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SISTEMAS DE TRATAMENTO DE ÁGUA E ESGOTO DIMENSIONAMENTO DE TANQUE SÉPTICO FILTRO ANAERÓBIO WETLANDS EXERCÍCIO XIII PROFESSOR DANIEL COSTA DOS SANTOS DHS/UFPR 12/06/2017

ENUNCIADO: Dimensionar uma configuração de tratamento de esgoto a qual

composta por tanque séptico, filtro anaeróbio e wetlands. Esta configuração compõe um

sistema descentralizado de esgotamento sanitário. Por fim, elaborar um croqui do

sistema completo, conforme ilustrações apresentadas.

RESOLUÇÃO

1 Descrição da Área

1.1 Dados:

- Considerar 05 pessoas por residência na área a ser atendida;

- Considerar 40 residências a serem atendidas;

- Contribuição per capita de esgoto (C): Tabela 01 da NBR 7229;

- Média do mês mais frio na região t=12o C;

- Intervalo entre limpezas do tanque séptico é considerado de 01 ano;

- Ca = concentração afluente de DBO = 431,55 mg/l;

- Ce = concentração efluente esperada de DBO = 50,00 mg/l.

1.2 Condições de Contorno:

- Terreno argiloso com baixa permeabilidade;

- Lençol freático com nível alto;

- Pequena área disponível para a construção do sistema de tratamento.

2 Resolução

2.1 Dimensionamento do Tanque Séptico

2.1.1 Volume: V = 1000 + N (C .T + K . Lf)

V: volume útil, em Litros;

N: número de pessoas ou unidades de contribuição;

C: contribuição per capita de esgoto, em L / pessoa .dia; (Tabela 01)

T: tempo de detenção, em dias; (Tabela 02)

K: taxa de acumulação do lodo digerido, em dias; (Tabela 03)

Lf: contribuição do lodo fresco, em L / pessoa dia; (Tabela 01)

C = 100 L/hab.dia (Tabela 4.1)

Td : Observar Tabela 4 ; Td = 12h

Lf = 1 ; Tabela 4.1 ; k = 65 ; Tabela 4.3

Contribuição (Vazão) diária Q = 200 x 100 = 20.000 L/dia = 20 m3/dia;

V = 24.000 L = 24m³

2.1.2 Altura útil: A altura h é função do volume útil, conforme tabela 04.

Tabela 4.4 ; Altura útil h de 1,80 a 2,80 m;

Adota-se 2,80 m e A = V/ h ; A = 8,57 m².


2.1.3 Definição da Geometria e Número de Câmaras do Tanque Séptico

(conforme NBR 7229):

Sendo que o tanque cilíndrico ocupa menor área disponível que o tanque retangular e

que este, por sua vez, pode requerer menor profundidade, logo a forma adotada é a

circular dado o fato de ter-se pouca área disponível.

2.1.4 Área e Largura ou Diâmetro ( conforme NBR 7229 ):

Área A = V / h (m2)

Largura Mínima: 0,80 m; Compr./Larg.:Máx. 4:1 , Mín. 2:1 ; Diâmetro Mínimo: 1,10 m

Tanque Prismático:

C x L = A = 8,57 ;C/L varia de 2,0 a 4,0 ;

Adota-se C/L = 4,0 ;4L x L = 8,57 ; L = 1,46 m ; C = 5,87 m

Tanque Circular: D 2h ;A = 8,57 = x R²; R = 1,65m ; D = 3,3 < 5,6 (2h) ; confere !

Observar as Tabelas da NBR 7229/93.

TABELA 1: CONTRIBUIÇÃO DIÁRIA DE ESGOTO (C) E DE LODO FRESCO (LF) POR TIPO

DE PRÉDIO E DE OCUPANTE

Prédio Unidade Contribuição, de esgotos (C) e

lodo fresco (Lf)

Ocupantes Permanentes:

- Residência

Padrão alto

Padrão médio

Padrão baixo

- Hotel

- Alojamento provisório

pessoa

pessoa

pessoa

pessoa

pessoa

160

130

100

100

80

1

1

1

1

1

Ocupantes temporários

Fábrica em geral

Escritório

Edifícios públicos ou comerciais

Escolas e locais de longa permanência

Bares

Restaurantes e similares

Cinemas, teatros e locais de curta permanência

Sanitários públicos

pessoa

pessoa

pessoa

pessoa

pessoa

pessoa

pessoa

pessoa

70

50

50

50

6

25

2

480

0,30

0,20

0,20

0,20

0,10

0,10

0,02

4,0

TABELA 2: PERÍODO DE DETENÇÃO DOS DESPEJOS, POR FAIXA DE

CONTRIBUIÇÃO DIÁRIA

Contribuição diária (L) Tempo de detenção

Dias Horas

Até 1500 1,00 24

1501 - 3000 0,92 22

3001 – 4500 0,83 20

4501 – 6000 0,75 18

6001 – 7500 0,67 16

7501 – 9000 0,58 14

Mais que 9000 0,50 12


TABELA 3: TAXA DE ACUMULAÇÃO TOTAL DE LODO (K), EM DIAS, POR

INTERVALO ENTRE LIMPEZAS E TEMPERATURA DO MÊS MAIS FRIO

Intervalo entre limpezas (anos) Valores de K por faixa de temperatura ambiente (t), em °C

t 10 10 t 20 t > 20

1 94 65 57

2 134 105 97

3 174 145 137

4 214 185 177

5 254 225 217

TABELA 4: ALTURA ÚTIL MÍNIMA E MÁXIMA

Volume útil

(m³)

Altura útil h mínima

(m)

Altura útil h máxima

(m)

Até 6,0 1,20 2,20

6,0 – 10,0 1,50 2,50

Mais que 10,0 1,80 2,80

As dimensões dos tanques sépticos são apresentadas nas Figuras 01 a seguir.

