Exercícios Resolvidos - Reuso de Águas Industriais e Tratamento - Unifei

26082025 EXERCÍCIOS SOBRE REUSO DE ÁGUAS INDUSTRIAIS IRN020 Sistemas de Tratamento de Águas Residuárias Industriais UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ INSTITUTO DE RECURSOS NATURAIS Profa Dra Herlane SUMÁRIO Exercícios Poluentes mais comuns Exercícios 1 e 2 Monitoramento amostragem e avaliação Exercícios 3 4 e 5 Reuso de águas residuárias industriais Exercícios 5 e 6 EXERCÍCIO 1 POLUENTES MAIS COMUNS Uma indústria opera em regime contínuo gerando água residuária industrial com vazão de 100 m³h durante 24 horas por dia A cada três meses são descartadas águas residuárias provenientes de banhos químicos contendo Cromo Cr Cobre Cu e Zinco Zn com volume de 10 m³ por banho Esse efluente é lançado diretamente em um rio de classe 2 cuja vazão de referência é de 100 Ls 8640 m³dia O corpo hídrico apresenta concentrações naturais médias de Cu 0001 mgL e Zn 0001 mgL antes do lançamento Assumese mistura completa no ponto de lançamento Pedese 1 Esquematizar o regime de lançamento necessário vazões e concentrações para atender à legislação vigente 2 Determinar as cargas máximas permitidas de Cr Cu e Zn no efluente industrial de modo que a concentração final no ponto de mistura esteja em conformidade com os limites da Resolução CONAMA nº 3572005 para rios de classe 2 RESOLUÇÃO DO EXERCÍCIO 1 Dados Valor Parâmetro 100 m3h x 24 h 2400 m3dia Qe contínuo 100 Ls x 86400 sdia x 103 m3L 8640 m3dia Qr 10 m3 cada descartados 1x 3 meses Volume banhos químicos mgL Ce Cr água residuária mgL Ce Cu água residuária mgL Ce Zn água residuária 0 desprezível Concentração Cr rio 0001 mgL Concentração Cu rio 0001 mgL Concentração Zn rio Limites legais Resolução CONAMA nº 3572005 para rios de classe 2 VMP Parâmetro 005 mgL Cr total mistura 0009 mgL Cu mistura 018 mgL Zn mistura RESOLUÇÃO DO EXERCÍCIO 1 Esquematizar o regime de lançamento necessário vazões e concentrações para atender à legislação vigente Hipótese 1 fazer o lançamento dos banhos de uma única vez a cada 90 dias A Dias sem lançamento dos banhos Qb 0 e Qe 2400 m3dia B Dias com lançamento dos banhos Qb 3 x 10 m3dia 2400 m3dia 2430 m3dia Hipótese 2 fazer o lançamento controlado diluindo a água dos banhos na água residuária de fluxo contínuo Para isso utilizar um tanque de equalização Qb 10 m3 a cada 90 dias 10 m3 x 1000 Lm3 90 dias 11111 Ldia cada banho Qe 2400 m3dia x 1000 Lm3 2400000 Ldia Qe total 3 x Qb Qe 3 x 11111 2400000 240033333 Ldia 240033 m3dia RESOLUÇÃO DO EXERCÍCIO 1 HIPÓTESE 1A Cálculo das cargas máximas de poluentes permitidas na água residuária industrial considerando mistura completa no ponto de lançamento Carga de poluentes TM Kgdia Vazão Q m3dia x Concentração C mgL x 103 Lm3 x 106 Kgmg TM Q x C x 103 TM Kgdia Q x C 1000 Carga de poluentes na água 8640 m3dia x 0 1000 0 Carga de cromo na água do rio TMrcr 8640 m3dia x 0001 mgL x 103 000864 Kgdia Carga de cobre na água do rio TMrcu 8640 m3dia x 0001 mgL x 103 000864 Kgdia Carga de zinco na água do rio TMrzn 2400 m3dia x Cecr Carga de cromo na água residuária TMecr 2400 m3dia x Cecu Carga de cobre na água residuária TMecu 2400 m3dia