PROJETO DE ADEQUAÇÃO DE ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ESGOTO SANITÁRIO

MEMORIAL DE CÁLCULO

PROJETO DE ADEQUAÇÃO DE ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ESGOTO SANITÁRIO

Prefeitura Municipal de Braúna

SASB – Serviço Autônomo de Saneamento Ambiental de Braúna Mar/2022 – R1

SUMÁRIO

1 DADOS DO CONTRATO

1

1.1 Dados do contratante 1

1.2 Informações do empreendimento 1

1.3 Dados da empresa contratada 1

2 ALTERNATIVA ADOTADA

2

3 HISTÓRICO

4

4 MEMORIAL DESCRITIVO

6

4.1 Tratamento Preliminar 6

4.2 Estação Elevatória de Esgoto (EEE) 7

4.3 Peneira Estática 8

4.4 Reator UASB 8

4.5 Lagoa Aerada de Xxxxx Xxxx (LALF) 11

4.6 Lagoa facultativa 12

4.7 Destinação do lodo 12

4.8 Sistema de desinfecção 13

4.9 Emissário de efluente chegada e saída da ETE 14

5 MEMORIAL DE CÁLCULO

16

5.1 Determinação da vazão do sistema 16

5.2 Determinação da carga orgânica e concentração do esgoto sanitário 19

5.3 Resumo dos parâmetros de projeto 20

5.4 Tratamento Preliminar 21

5.5 Estação Elevatória de Esgoto (EEE) 26

5.6 Reator UASB 32

5.7 Lagoa Aerada de Xxxxx Xxxx (LALF) 38

5.8 Lagoa facultativa 41

5.9 Sistema de desinfecção 44

5.10 Desempenho do Sistema 45

5.11 Emissário de chegada e saída da ETE 46

6 CONCLUSÃO

49

7 RESUMO DO SISTEMA

50

8 LISTA DE EQUIPAMENTO

52

XXXXX X – EMISSÁRIO DE CHEGADA

54

XXXXX XX – EMISSÁRIO DE SAÍDA

55

ANEXOS III E IV – ANÁLISES DA ETE EXISTENTE E DADOS DE VAZÃO DO MUNICÍPIO DE BRAÚNA

56

Lista de Anexos

A. Anotação de responsabilidade técnica

B. Manual de operação da ETE

C. Projeto do tratamento preliminar

D. Planta geral e de localização

E. Projeto da estação elevatória de esgoto

F. Projeto dos reatores

G. Projeto da lagoa aerada de leito fixo

H. Projeto da reforma das lagoas existentes

I. Projeto do sistema de desinfecção

J. Projeto da casa de operação

K. Planta de lodo

L. Perfil hidráulico

M. Fluxograma

1 DADOS DO CONTRATO

1.1 Dados do contratante

Nome	Serviço Autônomo de Saneamento Ambiental de Braúna
Endereço	Xxx Xxxx Xxxxx xx Xxxxx XX 00, x/x, Xxxxxx Xxxxxx - Xxxxxx/XX - XXX 00000-000
CNPJ	07.615.647/0001-77
Contato	xxxxxxx@xxxx.xxx.xx / xxxxxxx@xxxxxxx.xxx

1.2 Informações do empreendimento

O presente projeto tem como objetivo a adequação e ampliação da Estação de Tratamento de Esgotos Municipal de Braúna, operada pelo SASB – Serviço Autônomo de Saneamento Ambiental de Braúna, localizada no Sítio Zona Rural, s/n, Bairro Água Limpa – Braúna/SP – XXX 00000-000.

1.3 Dados da empresa contratada OLP PROJETOS DE ENGENHARIA LTDA

Xxxxxxx 00-X xx 0000, Xxxx Xxxxxx, Xxx Xxxxx/XX, CEP: 13.506-705 CNPJ: 00.000.000/0001-35

Tel.: (00) 0000-0000 – xxx.xxx.xxx.xx – xxxx@xxx.xxx.xx

Coordenador do projeto: Xxxxxxxx Xxxxxx Xxxx Xxxx Xxxxx

Executor do projeto: Xxxxx Xxxxxxx Xxxxx Xxxxx Xxxxxxxxxx responsável:

Xxxxxxx Xxxxxx Xxxxxx

CREA: 5060507757/D ART: 28027230211769110

2 ALTERNATIVA ADOTADA

O presente projeto refere-se à ampliação e adequação da estação de tratamento de esgotos municipal de braúna, que se encontra em operação com vazão superior a de seu projeto e apresenta diversos problemas operacionais (como odor que gera incômodo à população e eficiência do lançamento inferior aos requisitos legais).

A ETE instalada foi projetada a princípio para 5.000 habitantes, que já foram excedidos. Por isso visando maior segurança ao sistema este projeto considera um horizonte de final de plano de 20 anos, com uma população a ser atendida de 6.365 com contribuição individual de 160 litros de esgoto por dia, além de uma rede com extensão de 24,5 km e taxa de infiltração de 0,2 l/x.xx, totalizando 1.441,8 m³/dia.

O sistema proposto neste projeto será composto por 6 módulos capazes de atender a uma vazão de até 250 m³/dia, ou 1500 m³/dia no total e compreenderá os seguintes equipamentos:

· Tratamento Preliminar com: Gradeamento

Caixa de areia Calha Parshall

· Estação Elevatória de Xxxxxx Xxxxx (EEE);

· Peneira estática;

· Reatores Anaeróbios (UASB);

· Lagoa Aerada de Xxxxx Xxxx (LALF);

· Lagoa Facultativa (LF);

· Sistema de desinfecção com calha parshall de saída;

· Lagoa de lodo.

Após o tratamento, o efluente será encaminhado para o Córrego Água Limpa, sendo as coordenadas de lançamento (UTM): 571357.06 m E; 7622640.00 m S. É importante destacar que será usado o ponto de lançamento existente, sendo esse ponto já outorgado, entretanto deverá ser objeto de nova outorga para adequação da vazão de final de plano de projeto.

Os projetos desenvolvidos respeitam e seguem as diretrizes preconizadas nas Resoluções, Normas e Leis abaixo indicadas:

Lei Federal N° 9.605/98	Dispõe sobre as sanções penais e administrativas derivadas de condutas e atividades lesivas ao Meio Ambiente.
Resolução CONAMA N° 357/05	Dispõe sobre a classificação dos corpos de água e diretrizes ambientais para o seu enquadramento, bem como estabelece as condições e padrões de lançamento de efluentes.
Resolução CONAMA N° 397/08	Altera o inciso II do § 4o e a Tabela X do § 5º, ambos do art. 34 da Resolução do CONAMA n° 357/05.
Resolução CONAMA N° 430/11	Dispõe sobre as condições e padrões de lançamento de efluentes, complementa e altera a Resolução n° 357/05.
ABNT NBR 7229:1993	Projeto, construção e operação de sistemas de tanques sépticos.
ABNT NBR 13969:1997	Tanques sépticos - Unidades de tratamento complementar e disposição final de efluentes líquidos - Projeto, construção e operação.
ABNT NBR 12208:1992	Projeto de estações elevatórias de esgoto sanitário - Procedimento.
ABNT NBR 12209:2011	Elaboração de projetos hidráulico-sanitários de estações de tratamento de esgotos sanitários.

3 HISTÓRICO

A Estação de Tratamento de Esgotos do município de Braúna foi construída em 1984 e é constituída por duas lagoas anaeróbias em paralelo e uma lagoa facultativa em série e seu efluente tratado é lançado no Córrego Água Limpa.

Atualmente, o sistema de tratamento não se encontra em boas condições de conservação. As lagoas anaeróbias se encontram assoreadas e uma das possíveis causas é a falta de tratamento preliminar na ETE, além disso, o município conta com 5741 habitantes, segundo dados do IBGE 2020 e sua estação já estaria excedendo a vazão máxima para a qual foi projetada, visto que a população de projeto inicial era de 5000 habitantes. Em decorrência da situação apresentada uma série de problemas já começam a surgir no funcionamento da ETE, sendo os principais:

1. Ocorrência de maus odores que chegam até os bairros residenciais em épocas de chuva;

2. Sistema de tratamento não atende à eficiência de remoção necessária ao lançamento, tendo em vista que é um local bastante restritivo;

3. Como agravante a ETE não conta com licenças, por isso foi autuada pela Companhia Ambiental do Estado de São Paulo, entretanto essa situação já está sendo regularizada em conjunto com a CETESB.

As tabelas 1 e 2 apresentam dados de análises obtidos em laboratório, que demonstram que o sistema apresenta eficiência inferior aos 80% mínimos esperados.

