PROJETO - PETE (LAGOAS) docx

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INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO CEARÁ 
EIXO TECNOLÓGICO DE QUÍMICA E MEIO AMBIENTE 
CURSO DE ENGENHARIA AMBIENTAL E SANITÁRIA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
DIMENSIONAMENTO DE UMA ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE EFLUENTES 
POR LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Maracanaú – CE 
2021 
INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO CEARÁ 
EIXO TECNOLÓGICO DE QUÍMICA E MEIO AMBIENTE 
CURSO DE ENGENHARIA AMBIENTAL E SANITÁRIA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
DIMENSIONAMENTO DE UMA ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE EFLUENTES 
POR LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO 
 
 
 
 
 
 
 
 
HUBERTT AUGUSTO F. RODRIGUES 
Graduando em Engenharia Ambiental e 
Sanitária no Instituto Federal do Ceará IFCE - 
Maracanaú 
 
ANE KAROLINE BARBOSA BRANDÃO 
Graduanda em Engenharia Ambiental e 
Sanitária no Instituto Federal do Ceará IFCE – 
Maracanaú 
 
GILVAN ANTONIO DA SILVA JÚNIOR 
Graduando em Engenharia Ambiental e 
Sanitária no Instituto Federal do Ceará IFCE – 
Maracanaú 
 
JOANA D’ARCK FARIAS BRAGA 
Graduanda em Engenharia Ambiental e 
Sanitária no Instituto Federal do Ceará IFCE – 
Maracanaú 
 
TIAGO DE ABREU LIMA 
Graduando em Engenharia Ambiental e 
Sanitária no Instituto Federal do Ceará IFCE – 
Maracanaú 
 
 
 
 
 
Maracanaú – CE 
2021 
1) A ETE deverá ter eficiência de modo que o efluente final respeite os padrões 
de lançamento dentro dos padrões recomendado pela Resolução COEMA Nº 2 
DE 02/02/2017. A população é formada pela média dos 4 últimos números da 
matrícula, sendo que a população inicial não poderá ter 3 dígitos, caso a 
sequência de número inicia com 0 (zero) substitua este pelo segundo dígito. A 
determinação da população de projeto utilize a equação geométrica e adote para 
taxa de crescimento r= 1,019 com tempo de projeto de 20 anos. 
● Hubertt: 2015204504​0450 = 4450 
● Ane: 2012104504​0654 = 6654 
● Gilvan: 2016104504​0491​ = ​4491 
● Joana: 2017104504​0375 = 3375 
● Tiago: 2016104504​0025 = 2225 
 
Dados do projeto: 
 
*Todos os dados que não foram disponibilizados na Tabela 1 devem ser 
adotados com base nas NBRs e literatura. 
 
I) População 
 
opulação P = 5
4450+6654+4491+3375+2225 
opulação 239 habitantesP = 4 
opulação 239 x (1, 19 ) 176 habitantesP = 4 0 20 = 6 
 
II) Vazões 
 
● Vazão Média 
 
Qmed = 1000
( 86400População×Q ×RPC ) 
Qmed = 1000
( 864006176×150×0,8) 
, 08 m /sQmed = 0 0
3 
 
● Vazão Máxima: 
 
×K1×K2)Qmáx = (Qmed 
Variável Valor 
Per capita de DBO 54 kg/hab.dia 
Per capita de CTT 10​9​ a 10 ​12​ org/hab.dia 
K1 1,2 
K2 1,5 
K3 0,5 
Temperatura (T) 25°C 
Tx infiltração 0,3 L/Km.s 
Percapita do consumo de água “q” 150 L/hab.dia 
Coeficiente de Retorno (R) C = 0,8 
, 08×1, ×1,Qmáx = 0 0 2 5 
0, 14 m /sQmáx = 0
3 
 
● Vazão Mínima: 
 
×K3)Qmín = (Qmed 
, 08×0,Qmín = 0 0 5 
, 04 m /sQmín = 0 0
3 
 
 
DIMENSIONAMENTO DO TRATAMENTO PRELIMINAR 
GRADE 
 
I) Escolha da Calha Parshall 
 
A partir dos valores de vazões mínima e máxima foi possível escolher de acordo 
com a tabela que padroniza a calha parshall, qual seria a melhor opção para 
esses valores de vazões. Assim a calha parshall adotada foi a de 3 polegadas, 
onde: 
k = 0,176 
n = 1,547 
 
