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 kgSVT
K1 = 1.2 Volume do inóculo= 67.77 m³
K2 = 1.5 C.retor.= 0.8
Qinf = 0.4 (l/s)
Qméd = 4.0001 (l/s) = 14.40 m3/h Cargas:
DQO = 600 (mgO2/l) 345.6 m³/DIA 207.37 kgDQO/dia 1244.16
DBO5 = 300 (mgO2/l) 103.68 kgDBO/dia 1036.8
SST = 300 (mg/l) 103.68 kgSS/dia 34.56 4 n (s ou n) CL= N (s ou n) 0 DS= 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) 68.43 kgDQO/dia
DBO= 68 96.00 (mgO2/l) 33.18 kgDBO/dia
SS= 68 96.00 (mg/l) 33.18 kgSS/dia
No BF Efluente do BF Eficiência Total UASB + BF
% Cargas no FT: Remoção no BF: %
DQO= 70 59.40 (mgO2/l) 20.53 kgDQO/dia 47.9 kgDQO/dia 90.10 (mgO2/l)
DBO= 70 28.80 (mgO2/l) 9.95 kgDBO/dia 23.23 kgDBO/dia 90.40 (mgO2/l)
SS= 71 27.84 (mg/l) 9.62 kgSS/dia 23.56 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/d DBO = 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/d DBO = 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/d DBO = 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 h V = 115.20 m3 h = 5.5 m UASB separado S = 20.95 m2 DN = 5.16 m v= 0.7 m/h Dimensionamento dos BFs
CvDBO = 4.00 Kg/m3.dia CvDBO = 3.20 Kg/m3.dia
V = 8.29 m3 V = 10.37 m3
hleito = 1.60 m BF separado hleito = 2.0 m
S = 5.18 m2 DN = 2.57 m S = 5.18 m2 v = 2.8 m/h v = 2.8 m/h Dimensionamento dos FTs A_FT = 3.46 m2 hleito = 0.7 m v= 4.17 m³/m².h 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
Área do FBAS
h 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:
Dimensionamento
Dimensionamento do Clarificador + BF
Taxa de escoamento superficial máxima 390 m³/m².d A_UASB = 20.95 m2
qadotado= 390.00 m³/m².d A_BF = 5.18 m2
A= 0.00 m² A_CL = 0.00 m2
Prof útil= 3.00 m A_total = 26.13 m2
5.770 m
Verificação da taxa de aplicação para vazão máxima (entre 40 e 48 m³/m².d) 2.570 m
qA= 0.00 m³/m².d 0.000 m
Dimensionamento do Clarificador + FBAS com lavagem
Taxa de escoamento superficial máxima 390 m³/m².d A_UASB = 20.95 m2
qadotado= 390.0 m³/m².d A_FBAS = 6.32 m2
A= 0.89 m² A_CL = 0.89 m2
Prof útil= 3.00 m A_total = 28.15 m2
5.990 m
Verificação da taxa de aplicação para vazão máxima (entre 40 e 48 m³/m².d) 3.030 m
qA= 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 m2
qadotado= 100.00 m³/m².d A_FBAS = 6.32 m2
A= 3.46 m² A_DS = 3.46 m2 UASB + BF + DS UASB + BF + DS
Prof útil= 3.00 m A_tubo central = 0.08 m2 SEM POÇO COM POÇO
A_total = 30.80 m2 35.20 m2 35.20 m2
Verificação 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 m
3.543 m 4.260 m 4.260 m
0.323 m
Área poço seco = 1.15 m² N° de poços = 2 Dimensionamento do Biofiltro Nitrificante
concentração do afluente = 50 mgN-nH4+/L Cv aplicada = 0.7
Geometria dos reatores DESATIVADO
A_UASB = 20.945 m2
A_UASB = 20.95 m2 V_escav= 12.8 m3 A_BF = 5.184 m2
A_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 m2
A_total = 26.2 m2 Nº_estac = 7 A_total = 29.668 m2
5.777 m Apiloamento = 29.0 m2 6.146 m
0.323 m 0.323 m
2.590 m 3.332 m
V pass = 2.3 m/h A necess. = 6.26 m2
VAZÃO MÉDIA VAZÃO MÁX
A real = m2 A real = 0.00 m2
V real = 0.0 m/h V real = 0.0 m/h
Checagem do dimensionamento do decantador Taxa admiss. = 0.8 m3/m2.h Área necess. = 18.00 m2
