Aula 2 - Carga e concentração2017civil

Prévia do material em texto

1
Carga e concentração
Profª Delmira Wolff
Aula 2
HDS 1001 HDS 1001 -- TRATAMENTO DE RESTRATAMENTO DE RESÍÍDUOS E DUOS E 
IMPACTOS AMBIENTAISIMPACTOS AMBIENTAIS Carga e concentração
� Referência: capítulo 2
- Von Sperling, M. Introdução à Qualidade 
das Águas e ao Tratamento de Esgotos.
2009. 3ed. Rev. Belo Horizonte: 
UFMG/DESA. 452p. (Princípios do 
Tratamento Biológico de Águas Residuárias; 
V.1). 
Quantificação das cargas 
poluidoras
� Carga afluente a uma estação de 
tratamento de esgotos corresponde À
quantidade de poluente (massa) por 
unidade de tempo.
CARGA 
Massa/ tempo (Kg / dia)
Orgânica � kg DBO / d ; kg DQO / d
Sólidos � kg SS /d
Nutrientes � kg N /d ; kg P / dia
CONTRIBUIÇÃO 
PER CAPITA 
Para esgotos domésticos � NBR 12009 (ABNT) �
54 g DBO / hab.d e 90 g SS / hab.d
Para efluentes industriais � depende da indústria �
kg / ton; kg / m³ de produção 
ESTIMATIVA DE CARGA POLUIDORA
�Concentração x vazão
�Contribuição per capita x população
�Contribuição por unidade produzida 
(kg/unidade produzida) x produção (unid
produzida/dia)
�contribuição por unidade de área (kg/km2.dia) 
x área (km2)
CÁLCULO DE CARGA
ESTIMATIVA DE CARGA POLUIDORA
� Esgotos domésticos
Carga = população x carga per capitaCarga = população x carga per capita
Carga = concentração x vazãoCarga = concentração x vazão
ESTIMATIVA DE CARGA POLUIDORA
g/m3 = mg/L
2
� Esgotos domésticos
Concentração = carga / vazãoConcentração = carga / vazão
Concentração = carga per capita / quota per capitaConcentração = carga per capita / quota per capita
ESTIMATIVA DE CARGA POLUIDORA
Exemplo
1. Os habitantes de uma comunidade geram uma 
contribuição per capita de DBO de 54 g/hab.d e uma 
contribuição per capita de esgotos de 180 L/hab.d). 
Calcular a concentração de DBO5 nos esgotos (mg/L)
ESTIMATIVA DE CARGA POLUIDORA
2. Calcular a carga de nitrogênio total (kg/dia) 
afluente a uma ETE, sendo dados:
-concentração = 45 mgN/L e
- Vazão = 50 L/s
Solução
Expressando-se a vazão em m3/dia, tem-se
3/1000
/86400./50
mL
dssLQ =
Q = 4320 m3/dia
� A carga de nitrogênio é:
dkgN
kgg
dmmg
ac /194
/1000
/4320./45
arg
33
==
ESTIMATIVA DE CARGA POLUIDORA
b) Nesta mesma estação, calcular a 
concentração de fósforo total afluente, sabendo-
se que a carga afluente é de 60kgP/d
LmgP
dm
kggdkg
ãoconcentraç /9,13
/4320
/1000./60
3 ==
ESTIMATIVA DE CARGA POLUIDORA
Esgotos industriais
� Carga (kg/d) = contribuição por unidade 
produzida (kg/unid) x produção (unid/dia)
Carga (kg/dia) = contribuição por unidade de 
área (kg/km2.d) x área (km2)
Drenagem superficial
ESTIMATIVA DE CARGA POLUIDORA
3
EQUIVALENTE POPULACIONAL (EP) 
Equivalência entre o potencial poluidor de uma indústria 
(geralmente em termos de M.O) e uma determinada 
população, a qual produz essa mesma carga poluidora.
Obs.: Ao se reportar um dado de EP, é importante explicitar-se a carga per capita 
usada como referência (54 g DBO/hab.d ou outro valor, mais aplicável à região de 
análise).
ESTIMATIVA DE CARGA POLUIDORA
Exemplo 3
Calcular o equivalente populacional (EP) de uma 
indústria que possui os seguintes dados:
� Vazão = 120 m3/dia
� Concentração de DBO = 2000mg/L
Carga = vazão . concentração
dkgDBOac /240
1000
2000120
arg =∗=
Exemplo 3
� O equivalente populacional é:
hab
dhabkg
dkgEP 4444
./054,0
/240
==
)./(
)/(arg
..
dhabkgDBOdecapitaperãocontribuiç
dkgindústriadaDBOdeacPE =
Desafio:
Exemplo 4
� Um abatedouro abate 60 cabeças de gado e 
100 porcos por dia. Dar as características 
estimadas do efluente.