II) Lâmina de água antes do rebaixo 
 
● Altura Máxima (Hmáx): 
 
 Hmáx = ( kQmáx) n
1
 
 Hmáx = ( 0,1760,014)
1
1,547
 
, 9 mHmáx = 0 1 
 
● Altura Média (Hméd): 
 
 Hméd = ( kQméd) n
1
 
 Hméd = ( 0,0080,1,76)
1
1,547
 
, 3 mHméd = 0 1 
 
● Altura Mínima (Hmín): 
 
 Hmín = ( kQmín) n
1
 
 Hmín = ( 0,1760,004)
1
1,547
 
, 8 mHmín = 0 0 
 
III) Determinação do rebaixo (Z) 
 
Z = Q −Qmáx mín
(Q ×H )−(Q ×H )máx mín mín máx 
Z = 0,014−0,004
(0,014×0,08)−(0,004×0,19) 
, 4 mZ = 0 0 
 
IV) Lâmina de água a jusante da grade 
 
● Altura Máxima: 
 
hmáx = Hmáx − Z 
, 9 , 4hmáx = 0 1 − 0 0 
, 5 mhmáx = 0 1 
 
● Altura Média: 
 
hméd = Hméd − Z 
, 3 , 4hméd = 0 1 − 0 0 
, 9 mhméd = 0 0 
 
● Altura Mínima: 
 
hmín = Hmín − Z 
, 8 , 4hmín = 0 0 − 0 0 
, 4 mhmín = 0 0 
 
V) Adoção da grade 
 
Foi adotada uma grade fina, com as seguintes características: 
Espessura (t) = 13 mm 
Espaçamento (a) = 25 mm 
 
VI) Eficiência da grade 
 
E = aa+t 
E = 2525+13 
, 5 5%E = 0 6 = 6 
 
Recomendações da NBR 12209 (ABNT 2011) 
Eficiência maior que 65% 
 
VII) Área útil da grade 
 
AU = v
Qmáx 
AU = 0,60
0,014 
, 23 m²AU = 0 0 
 
O valor de v varia de 0,4 a 0,75 m/s. Nesse caso foi adotado v = 0,60 m/s. 
 
VIII) ​Seção de Escoamento (S) 
 
S = E
AU 
S = 0,65
0,023 
, 35 m²S = 0 0 
 
IX) Largura do canal da grade 
 
b = Shmáx 
b = 0,15
0,035 
, 3 mb = 0 2 
 
 
X) Verificação da velocidade 
 
 
XI) Perda de carga - 50% obstruida 
 
Para calcular a perda de carga foi considerada o valor da aceleração da 
gravidade de 9,81 m/s². 
 
● 0×Ev = V 
, 0×0, 5v = 0 6 6 
, 9 m/sv = 0 3 
 
● ×V 0V = 2 
×0, 0V = 2 6 
, m/sV = 1 2 
 
f , 3×h = 1 4 2×g
V −v²( 2 ) 
f , 3×h = 1 4 2×9,81
1,2 −0,39²( 2 ) 
f , 9 mh = 0 0 
 
 
Recomendação 
hf= 0,15 m para grades manuais 
Q (m³/s) H (m) h (m) S = b x h Au = S x E V0 = Q/Au Verificação 
0,014 0,19 0,15 0,035 0,023 0,60 ok 
0,008 0,13 0,09 0,021 0,014 0,57 n 
0,004 0,08 0,04 0,009 0,005 0,50 n 
hf = 0,10 m para grades mecânicas 
 
XII) Número de barras 
 
n = t+a
b (mm) 
n = 23013+25 
 barrasn = 6 
 
XIII) Verificação do número de barras 
 
● Para n = 6 barras: 
 
e = b − (n×t) a[ + (n )− 1 × ] 
30e = 2 − (6×13) 25[ + (6 )− 1 × ] 
7 cme = 2 
 
● Para n = 7 barras: 
 
e = b − (n×t) a[ + (n )− 1 × ] 
30e = 2 − (7×13) 25[ + (7 )− 1 × ] 
11 cme = − 
 
Para ser válido é necessário que e ≤ a. Dessa forma, serão utilizadas 6 barras. 
 
