Concepo de uma Estao de Tratamento de guas Residuais (ETAR D) Projecto e Explorao de ETAR Joo Correia 2007101942 Joo Raimundo 2007102246 Dezembro de 2011 Departamento de Engenharia Civil Universidade de Coimbra Projecto e Explorao de ETAR 2011/2012 Joo Correia | Joo Raimundo1 ndice 1.ENQUADRAMENTO ............................................................................................. 2 1.1.ESTADO DO SANEAMENTO EM PORTUGAL ........................................... 3 2.OBSERVAES SOBRE A ORGANIZAO DO TRABALHO ........................ 5 3.OBJECTIVO ............................................................................................................ 5 4.LEGISLAO APLICVEL .................................................................................. 6 5.DIMENSIONAMENTO E PROJECTO .................................................................. 7 5.1 BASES DE CLCULO ......................................................................................... 7 5.1.1 DADOS ........................................................................................................... 9 5.1.2 CAUDAIS .................................................................................................. 9 6.TRATAMENTO PRELIMINAR ........................................................................... 13 6.1DESARENADOR ............................................................................................ 13 6.1.1SECORECTANGULAREDESCARREGADORPROPORCIONAL A JUSANTE ........................................................................................................... 15 6.1.2 SECOPARABLICAEDESCARREGADORDESECO RECTANGULAR CONTRADA A JUSANTE .................................................... 18 6.1.3 DESARENADOR DE SECO RECTANGULAR E MEDIDOR DO TIPO PARSHALL A JUSANTE ..................................................................................... 20 6.2 GRADAGEM ....................................................................................................... 28 6.2.1 CANAL PRINCIPAL .................................................................................... 29 6.2.2 CANAL BY-PASS ........................................................................................ 32 7.SEDIMENTAO PRIMRIA ............................................................................ 33 7.1DIMENSIONAMENTO DO DECANTADOR PRIMRIO .......................... 35 7.2PRODUO DE LAMAS .............................................................................. 37 8.TRATAMENTO BIOLGICO .............................................................................. 38 9.DECANTADOR SECUNDRIO .......................................................................... 45 10.BIBLIOGRAFIA .................................................................................................... 46 Projecto e Explorao de ETAR 2011/2012 Joo Correia | Joo Raimundo2 1.ENQUADRAMENTO Todas as comunidades produzem resduos slidos e lquidos e poluentes areos. Osresduoslquidosguasresiduaissoessencialmenteaguadeabastecimento pblicodepoisdetersidousadanasmaisvariadasaplicaes.Dopontodevistadas fontesdegerao,asguasresiduaispodemserdefinidascomoumacombinaodo lquidoouresduosdasguasremovidasdasresidncias,instituies,edifcios comerciais e indstria com gua de infiltrao, guas superficiais e guas pluviais. Quandoaguaresidualseacumulaeestprestesatornar-sesptica,a decomposiodamatriaorgnicaqueestacontemirprovocarincmododevrias formas,entreasquaisestaproduodegasesdemauodor.Almdissoasguas residuaisnotratadascontmmicroorganismospatognicosquepodemhabitarna extensodointestinohumano.Aguaresidualcontemtambmnutrientesquepodem estimularocrescimentodasplantasaquticasepodemcontercompostostxicosque podero ser potencialmente cancergenos. Por estas razes, a imediata remoo de todos estesfactoresnasguasresiduaisapartirdosseuspontosdegeraoeseguidosde tratamento,reutilizao,eevacuaonecessriaparaprotegerasadepblicaeo ambiente.Asguasresiduaissoumramodaengenhariaambientalnoqualosprincpios dacinciaedaengenhariasoaplicadospararesolverproblemasassociadosao tratamentoereutilizaodasguasresiduais.Aprincipalmetadaengenharianoramo das guas residuais a proteco da sade pblica de forma proporcional aos problemas ambientais,econmicos,sociaisepolticos.Paratalproteconecessrioo conhecimentosobreosconstituintesdasguasresiduais,impactesdestesconstituintes quandoaguaresidualevacuadanoambiente,atransformaoalongoprazodestes constituintes nos processos de tratamento, mtodos que possam remover e modificar os constituintes encontrados na gua residual e mtodos para beneficiar o uso ou alienar os slidos gerados pelos sistemas de tratamento. Projecto e Explorao de ETAR 2011/2012 Joo Correia | Joo Raimundo3 1.1.ESTADO DO SANEAMENTO EM PORTUGAL Noinciodadcadade90,asituaodePortugalnoquerespeitaanveisde atendimento de guas residuais era bastante deficitria. Segundo Costa et al. (1991), em mdia,apenas20%dapopulaoseencontravaservidaporestaesdetratamentode guasresiduaisurbanas.Emtermosregionais,estesvaloreserammuitoassimtricos, sendoquearegiodoAlgarveseencontravanumasituaoprivilegiada,com63%da populao servida, enquanto a regio Norte apresentava-se como a mais deficitria, com apenas8%dapopulaoservida.Noquesereferescondiesdefuncionamento, Costa et al. (1991) refere, ainda, que cerca de 70% das estaes operavam em condies satisfatrias, 25% em condies deficientes e 5% em ms condies. No que respeita ao abastecimentodomicilirioemgua,asituaoera,ento,bemmaisfavorvel,em termosdenveisdeatendimento.Em1994,anodoinciodavignciadoPDR1994-1999, os nveis de atendimento em tratamento de guas residuais eram de 32% (MAOT, 2000).Contudo,umapartesignificativadestasinfra-estruturasfuncionavaaindaem condies de extrema precariedade. Durante o perodo de vigncia do PDR 1994-1999, houveumatransformaopositivadasituaodopasnestedomnio,emresultadode grandesinvestimentosrealizadosnestesector,nomeadamenterecorrendoaosfundos comunitriosdisponibilizadospelosegundoQuadroComunitriodeApoio(QCAII). Nofinalde1999,osvaloresdeatendimentoemtermosdesistemasdedrenagemede tratamento de guas residuais ascendiam a cerca de 75% e 55%, respectivamente, sendo queacapacidadeinstaladadasestaesdetratamentocorrespondiaa70%da populao,dependendoasuaactivaodaexistnciaderedes"embaixa".Nocasodo atendimento de gua, o nvel de atendimento em 1999 j atingia 90%. Nas Figuras 1 e 2 apresentam-se, respectivamente, os nveis de atendimento em drenagemeemtratamentodeguasresiduais,porConcelho.Estesnveisde atendimento reportam-se a perodo anterior a 2000 (1994/1995). Projecto e Explorao de ETAR 2011/2012 Joo Correia | Joo Raimundo4 Fig. 1- Nveis de atendimento em drenagem de guas residuais em Portugal Continental, por Concelho (adaptada de Martins, 1998). Fig. 2- Nveis de atendimento em tratamento de guas residuais em Portugal Continental, por Concelho (adaptada de Martins, 1998). Projecto e Explorao de ETAR 2011/2012 Joo Correia | Joo Raimundo5 Noobstanteaevoluosofridanumperodoinferiora10anos,existemainda algunsproblemasestruturaisquecarecemserresolvidos.Predominamossistemasde pequenadimenso,verifica-seumdeficientefuncionamentodeumaparcela significativadasinfra-estruturasexistentesemuitasdassoluesdetratamento praticadasnocumpremosobjectivosdequalidadededescarganomeioreceptor.Por outrolado,emboraatenuadasrelativamenteaosvaloresde1991,aindaseverificam algumas assimetrias regionais, em termos de populao servida. Assim, verifica-se que noAlgarveapopulaoservidaporestaesdetratamentoatingemaisde80%, enquantonoNorteapopulaoservidacomtratamentonoultrapassava,noinciodo milnio, 50%. 