Dimensionamento de Tratamento Primário de Efluentes Líquidos - Estudo de Caso Suinocultura

GAM 102 Saneamento II Exemplo de dimensionamento de tratamento primário de efluentes líquidos PROBLEMA Dimensionar um sistema de tratamento primário composto por um equalizador de vazão e um decantador primário para tratar as águas residuárias de uma suinocultura situada em LavrasMG onde são criadas 300 matrizes e 15000 animais em terminação e os efluentes sanitários dos 46 funcionários Na suinocultura a higienização das baias ocorre das 8 às 16 horas Na suinocultura uma ETE já está em operação Entretanto não possui tratamento primário As águas residuárias passam por tratamento preliminar e são encaminhadas diretamente para um sistema australiano Entretanto devido à elevada quantidade de sólidos as lagoas estão sendo assoreadas Após avaliação in loco com medição horária da vazão ao longo de uma semana observouse que os 300 m3 de água residuária suinocultura esgoto dos funcionários produzidos por dia são distribuídos como descrito na tabela e gráfico de vazão abaixo Horas do dia Vazão horária m3 h1 Vazão média diária m3 h1 8 15 125 9 30 125 10 42 125 11 48 125 12 15 125 13 18 125 14 66 125 15 45 125 16 21 125 333 125 Dimensionar de um decantador primário com e sem a regularização da vazão com um equalizador de vazão RESOLUÇÃO Passo 1 Dimensionamento do decantador primário sem a adição de um equalizador de vazão Como vimos na parte teórica da disciplina a NBR122092011 estabelece que para o dimensionamento de um decantador primário para o tratamento de esgoto doméstico podese utilizar a taxa de aplicação superficial 60 m3 m2 d1 Entretanto esta taxa foi determinada para esgoto doméstico Além disso como vimos a decantação de uma partícula depende de sua densidade da densidade do líquido da água residuária e da viscosidade da água residuária E estas duas últimas 0 10 20 30 40 50 60 70 0 4 8 12 16 20 24 Vazão m3 h1 Horas Vazão Horária Vazão Média diária dependem da temperatura do líquido Então mesmo que se queira adotar uma taxa de aplicação superficial de sólidos em um decantador devese ter em mente a influência da temperatura Ou seja para as mesmas características de uma água residuária um decantador com as mesmas dimensões no sul ou no norte do Brasil vai funcionar de forma diferente em função da temperatura ambiente e consequentemente da temperatura da água residuária Sendo provavelmente mais eficiente no norte do país onde se observam maiores temperaturas que acarretam menor viscosidade da água e consequentemente maior decantação Considerações Em LavrasMG a temperatura média do mês mais frio do ano é de 15ºC O decantador será dimensionado para remover partículas sólidas com diâmetro D 30 µm e massa específica 𝜌𝑆 1200 kg m3 Para 15º C considerar a massa específica da água 𝜌𝐿 9991 kg m3 e viscosidade dinâmica 𝜇𝐿 de 0001137 kg m1 s1 Cálculo da velocidade de sedimentação de uma partícula com as características acima v 1 18 𝑔 𝐷2 ρS ρL μL v velocidade