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PROJETO DE SANEAMENTO RURAL 2018.1 GRUPO 03 RONALDO RODRIGUES LOPES JÚNIOR - 1201214207 a) Neste item, será dimensionado uma Estação de Tratamento de Esgoto composta por Fossa Séptica, Filtro anaeróbio ascendente e sumidouro, para atender a contribuição de esgoto de toda a população do campus universitário. A área disponível para a construção da ETE é de 2,56 ha, equivalente a 25600m2. Será considerado para a concentração afluente de DBO do esgoto projetado 350 mg/L. Para o lançamento do efluente no rio que margeia o empreendimento, deve-se atender a concentração máxima de DBO de até 50 mg/L. 1. Dimensionamento das Fossas Sépticas As fossas sépticas apresentam formato retangular com relação L/B=2,0 m, tempo de limpeza de 02 anos, temperatura média local maior que 30º C e será adotada profundidade máxima para o volume de cada fossa. Para este problema, vale ressaltar que as fossas sépticas possuem eficiência máxima de 55%. Para iniciar os cálculos do dimensionamento, se faz necessário consultar a norma brasileira da ABNT NBR 7229/93 que estabelece parâmetros e condições para o dimensionamento deste dispositivo. 1.1. Cálculo do Volume O cálculo do volume de fossas sépticas obedece a seguinte equação: V = 1000 + N (C ∗ T + K ∗ Lf) Onde: V é o volume da fossa séptica; N é o número de pessoas; C é a contribuição de despejos em litro/pessoa.dia; T é o tempo de detenção, em dias; K é a taxa de acumulação de lodo digerido em dias, equivalente ao tempo de acumulação de lodo fresco; Lf é a contribuição de lodo fresco, em litro/pessoa.dia. Desta forma, conforme indica a Tabela 1 abaixo, considerando que o Campus Universitário é um local de longa permanência temos para os valores de C=50 L/pessoa.dia e Lf=0,20 L/pessoa.dia. Tabela 1 - Contribuição diária de esgoto (C) e de lodo fresco (Lf) por tipo de prédio e ocupante Fonte: NBR 7229/93 (ABNT) Seguindo com a coleta dos dados, para obter o tempo de detenção dos despejos é necessário calcular a contribuição diária, em L, destinada à fossa séptica. Este cálculo é feito da seguinte forma: Q = N ∗ C = (100 + 100 + 80) pessoa ∗ 50 𝐿 pessoa.dia = 14000 𝐿 dia Analisando a Tabela 2, temos que o tempo de detenção, T em dias, será de 0,5. Tabela 2 - Período de detenção dos despejos, por faixa de contribuição diária Fonte: NBR 7229/93 (ABNT) Quanto à taxa de acumulação de lodo digerido em dias, equivalente ao tempo de acumulação de lodo fresco, a Tabela 3 fornece, em função do intervalo do tempo de limpeza da fossa séptica e temperatura do ambiente, que temos o valor para K de 97. Tabela 3 - Taxa de acumulação total de lodo (K), em dias, por intervalo entre limpezas e temperatura do mês mais frio Fonte: NBR 7229/93 (ABNT) Determinados todos os parâmetros necessários para o cálculo do volume, temos que: V = 1000 + N (C ∗ T + K ∗ Lf) = 1000 + (280) ∗ (50 ∗ 0,5 + 97 ∗ 0,20) V = 13432 L = 13,432 m3 Adotando 02 fossas sépticas para compor o sistema da ETE, temos as seguintes configurações para a área de cada dispositivo. 1.1.1. Cálculo do volume para cada Fossa Séptica V1 = VT 𝑛 = 13,432 2 m3 = 6,716 m3 1.2. Cálculo da Área Conforme indica a Tabela 4, a profundidade máxima, Hmáx, para fossas sépticas com volume útil entre 6,0 a 10,0 m3 deve ser igual a 2,50 m. Tabela 4 - Profundidade útil mínima e máxima, por faixa de volume útil Fonte: NBR 7229/93 (ABNT) 1.2.1. Cálculo da área para cada Fossa Séptica A1 = V1 Hmáx = 6,716 m3 2,50 m = 2,69 m2 1.3. Dimensionamento da geometria das Fossas Sépticas A relação das dimensões da Fossa Séptica é de L/B=2,0 m. Portanto, pode-se dizer que L=2B. Segue o cálculo abaixo. A1 = B ∗ L = 2𝐵2 → B = √ A1 2 = √ 2,69 𝑚2 2 = 1,16 𝑚 ≅ 1,20 m Calculado o valor de B, agora é possível determinar o valor de L. 