2.OBSERVAESSOBREAORGANIZAODO TRABALHO O presente trabalho foi organizado em duas partes: Relatrio Escrito Objectivos do trabalho Legislao aplicvel Dimensionamento dos rgos integrantes ETAR Ficheiro .xls com todo o processo de clculo 3.OBJECTIVO OpresentetrabalhoparteintegrantedaunidadecurriculardeProjectoe ExploraodeETARdoperfildeHidrulica,RecursosHdricoseAmbientedocurso deEngenhariaCivildaFaculdadedeCinciaseTecnologiadaUniversidadede Coimbra. Pretende-se o dimensionamento de uma estao de tratamento de guas residuais queservir2900habitantesequivalentesnoanohorizontedeprojecto(2029).O esquema de tratamento da ETAR integra as seguintes componentes: Projecto e Explorao de ETAR 2011/2012 Joo Correia | Joo Raimundo6 Gradagemmdiadelimpezamecnica;preconiza-seaindaumcanaldeby-pass adjacente com grade grossa de limpeza manual, para a totalidade das guas residuais afluentes;Remoo de areias em canal desarenador;Decantador primrio;Oxidaobiolgicaemreactordebiomassasuspensacomremoodecarbonoe azotonumtanquedivididoemduaszonasemqueazonaanxicaprecedeazona aerbia;Decantador secundrio circular. Adefiniodosobjectivosdequalidadeparaadescargadasguasresiduais tratadasnaETARemestudofoirealizadatendoemconsideraooenquadramento legal em vigor bem como as recomendaes e pareceres da Comisso de Coordenao e Desenvolvimento Regional (C.C.D.R.). 4.LEGISLAO APLICVEL Decreto-Lei n. 152/97. DR 139/97 SRIE I-A de 1997-06-19 Ministrio do Ambiente Transpe para o direito interno a Directiva n. 91/271/CEE, do Conselho, de 21 de Maio de 1991, relativamente ao tratamento de guas residuais urbanas. Decreto-Lei n. 149/2004 Decreto-Lei n. 149/2004. DR 145 SRIE I-A de 2004-06-22 Ministrio das Cidades, Ordenamento do Territrio e Ambiente Altera o Decreto-Lei n. 152/97, de 19 de Junho, que transpe para a ordem jurdica nacional a Directiva n. 91/271/CEE, do Conselho, de 21 de Maio, relativamente ao tratamento de guas residuais urbanas Projecto e Explorao de ETAR 2011/2012 Joo Correia | Joo Raimundo7 5.DIMENSIONAMENTO E PROJECTO Nestecaptuloserapresentadoodimensionamentodetodososrgos integrantesdaETAReajustificaodasopestomadas.Serfeitaumaintroduo explicativadecadargoedosfundamentostericosqueestonabasedo dimensionamento seguido do processo de clculo. Com vista a proporcionar um rciocusto/qualidade mais baixo possvel, todo o processo de clculo baseado nas seguintes premissas: Odimensionamentodeveserfeitoconsiderandoascondiesmais desfavorveis; Ousodemateriaisdeveseromnimoesuficiente,esemprequepossvelem harmonia com o meio circundante; Osistemadeveseromaissimplespossivel,excessodetecnologiapoderdar origemaavariasquerequeremmo-de-obraespecializada,logo,commaiores custos; Fazendo jus ao ponto anterior o projecto deve ser estruturado para que o sistema seja funcional e a sua manuteno seja mnima. 5.1 BASES DE CLCULO Adeterminaodoscaudaisdasguasresiduaisumpassoimportantena iniciaodoprocessodedimensionamento.Osdadosdecaudaisexistenteseprevistos afectam as caractersticas hidrulicas, o dimensionamento e as condies sobre as quais a ETAR ir operar em cada rgo. A constituio mssica, produto da capitao de cada constituintepelocaudal,tambmnecessriaparadeterminaracapacidadeeas caractersticasoperacionaisdasinstalaesdetratamentoeequipamentoauxiliarpara Projecto e Explorao de ETAR 2011/2012 Joo Correia | Joo Raimundo8 assegurarqueosobjectivossoatingidos.Nestetipodeestudosdeextrema importnciaaavaliaodasnecessidadesdeguaeasuaorigemnoprocessode tratamento.Asguasresiduaisinfluemdirectamentenoconjuntodergosa dimensionar e podem ser provenientes de diversas fontes: 1.guasresiduaisdomsticas,provenientederesidnciaseoutros similares; 2.guas residuais industriais, provenientes do processo industrial; 3.Infiltrao,guaquepenetranosistemaatravsdejuntas,fendasnas condutas ou zonas porosas, 4.guas pluviais, resultantes de fenmenos de pluviosidade, como a chuva ou a neve. Comoaampliaodeobrasnumsistemadetratamentonotarefasimplese envolvecustoselevados,ascapacidadesdodosmesmosdevemserdeterminadascom base em estimativas fidedignas ao longo do horizonte de projecto. No presente caso este passofoidesprezadopoisaprojeconohorizontedeprojectofoifornecidano enunciado. De modo a garantir o cumprimento dos objectivos fixados para o tratamento, necessrio,comojfoireferido,preveroscaudaisnoanohorizonteparao dimensionamentoeparaaexploraodosvriosrgosqueconstituemaETARem estudo,sendoestesoscaudaisdepontaeoscaudaismdios,ambosemtemposecoe em tempo hmido. Ascaractersticasqumicas,fsicasebiolgicasdasguasresiduaisvariamao longododia.Umaadequadadeterminaodascaractersticasdosresduosresultar apenasseaamostratestadaforrepresentativa.Tipicamente,sousadasamostras compostasconstitudasporporesdeamostrasrecolhidasemintervalosregulares duranteodia.Aquantidadedelquidousadaparacadaamostraproporcionalao caudalnointervalodetempoemqueaamostrafoirecolhida.Umaadequada caracterizaodaguaresidualfundamentalnodesenvolvimentodoprojectode tratamento e alienao dos resduos. Fazendoodevidousodosdadosfornecidosnoenunciado(indicadosabaixo) seguem-se as frmulas utilizadas na obteno das bases de clculo: Projecto e Explorao de ETAR 2011/2012 Joo Correia | Joo Raimundo9 5.1.1 DADOS PopulaoUnidadesQuantidade Total (Ano horizonte 2031)Hab.equiv.2900 Capitaes gua - Consumo domsticol/(hab.dia)150 Coeficiente de afluncia rede%75 Afluncia proveniente de infiltrao%30 Afluncia proveniente de pluviais%30 SSTg/(hab.dia)70 CBO5g/(hab.dia)60 CQOg/(hab.dia)120 Ntotalg/(hab.dia)11 Ptotalg/(hab.dia)3 Quadro 1- Dados de projecto 5.1.2 CAUDAIS Caudais Domsticos Caudal anual por habitante - Qanual, habitante( ) ano hab m . /3 3651000Qhabitante anual,=fa Capitao fa factor de afluncia Caudal anual - Qanual( ) ano m /3 Populao =habitante anual, anualQ Q Caudal mdio dirio - Qmdio dirio( ) dia m /3 365Qdirio mdioanualQ= Caudal mdio horrio - Qmdio horrio ( ) hora m /3 24Qhorrio mdioo mdiodiriQ= Para o clculo do factor de ponta instantneo mximo, na ausncia de elementos que permitam a sua determinao, usa-se a expresso apresentada no RGSPPDADAR no artigo 125. -2: Projecto e Explorao de ETAR 2011/2012 Joo Correia | Joo Raimundo10 Pfmximo p605 , 1,+ = , Sendo P a populao a servir.Oclculodofactordepontainstantneomnimo(mnimo pf,)foiassumidocomo sendo o inverso do factor de ponta instantneo mximo. Caudal de ponta horrio mximo - Qponta horrio mximo( ) hora m /3 mximo p io horriomdf Q, mximo horrio pontaQ = Caudal de ponta horrio mnimo - Qponta horrio mnimo( ) hora m /3 mnimo p io horriomdf Q, mnimo horrio