Equalizador
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6 EQUALIZAO A equalizao utilizada para superar os problemas
operacionais advindos das variaes que so observadas na vazo e nas
caractersticas na maioria dos efluentes lquidos. Tem trs objetivos
bsicos: _ minimizar as variaes de vazo de despejos especficos, de
tal modo que haja uma vazo constante ou quase constante para o
tratamento posterior; _ neutralizar os despejos; _ minimizar as
variaes de concentrao, como DBO, por exemplo. 6.1 Os principais
benefcios conseguidos O tratamento biolgico melhorado porque so
evitados, ou minimizados, os choques de carga, substncias
inibidoras podem ser diludas e o pH pode ser estabilizado. A
quantidade de efluente e a eficincia do segundo decantador so
melhoradas pela carga constante de slidos. No tratamento qumico, h
melhor controle de produtos qumicos adicionados no processo. A
aplicao da equalizao no tratamento de efluentes ilustrada no
diagrama de fluxo dado na Figura 1. O equalizador pode estar
conectado ao sistema em srie ou em paralelo.
Figura 1. Fluxograma tpico de tratamento de efluentes
incorporando equalizao 6.2 Anlise A anlise terica da equalizao
baseada nas seguintes questes: _ onde deve ser localizada a
equalizao dentro do fluxograma do processo de tratamento? _ qual o
tipo de equalizao deve ser usado em srie ou em paralelo? _ qual o
volume necessrio do tanque equalizador? a) Localizao do equalizador
Como a localizao tima depende de cada efluente e sistema de coleta,
estudos devem ser realizados para verificar a melhor localizao. Em
alguns casos, pode ser apropriada a localizao aps o tratamento
primrio e antes do secundrio, pois apresentam menor quantidade de
problemas com deposio de lodo e escuma. Se o sistema de equalizao
estiver localizado antes do tratamento primrio, deve ser promovida
uma boa mistura para evitar deposio de lodo e uma boa aerao para
evitar a formao de odores. b) Equalizao em srie e em paralelo
possvel conseguir uma boa equalizao em sistemas em srie, mas o
sistema em paralelo no apresenta uma equalizao to efetiva.
Equalizador
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c) Construo da bacia As consideraes importantes para a construo
de bacias de equalizao so o material de construo, a geometria e os
acessrios operacionais. Materiais de construo Novas bacias podem
ser construdas de terra (argila), concreto ou ao. As bacias de
terra geralmente so as mais baratas. Dependendo das condies do
local, os taludes podem variar de 3:1 e 2:1. Na Figura 2 mostrada
uma seo transversal de uma tpica bacia de terra. Em muitas
instalaes necessria a vedao para evitar a contaminao de guas
subterrneas. Deve ser prevista a aerao por meio de difusores ou de
aerador flutuante para evitar sepsia. Se for utilizado um aerador
flutuante a bacia deve ser provida de um sistema de enrocamento ou
concreto para evitar a eroso do talude. Quando so usados aeradores
flutuantes necessria uma profundidade mnima da bacia para proteo do
equipamento. Tipicamente a profundidade varia de 1,5 a 2 m. Para
prevenir a eroso pelas ondas provocadas pelo vento, as bordas da
bacia tambm devem ser revestidas por concreto. A bacia deve ser
cercada para evitar o acesso pblico. Aerador flutuante rea
Superficial MximaVolume efetivo da bacia
Nvel mnimo para proteo do aerador Figura 2 Seo da bacia de
equalizao tpica
Nvel mnimo requerido para operao
Geometria da bacia A importncia da geometria da bacia varia
dependendo se do tipo em srie ou em paralelo. Se for do tipo em
srie para equalizar o fluxo e as cargas, importante usar uma
geometria que permita que a bacia funcione como um reator de
mistura completa. Assim, desenhos alongados devem ser evitados, e
as entradas e sadas devem ser dispostas de forma a evitar fluxos
preferenciais. Colocar a sada perto do equipamento de mistura
normalmente minimiza fluxos preferenciais.
Acessrios Operacionais Entre os acessrios que devem ser includos
no projeto de bacias de equalizao so: _ equipamentos para limpeza
de slidos ou gorduras que tendem a acumular nas paredes da bacia; _
um sistema de emergncia para extravasar o fluxo no caso de falha no
sistema de bombas; _ um sistema para retirar espuma e material
sobrenadante; _ spray de gua para prevenir o acmulo de espuma nos
lados da bacia caso venha a ser um problema. _ os slidos removidos
das bacias de equalizao devem retornar ao incio do sistema para
processamento.
Equalizador
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Necessidades de aerao e mistura A operao apropriada para bacias
em srie e em paralelo geralmente requer aerao e mistura apropriada.
O equipamento de mistura deve ser dimensionado para misturar os
contedos dos tanques e para prevenir a deposio de slidos na bacia.