x Cezn Carga de zinco na água residuária TMezn 8640 2400 m3dia x 005 mgL x 103 0552 Kgdia Carga de cromo na mistura TMmcr 11040 m3dia x 0009 mgL x 103 009936 Kgdia Carga de cobre na mistura TMmcu 11040 m3dia x 018 mgL x 103 19872 Kgdia Carga de zinco na mistura TMmzn 1 2 3 4 5 6 26082025 RESOLUÇÃO DO EXERCÍCIO 1 HIPÓTESE 1A Cálculo da carga de poluentes na água residuária industrial considerando o balanço de massa no ponto de lançamento da água residuária industrial no rio mistura completa Carga de poluentes no ponto de mistura TMm Carga de poluentes do rio TMr Carga de poluentes na água residuária TMe TMe TMm TMr TMe Kgdia TMm TMr Carga de poluentes na água residuária 0552 Kgdia 0 0552 Kgdia Carga de cromo na água residuária TMecr 009936 Kgdia 000864 Kgdia 009072 Kgdia Carga de cobre na água residuária TMecu 19872 Kgdia 000864 Kgdia 197856 Kgdia Carga de zinco na água residuária TMezn RESOLUÇÃO DO EXERCÍCIO 1 HIPÓTESE 1A Cálculo da concentração de poluentes na água residuária industrial considerando o balanço de massa no ponto de lançamento da água residuária industrial no rio mistura completa Carga de poluentes na água residuária TMe Qe x Ce x 103 Concentração de poluentes na água residuária TMe x 103 Qe Ce mgL TMe x 1000 Qe Concentração de poluentes na água residuária 0552 Kgdia x 1000 2400 m3dia 023 mgL Ce Cr água residuária 009072 Kgdia x 1000 2400 m3dia 00378 mgL Ce Cu água residuária 197856 Kgdia x 1000 2400 m3dia 08244 mgL Ce Zn água residuária RESOLUÇÃO DO EXERCÍCIO 1 HIPÓTESE 1B Cálculo das cargas máximas de poluentes permitidas na água residuária industrial considerando mistura completa no ponto de lançamento Carga de poluentes TM Kgdia Vazão Q m3dia x Concentração C mgL x 103 Lm3 x 106 Kgmg TM Q x C x 103 TM Kgdia Q x C 1000 Carga de poluentes na água 8640 m3dia x 0 1000 0 Carga de cromo na água do rio TMrcr 8640 m3dia x 0001 mgL x 103 000864 Kgdia Carga de cobre na água do rio TMrcu 8640 m3dia x 0001 mgL x 103 000864 Kgdia Carga de zinco na água do rio TMrzn 2430 m3dia x Cecr Carga de cromo na água residuária TMecr 2430 m3dia x Cecu Carga de cobre na água residuária TMecu 2430 m3dia x Cezn Carga de zinco na água residuária TMezn 8640 2430 m3dia x 005 mgL x 103 05535 Kgdia Carga de cromo na mistura TMmcr 11070 m3dia x 0009 mgL x 103 009963 Kgdia Carga de cobre na mistura TMmcu 11070 m3dia x 018 mgL x 103 19926 Kgdia Carga de zinco na mistura TMmzn RESOLUÇÃO DO EXERCÍCIO 1 HIPÓTESE 1B Cálculo da carga de poluentes na água residuária industrial considerando o balanço de massa no ponto de lançamento da água residuária industrial no rio mistura completa Carga de poluentes no ponto de mistura TMm Carga de poluentes do rio TMr Carga de poluentes na água residuária TMe TMe TMm TMr TMe Kgdia TMm TMr Carga de poluentes na água residuária 05535 Kgdia 0 05535 Kgdia Carga de cromo na água residuária TMecr 009963 Kgdia 000864 Kgdia 009099 Kgdia Carga de cobre na água residuária TMecu 19926 Kgdia 000864 Kgdia 198396 Kgdia Carga de zinco na água residuária TMezn RESOLUÇÃO DO EXERCÍCIO 1 HIPÓTESE 1A Cálculo da concentração de poluentes na água residuária industrial considerando o balanço de massa no ponto de