pontaQ = Para a ETAR em estudo foi ainda necessrio contabilizar caudais de infiltrao e caudais de origem pluvial. Relativamente aos caudais de infiltrao, estes dependem na qualidadedomaterialedaexecuonaconstruodossistemascolectorese principalmentedasjuntas,dafrequnciaetipodemanutenoedaelevaodonvel fretico em relao ao sistema colector. Os critrios de clculo do caudal infiltrado so diversoseconduzemporvezesavaloresbastantediferentes.Nopresentetrabalho,na faltadetaiselementos,adoptou-seumcritriosimplificadoqueconsistiuemdefinir umapercentagemdeaflunciaprovenientedeinfiltrao(30%).Assim,oclculodos caudais dos caudais de infiltrao foi efectuado de acordo com: Caudal anual por habitante - Qanual, habitante ( ) ano hab m . /3 3651000infQhabitante anual, =iltrao roveniente Aflunciap fa Capitao Caudal anual - Qanual ( ) ano m /3 Populao =habitante anual, anualQ Q Caudal mdio dirio - Qmdio dirio( ) dia m /3 365Qdirio mdioanualQ= Projecto e Explorao de ETAR 2011/2012 Joo Correia | Joo Raimundo11 Caudal mdio horrio - Qmdio horrio( ) hora m /3 24Qhorrio mdioo diriomdiQ= Para o clculo das guas pluviais1 usou-se uma abordagem anloga ao efectuado para as guas de infiltrao (sendo que, neste caso, se considerou uma percentagem de afluncia proveniente das guas pluviais tambm de 30%). Para o clculo destas concentraes usou-se a seguinte frmula geral: mdioXXQPopulao CapitaoC=(mg/l), sendo X os parmetros a avaliar. A considerao dos vrios caudais para tempo seco e para tempo hmidovaria depasparapasdequalquerformapareceserrazovelconsiderarparacaudaisem tempohmidooscaudaisdomsticos,caudaisdeinfiltraoecaudaisdevidoaguas pluviais, e os caudais em tempo seco apenas os caudais domsticos. 1Dependemtipodesuperfcieecomposiodosoloedointervalodedistribuioeintensidadede precipitao Projecto e Explorao de ETAR 2011/2012 Joo Correia | Joo Raimundo12 Apresentam-se no quadro abaixo os resultados da aplicao das bases e frmulas expostas atrs: Tempo secoTempo hmido Caudais de ponta Mximo m3/s 0.0100.012 Mnimo 0.0010.004 Mximo m3/hora 35.53643.693 Mnimo 5.20013.356 Mximo m3/dia 852.8741048.624 Mnimo 124.801320.551 Mximo m3/ano 311298.873382747.623 Mnimo 45552.186117000.936 Caudais mdios m3/s 0.0040.006 m3/hora 13.59421.750 m3/dia326.250522.000 m3/ano119081.250190530.000 Concentrao SSTmg/l622.222388.889 CBO5mg/l533.333333.333 CQOmg/l1066.667666.667 Ntotalmg/l97.77861.111 Ptotalmg/l26.66716.667 Quadro 2- Resultados Projecto e Explorao de ETAR 2011/2012 Joo Correia | Joo Raimundo13 6.TRATAMENTO PRELIMINAR O tratamento preliminar apresenta tipicamente trs funes: 1. Remoo dos resduos slidos intratveis 2. Proteco das unidades de tratamento a jusante 3. Melhoramento da performance das unidades a jusante. As unidades de operao incluem: Grelhas (remoo de slidos grosseiros, flutuantes e sedimentveis, de grande dimenso) Trituradores (triturar os slidos retidos nas grelhas) Desarenador (remoo de areias) Desengorduramento (separao de leos e gorduras superficiais). No projecto em questono sero dimensionados os trituradores. Comeou por se dimensionar o canal desarenador (considerando-o a jusante das grades) pois a altura a montante deste influenciar a altura no canal que contm as grades. 6.1DESARENADOR Soremovidospelodesarenadoareia,cascalho,vidrospartidos,pedaosde osso,pedaosdecascadeovoeoutrosmateriaiscomvelocidadedesedimentao substancialmentegrande.Odesarenadordimensionadoparaprotegeroequipamento mecnicodaabrasoedesgaste,reduzindoaformaodedepsitosnascondutase canais, e reduzir a frequncia de limpeza que requerida devido acumulao de areia. Uma outra funo no menos importante a separao da areia do material orgnico na gua residual. Esta separao permite que o material orgnico seja tratado nos processos subsequentes.H trs tipos principais de desarenadores: Fluxo horizontal em canal rectangular ou quadrado; Arejados; Tipo Vortex; Projecto e Explorao de ETAR 2011/2012 Joo Correia | Joo Raimundo14 Notrabalhoemquestoapenasabordadaaprimeiraopo,odesarenadorde fluxohorizontalemcanalrectangular.Trata-sedeumrgocujoprocessode desarenaofeitocomvelocidadehorizontalcontroladaporumdescarregadora jusantedocanaldesarenador.Sobopontodevistahidrulico,osdesarenadoresde velocidadecontroladasoprojectadospararemoverporsedimentaodotipoI,as partculasdiscretascomdimetrosat0.21mmededensidadede2.65.Nos desarenadores em canal, importante manter uma velocidade horizontal do escoamento de aproximadamente de 0.3 m/s. So analisados trs conjuntos distintos de desarenador descarregador: Desarenador com seco rectangular e descarregador proporcional a jusante; Desarenadorcomsecoparablicaedescarregadordesecorectangular contrada a jusante; Desarenador com seco rectangular e medidor Parshall a jusante. Noquadroabaixoapresentam-sedadosempricoscomummenteadoptadospara ocanaldesarenadorqueserotomadoscomobasenoseudimensionamentoenodo respectivodescarregadorqueconduziroemprincpioaobomfuncionamentodo conjunto: Quadro 3- Parmetros empricos utilizados no dimensionamento de desarenadores Projecto e Explorao de ETAR 2011/2012 Joo Correia | Joo Raimundo15 6.1.1SECORECTANGULAREDESCARREGADOR PROPORCIONAL A JUSANTE Definio do canal desarenador: Admitiram-seinicialmenteparaopresentedimensionamentoosseguintes parmetros: Largura do canal (B) = 0.3m Velocidade de passagem (vh) = 0.3m/s Velocidade de queda (vs) = 0.020 m/s (Quadro 3) Apresentam-seabaixoasfrmulasusadasporordemdeutilizaonopresente dimensionamento: Seco transversal mxima do desarenador - mxS(m) HpontamxvQS3600=Altura mxima de escoamento mxH (m) BSHmxmx =Tempodereteno(tempoqueapartculamaisafastadademoraaatingiro fundo do canal) (s) Tempo de retenosvH=Comprimento terico Lterico(s) Lterico = tempo de reteno vH De forma a ter em conta os efeitos de turbulncia entrada e sada do canal, o arrasteeovolumedearmazenagemdasareias,ocomprimentoterico,pornorma, multiplicado por um factor de 2 a 2.5. Projecto e Explorao de ETAR 2011/2012 Joo Correia | Joo Raimundo16 Obteve-se assim um canal com as seguintes dimenses (consultar ficheiro .xls): Definio do canal desarenador Largura do canal (m)0.3 Caudal de ponta (m3/h)43.693 Velocidade de escoamento (m/s)0.3 Seco transversal mxima do desarenador (m2)0.040 Altura mxima de escoamento (m)0.135 Velocidade de queda (m/s)0.020 Tempo de reteno (s)6.743 Comprimento do canal terico (m)2.023 Comprimento do canal final (m)4.046a5.057 Quadro 4- Dimenses do canal desarenador Seriam executados doiscanaisem vez de um para que se pudessemefectuaras limpezas e manuteno fechando um deles e mantendo o outro em funcionamento. Figura 3 - Esquema representativo do canal em planta Definio do descarregador Admitiram-seinicialmenteparaopresentedimensionamentoosseguintes parmetros: Altura do descarregador a(m) = 0.05m Coeficiente de vazo - =0.6 Projecto e Explorao de ETAR 2011/2012 Joo Correia | Joo Raimundo17 Apresentam-se abaixo as frmulas usadas por ordem de utilizao no presente dimensionamento: Largura do descarregador b (m) ( ) ) 3 / ( 2 36005 . 0a h gaQbp = Desenvolvimento no plano da forma do descarregador (m) ||.|

