1-AULA SISTEMAS E EQUALIZAÇÃO

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Primeiro Semestre de 2008Primeiro Semestre de 2008 Amarildo de Oliveira FerrazAmarildo de Oliveira Ferraz
TRATAMENTO DE EFLUENTES
INDUSTRIAIS
FUNDAÇÃO OSWALDO ARANHA – CENTRO UNIVERSITÁRIO DE VOLTA 
REDONDA
Engenharia Ambiental - poluição hidríca
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�As estações de tratamento consistem de uma série
de processos físicos, químicos e biológicos. 
�O objetivo destes processos é promover o tratamento 
e melhorar a qualidade da água tratada, com vista a
usá-la, novamente, para consumo humano ou, pelo 
menos, rejeitá-la com consequências mínimas para 
o ambiente.
TRATAMENTO DE EFLUENTES
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Entende-se como método de tratamento de resíduos 
industriais qualquer processo que altere as 
características, composição ou propriedades dos 
resíduos industriais implicando em sua destruição,
inativação ou tornando mais aceitável sua deposição 
final. 
TRATAMENTO DE EFLUENTES
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Isto ocorre através da aplicação dos seguintes
métodos: 
- Destruição dos produtos indesejáveis; 
- Concentração e estocagem dos resíduos perigosos; 
- Alteração da estrutura química dos resíduos 
facilitando sua assimilação pelo meio ambiente. 
Os diferentes métodos de tratamento de resíduos
industriais são agrupados de acordo com a natureza
TRATAMENTO DE EFLUENTES
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MÉTODOS FÍSICOS:
Estão relacionados com a remoção mecânica de 
sólidos de dimensões relativamente grandes, de 
sólidos em suspensão, de areia ou ainda de óleos 
e gorduras. A utilização de incineradores na 
combustão de resíduos perigosos também é
considerada. 
TRATAMENTO DE EFLUENTES
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MÉTODOS QUÍMICOS E FÍSICO-QUÍMICOS: são
utilizados tanto na neutralização de águas ácidas 
ou alcalinas como na remoção de metais pesados, 
de material coloidal, de óleos e gorduras. 
A aplicação destes métodos visa a proteção 
tanto dos mananciais receptores de águas residuais 
como de sistemas biológicos de tratamento de 
resíduos industriais. 
TRATAMENTO DE EFLUENTES
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MÉTODOS BIOLÓGICOS: consistem na depuração
bioquímica dos resíduos orgânicos e de alguns 
inorgânicos, por ação de culturas de 
microrganismos.
Existem dois métodos biológicos:
Anaeróbico 
Aeróbico
TRATAMENTO DE EFLUENTES
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Os métodos anaeróbicos ou de digestão são mais 
adequados para o tratamento de despejos 
industriais com alta carga de material orgânico, 
lodos ou esgotos concentrados.
Os métodos aeróbicos são mais adequados para 
o tratamento de grandes volumes de água residual
com baixa concentração de material orgânico. 
MÉTODOS BIOLÓGICOS:
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�Os tratamentos são feitos em três etapas:
♦Tratamento Primário
♦ Tratamento Secundário
♦ Tratamento Terciário
TRATAMENTO DE EFLUENTES
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TRATAMENTO DE EFLUENTES
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Ocorre a remoção de sólidos grosseiros
Há grades:
grosseiras (espaços de 5,0 a 10,0 cm), 
grades médias (espaços entre 2,0 a 4,0 cm) 
grades finas (1,0 a 2,0 cm). 
Principais finalidades da remoção dos sólidos grosseiros:
- Proteção dos dispositivos de transporte dos esgotos 
(bombas e tubulações);
- Proteção das unidades de tratamento subseqüentes;
- Proteção dos corpos receptores.
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O mecanismo de remoção da areia é o de sedimentação:
os grãos de areia vão para o fundo do tanque
matéria orgânica, de sedimentação bem mais lenta, 
permanece em suspensão, seguindo para as unidades 
seguintes.
As finalidades básicas da remoção de areia são:
- Evitar abrasão nos equipamentos e tubulações;
- Eliminar ou reduzir a possibilidade de obstrução em 
tubulações, tanques, orifícios, sifões etc;
- Facilitar o transporte líquido, principalmente a 
transferência de lodo, em suas diversas fases.
