Tabela para calculo direto de Estação de Tratamento de Esgoto

Dimensionamento

UASB + BF: Estação de Tratamento de Esgotos Domésticos Dados de Entrada:

Volume do Inóculo:

Pop.= Percap.= K1 = K2 = C.retor.= Qinf = Qméd = DQO = DBO5 = SST = No divisões do BF= CL= No divisões do FT= DS= FBAS=

2000 196.37 1.2 1.5 0.8 0.4 4.0001 600 300 300 4 N 0 s s

hab l/hab.dia

(l/s) (l/s) (mgO2/l) (mgO2/l) (mg/l) n (s ou n)

58.5

=

14.40 345.6

m3/h m³/DIA

Cargas: 207.37 kgDQO/dia 103.68 kgDBO/dia 103.68 kgSS/dia

Massa de inóculo necessária= Volume do inóculo=

1244.16 1036.8 34.56

(s ou n)

(s ou n) (s ou n)

Eficiências e concentrações de SS, DQO e DBO5 nos efluentes No UASB

Efluente do UASB DQO= DBO= SS=

% 67 68 68

DQO= DBO= SS=

% 70 70 71

DQO= DBO= SS=

% 50 50 52

No BF

198.00 96.00 96.00

(mgO2/l) (mgO2/l) (mg/l)

Cargas no BF: 68.43 kgDQO/dia 33.18 kgDBO/dia 33.18 kgSS/dia

(mgO2/l) (mgO2/l) (mg/l)

Cargas no FT: Remoção no BF: 20.53 kgDQO/dia 47.9 kgDQO/dia 9.95 kgDBO/dia 23.23 kgDBO/dia 9.62 kgSS/dia 23.56 kgSS/dia

Efluente do BF

No FT

59.40 28.80 27.84 Efluente do FT 29.70 14.40 13.36

Eficiência Total UASB + BF % 90.10 (mgO2/l) 90.40 (mgO2/l) 90.72 (mg/l) Eficiência Total UASB + BF + FT % 95.05 (mgO2/l) 95.20 (mgO2/l) 95.55 (mg/l)

(mgO2/l) (mgO2/l) (mg/l)

Massas de DQO, DBO e SS removidas diariamente (UASB e BF) Remoção diária da M.O no UASB: DQO = DBO = SS =

402 204 204

(mgO2/l) (mgO2/l) (mg/l)

138.9 70.5 70.5

Kg de DQO/d Kg de DBO/d Kg de SS/d

139 67 68

(mgO2/l) (mgO2/l) (mg/l)

47.9 23.2 23.6

Kg de DQO/d Kg de DBO/d Kg de SS/d

30 14 14

(mgO2/l) (mgO2/l) (mg/l)

10.3 5.0 5.0

Kg de DQO/d Kg de DBO/d Kg de SS/d

UASB separado DN =

5.16

m

BF separado DN =

2.57

m

Remoção diária da M.O no BF: DQO = DBO = SS = Remoção diária da M.O no FT: DQO = DBO = SS = Dimensionamento do UASB TDH = V= h= S= v=

8.00 115.20 5.5 20.95 0.7

h m3 m m2 m/h

Dimensionamento dos BFs CvDBO = V= hleito = S= v=

4.00 8.29 1.60 5.18 2.8

Kg/m3.dia m3 m m2 m/h

3.46 0.7 4.17

m2 m m³/m².h

CvDBO = V= hleito = S= v=

3.20 10.37 2.0 5.18 2.8

Kg/m3.dia m3 m m2 m/h

Dimensionamento dos FTs A_FT = hleito = v=

Dimensionamento dos FBAS Adotar 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/m³ Cv = As x Cs = 2.10 kgDBO/m³.d Cálculo do volume do FBAS (V) V=

15.80

m³

2.5 6.3

m m²

Área do FBAS h leito= A=

OBS.: QUANDO SE USA BRITA, A ALTURA DE EXECUÇÃO É 1,6m, PORÉM O CÁLCULO CONTINUA O MESMO.

