AUTODEPURAÇÃO NATURAL EM CURSOS D’ÁGUA

A autodepuração envolve: Diluição Sedimentação Estabilização bioquímica

Curva de Autodepuração

Autodepuração Natural Equação de Streeter - Phelps: Dt: deficit de oxigênio dissolvido, em relação à saturação, nos diversos instantes t, em mg/L. k1: coeficiente de desoxigenação, em d-1 k2: coeficiente de reaeração, em d-1 La: DBO total de 1o. estágio das águas do rio, imediatamente após a mistura com os esgotos, em mg/L. Da: deficit inicial de oxigênio dissolvido, isto é, deficit de oxigênio no ponto de lançamento dos esgotos, em relação à saturação, em mg/L. t: tempo, em dias.

Autodepuração Natural Cálculo de La: QRio: Vazão do rio imediatamente à montante do lançamento dos esgotos. DBORio: DBO total de 1o. estágio das águas do rio, imediatamente à montante da mistura com os esgotos. QEsgoto: Vazão de esgotos. DBOEsgoto: DBO total de 1o. estágio dos esgotos.

Autodepuração Natural Cálculo de Da: Da: deficit inicial de oxigênio dissolvido nas águas do rio. ODSAT: concentração de oxigênio dissolvido de saturação ODMIST:concentração de oxigênio dissolvido nas águas do rio, imediatamente após a mistura com os esgotos. QRio: vazão do rio imediatamente à montante do lançamento dos esgotos. ODRio: concentração de oxigênio dissolvido nas águas do rio, imediatamente à montante da mistura com os esgotos. QEsgoto: vazão de esgotos. ODEsgoto: concentração de oxigênio dissolvido nos esgotos.

Autodepuração Natural Coordenadas do Ponto Crítico: Tempo Crítico: tc: tempo de percurso até o ponto crítico, em dias. k1: coeficiente de desoxigenação, em d-1 k2: coeficiente de reaeração, em d-1 La: DBO total de 1o. estágio das águas do rio, imediatamente após a mistura com os esgotos, em mg/L. Da: deficit inicial de oxigênio dissolvido, isto é, deficit de oxigênio no ponto de lançamento dos esgotos, em relação à saturação, em mg/L.

Autodepuração natural Coordenadas do Ponto Crítico Deficit Crítico Dc: deficit crítico de oxigênio dissolvido nas águas do rio, em mg/L. tc: tempo de percurso até o ponto crítico, em dias. k1: coeficiente de desoxigenação, em d-1 k2: coeficiente de reaeração, em d-1 La: DBO total de 1o. estágio das águas do rio, imediatamente após a mistura com os esgotos, em mg/L.

Autodepuração Natural Equações Auxiliares: DBO remanescente no tempo t: Lt: DBO remanescente após t dias, em mg/L. Lo: DBO total de 1o. estágio, em mg/L k1: coeficiente de desoxigenação, em d-1 t: tempo, em dias. Equação da DBO removida: y: DBO removida após t dias, em mg/L

Traçado da Curva de Autodepuração 1. Fixar a vazão média de esgoto. 2. Estabelecer as características do esgoto (DBO e OD). 3. Determinar as características do curso d’água: Vazão para cálculo (provável: vazão mínima – Q7,10) DBO e OD das águas do rio Velocidade média das águas 4. Determinar ou estabelecer os valores das constantes k1 e k2 a 20oC. 5. Determinar a DBO total de 1o estágio dos esgotos e das águas do rio à montante do lançamento (20oC), através de:

Traçado da Curva de Autodepuração 6. Determinar a DBO total de 1o estágio das águas do rio (à 20oC), após a mistura com os esgotos, através de: 7. Admitir as temperaturas para o estudo (esgoto e rio à montante). 8. Determinar a temperatura das águas do rio, após a mistura com os esgotos:

Traçado da Curva de Autodepuração 9. Corrigir o valor de La para a temperatura da mistura, através de: La(ToC) = La(20oC) . [1 + 0,02(T – 20)] 10. Corrigir os valores das constantes k1 e k2 para a temperatura da mistura, através de: K1(toC) = k1(20oC).1,047(T-20) K2(toC) = k2(20oC).1,135(T-20)

Traçado da Curva de Autodepuração 11. Determinar o OD das águas do rio após a mistura com os esgotos, através de: 12. Determinar o OD de saturação, para a temperatura da mistura (interpolar com os dados da tabela) 13. Determinar o deficit inicial de Oxigênio dissolvido, Da, através de:

Traçado da Curva de Autodepuração 14. Determinar os valores dos deficits de OD nos diversos instantes t (em dias) (t = 1,2,3,4,5,6...), através de: 15. Determinar os valores de OD nos diversos instante t, através de: ODt = ODSAT - Dt 16. Traçar a curva em papel milimetrado

Traçado da Curva de Autodepuração 17. Verificações: Tempo Crítico Deficit Crítico

Determinação da Eficiência da ETE 1. Fixar a vazão média de esgoto. 2. Estabelecer as características do esgoto (DBO e OD). 3. Determinar as características do curso d’água: Vazão para cálculo (provável: vazão mínima – Q7,10) DBO e OD das águas do rio Velocidade média das águas 4. Determinar ou estabelecer os valores das constantes k1 e k2 a 20oC. 5. Determinar a DBO total de 1o estágio dos esgotos e das águas do rio à montante do lançamento (20oC), através de:

Determinação da Eficiência da ETE 6. Determinar a DBO total de 1o estágio das águas do rio (à 20oC), após a mistura com os esgotos, através de: 7. Admitir as temperaturas para o estudo (esgoto e rio à montante). 8. Determinar a temperatura das águas do rio, após a mistura com os esgotos:

Determinação da Eficiência da ETE 9. Corrigir o valor de La para a temperatura da mistura, através de: La(ToC) = La(20oC) . [1 + 0,02(T – 20)] 10. Corrigir os valores das constantes k1 e k2 para a temperatura da mistura, através de: K1(toC) = k1(20oC).1,047(T-20) K2(toC) = k2(20oC).1,135(T-20)

Determinação da Eficiência da ETE 11. Determinar o OD das águas do rio após a mistura com os esgotos, através de: 12. Determinar o OD de saturação, para a temperatura da mistura (interpolar com os dados da tabela) 13. Determinar o deficit inicial de Oxigênio dissolvido, Da, através de:

Determinação da Eficiência da ETE 14. Fixar o OD mínimo no rio 15. Determinar o deficit máximo permissível: DMÁX = ODSAT -ODMÍN 16. Determinar o tempo crítico, através de: 17. Calcular o deficit crítico, através de:

Determinação da Eficiência da ETE 18. Comparar Dc e DMÁX. Se Dc > DMÁX: 19. Determinar nova La, através de: (Considerar Dt = DMÁX, t = tc e manter o mesmo Da) 20. Com a nova La, calcular novo tc através de:

Determinação da Eficiência da ETE 21. Com o novo tc, calcular novo Dc, através de: 22. Comparar Dc e DMÁX: Se Dc > DMÁX voltar ao passo 19 entrando com o novo tc Se Dc < DMÁX, seguir com o passo 23. 23. Com a nova La, determinar a DBO do esgoto tratado, através de:

Determinação da Eficiência da ETE 24. Com a DBO total de 1o estágio do esgoto tratado, determinar a DBO de 5 dias, através de: (Entrar na equação com t = 5 dias) 25. Com a DBO5 do esgoto tratado, determinar a eficiência da ETE, através de:

Determinação do coeficiente de reaeração k2 Fórmula de O’Connor e Dobbins K2: Coeficiente de reaeração (base e), h-1 DL: Coeficiente de difusão do oxigênio na água = 7,54x10-6 m2/h v: Velocidade da corrente em m/s h: Profundidade da corrente em m Para k2 em d-1 e base e, tem-se: Em base decimal:

Valore Típicos de k2 (Azevedo Netto, 1962) Temperatura 20oC K2 / k1 K2 para k1 = 0,1 d-1 Pequenas lagoas, pequenos lagos e remansos 0,5 a 1,0 0,05 a 0,10 Rios de escoamento muito lento, grandes lagos e represas 1,0 a 1,5 0,10 a 0,15 Grandes rios de velocidade baixa 1,5 a 2,0 0,15 a 0,20 Grandes rios de velocidade normal 2,0 a 3,0 0,20 a 0,30 Rios de escoamento rápido, córregos 3,0 a 5,0 0,30 a 0,50 Corredeiras, cascatas e quedas d’água 5,0 0,50

Exercício de Autodepuração A destilaria D produz 3283,20 m3/d de vinhoto, cuja DBO total de 1º estágio é de 25.000 mg/L, que será lançado continuamente no rio A. Antes do rio A encontrar com o rio B, receberá os esgotos da cidade C. a) Traçar a curva de oxigênio dissolvido no rio A. b) Em que trecho do rio A ocorrerá: - Morte de peixes - Anaerobiose c) Qual será o tratamento mínimo do vinhoto lançado ao rio A, para que as condições mínimas de O.D. sejam preservadas? d) Qual o grau de tratamento necessário para reduzir a carga orgânica da cidade C após o tratamento ou redução de vazão da destilaria D?

Exercício de Autodepuração Dados: D RIO B SITUAÇÃO: A_____________X______________Y___________| C CARACTERÍSTICAS DO RIO A: Vazão = 24.320 L/s DBO = 1,0 mg/L (1o estágio) O.D.= 7,0 mg/L O.D.SAT= 8,0 mg/L Coeficiente de Desoxigenação: 0,1 d-1 Coeficiente de Reaeração: 0,2 d-1 Velocidade: 0,14 m/s O.D. mínimo = 3,5 mg/L

Exercício de Autodepuração CARACTERÍSTICAS DOS RESÍDUOS LÍQUIDOS DA DESTILARIA Vazão = 3.283,2 m3/d DBO = 25.000 mg/L(1º estágio) O.D.= zero Distância X da cidade = 145.152 m CARACTERÍSTICAS DA CIDADE C: População: 1.211.490 hab. Consumo de Água = 200 L/hab.dia Coeficiente de Retorno Água/Esgoto = 0,8 DBO = 210 mg/L (1º estágio) Distância y do rio B: 120.960 m OD = zero