\| =aytg b x121t Obteve-seassimumdescarregadorcomasseguintesdimenses(consultar ficheiro .xls): Condio limite -> ymax =Hmax - a=0.085 xyh 0.1730.0000.050 0.1270.0100.060 0.1110.0200.070 0.1000.0300.080 0.0930.0400.090 0.0860.0500.100 0.0810.0600.110 0.0770.0700.120 0.0720.0850.135 Para validar as caractersticas do descarregador necessrio verificar se a altura mnimadoescoamentoparaocaudalmdioemtemposeconomenorque0.05m, pois no rectngulo da base o caudal no tem velocidade controlada.

Obtendo-se hmin=0,53m > 0.05, conclui-se que o descarregador funciona com as medidas escolhidas. |.|

\| =32min0ah ag b QmedQuadro 5 Dimenses do descarregador Projecto e Explorao de ETAR 2011/2012 Joo Correia | Joo Raimundo18 6.1.2 SECOPARABLICAEDESCARREGADORDESECO RECTANGULAR CONTRADA A JUSANTE Definio do canal desarenador: Admitiram-se inicialmente para o presente dimensionamento os seguintes parmetros: Largura superficial da seco parablica (B) = 0.3m Velocidade de passagem (vh) = 0.3m/s Velocidade de queda (vs) = 0.020 m/s (Quadro 3) Apresentam-seabaixoasfrmulasusadasporordemdeutilizaonopresente dimensionamento: Altura da seco parablica H (m) 3600 23HpBvQH =Comprimento do canal - Lt (m) sHtVvH L =De forma a ter em conta os efeitos de turbulncia entrada e sada do canal, o arrasteeovolumedearmazenagemdasareias,ocomprimentoterico,pornorma, multiplicado por um factor de 2 a 2.5. Definio da seco rectangular de controlo: Velocidade crtica na seco de controlo Vcr (m/s) 212)) 1 . 3 / 1 ))( 2 / ( ( 2 ( g v H g vH cr+ = rea molhada da seco rectangular com altura crtica acr (m) crpcrvQa3600=Altura crtica na seco de controlo hcr (m) Projecto e Explorao de ETAR 2011/2012 Joo Correia | Joo Raimundo19 hcr = vcr2/g Obteve-se assim um descarregador com as seguintes dimenses (consultar ficheiro.xls): Largura da seco rectangular contrada w (m) hcr=322) 3600 / (gwQ Definio da seco parablica: Altura da seco parablica H(m) 21 . 3crhH =Largura superficial da seco parablica B (m) HHvQB23= Definio da seco rectangular de controlo Velocidade crtica na seco de controlo (m/s)1.144 rea molhada da seco rectangular contrada (m2)0.011 Altura crtica na seco de controlo (m)0.133 Largura da seco rectangular contrada (m)0.080 Quadro 6 Dimenses do descarregador Projecto e Explorao de ETAR 2011/2012 Joo Correia | Joo Raimundo20 Obteve-se assim um canal com as seguintes dimenses (consultar ficheiro.xls): Definio do canal desarenador Largura superficial da seco parablica (m)0.3 Caudal de ponta (m3/h)43.693 Velocidade de escoamento (m/s)0.3 Altura da seco parablica (m)0.202 Velocidade de queda (m/s)0.020 Comprimento do canal terico (m)3.034 Comprimento do canal final (m)6.068a7.586

6.1.3DESARENADORDESECORECTANGULAREMEDIDORDO TIPO PARSHALL A JUSANTE OmedidorParshallfoidesenvolvidoporR.L.Parshall,quandopertenciaao DepartamentodaAgriculturadosEstadosUnidos.Asdimensesdomedidorso padronizadasprovocando-seatravsdesteumatransiodeescoamentolentopara escoamento rpido, transio essa causada pelo estrangulamento na zona da garganta de larguraw.Noescoamentocrtico,aenergiaminimizadaeexisteumarelaodirecta entre a profundidade dagua e a velocidade. Este facto leva a que o medidor funcione como um aude usado como dispositivo de medio. A largura da crista da garganta, W, usadaparadefinirasoutrasdimensesdomedidor.AsdimensesdocanalParshall podemserestandardizadaspororganizaestaiscomoaISO(1992)ouaASTM (1991).Quandoomedidorestemoperao,visvelumressaltohidrulicona garganta.Definio da seco parablica do canal QhcrHB 43.6930.1330.2070.293 21.8460.0840.1300.233 10.9230.0530.0820.185 5.4620.0330.0520.147 Quadro 7 Dimenses do canal desarenador Quadro 8 Definio da seco parablica do canal Projecto e Explorao de ETAR 2011/2012 Joo Correia | Joo Raimundo21 Optou-seinicialmentepelomedidordemenoresdimensesdalista,ode3, devendo-seestaopoaosbaixoscaudaisatratar.Admitiram-seinicialmenteparao presente dimensionamento os seguintes parmetros: Caudal mximo (Qmx)= 0.01214 m3/sCaudal mnimo (Qmin)= 0.00144 m3/sCoeficiente de Manning (Beto) (K) = 75 m1/3s-1 Velocidade de passagem (vh) = 0.3m/s Velocidade de queda (vs) = 0.020 m/sW AB C DE FG K N 76 ( 3")466 457 178 259 381 152 305 25 57152 ( 6")621 610 294 393 457 305 610 76 114229 ( 9")880 864 380 575 610 305 457 76 114305 ( 1') 1370 1340601845 915 610 915 76 229457 (1') 1449 1420 762 1026 915 610 915 76 229610 ( 2') 1525 1496 915 1207 915 610 915 76 229915 ( 3') 1677 1645 1220 1572 915 610 915 76 2291220 ( 4') 1830 1795 1525 1938 915 610 915 76 2291525 ( 5') 1983 1941 1830 2303 915 610 915 76 2291830 ( 6') 2135 2090 2135 2667 915 610 915 76 2292135 ( 7') 2288 2240 2440 3030 915 610 915 76 2292440 ( 8') 2440 2392 2745 3400 915 610 915 76 229(Fonte: Azevedo Netto et alli, 1998) Apresentam-se abaixo as frmulas usadas por ordem de utilizao no presente Figura 4 -Medidor Parshall Quadro 9 Medidas padronizadas do medidor Parshall Projecto e Explorao de ETAR 2011/2012 Joo Correia | Joo Raimundo22 dimensionamento: Altura mnima no medidor h (m) 32minmin2 . 2|.|

