Dimensionamento

Página 1

UASB + BF: Estação de Tratamento de Esgotos Domésticos

Dados de Entrada: Volume do Inóculo:Pop.= 2000 hab

Percap.= 196.37 l/hab.dia 58.5 Massa de inóculo necessária= 2073.67 kgSVTK1 = 1.2 Volume do inóculo= 67.77 m³K2 = 1.5

C.retor.= 0.8Qinf = 0.4 (l/s)

Qméd = 4.0001 (l/s) = 14.40 m3/h Cargas:DQO = 600 (mgO2/l) 345.6 m³/DIA 207.36672 kgDQO/dia 1244.16

DBO5 = 300 (mgO2/l) 103.68336 kgDBO/dia 1036.8SST = 300 (mg/l) 103.68336 kgSS/dia 34.56

4 n (s ou n)CL= N (s ou n)

0DS= s (s ou n)

FBAS= s (s ou n)

Eficiências e concentrações de SS, DQO e DBO5 nos efluentes

No UASB Efluente do UASB

% Cargas no BF:DQO= 67 198.00 (mgO2/l) 68.4310176 kgDQO/diaDBO= 68 96.00 (mgO2/l) 33.1786752 kgDBO/dia

SS= 68 96.00 (mg/l) 33.1786752 kgSS/dia

No BF Efluente do BF Eficiência Total UASB + BF% Cargas no FT: Remoção no BF: %

DQO= 70 59.40 (mgO2/l) 20.52930528 kgDQO/dia 47.90171232 kgDQO/dia 90.10 (mgO2/l)DBO= 70 28.80 (mgO2/l) 9.95360256 kgDBO/dia 23.22507264 kgDBO/dia 90.40 (mgO2/l)

SS= 71 27.84 (mg/l) 9.621815808 kgSS/dia 23.556859392 kgSS/dia 90.72 (mg/l)

No FT Efluente do FT Eficiência Total UASB + BF + FT% %

DQO= 50 29.70 (mgO2/l) 95.05 (mgO2/l)DBO= 50 14.40 (mgO2/l) 95.20 (mgO2/l)

SS= 52 13.36 (mg/l) 95.55 (mg/l)

Massas de DQO, DBO e SS removidas diariamente (UASB e BF)

DQO = 402 (mgO2/l) 138.9 Kg de DQO/dDBO = 204 (mgO2/l) 70.5 Kg de DBO/d

SS = 204 (mg/l) 70.5 Kg de SS/d

DQO = 139 (mgO2/l) 47.9 Kg de DQO/dDBO = 67 (mgO2/l) 23.2 Kg de DBO/d

SS = 68 (mg/l) 23.6 Kg de SS/d

DQO = 30 (mgO2/l) 10.3 Kg de DQO/dDBO = 14 (mgO2/l) 5.0 Kg de DBO/d

SS = 14 (mg/l) 5.0 Kg de SS/d

Dimensionamento do UASB

TDH = 8.00 hV = 115.20 m3h = 5.5 m UASB separadoS = 20.95 m2 DN = 5.16 mv= 0.7 m/h

Dimensionamento dos BFs

CvDBO = 4.00 Kg/m3.dia CvDBO = 3.20 Kg/m3.diaV = 8.29 m3 V = 10.37 m3

hleito = 1.60 m BF separado hleito = 2.0 mS = 5.18 m2 DN = 2.57 m S = 5.18 m2v = 2.8 m/h v = 2.8 m/h

Dimensionamento dos FTs

A_FT = 3.46 m2hleito = 0.7 m

v= 4.17 m³/m².h

Dimensionamento dos FBASAdotar carga orgânica superficial (Cs)Para DBO efluente < 30mg/L, será utilizada uma Cs de 14gDBO/m².d

Cs= 0.01 kgDBO/m².d

Cálculo da carga orgânica volumétrica (Cv)Área superficial específica das peças de plásticos

As= 150.00 m²/m³Cv = As x Cs = 2.10 kgDBO/m³.d

Cálculo do volume do FBAS (V)V= 15.80 m³

Área do FBASh leito= 2.5 m OBS.: QUANDO SE USA BRITA, A ALTURA DE EXECUÇÃO É 1,6m, PORÉM O CÁLCULO CONTINUA O MESMO.