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Os tanques de decantação podem ser circulares ou retangu-
lares. Os esgotos fluem vagarosamente através dos 
decantadores, permitindo que os sólidos em suspensão, que
apresentam densidade maior do que a do líquido circundante,
sedimentem gradualmente no fundo. Essa massa de sólidos, 
denominada lodo primário bruto, pode ser adensada no poço 
de lodo do decantador e ser enviada diretamente para a 
digestão ou ser enviada para os adensadores. Uma parte 
significativa destes sólidos em suspensão é compreendida 
pela matéria orgânica em suspensão. 
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Dependendo da natureza e da granulometria do sólido,
as peneiras podem substituir o sistema de 
gradeamento ou serem colocadas em substituição aos
decantadores primários. A finalidade é separar sólidos
com granulometria superior à dimensão dos furos
da tela. O fluxo atravessa o cilindro de gradeamento
em movimento, de dentro para fora. Os sólidos são 
retidos pela resultante de perda de carga na tela, são
removidos continuamente e recolhidos em caçambas
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A remoção da matéria orgânica é efetuada por 
reações bioquímicas, realizadas por micro –
Organismos Aeróbios (bactérias, protozoários, 
fungos etc) no tanque de aeração. 
Os microrganismos convertem a matéria 
orgânica em gás carbônico, água e material 
celular (crescimento e reprodução dos 
microrganismos).
Tanque de Aeração
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Decantador Secundário e Retorno do Lodo
Separam os sólidos em suspensão presentes no tanque 
de aeração, permitindo a saída do efluente clarificado.
Permite o retorno do lodo ao tanque de aeração.
O efluente líquido que sai deste tanque é descartado 
diretamente para o corpo receptor ou pode ser 
reutilizado
internamente ou oferecido ao mercado.
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Elevatória do Lodo Excedente – Descarte do Lodo
O lodo produzido pelos sólidos suspensos corresponde
à manutenção dos microorganismos.
Entretanto este lodo deve ser descartado para que o
equilíbrio do sistema seja mantido.
Este lodo é então descartado para o tratamento do lodo.
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Adensamento do Lodo
Esta etapa ocorre nos Adensadores de Densidade e
nos flotadores.
Reduz o volume de água do lodo através do processo
de adensamento.
Importante para as etapas subseqüentes: digestão, 
Desidratação e secagem.
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Adensamento por Gravidade e Flotação
Adensamento por Gravidade
Tem por princípio a sedimentação por zona, o sistema
é similar aos decantadores convencionais, onde o lodoé adensado e retirado do fundo do tanque.
Adensamento por Flotação:
O ar é introduzido na solução através de uma câmara
De alta pressão. Quando a solução é despressurizada,
O ar dissolvido forma micro-bolhas que se dirigem 
Para cima, arrastando consigo os flocos de lodo que 
São removidos na superfície.
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Digestão Anaeróbia - Destruição do Lodo
Finalidades
Destruir ou reduzir microorganismos patogênicos;
Estabilizar total ou parcialmente as substâncias 
instáveis e matéria orgânica presentes no lodo; 
Reduzir o volume de lodo através dos fenômenos de 
liquefação, gaseificação e adensamento;
Dotar o lodo de características favoráveis à redução
de umidade;
Permitir a sua utilização, quando estabilizado 
convenientemente, como fonte de húmus ou 
condicionador de solo para fins agrícolas (fertilizantes).
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Condicionamento Químico do Lodo
O condicionamento químico resulta na coagulação 
de sólidos e liberação da água adsorvida;
O condicionamento é usado antes dos sistemas de 
desidratação mecânica, tais como filtração, 
centrifugação, etc;
Os produtos químicos usados incluem cloreto férrico,
cal, sulfato de alumínio e polímeros orgânicos.
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Filtro Prensa de placas
A desidratação é feita ao forçar a água a sair do lodo sob
alta pressão.
Vantagens:
Alta concentração de sólidos da torta;
Baixa turbidez do filtrado e alta captura de sólidos;
Sólidos resultantes em torno de 30 a 40% num 
tempo de filtração de 2 a 5 horas.
Tempo para encher a prensa, mantê-la sob pressão,
abrir, descartar a torta e fechar a prensa.
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Secador Térmico
A secagem térmica do lodo é um processo de
Redução de umidade através de evaporação de
água para a atmosfera com a aplicação de energia 
térmica, podendo-se obter teores de sólidos da 
ordem de 90 a 95%.
Com isso o volume final de lodo é reduzido 
significativamente.
