Tratamento de Efluentes de Indústria de Suco de Laranja docx

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UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO
Faculdade de Zootecnia e Engenharia de
Alimentos
Departamento de Engenharia de Alimentos
Projeto da Disciplina de Tratamento de Resíduos (ZEA0966)
Tratamento de Efluentes da Indústria de Suco de Laranja
Carlos Antonio Cardoso de Souza 9038590
Camila Hidalgo de Almeida 9050715
Gabryella Ferraz Fachini 9878656
Julia Augusta Pina dos Santos 8930520
Nicholas Kiyuna 9785527
Paulo José Gonçalo da Silva 9286090
Sara Mancin de Souza 8600758
Yasmin Elise de Oliveira 9020072
Prof. Drª. Giovana Tommaso
Pirassununga – SP
Novembro/2019
SUMÁRIO
SEÇÃO 1 - INFORMAÇÕES GERAIS 3
1.1. Atividade da Empresa 3
1.2. Medidas de Produção mais Limpa 5
1.3. Produção mais limpa (P+L) 6
1.4. Localização da Indústria 7
1.5. Caracterização Quantitativa e Qualitativa dos Efluentes 8
SEÇÃO 2 - PROPOSIÇÃO DA ETE 9
2.1. Tratamento Preliminar 10
2.1.1. Gradeamento e Peneiramento 11
2.1.2. Calha Parshal 11
2.1.3. Caixa de Areia 12
2.1.4. Tanques de Retenção de Óleo e Gorduras 13
2.2. Tratamento Primário 13
2.3. Tratamento Secundário 16
2.3.1 Lagoa de estabilização facultativa 17
2.3.2 Sistema Australiano 18
2.3.2.1 Lagoa anaeróbia 18
2.3.2.2 Lagoa facultativa 18
2.3.3 Reator UASB 19
2.3.4 Filtro anaeróbio 20
2.3.5 Lodos ativados 20
2.3.6 Combinações 22
2.3.6.1 Reator UASB + Lagoa facultativa 22
2.3.6.2 Reator UASB + Lodos ativados 22
2.3.6.3 Filtro Anaeróbio + Lagoa facultativa 23
2.3.6.4 Filtro anaeróbio + Lodos ativados 23
2.3.7 Comparações entre os tratamentos 23
2.4. Tratamento Terciário 25
Figura 5. Fluxograma de tratamentos 26
SEÇÃO 3 - DESENVOLVIMENTO DE CÁLCULOS 27
3.1. Relações Fundamentais 27
3.2 Tratamento Preliminar 27
3.2.1. Dimensionamento da grade 27
3.2.2 Dimensionamento da calha Parshall 29
3.2.3 Caixa de areia 29
3.2.4 Caixa de gordura 30
3.3 Cálculo do Decantador Primário 30
3.4 Tratamento Secundário 31
3.4.1. Lagoa Estabilização Facultativa 31
3.4.2. Sistema Australiano 32
3.4.2.1. Lagoa Anaeróbia 32
3.4.2.2. Lagoa Facultativa (estabilização) 33
3.4.3. Reator UASB 34
3.4.4. Filtro Anaeróbio 36
3.4.5. Lodos ativados 37
3.4.6. Combinações 39
3.4.6.1. UASB + lagoa facultativa 39
3.4.6.2. UASB + lodos ativados 40
3.4.6.3. Filtro anaeróbio + lagoa facultativa 41
3.4.6.4. Filtro anaeróbio + lodos ativados 42
SEÇÃO 4 - CONCLUSÃO 44
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 45
SEÇÃO 1 - INFORMAÇÕES GERAIS
1.1. Atividade da Empresa
A empresa realiza o processamento do suco de laranja desde o recebimento da
matéria prima, por meio de serviço terceirizado, até seu envase em garrafas plásticas
previamente sanitizadas que, posteriormente, serão enviadas para uma logística de
distribuição. A empresa é altamente automatizada e conta com 36 funcionários
responsáveis pelo controle e limpeza dos equipamento O funcionamento da empresa e
a linha de processo é de segunda a sexta, em horário comercial, das 06:00 até às
18:00. A figura 1 ilustra o fluxograma de processo principal com as etapas em que os
resíduos são transformados em subprodutos.
3
Figura 1. Fluxograma total do aproveitamento da matéria prima.
Fonte: CETESB, 2005.
4
1.2. Medidas de Produção mais Limpa
De acordo com Mascarenhas e Costa (2011), uma empresa afeta
consideravelmente a sociedade em que está localizada, tanto no aspecto social quanto
ambiental. Por isso, no decorrer dos anos, criou-se o conceito de responsabilidade
social e ambiental. Este, é definido por tais autoras como um processo contínuo e
progressivo que envolve a cooperação da empresa para interagir com a comunidade
sobre questões sociais e ambientais.
A gestão social engloba outros conceitos tais como cidadania, desenvolvimento,
sustentabilidade, ética e ativismo social. Já a gestão ambiental visa a qualidade
ambiental ou o equilíbrio entre as atividades da empresa e o ecossistema onde tais
atividades se inserem (MASCARENHAS; COSTA, 2011).
Atualmente, a gestão socioambiental é incluída em toda empresa que queira
estar dentro dos padrões legais (MASCARENHAS, 2011). O Brasil é o maior produtor e
exportador mundial de suco de laranja e de seus subprodutos, estando a maior
concentração de produção no Estado de São Paulo. Uma indústria de tal porte, gera
uma grande quantidade de resíduos, sendo necessário o correto descarte destes
(BÜRGERS, 2011).
A produção de suco de laranja tem seus resíduos minimizados, pois é possível
aproveitamento desde o suco da fruta, até sua casca e bagaço para produção de óleo
essencial e ração, respectivamente (BÜRGERS, 2011). A Figura 2 mostra os
rendimentos do processamento.
Figura 2. Rendimento teórico de produtos e subprodutos da laranja a partir de 100 kg.
Fonte: YAMANAKA, 2005, p.17.
5
Todos os produtos e subprodutos são encaminhados para outras empresas ou
para o comércio. Os resíduos sólidos gerados como: frutos fora de padrão, cascas e
sementes, polpa, etc são aproveitados no processamento de fabricação de farelo. O
óleo essencial retirado da casca da laranja é encaminhado para indústrias de
alimentos, bebidas e cosméticos. O d-limoneno é enviado para fábrica de rações, tintas
e solventes (YAMANAKA, 2005).
De acordo com Yamanaka (2005), os principais impactos ambientais causados
pelas indústrias de processamento de suco de laranja são:
· Insumos como a água usada para várias operações, a cal ou hidróxido de
potássio: para a produção de farelo de polpa cítrica, e bagaço-de-cana como
combustível das caldeiras; óleo BPF usado nas caldeiras e secadores
rotativos; energia elétrica.
· Efluentes líquidos.
· Material particulado: material proveniente das operações com queima de
combustível (cinzas e fuligens das caldeiras e secadores e fragmentos do
bagaço de laranja na sua manipulação no secador de ração).
· Compostos voláteis.
· Resíduos orgânicos do processo (polpa, sementes, bagaço e cascas).
A água utilizada na empresa para o processamento, em contato ou não com o
produto, é enviada para uma estação de tratamento. Neste sistema, passa por filtração,
correção de pH, remoção de partículas em suspensão, decantação e desinfecção.
Os efluentes líquidos gerados em indústrias cítricas possuem alta carga
orgânica, por isso, os sistemas de tratamento usados são os biológicos - em geral
lodos ativados e lagoas.
1.3. Produção mais limpa (P+L)
Yamanaka (2005) sugere alguns processos de produção mais limpa (P+L) para o
setor, dentre os quais, podemos aderir:
· Redução do uso de produtos químicos para acerto de pH.
· Reuso da solução cáustica saturada na fabricação de ração.
· Recuperação da soda cáustica da solução de limpeza.
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· Pré-concentração do suco de laranja por Osmose Reversa.
· Automação do processo de lavagem dos equipamentos.
· Primeira limpeza das tubulações de transporte de FCOJ através de PIGs.