de sedimentação da partícula m s1 g aceleração da gravidade 98 m s2 D diâmetro da partícula m s massa específica da partícula kg m3 L massa específica do líquido kg m3 µL viscosidade dinâmica do líquido kg m1 s1 v 1 18 98 30 1062 1200 9991 0001137 v 867 105 m s Cálculo da área superficial e volume do decantador v 𝑄𝑚á𝑥 𝐴𝑆 𝐴𝑆 𝑄𝑚á𝑥 v 𝐴𝑆𝐵 𝐿 v velocidade de sedimentação da partícula m s1 Qmáx Vazão máxima de água residuária m3 s1 AS Área superficial do decantador m2 B Largura do decantador m L Comprimento do decantador m Lembremse a velocidade de sedimentação de uma partícula de areia é 002 m s1 𝐴𝑆 66 m3 h 1 h 3600 𝑠 867 105 m s 𝐴𝑆 212 m2 Considerando um decantador prismático com L 5 B temos 𝐴𝑆𝐵 5 𝐵 𝐵 𝐴𝑆 5 𝐵 212 5 𝐵 65 m 𝐴𝑆𝐵 𝐿 𝐿 𝐴𝑆 𝐵 𝐿 212 65 𝐿 325 m No presente trabalho adotaremos a altura útil h de 20 m e altura total H de 240 m Cálculo do TDH do decantador 𝑇𝐷𝐻 Vol Q𝑚á𝑥 𝑇𝐷𝐻 B L h Q𝑚á𝑥 𝑇𝐷𝐻 65 325 2m3 66 m3 h 64 h RESUMINDO O decantador de alvenaria terá volume útil de 4225 m3 com largura e comprimento de 65 m e 325 m mantendo uma relação 𝐿 𝐵 5 A altura útil será de 20 m e a altura total de 24 m Passo 2 Dimensionamento do tanque de equalização de vazão Considerando que a suinocultura produz efluente durante 9 h por dia e a ETE funciona 24 h por dia temos 𝑄𝐸𝐹 𝑄𝐴𝐹 𝑇2 𝑇1 𝑉𝐸𝑄 𝑄𝐴𝐹 𝑄𝐸𝐹 𝑇1 𝑉𝑇𝑒𝑞 𝑉𝐸𝑄 𝑓 QEF Vazão média efluente do tanque de equalização QAF Vazão média afluente do tanque de equalização T1 Tempo de produção de água residuária T2 Tempo de funcionamento da ETE VEQ Volume a ser equalizado VTeq Volume do tanque de equalização f fator de segurança 25 𝑄𝐸𝐹 333 m3 h 24 h 9 h 𝑄𝐸𝐹 125 m3 h 𝑉𝐸𝑄 333 m3 h 125 m3 h 9 h 𝑉𝐸𝑄 1872 m3 𝑉𝑇𝑒𝑞 1872 m3 25 𝑉𝑇𝑒𝑞 234 m3 O volume do tanque de equalização deverá ser de 234 m3 para que todo o efluente recebido durante 9 h será direcionado ao tratamento durante 24 h com vazão média de 125 m3 h1 Neste caso a vazão média e a vazão máxima serão iguais Passo 3 Dimensionamento do decantador primário após o tanque de equalização de vazão 𝐴𝑆 125 m3 h 1 h 3600 𝑠 867 105 m s 𝐴𝑆 40 m2 Considerando um decantador prismático com L 5 B temos 𝐴𝑆𝐵 5 𝐵 𝐵 𝐴𝑆 5 𝐵 40 5 𝐵 30m 𝐴𝑆𝐵 𝐿 𝐿 𝐴𝑆 𝐵 𝐿 40 3 𝐿 14 m No presente trabalho adotaremos a altura útil h de 20 m e altura total H de 240 m Cálculo do TDH do decantador 𝑇𝐷𝐻 Vol Q𝑚á𝑥 𝑇𝐷𝐻 B L h Q𝑚á𝑥 𝑇𝐷𝐻 3 14 2m3 125 m3 h 67 h RESUMINDO O decantador de alvenaria terá volume útil de 84 m3 com largura e comprimento de 3 m e 14 m mantendo uma relação 𝐿 𝐵 5 A altura útil será de 20 m e a altura total de 24 m Sem o equalizador o decantador primário teria 212 m2 e 4225 m3 Com o equalizador o decantador primário passou a ter 40 m2 e 84 m3 Somado o equalizador o volume final do conjunto decantador equalizador passaria a 318 m3 se considerarmos o equalizador com 2 m de altura útil e 24 m de atura total o conjunto decantador equalizador passaria a ter 157 m2 117 40 ainda menor que o decantador sozinho Lembrese que isto não é regra pois depende da variação da vazão afluente ao sistema de tratamento