lançamento da água residuária industrial no rio mistura completa Carga de poluentes na água residuária TMe Qe x Ce x 103 Concentração de poluentes na água residuária TMe x 103 Qe Concentração de poluentes na Ce mgL TMe x 1000 Qe água residuária 05535 Kgdia x 1000 2430 m3dia 0227 mgL Ce Cr água residuária 009099 Kgdia x 1000 2430 m3dia 00374 mgL Ce Cu água residuária 198396 Kgdia x 1000 2430 m3dia 08164 mgL Ce Zn água residuária RESOLUÇÃO DO EXERCÍCIO 1 HIPÓTESE 1B Cálculo da concentração máxima de poluentes na saída dos banhos químicos considerando o balanço de massa no ponto de descarte do banho na água residuária industrial mistura completa Carga de poluentes TM Massa de poluente por dia Concentração de poluentes na água do banho Cb Massa de poluente por Volume No dia do descarte do volume da água dos banhos químicos Vb temse Em cada banho Vb 10 m3 x 1000 Lm3 10000 L Cb TM Vb Cb mgL TM Kg x 106 mgKg 104 L Cb mgL TM Kgdia x 100 1L Cb mgL TMe x 100 Concentração de poluentes na água do banho químico 05535 Kgdia x 100 5535 mgL Ce Cr água do banho 009099 Kgdia x 100 9099 mgL Ce Cu água do banho 198396 Kgdia x 100 198396 mgL Ce Zn água do banho 7 8 9 10 11 12 26082025 RESOLUÇÃO DO EXERCÍCIO 1 HIPÓTESE 2 Cálculo das cargas máximas de poluentes permitidas na água residuária industrial considerando mistura completa no ponto de lançamento Carga de poluentes TM Kgdia Vazão Q m3dia x Concentração C mgL x 103 Lm3 x 106 Kgmg TM Q x C x 103 TM Kgdia Q x C 1000 Carga de poluentes na água 8640 m3dia x 0 1000 0 Carga de cromo na água do rio TMrcr 8640 m3dia x 0001 mgL x 103 000864 Kgdia Carga de cobre na água do rio TMrcu 8640 m3dia x 0001 mgL x 103 000864 Kgdia Carga de zinco na água do rio TMrzn 240033 m3dia x Cecr Carga de cromo na água residuária TMecr 240033 m3dia x Cecu Carga de cobre na água residuária TMecu 240033 m3dia x Cezn Carga de zinco na água residuária TMezn 8640 240033 m3dia x 005 mgL x 103 05520 Kgdia Carga de cromo na mistura TMmcr 1104033 m3dia x 0009 mgL x 103 009936 Kgdia Carga de cobre na mistura TMmcu 1104033 m3dia x 018 mgL x 103 19873 Kgdia Carga de zinco na mistura TMmzn RESOLUÇÃO DO EXERCÍCIO 1 HIPÓTESE 2 Cálculo da carga de poluentes na água residuária industrial considerando o balanço de massa no ponto de lançamento da água residuária industrial no rio mistura completa Carga de poluentes no ponto de mistura TMm Carga de poluentes do rio TMr Carga de poluentes na água residuária TMe TMe TMm TMr TMe Kgdia TMm TMr Carga de poluentes na água residuária 0552 Kgdia 0 0552 Kgdia Carga de cromo na água residuária TMecr 009936 Kgdia 000864 Kgdia 009072 Kgdia Carga de cobre na água residuária TMecu 19873 Kgdia 000864 Kgdia 197866 Kgdia Carga de zinco na água residuária TMezn RESOLUÇÃO DO EXERCÍCIO 1 HIPÓTESE 2 Cálculo da concentração de poluentes na água residuária industrial considerando o balanço de massa no ponto de lançamento da água residuária industrial no rio mistura completa Carga de poluentes na água residuária TMe Qe x Ce x 103 Concentração de poluentes na água residuária TMe x 103 Qe Ce mgL TMe x 1000 Qe Concentração de poluentes na água residuária 0552 Kgdia x 1000 240033 m3dia 023 mgL Ce Cr água