· Uso de equipamento de oxidação térmica regenerativa RTO (do inglês
regenerative thermal oxidizer).
· Utilização de enzimas para aumentar o rendimento de extração do suco e
do óleo essencial de laranja.
1.4. Localização da Indústria
A indústria de suco de laranja fica na cidade Pirassununga e os efluentes
tratados são destinados para o Rio Mogi Guaçu de classe 2. Segundo a ANA (Agência
Nacional de Águas), um rio de classe 2 é o segundo no quesito qualidade e uso mais
exigente. Isso significa que a água dele deve possuir a qualidade suficiente para que
possa servir para consumo humano após um tratamento convencional, no que se diz
respeito a irrigação, pode ser utilizada em hortaliças, frutíferas, e pode ser empregada
em parques, jardins, campos de esporte e lazer (ANA, 2018).
De acordo com o Decreto 8468 de 08 de setembro de 1976, artigo 11, nas águas
de classe 2 não poderão ser lançados efluentes, mesmo tratados, que prejudiquem sua
qualidade pela alteração dos seguintes parâmetros ou valores:
I - virtualmente ausentes:
a) Materiais flutuantes, inclusive espumas não naturais;
b) Substâncias solúveis em hexana;
c) Substâncias que comuniquem gosto ou odor;
d) No caso de substâncias potencialmente prejudiciais, até os limites máximosna
Tabela 1.
Tabela 1. Limites de substâncias potencialmente prejudiciais.
Substância Concentração emmg/L Substância
Concentração em
mg/L
Amônia 0,5 de N Estanho 2
7
Arsênico 0,1 Fenóis 0,001
Bário 1 Flúor 1,4
Cádmio 0,01 Mercúrio 0,002
Cromo 0,05 Nitrato 10
Cianeto 0,2 Nitrito 1
Cobre 1 Selênio 0,01
Chumbo 0,1 Zinco 5
Fonte: ESTADUAL, 1976.
De acordo com Tavares, et al. (1998) os efluentes da indústria de suco de
laranja consistem em:
● Resíduos Sólidos: São as cascas, sementes e polpas.
● Resíduos Líquidos: Denominada de “água amarela” é formada por
proteínas, óleos essenciais, pectinas, açúcares, ácidos orgânicos e sais,
rica em matéria orgânica.
1.5. Caracterização Quantitativa e Qualitativa dos Efluentes
Processamento de 52.548,7027 caixas/dia de 40,8kg com 33 laranjas cada.
Quadro 1. Caracterização média de efluente bruto
Constituinte Concentração
(mg/L)
Vazão (m³/d) 190,22
Sólidos Suspensos Totais 248
8
Sólidos Suspensos Fixos 24,8
Sólidos Suspensos Voláteis 223,2
DBO5 2581,64
DQO 5050,32
Nitrogênio Total 36,4
Fósforo Total 2,02
PH 6,17
Óleos e graxas 55
Fonte: CETESB, 2005.
SEÇÃO 2 - PROPOSIÇÃO DA ETE
As indústrias de bebidas geram grandes volumes de efluentes com elevadas
cargas orgânicas. Os efluentes são gerados nas etapas de limpeza da matéria-prima,
de garrafas retornáveis, equipamentos, pisos e veículos e também durante o
processamento da bebida (VENTURINI, 2011).
Os efluentes agroindustriais, se despejados em corpos d’água sem o devido
tratamento, podem alterar a capacidade de autodepuração, iniciar ou piorar um
processo de eutrofização e/ou contaminar o local onde foi lançado com organismos
patogênicos. Todos esses efluentes são passíveis de tratamento biológico, pois a
relação DBO:DQO desses efluentes é facilmente biodegradável. Assim, com essa
informação básica, no momento de concepção do projeto de uma estação de
tratamento de efluentes (ETE) para uma empresa de bebidas, já se parte do
pressuposto que uma etapa biológica será necessária para se tratar o efluente gerado
(VENTURINI, 2011).
As características do efluente gerado variam com o tipo de bebida fabricada e o
processo utilizado pela empresa. Efluentes de indústrias de sucos cítricos se
caracterizam por ter elevado teor de matéria orgânica. As indústrias de sucos cítricos,
na sua grande maioria, destinam seus efluentes à Estação de Tratamento, onde os
mesmo são tratados por processos físicos, químicos e biológicos (VENTURINI, 2011).
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O tratamento de efluentes é dividido em quatro etapas: tratamento preliminar,
tratamento primário, tratamento secundário e tratamento terciário, que compreendem
processos químicos e biológicos e operações físicas, como explicado a seguir
(VENTURINI, 2011).
Para determinarmos quantos tratamentos teremos na estação de tratamento de
efluentes calculamos alguns parâmetros. O primeiro é referente a biodegradabildiade
da fração orgânica presente nas água residuárias. Foi obtido um valor de 0,511 para a
razão DBO:DQO, sendo assim o tratamento biológico é possível, contudo, é necessário
fazer correções físico-químicas.
Para verificarmos se é necessário suplementação de nitrogênio e fósforo,
calculamos a relação DBO:N:P, que foi de 100:1,4:0,078 e a relação de DQO:N:P, que
foi de 500:3,6:0,199. O resultado dessas proporções se apresentaram insatisfatórias,
portanto, é necessário suplementar nitrogênio e fósforo tanto no tratamento aeróbico
quanto no anaeróbico.
Pelos resultados dos cálculos, inferimos que a ETE terá tratamento preliminar,
tratamento primário, tratamento secundário e tratamento terciário.
2.1. Tratamento Preliminar
A função do tratamento preliminar consiste na remoção dos sólidos grosseiros
que possam prejudicar os próximos tratamentos danificando válvulas, bombas ou
promovendo o entupimento. Depois que os sólidos são extraídos podem ser
encaminhados, de acordo com a sua composição, aos aterros industriais,
compostagem, incineração ou até usinas de reciclagem. No tratamento preliminar, são
utilizados processos como gradeamento, desarenadores, tanques de remoção de
óleo/gordura e peneiramento (VENTURINI, 2011).
2.1.1. Gradeamento e Peneiramento
Utiliza-se de gradeamento para a remoção de sólidos grosseiros. Tratando-se de
uma indústria de sucos cítricos, ficam retidos nessa grade as cascas dos frutos. Após o
gradeamento, será instalado no sistema um desarenador para a remoção de sólidos
com diâmetros inferiores aqueles removidos pelas grades, no entanto, superior ao
10
diâmetro dos sólidos dissolvidos contida nos efluentes domésticos. Assim, auxiliando
também a não comprometer o conjunto de bombas, tubulações e os próprios aeradores
(CIESIELSKI, 2011).
Depois de realizar os cálculos que podem ser observados na seção 3, obteve-se
os resultados que podem ser visualizados no Quadro 2.
Quadro 2. Resultados Obtidos para o Gradeamento e Peneiramento
Área do Canal 4,6 m²
Lâmina d’água para grade limpa 0,0219 m
Lâmina d’água para grade suja 0,0538 m
Perda de Carga grade limpa 0,0105
Perda de Carga grade suja 0,0423
Jusante da grade 0,0115 (não há perda de carga)
Fonte: Autoria Própria
2.1.2. Calha Parshal
A função da calha parshal é medir a vazão dos efluentes e os afluentes em
Estações de Tratamento de Água e Esgoto. Como finalidade secundária, pode-se
utilizar a Calha Parshall como misturador de produtos químicos (VENTURINI, 2011).
Pode se citar como vantagens da utilização de calhas parshal a não necessidade de
energia elétrica
Depois de realizar os cálculos que podem ser observados na seção 3, obteve-se
os resultados que podem ser visualizados no Quadro 3.
