Aspectos construtivos
Dimensionamento básico
Existem vários critérios para o dimensionamento de sistemas de tratamento com plantas emergentes, mas os principais autores a nível mundial são:
- Reed
- Cooper
- Platzer
A tabela a seguir apresenta o resumo do preconizado por REED, aplicados a efluente doméstico.
CritÉrio de dimensionamento |
Fluxo superficial |
Fluxo sub-superficial |
Tempo de detenção Hidráulica (dia) |
5 a 14 |
2 a 7 |
Taxa Máxima de Carregamento (KgDBO/ha.dia) |
80 |
75 |
Profundidade do Substrato (cm) |
10 a 50 |
10 a 100 |
Taxa de Carregamento Hidráulico (mm/dia) |
7 a 60 |
2 a 30 |
Relação Comprimento: Largura |
2:1 a 10:1 |
0,25:1 a 5:1 |
O dimensionamento preconizado por REED está baseado no coeficiente de remoção de matéria orgânica (K20).
DBOs = __DBOe__
(1 + K20 . td)
Onde:
- td = tempo de detenção (d)
- DBOe = DBO na entrada (mg O2.L-1)
- DBOs = DBO na saída (mg O2.L-1)
- K20 = coeficiente de remoção de matéria orgânica a 20°C
Ou, isolando o tempo de detenção, teremos:
td = [(DBOe ÷ DBOs) – 1]
K20
Segundo esse autor, o coeficiente de remoção de matéria orgânica (K20) pode variar entre 0,86 e 1,84, com base na porosidade da camada suporte.
Vejam o exemplo a seguir:
Dimensione um sistema com plantas emergentes considerando um efluente com vazão (Q) de 10 m³.d-1 e DBO de 2.000 mg.L-1.
- Selecione o K20 = 1,0
- Determine qual a DBO na saída do tratamento = 200 mg/L-1
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||||
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- Determine o tempo de detenção:
- Calcule o volume útil necessário:
- Calcule a área útil
td = _[(2.000 mg.L-1 ÷ 200 mg.L-1) – 1]_ = 10,5 dias
0,86
V = Q x td = 10 m³.d-1 x 10,5 dias = 105 m³
A = V ÷ h = 105 m³ ÷ 0,8 m = 132 m²
Onde h é a profundidade útil da camada suporte
Outro método bastante utilizado é o preconizado por COOPER:
Ah = Q x (ln DBOe – lnDBOs)
KDBO
Onde:
- Ah = área superficial necessária (m²)
- Q = vazão de efluente (m³.d-1)
- DBOe = DBO na entrada (mg O2.L-1)
- DBOs = DBO na saída (mg O2.L-1)
- KDBO = coeficiente de reação (m.d-1), normalmente são utilizados valores de 0,06 para tratamento secundário e 0,31 para tratamento terciário
Seguindo o mesmo exemplo (Q = 10 m³.d-1 e DBOe = 2.000 mg.L-1) o dimensionamento seria o seguinte:
Ah = 10 m³.d-1 x (ln 2.000 – ln 200) = 383 m²
0,06 m.d-1
OBSERVARAM a diferença de área entre os métodos? É normal isso acontecer, pois o KDBO está baseado no preconizado no Reino Unido...
Mas como dimensionar quando o efluente tem nitrogênio e fósforo no efluente???
Melhor é seguir o preconizado por COOPER ou PLATZER. Vejam agora o dimensionamento com base nos estudos de COOPER:
RO = Q x {(DBOe – DBOs) + [( NH3e - NH3s) x 4,6]}
Onde:
- RO= requisito de oxigênio (kg O2.d-1)
- Q = vazão (m³.d-1)
- DBOe = DBO na entrada (mg O2.L-1)
- DBOs = DBO na saída (mg O2.L-1)
- NH3e = nitrogênio amoniacal na entrada (mg N.L-1)
- NH3s = nitrogênio amoniacal na saída (mg N.L-1)
- 4,6 = consumo de oxigênio na nitrificação (g O2 / g NH3 removido)
No que está baseado esse método de dimensionamento?
Na capacidade do sistema de plantas emergentes em fornecer OXIGÊNIO para a oxidação da matéria orgânica e para a nitrificação do N.
As taxas de transferência de oxigênio citadas por diferentes autores podem ser resumidas da seguinte forma:
- Em sistemas de fluxo horizontal: 15 a 40 g O2/m². d
- Em sistemas de fluxo vertical: 30 a 64 g O2/m². d
A área superficial mínima necessária seria calculada pela fórmula:
A = RO
Tx
Então, utilizando o mesmo enunciado do exemplo utilizado:
Dimensione um sistema com plantas emergentes considerando um efluente com vazão (Q) de 10 m³.d-1 e DBO de 2.000 mg.L-1.
Mas acrescentando o valor de N-amoniacal de 100 mg.L-1, teríamos a seguinte situação:
RO = 10 m³.d-1 x {( 2.000 g.m-3– 200 g.m-3) + [(100 g.m-3 – 20g.m-3) x 4,6]}
RO = 21.680 g O2.d-1
Esse RO equivaleria a uma área de:
A = RO = 21.680 g O2.d-1
Tx 40 g O2.m-².d-1
A = 542 m²
Compreenderam? Por esse cálculo pudemos comprovar que para remover N + MO a necessidade de área é superior quando somente desejamos remover MO (matéria orgânica)
Na próxima aula, faremos vários exercícios