O município de Boa Vista/RR tem uma população de 450.000 habitantes e pretende tratar todo o esgoto gerado numa ETE por meio de lagoas de estabilização. A área total disponível é de 12,50 ha. O engenheiro responsável dispõe apenas do consumo per capita de esgoto 200L/hab.dia e uma carga orgânica de 54gDBO/hab.dia. No seu projeto ele pretende dimensionar 2 lagoas anaeróbias, 3 lagoas facultativas e 3 de maturação, conforme Figura 01. Considere para efeito de dimensionamento os seguintes dados:
Temperatura do esgoto (T) =29^{\circ} \mathrm{C}
A eficiência total das lagoas anaeróbias será de 60 \%
Taxa de aplicação volumétrica \left(\mathrm{L}_{\mathrm{v}}\right)=0,30 \mathrm{kgDBO} / \mathrm{m}^{3}
Taxa de aplicação superficial \left(\mathrm{C}_{\mathrm{s}}\right)=220 \mathrm{kgDBO} / \mathrm{ha} . \mathrm{d}
Adote para as lagoas anaeróbias, facultativas e maturação as profundidades de 5 \mathrm{~m} ; 2 \mathrm{~m} e 1,5 \mathrm{~m} respectivamente
As lagoas anaeróbias, facultativas e maturação serão retangulares e assumem as seguintes relações L/B iguais a 2; 2,5 e 2,5 respectivamente
A lagoa facultativa assume o regime de mistura completa
Coeficiente de reaeração \mathrm{k}=0,27 \mathrm{~d}^{-1}\left(20^{\circ} \mathrm{C}\right)
O Tempo de Detenção Hidraúlica (TDH) para as lagoas de maturação serão de 4dias/lagoas de maturação
Considere para a área total da ETE um adicional de 30% para áreas de acesso entre lagoas e outras finalidades.
Figura 01 - Sistema proposto para o dimensionamento da ETE.
Determine:
a) As dimensões das lagoas anaeróbias, facultativas e maturação.
b) A área necessária para a ETE, atende a área hoje disponível? Justifique. Explique se há necessidade do engenheiro ter projetado lagoas tipo anaeróbias para esta ETE para a cidade de Boa Vista/RR.
Passo 1
Vamos resumir o que temos e o que vamos usar.
– População P=450\,000 hab.
– Vazão específica de esgoto q=200 L/hab\cdot d, logo a vazão média diária é
– O sistema proposto tem 2 lagoas anaeróbias, 3 facultativas e 3 de maturação.
– Dados de projeto: \bullet Anaeróbias: taxa volumétrica L_v=0{,}30 kg DBO/m^{3} \cdotd e profundidade H=5 m; \bullet Facultativas: taxa superficial C_s=220 kg DBO/ha\cdot d e profundidade H=2 m, regime mistura completa; \bullet Maturação: tempo de detenção hidráulica \mathrm{TDH}=4 d e profundidade H=1{,}5 m.
– Relações L/B: anaeróbias =2, facultativas =2{,}5, maturação =2{,}5.
– Adicional de 30\% de área para acessos.
Conteúdo aplicado: dimensionamento de lagoas por cargas volumétrica (anaeróbias), superficial (facultativas) e TDH (maturação).
Passo 2
Dimensionar as duas lagoas anaeróbias por carga volumétrica. A carga orgânica total entra nas anaeróbias:
M_{\rm in}=24\,300\\ \text{kg/d}.
Para taxa volumétrica L_v=0{,}30 kg/m^{3} \cdotd temos o volume total
B=\sqrt{\frac{80\,000}{2{,}5}}\approx178{,}9\\ \text m, \quad L=2{,}5B\approx447{,}3\\ \text m.
Passo 5
Somando as áreas de piso:
– Anaeróbias: 2\times0{,}81=1{,}62\\ \text{ha}.
– Facultativas: 3\times14{,}73=44{,}19\\ \text{ha}.
– Maturação: 3\times8=24\\ \text{ha}.
Total sem acessos:
1{,}62 +44{,}19 +24 =69{,}81\\ \text{ha}.
Com +30\% para circulação e edifícios:
69{,}81\times1{,}30 \approx90{,}75\\ \text{ha}.
Passo 6
Comparando com a área disponível de 12{,}50\\ \text{ha}, vemos que precisaríamos de cerca de 90{,}8\\ \text{ha}. Portanto, não atende ao espaço hoje disponível.
Quanto à utilidade das lagoas anaeróbias: elas removem 60\% da carga orgânica inicial, reduzindo a DBO que chega às facultativas de 24\,300 kg/d para 9\,720 kg/d. Sem as anaeróbias, a área das facultativas sozinha subiria para
\frac{24\,300}{220}\approx110{,}45\\ \text{ha},
bem acima dos 44{,}2\\ \text{ha} calculados com pré-tratamento anaeróbio. Logo, a inclusão das lagoas anaeróbias é importante para reduzir bastante o tamanho das lagoas seguintes.
b) Área total com 30\% de acessos: \approx90{,}8\\ \text{ha}, bem acima dos 12{,}5\\ \text{ha} disponíveis. Portanto não atende ao espaço atual. As lagoas anaeróbias são justificadas pois reduzem em 60% a carga orgânica antes das facultativas, diminuindo drasticamente a área necessária nas etapas seguintes.