Quadro 3. Resultados Obtidos para a Calha Parshal
Altura máxima 0,0719 m
Altura Mínima 0,0517
Calha 0,0214 m
Fonte: Autoria Própria
2.1.3. Caixa de Areia
Na caixa de areia são removidos os sólidos pesados, de gravidade específica ou
velocidade de sedimentação consideravelmente maiores que sólidos orgânicos, de fácil
11
decomposição. Esses sólidos são provenientes das etapas de lavagem das frutas e
piso e devem ser removidos para se evitar abrasão e entupimento de válvulas e
tubulações e quebra de bombas. A velocidade de efluente na caixa de areia deve ficar
entre 0.15 m/s e 0.4 m/s. Em velocidades muito baixas, pode haver precipitação de
matéria orgânica e a caixa poderá exalar mau cheiro, em velocidades mais altas,
haverá arraste de areia (VENTURINI, 2011).
Depois de realizar os cálculos que podem ser observados na seção 3, obteve-se
os resultados que podem ser visualizados no Quadro 4.
Quadro 4. Resultados Obtidos para Caixa de Areia
Altura ùtil da Caixa de Areia 0,0505 m
b 0,01320 m
L 0,7974 m
L final 1,1962 m
Fonte: Autoria Própria
2.1.4. Tanques de Retenção de Óleo e Gorduras
A separação da fase aquosa e oleosa é finalidade dos tanques de retenção de
óleo e gordura. Dessa forma, impede-se o entupimento de tubulações impede-se que
ocorra a inibição de processos de tratamento biológico. Em indústrias de bebidas, óleos
e gorduras são provenientes dos lubrificantes utilizados em esteiras, esgotos de
restaurantes e refeitórios, oficinas mecânicas e pátio de manobra de caminhões. Estes
materiais flotam naturalmente por apresentarem densidade menor que a da água;
assim, o princípio de funcionamento desses tanques consiste na retenção tranquila do
efluente, sem agitação, e remoção da fase oleosa pela parte superior e da fase aquosa
pela parte inferior do tanque. Os resíduos graxos de ETE, podem ser destinados à
produção de biodiesel ou queima em caldeiras (CIESIELSKI, 2011).
Depois de realizar os cálculos que podem ser observados na seção 3, obteve-se
os resultados que podem ser visualizados no Quadro 5.
Quadro 5. Resultados Obtidos para Caixa de Gordura
As 0,9 m²
12
V 3,6 m³
I 0,94 m
HCX 4 m
Vazão Volumétrica 0,792 m3/h
Fonte: Autoria Própria
2.2. Tratamento Primário
No tratamento primário é feita a remoção de sólidos em suspensão e, caso
necessário, o ajuste de pH. O objetivo dessa remoçãoé evitar o entupimento de
encanamentos, tubulações e válvulas e a quebra de bombas. Nesta etapa, são
utilizados os decantadores primários, flotadores, tanques de correção de pH, tanque de
equalização de coagulação e floculação (VENTURINI, 2011).
Contudo, para este tratamento, destinado à indústria de suco de laranjas, será
utilizado apenas decantador. O uso de flotador não é necessário pois já temos a caixa
de remoção de gordura no tratamento primário e as concentrações de gordura geradas
nessa indústria são baixas, consequentemente, essa gordura já pode ser todas
removida na caixa de gordura.
Tanques de correção de pH e tanque de equalização de coagulação também
não serão utilizados, pois a utilização destes com o decantador gerará muito lodo;
portanto, fazer esses processos não será necessário porque a remoção da matéria
orgânica será removida completamente nos próximos tratamentos.
A remoção de lodo gerado na estação de tratamento, uma suspensão aquosa de
componentes minerais e orgânicos, da indústria de suco de laranja pode ser
mecanizada ou não. Optou-se por mecanizar essa remoção e o lodo resultante será
enviado para a compostagem e para os aterros sanitários por ser um lodo que ainda
carece de alguns tratamentos.
Para sua remoção, a tubulação de remoção desse lodo deve ter diâmetro
mínimo de 150 mm; a tubulação de transporte do lodo no escoamento por condutos
livre deve ter declividade mínima de 3%; a remoção do lodo do fundo deve
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preferencialmente, ser feita de modo a permitir a observação e controle do lodo
removido (BRASIL, 2011).
O poço de acumulação de lodo no fundo do decantador deve ter paredes de
inclinação igual ou superior a 1,5 m na vertical para 1 m na horizontal, terminando em
base inferior com dimensão horizontal de 0,60 m (abnt).
Dimensionando o decantador convencional, a vazão de entrada deste
equipamento é inferior de 1,0 m3/s. A Quadro 6 apresenta todos os dados já obtidos e
adotados para dimensionar o decantador. A Figura 3 apresenta um exemplo de
decantador convencional.
Figura 3. Decantador
Fonte: CETESB, 2005.
Quadro 6. Valores adotados para dimensionamento
Vazão de entrada 190 m3/dia ou 0,002 m3/s
Taxa de escoamento superficial 20 - 60 m3/m2/dia
14
Altura do decantador 4,0 m
Relação L:B 4
Densidade (água em temperatura de 25ºC) 997,05 kg/m3
Viscosidade (água em temperatura de 25ºC) 0,8903 cP
Velocidade de sedimentação dos flocos 40m/dia
Número de unidades de sedimentação 04
Profundidade da lâmina líquida 4,5 m
Fonte: Autoria própria.
Após todo o dimensionamento, a Quadro 7 apresenta os resultados finais do
dimensionamento deste decantador. O dimensionamento foi adequado pois o número
de Reynolds conferiu com o valor de referência (menor ou igual à 20.000) e a taxa de
escoamento superficial, após verificação foi de 39,98 m3/m2/dia, o que confere com o
apresentado na Quadro 6, que é um valor de 20 a 60 m3/m2/dia.
Quadro 7. Valores de dimensionamento do decantador
Área superficial 4,75 m2
Volume total do decantador 19 m3
Tempo de detenção hidráulico 2,4 h
Largura do decantador 4,36 m
Comprimento do decantador 1,09 m
Velocidade horizontal 4,6 m/s
Raio hidráulico 0,48 m
Fonte: Autoria própria.
15
2.3. Tratamento Secundário
Seguinte ao tratamento primário, o secundário tem a função de remover matéria
orgânica dissolvida, e suspensa no meio líquido, através de processos biológicos, tanto
de natureza anaeróbia como aeróbia (VENTURINI, 2011).
A necessidade do tratamento biológico é dada quando a relação entre DBO e
DQO é inferior a 2, sendo que quando maior que 4, é indicado realizar o tratamento
físico-químico, e entre 2 e 4 realiza-se correção físico-química de forma a reduzir o
valor da relação tendenciando para a necessidade do tratamento secundário.
(VENTURINI, 2011).
Tendo-se os valores de DBO (2,58164 kg/m3) e DQO (5,05032 kg/m3), foi
analisada a necessidade do tratamento secundário a partir da relação citada, entre as
demandas obtendo-se o valor de 0,51, sendo, portanto necessário o tratamento
secundário do efluente.
Para maior eficiência os tratamentos são combinados, tendo também a
vantagem de reduzir espaço, custo e tempo para o tratamento. Dessa forma foram
analisados separadamente os tratamentos, lagoa de estabilização facultativa, sistema
australiano, reator UASB, filtro anaeróbio e lodos ativados, usando as relações iniciais
de DBO e DQO obtidas do efluente. Em seguida, foram analisadas as combinações,
reator UASB com lagoa facultativa, ou lodos ativados na sequência e filtro anaeróbio
com também, ou lagoa facultativa ou lodos ativados.
Para o dimensionamento foi utilizada a vazão de entrada nos tratamentos de
190,22 m3/dia e a DBO de 2,58164 kg/m3. Os cálculos estão demonstrados na seção 3.
2.3.1 Lagoa de estabilização facultativa
Foi utilizada para dimensionamento das lagoas de estabilização facultativas (LF)
a taxa de aplicação superficial (TAS) de 240, de um intervalo de 120 a 240, por ser a
taxa máxima recomendada para regiões de inverno e insolação moderada, como é o
caso de Pirassununga. A altura da lagoa pode variar de 1,5 a 3 metros, sendo utilizada
2m. Os parâmetros mencionados foram retirados do slide de aula da Professora
Doutora Giovana Tommaso. O dimensionamento está representado na tabela a seguir:
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Quadro 8. Dimensionamento da lagoa facultativa
A (m2) H (m) V (m3) TDH (dia) S (kg/m3) η
20461,65 2 40923,3 215 0.024 0,9905
Fonte: Autoria própria.