Figura 01: Vistas lateral e em planta de tanque séptico

a 5 cm; b 5 cm ; c = 1/3 h; h = altura útil; h = altura interna útil

L = comprimento interno total; W = largura interna total ( 80 cm) ; Relação L/W: entre 2:1 e 4:1

h


2.2 Filtro Anaeróbio

Volume: V = 1,6 . N .C . T ; Área: A = V/ h

V: volume útil, em litros; A= área transversal; h: altura útil.

N: número de pessoas ou unidades de contribuição;

C: contribuição per capita de esgoto, em L / pessoa .dia; (Tabela 01)

T: tempo de detenção, em dias; (Tabela 02)

Td = 0,5 d; C = 100 L/hab.dia; N = 200 pessoas

V = 1,6 x N x C x Td ; V = 1,6 x 200 x 100 x 0,5 ; V = 16.000L = 16m³

A = 16/1,8 = 8,9 m² ; 8,9 m²= x R² ; D = 3,37 m

Observar a Figura 02.

Figura 02: Vistas laterais do filtro anaeróbio


2.3 Wetlands

Para esta unidade, as características adotadas são as seguintes:

. fluxo sub-superficial;

. escoamento em pistão;

. meio filtrante composto por brita;

. macrófita: Typha spp. (Taboa).

Observar a Figura 03 a seguir:

: Fluxo do esgoto

Figura 03: Perspectiva de um wetlands.

A área superficial do sistema wetlands é estimada pela seguinte equação:

Sendo,

As = área superficial, m2;

Q = vazão de projeto, m3/d;

Ca = concentração afluente de DBO, mg/l;

Ce = concentração efluente esperada de DBO, mg/l;

K = coeficiente de remoção de DBO (1/d) para a temperatura do líquido, ºC;

Hliq = altura do liquido no interior do leito filtrante, m;

n = porosidade do meio filtrante, %.

Admitindo que o conjunto tanque séptico – filtro anaeróbio tenha eficiência de 80,00 %

na remoção de DBO, a DBO afluente Ca ao wetlands é de 431,55 x 0,2 = 86,31 mg/l.

Como já apresentado, a DBO efluente Ce é de 50 mg/l.


Conforme CONLEY; DICK; LIOW (1991) apud SEZERINO et. al. (2015), o

coeficiente K20 de remoção de DBO para 20º C pode variar de 0,21 a 2,92/d. Portanto,

conforme MELO & LINDNER (2013), é adotado o valor de 1,1/d para 20º C. Para

adequar a estimativa de K para outra temperatura, 12º C no caso, utiliza-se a seguinte

conversão:

K = K20 (1,07) (t – 20º C)

; K = 1,1 (1,07) (12 – 20º C)

= 0,64/d para 12o C.

Quanto à geometria SEZERINO et. al. (2015) observam que a altura H máxima do leito

filtrante registrada em pesquisas brasileiras é de 1,5 m. Já o valor da altura do líquido

Hliq no meio filtrante deve ser inferior ao H de maneira a evitar a presença deste líquido

na superfície do mesmo. Assim, neste dimensionamento serão adotadas as alturas H =

1,00 m e Hliq = 0,70 m, adaptado de MELO & LINDNER (2013). Já a porosidade n

adotada para o meio filtrante de brita é de 35 %, sendo a porosidade a relação entre o

volume dos poros entre as britas e o volume total do meio filtrante.

Dadas às considerações anteriores, destacando a vazão estimada de 20 m3/d, a área

superficial é estimada em As = 69,63 m2. Para esta área e para a altura útil de Hliq =

0,70 m, o volume é de 48,74 m3.

Estimados a área e o volume, cumpre verificar o tempo de detenção, o qual dado pela

seguinte expressão:

Td = (n . V) / Q

sendo

Td: tempo de detenção, d;

V: volume do meio filtrante, m3.

Em decorrência, Td = 0,85 dias.

SEZERINO et. al. (2015) registram que os valores de Td variam entre 0,5 e 12,3 dias,

conforme levantamento em estudos nacionais.

Supondo 02 wetlands em paralelo, cumpre definir geometria de cada unidade. Os

autores da Costa et al. (2013), apud SEZERINO et. al. (2015), adotaram a relação de

forma Comprimento (C) / Largura (L) C / L igual a 8,0, em seu estudo. Não obstante,

MELO & LINDNER (2013) utilizaram C/L = 3,0. O importante, ressalta-se, é garantir o

fluxo em pistão. Assim, neste estudo C/L é admitido igual a 4,0. Logo, sendo em cada

wetlands a área A1 = As / 2 , tem-se:

A1 = C . L = 34,82 m2 ; C / L = 4,0. Resolvendo, C = 11,80 m; L = 2,95 m;

Para concluir o exercício, aplicar as eficiências esperadas de um wetlands na remoção

de fósforo, nitrogênio e coliformes termotolerantes e estimar tais concentrações para o

esgoto efluente ao mesmo.

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