A análise apresentada na tabela 1 foi realizada m 25/08/2020 e como pode ser observado, a DBO de entrada está em 603,4 mg/L, muito superior aos valores esperados para efluentes sanitários, por isso, a prefeitura suspeita que tenha ocorrido lançamento irregular desconhecido nesse período, pois a ETE não atende e não planeja atender o recebimento de efluentes industriais. A ETE Municipal de Braúna será exclusivamente para atendimento dos efluentes sanitários gerados no município.

	ETE
	25/08/20 - 13H
	Entrada	Xxxxx	Xxxx.
pH	7,0	7,6	-
Temperatura (ºc)	25,2	24,7	-
DBO (mg/L)	603,4	169,9	72%
DQO (mg/L)	1.838,0	485,0	74%
Óleos e graxas (mg/L)	89,4	-	-
Ssed (mL/L)	10,0	-	-

Tabela 1. Dados de análise do sistema de tratamento existente

A análise mais recente foi realizada em 20/10/21 e apresenta valor de DBO comum às características de esgoto doméstico, sendo assim, pelos motivos apresentados será utilizada a segunda análise com valor de DBO de 352 mg/L para elaboração do projeto.

	ETE
	20/10/21 - 11H
	Entrada	Xxxxx	Xxxx.
pH	7,3	8,8	-
Temperatura (ºc)	30,5	33,0	-
DBO (mg/L)	352,0	108,0	69%
DQO (mg/L)	1.113,0	412,0	63%
Óleos e graxas (mg/L)	-	-	-
Ssed (mL/L)	7,0	-	-

Tabela 2. Dados de análise do sistema de tratamento existente

Para mais informações as duas análises apresentadas podem ser vistas em detalhes no anexo

III.

4 MEMORIAL DESCRITIVO

4.1 Tratamento Preliminar

4.1.1 Gradeamento

O gradeamento é padronizado e composto por grades média e fina (conforme espaçamento), feitas em aço inox, dispostas sequencialmente e com inclinação de 60º. Seu dimensionamento é realizado de acordo com as normas da ABNT, de modo a permitir o fluxo normal dos esgotos, com baixa perda de carga.

A ABNT NBR 12209:2011 determina que unidades de tratamento preliminar com vazão afluente igual ou superior a 250 L/s devem possuir sistema de limpeza mecanizada das grades. Possuindo o projeto vazão máxima inferior a 250 L/s, optou-se pela limpeza manual, visto que a mecanização deste processo acarretaria custos elevados.

Estima-se a composição do material retido: 30% papéis, 10% trapos e panos, 20% materiais diversos e 40% material volátil. Pela quantidade de material volátil, recomenda-se remoção diária, expondo a luz para secar e encaminhando a um destino adequado.

4.1.2 Caixa de Areia

As partículas discretas presentes no esgoto sanitário, em sua maioria areia, devem ser retidas antes do processo biológico por serem inertes, possuírem características abrasivas e facilidade de acumulação. Para evitar os efeitos adversos nos equipamentos subsequentes são utilizadas as caixas de areia (ou desarenadores).

Basicamente, a caixa de areia deve ser projetada para realizar as seguintes operações: retenção da areia com características indesejáveis ao efluente e armazenamento do material retido durante o período entre as limpezas.

A Caixa de Areia padrão possui formato retangular e é formada por dois canais paralelos, para que na ocasião de limpeza um deles permaneça operando (com passagem do efluente) e no outro, que fica em stand by, o operador faça a retirada do material retido.

Vale ressaltar que a inadequabilidade do projeto e a não obediência às recomendações técnicas constituem as principais causas das perturbações operacionais ou mau desempenho das unidades de tratamento preliminar.

4.1.3 Medidor de Vazão – Xxxxx Xxxxxxxx

A calha Parshall é um dispositivo de medição de vazão da água bruta na forma de um canal aberto com dimensões padronizadas à jusante do gradeamento. Nele, a água é forçada por uma garganta relativamente estreita, sendo o nível da água a montante da garganta é o indicativo da vazão a ser medida, independendo do nível da água à jusante.

Outra função importante da calha Parshall é manter constante a velocidade na caixa de areia instalada a montante do equipamento. Para tal, é necessário adotar um rebaixo (degrau) entre a caixa de areia e a calha Parshall.

De forma geral, as estações de tratamento compactas utilizam calhas Parshall nas medidas entre 1 e 3” de garganta, ou “W” como é comumente chamado seu estreitamento. Mas a decisão sobre o modelo a ser utilizado para cada situação ocorre em função da escala de vazão mínima e máxima calculada para cada projeto.

4.2 Estação Elevatória de Esgoto (EEE)

As Estações Elevatórias de Esgotos (EEE) são padronizadas em alvenaria ou anéis de concreto e possuem um conjunto de duas bombas submersíveis (uma em uso e outra reserva) para recalque do efluente bruto até o reator UASB, onde se dá o início do tratamento biológico do efluente.

Para evitar a formação de zonas mortas com acúmulo de sólidos presentes no esgoto bruto (que pode levar a degradação em condições indesejáveis e gerar mau odor), a Elevatória possui uma inclinação de fundo, que garante que o material seja encaminhado para o reator UASB.

4.3 Peneira Estática

As peneiras se caracterizam por remover sólidos muito finos ou fibrosos e possuem aberturas pequenas que variam entre 0,25 a 5,0 mm. Instalada logo antes da entrada no tratamento biológico, para retenção de sólidos de pequenas dimensões, garantindo assim aumento considerável da vida útil dos equipamentos do sistema.

As peneiras estáticas são modelos de peneiras projetados para promover sua autolimpeza. A remoção do material retido se dá através do efeito do fluxo do líquido durante o processo de peneiramento.

A principal vantagem das peneiras estáticas está no fato de não requererem energia e não possuírem peças móveis, apresentando baixo custo de operação e manutenção.

4.4 Reator UASB

O reator UASB é um reator biológico anaeróbio que se destaca entre as opções de tratamento por ser um sistema compacto com baixa demanda de área, baixo custo de implantação e operação e baixa produção de lodo.

A digestão anaeróbia é um processo bioquímico complexo, no qual diversos grupos de organismos anaeróbios e facultativos assimilam e destroem simultaneamente a matéria orgânica. De maneira simplificada, o processo anaeróbio ocorre em quatro etapas, estando diversos microrganismos presentes em cada uma delas.

Na primeira etapa, a matéria orgânica complexa é transformada em compostos mais simples como ácidos graxos, aminoácidos e açúcares, pela ação dos micro-organismos hidrolíticos. Na

segunda etapa as bactérias acidogênicas transformam os ácidos e açúcares em compostos mais simples, como ácidos graxos de cadeia curta, ácido acético, H2 e CO2.

Na terceira etapa, estes produtos são transformados principalmente em ácido acético, H2e CO2, pela ação das bactérias acetogênicas. Na última etapa os micro-organismos metanogênicos transformam esses substratos em CH4 e CO2.

Em muitos reatores, observa-se que existem caminhos preferenciais do esgoto, que fazem com que existam “espaços mortos” no interior dos reatores e que o Tempo de Detenção Hidráulico (TDH) teórico seja distante do real. Estes caminhos preferenciais levam a um fenômeno conhecido por “curto-circuito hidráulico”.

Os reatores UASB projetados possuem um sistema que otimiza a distribuição do efluente, aproveitando todo o espaço existente e fazendo com que o Tempo de Detenção Hidráulico teórico seja próximo do real, aumentando sua eficiência.

Os reatores UASB possuem, em sua parte interna, um dispositivo denominado separador trifásico. Nele são separados os sólidos, líquidos e gases presentes no esgoto. Assim, quando o efluente em tratamento passa pelo separador trifásico, o lodo formado é encaminhado para a parte inferior do reator, a parte gasosa é coletada por uma tubulação específica e o efluente líquido, já clarificado, segue pela parte superior do reator UASB.

O reator possui ainda um filtro de gás sulfídrico e com a passagem dos gases por seu interior, a limalha de aço de preenchimento reage com o gás sulfídrico, sendo oxidado e neutralizando o odor desagradável, conforme pode ser visto na imagem abaixo.

Na parte interna do filtro de gases é inserido limalha de ferro, que tem a função de oxidar com a passagem dos gases, como pode ser verificado na reação a seguir:

Fe2O3 + 3 HsS → Fe2S3 + 3 H2O

A partir dessa reação, aproximadamente 1kg de oxido de Ferro remove aproximadamente 0,63kg de H2S (BARNCELLI, 2007), ou seja, a utilização dos filtros de gases, com limalha de ferro, tem capacidade de promover a neutralização do gás sulfídrico, responsável pelo odor desagradável, produzido pelo sistema.

