Ciências do Ambiente

Transcrição

1 Universidade Federal do Paraná Engenharia Civil Ciências do Ambiene Aula 25 O meio aquáico IV: Auodepuração Prof.ª Heloise Knapi

2 Auodepuração de rios

3 Auodepuração de rios

4 Cinéica da desoxigenação O conceio da DBO represena: Tano a maéria orgânica, quano o consumo de oxigênio (unidade massa de oxigênio por unidade de volume: mg O 2 /) Duas condições disinas: DBO remanescene: Concenração da maéria orgânica remanescene na massa líquida em um dado insane (maéria orgânica não consumida) DBO exercida: Oxigênio consumido para esabilizar a maéria orgânica aé ese insane

5 Cinéica da desoxigenação Progressão da DBO ao longo do empo, segundo os dois conceios: y DBO exercida Consumo acumulado de oxigênio y DBO remanescene Progressão emporal da oxidação da maéria orgânica. DBO exercida = oxigênio consumido (acumulado) DBO remanescene = DBO resane ao longo do empo

6 Cinéica da desoxigenação A cinéica da reação da maéria orgânica remanescene (DBO remanescene) se processa segundo uma reação de primeira ordem d d = Concenração de DBO remanescene (mg/) = consane de desoxigenação; = empo (dia)

7 Cinéica da desoxigenação d d d d DBO remanescene e é a DBO remanescene em um empo qualquer; é a DBO imediaamene após o pono de lançameno, ou seja, DBO remanescene no empo = = coeficiene de desoxigenação;

8 Cinéica da desoxigenação y y e y é a DBO exercida em um empo (mg/) (diferença enre a quanidade de oxigênio dissolvido consumido desde o insane inicial aé o insane ) é a DBO imediaamene após o pono de lançameno, ou seja, DBO remanescene no empo =. Também denominada de demanda úlima (represena a DBO oal ao final da esabilização) = coeficiene de desoxigenação;

9 Cinéica da Desoxigenação Coeficiene de desoxigenação: Função das caracerísicas da maéria orgânica, da emperaura e presença de subsâncias inibidoras; Os valores obidos em laboraório não necessariamene represenam a condição do corpo hídrico (apenas rios lenos e profundos). Valores ípicos de em condições de laboraório (base e, 2ºC) Origem da M. O. K (dia - ) Rios com águas limpas,8,2 Efluene secundário,2,24 Efluene primário,3,4 Água residuária de baixa concenração,3,4 Água residuária concenrada,35 -,45 Fone: Adapado de Von Sperling (26)

10 Cinéica da desoxigenação Influência meabolismo microbiano Taxas de esabilização da maéria orgânica Relação enre a emperaura e a axa de desoxigenação pode ser expressa por: K T = K (2) x θ (T 2) Em que: K T = K a uma emperaura T qualquer (dia - ) K (2) = K à emperaura T= 2º C (dia - ) T = emperaura do líquido (ºC) θ = Coeficiene de emperaura (valor empregado,47)

11 Exemplo DBO e lançameno de efluene A inerpreação de análises de laboraório de uma amosra de água de um rio a jusane de um lançameno de esgoos conduziu aos seguines valores: coeficiene de desoxigenação =,25 d -, demanda úlima = mg/. Calcular a DBO exercida a, 5 e 2 dias. y e

12 Exemplo DBO e lançameno de efluene Resolução: - Para = dia y,25* e e 22 mg/ - Para =5 dias y 5,25*5 e e 7 mg/ - Para =2 dias y 2,25*2 e e 99 mg/

13 Exemplo DBO e lançameno de efluene Resolução:

14 Balanço de massa Vazão de diluição Senido do escoameno Monane Jusane

15 Exemplo Concenração da misura Uma bacia conribuine com 2 mil habianes lança seus esgoos sem qualquer raameno a um pequeno afluene do Rio Iguaçu. A vazão correspondene de esgoo é de 352 m³/d e a DBO do esgoo bruo é de 4 mg/. A esa conribuição junam-se os despejos de uma indúsria química orgânica com vazão de 85 m³/d e DBO brua de 9 mg/, cujo raameno, na própria indúsria, reduz em 9% a poluição orgânica (DBO). O rio, anes de receber esas conribuições poluenes, em vazão de 2 m³/s e DBO de 6 mg/. Calcular as novas caracerísicas do rio na região de misura.

