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Dimensionamento UASB + BF: Estação de Tratamento de Esgotos Domésticos Dados de Entrada: Volume do Inóculo: Pop.= 2000 hab Percap.= 196.37 l/hab.dia 58.5 Massa de inóculo necessária= 2073.67 kgSVT K1 = 1.2 Volume do inóculo= 67.77 m³ K2 = 1.5 C.retor.= 0.8 Qinf = 0.4 (l/s) Qméd = 4.0001 (l/s) = 14.40 m3/h Cargas: DQO = 600 (mgO2/l) 345.6 m³/DIA 207.36672 kgDQO/dia 1244.16 DBO5 = 300 (mgO2/l) 103.68336 kgDBO/dia 1036.8 SST = 300 (mg/l) 103.68336 kgSS/dia 34.56 No divisões do BF= 4 n (s ou n) CL= N (s ou n) No divisões do FT= 0 DS= s (s ou n) FBAS= s (s ou n) Eficiências e concentrações de SS, DQO e DBO5 nos efluentes No UASB Efluente do UASB % Cargas no BF: DQO= 67 198.00 (mgO2/l) 68.4310176 kgDQO/dia DBO= 68 96.00 (mgO2/l) 33.1786752 kgDBO/dia SS= 68 96.00 (mg/l) 33.1786752 kgSS/dia No BF Efluente do BF Eficiência Total UASB + BF % Cargas no FT: Remoção no BF: % DQO= 70 59.40 (mgO2/l) 20.52930528 kgDQO/dia 47.90171232 kgDQO/dia 90.10 (mgO2/l) DBO= 70 28.80 (mgO2/l) 9.95360256 kgDBO/dia 23.22507264 kgDBO/dia 90.40 (mgO2/l) SS= 71 27.84 (mg/l) 9.621815808 kgSS/dia 23.556859392 kgSS/dia 90.72 (mg/l) No FT Efluente do FT Eficiência Total UASB + BF + FT % % DQO= 50 29.70 (mgO2/l) 95.05 (mgO2/l) DBO= 50 14.40 (mgO2/l) 95.20 (mgO2/l) SS= 52 13.36 (mg/l) 95.55 (mg/l) Massas de DQO, DBO e SS removidas diariamente (UASB e BF) Remoção diária da M.O no UASB: DQO = 402 (mgO2/l) 138.9 Kg de DQO/d DBO = 204 (mgO2/l) 70.5 Kg de DBO/d SS = 204 (mg/l) 70.5 Kg de SS/d Remoção diária da M.O no BF: DQO = 139 (mgO2/l) 47.9 Kg de DQO/d DBO = 67 (mgO2/l) 23.2 Kg de DBO/d SS = 68 (mg/l) 23.6 Kg de SS/d Remoção diária da M.O no FT: DQO = 30 (mgO2/l) 10.3 Kg de DQO/d DBO = 14 (mgO2/l) 5.0 Kg de DBO/d SS = 14 (mg/l) 5.0 Kg de SS/d Dimensionamento do UASB TDH = 8.00 h V = 115.20 m3 h = 5.5 m UASB separado S = 20.95 m2 DN = 5.16 m v= 0.7 m/h Dimensionamento dos BFs CvDBO = 4.00 Kg/m3.dia CvDBO = 3.20 Kg/m3.dia V = 8.29 m3 V = 10.37 m3 hleito = 1.60 m BF separado hleito = 2.0 m S = 5.18 m2 DN = 2.57 m S = 5.18 m2 v = 2.8 m/h v = 2.8 m/h Dimensionamento dos FTs A_FT = 3.46 m2 hleito = 0.7 m v= 4.17 m³/m².h Dimensionamento dos FBAS Adotar carga orgânica superficial (Cs) Para DBO efluente < 30mg/L, será utilizada uma Cs de 14gDBO/m².d Cs= 0.01 kgDBO/m².d Cálculo da carga orgânica volumétrica (Cv) Área superficial específica das peças de plásticos As= 150.00 m²/m³ Cv = As x Cs = 2.10 kgDBO/m³.d Cálculo do volume do FBAS (V) V= 15.80 m³ Área do FBAS h leito= 2.5 m OBS.: QUANDO SE USA BRITA, A ALTURA DE EXECUÇÃO É 1,6m, PORÉM O CÁLCULO CONTINUA O MESMO. A= 6.3 m² Dimensionamento do Clarificador + BF Taxa de escoamento superficial máxima 390 m³/m².d A_UASB = 20.95 m2 qadotado= 390.00 m³/m².d A_BF = 5.18 m2 A= 0.00 m² A_CL = 0.00 m2 Prof útil= 3.00 m A_total = 26.13 m2 `f total = 5.770 m Verificação da taxa de aplicação para vazão máxima (entre 40 e 48 m³/m².d) f BF = 2.570 m qA= 0.00 m³/m².d f CL = 0.000 m Dimensionamento do Clarificador + FBAS com lavagem Taxa de escoamento superficial máxima 390 m³/m².d A_UASB = 20.95 m2 qadotado= 390.0 m³/m².d A_FBAS = 6.32 m2 A= 0.89 m² A_CL = 0.89 m2 Prof útil= 3.00 m A_total = 28.15 m2 `f total = 5.990 m Verificação da taxa de aplicação para vazão máxima (entre 40 e 48 m³/m².d) f FBAS = 3.030 m qA= 702.00 m³/m².d f CL = 1.062 m Dimensionamento do Decantador Secundário + FBAS sem lavagem REVISAR Taxa de escoamento superficial entre 16 e 32 m³/m².d (indicado pelo PROSAB) A_UASB = 20.95 m2 qadotado= 100.00 m³/m².d A_FBAS = 6.32 m2 A= 3.46 m² A_DS = 3.46 m2 UASB + BF + DS UASB + BF + DS Prof útil= 3.00 m A_tubo central = 0.08 m2 SEM POÇO COM POÇO A_total = 30.80 m2 35.20 m2 35.20 m2 Verificação da taxa de aplicação para vazão máxima (entre 40 e 48 m³/m².d) `f total = 6.263 m 6.700 m 6.700 m qA= 180.00 m³/m².d f FBAS = 2.855 m 2.860 m 2.860 m f DS = 3.543 m 4.260 m 4.260 m f tubo central = 0.323 m Área poço seco = 1.15 m² N° de poços = 2 Dimensionamento do Biofiltro Nitrificante concentração do afluente = 50 mgN-nH4+/L Cv aplicada = 0.7 Geometria dos reatores DESATIVADO A_UASB = 20.945 m2 A_UASB = 20.95 m2 V_escav= 12.8 m3 A_BF = 5.184 m2 A_BF = 5.18 m2 V_Concr = 8.4 m3 A_FT = 3.456 m2 A_aerador = 0.08 m2 V_lastro = 1.4 m3 A_aerador = 0.082 m2 A_total = 26.2 m2 Nº_estac = 7 A_total = 29.668 m2 `f total = 5.777 m Apiloamento = 29.0 m2 `f total = 6.146 m `f aer = 0.323 m `f aer = 0.323 m `f BF = 2.590 m `f BF = FT = 3.332 m Abertura / passagem para o decantador REVISAR V pass = 2.3 m/h A necess. = 6.26 m2 VAZÃO MÉDIA VAZÃO MÁX A real = m2 A real = 0.00 m2 V real = 0.0 m/h V real = 0.0 m/h Checagem do dimensionamento do decantador Taxa admiss. = 0.8 m3/m2.h Área necess. = 18.00 m2 VAZÃO MÉDIA VAZÃO MÁX 10080.00 A real = 146.24 m2 A real = 146.24 m2 Taxa real = 0.10 m3/m2.h V real = 0.2 m/h Dimensionamento do coletor de biogás REVISAR Taxa escoam. = 1.0 m3/m2.h Área necess. = 3.2 m2 eg = 0.6 m DN_int = m DN_ext = m A real = 0.0 m2 Taxa real = 0.0 m3/m2.h Produção diária de lodo na ETE Produção diária do lodo no FBAS: (lodo aeróbio) Yfbas = 0.75 kgSS/kg DBOremovida. PloFBAS = 17.4 Kg de SS/d PloFBASvol = 13.06 Kg de SS/d (------->) 75% (lodo volátil) Produção diária do lodo no BF: (lodo aeróbio) Ybf = 0.4 kgST/kg DQOrem. MloBF = 0.0 Kg de ST/d MloBFvol = 0.00 Kg de ST/d (------->) 75% (lodo volátil) Produção diária do lodo no UASB Yuasb = 0.15 kg ST/kg DQO rem. PloUASB = 20.84 kg ST/d (base sêca) Produção diária do lodo no UASB (lodos: anaeróbio + BF digerido) PloTotal = 35.65 kg SST/d dlodo = 1030 kg/m³ (densidade do