Exercicio_Poluicao_Hidrica_Resolvido

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Ciências do Ambiente 
Exercícios: poluição hídrica 
OBS. 
Realizem as contas com atenção para não misturar unidades de medida diferentes. 
1 m³ = 1.000 Litros | 1 dia = 24 horas | 1kg = 1.000.000 miligramas | 1.000 mg/m³ = 1 mg/litro 
 
1. Uma pequena cidade lança seu esgoto num córrego conforme indicado na figura: 
 
 
DBO = demanda bioquímica de oxigênio 
OD = oxigênio dissolvido 
 
a. Qual a carga orgânica presente no esgoto? (kg/dia) 
(carga = concentração x vazão) ou (carga = carga per capita x população) (kg/dia) 
 
Carga = 180.000 mg/m³ x 1070 m³/dia = 192.600.000 mg/dia = 192,60 kg/d 
 
b. Determine a concentração de DBO na região de mistura após o lançamento de esgoto. 
(mg/litro) 
 
𝐶𝑚𝑖𝑠𝑡 = 
𝑄𝑟𝑖𝑜 × 𝐶𝑟𝑖𝑜 + 𝑄𝑒𝑠𝑔 × 𝐶𝑒𝑠𝑔
𝑄𝑟𝑖𝑜 + 𝑄𝑒𝑠𝑔
 
 
𝐶𝐷𝐵𝑂 = 
7680
𝑚3
𝑑
× 2500
𝑚𝑔
𝑚3
+ 1070
𝑚3
𝑑
× 180.000
𝑚𝑔
𝑚3
7680
𝑚3
𝑑
+ 1070
𝑚3
𝑑
 
 
𝐶𝐷𝐵𝑂 = 24.205,71
𝑚𝑔
𝑚3
= 24,21 𝑚𝑔/𝐿 
 
c. Determine a concentração de OD na região de mistura após o lançamento de esgoto. 
(mg/litro) 
 
 
𝐶𝑂𝐷 = 
7680
𝑚3
𝑑
× 6200
𝑚𝑔
𝑚3
+ 1070
𝑚3
𝑑
× 0
7680
𝑚3
𝑑
+ 1070
𝑚3
𝑑
 
 
𝐶𝑂𝐷 = 5.441,82
𝑚𝑔
𝑚3
= 5,44 𝑚𝑔/𝐿 
 
d. As concentrações verificadas atendem ao padrão estabelecido pela classe do rio? 
Explique que dados comprovam a situação. 
 
As concentrações de DBO verificadas não atendem ao padrão estabelecido para a classe 
do rio. Após lançamento, a concentração de matéria orgânica na região de mistura 
aumenta acima do permitido para um Rio Classe 2 e consequentemente a concentração 
de O.D. diminui, ficando muito próximo do limite estabelecido. Assim, serão necessárias 
medidas para que não haja prejuízos à qualidade da água do corpo receptor, favorecendo 
a condição de autodepuração. 
 
e. Supondo que o esgoto lançado no rio passe por um processo de tratamento, qual deve 
ser a concentração máxima de DBO no esgoto lançado no rio (mg/litro) para classifica-lo 
como classe 2? 
 
Como o limite da concentração de DBO para a classe do rio é conhecido, é possível 
encontrar a máxima concentração que o esgoto deve conter para que não haja prejuízo a 
qualidade da água. 
 
𝐶 𝑚á𝑥𝑚𝑖𝑠𝑡 = 5,00 𝑚𝑔 /𝐿 = 5.000 𝑚𝑔/𝑚³ para um rio de Classe 2 
 
Substituindo na equação: 
 
5.000 𝑚𝑔/𝑚³ = 
7680
𝑚3
𝑑
× 2500
𝑚𝑔
𝑚3
+ 1070
𝑚3
𝑑
× 𝐶𝑚á𝑥𝑒𝑠𝑔
7680
𝑚3
𝑑
+ 1070
𝑚3
𝑑
 
 
𝐶𝑚á𝑥𝑒𝑠𝑔 = 22.940 𝑚𝑔/𝑚
3 = 22,94 𝑚𝑔/𝐿 
 
 
 
 
f. Supondo que o esgoto lançado no rio passe por um processo de tratamento que atinja os 
requisitos para rios de classe 2, qual será a eficiência do tratamento dos efluentes (%)? 
 