VAZÃO MÉDIA VAZÃO MÁX 10080.00
A 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.h Área necess. = 3.2 m2 eg = 0.6 m DN_int = m DN_ext = m A real = 0.0 m2 Taxa 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 = 0.14 m³/d
A Leito sec. = 35.65 m² Descarga (30 dias) = 21 m3 VlodoSeco = 4.15 m³
Nº de Leitos = 5 L = 0.71 L(adotado)= 0.75
B = 10.00 B(adotado)= 10.00
Produção diária de lodo DESATIVADO
φ total = φ BF = φ CL = φ total = φ FBAS = φ CL = Dimensionamento do Decantador Secundário + FBAS sem lavagem REVISAR
φ total = φ FBAS = φ DS = φ tubo central = φ total = φ total = φ aer = φ aer = φ BF = φ 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 = 14.31 Kg ST/d
DQOrem_uasb = 138.9 Kg ST/d DQOrem_tot = 153.2 Kg de DQO/d Produção de metano a partir da DQO removida
CH4/DQOrem = 0.25 kg CH4/kgDQOrem
Prod. diária CH4 = 38.3 kgCH4/dia Eficiência de um motor à combustão
rel. CH4/kW = 42000 kW 30 Nm3/kgDBOdia
Taxa metano = 2.6 kg DQO/m3 Prod. diária CH4 = 77.7 m3/dia
Potência= 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 = 57.48 kWh/dia DN_int = 2.44 m PF 2
D_ar= 2.4 kW DN_ext = 2.59 m LB 4
% (D_ar/d/Ech4) = 64 %
Qar = 696.75 Nm3/dia = 29.03 Nm³/h 24.32
Demanda de ar (sem nitrificação) para BF PROSAB Demanda de ar (com nitrificação) para BF RICARDO 15-08-06
concentração do afluente = 50 mgN-nH4+/L Cv aplicada= 0.7 Kg N-NH4+/m³.d
Taxa de aeração= 30 Nm3ar/KgDBOaplicada Taxa de aeração= 50 Nm3ar/Kg N-NH4 aplicada. Dia Carga = vazão*concentração 17.28 Kg N-NH4+/d
Qar= 995.36 Nm³ar/dia 41.47 Nm³/h 0.69 Qar= 864.03 Nm³ar/dia 36 Nm³/h volume= Carga/carga aplicada 24.69 m³
Carga = 17.28 Kg N-NH4+/d área= V/3(hutil) 8.23 m²
Demanda de ar (sem nitrificação) para FBAS PROSAB Dn BF nitrificante= 3.24 m
Taxa de aeração= 40 Nm3ar/KgDBOaplicada 91.3 13.71
Qar= 1327.15 Nm³ar/dia 55.3 Nm³/h
84
Caixa de areia Num de Tubos UASB mm
a = 100 mm
taxa superf. = 600 m3/m2.dia Nº min. = 7 b = 353
Área necess. = 0.58 m2 Nº max = 10
Com base no poço do aerador: Nº adot. = 90
DN_int = 0.00 m Nº de Cxs. de dist = 9 DN_ext = 0.86 m Hmáx ? 152.26 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 = 8
Cálculo 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! m C2 = #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
φ1 = φ2 =
Calhas coletoras do BF - REVISAR
φ2 φ1 7 5mm 7 5mm a h1 b e
DIMENSIONAMENTO DAS TUBULAÇÕES
Tubo de chegada ( Esgoto Bruto )
Verificação a partir da velocidade v = 1.00 m/s 0.01= Vazão de Recalque
Área chegada = 0.0040 m² 0.21
71 mm => vel = 1,0 m/s 0.26= velocidade recomendação de 0,60 e 3,00m/s
Tubo de Recirculação do lodo de Lavagem
OBS: Só é calculado se tiver BF
Taxa = 20 a 30 m/h Cd= 0.62
h= 3 m =>valor adotado Q= 158.45 l/s
As= 5.18 m2 =>Área do BF t= 0.83 min
Ai= 1.30 m2 =>Área de um compartimento do BF v= 440.14 m/h 80cm/min 48m/h
φ = 0.21 m 75mm
Tempo= 0.2 min Obs: Tempo de descarga 20 a 30 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.
y/d=0,75
γ= 10000 N/m3 => água i= 0.01 m/m
0.033 m
Tubo de Descida do Esgoto do UASB
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.