O gás sulfídrico, que não saiu pelo filtro de gases e ficou diluído no efluente do UASB, é encaminhado para a o FAS, onde o efluente é encaminhado para a parte inferior do equipamento que em fluxo ascendente receberá aeração, através da injeção de ar fornecida pelos sopradores roots. Nesse processo, o gás sulfídrico remanescente é oxidado no Filtro Aeróbio Submerso.

O sistema de filtro de gases do UASB, está instalado na parte superior do reator, a mais de 7m de altura, acima da maioria das edificações, apesar de já ser instalado em um local alto, pode ser feito o prolongamento da tubulação ainda a uma altura maior, mas a EEA considera não ser necessário, outra alternativa complementar é a instalação de uma sistema de queimador de gases, onde os gases gerador no processo anaeróbio, são encaminhados para o queimador.

Os reatores foram projetados com dimensões para atender uma série de vazões, entre 25 e 250 m³/dia. Empreendimentos com vazão superior são atendidos por reatores instalados em módulos.

Como se observa, a entrada do efluente no reator será por sua parte superior, após passagem pela peneira estática. Para ocasiões de manutenção, o sistema conta com uma tubulação de by pass da peneira que pode ser utilizada momentaneamente, para que o tratamento não seja interrompido. Como ser observa ainda em projeto, o sistema conta com registros na entrada usual e na entrada do by pass.

4.5 Lagoa Aerada de Xxxxx Xxxx (LALF)

Conforme apresentado anteriormente, como a ETE era de sistema australiano de lagoas, existe no local duas lagoas anaeróbias e uma lagoa facultativa. Uma das lagoas anaeróbias será utilizada para descarte de lodo e a outra será utilizada para implantação do sistema aqui descrito, a lagoa aerada de leito fixo.

Já na 1º etapa de implantação, de forma a melhorar a remoção de matéria orgânica, se propõe utilizar 1 das lagoas para lodo e outra para implantação da lagoa aerada de leito fixo, na qual haverá adição de aeração por compressores de ar e de material recheio em polipropileno injetado e montado paralelamente, formando blocos compactos de grande resistência térmica e mecânica (material tipo grade ou colmeia), com área específica de 96,8 m²/m³.

Desta forma espera-se o comportamento na mesma similar ao de um Filtro Aerado Submerso, sendo seu dimensionamento feito sobre esse princípio. O lodo gerado na mesma, que se desprende naturalmente do material recheio, será encaminhado e sedimentado na lagoa facultativa.

Como já mencionado, periodicamente a lagoa facultativa poderá ser limpa com uma bomba. Seu dimensionamento foi feito considerando uma redução de carga orgânica (DBO) no UASB de 70% e nesta lagoa se obter a remoção de 75% (ligeiramente inferior aos 80% usuais para sistemas com FAS). Desta forma se terá uma entrada na lagoa facultativa de carga consideravelmente menor.

4.6 Lagoa facultativa

As lagoas facultativas são a variante mais simples do sistema de lagoas de estabilização. Basicamente, o processo consiste na retenção dos esgotos por um período de tempo longo o suficiente opara que processos naturais de estabilização da matéria orgânica se desenvolvam. As principais vantagens e desvantagens das lagoas facultativas estão associadas, portanto, a predominância de fenômenos naturais.

4.7 Destinação do lodo

Todo sistema de tratamento de efluentes tem como resíduo o lodo gerado dentro dos processos de redução e remoção da carga orgânica do efluente bruto. Dependendo do tamanho e do modelo do sistema utilizado, o lodo pode ser acumulado na própria ETE e posteriormente descartado.

Para as ETE de pequeno porte e baixa vazão, o lodo gerado no processo pode ser acumulado dentro do UASB (reator anaeróbio) e posteriormente retirado por caminhão a vácuo devidamente licenciado. Para estações de maior porte e vazão, devem ser previstas alternativas, pois a produção de lodo é muito maior, se destacando as seguintes:

• Leito de secagem: estrutura comumente utilizada, possui funcionamento e operação simples, mas custo relativamente alto de implantação e pode requerer uma grande área para atender toda a demanda de lodo produzida.

• Filtro prensa ou centrífuga: equipamentos mecânicos que tem por finalidade reduzir consideravelmente a quantidade de água no lodo. Apesar de possuírem alta eficiência e baixa demanda de área, requerem operação especializada.

• Bag para lodo: sistema produzido a partir de mantas geotêxtis, trançadas ou com microfuros por onde a água é drenada do sistema. É uma alternativa para locais com pouca disponibilidade de área e de manutenção, sendo sua desvantagem a necessidade de substituir o sistema saturado por um novo periodicamente, o que pode acarretar em altos custos de operação.

A adoção de um dos sistemas deve ser pautada pela característica e particularidade de cada ETE, uma vez que todos têm suas vantagens e desvantagens, mas todos apresentam boa eficiência, termos financeiros e na eficiência de desaguamento do lodo.

A proposta do projeto é de desativa uma das lagoas anaeróbias existentes, desligando-a do sistema de tratamento e utilizá-la como lagoa de lodo. Quando necessário, a mesma poderá ser limpa por caminhão a vácuo, sendo destinada para local devidamente licenciado junto ao Órgão Ambiental.

4.8 Sistema de desinfecção

Embora o sistema de tratamento de esgoto projetado tenha elevada eficiência, a concentração de coliformes totais no efluente que deixa o reator aeróbio ainda é superior ao limite permitido fazendo necessária a adoção de medidas com a finalidade de reduzir a contagem de coliformes, como a adição de um sistema de desinfecção na ETE, antes do descarte final do efluente no corpo hídrico receptor.

A desinfecção pode ser feita através de um tanque de contato com dosagem de cloro, no formato de chicanas ou do tipo circular com a entrada e saída opostas, para reduzir problemas com curto circuito hidráulico.

Uma alternativa é a desinfecção por ultravioleta, que utiliza a radiação como forma de controle dos patógenos.

Nesse projeto a desinfecção será por cloração e será realizada em tanque de contato no formato de chicanas.

4.9 Emissário de efluente chegada e saída da ETE

Um emissário é a tubulação destinada a conduzir efluente ao destino desejado – como uma Estação de Tratamento de Esgotos (ETE) ou ainda um corpo d’água receptor – sem receber contribuições em marcha. Neste projeto, tem-se o dimensionamento do emissário de efluente tratado por gravidade da ETE, considerado:

• Diâmetro mínimo adotado de 150 mm;

• Declividade mínima admissível que garanta tensão trativa média mínima de 1,0 Pa;

• Declividade máxima admissível para a qual se tenha velocidade máxima de 5,0 m/s;

• Lâmina d’água máxima de 75%;

• Profundidade mínima recomendada de 1,50 em ruas.

Respeitadas as condições, o projeto considera o posicionamento da tubulação da maneira mais favorável possível, de forma a acompanhar a declividades natural do terreno, visando otimizar a obra e os custos de implantação do interceptor de efluente tratado.

4.9.1 Característica do emissário

Nos anexos I e II são apresentados os emissários de chegada e saída, respectivamente. O emissário de chegada já atende até a área da ETE atualmente, entretanto o projeto apresentado visa uma pequena extensão da linha até o tratamento preliminar a ser instalado.

O presente emissário de saída da ETE deverá ser refeito, tendo em vista facilidades hidráulicas, entretanto deverá lançar seus efluentes tratados no mesmo ponto do emissário existente.

4.9.2 Material da tubulação

De acordo com o projeto, o material a ser utilizado para compor o trecho por gravidade é o PVC Ocre Esgoto e seus diâmetros estão explicitados no anexo I.

4.9.3 Acessórios da tubulação – Poços de Visita (PVs)

É prevista a instalação de Poços de Visita (PVs), que compreendem câmaras visitáveis por aberturas destinadas à execução de manutenções na tubulação. Suas dimensões devem considerar os limites normativos de diâmetro mínimo de 0,60 m para o tampão e 0,80 m na câmara em planta. Sendo obrigatória sua instalação em todos os pontos singulares, como nas mudanças de direção, declividade, diâmetro e material.

5 MEMORIAL DE CÁLCULO

5.1 Determinação da vazão do sistema

A vazão foi determinada a partir de dados de ligação de esgoto fornecidos por registro do SASB Braúna SP, conforme anexo IV.

Para verificar a compatibilidade dos dados comparou-se o número de habitantes obtido de 5.801 pessoas com os dados populacionais do IBGE e da Fundação SEADE, respectivamente 5.795 habitantes e 5.593 habitantes para o ano de 2021.

Como observa-se a população determinada a partir dos dados do SASB é superior às estatísticas, por isso conclui-se que é segura para o projeto.

A partir dela, determinou-se a população de projeto em final de plano de 20 anos, a partir da taxa de crescimento populacional determinada para o município pela Fundação Seade conforme mostra o quadro que segue.

