Aula 2 exercício od tratamento de águas residuárias

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Aulas de Tratamento de Águas Residuárias e Tratamento de Efluentes. Aulas não revisadas. Vários autores. Aulas de Tratamento de Águas Residuárias e Tratamento de Efluentes. Aulas não revisadas. Vários autores.

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Aula 2 exercício od tratamento de águas residuárias

  1. 1. TRATAMENTO DE ÁGUAS RESIDUÁRIAS PERFÍL DE OXIGENIO DISSOLVIDO – MODELO STREETER E PHELPS (1925) Exercício extraído de: Ad’Água 2.0: sistema para simulação da autodepuração de cursos d’água: manual do usuário. Santos, A. R. et.al Alegre ES. CAUFES, 2010 1. Calcular e plotar os perfis de OD para um segmento retilíneo do Rio Turvo Sujo, que passa pelo município de Viçosa –MG. Características do Esgoto:    Vazão = Qe = 0,002m3/s DBO5e = 10 000mg/l ODe = 0,0mg/l Características do Rio Turvo Sujo:          A jusante do ponto de lançamento o curso d´água não apresenta outros lançamentos significativos; Vazão = Qr = 0,168m3/s; Rio considerado limpo; ODr = 6,8mg/l; Classe do corpo d’água = Classe 2 Altitude 1000m Temperatura da água = 25°C Profundidade média = 1,0 m Velocidade média = 0,35m/s Condições do Rio Muito Limpo Limpo Relat. limpo Duvidoso Pobre Mau Péssimo DBO5 20º C a 25ºC, mg/L 1 2 3 5 7,5 10 20 Jordão, P. E & Pessoa, A. C (2005). Aspecto estético Bom Bom Bom Turvo Turvo Mau Mau Valores típicos de k1 (base e, 20°C) Característica/natureza do corpo k1 (dia-1) aquático Rios com águas limpas 0,09 – 0,21 Efluente secundário 0,12 – 0,24 Efluente primário 030 – 0,40 Esgoto de baixa concentração 0,30 – 0,40 Esgoto de alta concentração 0,35 – 0,45 Concentração de saturação de oxigênio (Cs) (mg/l) Temperatura (°C) 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Altitude (m) 0 11,3 11,1 10,8 10,6 10,4 10,2 10,0 9,7 9,5 9,4 9,2 9,0 8,8 8,7 8,5 8,4 8,2 8,1 7,9 500 10,7 10,5 10,2 10,0 9,8 9,7 9,5 9,2 9,0 8,9 8,7 8,5 8,3 8,2 8,1 8,0 7,8 7,7 7,5 1000 10,1 9,9 9,7 9,5 9,3 9,1 8,9 8,7 8,5 8,4 8,2 8,0 7,9 7,8 7,6 7,5 7,3 7,2 7,1 1500 9,5 9,3 9,1 8,9 8,7 8,6 8,4 8,2 8,0 7,9 7,7 7,6 7,4 7,3 7,2 7,1 6,9 6,8 6,6 7,8 7,4 7,0 6,6 7,6 7,2 6,8 6,4 Valores de ODmin de acordo com classe Classe (águas doces) OD mg/l Classe 1 6 Classe 2 5 Classe 3 4 1
  2. 2. TRATAMENTO DE ÁGUAS RESIDUÁRIAS CALCULAR: Passo 1 – Demanda Bioquímica de Oxigênio do Rio (DBOr) Observação: Valor utilizado de acordo com as características do rio. Passo 2 – Coeficiente de desoxigenação (K1): K2 = 3,73 . V0,5 . H-1,5 Explicação: O Coeficiente de reareação é determinado através de diversos métodos. Influenciados pelas características hidráulicas do corpo d’água, vazão entre outros. O processo de reaeração visa estabelecer o equilíbrio entre as trocas gasosas em um sistema líquido coma deficiência do gás dissolvido. Passo 5 – Coeficiente de reaeração corrigido (K2T) Observação: Valor de K1 - Tabela - Esgoto de alta concentração. Explicação: O coeficiente de desoxigenação (K1) é um parâmetro que depende das características da matéria orgânica, além de temperatura e da presença de outras substâncias. Passo 3 – Coeficiente de desoxigenação corrigido (k1t): K1T = K1(20°) . Ѳ(T-20°) Em que: K1T = K1 a uma temperatura T qualquer (d-1); K1(20°) = K1 a uma temperatura T=20°C (d-1) T = temperatura do líquido (°C); Ѳ = coeficiente de temperatura (adimensional) Um valor usualmente empregado de Ѳ é 1,047. Isso significa que o valor de K1 aumenta 4,7 a cada acréscimo de 1°C na temperatura da água. Explicação: A temperatura tem grande influência no metabolismo microbiano, afetando, por conseguinte, as taxas de estabilização da matéria orgânica. Passo 4 – Coeficiente de reaeração (k2) - profundidade do curso d’água H = 1,0m - Velocidade do curso d’água v = 0,35m/s - Logo a fórmula a ser utilizada é a de O’Connor e Dobbins. K2T = K2(20°) . Ѳ(T-20°) Valor usualmente empregado de Ѳ é 1,024. Explicação: A influência da temperatura pode se faz em dois aspectos: Aumento da temperatura reduza concentração de saturação do oxigênio no meio líquido; Aumento da temperatura acelera os processos de absorção do oxigênio (aumentando o K2) Passo 6 – Concentração de saturação de oxigênio (Cs) - temperatura da água: T= 25°C - Altitude= 1000m Tabela Passo 7 – Oxigênio Dissolvido Mínimo Permissível (ODmin) - A partir da classe do corpo d’água temos o ODmin Passo 8 – Concentração de Oxigênio da Mistura (Co) Co = __Qr . ODr + Qe . ODe_ = Qr + Qe Co = concentração inicial de oxigênio, logo após a mistura (mg/l) 2