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2073.67 kgSVT 67.77 m³

Dimensionamento Dimensionamento do Clarificador + BF Taxa de escoamento superficial máxima 390 m³/m².d qadotado= 390.00 m³/m².d A= 0.00 m² Prof útil= 3.00 m

A_UASB = A_BF = A_CL = A_total =

20.95 5.18 0.00 26.13

m2 m2 m2 m2

φ total =

5.770

m

φ BF =

2.570

m

φ CL =

0.000

m

A_UASB = A_FBAS = A_CL = A_total =

20.95 6.32 0.89 28.15

m2 m2 m2 m2

Verificação da taxa de aplicação para vazão máxima (entre 40 e 48 m³/m².d) qA=

0.00

m³/m².d

Dimensionamento do Clarificador + FBAS com lavagem Taxa de escoamento superficial máxima 390 m³/m².d qadotado= 390.0 m³/m².d A= 0.89 m² Prof útil= 3.00 m

φ total =

5.990

m

φ FBAS =

3.030

m

φ CL =

1.062

m

A_UASB = A_FBAS = A_DS = A_tubo central = A_total = φ total =

20.95 6.32 3.46 0.08 30.80

m2 m2 m2 m2 m2

6.263

m

6.700

m

6.700

m

φ FBAS =

2.855

m

2.860

m

2.860

m

φ DS =

3.543

m

4.260

m

4.260

m

φ tubo central = Área poço seco = N° de poços =

0.323 1.15 2

m m²

A_UASB = A_BF = A_FT = A_aerador = A_total =

20.945 5.184 3.456 0.082 29.668

m2 m2 m2 m2 m2

Verificação da taxa de aplicação para vazão máxima (entre 40 e 48 m³/m².d) qA=

702.00

m³/m².d

Dimensionamento do Decantador Secundário + FBAS sem lavagem REVISAR Taxa de escoamento superficial entre 16 e 32 m³/m².d (indicado pelo PROSAB) qadotado= 100.00 m³/m².d A= 3.46 m² Prof útil= 3.00 m Verificação da taxa de aplicação para vazão máxima (entre 40 e 48 m³/m².d) qA=

180.00

m³/m².d

UASB + BF + DS SEM POÇO 35.20 m2

UASB + BF + DS COM POÇO 35.20 m2

Dimensionamento do Biofiltro Nitrificante concentração do afluente = 50 mgN-nH4+/L Cv aplicada = 0.7

Geometria dos reatores DESATIVADO A_UASB = A_BF = A_aerador = A_total =

20.95 5.18 0.08 26.2

m2 m2 m2 m2

V_escav= V_Concr = V_lastro = Nº_estac =

12.8 8.4 1.4 7

m3 m3 m3

φ total =

5.777

m

φ total =

6.146

m

φ aer =

0.323

m

φ aer =

0.323

m

φ BF =

2.590

m

Apiloamento =

29.0

m2

φ BF = FT =

3.332

m

Abertura / passagem para o decantador REVISAR

V pass = A necess. =

2.3 6.26

m/h m2

VAZÃO MÉDIA A real = V real =

0.0

m2 m/h

VAZÃO MÁX A real = V real =

0.00 0.0

m2 m/h

VAZÃO MÁX A real = V real =

146.24 0.2

m2 m/h

ed/2

eg

e

Checagem do dimensionamento do decantador Taxa admiss. = Área necess. =

0.8 18.00

m3/m2.h m2

VAZÃO MÉDIA A real = Taxa real =

146.24 0.10

m2 m3/m2.h

10080.00

Dimensionamento do coletor de biogás REVISAR Taxa escoam. = Área necess. = eg = DN_int = DN_ext = A real = Taxa real =

1.0 3.2 0.6

0.0 #DIV/0!

m3/m2.h m2 m m m m2 m3/m2.h

Produção diária de lodo na ETE Produção diária do lodo no FBAS: (lodo aeróbio) Yfbas = PloFBAS = PloFBASvol =

0.75 17.4 13.06

kgSS/kg DBOremovida. Kg de SS/d Kg de SS/d

(------->)

75% (lodo volátil)

0.4 0.0 0.00

kgST/kg DQOrem. Kg de ST/d Kg de ST/d

(------->)

75% (lodo volátil)

0.15 20.84

kg ST/kg DQO rem. kg ST/d (base sêca)

Produção diária do lodo no BF: (lodo aeróbio) Ybf = MloBF = MloBFvol =

Produção diária do lodo no UASB Yuasb = PloUASB =

Produção diária do lodo no UASB (lodos: anaeróbio + BF digerido) PloTotal = taxa aplic = freq. descarte = A Leito sec. =