lodo) taxa aplic = 30.00 kg SST/m² C = 5% (concentração do lodo) C2 = 25% (teor de sólidos no lodo) freq. descarte = 30 dias VloTotal = 0.7 m3/d VlodoSeco = 0.1384323851 m³/d A Leito sec. = 35.65 m² Descarga (30 dias) = 21 m3 VlodoSeco = 4.1529715536 m³ Nº de Leitos = 5 L = 0.71 L(adotado)= 0.75 B = 10.00 B(adotado)= 10.00 Produção diária de lodo DESATIVADO Produção diária do lodo no FBAS: (lodo aeróbio) Plo = 0.75 kgSS/kg DBOaplicada. PloFBAS = 24.9 Kg de SS/d (Retorna para o UASB)==> 50% é digerido no UASB PloFBASdig = 12.44 Kg de SS/d (------->) 50%(lodo de excesso) (massa total diária de lodo / base sêca) Produção diária do lodo no BF: (lodo aeróbio) mlo = 0.4 kgST/kg DQOrem. Mlobf = 0.0 Kg de ST/d (Retorna para o UASB)==> 50% é digerido no UASB Mlobfdig = 0.00 Kg de ST/d (------->) 50%(lodo de excesso) (massa total diária de lodo / base sêca) Produção diária do lodo no UASB (sem o lodo do BF) mlo = 0.15 kg ST/kg DQO rem. Mlouasb = 20.8 kg ST/d (base sêca) Produção diária do lodo no DS: MloDS = 10.3 Kg de ST/d (Retorna para o UASB)==> 50% é digerido no UASB MloDSdig = 5.1 Kg de ST/d (------->) 50%(lodo de excesso) (massa total diária de lodo / base sêca) Produção diária do lodo no FT:(lodo anaeróbio) Mloft = 0.0 Kg de ST/d (Retorna para o UASB)==> 50% é digerido no UASB Mloftdig = 0.0 Kg de ST/d (------->) 50%(lodo de excesso) (massa total diária de lodo / base sêca) Produção diária do lodo no UASB (lodos: anaeróbio + BF digerido) Mlotot = 38.41 kg ST/d Vlotot = 0.7459162113 m3 Leito sec. = 38.41 m2 Descarga (30 dias) = 22.3774863379 m3 Nº de Leitos = 4 L = 1.92 L(adotado)= 1.95 B = 5.00 B(adotado)= 5.00 Balanço energético - REVISAR DQO disponível para metanização no UASB DQO/SS lodo_bf = 1.15 mg DQO/mg ST (relação entre DQO e sólidos totais no lodo do bf ) DQOlodo_bf = 14.30830368 Kg ST/d DQOrem_uasb = 138.9 Kg ST/d DQOrem_tot = 153.2 Kg de DQO/d Produção de metano a partir da DQO removida CH4/DQOrem = 0.25 kg CH4/kgDQOrem Prod. diária CH4 = 38.3 kgCH4/dia Eficiência de um motor à combustão rel. CH4/kW = 42000 kW 30 Nm3/kgDBOdia Taxa metano = 2.6 kg DQO/m3 Prod. diária CH4 = 77.7 m3/dia Potência= 18.6 kW efic. conversão = 20 % Pot. disponível = 3.7 kW Demanda energética na aeração: D_ar_esp. = 1.2 kWh/(kg DQOrem) = Com base no DN_ext do BF: D_ar/dia = 57.482054784 kWh/dia DN_int = 2.44 m PF 2 D_ar= 2.395085616 kW DN_ext = 2.59 m LB 4 % (D_ar/d/Ech4) = 64 % Qar = 696.7521792 Nm3/dia = 29.0313408 Nm³/h 24.3176156335 Demanda de ar (sem nitrificação) para BF PROSAB Demanda de ar (com nitrificação) para BF RICARDO 15-08-06 concentração do afluente = 50 mgN-nH4+/L Cv aplicada= 0.7 Kg N-NH4+/m³.d Taxa de aeração= 30 Nm3ar/KgDBOaplicada Taxa de aeração= 50 Nm3ar/Kg N-NH4 aplicada. Dia Carga = vazão*concentração 17.28056 Kg N-NH4+/d Qar= 995.360256 