\|=wQh Altura mxima no medidor H (m) 322 . 2|.|

\|=wQhmxmx Altura do desnvel a construir na passagem do canal desarenador para o medidor Parshall z (m) z hz hQQ=maxminmaxmin Obtiveram-se assim as seguintes alturas (consultar ficheiro.xls): Dimensionamento do canal desarenador: Largura mnima do canal desarenador - bmin(m) V HQbminminmin = Largura mxima do canal desarenador -bmx(m) V HQbmaxmaxmax =Largura do canal desarenador - b(m) b [bmin;bmax] Altura da gua mxima no medidor (m) h0.17371 Altura da gua mnima no medidor (m) H0.04203 Altura do desnvel a construir na passagem do canaldesarenador para o medidor Parshall (m) z 0.02424 Quadro 10 Alturas no medidor Projecto e Explorao de ETAR 2011/2012 Joo Correia | Joo Raimundo23 Profundidades de escoamento no canal desarenador h(Q) (m) zwQQ h |.|

\|=322 . 21 . 1 ) ( VelocidadedeescoamentonocanaldesarenadorparavrioscaudaisV(Q) (m/s) bHQQ V = ) ( Seco molhada - A(H) (m) A(H)=bH Tempo de reteno tr(s)

Comprimento terico Lt(m)

Comprimento real Lr (m) Lr= 1.5 x Lt Obtiveram-se assim os seguintes valores (consultar ficheiro.xls): Largura mnima do canal desarenador - bmin(m)0.2189 Largura mxima do canal desarenador -bmx(m)0.2425 Largura do canal desarenador - b(m)0.2200 Tempo de reteno tr(s)8.340 Comprimento terico Lt(m)2.503 Comprimento real Lr (m)3.755 Quadro 11 Dimenses do canal desarenador Projecto e Explorao de ETAR 2011/2012 Joo Correia | Joo Raimundo24 Caudal (m3/s) Profundidade do escoamento (m) Canal desarenador, Seco transversal (m2) Velocidade de escoamento (m/s) 0.001440.02200.00480.2986 0.002140.03580.00790.2714 0.003140.05330.01170.2676 0.004140.06900.01520.2726 0.005140.08350.01840.2797 0.006140.09710.02140.2875 0.007140.10990.02420.2953 0.008140.12220.02690.3029 0.009140.13390.02950.3102 0.010140.14530.03200.3173 0.011140.15620.03440.3241 0.012140.16690.03670.3307 Verificao das condies de escoamento livre: Do quadro 9, retiramos as medidas para um desarenador de 3, assim, temos: C178 K25 M0 N57 Inclinao a jusante do medidor (i) = 1% (valor arbitrado) Altura do escoamento uniforme hu (m)

Resolver em ordem a h Caudal mximo Qmx(m/s) 23) 5 . 8 ( 2 . 2 N w Qmx = Q < Qmx Quadro 12 Dados/Resultados Quadro 13 Medidas padronizadas para o medidor Parshall de 3 Projecto e Explorao de ETAR 2011/2012 Joo Correia | Joo Raimundo25 Altura crtica na garganta e a jusante desta respectivamente hc e hc (m) 322gwQhc =w a largura da garganta 322gcQh c =c a largura do canal a jusante do medidor hc+ K>hc hc+ M hu Estas foram feitas para o caudal mximo e para o caudal mnimo, e verificou-se a veracidade de todas elas, sendo indicao do correcto dimensionamento do medidor. Combasenosresultadosobtidosadoptou-sepelodesarenadorcommedidor Parshallajusante.Almdeseroqueexigeummenorcomprimentodecanal desarenadortemavantagemdeproduzirumperfildevelocidades aproximadamente uniforme, a medio de caudal ser bastante precisa, apresentar pouca perda de carga e estar disponvel em formatos pr-fabricados diversos de fcilinstalao.Estedispositivodemediodecaudalapresenta,paraalm disso vantagens sobre os descarregadores: Exige menor sobreelevao da superfcie livre do lquido a montante; Evita a deposio a montante de slidos transportados pela corrente lquida. Clculo da curva de regolfo no canal desarenador: Altura crtica do escoamento hc (m)

(

)

b a largura do canal Projecto e Explorao de ETAR 2011/2012 Joo Correia | Joo Raimundo26 Inclinao crtica - ic (m/m)

(

)

Ac e Rc obtm-se directamente de hc Foinecessriofazer-seinicialmenteadeterminaodasalturaseinclinaes crticasparacadaescoamentonocanalparaselhepoderatribuirumainclinaopara que o escoamento seja lento (consultar ficheiro.xls). Caudal (m3/s)hc (m)ic (%) 0.001440.01640.00825 0.002140.02130.00796 0.003140.02750.00777 0.004140.03310.00771 0.005140.03820.00770 0.006140.04300.00772 0.007140.04750.00776 0.008140.05190.00782 0.009140.05610.00788 0.010140.06010.00795 0.011140.06400.00803 0.012140.06770.00810 O canal pode ter no mximo 0.00770 de inclinao, ou seja 0,77%. Altura do escoamento uniforme hu (m)

Resolver em ordem a h Energia especfica do escoamento E (m)

Quadro 14 Alturas e inclinaes crticas para o canal Projecto e Explorao de ETAR 2011/2012 Joo Correia | Joo Raimundo27 Perda de carga contnua J (m/m)

Mtodoclssicodasdiferenasfinitasparadeterminaraaltura,h,aolongodo canal.