𝐿 = 2𝐵 = 2 ∗ (1,20) 𝑚 = 2,40 𝑚 Conforme os cálculos, serão construídas para o Campus Universitário, 02 Fossas Sépticas com largura de 1,20 m, comprimento de 2,40 m e profundidade de 2,50 m. Pode-se observar que as dimensões calculadas atendem o item 5.9 sobre medidas internas mínimas da norma ABNT NBR 7229/93, que dispõe largura interna mínima de 0,80 m e a relação mínima de 2:1 do comprimento e largura. Além disso, a disposição das fossas sépticas será em paralelo. Decisão tomada pelo fato de que tanques em série são recomendados para volumes baixos a médios que servem até 30 pessoas. Logo, 2 fossas { 𝐵 = 1,20 𝑚 𝐿 = 2,40 𝑚 𝐻 = 2,50 𝑚 2. Dimensionamento dos filtros anaeróbios ascendentes 2.1. Cálculo do Volume A partir dos dados já fornecidos anteriormente, calcula-se o volume útil do leito filtrante total através da expressão: Vu = 1,6 * N * C * T Vu = 1,6 * 280 hab * 50 L hab.dia * 0,5 dia Vu = 11200 L = 11,2 m3 2.1.1. Cálculo do volume para cada Filtro anaeróbio ascendente Adota-se 2 filtros afim de dividir o volume útil do leito filtrante total. Logo, para 1 filtro, o volume útil será: V1 = Vu n = 11,2 L 2 = 5,6 m3 2.2. Cálculo da Área Para cálculo da altura total interna do filtro, com auxílio do item 4.1.1.1 - NBR 13969/97, usa-se a expressão: H = h1 + h2 + h3 Onde, h1 = Altura da calha de coleta + altura sobressalente (adotado de 0,6m); h2 = 0,60m (altura do meio filtrante, brita nº 04); h3= 0,60m (altura do fundo falso). Logo, H = 0,6 + 0,6 + 0,6 = 1,80m 2.2.1. Cálculo da área para cada Filtro anaeróbio ascendente A1 = V1 H = 5,6 1,8 = 3,11 m2 2.3. Dimensionamento da geometria das Filtro anaeróbio ascendente Considerando uma seção retangular, todavia, A1 = B ∗ L. Bmin = 0,85 m Bmáx = 3 * H = 3 * 1,8 = 5,4 m 0,85m < 1,20m < 5,40m ok Sendo os valores já conhecidos de A1 = 3,11 m2 e B = 1,20 m (mesmo da fossa séptica), calcula-se o comprimento de cada filtro. L = A1 B = 3,11 1,20 = 2,60 m Logo, 2 filtros { 𝐵 = 1,20 𝑚 𝐿 = 2,60 𝑚 𝐻 = 1,80 𝑚 3. Dimensionamento dos sumidouros Dados: t = 5 min (para abastecimento de 1 cm na escala graduada); Seção geométrica para o sumidouro deve ser cilíndrica; Profundida máxima: hmáx = 3,5 m; Eficiência: E = 75% (fossa + filtro + sumidouro). Contribuição diária: Q = 14000 L/d = 14 m3 3.1. Cálculo do coeficiente de percolação A partir dos dados já fornecidos anteriormente, calcula-se o volume útil do leito filtrante total através da expressão: Ci = 490 𝑡+2,5 = 490 5+2,5 → Ci = 65,33 𝐿 𝑚2𝑑 3.2. Cálculo da Área A = 𝑄 𝑐𝑖 = 14000 L/d 65,33 𝐿 𝑚2𝑑 Logo, A = 214,29 m2 ≅ 215 m2 3.2.1. Cálculo da área para cada Sumidouro Afim de melhor atender o volume gerado, adota-se no projeto 6 sumidouros. A1 = A 𝑛 = 215 6 = 36 m2 3.3. Dimensionamento da geometria das Filtro anaeróbio ascendente Como a profundida máxima permitida é de 3,5 m, deve-se adotar um diâmetro que corresponda a essa exigência. Através da expressão: A1 = π * D * h 36 = π * D * 3,5 → D = 3,27 m Para facilitar a execução, arredonda-se o valor do diâmetro para D = 3,30 m e verifica-se se a altura resultante extrapola a máxima. 36 = π * 3,3 * h → h = 3,47 m < 3,50 m (adota-se a máxima) Logo, 6 sumidouros { 𝐷 = 3,30 𝑚 𝐻 = 3,50 𝑚 3.4. Eficiência do sistema de tratamento E = 𝐷𝐵𝑂𝑎𝑓− 𝐷𝐵𝑂𝑒𝑓 𝐷𝐵𝑂𝑎𝑓 ∗ 100 → 75 = 350− 𝐷𝐵𝑂𝑒𝑓350 ∗ 100 𝐷𝐵𝑂𝑒𝑓 = 87,5 𝑚𝑔 𝐿 > 𝐷𝐵𝑂𝑒𝑓 𝑚á𝑥 = 50 𝑚𝑔 𝐿 Portanto, a eficiência de 75% da combinação entre fossa séptica, filtro anaeróbio ascendente e sumidouro, não atende as exigências do órgão ambiental local para lançamento em corpos hídricos receptores. 4. Croqui
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