  3. 3. TRATAMENTO DE ÁGUAS RESIDUÁRIAS ODr = concentração de oxigênio dissolvido no rio, a montante do lançamento dos despejos (mg/l); Qr = vazão do rio a montante do lançamento dos despejos (m3/s) ODe= concentração de oxigênio dissolvido no esgoto, a montante do lançamento dos despejos (mg/l) Vazão de esgotos (Qe); Explicação: cálculo da concentração e déficit de oxigênio no rio após a mistura com o despejo. DBO5o = __Qr . DBOr + Qe . DBOe__ Qr + Qe Explicação: Cálculo da DBO5 e da demanda última no rio após a mistura com o despejo Passo 12 – Demanda última de oxigênio, logo após a mistura (Lo) L0 = DBO50 . KT Passo 9 – Déficit de Oxigênio (Do) Passo 13 – Tempo crítico (tc) Do = Cs – Co Do = Déficit inicial de oxigênio, logo após a mistura (mg/l) Cs = concentração de saturação de oxigênio (mg/l) Co = Concentração de oxigênio, logo após a mistura (mg/l) Explicação: cálculo da concentração e déficit de oxigênio no rio após a mistura com o despejo Passo 10 – Constante de transformação da DBO5 a DBO última (Kt) KT = __DBOu__ = ___1___ DBO5 1 – e-5k DBO5 = Concentração de DBO5, logo após a mistura (mg/l); L0 = DBOu =Demanda última de oxigênio, logo após a mistura; DBOe = Concentração de DBO5, do esgoto (mg/l); KT = constante para transformação da DBO5 a DBO última Explicação: Cálculo da DBO5 e da demanda última no rio após a mistura com o despejo Passo 11 – Concentração de DBO5, logo após a mistura (DBO5o) tC  K  D x K 2 - K1   1 x ln  2 x 1 - 0  K 2  K1 L0 x K1    K1  Explicação: Cálculo do tempo crítico (tempo onde ocorre a concentração mínima de oxigênio dissolvido) Passo 14 – Distância Crítica (dc) dc = tc . v . 86400 Explicação: distância em que uma partícula gasta para percorrer determinado trecho em função do tempo e da velocidade a ser vencida. Depende do regime hidráulico do corpo d’água. Passo 15 – Déficit Critico (Dc) K DC  1 x L 0 x e -K1 .tc K2 Passo 16 – Concentração Crítica de Oxigênio dissolvido (Cc) Cc = Cs – Dc Explicação: Cálculo do déficit crítico e da concentração crítica de oxigênio. Ao longo da curva 3
  4. 4. TRATAMENTO DE ÁGUAS RESIDUÁRIAS de OD, um ponto é de fundamental importância: o ponto no qual a concentração de oxigênio atinge o mínimo valor. Este é denominado o tempo crítico, e a concentração de oxigênio, a concentração crítica. O conhecimento da concentração crítica é fundamental, pois é baseado nela que se estabelece a necessidade do tratamento dos esgotos. Caso ocorra uma concentração negativa de oxigênio dissolvido, apesar de ser matematicamente possível, não tem significado físico. Passo 17 – Perfil de Oxigênio Dissolvido ao longo do tempo e da distancia Ct = Cs - K1 . Lo (e–k1.t – e-k2.t) + Do . e –k2.t k2 – K1 A equação possibilitara plotar num diagrama o perfil de oxigênio dissolvido ao longo do tempo (em dias) e da distância (em quilômetros). A velocidade média do rio deverá ser transformada de m/s para Km/dia da seguinte forma: Velocidade em km/d = velocidade em m/s (multiplicar por 86,40) – 0,35.86,4 = 30,24km/d Preencher a tabela contendo os intervalos prédefinidos de DISTÂNCIA (KM) E TEMPO (DIAS) e, posteriormente, plotar os gráficos da Concentração de oxigênio (Ct) em relação ao Tempo (t) e a distancia (d). Distância (d) Km Tempo (t) Dias t = __d__ = __d__ V 30,24 0 1 2 3 4 20 70 80 90 100 120 140 160 Gabarito Passo Resposta 1 2,00 mg/l 2 0,45d-1 3 0,566 d-1 4 2,21 d-1 5 2,49 d-1 6 7,5mg/l 7 5mg/l 8 6,72mg/l 9 0,78mg/l 10 1,0627 11 119,62mg/l 12 127,122mg/l 13 0,759d 14 22952,16m 23km 15 18,79mg/l 16 -11,29mg/l – 0,0mg/l Concentração de Oxigênio (Ct) mg/l 4
  5. 5. TRATAMENTO DE ÁGUAS RESIDUÁRIAS GABARITO 5

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