(

) s = Lr/5 (diviso do canal em 5 troos Testaram-se duas inclinaes, 0.5% e 0.6%, e verificou-se que as diferenas no so relevantes (consultar ficheiro.xls): i (m/m) s(m)Parmetros0.0050.006 0.751 E0.1750.175 J0.00069510.000695 h0.16690.1669 1.502 E0.1710.171 J0.0007390.000741 h0.1660.165 2.253 E0.16780.1671 J0.00078240.000792 h0.1620.161 3.004 E0.16470.163 J0.00082610.000846 h0.1590.157 3.755 E0.16160.16 J0.00087240.000904 h0.1550.153 hu(m)0.08050.0754 Quadro 15 Resultados Projecto e Explorao de ETAR 2011/2012 Joo Correia | Joo Raimundo28 Aalturaajusantedasgrandesserento0.155me0.153mpara0.5%e0.6% respectivamente.Acurvaderegolfoaf1dostiposdecurvasderegolfoemcanais prismticos com caudal constante do livro Hidrulica de Antnio C. Quintela. 6.2 GRADAGEM Geralmente, a primeira operao no tratamento de guas residuais a gradagem. Umagradeumdispositivocomaberturas,geralmentedetamanhouniforme,usadas parareterosslidosdasguasresiduais.Oprincipalpapeldasgradesaremoode materiais grosseiros que podem: Danificar o equipamento a jusante; Reduzir a eficcia e segurana dos tratamentos; Contaminar os canais As grades finas so por vezes usadas no lugar de ou a seguir a grades grossas de remooderesduosmaiores.Asgradesgrossastmaberturasnointervalode6a 150mm, enquanto as grades finas tm aberturas menores que 6mm. Umagradeconsisteembarrasparalelas,fios,placasperfuradasoumalhas sintticas,eaaberturassonormalmentecircularesourectangulares,emborapossa haver outro tipo de formatos. No quadro abaixo apresentam-se os tipos de grades mais usados em Portugal: Figura 5 Curva de Regolfo Projecto e Explorao de ETAR 2011/2012 Joo Correia | Joo Raimundo29 No projecto em questosero apenas usadas grades manuais egrades debarras mecnicas, as primeiras no canal principal e as segundas num canal by-pass. 6.2.1 CANAL PRINCIPAL Usaram-se dois mtodos para o dimensionamento da grade. Um considerando a grade perpendicular horizontal e outro considerando a grade inclinada. Mtodo 1: Admitiram-seinicialmenteparaopresentedimensionamentoosseguintes parmetros: Espessura das barras (t) = 10mm Espaamento entre barras(a) = 12mm ngulo com a horizontal = 90 Coeficiente de colmatao (k) = 1,67 (grades parcialmente colmatadas) Velocidade de aproximao (v) = 0.8m/s (para iniciar processo iterativo) Largura do canal (B) = 0.110m (para iniciar processo iterativo) Inclinao do canal desarenador (i) = 0.6% Quadro 16 Tipos de grades e intervalo de valores dos elementos Projecto e Explorao de ETAR 2011/2012 Joo Correia | Joo Raimundo30 Apresentam-se abaixo as frmulas usadas por ordem de utilizao no presente dimensionamento: Velocidade a jusante das grades -vj (m/s)

(Resolver em ordem a U) Perda de carga atravs da grade hL (m)

(

) Utilizou-se para iniciar a iterao v0= vj Energia a montante da grade Em (m) Em(i+1)=Ej+hL(i+1) Nmero de barras na grade n Arredonda-se n ao inteiro maior mais prximo Largura corrigida Lr (m)

Altura a montante hm (m)

h0=hj Velocidade atravs das grades v (m/s)

Projecto e Explorao de ETAR 2011/2012 Joo Correia | Joo Raimundo31 Velocidade de aproximao v (m/s)

Altura da grade hgrade (m2) hgrade = hj+3 (acrescentaram-se 3mm por questes de segurana)

rea til Atil (m2)

8. iterao obtiveram-se os seguintes resultados (consultar ficheiro. xls): Perda de carga hL(m)0.051

Energia a montante Em (m)0.211 Altura montante hm (m)0.198 n. barras4.4555 Largura corrigida Lr (m)0.122

Velocidade atravs da grade V (m/s)0.921 Velocidade de aproximao v (m/s)0.503 Mtodo 2: Admitiram-seinicialmenteparaopresentedimensionamentoosseguintes parmetros: Espessura das barras (t) = 8mm Espaamento entre barras(a) = 12mm ngulo com a horizontal = 70 Grau de colmatao = 70% (grades parcialmente colmatadas) Velocidade de aproximao (V) = 0.8m/s (para iniciar processo iterativo) Largura do canal (B) = 0.110m (para iniciar processo iterativo) Inclinao do canal desarenador (i) = 0.6% Factor de forma () =2.4 O processo de clculo anlogo ao utilizado no Mtodo 1 excepo da frmula de Altura da grade h grade (m)0.201 rea til Atil (m2)0.014 Quadro 17 - Resultados Projecto e Explorao de ETAR 2011/2012 Joo Correia | Joo Raimundo32 clculo da perda de carga que toma a forma: atao graudecolmsengvathL |.|

\|=1001002234u | 8. iterao obtiveram-se os seguintes valores (consultar ficheiro.xls): Perda de carga hL(m)0.051

Energia a montante Em (m)0.211 Altura montante hm (m)0.195 n. barras4.9005 Largura corrigida Lr (m)0.111

Velocidade atravs da grade v (m/s)0.938 Velocidade de aproximao V (m/s)0.563 rea til (m2)0.020 Altura da grade (m)0.278 Nofinalverificou-seumasituaomaisfavorvelnasgradesinclinadasonde, emboranofossemasdesejadas,seobtiveramvelocidadesmaiselevadas.Numa situaodecolmataoiguala0%avelocidadenasgradesinclinadaspassapara 1.151m/s atravs destas e para 0.690m/s na aproximao. 6.2.2 CANAL BY-PASS Para o dimensionamento deste canal o processo em todo anlogo ao usado no canal principal, sendo as principais diferenas a assinalar a largura do canal e a abertura entre as grades. Neste dimensionamento usou-se apenas o mtodo 1. Admitiram-seinicialmenteparaopresentedimensionamentoosseguintes parmetros: Espessura das barras (t) = 10mm Espaamento entre barras(a) = 30mm Quadro 18 - Resultados Projecto e Explorao de ETAR 2011/2012 Joo Correia | Joo Raimundo33 ngulo com a horizontal = 90 Coeficiente de colmatao (k) = 1,67 (grades parcialmente colmatadas) Velocidade de aproximao (v) = 0.8m/s (para iniciar processo iterativo) Largura do canal (B) = 0.20m (para iniciar processo iterativo) Inclinao do canal desarenador (i) = 0.6% 4. iterao obtiveram-se os seguintes valores (consultar ficheiro.xls): 4. Iterao Perda de carga hL(m)0.007

Energia a montante Em (m)0.167 Altura montante hm (m)0.162 n. barras4.2505 Largura corrigida Lr (m)0.230

Velocidade atravs da grade v (m/s)0.435 Velocidade de aproximao V (m/s)0.326 Altura da grade (m)0.165 rea til (m2)0.030 7.SEDIMENTAO PRIMRIAOobjectivodotratamentoporsedimentaoremoverrapidamenteosslidos sedimentveis e o material suspenso de forma a reduzir o contedo slido que seria de outraformaevacuadodirectamenteemcursosdegua.Asedimentaoprimria usadacomoumpassopreliminarparafacilitaroprocessodetratamentodasguas residuais.Quandoeficientementedimensionadosostanquesdesedimentaodevem removerentre50a70%dosslidossuspensose25a40%doCBO.EmETARde grandes dimenses o uso de vrios tanques rectangulares com paredescomuns reduz o custodeconstruoeoespaonecessrio.Nasestaesmaispequenascomum usarem-setanquescircularesdevidomaiorsimplicidadenaremoodelamas, devendo sempre ser executados dois ou mais tanques para que no haja interrupo do processo quando necessria a manuteno de um dos tanques. Nos tanques circulares opadrodefluxoradial.Paraproduzirumpadrodefluxoradial,aguaresidual sofrerprocessodesedimentaopodeserintroduzidapelocentrooupelaperiferiado Quadro 19 - Resultados Projecto e Explorao de ETAR 2011/2012 Joo Correia | Joo Raimundo34 tanque como se pode ver na imagem seguinte. Noquadroabaixoapresentam-sedadosempricoscomummenteadoptadospara odecantadorprimrioqueserotomadoscomobasenoseudimensionamento conduziro em princpio ao seu bom funcionamento. Quadro 20 Critrios de projecto de decantadores primrios (fonte Metcalf & Eddy, Inc.) Figura 6 Possveis entradas de fluxo no tanque Projecto e Explorao de ETAR 2011/2012 Joo Correia | Joo Raimundo35 AeficinciaderemoodeSSTedeCBOdedecantadoresprimriosbem projectadossonormalmenteindicadasemfunodacargahidrulicaoudotempode reteno. Em sistemas bem explorados a remoo mdia de slidos em suspenso de 50 a 60% e de slidos sedimentveis cerca de 100%. 7.1DIMENSIONAMENTO DO DECANTADOR PRIMRIO Admitiram-seinicialmenteparaopresentepr-dimensionamentoosseguintes parmetros: Carga hidrulica (Ch) = 32 m3/ (m2.dia) Profundidade (h) = 4 m Apresentam-seabaixoasfrmulasusadasporordemdeutilizaonopresente pr dimensionamento: rea do decantador A (m2) hmCQA = Dimetro do decantador d (m) Quadro 21 Dimenses empricas de decantadores primrios (fonte Metcalf & Eddy, Inc.) Projecto e Explorao de ETAR 2011/2012 Joo Correia | Joo Raimundo36 |.|