Nm³ar/dia 41.473344 Nm³/h 0.69 Qar= 864.028 Nm³ar/dia 36.0011666667 Nm³/h volume= Carga/carga aplicada 24.6865142857 m³ Carga = 17.28056 Kg N-NH4+/d área= V/3(hutil) 8.2288380952 m² Demanda de ar (sem nitrificação) para FBAS PROSAB Dn BF nitrificante= 3.2368629983 m Taxa de aeração= 40 Nm3ar/KgDBOaplicada 91.2989586667 13.7147301587 Qar= 1327.147008 Nm³ar/dia 55.297792 Nm³/h 84 Caixa de areia Num de Tubos UASB mm a = 100 mm taxa superf. = 600 m3/m2.dia Nº min. = 7 b = 353 Área necess. = 0.58 m2 Nº max = 10 Com base no poço do aerador: Nº adot. = 90 DN_int = 0.00 m Nº de Cxs. de dist = 9 DN_ext = 0.86 m Hmáx ? 152.2586377459 h1(cx de areia )= 67 mm h1(distrib.) = 26 mm arredondar Hmax (cx de areia ) = 520 mm Hmax (cx de distrib. ) = 326 mm Calhas coletoras do UASB - REVISAR Vazão Total = 0.0072 m3/s TULIPAS: b = 0.200 m (valor adotado) 3 tulipas/m² n = 8 Cálculo para separadores de fases com 01 aba: ht= 0.138 m (altura da calha coletora) hg= 0.150 m (altura da placa de gordura) Cálculo para separadores de fases com 02 abas: f1 = 2.990 m (diâmetro externo da calha interna) f2 = 0.000 m =>(diâmetro do separador de fases externo + 2b) Comprimentos: Ct = 0.000 m C2 = 0.000 m Vazão na calha 2: Q = 0.000 m3/s Verificação da vazão linear: q = 0.0000000 m3/s.m <= 0,0018 m3/s.m Altura: h= 0.000 m ht= 0.000 m (altura da calha coletora) hg= 0.150 m (altura da placa de gordura) Calhas coletoras do BF - REVISAR ht= 0.138 m (altura da calha coletora) b = 0.200 m OBS.: A calha fica sobre as chapas divisoras do BF, situada no meio destas TULIPAS: 2 m²/tulipa n = 4 f2 f1 75mm 75mm a h1 b 02 ABAS Taxa Mínima Abertura do Coletor de Biogás eg mínimo = 0,50m e usar 24 - PROSAB 66 - LITERATURA 100 - RICARDO FRANCI Entre com a população de projeto Certifique-se sobre o consumo per capita (150; 200) l/s usar 390 usar 390 ed/2 eg e Tubulação DIMENSIONAMENTO DAS TUBULAÇÕES Tubo de chegada ( Esgoto Bruto ) Verificação a partir da velocidade v = 1.00 m/s 0.00864028 = Vazão de Recalque Área chegada = 0.0040 m² 0.2064 = f chegada f chegada = 71 mm => vel = 1,0 m/s 0.2582370485 = velocidade recomendação de 0,60 e 3,00m/s Tubo de Recirculação do lodo de Lavagem OBS: Só é calculado se tiver BF Taxa = 20 a 30 m/h Cd= 0.62 h= 3 m =>valor adotado Q= 158.45 l/s As= 5.18 m2 =>Área do BF t= 0.83 min Ai= 1.30 m2 =>Área de um compartimento do BF v= 440.14 m/h 80cm/min 48m/h f = 0.206 m f mín = 75mm Tempo= 0.2 min Obs: Tempo de descarga 20 a 30 min Tubo de Distribuição do Esgoto Cálculo pela tensão trativa: i => inclinação dependente do fundo da caixa de areia para a tampa do reator e da distância do tubo central do ao coletor de gases. f é calculado como conduto livre: y/d=0,75 g= 10000 N/m3 => água i= 0.01 m/m fdist.esg = 0.033 m Tubo de Descida do Esgoto do UASB Deve-se