TAXA PARA PROJEÇÃO POPULACIONAL

Fonte: xxxxx://xxxxxxxxx.xxxxx.xxx.xx/xxxxxxxx-xxxxxxxxxxxx-xxx/

Com as informações do quadro apresentado acima, estimou-se o crescimento populacional do município de Braúna para o ano de 2042, sendo assim, o projeto prevê horizonte de 20 anos.

PROJEÇÃO POPULACIONAL
2021	5.801	hab
2022	5.841	hab
2023	5.882	hab
2024	5.923	hab
2025	5.965	hab
2026	6.007	hab
2027	6.049	hab
2028	6.091	hab
2029	6.134	hab
2030	6.177	hab
2031	6.196	hab
2032	6.214	hab
2033	6.233	hab
2034	6.252	hab
2035	6.270	hab
2036	6.289	hab
2037	6.308	hab
2038	6.327	hab
2039	6.346	hab
2040	6.365	hab
2041	6.384	hab
2042	6.404	hab

5.1.1 Parâmetros adotados para o sistema

O quadro abaixo representa a população atendida pelo atual sistema em funcionamento:

PARÂMETROS DE FINAL DE PLANO
Número de habitantes	6.404	hab
Média de habitante/ligação	2,6	hab/ligação
Número de ligações	2.463	Unid.
Contribuição por pessoa	160	l/hab.dia
Extensão da rede coletora	24,6	km
Taxa de infiltração da rede	0,2	l/x.xx
Constribuição de carga orgância individual	54	g/hab.dia

5.1.2 Contribuição de esgoto sanitário

Estimativa de contribuição de esgoto sanitário
Número de habitantes	6.404	hab
Contribuição por pessoa	160	l/hab.dia
Contribuição de esgoto sanitário	1.024.560	l/dia

5.1.3 Estimativa de infiltração na rede

Estimativa de infiltração na rede
Extensão da rede	24,63	km
Taxa de infiltração	0,20	l/x.xx
Vazão de infiltração	425.586	l/dia

5.1.4 Determinação da vazão média

Estimativa de vazão média do empreendimento
Contribuição de esgoto sanitário	1.024.560	l/dia
Infiltração na rede	425.586	l/dia
Vazão média	1.450.146	l/dia

5.1.5 Determinação da vazão máxima diária

Estimativa de vazão máxima diária do empreendimento
Contribuição de esgoto sanitário	1.024.560	l/dia
Coeficiente de vazão máxima diária (K1)	1,20	l/dia
Infiltração na rede	425.586	l/dia
Vazão máxima diária	1.655.058	l/dia

5.1.6 Determinação da vazão máxima horária

Estimativa de vazão máxima horária do empreendimento
Contribuição máxima de esgoto	1.229.472	l/dia
Coeficiente de vazão máxima hora (K2)	1,50	l/dia
Infiltração na rede	425.586	l/dia
Vazão máxima horária	2.269.794	l/dia

5.1.7 Determinação da vazão mínima

Estimativa de vazão mínima do empreendimento
Contribuição de esgoto sanitário	1.024.560	l/dia
Coeficiente de vazão mínima (K3)	0,50	l/dia
Infiltração na rede	425.586	l/dia
Vazão mínima	937.866	l/dia

5.2 Determinação da carga orgânica e concentração do esgoto sanitário

5.2.1 Determinação da carga orgânica

Estimativa de carga orgânica
Número de habitantes	6.404	hab
Contribuição per capita	54	g/hab
Carga orgânica diária	345,8	kg/dia

5.2.2 Determinação da concentração do esgoto sanitário

Concentração de DBO
Carga orgânica diária	346	kg/dia
Vazão média	1.450.146	l/dia
Concentração de DBO	238,5	mg/l

5.3 Resumo dos parâmetros de projeto

Para esse projeto será adotado concentração de DBO de 350 mg/l.

Estimativa de vazão do empreendimento
Vazão média	1.450,1	m³/dia
	60,4	m³/h
	16,8	l/s
Vazão máxima diária	1.655,1	m³/dia
	69,0	m³/h
	19,2	l/s
Vazão máxima horária	2.269,8	m³/dia
	94,6	m³/h
	26,3	l/s
Vazão mínima	937,9	m³/dia
	39,1	m³/h
	10,9	l/s
Concentração estimada	238,5	mg/l
Concentração adotada	352,0	mg/l
Carga orgânica	510,5	kg/dia
Eficiência estimada	95%

5.4 Tratamento Preliminar

5.4.1 Sistema de gradeamento

5.4.1.1 Parâmetros utilizados para o dimensionamento

Gradeamento	Grade Média		Grade Fina
Largura	0,3	m	0,3	m
Comprimento	1,1	m	1,1	m
Espaçamento entre as barras	3,0	cm	1,0	cm
Inclinação das barras	60	graus	60	graus
Espessura das barras	0,64	cm	0,64	cm

5.4.1.2 Eficiência do sistema

Eficiência do gradeamento médio
𝑎 𝐸 = 𝑎 + 𝑏
a - espaçamento entre as barras	3,0	cm
b - espessura das barras	0,64	cm
E - Eficiência	82	%

Eficiência do gradeamento f ino
𝑎 𝐸 = 𝑎 + 𝑏
a - espaçamento entre as barras	1,0	cm
b - espessura das barras	0,64	cm
E - Eficiência	61	%

5.4.1.3 Determinação da área útil do gradeamento

A área útil do gradeamento é diretamente proporcional à velocidade do efluente que passa pelas grades e será dimensionada para o pior caso, ou seja, quando ocorre a vazão máxima horária, portanto:

Área útil
𝑄𝑚á𝑥, ℎ 𝐴𝑢 = 𝑉
Qmax.h - vazão max horária	0,026	m³/s
V - Velocidade de passagem entre barras	1,0	m/s
Au - área útil	0,026	m²

5.4.1.4 Dimensionamento da seção do canal

Com a área útil do canal, é possível determinar a seção do canal das grades. Será, portanto, calculada a seção para as grades média (3 cm) e fina (1 cm).

Seção do canal de gradeamento
𝐴𝑢 𝐸 = 𝐸 𝑥 Á𝑟𝑒𝑎 𝑜𝑐𝑢𝑝𝑎𝑑𝑎
Seção do canal para grade média
Au - área útil	0,026	m²
E - Eficiência	82	%
Área ocupada (materia retido na grade)	0,50
S - Seção do canal	0,06	m²

Seção do canal para grade f ina
Au - área útil	0,026	m²
E - Eficiência	61	%
Área ocupada (materia retido na grade)	0,50
S - Seção do canal	0,09	m²

5.4.1.5 Velocidade do canal do gradeamento

A velocidade do canal das grades é determinada pela vazão do efluente e pela seção do canal calculada anteriormente.

Confirmação da velocidade do efluente no canal da grade
𝑄𝑚á𝑥, ℎ 𝑉𝑜 = 𝑆
S - Seção do canal	0,087	m²
Qmax.h - vazão max horária	0,026	m³/s
V0 - para grade média	0,30	m/s

S - Seção do canal	0,066	m²
Qmax.h - vazão max horária	0,026	m³/s
V0 - para grade fina	0,40	m/s

5.4.1.6 Perda de carga do gradeamento

Em função da diferença de velocidades no canal das grades é possível determinar a perda de carga proporcionada pelo sistema de gradeamento.

Perda de carga no gradeamento
1,43 𝑥 (𝑉2 − 𝑉𝑜 2) ℎ𝑓 = 2 × 𝑔
V - velocidade do fluxo pelas barras	1,0	m/s
V0 - vel. a montante das barras	0,41	m/s
g - aceleração da gravidade	9,81	m/s²
hf - perda de carga para grade média	0,06	m

V - velocidade do fluxo pelas barras	1,0	m/s
V0 - vel. a montante das barras	0,305	m/s
g - aceleração da gravidade	9,81	m/s²
hf - perda de carga para grade fina	0,07	m

5.4.2 Caixa de areia

A caixa de areia deve ser dimensionada para possuir uma taxa de aplicação superficial entre 600 e 1300 m³/m².dia. Para dimensionar as dimensões da caixa, será feito um cálculo inicial com a taxa de 0,64 m³/m².dia e depois os valores adotados serão confirmados.