De acordo com Tommaso, a área da lagoa não deve ser superior a 150.000 m2
sendo, portanto, a área conforme e praticável, porém o tempo de detenção hidráulico
(TDH), variável que indica o tempo que os microrganismos presentes no tratamento
levarão para estabilizar a matéria orgânica, não pode ultrapassar o limite aceitável que
se encontra entre 15 e 45 dias, sendo, portanto necessário combinar outro tratamento
para se atingir uma maior eficiência de remoção.
2.3.2 Sistema Australiano
Este tratamento é composto por duas lagoas, sendo a primeira anaeróbia e a
seguinte facultativa, removendo cinquenta por cento da matéria orgânica na primeira
lagoa e o restante na próxima. Apresentando a capacidade de economizar até um terço
de área, quando comparado apenas com uma lagoa facultativa. Os dados obtidos são
mostrados na tabela a seguir e os cálculos anexados à este trabalho.
2.3.2.1 Lagoa anaeróbia
Para o dimensionamento da lagoa anaeróbia (LAN), foi utilizado os dados
demonstrados no Quadro 9 a seguir e uma DQO de 5,0532 kg/m3.
Quadro 9. Dimensionamento da lagoa anaeróbia do sistema australiano
A (m2) H (m) V (m3) TDH (dia) S (kg/m3) η
640,813 5 3204,065 16,84 1,29082 0,50
Fonte: Autoria própria.
O tempo de detenção hidráulico para lagoas anaeróbias segundo Tommaso,
deve variar entre 3 e 6 dias, tendo então ultrapassado o tempo ideal. Foi utilizado a
carga orgânica volumétrica (COV) máxima de 0,3 kg.DQO.m-3.dia-1, do intervalo de 0,1
a 0,3 de forma a utilizar o maior limite para que as bactérias se reproduzam.
17
2.3.2.2 Lagoa facultativa
Os dados obtidos do dimensionamento foram demonstrados no quadro 10, onde
se deram a partir da mesma taxa de aplicação superficial e altura para a lagoa
facultativa apenas.
Quadro 10. Dimensionamento da lagoa facultativa do sistema australiano
A (m2)) H (m) V (m3) TDH
(dias)
K26ºC S (kg/m3) η
10230,8 2 20461,65 107,6 0,49 0,024 0,99
Fonte: Autoria própria.
Comparando o sistema australiano com o da lagoa facultativa, notou-se que a
eficiência de remoção se manteve em 99%, o tempo de detenção hidráulico total de
124,4 dias, foi reduzido, assim como a área utilizada, passando de 20461,65 m2 para
11031 m2. Porém, os tempos de detenção hidráulicos não se enquadram de acordo
com a literatura.
2.3.3 Reator UASB
O reator UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) é um reator como o próprio
nome diz, de fluxo ascendente de efluente que é tratado quando passa através de um
leito de lodo, sendo que este realiza tratamento anaeróbio tendo em seu produtofinal,
além do efluente tratado, produção de gás (CHERNICHARO, 2007).
A carga orgânica volumétrica (COV) utilizada para o dimensionamento do reator
foi de 6 kg. DQO.m-3.dia-1, e sua eficiência é de 70%
Quadro 11. Dimensionamento do reator UASB
Vútil (m3) Velup (m/h) A (m2) Asslg (m2) D (m) Hsslg (m)
160,2 1 7,93 6,34 2,84 1,42
Hútil (m) Htotal (m) DQO (kg/m3) TDH (dias) S (kg/m3)
18
20,21 21,63 1.52 0,8 0,774
Fonte: Autoria própria.
A velocidade ascensional utilizada foi de 1 m.h-1, para garantir a retenção do
lodo floculento no reator, por conta disso e da carga orgânica volumétrica, o reator em
questão atingiu 21,6 metros de altura, com 2,84 metros de diâmetro.
2.3.4 Filtro anaeróbio
Entende-se como filtro anaeróbio (FAN) um tanque contendo um material inerte,
podendo ser brita 4, por exemplo, formando um leito fixo, onde os microrganismos se
desenvolvem formando um filme biológico, além de flocos ou grânulos. Os compostos
orgânicos do efluente que entra em com essa biomassa são convertidos em produtos
intermediários finais, metano e dióxido de carbono.(GONÇALVES et al, 1995).
A seguir, no Quadros 12, são demonstradas as variáveis para o
dimensionamento do filtro (apresentado no Quadro 13), sendo 0,5 m a altura do fundo
falso (Hff), 1,8 m a altura livre (Hl) e 1 m/h a velocidade ascendente.
Quadro 12. Parâmetros para dimensionamento do filtro anaeróbio
Hff (m) Hl (m) COV (kg
DQO/m3.dia)
Vel asc ref (m/h) ε η
0,5 1,8 1,6 1 0,4 0,8
Fonte: Autoria própria.
Quadro 13. Dimensionamento do filtro anaeróbio
Vtotal
(m3)
Ht
(m)
At
(m2)
Au (m2) Vel asc
(m/h)
Qrec
(m3/h)
Vútil
(m3)
TDH
(h)
S
(kg/m3)
600,8 2,3 261,2 104,48 0,0758 96,55 318,7 40,2 1,0164
Fonte: Autoria própria.
19
2.3.5 Lodos ativados
O sistema de lodos ativados (LA) é um processo aeróbio onde é fornecido
oxigênio para o meio, através de um sistema de aeração que pode ser por ar difuso ou
aeração superficial, promovendo a mistura dos flocos bacterianos com o efluente, de
forma a promover o consumo da matéria orgânica por esses microrganismos. Em
seguida essa mistura é encaminhada para um decantador onde o lodo depositado é
recirculado para o tanque de aeração e o sobrenadante descartado.
A Figura 4 fornece os parâmetros, observados no Quadro 14, que auxiliam no
dimensionamento do sistema, apresentado no Quadro 15.
Figura 4. Parâmetros para o dimensionamento de lodos ativados
Fonte: Autoria própria.
Os parâmetros do quadro 14 foram retirados da figura 4, de acordo com o
coeficiente de síntese celular (Y), a taxa máxima de utilização de substrato por unidade
de massa de microrganismos (K), idade do lodo, cujos valores são encontrados no
quadro 14.
Quadro 14. Parâmetros para dimensionamento de lodos ativados
20
η
SR
Idade
do lodo
(dias)
Y(g/
g)
K
(dia-1
)
SS/
SR
SSV
/SS
O2/S
R
Xv*V/
SR
Xv
(kg/m3
)
H
(m)
η
0,95 6 0,6 0,8 0,87 0,76 0,83 2,67 3,5 4 0,5
Fonte: Autoria própria.
Quadro 15. Dimensionamento do tratamento de lodos ativados
SR (kg
DBO/dia)
SS (kg
SS/dia)
SV (kg
SS/dia)
O2
(kg/dia)
V (m3) H
(m)
A (m2) S (kg/m3)
466,5 405,9 308,4 387,2 355,9 4 89 1,29
Fonte: Autoria própria.
2.3.6 Combinações
2.3.6.1 Reator UASB + Lagoa facultativa
Quadro 16. Dimensionamento da lagoa facultativa após UASB
A (m2) H
(m)
V (m3) TDH
(dia)
S
(kg/m3)
η
6138,5 2 12277 64,5 0,02376 0,99
Fonte: Autoria própria.
2.3.6.2 Reator UASB + Lodos ativados
Quadro 17. Dados para dimensionamento de lodos ativados após UASB
SS/S
R
SSV/S
S
O2/SR Xv*V/
SR
0,96 0,79 0,7 1,07
Fonte: Autoria própria.
21
Quadro 18. Dimensionamento de lodos ativados após UASB
SR (kg
DBO/dia)
SS (kg
SS/dia)
SV (kg
SS/dia)
O2
(kg/dia)
V (m3) A
(m2)
S
(kg/m3)
η
139,96 134,36 106,14 97,97 42,8 10,7 1,29 0,99
Fonte: Autoria própria.