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Tratamentos Avançados
Necessidade dos tratamentos avançados
Com o aumento do conhecimento dos contaminantes 
encontrados na água, os limites de descarga de 
efluentes contendo certos compostos tem-se tornado 
mais restritos. Pedidos de licença de descarga de um 
determinado efluente podem obrigar à remoção de 
sólidos suspensos, matéria orgânica, nutrientes e 
substâncias tóxicas específicas em níveis que não se 
conseguem atingir com tratamentos primários e
secundários convencionais. 
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Tratamento Físico Químico e Biológico Completo
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Esta operação tem como objetivo minimizar ou 
controlar flutuações na vazão e nas concentrações 
do efluente de modo a que se atinjam as condições 
ótimas para os processos de tratamento 
subseqüentes, melhorando a eficiência dos 
tratamentos primários, secundários e terciários.
A equalização é geralmente obtida através do 
armazenamento das águas residuais num tanque 
de grandes dimensões, a partir do qual o efluente é
bombeado para a linha de tratamento.
Tratamento Primário
Equalização
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Sistema de Equalização
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Controlar as vazões no sistema
Vazões constantes facultam um melhor controle 
das condições de tratamento, por exemplo, ao evitar 
sobrecargas no sistema ou ao gerar menores
variações nas quantidades de reagentes
adicionados a alguns processos.
Com a equalização é possível:
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Evitar variações na carga orgânica
Variações na carga orgânica iriam afetar a atividade 
microbiológica, quer limitando-a, se em defeito, quer 
inibindo-a, se em excesso.
Controlar o pH do efluente
Permitir, por exemplo, a minimização das flutuações 
na quantidade de neutralizantes necessária ou 
aproximação das condições ótimas de pH para os
tratamentos químicos ou biológicos.
Com a equalização é possível:
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Ter capacidade de armazenamento
Com a capacidade de armazenamento atingida com 
a equalização é possível evitar as variações de vazão
no efluente. Permite também a minimização dos 
impactos das descargas no meio receptor.
Evitar elevadas concentrações de substâncias tóxicas
A estabilização das quantidades de tóxicos introduzi-
dos no sistema, assim como a redução da sua 
concentração, ajuda a minimizar o impacto dessas
substâncias nos sistemas biológicos.
Com a equalização é possível:
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Gráfico típico da coleta de dados dos ensaios de equalização de carga
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Despejo totalGradeamento
Equalização
(Ar)
Mistura 
Rápida
Floculação
Trat. Biológico
neutralizante 
polímero 
Decantador
Parshall
Efluente do 
Setor de 
Sabores
Efluente do 
Setor de 
Perfumaria
Peneiramento
Separação de 
óleo
DIAGRAMA DE BLOCOS DO TRATAMENTO DE INDUSTRIA 
CASO DE ESTUDO DE EMPRESA DE FRAGRÂNCIAS 
floculante 
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DIMENSIONAMENTO
1) Peneiramento do setor de sabores
Vazão: 10 m3/h 
Dois dutos de chegada de ∅ 6”, cada um.
Serão instaladas duas cestas com tela de aço, uma para cada saída de ∅ 6” com as 
seguintes dimensões:
0,30 m x 0,15 m x 0,30 m
∅ furo de 1/2”
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DIMENSIONAMENTO
2) Caixa separadora de óleos do setor de perfumaria
Vazão: 9 m3/h 
Um duto de chegada de ∅ 8”
Um duto de chegada de ∅ 6”
Será instalada uma caixa separadora de óleo com caixa receptora lateral, de fabricação 
SANO ou similar com ∅ 0,60 m.
