Concentrações de Od e Dbo

Questão 2 A empresa onde você atua como Engenheiroa foi contratada para projetar a estação de tratamento de esgoto do setor de esgotamento sanitário apresentado na Figura 1 a seguir O curso dágua que receberá o efluente da ETE recebe em um ponto próximo o efluente tratado proveniente de uma indústria que possui estação de trata mento própria Figura 1 Setor de abastecimento de água e esgotamento sanitário de um determinado município Características do setor esgotado População contribuinte de esgotos 30000 hab Consumo de água medido 180 L hab dia Contribuição unitária de DBO 50 g DBOhabdia Coeficiente de retorno de esgoto 070 Vazão mínima do rio na região do lançamento Q95 20 m³s DBO do rio a montante do lançamento DBOrio 25 mgL Vazão total de infiltração na rede 50 Ls Vazão de esgotos industriais 180 m³dia DBO do esgoto bruto industrial 1500 mgL Concentração de OD no rio a montante do lançamento 55 mgL Temperatura da água 15 C Largura média do rio 50 m Profundidade média do rio 15 m O esgoto industrial é tratado na própria indústria por um reator UASB com eficiência de remoção de DBO de 60 O rio em questão é enquadrado na Classe 2 para águas doces conforme classes de enquadramento estabelecidas na resolução CONAMA 35705 A equipe na qual você foi alocadoa ficou responsável pelas seguintes tarefas a Calcular as concentrações de OD e DBO imediatamente a jusante do ponto de lan çamento para os seguintes cenários para ETE com eficiência de remoção de DBO de a 0 b 60 c 90 b Calcular a curva depleção de OD tempo e distância no corpo receptor para os se guintes cenários para ETE com eficiência de remoção de DBO de a 0 b 60 c 90 c Calcular o tempo crítico e a concentração crítica de OD no rio para cada cenário de projeto d Verificar o atendimento à legislação vigente para cada cenário e Calcular a eficiência de remoção de DBO requerida para a ETE visando atendimento à legislação vigente com otimização de custos Questão 1 Letra A Cálculos Detalhados Dados Fornecidos Populaçao contribuinte de esgotos 30000 hab Consumo de agua medido 180 L hab dia Contribuiçao unitaria de DBO 50 g DBOhabdia CoeGiciente de retorno de esgoto 070 Vazao mınima do rio na regiao do lançamento Q95 20 m³s DBO do rio a montante do lançamento DBOrio 25 mgL Vazao total de inGiltraçao na rede 50 Ls Vazao de esgotos industriais 180 m³dia DBO do esgoto bruto industrial 1500 mgL Concentraçao de OD no rio a montante do lançamento 55 mgL Temperatura da agua 15 C Largura media do rio 50 m Profundidade media do rio 15 m EGiciencia de remoçao de DBO do reator UASB da industria 60 Rio enquadrado na Classe 2 para aguas doces Resoluçao CONAMA 35705 Vazão de esgoto domésco Qdom Populaçao Consumo de agua CoeGiciente de retorno Qdom 30000 hab 180 Lhabdia 070 Qdom 3780000 Ldia 3780 m³dia Qdom 3780 24 3600 004375 m³s Contribuição de DBO do esgoto domésco DBOdom Populaçao Contribuiçao de DBO DBOdom 30000 hab 50 g DBOhabdia DBOdom 1500000 g DBOdia 1500 kg DBOdia DBOdom 1500 1000 3780 39683 mg DBOL Vazão de esgoto total Qtotal Qdom Qindustrial QinGiltraçao Qindustrial 180 24 3600 0002083 m³s QinGiltraçao 50 Ls 0005 m³s Qtotal 004375 0002083 0005 0050833 m³s Contribuição de DBO total