Para minimizar as necessidades de mistura, os desarenadores devem
preceder as bacias de equalizao aonde for possvel. Para esgoto
domstico com slidos suspensos de aproximadamente 220 mg/L necessrio
um misturador na faixa de 0,004 a 0,008 kW m-3 de estocagem. Para
manter uma condio aerbica na bacia deve haver um suprimento de ar
de 0,01 a 0,015 m3 m-3 min-1. Em bacias de equalizao com tempo de
deteno menor que 2 horas no necessria aerao. Uma forma de prover
boa mistura e aerao usar aeradores mecnicos. Chicanas so necessrias
para garantir uma mistura completa. c) Volume requerido para o
tanque de equalizao O volume necessrio para a equalizao da vazo
determinado pelo uso de um diagrama, no qual o volume de entrada
acumulado plotado versus o horrio do dia. A vazo mdia diria tambm
plotado neste diagrama e a reta que liga a origem ao ponto final no
grfico (Figura 3).
Figura 3. Diagrama esquemtico para a determinao do volume de
equalizao necessrio para padres tpicos de vazo. Para determinar o
volume necessrio, uma linha paralela linha de vazo mdia traada
tangente curva de vazo acumulada. O volume necessrio igual distncia
vertical entre a tangente e a linha de vazo mdia. A interpretao
fsica dos diagramas acima a seguinte: no ponto de tangncia mais
baixo a bacia de equalizao est vazia, acima deste ponto a bacia
comea a encher at estar completamente cheia noite. Na prtica, o
volume da bacia de equalizao ser maior que o terico devido aos
seguintes fatores: _ a operao contnua de equipamentos de aerao e
mistura no permitem o completo esvaziamento da bacia, apesar de
estruturas especiais poderem ser construdas. _ o volume deve ser
tal que possa acomodar os volumes de recirculao esperados no
sistema. _ poder haver variaes de vazo imprevistas. _ normalmente o
volume adicional varia de 10 a 20% do valor terico.
Equalizador
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Exemplo: Determine o volume para equalizao e os efeitos na carga
de DBO alimentada, para os dados da tabela a seguir: (1) O volume
requerido para uma bacia de equalizao em srie, e (2) o efeito da
equalizao de fluxo na carga de DBO alimentada. (l ft = 0,3048 m)
Perodo Hora Vazo mdia Vazo mdia Conc. Mdia (ft3/s) (m3/s) DBO
(mg/L) 9,7 0,275 150 7,8 0,221 115 5,8 0,164 75 4,6 0,130 50 3,7
0,105 45 3,5 0,099 60 4,2 0,119 90 7,2 0,204 130 12,5 0,354 175
14,5 0,411 200 15,0 0,425 215 15,2 0,430 220 15,0 0,425 220 14,3
0,405 210 13,6 0,385 200 12,4 0,351 190 11,5 0,326 180 11,5 0,326
170 11,6 0,328 175 12,9 0,365 210 14,1 0,399 280 14,1 0,399 305
13,4 0,379 245 12,2 0,345 180 10,8 0,307 170 Fluxo acumulado no
final do perodo (m3 d-1) 988,8 1784,0 2375,2 2844,1 3221,3 3578,1
4006,3 4740,2 6014,5 7492,6 9021,7 10571,2 12100,4 13558,1 14944,5
16208,6 17380,9 18553,2 19735,7 21050,7 22488,1 23925,5 25291,5
26535,1 Carga de DBO (kg/h) 148,32 91,44 44,34 23,45 16,97 21,41
38,53 95,42 223,00 295,63 328,76 340,89 336,40 306,13 277,28 240,17
211,02 199,29 206,94 276,16 402,46 438,40 334,67 223,86 213,37
0a1 1a2 2a3 3a4 4a5 5a6 6a7 7a8 8a9 9 a 10 10 a 11 11 a 12 12 a
1 1a2 2a3 3a4 4a5 5a6 6a7 7a8 8a9 9 a 10 10 a 11 11 a 0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Mdia
SOLUO: Determine o volume necessrio para a bacia de equalizao:
1) O primeiro passo fazer a curva de vazo acumulada expressa em m3.
Isto se faz convertendo a vazo de ft3/s em m3/s e depois, verificar
a vazo em m3/h, da seguinte maneira: 1 m3 = 35,31467 ft3; 1h = 3600
s
9,7 ft 3 1m3 0,275m3 3600s x x s 35,31467 s 1h
988,8m3 / h
Calcular da forma para todos os pontos e somando a vazo horria
calculada (vazo acumulada). Subseqente obtm-se a curva de vazo
acumulada. O segundo passo fazer o grfico da vazo acumulada em funo
do tempo, como mostra a Figura 4. O terceiro passo determinar o
volume necessrio. Isto feito pelo traado de uma linha paralela
linha da mdia acumulada tangente ao ponto mais baixo da curva. O
volume necessrio a distncia vertical entre as duas linhas
paralelas. Neste caso o volume necessrio aproximadamente 4250
m3.