y/d=0,75
γ= 10000 N/m3 => água i= 0.01 m/m
0.033 m
» » 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 = 4
Os diâmetros usuais são: 75, 100 e 150mm 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
Área calculada = 0.01 0.083 m
0.255 m OBS: este diâmetro deve ser maior ou igual ao calculado
Descarte de Lodo do UASB
Número de compartimentos do UASB: 8
h2 = 4 m =>valores adotados
h1 = 6 m
As= 20.95 m2 =>Área do UASB
Ai= 2.62 m2 =>Área de um compartimento do UASB
φ = 0.100 m 100mm
Tempo= 1.8 min Obs: Tempo de descarga 20 a 30 min
Diâmetro da junção dos tubos do UASB ao leito de secagem
As= 20.95 m2 =>Área do UASB h2 = 4 m =>valores adotados
h1 = 6 m
φ = 0.150 m
Tempo= 6.6 min Obs: Tempo de descarga 20 a 30 min
Lodo de lavagem do BF
h1 = 3 m => Lâmina d´água adotada velocidade média = 30m/h =>> 6 min
φ = 0.077 m 75 mm
Se escolher outro diâmetro, deve-se verificar o tempo: 0.206 m
t = 0.831 min
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
= φ chegada φ chegada =
φ mín =
φ é calculado como conduto livre:
φdist.esg =
Deve-se descer 01 tubo a cada 02 a 03 m2 de BF
φ é sempre igual a 75mm
φ é calculado como conduto livre:
φdist.esg =
O diâmetro deve estar entre 50 e 150mm
A área considerada é 125% da entrada: φ calculado =
φ adotado =
NUASB =
φ mín =
φ mín >φ descarte de lodo do UASB
φ mín = φ adotado =
gh
A
Cd
Q
=
×
×
2
h
A
As
t
=
0
,
74
×
×
O 1º está a 250mm do fundo
O espaçamento entre os intermediários é de 600mm O último deve ficar 10cm acima do defletor
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 = 3.5 m/s
Qgás = 0.0009 m3/s φ = 0.018 m
Efluente percolado (do leito de secagem ao reservatório de lodo de lavagem) Extravasor do reservatório do lodo de lavagem
Imediatamente superior ao diâmetro do lodo de lavagem do BF
φ = m
Data: 25 July, 2009 Local: ETE Itajaí pop.: 2000 hab
Resumo das Tubulações:
Resumo das Tubulações: Diâmetro (mm)
Tubo de chegada ( Esgoto Bruto ) 71 206
Tubo de Recirculação do lodo de Lavagem 206 206
Tubo de Descida do Esgoto do UASB 81 81
105 105
Tubo de descida do efluente para o BF 105 105
255 255
Descarte de Lodo do UASB 100 100
Diâmetro da junção dos tubos do UASB ao leito de secagem 150 100
206 206
Diâmetro da junção das saídas de lodo do BF ao reservatório de lodo de lavagem 206 206
Descarte do tubo central 81 81
Diâmetro de amostragem 40 50
Extravasor do UASB 255 255
By-pass do UASB 255 255
255 255
Tubulação de gás 18 50
Efluente percolado (do leito de secagem ao reservatório de lodo de lavagem) 100 100 Extravasor do reservatório do lodo de lavagem (Elevatória)
Tabela de Diâmteros 6.84 1/8 9.22 1/4 12.48 3/8 15.76 1/2 20.96 3/4 26.64 1 35.08 1.1/4 40.94 1.1/2 52.48 2 68.8 2.1/2 80.8 3" 105.3 4" 155.4 6" 206.4 8" 254.51 10" 304.76 12" 342.6 14" 393.4 16" 444 18" 495 20" 546 22"
Diâmetro sempre igual a 100mm
Diâmetro Adot. (mm)
Ligação das Calhas (φmínimo =75mm) Tubo de saída do efluente final (= ao φ de entrada)
Lodo de lavagem do BF (φmínimo = 75mm)
By-pass do BF (= ao φ saída do efluente final)
φ = entrada da Elevatória Interno (mm) Nominal (pol.) 250mm 600mm 100mm Defletor
Elevatória
ESTAÇÃO ELEVATÓRIA DE ESGOTOS
DADOS DE ENTRADA :POPULAÇÃO: 2000 habitantes
PER CAPITA : 196.37 l/hab.d
Coef. Retorno = 0.8 K1 = 1.2 K2 = 1.5 Qméd = 4.00 l/s 0 Qinfilt.= 0.40 l/s 0 Qmáx = 7.20 l/s 0.01 Qmín = 2.00 l/s 0 Prof. Rede(a) = 1.1 m Folga(b) = 0.3 m Altura útil (c) = 0.16 m Reserva mínima (d) = 0.41 m
Prof. Poço (e) = 1.97 m
VOLUME DO POÇO :
Qrecalque = 8.64 l/s volume de rec (10 min)= 1.3
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 m3
Altura útil = 0.16 m reaterro = 27.05
TUB.RECALQUE :
Drec. = 0.112 m
Drec. adotado = 0.206 m
V = 0.26 m/s
PERDAS DE CARGA LOCALIZADAS :
Peças Quantidade 5 2.00 1 0.40 Válvula retenção 1 2.75 Registro 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 m
Comprimento tub. : 16.86 m
Material : aço Vazão Hm V
C = 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/s 4.80 8.983 m/m 0.14 m/s 7.20 8.993 m/m 0.22 m/s ALTURA MANOMÉTRICA : 8.64 9.002 m/m 0.26 m/s 2.16 m3/s m3/s m3/s m3/s m3 D2 m2 m2 ΣK C 90o Junção 45o *Q2 Q1,85 Diâmetro do poço f a b c d 3,00 m e 7,00 m 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 8.97 8.98 8.98 8.99 8.99 9.00 9.00 9.01 Vazão Hm an