� Adotar o valor médio de 3,0 kgDBO/boi 
abatido (1 boi ~ 2,5 porcos):
Fonte: von Sperling (2009)
solução
a) Carga de DBO produzida
- bois: 3 kgDBO/boi x 60 bois/dia = 180kgDBO/d
- Porcos: 3kgDBO/2,5 porcos x 100 porcos/dia = 120 
kgDBO/dia
- TOTAL: 180 + 120 = 300kgDBO/d
b) Equivalente populacional (EP)
EP = 5556 hab
Exemplo 4:
4
c) Vazão de esgotos
� Adotando-se o valor médio de 2,0m3/boi abatido (ou 
por 2,5 porcos abatidos)
� -bois: 2,0m3/boi x 60 bois/dia = 120 m3/dia
� -porcos: 2,0m3/2,5porcos x 100porcos/dia = 80m3/d
� -total: 120 + 80 = 200m3/dia
Exemplo 4:
d) concentração de DBO nos esgotos
concentração = carga/vazão 
Concentração = 
= 1.500g/m3 = 1500 mg/L
Exemplo 4:
Lembrar que:
� Vazão total = vazão doméstica + vazão de 
infiltração + vazão industrial
a) Vazão doméstica
• Vazão média
Assumir:
QPC=160L/hab.dia
Coeficiente de retorno esgoto/água: R = 0,8
Ano 0: População = 24000 hab
Qmed = (24.000 x 160 x 0,8) / 86400 = 35,6 L/s
86400
.. RQPCPopQmed =
EXERCÍCIO 2 - RESOLUÇÃO
� Estimativa das vazões
Adotar Qmín/Q méd = 0,5
Ano 0 :
Qmin = 0,5 x 35,6 L/s = 17,8 L/s
• Vazão máxima
Ano 0 :
Qmáx = 2,57 x 35,6 L/s = 91,5 L/s
� Estimativa das vazões
• Vazão mínima
Os valores de Qmáx são obtidos 
multiplicando-se Qméd pela relação 
Qmáx/Qméd.
EXERCÍCIO 2 - RESOLUÇÃO
5
b) Vazão de infiltração
Adotar Qinf = 0,3L/s.km de rede coletora
Ano 0:
Qinf = 30km.0,3 L/s.km = 9 L/s = 778 m3/d
� Estimativa das vazões
EXERCÍCIO 2 - RESOLUÇÃO
c) Vazão industrial
� Adotar 7 m3 de esgotos por 1000 L de leite processado 
(quadro 1 - admitindo o consumo de água igual à
produção de esgoto).
� Admitir que a vazão máxima é 1,5 vezes a vazão média 
e a vazão mínima é 0,5 vezes a vazão média.
Ano 0:
Qméd = 5 m3 de leite x 7 m3 esgoto/m3 de leite = 35m3/dia 
= 0,4 L/s
Qmáx = 1,5 x 0,4 = 0,6 L/s
Qmín = 0,5 x Q med = 0,5 x 0,4 = 0,2 L/s
� Estimativa das vazões
EXERCÍCIO 2 - RESOLUÇÃO
d) Vazão total
A vazão total corresponde à soma das vazões doméstica, de 
infiltração e industrial.
Ano 0:
- Vazão média total = 35,6 + 9 + 0,4 = 45,0 L/s = 3.888 m3/d
- Vazão máxima total = 91,5 + 9,0 + 0,6 = 101,1 L/s = 8.735 m3/d
- Vazão mínima total = 17,8 + 0,0 + 0,2 = 18,0 L/s = 1.555 m3/d
� Estimativa das vazões
EXERCÍCIO 2 - RESOLUÇÃO
a) DBO doméstica
Adotar produção per capita de 50gDBO5/hab.d
Ano 0:
Carga de DBO doméstica= 50gDBO/hab.d x 24000hab. = 1,2x106
g/d = 1.200 kg/d
� Carga de DBO
EXERCÍCIO 2 - RESOLUÇÃO
b) DBO das águas de infiltração
Considerar como nula a carga de DBO pelas águas de infiltração.
c) DBO industrial
Adotar o valor de 25 kg de DBO por 1000 L de leite processado.
Ano 0:
Carga de DBO industrial: 25 Kg / 1000 L leite x 5000 L leite/d = 125 
Kg/d
� Carga de DBO
EXERCÍCIO 2 - RESOLUÇÃO
d) Carga de DBO total
A carga de DBO total corresponde à soma das cargas de DBO 
doméstica, DBO de infiltração e DBO industrial.
Ano 0:
Carga DBO total = 1.200 + 0 +125 = 1.325 kg/d
� Carga de DBO
EXERCÍCIO 2 - RESOLUÇÃO
6
Concentração = carga/vazão
Ano 0:
Concentração = (1.325 kg/d) / (3.888 m3/d) = 
0,341 kg/m3 = 341 g/m3 = 341 mg/L
� Concentração de DBO
EXERCÍCIO 2 - RESOLUÇÃO
TAREFA DE CASA
� Fazer o exercício completo
O grau, porcentagem ou eficiência de remoção 
de determinado poluente no tratamento ou 
numa etapa do mesmo é calculado pela equação:
100.
Co
CeCoE −=
E = eficiência de remoção (%)
Co = concentração afluente do poluente (mg/L)
Ce = concentração efluente do poluente (mg/L)
Eficiência de remoção Tempo de detenção hidráulica
TDH representa o tempo médio de permanência das 
moléculas de água em uma unidade de tratamento, 
alimentada continuamente. 
Se a vazão Q (afluente e efluente) e o volume (V) 
são constantes, o TDH pode ser calculado como:
TDH = V / Q;