Prova Saneamento II - DBO, DQO e Autodepuracao de Rios

Engenharia Civil Saneamento II 7º período Profa MSc Thais Borini de Castro Atividade Avaliativa Parcial 2 de N1 Valor 30 pontos Orientações Entregar até o dia 28032023 As resoluções devem ser feitas de maneira INDIVIDUAL e MANUSCRITA 1 Valor 05 Os parâmetros Demanda Bioquímica de Oxigênio DBO Demanda Química de Oxigênio DQO e Oxigênio Dissolvido OD estão correlacionados e são muito importantes para o monitoramento da qualidade das águas e efluentes Os perfis de OD e DBO 5 ilustrados abaixo foram obtidos para um rio Classe 2 que recebeu um lançamento de efluente bruto a Valor 03 Considerando o valor máximo permitido para a DBO 5 e o valor mínimo permitido para o OD visando manter o enquadramento como Classe 2 Resolução CONAMA 3572005 explique o que ocorreu com a qualidade desse rio ao longo dos 50 km de extensão Após isso responda houve autodepuração a níveis satisfatórios b Valor 02 Explique como são realizadas as análises em laboratório para verificação da DBO 5 e da DQO Por que essas análises resultam em determinações indiretas do conteúdo orgânico em uma amostra 2 Valor 05 No laboratório de uma Estação de Tratamento de Efluentes ETE foi conduzido um teste para determinação da DBO 5 utilizando 20 mL de efluente doméstico tratado em um frasco de 300 mL A concentração inicial de oxigênio dissolvido na mistura foi de 50 mgL e a concentração medida após 5 dias de incubação foi de 10 mgL Considerando esses dados a Valor 02 Calcule a DBO referente aos 5 dias de incubação b Valor 01 Calcule o valor estimado da Demanda Bioquímica Última de Oxigênio DBOu c Valor 01 Calcule o valor estimado da Demanda Química de Oxigênio DQO d Valor 01 Explique porque a DQO é sempre maior do que a DBO para efluentes domésticos Engenharia Civil Saneamento II 7º período Profa MSc Thais Borini de Castro 3 Valor 10 Uma cidade possuía no início de 2023 um índice de cobertura com coleta e tratamento de esgotos de 65 Para final de plano em 2063 estimase um crescimento populacional de 40 e índice de cobertura de pelo menos 95 A extensão da rede coletora de esgoto atual é de 195150 m e estimase que ela será triplicada até 2063 Considere Quota per capita de água 180 Lhabdia Coeficiente de retorno de esgoto 080 Taxa de infiltração 000005 Lsm k1 12 k2 15 ATENÇÃO a população de início de plano em 2023 será variável adotada por ordem alfabética considerando o alfabeto da língua portuguesa A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z Sendo assim adote esse valor com base na PRIMEIRA LETRA DO SEU PRIMEIRO NOME seguindo o estipulado na tabela a seguir Inicial do seu primeiro nome Considerar os seguintes dados para população de 2023 A B C D E 61500 habitantes F G H I J 72500 habitantes K L M N O 75500 habitantes P Q R S T 82500 habitantes U V W X Y Z 85500 habitantes Calcule a vazão de esgoto máxima a ser coletada para início e final de plano Desconsidere a existência de vazões pontuais tais como indústrias e comércios Apresente todos os cálculos indicando quais equações foram utilizadas e por fim resuma seus resultados em um quadro conforme ilustrado a seguir Ano População hab Cobertura População Atendida hab Q doméstica máxima Ls Rede m Q Infiltração Ls Q máxima Ls 2023 2063 IMPORTANTE Questões resolvidas com dados que não coincidem com o que foi estipulado para a inicial do nome do aluno serão ANULADAS Portanto preste bastante atenção ao resolver sua questão 4 Valor 10 A rede coletora de esgoto RCE promove o afastamento do esgoto sanitário coletado nas residências em direção aos grandes condutos de transporte No dimensionamento dessas