Autodepuração

UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS

ESCOLA DE ENGENHARIA

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA SANITRIA E AMBIENTAL

CONTROLE AMBIENTAL

Aula 5: Autodepurao

Profa.: Mriam Cristina Santos Amaral

Maro/2015

Contedo

Introduo

Balano de oxignio

Cintica de desoxigenao

Cintica de reaerao

Modelo Streeter-Phelps

Controle da poluio por matria orgnica

Introduo

Poluio por matria orgnica e autodepurao dos corpos

de gua

Autodepurao = restabelecimento natural do equilbrio no meio

aqutico

Lanamento de matria

orgnica nos corpos de gua

Consumo de oxignio

dissolvido

Introduo

Poluio por matria orgnica e autodepurao dos corpos

de gua

Utilizar a capacidade de assimilao dos rios;

Impedir o lanamento de despejos acima do limite que os corpos de

gua conseguem assimilar

Objetivos da autodepurao

Autodepurao

Balano de oxignio

Consumo de oxignio

17

Oxidao da matria orgnica

Demanda bentnica

Nitrificao

Produo de oxignio

Reaerao atmosfrica

Fotossntese


Progresso temporal da oxidao da matria orgnica


Progresso temporal da oxidao da matria orgnica

reao de primeira ordem

Em que:

L=concentrao de DBO remanescente (mg/l)

t=tempo (dia)

K1 ou Kd=coeficiente de desoxigenao (dia-1)

Integrando entre os limites: L = L0 e L = Lt ; t = t0 e t = tt


Coeficiente de desoxigenao K1

caractersticas de matria orgnica;

Temperatura

presena de substncias interferentes

Valores tpicos do coeficiente de desoxigenao K1


Influncia da temperatura nos valores dos coeficientes de

desoxigenao K1

Em que:

K1T=K1 a uma temperatura T qualquer (d-1)

K120=K1 a uma temperatura T=20C (d-1)

T=temperatura do lquido (C)

=coeficiente de temperatura (-) (Valor usual para : 1,047)

Cintica de reaerao


Progresso temporal do dficit e da concentrao de

oxignio dissolvido

reao de primeira ordem

Em que:

D=dficit de OD (Cs- Ct) (mg/l)

t=tempo (dia)

K2=coeficiente de reaerao (base e) (dia-1)

Integrando entre os limites: D = D0 e D = Dt ; t = t0 e t = tt

Cintica de reaerao

Progresso temporal do dficit e da concentrao de

oxignio dissolvido

Cintica de reaerao

Coeficiente de reaerao K2

Cintica de reaerao


Valores tpicos de K2(base e, 20C)

Cintica de reaerao


Valores de K2 de acordo com modelos baseados em dados hidrulicos do corpo de gua

V= velocidade do curso de gua (m/s); H = altura da lmina de gua (m)

Cintica de reaerao

Influncia da temperatura nos valores dos coeficientes de

desoxigenao K2

Em que:

K2T=K2 a uma temperatura T qualquer (d-1)

K220=K2 a uma temperatura T=20C (d-1)

T=temperatura do lquido (C)

=coeficiente de temperatura (-) (Valor usual para : 1,024)

Modelo de Streeter-Phelps

Fenmenos interagentes no balano de OD

Desoxigenao

Reaerao atmosfrica

Condies:

Cargas pontuais

Condies aerbias

Fluxo em pisto


Taxa de consumo = consumo de OD produo de OD

Integrando:

Considerando que Ct = Cs- Dt


Mistura efluente - rio

Equaes: Mistura efluente - rio

1. Concentrao e dficit de oxignio aps despejo

2. DBO5 e DBOu aps despejo



Tempo crtico


Dficit crtico

Concentrao crtica de oxignio

Modelo de Streeter-Phelps - Exemplo

Uma dada cidade faz o lanamento de seu esgoto em um rio. A montante do

ponto de lanamento o rio no apresenta nenhuma contribuio pontual

representativa de efluentes. Calcular o perifl de OD at a confluncia com

o rio principal e apresentar as alternativas de tratamento de esgotos para o

controle da poluio no curso de gua.

Dados:

1. Caractersticas dos esgotos:

Vazo mdia = 0,1 m3/s;

Concentrao de DBO = 360 mg/L

2. Caractersticas da bacia hidrogrfica:

rea de drenagem a montante do ponto de lanamento = 400 km2

Descarga especfica do curso de gua = 2,5 L/s.km2


Dados:

3. Caractersticas do rio:

Classificao: classe 2

Altitude: 750 m

Temperatura da gua: 20C

Profundidade mdia: 1,2 m

Velocidade mdia: 0,38 m/s

Distncia percorrida da jusante do lanamento at o rio principal:

60 km.