16 Cinéica da desoxigenação Cinéica da reaeração

17 Cinéica da reaeração Trocas gasosas na inerface gás-líquido íquido deficiene de gás Sisema em equilíbrio Equilíbrio Dinâmico define a Concenração de Sauração (C s )

18 Esgoos OD (m/) Curso d água C S D o C o D c C o C c o c Tempo ou disância (m) Ponos caracerísicos da curva de depleção de OD

19 Cinéica da reaeração Caracerizada por uma reação de primeira ordem dd d 2 D D = défici de oxigênio dissolvido, ou seja, a diferença enre a concenração de sauração (Cs) e a concenração exisene em um empo (C), em mg/ = empo (dia) 2 coeficiene de reaeração (d - )

20 Cinéica da reaeração Coeficiene de reaeração: 2 Caracerísicas hidráulicas do canal (profundidade e declividade), presença de surfacanes, parículas suspensas, ação do veno e da emperaura da água; Valores ípicos de 2 (base e, 2ºC) Corpo d água K 2 (dia - ) Profundo / Raso Pequenas lagoas,2,23 Rios vagarosos, grandes lagos,23,37 Grandes rios com baixa velocidade,37,46 Grandes rios com velocidade normal,46,69 Rios rápidos,69,5 Corredeiras e quedas d água >,5 >,6 Fone: Adapado de Von Sperling (26)

21 Cinéica da reaeração Coeficiene de reaeração: 2 Deerminação in siu Méodos esaísicos Valores médios abulados Esudo com raçadores : deerminação da dispersão longiudinal e do coeficiene de reaeração

22 Cinéica da desoxigenação Cinéica da reaeração d d dd d 2 D ocasiona redução de OD (uilizado na oxidação) ocasiona aumeno de OD (redução do défici)

23 Dessa maneira, os dois processos podem ser agrupados em uma única equação: dd d 2D Aumeno de OD Reduz o défici Redução de OD Aumeno do défici

24 dd d 2D dd 2D e d e e D e 2 D 2 2

25 Curva de depleção do oxigênio dissolvido D e e e D A curva de concenração de OD pode ser obida direamene desa equação, sabendo-se que: S D C OD S S e C C e e C C 2 2 2

26 Esgoos OD (m/) Curso d água C S D o C o D c C o C c o c Tempo ou disância (m) Ponos caracerísicos da curva de depleção de OD

27 Concenração críica de oxigênio Concenração críica: idenificação da necessidade ou não do raameno de esgoo O raameno, quando necessário, deve ser implemenado com uma eficiência na remoção de DBO suficiene para garanir que a concenração críica de OD seja superior ao valor mínimo permiido pela legislação (padrão para lançameno de corpos d água)

28 Curva de depleção do oxigênio dissolvido S S e C C e e C C Cálculo do perfil de oxigênio dissolvido em função do empo Cálculo do empo críico (empo que ocorre a concenração mínima de oxigênio dissolvido) ln C C S c

29 Curva de depleção do oxigênio dissolvido Cálculo do défici críico Dc e 2 Cálculo da concenração críica de oxigênio C C C S D C Tempo de percurso x U x é a disância a jusane do pono de lançameno (m) U é a velocidade média do rio (m/s)

30 Exemplo Decaimeno de OD Um rio que escoa com uma velocidade de m/d apresena uma concenração de oxigênio dissolvido de 5 mg/ e DBO úlima de 25 mg/ a uma disância x= m, ou seja, imediaamene a jusane de uma descarga de resíduos. O resíduo em um coeficiene de decaimeno de DBO, K, de,2/dia. O curso d água em um coeficiene de reaeração K2 de,4/dia e a concenração de sauração de oxigênio dissolvido é 9 mg/. a) Qual é o défici inicial de oxigênio dissolvido? b) Qual é a localização do pono críico, em empo e disância? c) Qual é o défici de oxigênio dissolvido no pono críico? d) Qual é a concenração de oxigênio dissolvido no pono críico?

31 Esgoos Drenagem urbana Indúsria Esgoos OD (m/) Curso d água Tempo ou disância (m) Balanço de massa das enradas e saídas no sisema