2.3.6.3 Filtro Anaeróbio + Lagoa facultativa
Quadro 19. Dimensionamento da lagoa facultativa após o filtro anaeróbio
A (m2) H
(m)
V (m3) TDH
(dia)
S
(kg/m3)
η
4092,3 2 8184,7 43 0,02340 0,95
Fonte: Autoria própria.
2.3.6.4 Filtro anaeróbio + Lodos ativados
Quadro 20. Dimensionamento de lodos ativados após o filtro anaeróbio
SR (kg
DBO/dia)
SS (kg
SS/dia)
SV (kg
SS/dia)
O2
(kg/dia)
V (m3) H
(m)
A
(m2)
S
(kg/m3)
η
93,31 89,57 70,76 65,31 28,52 4 7,1 0,508 0,8
Fonte: Autoria própria.
2.3.7 Comparações entre os tratamentos
Para critério de comparação entre os diversos tratamentos, foi elaborado o
Quadro 21, levando em consideração a área, tempo de detenção hidráulica, DBO na
saída do tratamento e a eficiência total.
Quadro 21. Comparação entre os tratamentos
22
A (m2) TDH
(dia)
S
(kg/m3)
η
LF 20462 215 0,024 0,99
SA-LAN 801 16,8 1,29 0,5
SA-LF 10231 107,6 0,024 0,99
UASB
7,93 0,8 0,774 0,7
FAN 261,2 40,2 h 1,0164 0,8
LA 89 - 1,29 0,5
UASB+LF
6138,5 64,5 0,0237
6
0,99
UASB+LA 10,7 - 0,3872 0,99
FAN+LF 4092,3 43 0,0234 0,99
FAN+LA 7,1 - 0,5082 0,80
Fonte: Autoria própria.
De acordo com o artigo V da Seção II do Capítulo II do Decreto 8468, a DBO 5
dias, 20°C do efluente lançado deve ser no máximo de 0,06 kg/m3. Com isso, é
possível verificar que a maior parte dos tratamentos engloba esse parâmetro.
Tendo em vista encontrar a melhor opção dentre os tratamentos, observamos
que o tratamento com filtro anaeróbio seguido da lagoa facultativa, atingem a menor
DBO (0,0234 kg/m3) em menor tempo, 43 dias, tendo eficiência de 99%, sendo por isso
a melhor opção por ser possível realizar o lançamento segundo os parâmetros legais,
em menos tempo que os demais.
23
24
2.4. Tratamento Terciário
Após realizado o tratamento secundário, os poluentes que ainda restam no
sistema poderão ser removidos através da aplicação do tratamento terciário, que tem
como objetivo complementar a remoção de nutrientes, como a de fósforo e de
nitrogênio (VON SPERLING, 1996). Dessa forma, após efetuar a análise das relações
DBO:N:P e DQO:N:P identifica-se a necessidade, ou a não necessidade, de realização
de tratamento terciário.
Assim, para o presente trabalho, concluiu-se que a relação para DBO:N:P foi de
100:1,4:0,078, porém esta relação deveria ser próxima de 100:5:1, ou seja, para o
processo aeróbio foi necessário fazer suplementação com nitrogênio e fósforo. Além
disso, a relação para DQO:N:P foi de 500:3,6:0,199, mas esta deveria ter sido próxima
a 500:5:1, ou seja, também será necessário fazer suplementação com N e P para o
processo anaeróbio. Portanto, a aplicação de tratamento terciário não se faz
necessária, pois não haverá N e P para serem removidos, apenas acrescidos ao
sistema. Pode-se observar um fluxograma de tratamentos na Figura 5.
25
Figura 5. Fluxograma de tratamentos
Fonte: Autoria própria.
26
SEÇÃO 3 - DESENVOLVIMENTO DE CÁLCULOS
3.1. Relações Fundamentais
DBO/DQO = 2581.68/5050.32 = 0.511
Indicação de processo biológico aeróbio ou anaeróbio
Processo aeróbio DBO:N:P (100:5:1)
2581,68 mg/L : 36,4 mg/L : 2,02 mg/L ( )÷ 25, 3168
Suplementar N e P
100 : 1,4 : 0,078
Processo anaeróbio DQO:N:P (500:5:1)
5050,32 : 36,4 : 2,02 ( )÷ 10, 10064
500 : 3,6 : 0,199
Portanto, deverá suplementar com N e P.
3.2 Tratamento Preliminar
3.2.1. Dimensionamento da grade
a) Adota-se para a grade os valores apresentados no Quadro 22 a seguir:
Quadro 22. Valores adotados para a grade
Espessura (t) 0,95 cm
Largura 5,0 cm
Espaçamento (a) 2,5 cm
Comprimento 2,42
Largura de canal 40 cm
Velocidade de barras 0,6 m/s
Fonte: Autoria própria.
b) Cálculo da área do canal (S(Au)):
27
𝑄 = 𝑣. 𝐴𝑢
𝐴𝑢 = 𝑄𝑣 =
0,002
0,6 = 0, 0033 𝑚²
Conversão de unidades
Q = 214,4 m³/dia = 0,002 m³/s
4,599.10-3m²𝑆 = 𝐴𝑢 (𝑎+𝑡)𝑎 = 0, 0033
(0,025+0,0095)
0,025 =
c) Cálculo das lâminas d’água e das perdas de carga
y1 e hL1 > para grade limpa
y2 e hL2 > para grade suja (50% obstruída)
hL= para𝐵
𝑡
𝑎( )
4
3 . 𝑣
2
2𝑔( ). 𝑠𝑒𝑛 θ θ = 60º
hL1 = 2,42
0,95
2,5( )
4
3 0,62
2. 9,81( ). 32
hL1 = 0,0105 m
hL2 = 2,42
0,95
2,5( )
4
3 1,22
2. 9,81( ). 32
hL2 = 0,0423m
𝑦= 𝑆𝑏 + ℎ𝐿
y1=
4,599.10−3
0,4 + 0, 0105
y1= 0,0219
y2=
4,599.10−3
0,4 + 0, 0423
y2= 0,0538
d) Cálculo da jusante da grade
28
(não há perda de carga)𝑦 = 𝑆𝑏 =
0,0046
0,4 = 0, 0115
3.2.2 Dimensionamento da calha Parshall
a) Cálculo da altura dos níveis
Considera-se k=0,176 e n=1,547
𝑄 = 𝑘. 𝐻𝑛
Além disso, adota-se Qmáx=0,0022.1,35=0,0030 e
Qmin=0,0022.0,80=0,0018.
= 0,0719 m.𝑄𝑚á𝑥 = 0, 176. 𝐻𝑚á𝑥1,547
= 0,0517 m.𝑄𝑚í𝑛 = 0, 176. 𝐻𝑚í𝑛1,547
b) Cálculo da calha
𝑄𝑚á𝑥
𝑄𝑚𝑖𝑛 =
(𝐻𝑚á𝑥−𝑆)
(𝐻𝑚í𝑛−𝑆)
0,0030
0,0018 =
(0,0719−𝑆)
(0,0517−𝑆)
Assim, S=0,0214m
3.2.3 Caixa de areia
a) Altura útil da caixa de areia (Dmax)
𝐷𝑚𝑎𝑥 = 𝐻𝑚𝑎𝑥 − 𝑆𝑝𝑎𝑟𝑠ℎ𝑎𝑙𝑙
𝐷𝑚𝑎𝑥 = 0, 0719 − 0, 0214
𝐷𝑚𝑎𝑥 = 0, 0505𝑚
Adota-se Vesc=0,3 m/s e Vsed=0,019m/s
b) Dimensões da caixa
,assim, b=0,1320m𝑏(𝑙𝑎𝑟𝑔𝑢𝑟𝑎) = 𝑄𝑉𝑒. 𝐷𝑚𝑎𝑥 =
0,002
0,3.0,0505
, assim, L=0,7974m𝐿(𝑐𝑜𝑚𝑝𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜) = 𝑄𝑉𝑠. 𝑏 =
0,002
0,019.0,1320
Lfinal = Lx1,5= 1,1962 m
29
3.2.4 Caixa de gordura
a) Adota-se d=0,5kg/m³, Q=0,002m³/s, gordura=55mg/L.