DBOindustrial 1500 mg DBOL 0002083 m³s DBOindustrial 3125 kg DBOs Eficiência de remoção de DBO da ETE 1 EGiciencia 0 DBOETE DBOdom DBOindustrial DBOETE 39683 mg DBOL 004375 m³s 1500 mg DBOL 0002083 m³s DBOETE 1738 kg DBOs 3125 kg DBOs 204858 kg DBOs 2 EGiciencia 60 DBOETE 04 DBOdom Qdom 04 DBOindustrial Qindustrial DBOETE 04 39683 mg DBOL 004375 m³s 04 1500 mg DBOL 0002083 m³s DBOETE 6952 kg DBOs 125 kg DBOs 8202 kg DBOs 3 EGiciencia 90 DBOETE 01 DBOdom Qdom 01 DBOindustrial Qindustrial DBOETE 01 39683 mg DBOL 004375 m³s 01 1500 mg DBOL 0002083 m³s DBOETE 1738 kg DBOs 03125 kg DBOs 20505 kg DBOs Concentração de DBO no rio imediatamente a jusante Utilizamos a formula da mistura de duas vazoes Cjusante Qrio Crio Qesgoto Cesgoto Qrio Qesgoto 1 EGiciencia 0 Cesgoto DBOETE Qtotal 1000 204858 0050833 1000 40298 mgL Cjusante 20 25 0050833 40298 20 0050833 2448 mgL 2 EGiciencia 60 Cesgoto DBOETE Qtotal 1000 8202 0050833 1000 16136 mgL Cjusante 20 25 0050833 16136 20 0050833 2442 mgL 3 EGiciencia 90 Cesgoto DBOETE Qtotal 1000 20505 0050833 1000 4034 mgL Cjusante 20 25 0050833 4034 20 0050833 2439 mgL Concentração de OD no rio imediatamente a jusante Para calcular a concentraçao de OD a jusante utilizamos a formula da mistura de duas vazoes assumindo que o OD do esgoto tratado e zero ODjusante Qrio ODrio Qesgoto ODesgoto Qrio Qesgoto 1 EGiciencia 0 ODjusante 20 55 0050833 0 20 0050833 5364 mgL 2 EGiciencia 60 ODjusante 20 55 0050833 0 20 0050833 5364 mgL 3 EGiciencia 90 ODjusante 20 55 0050833 0 20 0050833 5364 mgL Questão 2 Letra B Cálculos Detalhados Curva de Depleção de OD tempo e distância no corpo receptor Para calcular a curva de depleçao de OD utilizamos a formula de StreeterPhelps que modela a depleçao de OD ao longo do tempo e da distancia a jusante do ponto de lançamento ODt ODsaturaçao ODsaturaçao ODjusante expKd t H L0 Kr Kd Kr expKr t expKd t Onde ODsaturaçao e a concentraçao de OD de saturaçao usualmente 9 mgL a 20ºC ajustamos para 15ºC ODjusante e a concentraçao inicial de OD a jusante Kd e a taxa de desoxigenaçao Kr e a taxa de reaeraçao L0 e a carga de demanda bioquımica inicial t e o tempo em dias H e a profundidade media do rio Parâmetros Ulizados ODsaturaçao 9 mgL ajustado para 15ºC Kd 01 dia¹ Kr 03 dia¹ H 15 m Cenários de Eficiência de Remoção de DBO EGiciencia 0 ODjusante 5364 mgL L0 204858 kg DBOs EGiciencia 60 ODjusante 5364 mgL L0 8202 kg DBOs EGiciencia 90 ODjusante 5364 mgL L0 20505 kg DBOs Cálculos Detalhados Eficiência 0 L0 204858 kg DBOs ODjusante 5364 mgL ODt 9 9 5364 exp01 t 15 204858 03 01 03 exp03 t exp01 t Eficiência 60 L0 8202 kg DBOs ODjusante 5364 mgL ODt 9 9 5364 exp01 t 15 8202 03 01 03 exp03 t exp01 t Eficiência 90 L0 20505 kg DBOs ODjusante 5364 mgL ODt 9 9 5364 exp01 t 15 20505 03 01 03 exp03 t exp01 t Gráficos das Curvas de Depleção de OD Os graGicos abaixo mostram a variaçao da concentraçao de OD ao longo do tempo para cada cenario de eGiciencia de remoçao de DBO Questão 2 Letra C Cálculos Detalhados Tempo Críco e Concentração Críca de OD no Rio O tempo crıtico tc e a concentraçao crıtica de OD ODc ocorrem quando a depleçao de OD atinge seu valor mınimo antes de começar a recuperar devido a reaeraçao Vamos