010.09.024.

van Riel, W. et al. (2014) ‘Intuition and information in decision-making for sewer asset management’, Urban Water Journal. doi: 10.1080/1573062X.2014.904903.

Rolls, R. J. and Bond, N. R. (2017) ‘Environmental and Ecological Effects of Flow Alteration in Surface Water Ecosystems’, in Water for the Environment: From Policy and Science to Implementation and Management. doi: 10.1016/B978-0-12-803907-6.00004-8.

Rosso, T. C. A. and Dias, A. P. (2011) ‘ANÁLISE DOS ELEMENTOS ATÍPICOS DO SISTEMA DE ESGOTO – SEPARADOR ABSOLUTO – NA CIDADE DO RIO DE JANEIRO’, Engevista. doi: 10.22409/engevista.v13i3.301.

Rutsch, M. et al. (2008) ‘Towards a better understanding of sewer exfiltration’, Water Research. doi: 10.1016/j.watres.2008.01.019.

Saget, A., Chebbo, G. and Bertrand-Krajewski, J. L. (1996) ‘The first flush in sewer systems’, in Water Science and Technology. doi: 10.1016/0273-1223(96)00375-7.

Sandoval-Solis, S., McKinney, D. C. and Loucks, D. P. (2011) ‘Sustainability Index for Water Resources Planning and Management’, Journal of Water Resources Planning and Management. doi: 10.1061/(asce)wr.1943-5452.0000134.

dos Santos Ferreira, J., Volschan, I. and Cammarota, M. C. (2018) ‘Co-digestion of sewage sludge with crude or pretreated glycerol to increase biogas production’, Environmental Science and Pollution Research, 25(22). doi: 10.1007/s11356-018-2260-3.

Sercu, B. et al. (2009) ‘Storm drains are sources of human fecal pollution during dry weather in three urban Southern California watersheds’, Environmental Science and Technology. doi: 10.1021/es801505p.

Sercu, B. et al. (2011) ‘Sewage exfiltration as a source of storm drain contamination during dry weather in urban watersheds’, Environmental Science and Technology. doi: 10.1021/es200981k.

Serrano, R. O. P. et al. (2018) ‘Abrasive effects of sediments on impellers of pumps used for catching raw water’, Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental. doi: 10.1590/1807-1929/agriambi.v22n9p519-596.

SNIS (2014) ‘Diagnóstico dos Serviços de Água e Esgotos - 2014’, Sistema Nacional de Informações sobre Saneamento. doi: 10.1017/CBO9781107415324.004.

Soonthornnonda, P. and Christensen, E. R. (2008) ‘Source apportionment of pollutants and flows of combined sewer wastewater’, Water Research. doi: 10.1016/j.watres.2007.11.034.

Von Sperling, M. (2015) ‘Wastewater Characteristics, Treatment and Disposal’, Water Intelligence Online. doi: 10.2166/9781780402086.

Thomas, G. B. and Crawford, D. (2011) ‘London tideway tunnels: Tackling London’s victorian legacy of combined sewer overflows’, Water Science and Technology. doi: 10.2166/wst.2011.012.

De Toffol, S., Engelhard, C. and Rauch, W. (2007) ‘Combined sewer system versus separate system - A comparison of ecological and economical performance indicators’, in Water Science and Technology. doi: 10.2166/wst.2007.116.

De Toffol, S., Laghari, A. N. and Rauch, W. (2009) ‘Are extreme rainfall intensities more frequent? Analysis of trends in rainfall patterns relevant to urban drainage systems’, Water Science and Technology. doi: 10.2166/wst.2009.182.

Tucci, C. E. (2003) ‘Drenagem urbana’, Ciênc. cult. (Säo Paulo).

U.S. Environmental Protection Agency (EPA) (2004) ‘Report to Congress on Impacts and Control of Combined Sewer Overflows and Sanitary Sewer Overflows’, Water.

Volschan, I. (2020) ‘The challenge of dry-weather sewage intakes as a sustainable strategy to develop urban sanitation in the tropics’, Water Practice and Technology. doi: 10.2166/wpt.2019.084.

Wang, J.-L. et al. (2005) ‘Effect of salinity variations on the performance of activated sludge system.’, Biomedical and environmental sciences : BES.

Water Environment Federation (1998) Design of municipal wastewater treatment plants: WEF manual of practice 8, WEF Manual of Practice No. 8.

Wrenn, L. B. (1985) ‘The Memphis sewer experiment.’, Tennessee historical quarterly.

Zawilski, M. and Brzezińska, A. (2014) ‘Areal rainfall intensity distribution over an urban area and its effect on a combined sewerage system’, Urban Water Journal. doi: 10.1080/1573062X.2013.831909.

 

Topo