35.65 30.00 30 35.65

Nº de Leitos =

5

kg SST/d kg SST/m² dias m²

dlodo = C= VloTotal = Descarga (30 dias) = L= B=

0.71 10.00

1030 kg/m³ (densidade do lodo) 5% (concentração do lodo) 0.7 m3/d 21 m3 L(adotado)= B(adotado)=

0.75 10.00

Produção diária de lodo DESATIVADO

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C2 = VlodoSeco = VlodoSeco =

25% (teor de sólidos no lodo) 0.14 m³/d 4.15 m³

Dimensionamento Balanço energético - REVISAR DQO disponível para metanização no UASB DQO/SS lodo_bf = DQOlodo_bf = DQOrem_uasb = DQOrem_tot =

1.15 14.31 138.9 153.2

mg DQO/mg ST (relação entre DQO e sólidos totais no lodo do bf ) Kg ST/d Kg ST/d Kg de DQO/d

Produção de metano a partir da DQO removida CH4/DQOrem = Prod. diária CH4 = rel. CH4/kW = Taxa metano = Prod. diária CH4 = Potência= efic. conversão = Pot. disponível =

0.25 38.3 42000 2.6 77.7 18.6 20 3.7

kg CH4/kgDQOrem kgCH4/dia Eficiência de um motor à combustão kW 30 Nm3/kgDBOdia kg DQO/m3 m3/dia kW % kW

1.2 57.48 2.4 64 696.75

kWh/(kg DQOrem) = kWh/dia kW % Nm3/dia = 29.03

Demanda energética na aeração: D_ar_esp. = D_ar/dia = D_ar= % (D_ar/d/Ech4) = Qar =

Com base no DN_ext do BF: DN_int = 2.44 DN_ext = 2.59

30 995.36

PROSAB Nm3ar/KgDBOaplicada Nm³ar/dia 41.47 Nm³/h

40 1327.15

2 4

Demanda de ar (com nitrificação) para BF concentração do afluente = 50 mgN-nH4+/L Taxa de aeração= 50 Nm3ar/Kg N-NH4 aplicada. Dia Qar= 864.03 Nm³ar/dia 36 Nm³/h Carga = 17.28 Kg N-NH4+/d

0.69

Demanda de ar (sem nitrificação) para FBAS Taxa de aeração= Qar=

PF LB

24.32

Demanda de ar (sem nitrificação) para BF Taxa de aeração= Qar=

m m

Nm³/h

PROSAB

Nm3ar/KgDBOaplicada Nm³ar/dia 55.3 Nm³/h

91.3

RICARDO 15-08-06 Cv aplicada= 0.7 Kg N-NH4+/m³.d Carga = vazão*concentração 17.28 Kg N-NH4+/d volume= Carga/carga aplicada 24.69 m³ área= V/3(hutil) 8.23 m² Dn BF nitrificante= 3.24 m 13.71

84 Caixa de areia

Num de Tubos UASB

taxa superf. = Área necess. = Com base no poço do aerador: DN_int = DN_ext =

600 0.58

m3/m2.dia m2

0.00 0.86

m m 152.26

Nº min. = Nº max = Nº adot. = Nº de Cxs. de dist = Hmáx ? h1(cx de areia )= h1(distrib.) =

Calhas coletoras do UASB - REVISAR Vazão Total = 0.0072 m3/s b= 0.200 m

(valor adotado)

Cálculo para separadores de fases com 01 aba: ht= 0.138 m hg= 0.150 m

(altura da calha coletora) (altura da placa de gordura)

67 26

mm 100 mm 353

a= b=

7 10 90 9

a h1 b

mm mm Hmax (cx de areia ) = Hmax (cx de distrib. ) =

arredondar 520 326

7 5mm 7 5mm

TULIPAS: 3 tulipas/m² n=

mm mm

8

Cálculo para separadores de fases com 02 abas: φ1 = φ2 = Comprimentos: Ct = C2 = Vazão na calha 2: Q= Verificação da vazão linear: q= Altura: h= ht= hg=

2.990 m

(diâmetro externo da calha interna)

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

#REF! m3/s #REF! m3/s.m

vel = 1,0 m/s

Tubo de Recirculação do lodo de Lavagem OBS: Só é calculado se tiver BF Taxa = 20 a 30 m/h h= 3m As= 5.18 m2 Ai= 1.30 m2 φ= Tempo=