tubulações as lâminas de efluente devem ser sempre calculadas admitindo o escoamento em regime livre uniforme e permanente Engenharia Civil Saneamento II 7º período Profa MSc Thais Borini de Castro Considerando o roteiro de cálculo estudado durante as aulas de Saneamento II calcule as taxas lineares as vazões do trecho e de jusante as declividades mínima e econômica e o diâmetro de um trecho para a seguinte situação População inicial e final respectivamente 125000 hab e 185000 hab Extensões da rede coletora no início e final de plano respectivamente 250000 m e 365000 m Quota per capita de água 200 Lhabdia k1 12 k2 15 Taxa de infiltração 00005 Lsm Coeficiente de retorno de esgoto 080 Cotas a montante e a jusante do trecho respectivamente 79885 m e 79860 m ATENÇÃO a extensão do trecho e as vazões de montante serão variáveis adotadas por ordem alfabética considerando o alfabeto da língua portuguesa Sendo assim adote esses valores com base na PRIMEIRA LETRA DO SEU PRIMEIRO NOME seguindo o estipulado na tabela a seguir Inicial do seu primeiro nome Considerar os seguintes dados para extensão do trecho e vazões A MONTANTE do trecho A B C D E Extensão do trecho 110 m Q i 15 Ls Q f 20 Ls F G H I J Extensão do trecho 120 m Q i 20 Ls Q f 25 Ls K L M N O Extensão do trecho 130 m Q i 25 Ls Q f 30 Ls P Q R S T Extensão do trecho 140 m Q i 30 Ls Q f 35 Ls U V W X Y Z Extensão do trecho 150 m Q i 35 Ls Q f 40 Ls IMPORTANTE Considere pelo menos 3 casas decimais em todos os cálculos Questões resolvidas com dados que não coincidem com o que foi estipulado para a inicial do nome do aluno serão ANULADAS Portanto preste bastante atenção ao resolver sua questão Exemplo Se seu nome fosse Pedro Henrique Silva você consideraria a letra P inicial do seu primeiro nome para retirar os dados da tabela Sendo assim neste exemplo os dados adotados pelo aluno seriam Extensão do trecho 130 m Qi 30 Ls e Qf 35 Ls e assim ele resolveria o exercício Engenharia Civil Saneamento I 01 a No caso apresentado os perfis de OD e DBO5 mostram que o rio recebeu um lançamento de efluente bruto A medida que o rio flui ao longo de 50 km o valor de DBO5 aumenta e o valor de OD diminui Isso indica que a matéria orgânica presente no efluente bruto consumiu oxigênio na água levando a diminuição do OD Para manter o enquadramento como classe 2 segundo o CONAMA os valores permitidos para DBO5 5 mgL e OD 4 mgL Como o perfil de DBO5 excede o limite máximo permitido e o perfil de OD fica abaixo do limite mínimo permitido podese concluir que a qualidade da água não atende aos critérios exigidos para a classe 2 Como os valores de DBO5 estão acima do limite máximo permitido após 50 km de fluxo do rio o que sugere que a autodepuração não foi suficiente para remover a poluição orgânica a níveis satisfatórios b A DBO5 e a DQO são análises importantes para avaliar a quantidade de matéria orgânica presente em uma amostra de água ou efluente A análise de DBO5 é realizada colocando uma amostra da água ou efluente em um frasco com um meio nutritivo que incentiva o crescimento de bactérias aeróbicas Em seguida o frasco é mantido em uma temperatura controlada e no escuro para evitar a proliferação de algas Durante o período de incubação de 5 dias as bactérias consomem o oxigênio presente na amostra oxidando a matéria orgânica presente e produzindo gás carbônico água e mais bactérias Ao final do período de incubação medese a quantidade de oxigênio consumido pelas bactérias e esta medida é denominada DBO5 Quanto maior a quantidade de oxigênio consumido maior a quantidade de matéria orgânica presente na amostra Já a análise de DQO é