Resoluo:

I. Obteno dos dados de entrada:


Resoluo:


a) Vazo do rio (Qr):

Dado: Qresp. = 2,5 L/s.km2 e A = 400 km2

Qr = Qresp. x A

Qr = 2,5 L/s.km2 x 400 km2

Qr = 1000 L/s = 1 m3/s

b) Vazo de esgoto (Qe)

Qe = 0,1 m3/s


Resoluo:


c) Concentrao de saturao de oxignio e OD no rio (ODr)

Rios limpos: 80 a 90% da Cs

Cs = (20 C e 750 m de altitude)

Cs = 8,4 mg/L

Odr = 0,9 x Cs

ODr = 0,9 x 8,4 mg/L

ODr = 7,56 mg/L


Resoluo:


d) Oxignio dissolvido no esgoto (ODe)

Esgotos brutos = 0 mg/l

Esgotos tratados:

-Tratamento primrio: OD = 0 mg/l.

-Tratamento anaerbio: OD = 0 mg/l.

-Lodos ativados, filtros biolgicos percoladores e

sistemas aerbios similares: OD a 2 mg/l

-Lagoas facultativas: OD = 4 a 6 mg/l.

Aerao do efluente


Resoluo:


e) DBO no rio (DBOr)

DBOr = 2 mg/L

b) DBO do esgoto (DBOe)

DBOe = 360 mg/L


Resoluo:


f) Coeficiente de desoxigenao (K1)

K1 = 0,4 d-1 T = 20C


Resoluo:


g) Coeficiente de Reaerao (K2)

Profundidade = 1,2 m Velocidade do curso de gua = 0,38 m/s

K2 = 3,73 x v0,5 x H-1,5

K2 = 3,73 x 0,380,5 x 1,2-1,5

K2 = 1,74 d-1


Resoluo:


h) OD mnimo permissvel

Classe do corpo de gua: classe II

OD min = 5 mg/L

Classe OD mnimo (mg/L)

1 6

2 5

3 4

4 2

RESOLUO CONAMA N 357, DE 17 DE MARO DE 2005


Resoluo:

II. Obteno dos dados de sada:

a) Concentrao de oxignio na mistura (Co)

b)Dficit de oxignio

Lmgxx

QQ

xODQxODQC

er

eerro /87,6

1,00,1

01,056,70,1

LmgCCD oSo /52,187,64,8


Resoluo:


b) Concentrao da DBO ltima da mistura (DBOu)

Lmg

xx

QQ

xDBOQxDBOQDBO

er

eerro /09,29

1,00,1

3001,00,20,15

LmgxKxDBODBOL tuo /68,3416,109,295

16,11

1

1

14,0.55

51

eeDBO

DBOK

K

uT


Resoluo:


c) Tempo crtico (tc)

d) Distncia crtica

10

120

1

2

12 .

).(1.ln.

1

KL

KKD

K

K

KKtc

kmmd

sdsmvtd cc 1,32096.32

86400.97,0./38,0.

dtc 97,04,0.68,34

)4,074,1.(52,11.

4,0

74,1ln.

4,074,1

1


Resoluo:


e) Dficit crtico de oxignio (Dc):

f) Concentrao crtica de OD (Odc):

LmgeeLK

KD c

tK

c /4,5.68,34.74,1

4,0.. 97,0.4,0

.

0

2

1 1

LmgDCOD csc /0,34,54,8


Resoluo:


e) Perfil de oxignio dissolvido ao longo do tempo e distncia

para d = 5 km

tKtKtKost eDee

KK

LKCC

.

0

..

12

1 221 .).(.

tttt eeeC

.74,1.74,1.4,0 .94,1).(4,074,1

68,34.4,04,8

dssv

dt 15,0

86400

1.

38,0

5000

86400

1.

LmgeeeCt /11,5.94,1).(4,074,1

68,34.4,04,8 15,0.74,115,0.74,115,0.4,0


Resoluo:


e) Perfil de oxignio dissolvido ao longo do tempo e distncia

d (km) t (d) Ct (mg/L)

0 0,00 6,46

5 0,15 5,11

10 0,30 4,19

15 0,46 3,58

20 0,61 3,20

40 1,22 3,05

50 1,52 3,37

60 1,83 3,77

0

1

2

3

4

5

6

7

0 10 20 30 40 50 60 70

OD

(m

g/L

)

Distncia (km)

Controle de poluio por matria orgnica

Tratamento dos efluentes;

Regularizao da vazo do curso de gua;

Aerao do curso de gua;

Aerao dos efluentes tratados;

Adoo de outros usos para o corpo de gua.

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