residuária 009072 Kgdia x 1000 240033 m3dia 00378 mgL Ce Cu água residuária 197866 Kgdia x 1000 240033 m3dia 08243 mgL Ce Zn água residuária RESOLUÇÃO DO EXERCÍCIO 1 HIPÓTESE 1B Cálculo da concentração máxima de poluentes na saída dos banhos químicos considerando o balanço de massa no ponto de descarte do banho na água residuária industrial mistura completa Carga de poluentes TM Massa de poluente por dia Concentração de poluentes na água do banho Cb Massa de poluente por Volume No dia do descarte do volume da água dos banhos químicos Vb temse Em cada banho Vb 10 m3 x 1000 Lm3 10000 L Cb TM Vb Cb mgL TM Kg x 106 mgKg 104 L Cb mgL TM Kgdia x 100 1L Cb mgL TMe x 100 Concentração de poluentes na água do banho químico 0552 Kgdia x 100 5520 mgL Ce Cr água do banho 009072 Kgdia x 100 9072 mgL Ce Cu água do banho 197866 Kgdia x 100 197866 mgL Ce Zn água do banho RESOLUÇÃO DO EXERCÍCIO 1 Conclusão seja qual for a decisão tomada como o volume a ser descartado dos banhos químicos e muito menor que a vazão de água residuária industrial a carga ou concentração de poluentes máximas a serem respeitadas serão as mesmas Hipótese 2 Lançamento diluído igual a 1A Hipótese 1B Lançamento concentrado a cada 3 meses Hipótese 1A Lançamento sem água dos banhos Parâmetro 240033 243000 240000 Qe total m3dia 0552 552 gdia 05535 554 gdia 0552 552 gdia TMecr Kgdia 009072 91 gdia 009099 91 gdia 009072 91 gdia TMecu Kgdia 197866 1979 gdia 198396 1984 gdia 197856 1979 gdia TMezn Kgdia 023 mgL 023 mgL 023 mgL Ce Cr água residuária 00378 mgL 003791 mgL 00378 mgL Ce Cu água residuária 08243 mgL 08265 mgL 08244 mgL Ce Zn água residuária 5520 mgL 5535 mgL 0 Ce Cr água do banho 9072 mgL 9099 mgL 0 Ce Cu água do banho 197866 mgL 198396 mgL 0 Ce Zn água do banho EXERCÍCIO 2 POLUENTES MAIS COMUNS A água residuária proveniente de um processo industrial é gerada em regime contínuo com vazão de 100 m³h operando 24 horas por dia Este efluente será lançado diretamente em um rio de classe 2 cuja vazão de referência é de 100 Ls e apresenta uma concentração de DBO de 072 mgL antes do lançamento Com base no princípio de mistura completa no ponto de lançamento calcule a concentração máxima de DBO permitida no efluente industrial de modo que a concentração final de DBO no corpo receptor não ultrapasse o limite de 50 mgL conforme estabelecido pela Resolução CONAMA nº 3572005 para corpos hídricos de classe 2 Resposta A concentração máxima de DBO permitida no efluente industrial é 204 mgL para que após mistura com o rio de classe 2 com 072 mgL de DBO a concentração final não ultrapasse 50 mgL 13 14 15 16 17 18 26082025 EXERCÍCIO 3 AMOSTRAGEM Durante uma campanha de amostragem foram coletados os seguintes dados de volume de efluente gerado por hora em uma indústria Também verificouse que a DBO média da água residuária é 1000 mgL Pedese Calcule a vazão média horária em Ls Discuta como esse valor pode ser utilizado no dimensionamento preliminar de um reator anaeróbio tipo UASB cuja eficiência desejada é de 70 de remoção de DBO O tempo de detenção hidráulica TDH típico é de 8 h Volume m³ Hora Medição 125 08h 1ª 140 09h 2ª 132 10h 3ª 151 11h 4ª 163 12h 5ª EXERCÍCIO 4 AMOSTRAGEM