XIV) Comprimento da barra 
 
Foi adotado um diâmetro (D) = 150 mm (0,15 m). 
 
v f , 0h = hmáx + h + D + 0 1 
v , 9 , 9 , 5 , 0h = 0 1 + 0 0 + 0 1 + 0 1 
v , 3 mh = 0 5 
 
L = hvsen∝ 
L = 0,53sen 45 
, 5 mL = 0 7 
 
XV) Quadro resumo 
 
GRADE 
Vazões H antes do rebaixo h depois do rebaixo 
Q méd = 0,008 m³/s H méd = 0,13 m h méd = 0,09 m 
Q máx = 0,014 m³/s H máx = 0,19 m h máx = 0,15 m 
Q mín = 0,004 m³/s H mín = 0,08 m h mín = 0,04 m 
Dimensões Barras 
A útil = 0,023 m² t = 13 mm n = 6 barras 
 
DESARENADOR 
 
I) Área da seção transversal 
 
Foi adotada uma velocidade V = 0,30 m/s. 
 
AU = V
Qmáx 
AU = 0,30
0,014 
, 5 m²AU = 0 0 
 
 
II) Largura da caixa de areia 
 
b = Auhmáx 
b = 0,15
0,05 
, mb = 0 3 
 
IV) Verificação da velocidade 
 
 
V) Comprimento da caixa de areia 
 
2, × hL = 2 5 máx 
2, × 0, 5L = 2 5 1 
, 75 mL = 3 3 
 
VI) Volume de areia sedimentado 
 
Considerando a vazão média a taxa de sedimentação - Tx = 0,03 L/m³ 
 
V= Qméd * Tx 
V= 8 * 86.4 * 0,03 
V= 20 L ou 0,02 m³ 
 
VII) Profundidade do depósito de areia 
Considerando a limpeza semanal. 
 
h = A
V 
S = 0,035 m² a = 25 mm hv = 0,53 m 
b (canal) = 0,23 m inclinação = 45 L = 0,75 m 
Q (m³/s) h (m) A = b x h V = Q/A Verificação 
0,014 0,15 0,045 0,31 ok 
0,008 0,09 0,027 0,29 ok 
0,004 0,04 0,012 0,26 ok 
h =
0,02 7*
1,70 ×3,375 
, 1 mh = 0 1 
 
Recomendações da NBR 12209/11 
Profundidade mínima do poço deve ser de 20 cm 
 
VIII) Quadro resumo 
 
 
 
DIMENSIONAMENTO DO TRATAMENTO PRIMÁRIO 
 
LAGOA ANAERÓBIA 
 
I) Carga de DBO afluente 
 
argaC = 1000
População×carga per capita(g/hab.d) 
argaC = 1000
6176×54 
arga 33, 0 Kg/dC = 3 5 
 
II) Concentração de DBO afluente 
 
oncentraçãoC = cargaQ(m /d)3 
oncentraçãoC = 691,2
333,50 
oncentração , 82 x 1000 82 mg/LC = 0 4 = 4 
 
III) Volume da lagoa 
 
Primeiro temos que determinar o L - carga afluente: 
 
L = conc x Q 
L = (482 x 691,2)/1000 
L = 333,15 kg/d 
 
Calcula-se então o Volume da Lagoa: 
 L/LvV = 
 333, 5/0, 5V = 1 3 
 951, 5V = 8 m3 
 
A taxa de aplicação volumétrica adotada para esse cálculo foi de Lv = 0,35KgDBO/m³.d. 
Área da 
seção 
transversal 
Largura Comprimento da caixa 
Volume de 
areia 
sedimentado 
Profundidade 
(areia) 
0,05 m² 0,3 m 3,375 m 20 L 0,11 m 
 
 
IV) Tempo de detenção 
DHT = VQ (m /d)3 
DHT = 691,2
951,85 
DH , 7 diasT = 1 3 
 
Nas lagoas anaeróbias convencionais o tempo de detenção é em torno de 3 a 6 
dias, então faz-se necessário corrigir o atual TDH. 
 