Dimensionamento da caixa de areia
𝑄𝑚á𝑥, ℎ 𝑇𝑥 = 𝐿 × 𝐶
Tx - taxa de escoamento superficial mín.	600,0	m³/m².dia
Qmax.h - Vazão máxima horária	2269,8	m³/dia
L - largura da caixa de areia adotada	0,4	m
Comprimento da caixa de areia	9,5	m

As medidas adotadas para a execução da caixa de areia serão de 4,5 m de comprimento e 0,4 m de largura. Portanto a taxa de aplicação, em função das medidas adotadas, será de:

Confirmação da taxa de escoamento
Qmax.h - Vazão máxima horária	2269,8	m³/dia
C - comprimento da caixa de areia	4,50	m
L - largura da caixa de areia adotada	0,4	m
Tx final	1261,0	m³/m².dia

Velocidade de escoamento
𝑄 = 𝑉𝑠 × (𝐿 × ℎ)
Para vazão máxima
Q - vazão máxima horária	0,03	m³/s
L - largura	0,40	m
h - Altura (Hmáx) - rebaixo)	0,22	m
Vs - velocidade de escoamento	0,30	m/s
Para vazão mínima
Q - vazão mínima	0,01	m³/s
L - largura	0,40	m
x - Xxxxxx (Hmín - rebaixo)	0,09	m
Vs - velocidade de escoamento	0,30	m/s

5.4.3 Medidor de Vazão – Xxxxx Xxxxxxxx

A calha Parshall utilizada nesse projeto será a calha com W = 3 polegadas, devido à vazão do sistema.

Altura do efluente na calha Parshall
𝑄 = 𝐾 𝑥 𝐻𝑛
Para vazão mínima
Calha parshall	3	"
Q - vazão de esgoto	39,08	m³/h
K - constante tabelada	633,60
n - constante tabelada	1,55
H - carga na seção convergente	0,17	m

Para vazão máxima
Calha parshall	3	"
Q - vazão de esgoto	94,57	m³/h
K - constante tabelada	633,60
n - constante tabelada	1,55
H - carga na seção convergente	0,29	m

Determinação do rebaixo Z
Z = (Qmax.h x Hmin − Qmin x Hmax.h) / (Qmax .h− Qmin)
Qmax.h - Vazão máxima horária	94,57	m³/h
Qmin - Vazão mínima	39,08	m³/h
H para Q máx.h	0,29	m
H para Q mín	0,17	m
Z - rebaixo	0,08	m

5.5 Estação Elevatória de Esgoto (EEE)

5.5.1 Determinação da vazão da bomba de recalque

A bomba de recalque é determinada a partir da vazão média do empreendimento, portanto a vazão da bomba será:

Vazão da bomba de recalque
𝑄𝑏 = 1,8 𝑥 𝑄 𝑚ed
Qmed - vazão média esgoto	60,4	m³/h
Fator da bomba	1,8
Qb - vazão da bomba	108,76	m³/h

5.5.2 Volume da elevatória

A partir da definição da vazão da bomba, é possível dimensionar o volume mínimo do poço de

sucção:

Volume útil mínimo
(𝑄𝑏 𝑥 𝑇) 𝑉ú𝑡𝑖𝑙 = 4
Qb - vazão da bomba	108,76	m³/h
T - tempo de ciclo	0,25	h
Vútil - volume útil	6,80	m³

A altura útil da elevatória pode ser definida a partir a área da base da mesma, a EEE pode ser cilíndrica ou retangular. Normalmente utilizamos EEE cilíndricas, devido à facilidade de implantação, uma vez que podem ser utilizados anéis pré-moldados em concreto ou até tanques em fibra de vidro enterrados.

Altura útil mínima da elevatória
𝑉 = 𝜋 𝑟² 𝑥 𝐻
V - volume da elevatória	6,80	m³
R - Raio da elevatória	1,50	m
H - altura útil	0,96	m

Volume da elevatória
𝑉 = 𝜋 𝑟² 𝑥 𝐻
R - Raio da elevatória	1,50	m
H - altura útil adotada	1,00	m
V - volume da elevatória	7,07	m³

5.5.3 Cálculo das perdas de carga

Para o cálculo das perdas de carga do sistema, será listado todo o material a ser utilizado no trecho por recalque e seu respectivo comprimento equivalente.

Para tubulação do barrilete será utilizado PVC Água Fria DN 110 e para a linha de distribuição será utilizada tubulação PBS DN 140. Repare que o sistema funcionará com duas bombas funcionando em paralelo, além de uma reserva, dessa forma, no barrilete a vazão total de bombeamento é dividida entre as duas bombas, enquanto a linha de distribuição recebe a vazão total bombeada. Os cálculos de perda de carga foram elaborados levando esse detalhe em consideração.

Barrilete
Conexão	Ø Nominal x Equivalência em m de tubo
	Material	110 mm	Qtd.	Total
Curva 90°	PVC Água Fria	1,6	1	1,6
Tê saída direta	PVC Água Fria	2,6	2	5,2
Tê saída Lateral	PVC Água Fria	8,3	1	8,3
União	PVC Água Fria	0,2	2	0,4
Luva de Redução	PVC Água Fria	0,95	3	2,85
Registro de Gaveta	PVC Água Fria	1	1	1
Valvula de Retenção	Horizontal	6,4	1	6,4
Total =				25,75

Linha de distribuição
Conexão	Ø Nominal x Equivalência em m de tubo
	Material	140 mm	Qtd.	Total
Curva 90°	PBS	2,1	4	8,4
Tê saída direta	PBS	3,8	5	19
Total =				27,4

Perda de Carga (Hazen- Williams ) - Barrilete
∆ℎ = 10,56	𝑄 𝐶	1,85	𝐷−4,87 𝐿
Qb - vazão da bomba				0,015	m³/s
D - Diâmetro interno da tubulação				0,098	m
L - Comprimento da tubulação				31,75	m
C - Coeficiente C da tubulação				130,0
∆h				1,46	m

Linha de distribuição
Conexão	Ø Nominal x Equivalência em m de tubo
	Material	140 mm	Qtd.	Total
Curva 90°	PBS	2,1	4	8,4
Tê saída direta	PBS	3,8	5	19
Total =				27,4

Perda de Carga (Hazen- Williams ) - Linha de distribuição
∆ℎ = 10,56	𝑄 𝐶	1,85	𝐷−4,87 𝐿
Qb - vazão da bomba				0,030	m³/s
D - Diâmetro interno da tubulação				0,137	m
L - Comprimento da tubulação				75,40	m
C - Coeficiente C da tubulação				130,0
∆h				2,40	m

Perda de Carga (Xxxxx- Xxxxxxxx )
𝑃𝑒𝑟𝑑𝑎 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 = ∆ℎ + 𝐴𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑔𝑒𝑜𝑚. 𝑚á𝑥.
Altura geométrica máxima	12,0	m
Perda de Carga Total	15,9	m

Para escolha da bomba de recalque será considerada a perda de carga do sistema e a vazão do projeto. Portanto, a bomba escolhida deve possuir as seguintes características.

Dimensionamento bomba de recalque
Vazão de recalque	108,8	m³/h
Altura manométrica	15,9	mca

Considerando a demanda, sugere-se a utilização de duas bombas em funcionamento paralelo para atender a vazão total, além de uma reserva. Por isso, a bomba sugerida e que atende à demanda do projeto é:

Descrição do modelo bomba de recalque
Xxxxx	Xxxxxxxxx
Modelo	BCS - 365
Vazão	128,0	m³/h
Pressão de serviço	17,2	m
NPSH Requerido	nd	m
Rendimento	54%
Diâmetro projeto	220,0	mm
Líquido a bombear	Esgoto Bruto
Temperatura	25	ºC
Densidade	998	kgf/dm³
Rotação	2 polos	rpm
Potência	10	cv

Os gráficos de desempenho e rendimento da bomba sugerida podem ser verificados a seguir:

Curva do sistema x curva da bomba

22

21

20

19

Pressão (mca)

18

17

16

15

14

13

12

11

10

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240

Vazão (m³/hora)

Schneider BCS 365 10 CV - 1 BOMBA

Curva do sistema

Schneider BCS 365 10 CV - 2 BOMBAS

Gráfico 1: Curva do sistema x curva da bomba sugerida, demonstrando o ponto de funcionamento

Figura 1: Curva de desempenho da bomba sugerida

5.6 Reator UASB

Pela modulação do sistema, o dimensionamento será feito de modo individual, sendo os resultados obtidos extrapolados para todo o sistema, ou seja, para os módulos.