A= 6.3 m²

No divisões do BF=

No divisões do FT=

Remoção diária da M.O no UASB:

Remoção diária da M.O no BF:

Remoção diária da M.O no FT:

Dimensionamento

Página 2

Dimensionamento do Clarificador + BFTaxa de escoamento superficial máxima 390 m³/m².d A_UASB = 20.95 m2

qadotado= 390.00 m³/m².d A_BF = 5.18 m2A= 0.00 m² A_CL = 0.00 m2

Prof útil= 3.00 m A_total = 26.13 m25.770 m

Verificação da taxa de aplicação para vazão máxima (entre 40 e 48 m³/m².d) 2.570 mqA= 0.00 m³/m².d 0.000 m

Dimensionamento do Clarificador + FBAS com lavagemTaxa de escoamento superficial máxima 390 m³/m².d A_UASB = 20.95 m2

qadotado= 390.0 m³/m².d A_FBAS = 6.32 m2A= 0.89 m² A_CL = 0.89 m2

Prof útil= 3.00 m A_total = 28.15 m25.990 m

Verificação da taxa de aplicação para vazão máxima (entre 40 e 48 m³/m².d) 3.030 mqA= 702.00 m³/m².d 1.062 m

Taxa de escoamento superficial entre 16 e 32 m³/m².d (indicado pelo PROSAB) A_UASB = 20.95 m2qadotado= 100.00 m³/m².d A_FBAS = 6.32 m2

A= 3.46 m² A_DS = 3.46 m2 UASB + BF + DS UASB + BF + DSProf útil= 3.00 m A_tubo central = 0.08 m2 SEM POÇO COM POÇO

A_total = 30.80 m2 35.20 m2 35.20 m2Verificação da taxa de aplicação para vazão máxima (entre 40 e 48 m³/m².d) 6.263 m 6.700 m 6.700 m

qA= 180.00 m³/m².d 2.855 m 2.860 m 2.860 m3.543 m 4.260 m 4.260 m0.323 m

Área poço seco = 1.15 m²N° de poços = 2

Dimensionamento do Biofiltro Nitrificanteconcentração do afluente = 50 mgN-nH4+/L

Cv aplicada = 0.7

Geometria dos reatores DESATIVADOA_UASB = 20.945 m2

A_UASB = 20.95 m2 V_escav= 12.8 m3 A_BF = 5.184 m2A_BF = 5.18 m2 V_Concr = 8.4 m3 A_FT = 3.456 m2

A_aerador = 0.08 m2 V_lastro = 1.4 m3 A_aerador = 0.082 m2A_total = 26.2 m2 Nº_estac = 7 A_total = 29.668 m2

5.777 m Apiloamento = 29.0 m2 6.146 m0.323 m 0.323 m2.590 m 3.332 m

V pass = 2.3 m/hA necess. = 6.26 m2

VAZÃO MÉDIA VAZÃO MÁXA real = m2 A real = 0.00 m2V real = 0.0 m/h V real = 0.0 m/h

Checagem do dimensionamento do decantador

Taxa admiss. = 0.8 m3/m2.hÁrea necess. = 18.00 m2

VAZÃO MÉDIA VAZÃO MÁX 10080.00A real = 146.24 m2 A real = 146.24 m2

Taxa real = 0.10 m3/m2.h V real = 0.2 m/h

Taxa escoam. = 1.0 m3/m2.hÁrea necess. = 3.2 m2

eg = 0.6 mDN_int = mDN_ext = m

A real = 0.0 m2Taxa real = #DIV/0! m3/m2.h

Produção diária de lodo na ETE

Yfbas = 0.75 kgSS/kg DBOremovida.PloFBAS = 17.4 Kg de SS/d

PloFBASvol = 13.06 Kg de SS/d (------->) 75% (lodo volátil)

Ybf = 0.4 kgST/kg DQOrem.MloBF = 0.0 Kg de ST/d

MloBFvol = 0.00 Kg de ST/d (------->) 75% (lodo volátil)

Produção diária do lodo no UASB

Yuasb = 0.15 kg ST/kg DQO rem.PloUASB = 20.84 kg ST/d (base sêca)

PloTotal = 35.65 kg SST/d dlodo = 1030 kg/m³ (densidade do lodo)taxa aplic = 30.00 kg SST/m² C = 5% (concentração do lodo) C2 = 25% (teor de sólidos no lodo)

freq. descarte = 30 dias VloTotal = 0.7 m3/d VlodoSeco = 0.1384323851 m³/dA Leito sec. = 35.65 m² Descarga (30 dias) = 21 m3 VlodoSeco = 4.1529715536 m³