3) Gradeamento do despejo total
Vazão: 19 m3/h 
Dimensões da grade: 0,4 m x 0,6m
Espessura das barras > 3/8”
Espaçamento entre as grades: 11/2”
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HORA VAZÃO Q média SALDO ACUMULADO HORA VAZÃO Q média SALDO ACUMULADO
00:00 22,1 19 3,1 3,1 00:00 29,64 19 10,64 181,48
01:00 22,1 19 3,1 6,2 01:00 29,64 19 10,64 192,12
02:00 24,57 19 5,57 11,77 02:00 15,4 19 -3,6 188,52
03:00 27,04 19 8,04 19,81 03:00 15,4 19 -3,6 184,92
04:00 24,57 19 5,57 25,38 04:00 17,55 19 -1,45 183,47
05:00 24,57 19 5,57 30,95 05:00 19,76 19 0,76 184,23
06:00 24,57 19 5,57 36,52 06:00 22,1 19 3,1 187,33
07:00 27,04 19 8,04 44,56 07:00 22,1 19 3,1 190,43
08:00 19,76 19 0,76 45,32 08:00 17,55 19 -1,45 188,98
09:00 19,76 19 0,76 46,08 09:00 17,55 19 -1,45 187,53
10:00 22,1 19 3,1 49,18 10:00 22,1 19 3,1 190,63
11:00 22,1 19 3,1 52,28 11:00 17,55 19 -1,45 189,18
12:00 19,76 19 0,76 53,04 12:00 17,55 19 -1,45 187,73
13:00 19,76 19 0,76 53,8 13:00 17,55 19 -1,45 186,28
14:00 29,64 19 10,64 64,44 14:00 17,55 19 -1,45 184,83
15:00 29,64 19 10,64 75,08 15:00 22,1 19 3,1 187,93
16:00 29,64 19 10,64 85,72 16:00 22,1 19 3,1 191,03
17:00 29,64 19 10,64 96,36 17:00 27,04 19 8,04 199,07
18:00 29,64 19 10,64 107 18:00 27,04 19 8,04 207,11
19:00 29,64 1910,64 117,64 19:00 27,04 19 8,04 215,15
20:00 29,64 19 10,64 128,28 20:00 29,64 19 10,64 225,79
21:00 29,64 19 10,64 138,92 21:00 27,04 19 8,04 233,83
22:00 29,64 19 10,64 149,56 22:00 27,04 19 8,04 241,87
23:00 29,64 19 10,64 160,2 23:00 27,04 19 8,04 249,91
DATA: 02/08/1986DATA: 01/08/1986
DIMENSIONAMENTO DO EQUALIZADOR DE VAZÃO
Tabela1 - Dados representativo do estudo de campo
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Variação do Volume Acumulado
0
50
100
150
200
250
300
1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49
Horário (h)
V
ol
um
e 
A
cu
m
ul
ad
o(
m
3)
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DIMENSIONAMENTO DO EQUALIZADOR DE VAZÃO
4) Tanque de acumulação de efluentes (equalizador)
Considerações: não ocorre variação de carga, portanto não será necessário o dimensionamento da 
parte do equalizador quanto a variação de carga, ficando apenas para atender a variação de vazão.
O cálculo de balanço de vazão será usada a vazão média de 19 m3/h
Através de dados de estudos durante dois dias obtivemos as medições de vazão (ver TABELA 1 -
página anterior):
Q maior 257,95 - Q menor 3,1 = 254,9 m3 ≅ 255 m3 volume de equalização
4.1) Dimensões principais:
Obs.: para facilitar os cálculos e folga considerou-se o volume = 280 m3
Altura útil = 5,00 m
Comprimento = 7,48 m
Largura = 7,48 m
Altura total = 5,50 m 
Número de tanques = 1 unidade
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ÁBACO USADO NO DIMENSIONAMENTO DO SISTEMA DE 
AERAÇÃO
5
15
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DIMENSIONAMENTO
4.2) Agitação dos tanques de equalização:
Potência aplicada = 30 w/m3 (conforme o gráfico de vazão de ar)
Volume útil do equalizador = 280 m3
Potência a aplicar:
P = 30 w/m3 x 280 m3 = 7800 W = 11,31 CV
epor tanquar de 
s
L
169,65 
 m 1 x 1 
11,31 x 75
Q
epor tanquar de 
s
L
 
líquido) de H(altura x dolíquido � 
(cv)75potência
Q
==
==
ρ
Vazão total de ar = 169,7 L/s = 10,2 m3 /min 
Vazão de ar necessária:
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DIMENSIONAMENTO DO EQUALIZADOR DE VAZÃO - exercício
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Mínima=1,62 
Máxima=14,40
Média=5,42
5,42Total 24:00h
-0,06-3,805,4207:00
3,74-3,805,421,6206:00
7,54-0,995,421,6205:00
8,53-0,995,424,4304:00
9,52-2,605,424,4303:00
12,12-2,605,422,8202:00
14,72-3,805,421,6201:0014/01/88
18,52-2,605,422,8224:00
21,12-0,995,424,4323:00