5.6.1 Dimensionamento

UASB
Quantidade	6	Unid.
Modelo	UASB 250
Capacidade de tratamento	241,7	m³/dia

5.6.1.1 Volume do reator

Determinaçao da altura mínima do reator
𝑉 = 𝜋 𝑟² 𝑥 𝐻
V - volume mínimo do UASB	80,56	m³
r - raio adotado do UASB	2,21	m
H - altura mínima do UASB	5,3	m
Determinaçao do volume de projeto do reator
𝑉 = 𝜋 𝑟² 𝑥 𝐻
r - raio do UASB adotado	2,2	m
H - altura adotada do UASB	6,0	m
V - volume do UASB	92,0	m³

5.6.1.2 Carga Hidráulica Volumétrica

Carga hidráulica volumétrica
𝑄𝑚𝑒𝑑 CHV = 𝑉
Qmed - vazão média	240,29	m³/dia
V - volume do reator	92,00	m³
CHV - Carga hidráulica volumetrica*	2,6	m³/m².dia
* valor recomendado < 4 m³/m².dia

5.6.1.3 Tempo de Detenção Hidráulica

Tempo de detenção hidráulica
𝑉 𝑇𝐷𝐻 = 𝑄𝑚𝑒𝑑
V - volume do reator	92,00	m³
Qmed - vazão média	241,69	m³/dia
TDH - tempo de detenção hidráulica*	9,1	horas
* valor recomendado > 8 horas

5.6.1.4 Velocidade Ascensional

Velocidade ascencional
𝑄𝑚𝑒𝑑 𝑉𝑆 = 𝐴
Qmed - vazão média	241,69	m³/dia
A - área do reator	15,34	m²
VS - velocidade ascencional*	0,66	m/h
* valor recomendado entre 0,5 e 0,7 m/h

5.6.1.5 Decantador

Área Superficial
[𝐷2 − 𝐷1 + 2𝑥𝐷𝑐 2] 𝐴 = 4
D - diâmetro interno do UASB	4,42	m
D1 - diâmetro interno do cone	1,2	m
Dc - diâmetro externo da canaleta de coleta de efluente	0,1	m
A - área superficial	13,80	m²

Taxa de aplicação superficial
𝑄𝑚𝑒𝑑 𝑇𝐴𝑆 = 𝐴
Qmed - vazão média	240,29	m³/dia
A - área do decantador	13,80	m²
TAS - taxa de aplicação superficial*	0,73	m/h
* valor recomendado < 1,2 m/h

Tempo de detenção hidráulica no decantador
volume do decantador	21,95	m³
Vazão média	241,69	m³/dia
TDH decantador*	2,18	horas

5.6.1.6 Produção de lodo no reator

Produção de lodo
𝑃𝑙𝑜𝑑𝑜 = 𝑌 𝑥 𝐶𝐷𝑄𝑂𝑟𝑒𝑚
Y - coeficiente de crescimento	0,15	kg SST/kg DQO
CDQOrem - Carga org. rem. (2 x DBO)	119,11	kg/dia
Plodo - produção de lodo	17,9	kgSST/dia

Volume de lodo
𝑀𝑙𝑜𝑑𝑜 𝑉𝑙𝑜𝑑𝑜 = 𝐷𝑙𝑜𝑑𝑜 𝑥 𝑇𝑒𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑠ó𝑙𝑖𝑑𝑜𝑠
Mlodo - Massa de lodo produzida	17,87	kg/dia
Dlodo - Densidade do lodo	1030	kg/m³
Teor de sólidos do lodo	5%
V lodo - volume de lodo	0,35	m³/dia

5.6.1.7 Produção de biogás

Determinação da carga orgânica removida
𝐶𝐷𝑄𝑂 𝑟𝑒𝑚 = 𝐸 𝑥 𝐶𝐷𝑄𝑂
E - Eficiência do reator	68,65%
CDQO - Carga orgânica DQO	170,2	kgDQO/dia
CDQO rem - Carga orgânica removida	116,8	kgDQO/dia

CDQO transforma em CH4
𝐶𝐷𝑄𝑂 𝐶𝐻4 = 𝐶𝐷𝑄𝑂 𝑟𝑒𝑚 - 𝑃 𝑙𝑜𝑑𝑜
CDQO rem - Carga orgânica removida	116,8	kg/dia
Plodo - produção de lodo	17,87	kg SST/dia
CDQO transformada em CH4	98,94	kg/dia

Vazão de CH4
𝐶𝐷𝑄𝑂 𝐶𝐻4 𝑥 𝑅 𝑥 273 + 𝑡 Q𝐶𝐻4 = 𝑃 𝑥𝐾
CDQO CH4 - carga orgânica transformada	98,94	kg/dia
R - constante universal dos gases	0,08206	atm.l/mol.K
t - temperatura	20	°C
P - pressão	1	atm
K - constante	64	gDQO/mol
Q CH4 - vazão de gás	37,17	m³/dia

Vazão de gás
𝑄𝑔á𝑠 = 1,2 𝑥 𝑄𝐶𝐻4
QCH4 - vazão de CH4	37,17	m³/dia
Qgás - vazão de gases	44,60	m³/dia

5.6.1.8 Dimensionamento do filtro de gases

Vazão de gás
𝑄𝑔á𝑠 = 1,2 𝑥 𝑄𝐶𝐻4
QCH4 - vazão de CH4	37,17	m³/dia
Qgás - vazão de gases	44,60	m³/dia

Dimensões do f i ltro de gases
𝑉 = 𝜋 𝑥 𝑟² 𝑥 𝐻
V - volume do filtro	0,22	m³
r - raio do filtro de gases	0,25	m
H - altura do filtro	1,10	m
H adotada	1,50	m

5.6.1.9 Eficiência estimada do reator UASB

Eficiência estimada de remoção do DQO
𝐸𝐷Q0 = 100 × (1 − 0,68 𝑥 𝜃ℎ−0,35)
θh - Tempo de detenção	9,14	horas
Constante empirica 1	0,68
Constante empirica 2	0,35
EDQO - Eficiência de remoção de DQO	68,65%
Eficiência estimada de remoção do DBO
𝐸𝐷𝐵0 = 100 × (1 − 0,70 𝑥 𝜃ℎ−0,50)
θh - Tempo de detenção	9,14	horas
Constante empirica 1	0,70
Constante empirica 2	0,50
EDBO - Eficiência de remoção de DBO	76,84%

Apesar da estimativa de remoção de DBO no UASB ser de aproximadamente 76,84% para o projeto será considerada a eficiência de 70% ou seja, a concentração de entrada na lagoa facultativa

será de apenas 30% do efluente bruto, proporcionando uma redução significativa no volume do sistema e também no gasto de energia com equipamentos.

5.7 Lagoa Aerada de Xxxxx Xxxx (LALF)

Para dimensionamento da lagoa aerada de leito fixo serão utilizados os cálculos normativos para volume e aeração de filtro aerado submerso.

5.7.1 Determinação do volume mínimo

Considerando a carga orgânica volumétrica e a taxa de aplicação superficial, o volume mínimo do leito filtrante pode ser determinado.

Determinação do volume pela carga orgânica volumétrica
𝐶𝑎𝑓𝑙𝑢𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑉𝑆 = 𝐶𝑣 𝐷𝐵𝑂
Eficiência a montante considerada	70%
C afluente - Carga afluente ao LALF	153,1	kg DBO/dia
Cv DBO - carga orgânica volumétrica	1,20	kg DBO/dia
V - volume mínimo do meio suporte	127,61	m³

Determinação pela taxa de aplicação superficial
𝐶𝑟𝑒𝑚𝑜𝑣𝑖𝑑𝑎 𝐴𝑠 = 𝑇𝑥
Eficiência desejada	75%
C removida - carga removida no LALF	114,85	kg DBO/dia
Tx - taxa de aplicação superficial	0,013	kg DBO/dia
As - Área superficial necessária	8.834,74	m²
Área superficial do material recheio	96,80	m²/m³
V - volume do meio suporte	91,27	m³

Será utilizado volume de 127,61 m³.

Determinação da altura do meio suporte
V - volume da lagoa	127,61	m³
A - Área da lagoa	1159,84	m²
h - altura do meio suporte	0,11	m

A altura mínima de material recheio pelo suporte poderia ser 0,11 metros, mas por segurança será adotado 0,5 metros.

Altura adotada do meio suporte
A - Área da lagoa	1159,84	m
h - altura do meio suporte	0,50	m
V - volume do meio suporte	579,92	m³

5.7.2 Vazão de ar

A vazão de ar é determinada em função da carga removida pelo sistema, ou seja, pela eficiência da lagoa aerada de leito fixo. Por segurança operacional, será considerada neste cálculo a eficiência de apenas 50%, na remoção de DBO para o reator anaeróbio.

Vazão de ar necessária
𝑄𝑎𝑟 = 𝑇𝑥 𝑑𝑒 𝑎𝑒𝑟𝑎çã𝑜 𝑥 𝐶𝑟𝑒𝑚
C rem - carga removida	191,42	kg DBO/dia
Taxa de aeração	40,00	m³ /kg DBO
Q ar - vazão de ar por módulo	7.656,77	m³/dia
Vazão de ar no sistema	7.656,77	m³/dia

Portanto, o sistema possui uma demanda de 7656,77 m³/dia de ar, aproximadamente. O fornecimento de ar para os reatores será feito em um conjunto de 3 compressores de ar tipo canal lateral, sendo um deles reserva, marca Vazflux, modelo 2VF 145/450/2,55, de 3,42 cv.