\| =tAd4 Volume do tanque V (m3) h A V = Tempo de reteno tr (h), (dia) mrQVt= Eficincia de remoo do CBO e SST - RCBO (%) e RSST (%) ) ( .) (h t b ah tRCBO+=) ( .) (h t b ah tRSST+= Obtiveram-se os seguintes valores (consultar ficheiro.xls): rea do decantador A (m2)16.31 Dimetro do decantador d (m)4.56 Volume do tanque V (m3) 48.94 Tempo de reteno tr (dia) 0.09 Tempo de reteno tr (h)3.00 Eficincia de remoo do CBO - RCBO (%)38.5 Eficincia de remoo do SST RSST (%)60.7 Verifica-se que o tempo de reteno ultrapassa o intervalo imposto na tabela 20, situaoestaquesetornouobrigatriaseveradiante.Aseficinciasderemoo cumprem com grande folga os intervalos impostos. Apresentam-se abaixo as frmulas usadas por ordem de utilizao na verificao do pr-dimensionamento, utilizando agora o caudal de ponta: Carga hidrulica Ch (m3/m2.s) AQCpontah = Quadro 22 Parmetros para o calculo das eficincias de remoo Quadro 23 Resultados Projecto e Explorao de ETAR 2011/2012 Joo Correia | Joo Raimundo37 Tempo de reteno tr (h) mrQVt= Tempo de reteno tr (h)1.49 Eficincia de remoo do CBO - RCBO (%)31.2 Eficincia de remoo do SST RSST (%)52.6 Optou-seporconsideraropr-dimensionamentocomodefinitivo.Emborao tempo de reteno parao caudal mdio ultrapasse o intervalo imposto, preferiu-se esta situao,poisaumentandoovolumedotanquemelhoraaseficinciasparaoscaudais mdios e de ponta, melhorando tambm o tempo de reteno para o caudal de ponta. 7.2PRODUO DE LAMAS Paracalcularvolumedelamasprimriasproduzidopor1000m3dagua residual preciso inicialmente determinar o peso de slidos secos eliminados por 1000 m3. Admitiram-se inicialmente para o presente clculo os seguintes parmetros: Densidade das lamas = 1.03 Humidade das lamas = 94% Apresentam-se abaixo as frmulas usadas: Massa de slidos secos m slidos secos (kg) Volume de lamas V (m3/103.m3) s sl wsP SMV=Obtiveram-se os seguintes resultados (consultar ficheiro.xls) Massa de slidos secos Ms (kg)377.104 Volume de lamas V (m3/103.m3)6.10 33s1010 =SSTSSTCR MQuadro 24 Resultados Quadro 25 Resultados Projecto e Explorao de ETAR 2011/2012 Joo Correia | Joo Raimundo38 8.TRATAMENTO BIOLGICO Osobjectivosdotratamentobiolgicodeguasresiduaisdomsticaspassam pelatransformaoosconstituintesbiodegradveisdissolvidoseparticuladosem produtosfinaisaceitveis,capturaeincorporaodeslidossuspensosemflocos biolgicosoubiofilmes,transformaoeremoodenutrientes,taiscomoazotoe fsforo e em alguns casos remover quantidades especficas de determinados compostos. AremoodeCBOdissolvidoeaestabilizaodematriaorgnicaefectuada biologicamentepormicroorganismosvariados,principalmentebactrias.Os microorganismossousadosparaoxidaramatriaorgnicadissolvidaemprodutos finais simples e biomassa adicional como representado na equao seguinte:

Na equao o oxignio (O2), o amonaco (NH3) e o fosfato PO43- so usados para representar os nutrientes necessrios para a converso de matria orgnica em produtos simples,dixidodecarbono(CO2)egua(H2O).Asetadareacodeveser interpretadatambmcomoacodosmicroorganismos,necessriosparaexecutaro processodeoxidao.Osmicroorganismossotambmusadospararemovero nitrognioeofsforonoprocessodetratamentodeguasresiduais.Bactrias especificas so capazes de oxidar o amonaco (nitrificao) a nitrito ou nitrato, enquanto outras podem so capazes de reduzir o azoto oxidado a azoto sob a forma de gs. Para a remoodofsforo,osprocessosbiolgicossoconfiguradosdeformaapromovero crescimento de bactrias e da possibilidade de segurar e armazenar grandes quantidades de fsforo inorgnico. A biomassa tem um peso especfico ligeiramente superior ao da gua, podendo ser removida do lquido tratado por deposio gravitacional.Nopresentecasootratamentobiolgicoserfeitonumreactordebiomassa suspensa,atravsdeumprocessodelamasactivadas,ondeosmicroorganismos responsveispelotratamentosomantidosemsuspensonolquidocommtodosde mistura apropriados. O processo de lamas activadas assim chamado porque envolve a produodeumamassaactivademicroorganismoscapazdeestabilizarresduosem condiesaerbias.Osistemasercompostoporumtanquedivididoemduaszonas, Projecto e Explorao de ETAR 2011/2012 Joo Correia | Joo Raimundo39 uma zona anxica onde ocorre o processo de desnitrificao (reduo de nitrato a azoto gasoso em condies anaerbias) que precede uma zona aerbia onde se oxida a matria carbonatada(conversodamatriaorgnicacarbonatadaemtecidocelulareprodutos gasosos, sendo assumido na converso que o azoto presente convertido em amonaco) e onde se d a nitrificao (converso do amonaco em nitrito e de seguida em nitrato).Deseguidaapresenta-seumesquemadeumprocessodelamasactivadas incluindo as restantes etapas do tratamento de guas numa ETAR. Admitiram-se inicialmente para o presente clculo os seguintes parmetros: Temperatura mnima da gua residual - Tmin = 11C pH da gua residual - pH = 7 Alcalinidade (ALK0) = 200 mg/l X = MLSS = 3100 mg/l Oxignio Dissolvido - OD = 2 mg/l Constante mdia de saturao - KOD = 1 mg/l Y = 0.6 g SSV / g CBO5 k = 5 dias-1 Coef. de decaimento endgeno (relativo s bact. heterotrficas) - b = 0.06 dias-1 Figura 7 Esquema da ETAR em questo(fonte: Wastewater Engineering) Projecto e Explorao de ETAR 2011/2012 Joo Correia | Joo Raimundo40 Ks = 60 mg/l YNS = 0.15 g SSV /

kNS = 3 dias-1 Coeficiente de decaimento endgeno - bNS = 0.05 dias-1 C Factor de segurana (SF) = 1.25 Factor de ponta (PF) = 1.2 % do volume do anxico no volume total (Zt) = 30% Contedo de azoto em massa (FN) = 8% ODMLR = 0.5 mg/l ODRAS desprezvelConcentr. de azoto na forma amoniacal no afluente - 0 4) ( N NH + = 48.55 mg/l Apresentam-se abaixo as frmulas usadas: Zona Aerbia Taxa de crescimento mxima dos Nitrossomonas -( )NS mx(dias-1) ( ) ( ) | | pHOD kODeODTNS mx ((