, assim,𝑉𝑎𝑠𝑐 = 𝑄𝐴𝑠 𝐴𝑠 =
0,002
0,0018 = 0, 9 𝑚²
b) Cálculo do volume
𝑉 = 0, 002. 3600. 0, 5 = 3, 6 𝑚³
c) Área do quadrado
, portanto,𝐴 = 𝑙² 𝑙 = 0, 94 𝑚
𝑉 = 𝐴𝑠. ℎ𝑐𝑥
ℎ𝑐𝑥 = 𝑉𝐴𝑠 =
3,6
0,9 = 4 𝑚
d) Fluxo de gordura na caixa
𝐹𝑙𝑢𝑥𝑜 𝑑𝑒 𝑔𝑜𝑟𝑑𝑢𝑟𝑎 = 0, 002. 3600. 55. 1000 = 396000𝑚𝑔/ℎ = 0, 396 𝑘𝑔/ℎ
𝑉 = 𝑚𝑑 =
0,396
0,5 = 0, 792 𝑚³/ℎ
3.3 Cálculo do Decantador Primário
Decantador convencional porque .𝑄 = 0, 002 𝑚³/𝑠
a) Cálculo de As
= = 4,75 m²𝐴𝑠 = 𝑄𝑞
190 𝑚³/ 𝑑𝑖𝑎
40 𝑚³/𝑚²/𝑑𝑖𝑎
b) Cálculo de L e B
, então𝐿𝐵 = 4 𝐿 = 4𝐵
𝐴𝑠 = 𝐿. 𝐵 = 4𝐵. 𝐵 = 4𝐵²
, portanto, B=1,09 m de comprimento.4𝐵² = 4, 75
, portanto, L=4,36 m de largura.𝐿 = 4. 𝐵
c) Cálculo do volume do decantador
, adotando H=4 m, temos:𝑉 = 𝐿. 𝐵. 𝐻
, portanto, V=19,0 m³𝑉 = 4, 36 . 1, 09 . 4
d) Cálculo do tempo de detenção hidráulico
30
, portanto t=2,4 horas.𝑡 = 𝑉𝑄 =
19 𝑚³
190 𝑚³/𝑑𝑖𝑎 = 0, 1 𝑑𝑖𝑎 . 24ℎ 
e) Verificando a taxa de escoamento superficial
= = 40 m³/m²/ dia𝑞 = 𝑄𝐴𝑠
190 𝑚³/ 𝑑𝑖𝑎
4,75 𝑚²
= 4,36.1,09 = 4,753 m²𝐴𝑠 = 𝐿. 𝐵
Está dentro da faixa (20 - 60 m³/m²/dia)
f) Cálculo da velocidade horizontal
, assim,𝑉ℎ = 𝑄𝐴ℎ =
0,002
𝐻.𝐵 =
0,002
4 . 1,9 𝑉ℎ = 4, 6 𝑚/𝑠
g) Cálculo do raio hidráulico
, dessa forma será considerado𝑅ℎ = 𝐵.𝐻(𝐵+2𝐻) =
1,09 . 4
(1,09 + 2.4) = 0, 48 𝑚
Rh=0,5 m.
h) Verificação do número de Reynolds
𝑅𝑒 = 𝑉ℎ.𝑅ℎν =
𝑉ℎ.𝑅ℎ.ρ
µ =
4,6 . 0,48. 997,05
0,8903
Pelos dados da água a T=25 ºC, Re=2472,75.
Como Re<20000, pode-se usar um decantador convencional.
3.4 Tratamento Secundário
3.4.1. Lagoa Estabilização Facultativa
a) Cálculo da Taxa de Aplicação Superficial
Para os cálculos foram adotados os valores apresentados no
Quadro 23 a seguir.
Quadro 23. Valores adotados para cálculo do TAS.
TAS (KgDBO/ha.dia) Q (m³/dia) So (kg/m³)
240 190,22 2,58164
Fonte: Autoria própria.
31
= 2,0461648 ha𝐴 = 𝑄.𝑆𝑜𝑇𝐴𝑆 =
190,22. 2,58164
240
Como 1 ha = 10.000 m², então A= 20.461,648 m².
b) Cálculo do volume
e considera-se H = 2m.𝑉 = 𝐴. 𝐻
Assim, 𝑉 = 20461, 68 . 2 = 40. 923, 2967 𝑚³ 
c) Cálculo TDH
𝑇𝐷𝐻 = 𝑉𝑄 =
40923,2967 𝑚³ 𝑑𝑖𝑎
190,22 𝑚³ 𝐷𝐵𝑂 = 215, 1366 𝑑𝑖𝑎𝑠
d) Cálculo da DBO de saída (S)
, onde o coeficiente de remoção de DBO (k) é𝑆 = 𝑆𝑜1+ 𝑘*𝑇𝐷𝐻
calculado em função do modelo hidráulico assumido:
KT=K20* (T-20)θ
K26ºC=0,48944
Assim, 𝑆 = 2,581641+ 0,48944*215 = 0, 024287 𝑘𝑔 𝐷𝐵𝑂 𝑒𝑓𝑙𝑢𝑒𝑛𝑡𝑒
e) Cálculo eficiência
η = (𝑆𝑜−𝑆)𝑆𝑜 =
(2,58164−0,024287)
2,58164 = 0, 9905
Assim, η = 99, 05 %
3.4.2. Sistema Australiano
3.4.2.1. Lagoa Anaeróbia
Os dados para os cálculos do sistema australiano se encontram no
Quadro 24 a seguir.
Quadro 24. Dados do sistema australiano
DQO (kg/m³) DBO (kg/m³) Q (m³/dia)
32
5,0532 2,58164 190,22
Fonte: Autoria própria.
a) Cálculo carga orgânica volumétrica (COV)
𝐶𝑂𝑉 = 𝑄.𝑆𝑉
Assume-se COV=0,3 kg DQO/m³.dia
, portanto, V=3.204,065 m³0, 3 = 190,22𝑉
b) Cálculo TDH
𝑇𝐷𝐻 = 𝑉𝑄 =
3204,065 𝑚³ 𝑑𝑖𝑎
190,22 𝑚³ 𝐷𝐵𝑂 = 16, 844 𝑑𝑖𝑎𝑠
c) Cálculo DBO a partir da eficiência
, então , S=1,29082 kg DBO/dia.η = (𝑆𝑜−𝑆)𝑆𝑜 0, 5 =
(2,58164−𝑆)
2,58164
3.4.2.2. Lagoa Facultativa (estabilização)
a) Cálculo da TAS
= 1,023082 ha𝐴 = 𝑄.𝑆𝑇𝐴𝑆 =
190,22. 1,29082
240
Como 1 ha = 10.000 m², então A= 10.230,82 m².
b) Cálculo do volume
e considera-se H = 2m.𝑉 = 𝐴. 𝐻
Assim, 𝑉 = 10. 230, 82 . 2 = 20. 461, 648 𝑚³ 
c) Cálculo TDH
𝑇𝐷𝐻 = 𝑉𝑄 =
20461,648 𝑚³ 𝑑𝑖𝑎
190,22 𝑚³ 𝐷𝐵𝑂 = 107, 568 𝑑𝑖𝑎𝑠
d) Cálculo da vazão de saída (S)
, onde k é calculado em função do modelo hidráulico𝑆 = 𝑆𝑜1+ 𝑘*𝑇𝐷𝐻
assumido:
KT=K20* (T-20)θ
33
K26ºC=0,48944
Assim, 𝑆 = 1,290821+ 0,48944*107,568 = 0, 024068 𝑘𝑔 𝐷𝐵𝑂 𝑒𝑓𝑙𝑢𝑒𝑛𝑡𝑒
e) Cálculo eficiência
η = (𝑆𝑜−𝑆)𝑆𝑜 =
(2,58164−0,024068)
2,58164 = 0, 990677
Assim, η = 99, 06 %
3.4.3. Reator UASB
Para o cálculo do reator UASB foram usados os dados do Quadro 25 a seguir.