5.7.3 Produção de lodo no sistema aeróbio

Produção de lodo no sistema aeróbio
𝑃𝑙𝑜𝑑𝑜 = 𝑌 𝑥 𝐶𝑟𝑒𝑚
Crem - carga removida	114,85	kg DBO/dia
Y	0,50	kg SST/kgDBO
P lodo - produção de lodo	57,43	kg SST/dia

Volume de lodo
𝑚 𝑙𝑜𝑑𝑜 𝑉 𝑙𝑜𝑑𝑜 = 𝐷 𝑙𝑜𝑑𝑜 𝑥 𝑡𝑒𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑖𝑑𝑜𝑠
Mlodo - Massa de lodo produzida	57,43	kg/dia
Dlodo - Densidade do lodo	1020,00	kg/m³
Teor de sólidos do lodo	1%
V lodo - volume de lodo	5,63	m³/dia

Volume de lodo
Produção diária de lodo	5,63	m³
Produção mensal de lodo	168,90	m³

5.8 Lagoa facultativa

Conforme mencionado anteriormente, a Estação de Tratamento de Esgotos Municipal de Braúna/SP atualmente se constitui de sistema australiano (2 lagoas anaeróbias seguidas de lagoa facultativa) e foi inicialmente projetada em 1984.

Sendo assim, devido ao aumento da vazão no decorrer dos anos, devido ao crescimento do município, a lagoa facultativa se encontra sobrecarregada, por isso, o uso dos reatores UASB e da lagoa aerada de leito fixo visam diminuir a carga de entrada na lagoa facultativa, para que a mesma possa continuar sendo utilizada no tratamento, provendo a remoção final de carga orgânica.

5.8.1 Dimensões da lagoa existente

Lagoa existente
Área superficial	6401,1	m²
Profundidade da lagoa	1,0	m
Volume	6401,1	m³

5.8.2 Determinação da área requerida

Carga de entrada na lagoa
𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎 = 𝑐𝑜𝑛𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎çã𝑜 𝑥 𝑣𝑎𝑧ã𝑜
Concentração	26,4	g/m³
Vazão	1450,1	m³/dia
L -Carga afluente de DBO5	38,3	kg/dia

Taxa de aplicação superficial
𝐿𝑠 = 350 𝑥 1,072 − 0,002 𝑥 𝑇 𝑇−25
T - temperatura média do ar*	20	°C
Ls -Taxa de aplicação superficial	253,0	kgDBO/ha.dia

* temperatura média do ar no mês mais frio

Cálculo da área requerida
𝐿 Ar = 𝐿𝑠
L -Carga afluente de DBO5	38,3	kg/dia
Ls -Taxa de aplicação superficial	253,0	kgDBO/ha.dia
Ar - Área requerida	0,15	ha
Ar - Área requerida	1513,2	m²

5.8.3 Tempo de detenção resultante

Tempo de detenção resultante
𝑉 𝑇𝐷𝐻 = 𝑄
V - Volume da lagoa existente	6401,1	m³
Q - Vazão média	1450,1	m³/dia
TDH - Tempo de detenção resultante	4,4	dias

5.8.4 Coeficiente de remoção de DBO

O coeficiente de remoção de DBO em lagoas facultativas varia entre 0,3 e 0,35 d-¹ e entre 0,6 e 0,8 d-¹ para lagoas facultativas aeradas, mas o que temos nesse caso, é uma lagoa facultativa posterior a um sistema de reatores UASB e lagoa de leito fixo, por isso, o coeficiente de remoção de DBO para esse caso deve ser inferior, visto que a matéria orgânica remanescente nessa etapa de remoção mais difícil.

Coeficiente de remoção de DBO
K - Coeficiente de remoção de DBO adotada para 20°C	0,23	d-¹

5.8.5 Estimativa de DBO efluente

Estimativa de DBO solúvel efluente
𝑆0 𝑆 = 1 + 𝐾𝑥𝑡
K - Coeficiente de remoção	0,23	d-¹
t - Tempo de detenção hidráulica	4,4	dias
S0 - Concentração de DBO total afluente	26,4	mg/l
S - Concentração de DBO solúvel efluente	13,1	mg/l

Estimativa de DBO particulada efluente
𝐷𝐵𝑂5 𝑝𝑎𝑟𝑡𝑖𝑐𝑢𝑙𝑎𝑑𝑎 = 𝐶𝑠𝑠 * 0,35
Concentração de sólidos suspensos efluente	15,0	mg/l
DBO5 particulada	5,3	mg/l

Estimativa de DBO total
𝐷𝐵𝑂 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝐷𝐵𝑂5 𝑝𝑎𝑟𝑡𝑖𝑐𝑢𝑙𝑎𝑑𝑎 + 𝐷𝐵𝑂 𝑠𝑜𝑙ú𝑣𝑒𝑙
S - Concentração de DBO solúvel efluente	13,1	mg/l
DBO5 particulada	5,3	mg/l
DBO total	18,4	mg/l

5.8.6 Acúmulo de lodo

Para cálculo do acúmulo de lodo considerou-se a população de final de plano de 6365 habitantes com taxa de acúmulo de lodo de 0,03 m³/hab.ano.

Devido a carga de entrada na lagoa e suas reduzidas dimensões, considera-se que em final de plano a lagoa deverá passar por remoção de lodo a cada 6 anos, que é quando sua altura útil reduzirá de 1 metro para 0,8 metros.

Acúmulo de lodo
Taxa de acúmulo de lodo	0,03	m³/hab.ano
Número de pessoas	6404	hab
Acúmulo de lodo	192,1	m³/ano
Espessura em 1 ano	0,0	m/ano
espessura em 6 anos	0,2	m

5.9 Sistema de desinfecção

Como o destino do efluente será o lançamento em corpo d’água, é necessário realizar a desinfecção do efluente para reduzir a carga de patógenos presente e minimizar o risco de contaminação da população que entrar em contato com o rio.

5.9.1 Volume mínimo do tanque de contato

Volume mínimo do tanque de contato
𝑉 ú𝑡𝑖𝑙 = 𝑄 𝑥 𝑡
Q - vazão máxima horária	94,57	m³/h
t - tempo de contato adotado	0,50	horas
V útil - volume mínimo	47,29	m³

Determinaçao do número de chicanas
Largura	2,5	m
Comprimento	2,5	m
Altura	1,0	m
Volume das chicanas	6,3	m³
Número de chicanas calculado	7,57	Unid.
Número de chicanas adotado	10	Unid.
Volume do clorador	62,5	m³
Tempo de detenção final	40	min

Para desinfecção se propõe o uso de duas bombas dosadoras de cloro, sendo uma em uso e uma reserva.

5.10 Desempenho do Sistema

Conforme se observa o projeto a ETE proposta possui, em condições ideais, o potencial de remoção de DBO de 70% no UASB, aproximadamente 75% na lagoa aerada de leito fixo e de aproximadamente 30% na lagoa facultativa, gerando, portanto, uma eficiência final de 95%.

Desempenho do Sistema
	Carga entrada	Carga saída	Concentração Entrada	Concentração Saída	Eficiência
	kg	kg	mg/l	mg/l
DBO	510,5	26,6	352,0	18,4	95%
DQO	1020,9	53,2	704,0	44,4	94%
N Amoniacal	46,4	10,8	32,0	7,4	77%
Fósforo	8,4	2,2	5,8	1,5	74%
Coliformes (NMP/100ml)			1,0E+08	1,0E+03	99,999%

5.11 Emissário de chegada e saída da ETE

Os cálculos executados encontram-se na planilha de cálculo do Anexo I, sendo apresentados a seguir as condições e equações consideradas.