+=2 . 7 833 . 0 1 47 . 0) 15 ( 098 . 0Quadro 26 Coeficientes de correco de temperatura e parmetros alterados tendo em conta esses mesmos coeficientesProjecto e Explorao de ETAR 2011/2012 Joo Correia | Joo Raimundo41 Tempo de reteno de Slidos (mnimo) SRTMIN (dias) Com, constante de meia saturao - KNS(T=11C)= 148 . 1 051 . 010 T Tempo de reteno de Slidos (projecto) SRTDESIGN (dias) Tempo de reteno de Slidos total (Idade das lamas) SRTOVERALL (dias) Com, CBO5 solvel no efluente para o tempo de reteno de slidos total Se (mg/l) Concentrao de azoto na forma amoniacal no efluente ( )eN NH +4 (mg/l) Quantidade de azoto a oxidar NO (mg/l) ( )NSNSNS MAXMINbN NH KN NHSRT +=++0 40 4) ( ) () (1 ) ( ) ( ) ( ) ( PF SF SRT SRTMIN DESIGN =( ) MF SRT SRTDESIGN OVERALL) ( ) ( =tZMF=11( ) | |( ) | | 1 ) (1 +=b Yk SRTSRT b KSOVERALLOVERALL se( )| || | 1 ) () ( 14 += +NS NS NS DESIGNDESIGN NS NSeb k Y SRTSRT b KN NHSYN eN N NS TKN NO =+) (4 0Projecto e Explorao de ETAR 2011/2012 Joo Correia | Joo Raimundo42 Com, Volume da zona aerbia necessrio VOXIC (m3) Zona Anxica Concentraodeazotonaformadenitratonoefluenteenocaudalde recirculao (do licor misturado) N (mg/l) Massa de Nitratos a remover na zona anxica EQN NO ) (3 (kg/d) MassadeNitratosaremovernazonaanxicademodoaatingirumlimite especfico de nitratos no efluente NOR (kg/d) Massa total de nitratos a remover na zona anxica TNOR (kg/d) Vol. anxico exigido para remover a massa de nitratos e de azoto VANOXIC (m3) N eOVERALLN eSYNF XSRT bF S S YN ++=) ( 1) (0((

++=LDESIGNedesignoxicXSRT bS S YXSRT QV) ( 1) () (0) () (Q RAS MLRQ NON+ +=||.|

\| = gkgMLRgON gNOOD N NOMLR EQ1000135 . 0 ) (233( ) | |||.|

\| + =gkgN MLR RAS NOR10001EQN NO NOR TNOR ) (3 + =20200) 06 . 1 )( ( 029 . 0) 06 . 1 )( )( ( 03 . 0 ) / 1000 (=TTANOXICXQ S kg g TNORVProjecto e Explorao de ETAR 2011/2012 Joo Correia | Joo Raimundo43 Quantidade de lamas produzidas PX (kg/d) Tempoderetenodeslido(SRT)totalparaosistemabiolgico(estevalor temdeestarnumintervalode5%dovalorassumidonoclculodazonaaerbia,caso contrrio o processo tem de ser repetido) SRTOVERALL (dias) Necessidades em termos de oxignio (normalmente em projecto ignora-se a ltima parcela) O2 (kg/d) Com, Necessidades em termos de alcalinidade (valores tpicos de 50 a 100 mg/l (de alcalinidade) em termos de carbonato de clcio so mantidos no efluente ALKe (mg/d) ((

((

++=gkgQ XSRT bS S YPLOVERALLeX10001) () ( 1) (0xANOXIC oxicOVERALLPV V XSRT) () (+=DOC NOD CBOD O + =2( )( ) | | { }|.|

\| + =10001) ( 42 . 1 42 . 1 1OXIC e oV X b S S Y Q CBOD10001) )( 57 . 4 ( NO Q NOD =( ) | |||.|

\| ||.|

\|=gkgN NO NON gNOgOQ DOCe10001 86 . 2332| | | |e eN NO NO NO ALK ALK ) ( 57 . 3 ) ( 14 . 73 0 + =Projecto e Explorao de ETAR 2011/2012 Joo Correia | Joo Raimundo44 Seguidamente apresentam-se os resultados (consultar ficheiro .xls) Zona Aerbia Taxa de Crescimento mxima das Nitrossomonas(max)NS0,176448d Tempo de Reteno de Slidos (mnimo)SRTmin7,123371d Tempo de Reteno de Slidos (projecto)SRTdesign10,68506d Tempo de Reteno de Slidos (geral)SRToverall15,26437d CBO efluente para o SRToverallSe2,335382mg/l (NH4 - N) efluente(NH4+ - N)e0,424532mg/l Azoto usado na sntese biolgicaNsyn8,022859mg/l Azoto convertido em NONO40,103mg/l Volume tanque aerbioVoxic750,6778m Zona Anxica Concentrao de Nitratos no efluenteN8,020522mg/l Equivalente de Oxignio dissolvido NO3 - N EQ0,27405kg/d Massa de nitratos a removerNOR16,74685kg/d Massa total de Nitratos a removerTNOR17,0209kg/d Volume tanque anxicoVanoxic284,1395m3 Lamas retiradas do sistemaPx204,2605kgTSS/d SRToverallSRToverall15,70511dias Necessidades de Oxignio CBOCBOD154,9681kg/d Necessidade Oxignio AzotoNOD95,66638kg/d Oxignio adicionado por desnitrificaoDOC37,16303kg/d Oxignio a fornecerO2213,4715kg/d Oxignio a fornecerO2171,188m3/d Oxignio a fornecer (ignorando a parcela DOC)O2250,6345kg/d Requisitos de AlcalinidadeALKe55,85533mg/l Verifica-sequeoSTRoverall dazonaanxicaestentreoslimites(5%dazona aerbia)equeosrequisitosdealcalinidadetambmestodentrodoslimites.O dimensionamento para o reactor biolgico fica assim definido. Usou-se o caudal mdio do tempo hmido, por ser o mais desfavorvel. Quadro 27 ResultadosProjecto e Explorao de ETAR 2011/2012 Joo Correia | Joo Raimundo45 9.DECANTADOR SECUNDRIO Emboraodimensionamentododecantadorsecundriosejaumaunidade integrantedodimensionamentodeumprojectodeumaETAR,nofoidimensionado nestetrabalhopoisamatrialeccionadanadisciplinanoenglobouoestudodeste rgo. Apresenta-se abaixo uma figura de um decantador secundrio circular. Figura 8 Decantador Secundrio CircularProjecto e Explorao de ETAR 2011/2012 Joo Correia | Joo Raimundo46 10.BIBLIOGRAFIA Jorge Temido, Apontamentos de Projecto e Explorao de ETAR Quintela, A. 1981 Hidrulica, 10edio, Fundao Calouste Gulbenkian Metcalf&Eddy1972Wastewaterenginnering-TreatmentandReuse4thEdition,Mc Graw-Hill Jos Alfeu S Marques, Joaquim Jos de Oliveira Sousa Hidrulica Urbana. Sistemas de Abastecimento de gua RegulamentoGeraldosSistemasPblicosePrediaisdeDistribuiodeguaede Drenagem de guas Residuais (RGSPPSADAR).