1.00

0.0040 m²

0.26 = velocidade

Q = Cd × A × 2 gh

=>valor adotado =>Área do BF =>Área de um compartimento do BF

t = 0,74 ×

φ mín = 75mm Obs: Tempo de descarga 20 a 30 min

0.21 m 0.2 min

Tubo de Distribuição do Esgoto Cálculo pela tensão trativa: i => inclinação dependente do fundo da caixa de areia para a tampa do reator e da distância do tubo central do ao coletor de gases. φ é calculado como conduto livre: y/d=0,75 γ= 10000 N/m3 i= 0.01 m/m φdist.esg =

=> água

0.033 m

Tubo de Descida do Esgoto do UASB Deve-se descer 01 tubo a cada 02 a 03 m2 de BF φ é sempre igual a 75mm outra planilha Estes tubos deverão ter 02 orifícios de 25 x 40mm distanciados do fundo 10 a 15cm. Ligação das Calhas Cálculo pela tensão trativa: i => inclinação dependente do fundo da caixa de areia para a tampa do reator e da distância do tubo central do ao coletor de gases. φ é calculado como conduto livre: y/d=0,75 γ= 10000 N/m3 i= 0.01 m/m

=> água

φdist.esg = 0.033 m O diâmetro deve estar entre 50 e 150mm » » Se o diâmetro encontrado for maior que 150mm colocar duas ligações para cada BF. Tubo de descida do efluente para o BF Deve-se descer 01 tubo para cada 12 m2 de BF Q_BF = 0.001 m3/s

Qtd =

Os diâmetros usuais são: 75, 100 e 150mm

4

Diâmetro_adotado =

0.105 m

Deve-se calcular a perda de carga por Hazen-Willians: J = 0.00029 m/m Tubo de saída do efluente final A área considerada é 125% da entrada: Área calculada = 0.01 φ calculado =

0.083 m

φ adotado =

0.255 m

OBS: este diâmetro deve ser maior ou igual ao calculado

Descarte de Lodo do UASB Número de compartimentos do UASB: h2 = 4m h1 = 6m As= 20.95 m2 Ai= 2.62 m2 φ= Tempo=

NUASB = =>valores adotados

8

=>Área do UASB =>Área de um compartimento do UASB φ mín = 100mm Obs: Tempo de descarga 20 a 30 min

0.100 m 1.8 min

Diâmetro da junção dos tubos do UASB ao leito de secagem As= 20.95 m2 =>Área do UASB h2 = 4m =>valores adotados h1 = 6m φ= Tempo= Lodo de lavagem do BF h1 = velocidade média = 30m/h φ=

φ mín > φ descarte de lodo do UASB Obs: Tempo de descarga 20 a 30 min

0.150 m 6.6 min

3m

=> Lâmina d´água adotada 6 min

0.077 m

φ mín = 75 mm

=>>

Se escolher outro diâmetro, deve-se verificar o tempo: t= 0.831 min

φ adotado =

0.206 m

Diâmetro da junção das saídas de lodo do BF ao reservatório de lodo de lavagem Esta junção mantém o mesmo diâmetro do lodo de lavagem do BF, pois estes são lavados um de cada vez. φ= 0.206 m Descarte do tubo central Diâmetro igual ao do lodo de lavagem do BF. φ= 0.081 m Diâmetro de amostragem Os diâmetros são sempre de 40mm, num total de 07 amostradores dispostos da seguinte forma:

recomendação de 0,60 e 3,00m/s

As × h A

Cd= Q= t= v=

0.62 158.45 l/s 0.83 min 440.14 m/h

80cm/min 48m/h

100mm

O 1º está a 250mm do fundo O espaçamento entre os intermediários é de 600mm O último deve ficar 10cm acima do defletor

Defletor 600mm

250mm

Extravasor do UASB Diâmetro igual ao diâmetro de entrada ou imediatamente superior φ= 0.255 m By-pass do UASB Diâmetro igual ao diâmetro de entrada ou imediatamente superior φ= 0.255 m By-pass do BF Diâmetro igual ao diâmetro da saída do efluente final φ= 0.255 m Tubulação de gás Velocidade máxima de saída do gás = 3,5 m/s Vmáx = Qgás = φ=