realizada através de um processo químico em que se adiciona uma solução oxidante forte geralmente o dicromato de potássio à amostra na presença de um catalisador ácido A solução oxidante reage com a matéria orgânica presente na amostra liberando eletrons que são captados pelo dicromato de potássio A quantidade de dicromato de potássio reduzida é medida e expressa em termos de oxigênio consumido gerando na medida da DQO Novamente quanto maior a quantidade de oxigênio consumido maior a quantidade de matéria orgânica presente na amostra 02 a DBO5 Co C5 V m onde Co 50 mgL C5 10 mgL V 300 ml m 20 ml DBO5 50 10 300 20 DBO5 60 mgL Portanto a DBO5 referente aos 5 dias de incubação é de 60 mgL b DBOu DBO5 K onde DBO5 60 mgL DBOu 60 15 K 15 efluentes domésticos DBOu 90 mgL Portanto o valor estimado da DBOu é de 90 mgL c DQO Co Cx V m Onde Cx Para efluentes domésticos x 2 horas DQO 50 C2 300 20 Co 50 mgL V 300 ml m 20 ml Tomando como base C2 temos Para C2 No geral para efluentes domésticos a DQO é de 2 a 3 vezes maior que a DBO5 DQO DBO5 Fator de correção DQO 60 2 DQO 120 mgL Portanto o valor estimado da DQO é de 120 mgL d A DQO é sempre maior do que a DBO para efluentes domésticos porque a DQO inclui a oxidação de compostos orgânicos que não são facilmente biodegradáveis como gorduras óleos e produtos químicos sintéticos Esses compostos não são decompostos pelos microrganismos presentes no processo de tratamento biológico utilizado nos ETEs mas são oxidados na determinação da DQO Já a DBO5 mede apenas a quantidade de oxigênio consumido pelos microrganismos durante a decomposição da matéria orgânica 03 Primeiro vamos calcular a população atendida em cada ano considerando o crescimento populacional previsto e o índice de cobertura estimado 2023 População 75 500 hab Cobertura 65 População atendida 75 500 x 065 49075 hab 2063 População 75 500 x 14 105 700 hab Cobertura 95 População atendida 105 700 x 095 100 415 hab Com isso podemos calcular a vazão doméstica máxima a ser coletada em cada ano Qdom Popatendida x Quota per capito x coef de retorno de esgoto Qdom Popatendida x 150 x 08 24 x 3600 Qdom Popatendida x 000208 Ls 2023 Qdom 49075 x 000208 Qdom 10212 Ls 2063 Qdom 100415 x 000208 Qdom 20886 Ls Para calcular a vazão máxima a ser coletada precisamos levar em conta a vazão de infiltração na rede de esgoto Qinf Ext da rede x tx de infiltração Qinf 195150 x 000005 Qinf 976 Ls 2023 Qinf 585450 x 000005 Qinf 2928 Ls 2063 Com isso podemos calcular a vazão máxima a ser coletada em cada ano Qmax Qdom K1 x Qinf K2 x Qdom Qmax Qdom 1 K2 Qinf x K1 2023 Qmax 10212 x 1 15 976 x 12 Qmax 32499 Ls 2063 Qmax 20886 x 1 15 2928 x 12 Qmax 67748 Ls Ano hab População Cobertura hab PopAten Qdom Ls Redem Qinf Ls Qmax 2023 75 500 65 49075 10212 195150 976 32499 2063 105 700 95 100415 20886 585450 2928 67748 04 Taxas lineares Para calcular as taxas é preciso calcular as vazões domésticas Qdi ck2Pig 0815125000200 86400 347222 lh Qdf ck1k2Pfg 081215185000200 86400 616667 lh Li 250000 m Lf 365000 m Txi Qdi Li TJ Txi 347222 250000 00005 Txi 1889103 lhm Txf Qdf Lf TJ Txf 616667 365000 00005 Txf 2189103 lhm Vazões do trecho e vazões de jusante Qim 25 lh Qfm 30 lh QIT Txi x Ex do trecho QIT 1889103 x 130 QIT 0246 lh QtT Txf x Ex do trecho QFT 2189103 x 130 QFT 0285 lh Qij Qim QIT Qij 25 0246 Qij 2746 lh Qfj Qfm QfT Qfj 30 0285 Qfj 3285 lh Declividade do terreno JT JT 79885 79860 130 1923103 mm Declividade mínima Imin 00055Qji047 Imin 000552746047 Imin 3421103 mm IT Imin I IT Logo I Imin 3421103 mm Diâmetro D 00463Qf I0375 D 004630002744 34211030375 D 0100 m ou 100 mm Dmin 150 mm D Dmin D Dmin Logo D 150mm