Conhecendo a concentração de DBO no esgoto sem tratamento e a máxima 
concentração para atender o limite estabelecido é possível determinar a eficiência do 
tratamento máxima na região de mistura. 
 
𝐸 = (
𝑆0 − 𝑆
𝑆0
) 𝑥 100 
 
Onde: 
S0 = concentração inicial = concentração no esgoto sem tratamento 
S = concentração final = concentração máxima permitida 
 
𝐸 = (
180 𝑚𝑔/𝐿 − 22,94 𝑚𝑔/𝐿
180 𝑚𝑔/𝐿
) 𝑥 100 
 
𝐸 = 87,3% 
 
Desta forma, o esgoto deve ser tratado com uma eficiência mínima de 87,3% antes do 
lançamento. 
 
2 Os habitantes de uma comunidade geram uma contribuição per capita de DBO de 54g 
DBO/hab.dia, e uma contribuição per capita de esgoto de 180 L/hab.dia. 
 
a. Calcular a concentração de DBO nos esgotos (mg DBO/Litro). 
 
carga = concentração x vazão concentração = carga/vazão 
concentração = 54 (g DBO/hab.dia) /180 (L/hab.dia) 
concentração = 0,3 g DBO/L = 300 mg DBO/L 
 
b. Calcular a carga de nitrogênio total (N) afluente a uma ETE (Estação de Tratamento de 
Esgoto) em kg/dia, sendo que a concentração de nitrogênio é de 45 mg N/Litro e vazão 
de 50 Litros/s. 
 
carga = concentração x vazão 
 carga de nitrogênio = 45 mg/L x 50 L/s = 2.250 mg/s = 194,40 kg /d 
 
 
c. Nesta mesma estação, calcular a concentração de fósforo total (P) afluente, sabendo-se 
que a carga afluente é de 60 kgP/dia. 
 
𝐶𝑜𝑛𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎çã𝑜 =
Carga
𝑉𝑎𝑧ã𝑜
 
carga = 60 kg/d (60.000.000mg/d) ÷ 24 horas ÷ 60 minutos ÷ 60segundos = 694,44 mg/s 
 𝐶𝑜𝑛𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎çã𝑜 =
694,44 mg/s
50 𝑙𝑖𝑡𝑟𝑜𝑠/𝑠
 
 
concentração de fósforo = 13,89 mg/L 
 
3 Um importante parâmetro caracterizador de despejos industriais é a equivalência 
populacional, ou seja, uma indústria polui o equivalente a uma população de n habitantes. 
Desta forma, o Equivalente Populacional (EP) de uma indústria é a carga de DBO da indústria 
(kg/d) dividido pela contribuição per capita de DBO de uma população (kg/hab.dia), expresso 
pela equação: 
 
𝐸𝑃 = 
𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎𝑖𝑛𝑑 
𝑞𝐷𝐵𝑂 
 habitantes 
 
a. Calcular a carga de poluentes de uma indústria que possui os seguintes dados (kg/d): 
• Vazão de efluentes: 120 m3/d 
• Concentração de DBO: 2000 mg/L 
 
carga = concentração x vazão 
 carga = 2.000 mg/L x 120.000 L/d = 240.000.000 mg/d = 240 kg/d 
 
b. Calcular o equivalente populacional desta indústria (habitantes). 
• Carga per capita da população: 0,054 kg DBO/hab.dia. 
 
𝐸𝑃 = 
240,00 𝑘𝑔/𝑑 
0,054 𝑘𝑔/ℎ𝑎𝑏.𝑑 
 = 4.445 habitantes 
 
Então, sabemos que esta indústria polui tanto quanto uma população de aproximadamente 
4.445 habitantes. 
 
4. As equações de mistura esgoto-rio apresentadas pressupõem uma mistura perfeita e 
instantânea no ponto de contribuição. No entanto, sabe-se que na prática, os esgotos não são 
 
imediatamente misturados com a massa liquida do rio. Desta forma, há a necessidade de 
certa distância de percurso para se atingir a mistura total. Uma hipótese simplificadora para 
se estimar a distância de mistura pode ser expressa pelas equações empíricas de Yotsukura: 
 