Quadro 25. Dados para reator UASB.
Q (m³/dia) DQO (kg) Inclinação (º) Avazia (% de
m²)
COV (kg
DQO/m³.dia)
190,22 5,0532 45 20 6
Fonte: Autoria própria.
a) Cálculo do volume útil
𝐶𝑂𝑉 = [𝐷𝑄𝑂].𝑄𝑉ú𝑡𝑖𝑙
Assim, 𝑉ú𝑡𝑖𝑙 = 5,0532.190,226 = 160, 20328 𝑚³
b) Cálculo da área
, onde adota-se vup=1 m/h𝑄 = 𝑣𝑢𝑝. 𝐴 
Q = 190,22 m³/dia = 7,925833 m³/h
Assim, A=7,925833 m².
c) Cálculo Asslg
𝐴𝑠𝑠𝑙𝑔 = 𝐴(1 − 0, 2)
= 6,340667 m²𝐴𝑠𝑠𝑙𝑔 = 7, 925833(0, 8)
, então D=2,84133 m𝐴𝑠𝑠𝑙𝑔 = π𝐷²4
34
d) Cálculo Hsslg
𝐻𝑠𝑠𝑙𝑔 = 𝑡𝑔45º. 𝐷2 = 1.
2,84133
2
𝐻𝑠𝑠𝑙𝑔 = 1, 4206677 𝑚
e) Cálculo Hútil
𝐻ú𝑡𝑖𝑙 = 𝑉ú𝑡𝑖𝑙𝐴 =
160,20328
7,225833
𝐻ú𝑡𝑖𝑙 = 20, 2128 𝑚
𝐻𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝐻ú𝑡𝑖𝑙 + 𝐻𝑠𝑠𝑙𝑔 = 21, 633468 𝑚
f) Conferir relação
𝐻𝑡
𝐴 < 10
21,633468
7,925833 = 3 (< 10)
g) Cálculo da DQO de saída
(0,7)η = 70%
0, 7 = (5,03532−𝐷𝑄𝑂)5,03532
Assim, 𝐷𝑄𝑂 = 1, 51596 𝑘𝑔 𝐷𝑄𝑂/𝑚³
h) Cálculo da DBO de saída
(0,7)η = 70%
0, 7 = (2,58164−𝑆)2,58164
Assim, 𝑆 = 0, 774492 𝑘𝑔 𝐷𝑄𝑂/𝑚³
i) Cálculo TDH
𝑇𝐷𝐻 = 𝑉𝑄 =
160,20328 𝑚³ 𝑑𝑖𝑎
190,22 𝑚³ 𝐷𝐵𝑂 = 0, 84219 𝑑𝑖𝑎𝑠
35
3.4.4. Filtro Anaeróbio
Para o cálculo do leito anaeróbio foram usados os dados do Quadro 27 a seguir.
Quadro 27. Dados para leito anaeróbio.
Q (m³/dia) DQO (kg) Hff (m) Hl (m) COV (kg
DQO/m³.dia)
Velocidade
ascencional
(m/h)
190,22 5,0532 0,5 1,8 1,6 1,0
Fonte: Autoria própria.
a) Cálculo do volume total
𝐶𝑂𝑉 = [𝐷𝑄𝑂].𝑄𝑉𝑡
Assim, 𝑉𝑡 = 5,0532.190,221,6 = 600, 762315 𝑚³
b) Cálculo da área total (At), área útil (Au) e vazão de recirculação (Qrec)
𝐻𝑡 = 𝐻𝑓𝑓 + 𝐻𝑙 = 0, 5 + 1, 8
𝐻𝑡 = 2, 3 𝑚
𝑉 = 𝐴𝑡. 𝐻𝑡
𝐴𝑡 = 600,7623152,3 = 261, 20 𝑚²
, considerando-se𝐴𝑢 = 𝐴𝑡. ε ε = 0, 4
𝐴𝑢 = 104, 48 𝑚²
𝑄 = 𝐴𝑢. 𝑣𝑎𝑠𝑐
𝑣𝑎𝑠𝑐 = 𝑄𝐴𝑢 =
190,22
104,48 = 1, 82 𝑚/𝑑𝑖𝑎 = 0, 0758 𝑚/ℎ
𝑄𝑟𝑒𝑐 = (𝑣𝑎𝑠𝑐 𝑟𝑒𝑓 − 𝑣𝑎𝑠𝑐). 𝐴𝑢
𝑄𝑟𝑒𝑐 = (1 − 0, 0758). 104, 48
𝑄𝑟𝑒𝑐 = 96, 554 𝑚³/ℎ
36
c) Cálculo do volume útil (Vu)
𝑉𝑢 = 𝐻𝑓𝑓. 𝐴𝑡 + 𝐻𝑙. 𝐴𝑢
𝑉𝑢 = (0, 5 . 261, 20) + (1, 8 . 104, 48)
𝑉𝑢 = 318, 664 𝑚³
d) Cálculo (TDH)θ𝐻
𝑇𝐷𝐻 = 𝑉𝑄 =
318,664 𝑚³ 𝑑𝑖𝑎
190,22 𝑚³ 𝐷𝐵𝑂 = 1, 675 𝑑𝑖𝑎𝑠
TDH=40,2057 horas
16 < TDH < 48 horas
e) Cálculo da DQO de saída
(0,8)η = 80%
0, 8 = (5,03532−𝑆)5,03532
Assim, /m𝑆 = 1, 0164 𝑘𝑔 𝐷𝑄𝑂 ³
3.4.5. Lodos ativados
a) Cálculo do SR, adotando η = 95%
SR=massa DBO removida
𝑆𝑅 = 𝑄. 𝑆𝑜. η
𝑆𝑅 = 190, 22 . 2, 58164 . 0, 95
𝑆𝑅 = 466, 5256 𝑘𝑔 𝐷𝐵𝑂/𝑑𝑖𝑎
b) Primário: sim
Sólidos solúveis do efluente: sim
Portanto, adota-se idade do lodo de 6 dias.
Para o cálculo do lodo ativado foram usados os dados do Quadro 28 a seguir.
Quadro 28. Dados para lodo ativado.
TDH (dias) Y(g/g) K (dia-1)
6 0,6 0,8
Fonte: Autoria própria.
37
𝑅𝑒𝑙𝑎çã𝑜 𝑆𝑆𝑆𝑅 =
𝑘𝑔 𝑆𝑆
𝑘𝑔 𝐷𝐵𝑂 𝑟𝑒𝑚𝑜𝑣𝑖𝑑𝑜 = 0, 87
𝑆𝑆 = 𝑆𝑅. 0, 87 = 405, 877 𝑘𝑔 𝑆𝑆/𝑑𝑖𝑎
c) Cálculode quantos litros são retirados considerado 8gSS/litro.