Alteramos o valor de LV para 0,15 para encontrarmos um TDH entre 3 e 6. 
 
 L/LvV = 
 333, 5/0, 5V = 1 1 
 2.221V = m3 
 
DHT = VQ (m /d)3 
DHT = 691,2
2.221 
DH , 1 diasT = 3 2 
 
V) Área requerida 
 
A altura da lagoa (H) adotada foi de H = 4,0 m, com uma borda livre de 0,5 m. 
 
A = H
V 
A = 4
2.221 
55, 5 m²A = 5 2 
 
VI) Dimensões da lagoa 
 
A relação comprimento/largura da lagoa anaeróbia situa-se entre 1 e 3, nesse 
caso adotamos: L/B = 2,5. 
 
×BA = L 
 
Como a relação L/B = 2,5: 
 
 2, B x BA = 5 
55, 5 , B5 2 = 2 5 2 
222,B2 = 1 
 14, mB = 9 
 
Depois de acharmos o B basta substituir no L: 
 
 L x BA = 
55, 5 x 14,5 2 = L 9 
 37, mL = 2 
 
VII) Carga de DBO efluente 
 
Foi adotada uma eficiência de remoção da DBO de 60%. 
 
concentração DBOEF = 1( − E100) × 
482 DBOEF = 1( − 60100) × 
93 mg/LDBOEF = 1 
 
VIII) Acúmulo de lodo 
 
Foi adotada uma taxa de acúmulo de 0,04 m³/hab.ano. 
 
● Acúmulo anual: 
 
cúm. anual opulação×Taxa de acúmuloA = P 
cúm. anual .176×0, 4A = 6 0 
cúm. anual 47, 4 m /anoA = 2 0 3 
 
● Espessura da camada de lodo: 
 
spessuraE = Acúm. anualÁrea da lagoa 
spessuraE = 555,25
247,04 
spessura , 5 m/anoE = 0 4 
 
 
● Tempo para se atingir 1/3 da altura útil das lagoas: 
 
empoT = e
3
H
 
empoT = 0,45
(4/3) 
empo , 6 anosT = 2 9 
 
IX) Quadro resumo 
 
 
 
LAGOA ANAERÓBIA 
DBO 
afluent
e 
Volume da 
lagoa 
Tempo 
de 
detenção 
Altura 
Borda 
livre 
(adotada
) 
Área da 
lagoa 
Largura Comprimento 
DBO 
efluente 
482 
mg/L 
951,85 m³ 3,21 dias 4,0 m 0,5 m 555,25 m² 37,2 m 14,9 m 
193 
mg/L 
DIMENSIONAMENTO DO TRATAMENTO SECUNDÁRIO 
 
LAGOA FACULTATIVA 
 
I) Área da Lagoa 
 
Foi considerado a eficiência máxima da lagoa anaeróbia E= 60% de L então a 
carga de DBO chegando na Lagoa Facultativa é: 
 
 x ( )L 60100 
33, 5 x 0,L = 3 1 6 
 199, 9 Kg DBO/dL = 8 
 
Partimos então para o calcúlo da área. De acordo com a temperatura e 
condições climáticas o valor de Ls pode variar de 1000 a 250 DBO/ha.d, sendo 
adotado o valor de Ls = 180Kg DBO/ha.d. 
 
A = LLs 
 
A = 180
199,89 
, 1x10.000A = 1 1 
1.000 m²A = 1 
 
II) Tempo de detenção 
 
Os tempos de detenção em lagoas facultativas variam entre 15 a 45 dias. 
DHT = Q
V 
DHT = 691,52
22.000 
DH 1, 1 2dT = 3 8 = 3 
 
III) Volume da Lagoa 
Usualmente, adotam-se valores da profundidade (H) na faixa de 2,0 a 4,0 m, 
nesse caso adotamos H = 2 m. 
xHV = A 
1.000x2V = 1 
2.000 m³V = 2 
 
IV) Dimensões da lagoa 
 
Admitindo-se L/B = 2,5. 
 