descer 01 tubo a cada 02 a 03 m2 de BF f é sempre igual a 75mm outra planilha Estes tubos deverão ter 02 orifícios de 25 x 40mm distanciados do fundo 10 a 15cm. Ligação das Calhas Cálculo pela tensão trativa: i => inclinação dependente do fundo da caixa de areia para a tampa do reator e da distância do tubo central do ao coletor de gases. f é calculado como conduto livre: y/d=0,75 g= 10000 N/m3 => água i= 0.01 m/m fdist.esg = 0.033 m O diâmetro deve estar entre 50 e 150mm » » Se o diâmetro encontrado for maior que 150mm colocar duas ligações para cada BF. Tubo de descida do efluente para o BF Deve-se descer 01 tubo para cada 12 m2 de BF Q_BF = 0.001 m3/s Qtd = 4 Os diâmetros usuais são: 75, 100 e 150mm Diâmetro_adotado = 0.105 m Deve-se calcular a perda de carga por Hazen-Willians: J = 0.00029 m/m Tubo de saída do efluente final A área considerada é 125% da entrada: Área calculada = 0.0053335062 f calculado = 0.083 m f adotado = 0.255 m OBS: este diâmetro deve ser maior ou igual ao calculado Descarte de Lodo do UASB Número de compartimentos do UASB: NUASB = 8 h2 = 4 m =>valores adotados h1 = 6 m As= 20.95 m2 =>Área do UASB Ai= 2.62 m2 =>Área de um compartimento do UASB f = 0.100 m f mín = 100mm Tempo= 1.8 min Obs: Tempo de descarga 20 a 30 min Diâmetro da junção dos tubos do UASB ao leito de secagem As= 20.95 m2 =>Área do UASB h2 = 4 m =>valores adotados h1 = 6 m f = 0.150 m f mín > f descarte de lodo do UASB Tempo= 6.6 min Obs: Tempo de descarga 20 a 30 min Lodo de lavagem do BF h1 = 3 m => Lâmina d´água adotada velocidade média = 30m/h =>> 6 min f = 0.077 m f mín = 75 mm Se escolher outro diâmetro, deve-se verificar o tempo: f adotado = 0.206 m t = 0.831 min Diâmetro da junção das saídas de lodo do BF ao reservatório de lodo de lavagem Esta junção mantém o mesmo diâmetro do lodo de lavagem do BF, pois estes são lavados um de cada vez. f = 0.206 m Descarte do tubo central Diâmetro igual ao do lodo de lavagem do BF. f = 0.081 m Diâmetro de amostragem Os diâmetros são sempre de 40mm, num total de 07 amostradores dispostos da seguinte forma: O 1º está a 250mm do fundo O espaçamento entre os intermediários é de 600mm O último deve ficar 10cm acima do defletor Extravasor do UASB Diâmetro igual ao diâmetro de entrada ou imediatamente superior f = 0.255 m By-pass do UASB Diâmetro igual ao diâmetro de entrada ou imediatamente superior f = 0.255 m By-pass do BF Diâmetro igual ao diâmetro da saída do efluente final f = 0.255 m Tubulação de gás Velocidade máxima de saída do gás = 3,5 m/s Vmáx = 3.5 m/s Qgás = 0.0009 m3/s f = 0.018 m Efluente percolado (do leito de secagem ao reservatório de lodo de lavagem) Diâmetro sempre igual a 100mm Extravasor do reservatório do lodo de lavagem Imediatamente superior ao diâmetro do lodo de lavagem do BF f = m