Equalizador
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Vazo Acumulada30000 25000
vazo (m3/h)
20000
15000
10000
5000
4250 m3
00 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
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Hora do diaFigura 4. Esquema para a determinao do volume do
equalizador. Determine o efeito da bacia de equalizao na taxa de
carga de DBO. O meio mais fcil calcular, comeando com o perodo em
que a bacia est vazia (entre 8 e 9 h da manh). Neste perodo de
tempo que se comeam a fazer os clculos. O primeiro passo calcular o
volume lquido na bacia de equalizao no final de cada perodo de
tempo. Isto feito pela subtrao da vazo equalizada (mdia) da vazo de
entrada. Usando este valor, o volume estocado na bacia calculado
pela seguinte expresso: Veq Vpa Ve Vs onde: Veq = volume na bacia
de equalizao ao final do perodo atual; Vpa = volume na bacia de
equalizao ao final do perodo anterior; Ve = volume entrando na
bacia de equalizao; Vs = volume saindo da bacia de equalizao.
Assim, usando os valores da tabela original, o volume na bacia de
equalizao no perodo entre 8 e 9 h calculado como se segue:
Veq
0 1274,3 1105,6 168,7m3
Os dados so apresentados na tabela seguinte. O segundo passo
calcular a concentrao mdia que deixa a bacia de equalizao. Isto
feito usando a expresso a seguir, assumindo que a mistura na bacia
de equalizao completa:
Xs
Ve X e Vpa X pa Ve Vpa
onde: Xs = concentrao mdia de DBO no fluxo de sada durante o
perodo de tempo, mg/L Xe = concentrao mdia de DBO no fluxo de
entrada durante o perodo de tempo, mg/L Xpa = concentrao mdia de
DBO na bacia de equalizao ao final do perodo anterior, mg/L
Equalizador
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Perodo 8a9 9 a 10 10 a 11 11 a 12 12 a 1 1a2 2a3 3a4 4a5 5a6 6a7
7a8 8a9 9 a 10 10 a 11 11 a 0 0a1 1a2 2a3 3a4 4a5 5a6 6a7 7a8
Mdia
Vazo mdia (m3/h) 1274,3 1478,1 1529,1 1549,5 1529,1 1457,8
1386,4 1264,1 1172,3 1172,3 1182,5 1315,0 1437,4 1437,4 1366,0
1243,7 988,8 795,1 591,3 468,9 377,2 356,8 428,2 734,0 1105,6
Volume acumul. Conc. Mdia ao final do DBO ao final do perodo
(Veq) perodo (mg/L) 168,6 175 541,1 200 964,6 215 1408,5 220 1832,0
220 2184,1 210 2464,8 200 2623,3 190 2690,0 180 2756,6 170 2833,5
175 3042,9 210 3374,7 280 3706,4 305 3966,8 245 4104,8 180 3988,0
150 3677,5 115 3163,1 75 2526,4 50 1798,0 45 1049,1 60 371,7 90 0,0
130
Conc. DBO Carga de DBO equalizada (Xs) equalizado (kg/h) (mg/L)
175 193 197 218 210 233 216 239 218 241 215 237 209 231 203 224 196
216 188 208 184 203 192 213 220 244 246 272 245 271 230 254 214 237
198 219 181 200 164 181 148 164 134 148 121 134 127 140 213
Usando os dados da coluna 2 tabela acima, a concentrao calculada
como se segue:
1274,3x175 0x0 175mg / L 1274,3 0 1478,1x200 168,6x175 197mg / L
Para o perodo entre 9 e 10h: X s 1478,1 168,6Para o perodo entre 8
e 9h: X s Na coluna 5 esto registrados todos os valores de
concentrao calculados da mesma maneira. O terceiro passo calcular a
carga de DBO usando a seguinte expresso:
DBO(kg / h)
Xs
mg kg m3 103 L x 6 Qh x L 10 mg h m3
onde Qh = vazo mdia horria = 1105,6 m3/h Na coluna 6 esto
registrados todos os valores de carga de DBO calculados da mesma
maneira. O efeito da equalizao de fluxo pode ser mostrado melhor de
forma grfica pela plotagem das colunas 4 e 5 da tabela acima. No
grfico abaixo temos a comparao entre a carga de DBO e entre as
vazes sem equalizao e equalizadas.
Equalizador
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Carga de DBO equalizado Vazo Mdia horria 1000 900 800
Carga de DBO Vazo mdia 2000 1500
Carga DBO (kg/h)
600 500 400 300 200 100 08a9 12 a 1 4a5 8a9 0a1 4a5
500 0 -500 -1000 Hora do dia
As relaes apresentadas abaixo, derivadas das tabelas anteriores,
so teis para verificar os benefcios derivados da equalizao do
fluxo: Carga de DBO No equalizada Equalizada
Relao
Pico Mdia Mnimo Mdia Pico Mnimo
438,4 2,05 213,37 16,97 0,08 213,37 438,4 25,8 16,97
272 1,28 213 134 0,63 213 272 2,03 134
Dimensionar um tanque de equalizao para as trs indstrias
apresentadas na tabela a seguir (vazo m3 h-1). Hora A B C 0 300 100
20 2 400 300 100 4 600 700 200 6 800 350 200 8 500 500 300 10 200
200 500 12 400 300 150 14 400 800 100 16 700 500 400 18 900 300 600
20 500 400 400 22 200 300 300 24 250 200 80
Vazo (m3/h)
700
1000