3.5 m/s 0.0009 m3/s 0.018 m

Efluente percolado (do leito de secagem ao reservatório de lodo de lavagem) Diâmetro sempre igual a 100mm Extravasor do reservatório do lodo de lavagem Imediatamente superior ao diâmetro do lodo de lavagem do BF φ= m Data: 25 July, 2009 Resumo das Tubulações:

pop.: 2000

Local: ETE Itajaí

Resumo das Tubulações: Tubo de chegada ( Esgoto Bruto ) Tubo de Recirculação do lodo de Lavagem Tubo de Descida do Esgoto do UASB

hab

Diâmetro Adot. Diâmetro (mm) (mm) 71 206 206 206 81 81

Ligação das Calhas (φmínimo =75mm) Tubo de descida do efluente para o BF

105 105

105 105

Tubo de saída do efluente final (= ao φ de entrada) Descarte de Lodo do UASB Diâmetro da junção dos tubos do UASB ao leito de secagem

255 100 150

255 100 100

Lodo de lavagem do BF (φmínimo = 75mm) Diâmetro da junção das saídas de lodo do BF ao reservatório de lodo de lavagem Descarte do tubo central Diâmetro de amostragem Extravasor do UASB By-pass do UASB

206 206 81 40 255 255

206 206 81 50 255 255

By-pass do BF (= ao φ saída do efluente final) Tubulação de gás Efluente percolado (do leito de secagem ao reservatório de lodo de lavagem)

255 18 100

255 50 100

Extravasor do reservatório do lodo de lavagem (Elevatória)

Tabela de Diâmteros Interno (mm) 6.84 9.22 12.48 15.76 20.96 26.64 35.08 40.94 52.48 68.8 80.8 105.3 155.4 206.4 254.51 304.76 342.6 393.4 444 495 546

Nominal (pol.) 1/8 1/4 3/8 1/2 3/4 1 1.1/4 1.1/2 2 2.1/2 3" 4" 6" 8" 10" 12" 14" 16" 18" 20" 22"

φ = entrada da Elevatória

Elevatória

ESTAÇÃO ELEVATÓRIA DE ESGOTOS DADOS DE ENTRADA : POPULAÇÃO: PER CAPITA :

2000 habitantes 196.37 l/hab.d

Coef. Retorno = K1 = K2 = Qméd = Qinfilt.= Qmáx = Qmín =

0.8 1.2 1.5 4.00 0.40 7.20 2.00

l/s l/s l/s l/s

Prof. Rede(a) = Folga(b) = Altura útil (c) = Reserva mínima (d) = Prof. Poço (e) =

1.1 0.3 0.16 0.41 1.97

m m m m m

Qrecalque = Vu =

8.64 3.89

l/s m3

Diâmetro do poço = D2 Área = Altura útil =

5.50 30.25 23.76 0.16

m m2 m2 m

0.112 0.206 0.26

m m m/s

Diâmetro do poço

0 m3/s 0 m3/s 0.01 m3/s 0 m3/s

VOLUME DO POÇO : volume de rec (10 min)=

A_elev = V_elev = V_escav= reaterro =

1.3

23.76 m2 71.27 m3 90.60 m3 27.05

TUB.RECALQUE :

f

Drec. = Drec. adotado = V=

PERDAS DE CARGA LOCALIZADAS : Peças C 90o Junção 45o Válvula retenção Registro gaveta Saída normal

Total = Perdas =

7,00 m

ΣK 2.00 0.40 2.75 0.20 1.00

Quantidade 5 1 1 1 1

3,00 m

a

e

6.35

290.41 *Q2

b c

m/m

d

PERDAS DE CARGA DISTRIBUÍDAS :

Diâmetro reator(f) : Comprimento tub. : Material : C= Perdas =

5.78 16.86 aço 125 42.76 Q

m m

Altura geométrica = Vazão

1,85

0 2.00 4.00 4.80 7.20 8.64

m/m

ALTURA MANOMÉTRICA :

8.97 Hm 8.974 8.975 8.980 8.983 8.993 9.002

m V 0.00 0.06 0.12 0.14 0.22 0.26

m/m m/m m/m m/m m/m m/m

m/s m/s m/s m/s m/s m/s

9.01 9.00

2.16 Hman

9.00 8.99 8.99 8.98 8.98 8.97 0

1

2

3

4

5

Vazão

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