22,11-1,685,423,7422:00
23,79-2,605,422,8221:00
26,39-0,995,424,4320:00
27,380,235,425,6519:00
27,150,235,425,6518:00
26,921,105,426,5217:00
25,821,105,426,5216:00
24,721,105,426,5215:00
23,621,105,426,5214:00
22,522,615,428,0313:00
19,912,615,428,0312:00
17,308,985,4214,4011:00
8,321,105,426,5210:00
7,221,105,426,520900
6,126,125,4211,5408:0013/01/88
ACUMULADO(M3)SALDO(M3/H)VAZÃO DE FUNCONAMETO(M3/H)VAZÃO(M3/H)HORADATA
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+171,2-43,46,20,007:00
214,6-3,56,22,723:00 às
24:00
218,1-3,56,22,722:00
221,6-3,56,22,721:00
225,1-3,06,23,220:00
228,1-3,06,23,219:00
231,1-3,46,22,818:00
234,5-5,36,20,917:00
239,8-4,56,21,716:00
244,3-3,16,23,115:00
247,41,36,27,514:00
246,11,76,27,913:00
244,415,66,212,812:00
228,89,76,215,911:00
219,19,76,215,910:00
209,49,76,215,909:00
199,79,76,215,908:00
Acumulado (m3)Saldo (m3/h)QSaída (m3/h)QEntrada (m3/h)Hora
DIMENSIONAMENTO DO EQUALIZADOR DE VAZÃO - exercício
Primeiro Semestre de 2008Primeiro Semestre de 2008 Amarildo de Oliveira FerrazAmarildo de Oliveira Ferraz
116,4-43,46,20,007:00
159,8-5,66,20,623:0024:00 às
165,4-4,76,21,522:00
165,4-4,36,21,921:00
170,1-4,36,21,920:00
174,4-5,36,20,919:00
178,70,66,26,818:00
184,0-3,36,22,917:00
183,4-0,36,25,916:00
186,72,86,29,015:00
187,02,16,28,314:00
184,22,36,28,513:00
182,20,36,26,512:00
179,82,86,29,011:00
179,54,16,210,310:00
176,71,76,27,909:00
170,9-0,36,25,908:00
Acumulado (m3)Saldo (m3/h)QSaída (m3/h)QEntrada (m3/h)Hora
DIMENSIONAMENTO DO EQUALIZADOR DE VAZÃO - exercício
Primeiro Semestre de 2008Primeiro Semestre de 2008 Amarildo de Oliveira FerrazAmarildo de Oliveira Ferraz
Muitos efluentes industriais contêm elevadas
cargas ácidas ou alcalinas que requerem 
neutralização antes de serem submetidas a 
tratamento químico ou biológico, ou antes 
de serem descarregadas.
Para tratamentos biológicos, o pH deverá
estar entre 6.5 e 8.5, de modo a garantir uma 
atividade microbiana ótima. 
Neutralização
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Mistura de duas correntes com níveis de pH opostos
Se duas correntes a tratar tiverem pH oposto, pode 
obter-se a neutralização pela sua mistura. Este
processo requer uma capacidade de equalização
que permita a obtenção do resultado desejado.
Neutralização de correntes ácidas
A neutralização de correntes ácidas pode ser obtida 
fazendo-as passar por um leito de carbonato de cálcio
ou pela mistura de leite de cal ao efluente.
Neutralização
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Neutralização de correntes alcalinas
A neutralização de efluentes alcalinos pode 
ser obtida pela adição de ácidos fortes. No 
entanto, por razões de custo, a escolha 
destes fica muitas vezes reduzida ao ácido 
sulfúrico ou Clorídrico. Um outro 
neutralizante usual no tratamento de 
efluentes é o CO2, produto secundário de 
muitos processos industriais.
Neutralização
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Neutralização
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Neutralização
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Neutralização
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Neutralização
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Neutralização
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DIMENSIONAMENTO
5) Consumo de ácido na neutralização que ocorrerá no equalizador
Consumo de ácido para a neutralização dos efluentes
Dados médios dos testes = 200 ml de ácido sulfúrico por m3 de efluente
Vazão de efluentes = 19 m3/h 
6) Calha Parshall no canal de medição de vazão
d
l
 91,2 
d
h
24x 
h
m
 19x 
m
ml
200 ácido de diário Consumo
3
3 ==
2'
1 1 Parshall Calha
 
s
L
 5,28 L 1000 x s 3600 
h
m
 19 
3
=
=÷