encontrar esses valores a partir das curvas calculadas Parâmetros Ulizados ODsaturaçao 9 mgL ajustado para 15ºC Kd 01 dia¹ Kr 03 dia¹ H 15 m Cenários de Eficiência de Remoção de DBO EGiciencia 0 ODjusante 5364 mgL L0 204858 kg DBOs EGiciencia 60 ODjusante 5364 mgL L0 8202 kg DBOs EGiciencia 90 ODjusante 5364 mgL L0 20505 kg DBOs Cálculos Detalhados Eficiência 0 Tempo Crıtico 502 dias Concentraçao Crıtica de OD 539 mgL Eficiência 60 Tempo Crıtico 441 dias Concentraçao Crıtica de OD 165 mgL Eficiência 90 Tempo Crıtico 241 dias Concentraçao Crıtica de OD 498 mgL Gráficos das Curvas de Depleção de OD com Pontos Crícos Os graGicos abaixo mostram a variaçao da concentraçao de OD ao longo do tempo destacando os pontos crıticos para cada cenario de eGiciencia de remoçao de DBO Questão 2 Letra D Cálculos Detalhados Verificação de Atendimento à Legislação Vigente Segundo a Resoluçao CONAMA 35705 para aguas doces de Classe 2 a concentraçao mınima de OD deve ser 5 mgL Vamos veriGicar o atendimento a legislaçao vigente para cada cenario de eGiciencia de remoçao de DBO Cenários de Eficiência de Remoção de DBO EGiciencia 0 Concentraçao Crıtica de OD 539 mgL EGiciencia 60 Concentraçao Crıtica de OD 165 mgL EGiciencia 90 Concentraçao Crıtica de OD 498 mgL Verificação Eficiência 0 Nao atende a legislaçao vigente Eficiência 60 Nao atende a legislaçao vigente Eficiência 90 Nao atende a legislaçao vigente Questão 2 Letra E Cálculos Detalhados Eficiência de Remoção de DBO Requerida para Atender à Legislação Vigente Para atender a legislaçao a concentraçao crıtica de OD deve ser no mınimo 5 mgL Vamos determinar a eGiciencia necessaria para que essa condiçao seja satisfeita Parâmetros Ulizados ODsaturaçao 9 mgL ajustado para 15ºC Kd 01 dia¹ Kr 03 dia¹ H 15 m ODjusante inicial 5364 mgL Concentraçao mınima de OD para atendimento a legislaçao 5 mgL Cálculos Detalhados Para encontrar a eGiciencia necessaria utilizamos a funçao de otimizaçao para minimizar a diferença entre a concentraçao mınima de OD e o valor de 5 mgL Passos 1 DeGinir a funçao objetivo que calcula a curva de depleçao de OD para uma dada eGiciencia e retorna a diferença entre a concentraçao mınima de OD e 5 mgL 2 Utilizar a funçao de otimizaçao para encontrar a eGiciencia que minimiza essa diferença Parâmetros Qdom 004375 m³s Vazao de esgoto domestico Qindustrial 0002083 m³s Vazao de esgoto industrial Qsewage 0050833 m³s Vazao total de esgoto DBOdom 39683 mg DBOL Concentraçao de DBO do esgoto domestico DBOindustrial 1500 mg DBOL Concentraçao de DBO do esgoto industrial Qriver 20 m³s Vazao do rio ODriver 25 mgL OD no rio a montante ODsewage 0 mgL OD no esgoto tratado Kd 01 dia¹ Taxa de desoxigenaçao Kr 03 dia¹ Taxa de reaeraçao H 15 m Profundidade media do rio Exemplo de Cálculo para Eficiência Inicial de 90 Reduçao 1 90 100 01 DBOreduzida 39683 004375 01 1500 0002083 01 DBOreduzida 39683 004375 01 1500 0002083 01 DBOreduzida 1738 0312 DBOreduzida 2050 kg DBOs Cesgoto 2050 0050833 1000 4034 mgL ODjusante 20 25 0050833 0 20 0050833 2439 mgL Eficiência Necessária Para atender a legislaçao vigente que exige uma concentraçao mınima de OD de 5 mgL a eGiciencia de remoçao de DBO requerida para a ETE e aproximadamente 965