405,877 kg SS = 50.734,657 litros
d) Cálculo Sv (tabela)
𝑆𝑉
𝑆𝑆 = 0, 76
Sv=308,4467 kg Sv/dia
e) Cálculo O2
𝑂2
𝑆𝑅 = 0, 83
O2= 387,21575 kg O2/dia
f) Cálculo do volume
𝑋𝑣.𝑉
𝑆𝑅 = 2, 67 (𝑡𝑎𝑏𝑒𝑙𝑎)
Sendo Xv=3,5 kg/m³
𝑉 = 2,67.466,5253,5 = 355, 8919 𝑚³
g) Cálculo da área, considerando H=4m
𝑉 = 𝐴. 𝐻
𝐴 = 355,89194 = 88, 97298 𝑚² 
h) Cálculo DBO final assumindo η = 50%
0, 5 = (2,58164−𝑆)2,58164
S=1,2908 kg DBO/m³
38
3.4.6. Combinações
3.4.6.1. UASB + lagoa facultativa
Lagoa facultativa após UASB, considerando 0,7η =
a) Cálculo da Taxa de Aplicação Superficial
= 0,6138 ha𝐴 = 𝑄.𝑆𝑇𝐴𝑆 =
190,22. 0,774492
240
Como 1 ha = 10.000 m², então A= 6138,49 m².
b) Cálculo do volume
e considera-se H = 2m.𝑉 = 𝐴. 𝐻
Assim, 𝑉 = 6138, 49 . 2 = 12276, 98 𝑚³ 
c) Cálculo do TDH
𝑇𝐷𝐻 = 𝑉𝑄 =
12276,98 𝑚³ 𝑑𝑖𝑎
190,22 𝑚³ 𝐷𝐵𝑂 = 64, 54 𝑑𝑖𝑎𝑠
d) Cálculo da DBO de saída (S)
, onde k é calculado em função do modelo hidráulico𝑆 = 𝑆𝑜1+ 𝑘*𝑇𝐷𝐻
assumido:
KT=K20* (T-20)θ
K26ºC=0,48944
Assim, 𝑆 = 0,7744921+ 0,48944*215 = 0, 02376 𝑘𝑔 𝐷𝐵𝑂 𝑒𝑓𝑙𝑢𝑒𝑛𝑡𝑒
e) Cálculo da eficiência
η = (𝑆𝑜−𝑆)𝑆𝑜 =
(0,774492−0,02376)
0,774492 = 0, 9693
3.4.6.2. UASB + lodos ativados
Lodos ativados após UASB
a) Cálculo do SR, adotando 0,95η =
𝑆𝑅 = 𝑄. 𝑆𝑜. η
𝑆𝑅 = 190, 22 . 0, 774492. 0, 95
39
𝑆𝑅 = 139, 9576 𝑘𝑔 𝐷𝐵𝑂/𝑑𝑖𝑎
b) Primário: sim
Sólidos solúveis do efluente: sim
Portanto, adota-se idade do lodo de 6 dias.
𝑅𝑒𝑙𝑎çã𝑜 𝑆𝑆𝑆𝑅 =
𝑘𝑔 𝑆𝑆
𝑘𝑔 𝐷𝐵𝑂 𝑟𝑒𝑚𝑜𝑣𝑖𝑑𝑜 = 0, 96
𝑆𝑆 = 139, 9576. 0, 96 = 134, 359 𝑘𝑔 𝑆𝑆/𝑑𝑖𝑎
c) Cálculo de SV
𝑆𝑉
𝑆𝑆 = 0, 79
Sv=106,1439 kg Sv/dia
d) Cálculo de O2
𝑂2
𝑆𝑅 = 0, 7
O2= 97,97037 kg O2/dia
e) Cálculo do volume
𝑋𝑣.𝑉
𝑆𝑅 = 1, 07 (𝑡𝑎𝑏𝑒𝑙𝑎)
Sendo Xv=3,5 kg/m³
𝑉 = 1,07 . 139,95763,5 = 42, 7870 𝑚³
𝑉 = 𝐴. 𝐻
f) Cálculo da área, considerando H=4m
𝐴 = 42,78704 = 10, 6967 𝑚² 
g) Cálculo DBO final assumindo η=50%
0, 5 = (𝑆𝑜−𝑆)𝑆𝑜 =
(0,774492−𝑆)
0,774492 = 0, 38725
40
S=0,38725 kg DBO/m³
3.4.6.3. Filtro anaeróbio + lagoa facultativa
Lagoa facultativa após filtro anaeróbio
a) Cálculo da área
= 0,4092329 ha𝐴 = 𝑄.𝑆𝑇𝐴𝑆 =
190,22. 0,516328
240
Como 1 ha = 10.000 m², então A= 4092,329 m².
b) Cálculo do volume
e considera-se H = 2m.𝑉 = 𝐴. 𝐻
Assim, 𝑉 = 8184, 659 𝑚³ 
c) Cálculo do TDH
𝑇𝐷𝐻 = 𝑉𝑄 =
8184,659 𝑚³ 𝑑𝑖𝑎
190,22 𝑚³ 𝐷𝐵𝑂 = 43, 02733 𝑑𝑖𝑎𝑠
d) Cálculo da DBO de saída (S)
, onde k é calculado em função do modelo hidráulico𝑆 = 𝑆𝑜1+ 𝑘*𝑇𝐷𝐻
assumido:
KT=K20* (T-20)θ
K26ºC=0,48944
Assim, /m³𝑆 = 0,5163281+ 0,48944*43,02733 = 0, 02340 𝑘𝑔 𝐷𝐵𝑂 𝑒𝑓𝑙𝑢𝑒𝑛𝑡𝑒
e) Cálculo da eficiência
η = (𝑆𝑜−𝑆)𝑆𝑜 =
(0,513628−0,02340)
0,516328 = 0, 95466
3.4.6.4. Filtro anaeróbio + lodos ativados
Lodo ativado após filtro anaeróbio
41
a) Cálculo do SR, adotando eficiência de 95%
𝑆𝑅 = 𝑄. 𝑆𝑜. η
𝑆𝑅 = 190, 22 . 0, 516328. 0, 95
𝑆𝑅 = 93, 3051 𝑘𝑔 𝐷𝐵𝑂/𝑑𝑖𝑎
b) Primário: sim
Sólidos solúveis do efluente: sim
Portanto, adota-se idade do lodo de 6 dias.
𝑅𝑒𝑙𝑎çã𝑜 𝑆𝑆𝑆𝑅 =
𝑘𝑔 𝑆𝑆
𝑘𝑔 𝐷𝐵𝑂 𝑟𝑒𝑚𝑜𝑣𝑖𝑑𝑜 = 0, 96
𝑆𝑆 = 93, 3051. 0, 96 = 89, 5729 𝑘𝑔 𝑆𝑆/𝑑𝑖𝑎
c) Cálculo do SV
𝑆𝑉
𝑆𝑆 = 0, 79
Sv=70,7626 kg Sv/dia
d) Cálculo de O2/dia
𝑂2
𝑆𝑅 = 0, 7
O2= 65,31367 kg O2/dia
e) Cálculo do volume
𝑋𝑣.𝑉
𝑆𝑅 = 1, 07 (𝑡𝑎𝑏𝑒𝑙𝑎)
Sendo Xv=3,5 kg/m³
𝑉 = 1,07 . 93,30513,5 = 28, 5247 𝑚³
f) Cálculo da área, considerando H=4m
𝑉 = 𝐴. 𝐻
𝐴 = 28,52474 = 7, 13117 𝑚² 
42
43
SEÇÃO 4 - CONCLUSÃO
Para o crescimento sustentável de uma indústria, o tratamento de efluentes é
um pilar fundamental. Ter conhecimento sobre seu efluente e analisar o processo
produtivo de uma indústria de suco de laranja foi extremamente importante para que a
degradação ambiental gerada pela nossa indústria fosse minimizada.
As indústrias de sucos cítricos apresentam elevados teores de carga orgânica,
de modo geral, as partículas de resíduos sólidos que são eliminados, são na maioria
das vezes utilizadas na linha de produção de ração animal.
Na etapa primária do presente trabalho é necessário a eliminação de sementes
e do bagaço, além da regularização do pH. A eliminação dessas partículas sólidas,
aconteceu apenas com o decantador, devido às características do suco de laranja e
para que não ocorra uma produção maior de lodo no tratamento.
O tratamento secundário, que visa eliminar a matéria orgânica, finalizou o
tratamento de efluentes da indústria de suco de laranja. Foram analisados os valores
dos tratamentos separadamente e quando combinados. Os resultados nos provaram
que quando combinados, os valores obtidos foram mais expressivos, a fim de se obter
vantagens econômicas, em relação ao espaço ocupado e o tempo do tratamento.
Possibilitando ter um tratamento eficiente.
Já no tratamento terciário, de início acreditava-se que esta etapa funcionária
para a suplementação de nitrogênio e fósforo, quando na verdade trata-se apenas da
eliminação de poluentes. Logo, a estação de tratamento de efluentes da indústria de
suco de laranja ficou apenas até a etapa secundária do projeto.
44
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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46
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