Data: 26 January, 2007 Local: ETE Itajaí pop.: 2000 hab Resumo das Tubulações: Resumo das Tubulações: Diâmetro (mm) Diâmetro Adot. (mm) Tubo de chegada ( Esgoto Bruto ) 71 206 Tubo de Recirculação do lodo de Lavagem 206 206 Tubo de Distribuição do Esgoto (mín. = 75) 100 100 Tubo de Descida do Esgoto do UASB 81 81 Ligação das Calhas (fmínimo =75mm) 105 105 Tubo de descida do efluente para o BF 105 105 Tubo de saída do efluente final (= ao f de entrada) 255 255 Descarte de Lodo do UASB 100 100 Diâmetro da junção dos tubos do UASB ao leito de secagem 150 100 Lodo de lavagem do BF (fmínimo = 75mm) 206 206 Diâmetro da junção das saídas de lodo do BF ao reservatório de lodo de lavagem 206 206 Descarte do tubo central 81 81 Diâmetro de amostragem 40 50 Extravasor do UASB 255 255 By-pass do UASB 255 255 By-pass do BF (= ao f saída do efluente final) 255 255 Tubulação de gás 18 50 Efluente percolado (do leito de secagem ao reservatório de lodo de lavagem) 100 100 Extravasor do reservatório do lodo de lavagem (Elevatória) f = entrada da Elevatória Tabela de Diâmteros Interno (mm) Nominal (pol.) 6.84 1/8 9.22 1/4 12.48 3/8 15.76 1/2 20.96 3/4 26.64 1 35.08 1.1/4 40.94 1.1/2 52.48 2 68.8 2.1/2 80.8 3" 105.3 4" 155.4 6" 206.4 8" 254.51 10" 304.76 12" 342.6 14" 393.4 16" 444 18" 495 20" 546 22" 250mm 600mm 100mm Defletor Tempo estimado para esvaziamento de 1 BF Indicação de velocidade para lavagem de filtros rápidos Elevatória ESTAÇÃO ELEVATÓRIA DE ESGOTOS DADOS DE ENTRADA : POPULAÇÃO: 2000 habitantes PER CAPITA : 196.37 l/hab.d Coef. Retorno = 0.8 K1 = 1.2 K2 = 1.5 Qméd = 4.00 l/s 0.0040001296 m3/s Qinfilt.= 0.40 l/s 0.000400013 m3/s Qmáx = 7.20 l/s 0.0072002333 m3/s Qmín = 2.00 l/s 0.0020000648 m3/s Prof. Rede(a) = 1.1 m Folga(b) = 0.3 m Altura útil (c) = 0.16 m Reserva mínima (d) = 0.41 m Prof. Poço (e) = 1.97 m VOLUME DO POÇO : Qrecalque = 8.64 l/s volume de rec (10 min)= 1.296042 Vu = 3.89 m3 Diâmetro do poço = 5.50 m A_elev = 23.76 m2 D2 30.25 m2 V_elev = 71.27 m3 Área = 23.76 m2 V_escav= 90.60 m3 Altura útil = 0.16 m reaterro = 27.05 TUB.RECALQUE : Drec. = 0.112 m Drec. adotado = 0.206 m V = 0.26 m/s PERDAS DE CARGA LOCALIZADAS : Peças Quantidade SK C 90o 5 2.00 Junção 45o 1 0.40 Válvula retenção 1 2.75 Registro gaveta 1 0.20 Saída normal 1 1.00 Total = 6.35 Perdas = 290.41 *Q2 m/m PERDAS DE CARGA DISTRIBUÍDAS : Diâmetro reator(f) : 5.78 m Altura geométrica = 8.97 m Comprimento tub. : 16.86 m Material : aço Vazão Hm V C = 125 0 8.974 m/m 0.00 m/s 2.00 8.975 m/m 0.06 m/s Perdas = 42.76 Q1,85 m/m 4.00 8.980 m/m 0.12 m/s 4.80 8.983 m/m 0.14 m/s 7.20 8.993 m/m 0.22 m/s ALTURA MANOMÉTRICA : 8.64 9.002 m/m 0.26 m/s 2.16007 Elevatória 0 0 0 0 0 0 Vazão Hman MBD00088CDF.unknown MBD00089524.unknown
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