Nº de Leitos = 5 L = 0.71 L(adotado)= 0.75B = 10.00 B(adotado)= 10.00

Produção diária de lodo DESATIVADO

`f total =f BF =f CL =

`f total =f FBAS =

f CL =

Dimensionamento do Decantador Secundário + FBAS sem lavagem REVISAR

`f total =f FBAS =

f DS =f tubo central =

`f total = `f total =`f aer = `f aer =`f BF = `f BF = FT =

Abertura / passagem para o decantador REVISAR

Dimensionamento do coletor de biogás REVISAR

Produção diária do lodo no FBAS: (lodo aeróbio)

Produção diária do lodo no BF: (lodo aeróbio)

Produção diária do lodo no UASB (lodos: anaeróbio + BF digerido)

ed/2 eg

e

Dimensionamento

Página 3

DQO disponível para metanização no UASB

DQO/SS lodo_bf = 1.15 mg DQO/mg ST (relação entre DQO e sólidos totais no lodo do bf )DQOlodo_bf = 14.30830368 Kg ST/d

DQOrem_uasb = 138.9 Kg ST/dDQOrem_tot = 153.2 Kg de DQO/d

Produção de metano a partir da DQO removida

CH4/DQOrem = 0.25 kg CH4/kgDQOremProd. diária CH4 = 38.3 kgCH4/dia Eficiência de um motor à combustão

rel. CH4/kW = 42000 kW 30 Nm3/kgDBOdiaTaxa metano = 2.6 kg DQO/m3

Prod. diária CH4 = 77.7 m3/diaPotência= 18.6 kW

efic. conversão = 20 %Pot. disponível = 3.7 kW

Demanda energética na aeração:

D_ar_esp. = 1.2 kWh/(kg DQOrem) = Com base no DN_ext do BF:D_ar/dia = 57.48205478 kWh/dia DN_int = 2.44 m PF 2

D_ar= 2.395085616 kW DN_ext = 2.59 m LB 4% (D_ar/d/Ech4) = 64 %

Qar = 696.7521792 Nm3/dia = 29.0313408 Nm³/h 24.317615634

Demanda de ar (sem nitrificação) para BF PROSAB Demanda de ar (com nitrificação) para BF RICARDO 15-08-06concentração do aflue 50 mgN-nH4+/L Cv aplicada= 0.7

Taxa de aeração= 30 Nm3ar/KgDBOaplicada Taxa de aeração= 50 Nm3ar/Kg N-NH4 aplicada. Dia Carga = vazão*concentraçãoQar= 995.360256 Nm³ar/dia 41.473344 Nm³/h 0.69 Qar= 864.028 Nm³ar/dia 36.0011667 Nm³/h volume= Carga/carga aplicada

Carga = 17.28056 Kg N-NH4+/d área= V/3(hutil)Demanda de ar (sem nitrificação) para FBAS PROSAB Dn BF nitrificante=

Taxa de aeração= 40 Nm3ar/KgDBOaplicada 91.298958667 13.714730159Qar= 1327.147008 Nm³ar/dia 55.297792 Nm³/h

84Caixa de areia Num de Tubos UASB mm

a = 100 mmtaxa superf. = 600 m3/m2.dia Nº min. = 7 b = 353

Área necess. = 0.58 m2 Nº max = 10Com base no poço do aerador: Nº adot. = 90

DN_int = 0.00 m Nº de Cxs. de dist = 9DN_ext = 0.86 m Hmáx ?

152.25863775 67 mm

26 mm arredondar

520 mm

326 mm

Vazão Total = 0.0072 m3/s TULIPAS:b = 0.200 m (valor adotado) 3 tulipas/m²

n = 8Cálculo para separadores de fases com 01 aba:

ht= 0.138 m (altura da calha coletora)hg= 0.150 m (altura da placa de gordura)

Cálculo para separadores de fases com 02 abas:2.990 m (diâmetro externo da calha interna)

#REF! m =>(diâmetro do separador de fases externo + 2b)Comprimentos:

Ct = #REF! mC2 = #REF! m

Vazão na calha 2:Q = #REF! m3/s

Verificação da vazão linear:q = #REF! m3/s.m <= 0,0018 m3/s.m

Altura:h= #REF! m

ht= #REF! m (altura da calha coletora)hg= 0.150 m (altura da placa de gordura)

ht= 0.138 m (altura da calha coletora)b = 0.200 m

OBS.: A calha fica sobre as chapas divisoras do BF, situada no meio destas

TULIPAS:2 m²/tulipa

n = 4

Balanço energético - REVISAR

h1(cx de areia )=

h1(distrib.) =

Hmax (cx de areia ) =

Hmax (cx de distrib. ) =

Calhas coletoras do UASB - REVISAR

f1 =f2 =

Calhas coletoras do BF - REVISAR

f2

f1

75mm

75mm

ah1

b

e

Data: 12 April, 2023 Local: ETE Itajaí pop.: 2000Resumo das Tubulações:

Resumo das Tubulações: Diâmetro (mm)Tubo de chegada ( Esgoto Bruto ) 71 206Tubo de Recirculação do lodo de Lavagem 206 206Tubo de Descida do Esgoto do UASB 81 81

105 105Tubo de descida do efluente para o BF 105 105

255 255Descarte de Lodo do UASB 100 100Diâmetro da junção dos tubos do UASB ao leito de secagem 150 100

206 206Diâmetro da junção das saídas de lodo do BF ao reservatório de lodo de lavagem 206 206Descarte do tubo central 81 81Diâmetro de amostragem 40 50Extravasor do UASB 255 255By-pass do UASB 255 255

255 255Tubulação de gás 18 50Efluente percolado (do leito de secagem ao reservatório de lodo de lavagem) 100 100Extravasor do reservatório do lodo de lavagem (Elevatória)

Tabela de Diâmteros

6.84 1/89.22 1/4

12.48 3/815.76 1/220.96 3/426.64 135.08 1.1/440.94 1.1/252.48 268.8 2.1/280.8 3"

105.3 4"

Diâmetro Adot. (mm)

Ligação das Calhas (fmínimo =75mm)

Tubo de saída do efluente final (= ao f de entrada)

Lodo de lavagem do BF (fmínimo = 75mm)

By-pass do BF (= ao f saída do efluente final)

f = entrada da Elevatória

Interno(mm)

Nominal (pol.)

Elevatória

Página 5

ESTAÇÃO ELEVATÓRIA DE ESGOTOS

DADOS DE ENTRADA :

POPULAÇÃO: 2000 habitantesPER CAPITA : 196.37 l/hab.d

Coef. Retorno = 0.8K1 = 1.2K2 = 1.5

Qméd = 4.00 l/s 0.004

Qinfilt.= 0.40 l/s 0.0004

Qmáx = 7.20 l/s 0.0072

Qmín = 2.00 l/s 0.002

Prof. Rede(a) = 1.1 mFolga(b) = 0.3 m

Altura útil (c) = 0.16 mReserva mínima (d) = 0.41 m

Prof. Poço (e) = 1.97 m

VOLUME DO POÇO :

Qrecalque = 8.64 l/s volume de rec (10 min)= 1.296042

Vu = 3.89

Diâmetro do poço = 5.50 m A_elev = 23.76 m2

30.25 V_elev = 71.27 m3

Área = 23.76 V_escav= 90.60 m3Altura útil = 0.16 m reaterro = 27.05

TUB.RECALQUE :

Drec. = 0.112 mDrec. adotado = 0.206 m

V = 0.26 m/s

PERDAS DE CARGA LOCALIZADAS :

Peças Quantidade

5 2.00

1 0.40Válvula retenção 1 2.75Registro gaveta 1 0.20

Saída normal 1 1.00

Total = 6.35

Perdas = 290.41 m/m

PERDAS DE CARGA DISTRIBUÍDAS :

Diâmetro reator(f) : 5.78 m Altura geométrica = 8.97 mComprimento tub. : 16.86 m

Material : aço Vazão Hm VC = 125 0 8.974 m/m 0.00 m/s

2.00 8.975 m/m 0.06 m/s

Perdas = 42.76 m/m 4.00 8.980 m/m 0.12 m/s4.80 8.983 m/m 0.14 m/s7.20 8.993 m/m 0.22 m/s

ALTURA MANOMÉTRICA : 8.64 9.002 m/m 0.26 m/s

2.16007

m3/s

m3/s

m3/s

m3/s

m3

D2 m2

m2

SK

C 90o

Junção 45o

*Q2

Q1,85

Diâmetro do poço

f

a

bc

d

3,00 m

e

7,00 m

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 108.95

8.96

8.97

8.98

8.99

9.00

9.01

Vazão

Hm

an