Uma indústria gera uma água residuária com concentração média de DBO de 850 mgL e uma vazão média de 20 m³h durante 10 horas de operação diária Durante uma semana foram coletadas amostras compostas diárias dessa água residuária industrial Os resultados de concentração de sólidos totais ST são apresentados na Tabela Calcule a carga diária de DBO em kgdia e também a média e o desvio padrão das concentrações de ST Com base nesses dados avalie a representatividade da amostragem e a necessidade de ajustes no plano de coleta ST mgL Dia 620 Seg 580 Ter 610 Qua 640 Qui 600 Sex EXERCÍCIO 5 AMOSTRAGEM E REUSO Um laticínio produz derivados de leite queijo iogurte e leite UHT Ultra High Temperature e gera águas residuárias industriais com alta carga orgânica gordura e sólidos suspensos Dados Produção diária 50000 litros de leite processado Vazão média de água residuária 25 m³dia DBO média 1200 mgL pH a 25C 55 Temperatura 28C Horário de operação 6h às 18h Recepção do Leite Inspeção de qualidade e armazenamento inicial Pasteurização Aquecimento controlado para eliminação de micro organismos Produção de Derivados Separação em linhas de produção de queijo iogurte e leite UHT Produtos embalados e estocados para a distribuição Geração de Efluente Proveniente da lavagem de tanques drenagem de soro e processos térmicos Estação de tratamento de águas residuárias industriais EXERCÍCIO 5 AMOSTRAGEM E REUSO Pedese Calcule a carga diária de DBO Elabore um plano de amostragem para caracterizar a água residuária do laticínio pontos de coleta frequência tipo de amostragem parâmetros Identifique possíveis problemas operacionais relacionados à sazonalidade da produção devido ao aumento na demanda por iogurte no verão No verão o laticínio aumenta a produção de iogurte e consequentemente aumenta a carga de efluentes da indústria mais matéria orgânica mais sólidos mais detergentes mais nutrientes Por que a produção de iogurte eleva a carga de poluentes na água residuária Mais leite processado mais resíduos de proteínas lactose e gordura Mais lavagens de tanques e tubulações maior uso de água e detergentes LAS Mais soro descartado rico em DBO e fósforo Mais embalagens e perdas de produto contribuem com sólidos suspensos e orgânicos Proponha medidas para garantir a conformidade ambiental e reuso da água residuária tratada EXERCÍCIO 6 REUSO Uma indústria consome mensalmente 2000 m³ de água para fins não potáveis como refrigeração lavagem de pisos e irrigação de áreas verdes A empresa está avaliando a viabilidade econômica de substituir 70 desse volume por água de reuso proveniente da ETE local Considere os custos unitários da Tabela Com base nas fórmulas abaixo calcule CASR AN TA TAR DE custo sem reuso CACR AN TA TAR TR DE custo com reuso 70 de substituição Determine O custo total mensal da água sem reuso CASR O custo total mensal da água com reuso CACR A economia mensal obtida com a adoção do reuso A economia percentual em relação ao custo original Valor Rm³ Componente 730 AN água nova 250 TA tratamento complementar da água 657 TAR tratamento de águas residuárias 090 TR tratamento adicional transporte para reuso 100 DE descarte 19 21 23 24 29