×LA = B 
×2, ×BA = B 5 
, B²A = 2 5 
2.000 , xB²2 = 2 5 
3, 0 mB = 9 8 
 
L = B
A 
L = 93,80
22.000 
 
34, 2 mL = 2 5 
 
V) Concentração da DBO particulada efluente 
Considerando que a DBO afluente da lagoa facultativa é a DBO efluente da lagoa 
anaeróbia. E adotando-se o coeficiente K = 0,29 d​-1​ para 27 ºC. 
Sendo o ϴ=01,05, temos o valor de Kc 
xϴ Kc = K T−20 
, 9 x (1, 9)Kc = 0 2 0 23−20 
c 0, 7/dK = 3 
 
i. DBO efluente solúvel 
 solúvelDBO5 =
So
(1+K ×TDH)C
 
 solúvelDBO5 =
193
(1+0,37×32) 
 solúvel 5, 3 mgDBO/LDBO5 = 1 0 
 
ii. DBO efluente particulada 
 
Assumindo que o efluente contenha 80 mg/L de sólidos em suspensão (SS) e 
que a cada 1 mg/L de SS gera uma DBO particulada 0,35 mg/L, a concentração 
de DBO​5​ particulada efluente será de: 
 particulada x TXDBOef l = SSef l 
 particulada 0x 0, 5DBOef l = 8 3 
 particulada 8 mgDBO /LDBOef l = 2 5 
iii. DBO efluente total 
 
BO ef luente total DBO solúvel particulada D = 5 + DBO5 
BO ef luente total 5, 3 8D = 1 0 + 2 
BO ef luente total 3, 3 mg/LD = 4 0 
 
VI) Eficiência do sistema na remoção de DBO 
 
×100E = DBO af luente
DBO af luente−DBO ef luente 
×100E = 193
193−43,03 
7, %E = 7 7 
 
 
 
VII) Quadro resumo 
 
 
 
DIMENSIONAMENTO DO TRATAMENTO TERCIÁRIO 
 
I) Remoção de CTT na Lagoa Facultativa 
 
Dados: 
TT , 9x10 NMP /hab.d.C = 8 6 9 
Qaflu = 1209,6 ​m³/d 
opulação 176 habP = 6 
5°T = 2 
 
, e H , mLB = 2 5 = 2 0 
 
II) Determinação do coeficiente de remoção bacteriana 
 
● Coeficiente de remoção de coliformes: 
 
b , 42×HK = 0 5 −1,259 
b , 42×2K = 0 5 −1,259 
b 0, 3 dK = 2 −1 
 
● Dimensionamento utilizando fluxo disperso. 
● Correção de Kb: 
 
Admitindo θ = 1,07. 
 
b×θKbT = K
(T−20) 
, 3KbT = 0 2 × 1, 70
(25−20) 
, 23 dKbT = 0 3
−1 
 
III) Concentração de CTT na LF: 
 
 a = √1 ×Kb DHdaLF×d+ 4 T × T 
 a = √1 ×0, 23 ×32×0,+ 4 3 4 
4,19a = 
 
LAGOA FACULTATIVA 
Tempo de 
detenção 
DBO 
solúvel 
DBO 
particulada 
DBO 
total 
Volume Altura 
Borda 
livre 
Área Largura 
Compriment
o 
32 dias 
15,03 
mg/L 
28 
mgDBO5/L 
43,03 
mg/L 
22.000 
m³ 
2 m 0,5 m 
11.000 
m² 
93,80 m 234,52 m 
N = N 0 × 4×a×e
1
(2×d)
(1+a) ×e −[(1−a) ×e ][ 2
a
(2×d)] 2
−a
(2×d)
 
x10 N = 5 7 × 4×4,19×e
1
(2×0,4)
(1+4,19) ×e −[(1−4,19) ×e ][ 2 4,19(2×0,4)] 2 −4,19(2×0,4) 
8, 9x10 NMP /100 mlN = 6 9 
 
LAGOA DE MATURAÇÃO 
 
Remoção de CTT na Lagoa de Maturação 
 
Foram adotadas 3 lagoas de maturação em série, com um tempo de detenção 
total de 12 dias, 4 dias em cada lagoa. 
Dados: 
Número de lagoas: 3 lagoas 
TDH: 4 dias 
 H=1 
 
 
 
I) Volume da Lagoa 
 
De cada lagoa: 
empo de detenção×QV = T 
×(1209, )V = 4 6 
838, x 3 lagoas 14.515, m³V = 4 4 = 2 
 
II) Área das lagoas 
 
Foi adotado H = 1 m, com uma borda livre de 0,5 m. 
 