𝐿𝑚 = 8,7 𝑥 𝑣 𝑥 (
𝐵²
𝐻
) para lançamentos em margem 
 
𝐿𝑚 = 4,3 𝑥 𝑣 𝑥 (
𝐵²
𝐻
) para lançamentos no meio da seção do rio 
 
Onde: 
Lm é a distância a partir do ponto de lançamento para a qual pode se considerar que a mistura 
é completa (m); 
B é a largura média do rio (m); 
H é a profundidade média do rio (m); 
v é velocidade da água (m.s-1). 
 
a. Determinar a distância de percurso para se obter a mistura lateral total para lançamento 
em margem e no meio da seção de um rio com as seguintes características: 
• Vazão: Q = 0,760 m3/s 
• Velocidade = 0,25 m/s 
• Largura média = 12 m 
• Profundidade média = 0,25 m 
 
Para lançamento em margem: 
𝐿𝑚 = 8,7 𝑥 0,25 𝑥 (
122
0,25
) 
𝐿𝑚 = 1252,8 𝑚 
 
Para lançamento no meio da seção do rio: 
𝐿𝑚 = 4,3 𝑥 0,25𝑥 (
122
0,25
) 
𝐿𝑚 = 619,2 𝑚 
 
5. Uma bacia contribuinte com 20 mil habitantes lança seus esgotos sem qualquer tratamento a 
um pequeno afluente do Rio Iguaçu. A vazão correspondente de esgoto é de 3520 m³/d e a 
DBO do esgoto bruto é de 400 mg/L. A esta contribuição junta-se os despejos de uma 
indústria química orgânica com vazão de 850 m³/d e DBO bruta de 900 mg/L, cujo tratamento, 
na própria indústria, reduz em 90% a poluição orgânica (DBO). O rio, antes de receber estas 
 
contribuições poluentes, tem vazão de 2 m³/s e DBO de 6 mg/L. Calcular as novas 
características do rio na região de mistura. 
A eficiência de tratamento é dada pela seguinte equação: 
 
𝐸 = (
𝑆0 − 𝑆
𝑆0
) 𝑥 100 
 
Onde: 
S0 = concentração inicial 
S = concentração final 
 
Como o esgoto da indústria recebe tratamento de 90% antes do lançamento: 
 
90 = (
900 𝑚𝑔/𝐿 − 𝑆
900 𝑚𝑔/𝐿
) 𝑥 100 
90
100
= (
900 𝑚𝑔/𝐿 − 𝑆
900 𝑚𝑔/𝐿
) 
0,9 𝑥 900 = 900 𝑚𝑔/𝑙 − 𝑆 
0,9 𝑥 900 = 900 𝑚𝑔/𝑙 − 𝑆 
810 = 900 𝑚𝑔/𝑙 − 𝑆 
810 − 900 𝑚𝑔/𝑙 = − 𝑆 
− 90 𝑚𝑔/𝑙 = − 𝑆 
𝑆 = 90 𝑚𝑔/𝑙 
𝑆 = 𝐶𝑜𝑛𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎çã𝑜 𝑑𝑜 𝑒𝑠𝑔𝑜𝑡𝑜 𝑎𝑝ó𝑠 𝑜 𝑡𝑟𝑎𝑡𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 = 90 𝑚𝑔/𝐿 
 
Então a concentração final na região de mistura é a média ponderada entre todas as 
contribuições: 
 
𝐶𝑚𝑖𝑠𝑡 = 
𝑄𝑟𝑖𝑜 × 𝐶𝑟𝑖𝑜 + 𝑄𝑒𝑠𝑔 × 𝐶𝑒𝑠𝑔 + 𝑄𝑖𝑛𝑑× 𝐶𝑖𝑛𝑑
𝑄𝑟𝑖𝑜 + 𝑄𝑒𝑠𝑔 + 𝑄𝑖𝑛𝑑
 
Vazão do rio = 2 m³/seg. = 2 x 60 segundos x 60 minutos x 24 horas = 172.000 m³/dia 
𝐶𝑚𝑖𝑠𝑡 = 
172.800 𝑚3/𝑑 × 6.000 𝑚𝑔/𝑚³ + 3520 𝑚3/𝑑 × 400.000 𝑚𝑔/𝑚³ + 850 𝑚3/𝑑 × 90.000 𝑚𝑔/𝑚³
172.800 𝑚3/𝑑 + 3520 𝑚3/𝑑 + 850 𝑚3/𝑑
 
 
𝐶𝑚𝑖𝑠𝑡 = 14.230,96 𝑚𝑔/ 𝑚³ = 14,23 𝑚𝑔/𝐿