5.11.1 Declividade da tubulação

Conhecida a vazão e as cotas do terreno pelo qual passará o emissário, pode-se determinar a declividade a ser adotada, considerando a disposição normativa de que a declividade mínima forneça tensão trativa igual ou superior a 1,0 Pa e a máxima permita velocidade não superior a 5 m/s. Sendo utilizado para cada trecho:

Declividade mínima

𝐼𝑚í𝑛 = 0,0055 𝑥 𝑄−0,47

Imín - declividade mínima (m/m)

Q - vazão (l/s)

* Imín para tensão trativa média ≥ 1,0 Pa

Declividade máxima

𝐼𝑚á𝑥 = 4,65 𝑥 𝑄−0,67

Imáx - declividade máxima (m/m)

Q - vazão (l/s)

* Imín para velocidade máxima de 5,0 m/s

5.11.2 Diâmetro da tubulação

Os emissários são projetados para funcionar como condutos livres, por isso considera-se uma lâmina de água máxima correspondente a 75% do diâmetro. Sendo o cálculo por trecho:

Diâmetro mínimo

𝑛 𝑥 𝑄 3/8

𝐷 =   𝑖

𝑘1

D - diâmetro da tubulação (m)

n - coeficiente de Manning = 0,013

k1 - coeficiente da seção circular = 0,624 (para y/D 0,75)

i - inclinação da tubulação (m/m)

5.11.3 Verificação da tubulação

Uma vez determinado o diâmetro adotado, deve-se verificar em relação à velocidade – e sendo a velocidade superior à crítica admite-se lâmina d’água máxima de 50%, assegurando-se a ventilação – e a tensão trativa. Os cálculos por trecho que se seguem:

Velocidade crítica

𝑉𝑐 = 6 𝑔 𝑥 𝑅ℎ 0,5

Vc - velocidade crítica (m/s)

g - aceleração da gravidade = 9,81 m/s²

Rh - raio hidráulico

Velocidade no trecho

𝑅ℎ2/3 𝑥 𝑖

𝑉 =

𝑛

V - velocidade no trecho

Rh - raio hidráulico

i - inclinação da tubulação (m/m)

n - coeficiente de Manning = 0,013

* Para velocidade superior a Vc adotar y/D máx de 0,5

Tensão trativa

𝜎 = 10000 𝑥 𝑅ℎ 𝑥 𝑖

s - tensão trativa (Pa)

Rh - raio hidráulico

i - inclinação da tubulação (m/m)

* tensão trativa média ≥ 1,0 Pa

6 CONCLUSÃO

Este projeto parte de uma necessidade e compromisso do município em adequar a lagoa existente e que, para isso, a proposta apresentada considerou viabilizar financeiramente essa execução, pois entende-se que de imediato não seria possível realizar todas as etapas para um sistema ideal.

Com a implantação dos reatores UASB seguidos de lagoa aerada de leito fixo, lagoa facultativa e tanque de contato é estimado conseguir uma eficiência de remoção de DBO de 95%, superando os 80% determinados pela legislação.

É importante destacar que a concepção do sistema foi feita com ciência dos resultados do estudo de diluição e autodepuração apresentado em anexo para o ponto de lançamento. Porém considerado que este projeto já parte de uma necessidade e compromisso do município em adequar sua ETE existente e, que para tanto, seria necessário viabilizar a obra quanto a prazo e custo de execução entendeu-se que não é possível realizar todas as etapas para um sistema ideal.

Portanto, considera-se tecnicamente plausível a adequação no sistema composto por reatores UASB, lagoa aerada de leito fixo e lagoa facultativa e tanque de contato entendido que pelos cálculos teóricos a eficiência na remoção da carga orgânica seria da ordem de 95% (superior ao mínimo legal de 80% para padrão de lançamento) e a remoção de coliformes totalmente satisfatória acima dos 99,999%.

Ainda cabe destacar que como a cinética das lagoas facultativas pós reatores UASB e lagoa aerada de leito fixo não é apresentada em normas e bibliografias tradicionais é possível nas campanhas de monitoramento sejam averiguadas eficiências ainda maiores que as teóricas.

Dado o apresentado, sugere-se a avaliação deste projeto como uma primeira iniciativa de adequação da situação do tratamento de esgotos municipal, condicionando-se renovações à campanhas de análise do efluente e do rio a montante e jusante do lançamento e, sendo verificado necessário nesta ocasião, poderiam ser solicitados tratamentos complementares para uma segunda melhoria da ETE.

7 RESUMO DO SISTEMA

Gradeamento
Largura do canal	0,3	m
Extensão do canal	4,5	m
Tipo de grade média - espaçamento	3,0	cm
Tipo de grade fina - espaçamento	1,0	cm
Altura das grades	1,1	m
Caixa de areia
Largura do canal	0,4	m
Extensão do canal	4,5	m
Profundidade	0,3	m
Calha Parshall
Modelo	3	"
Rebaixo Z	0,08	m
Estação Elevatória de Esgoto Bruto (EEE)
Volume	7,07	m³
Diâmetro	3,0	m
Altura útil	1,0	m
Reator anaeróbio - UASB
Diâmetro	4,42	m
Altura útil	6,0	m
Quantidade	6	Unid.
Tempo de detenção	9,1	horas
Produção de lodo por reator	17,87	kgSST/dia
Produção de biogás	44,60	m³/dia
Eficiência calculada	77%
Eficiência esperada	70%
Sistema aeróbio - Lagoa aerada de leito fixo
Volume	927,9	m³
Quantidade	1,0	Unid.
Vazão de ar no sistema	7656,8	m³/dia
Eficiência esperada	75%
Sistema aeróbio - Lagoa facultativa
Volume	6401,1	m³
Quantidade	1,0	m
Tempo de detenção	4,4	dias

Eficiência esperada	30%
Sistema de Desinfecção
Volume	62,5	m³
Número de chicanas	10,0	Unid.
Comprimento das chicanas	2,5	m
Largura das chicanas	2,5	m
Tempo de detenção	40	min
Sistema de lodo - Lagoa de lodo
Volume lagoa	950,2	m³
Quantidade	1,0	Unid.
Eficiência de remoção de DBO do sistema
Eficiência de remoção de DBO	95%

8 LISTA DE EQUIPAMENTO

Gradeamento
Grade média
Espaçamento	3,0	cm
Largura	0,3	m
Comprimento	1,1	m
Grade fina
Espaçamento	1,0	cm
Largura	0,3	m
Comprimento	1,1	m
Cesto de retenção de sólidos
Quantidade	2	Unid.
Largura	0,3	m
Profundidade	0,2	0,2
Caixa de areia
Comportas
Quantidade	2	Unid.
Largura	0,4	m
Altura	1,0	m
Medidor de vazão
Calha Parshall
Quantidade	2	Unid.
Modelo	3	"
EEE
Bomba submersível
Quantidade	3	Unid.
Xxxxx	Xxxxxxxxx
Modelo	BCS - 365
Potência	10	cv
Vazão	128,0	m³/h
Pressão de serviço	17,2	mca
Controle de nível	Boia de nível
Peneira estática
Quantidade	6	Unid.
Tratamento anaeróbio
UASB
Quantidade	6	Unid.
Modelo	UASB 250
Capacidade de tratamento	241,7	m³/dia

Tratamento aeróbio
Compressor de canal lateral para a lagoa aerada de leito fixo
Quantidade	3	Unid.
Marca	Vazflux
Modelo	2 VF 145/450/2,55
Requisito de oxigênio	7656,8	m³/dia
Lâmina d'água	0,8	m
Potência	3,42	cv
Desinfecção
Bomba dosadora
Quantidade	2	Unid.
Marca	EMEC
Modelo	FCE 0505 PVDF
Potência sugerida	12	W
Vazão	5	l/h
Pressão de serviço	5	bar
Gerador de energia
Gerador de energia
Quantidade	1	Unid.

ANEXO I – EMISSÁRIO DE CHEGADA

Trecho	Extensão trecho (m)	Cota terreno montante (m)	Cota terreno jusante (m)	Declividade terreno (m/m)	Cota tubulação montante (m)	Cota tubulação jusante (m)	Pronfud. (m)	Declividade tubulação (m/m)	Diâmetro adotado (mm)	y/d	Velocidade trecho (m/s)	Velocidade crítica trecho (m/s)	Tensão trativa (Pa)
PV01 - PV02	60	421,0	421,00	0,0000	420,50	420,27	0,73	0,004	250	0,625	0,81	5,01	2,72
PV02 - PV03	30	421,0	421,00	0,0000	420,27	420,20	0,80	0,002	250	0,750	0,66	5,16	1,76
PV03 - PV04	16,8	421,0	421,00	0,0000	420,20	420,10	0,90	0,006	250	0,550	0,97	4,84	3,94
PV04 - CHEG. TP	23,3	421,0	421,00	0,0000	420,10	420,00	1,00	0,004	250	0,625	0,89	4,95	2,98

ANEXO II – EMISSÁRIO DE SAÍDA

Trecho	Extensão trecho (m)	Cota terreno montante (m)	Cota terreno jusante (m)	Declividade terreno (m/m)	Cota tubulação montante (m)	Cota tubulação jusante (m)	Pronfud. (m)	Declividade tubulação (m/m)	Diâmetro adotado (mm)	y/d	Velocidade trecho (m/s)	Velocidade crítica trecho (m/s)	Tensão trativa (Pa)
PV01 - DISSIP.	27,9	421,0	417,20	0,1362	418,70	417,00	1,70	0,061	200	0,475	2,52	4,14	29,61

56

ANEXOS III E IV – ANÁLISES DA ETE EXISTENTE E DADOS DE VAZÃO DO

MUNICÍPIO DE BRAÚNA