● Área superficial da lagoa: 
 
A = H
V 
A = 1
14.515,2 
4.515, m²A = 1 2 
 
● Área superficial total: 
 
×número de lagoasAT = A 
4.515, ×3AT = 1 2 
3.545, m²AT = 4 6 
 
III) Dimensões de cada lagoa 
 
xBA = L 
, BxBA = 2 5 
, B²A = 2 5 
4.515, , B²1 2 = 2 5 
6, 9B = 7 1 
 
,LB = 2 5 
, xBL = 2 5 
, x76, 9L = 2 5 1 
90, 9L = 1 4 
 
 de fundo 47, 1mL = 2 6 
 
ase do fundo 23, 8mB = 1 1 
 
 coroamento 50, 1mL = 2 1 
 
do coroamento 25, 8mB = 1 6 
 
 
 
IV) Coeficiente de decaimento bacteriano Kbc 
 
b , 42×HK = 0 5 −1,259 
b , 42×1K = 0 5 −1,259 
b , 42 dK = 0 5 −1 
 
V) Correção de Kb 
 
Admitindo θ = 1,07. 
 
b×θKbc = K (T−20) 
, 42×1, 7Kbc = 0 5 0 (25−20) 
, 6 dKbc = 0 7 −1 
 
VI) Concentração de CTT no efluente da LM 
 
Lagoa facultativa: N= 2,00x NMP/100ml109 
 
 a = √1 ×Kb ×TDH×d+ 4 c 
 a = √1 ×0, 6×4×0,+ 4 7 4 
, 2a = 2 4 
 
N = NLF × 4×a×e
1
(2×d)
(1+a) ×e −[(1−a) ×e ][ 2
a
(2×d)] 2
−a
(2×d)
 
, 9x10 N = 8 6 9 × 4×2,42×e
1
(2×0,4)
(1+2,42) ×e −[(1−2,42) ×e ][ 2 2,42(2×0,4)] 2 −2,42(2×0,4) 
3, 3x10 CF /100 mlN = 4 11 
 
d = 1L/B 
d = 12,5 
 
, d = 0 4 
 
 
VI) Eficiência de remoção na 1ª lagoa 
 
×100E = N0
N −N0 
×100E =
2,00x10−10
2,00x10 − 2,93571x10−10 −11 
5, 2% E = 8 3 
 
VII) Eficiência considerando as 3 lagoas 
 
En = 1 − (1 )− E1
n 
En = 1 − (1 , 532)− 0 8 3 
, 96837362En = 0 9 
9, 8 % En = 9 6 
 
XI) Concentração de CTT final 
 
×(1 )N = N 0 − E 
, 0x10 ×(1 , 968)N = 2 0 −10 − 0 9 
CF /100 mlN = 
 
A Resolução COEMA Nº 02 de 02/02/2017, dispõe sobre padrões e condições 
para lançamentos de efluentes líquidos, nela consta que os efluentes sanitários 
só poderão ser lançados diretamente no corpo hídrico se atender alguns 
parâmetros, dentre eles a resolução cita que o NMP de coliformes 
termotolerantes seja até 5000 CT/100 ml. Nesse dimensionamento, obtemos o 
valor de CF/100 m​l, estando assim dentro dos padrões para lançamento no 
corpo hídrico. 
 
XII) Quadro resumo 
 
LAGOA DE MATURAÇÃOCF 
afluente 
Tempo de 
detenção 
Volume Altura 
Borda 
livre 
Área Largura Comprimento 
CF 
efluente 
 
CF/100 ml 
3 dias para 
cada lagoa 
58.126,2 
m³ 
1 m 0,5 m 
19.375,4m² 
cada lagoa 
 
88,0349
m 
 ​m 
 ​CF/100 
ml