Dimensionamento de Filtro Anaeróbio: Guia Completo para Iniciantes com exemplo no final

 

Dimensionamento de Filtro Anaeróbio: Guia Completo para Iniciantes

Introdução:

Os filtros anaeróbios são uma solução natural e eficiente para o tratamento de efluentes domésticos e industriais. Dimensioná-lo corretamente é crucial para garantir sua eficiência e a qualidade da água tratada.

Neste guia completo, você aprenderá:

• O que é um filtro anaeróbio e como funciona.
• As vantagens e desvantagens do uso de filtros anaeróbios.
• Os fatores que influenciam o dimensionamento do filtro anaeróbio.
• As etapas para calcular o volume do filtro anaeróbio.
• Como determinar as dimensões do filtro anaeróbio.
• Dicas e considerações importantes para a construção do filtro anaeróbio.

O que é um Filtro Anaeróbio?

Um filtro anaeróbio é um sistema de tratamento de água que utiliza micro-organismos anaeróbios para degradar a matéria orgânica presente nos efluentes. O processo ocorre sem a presença de oxigênio, resultando na produção de biogás e água tratada.

Vantagens:

• Eficiência: Alta capacidade de remoção de matéria orgânica e nutrientes.
• Sustentabilidade: Baixo consumo de energia e produção de biogás como subproduto.
• Baixo custo: Construção e operação simples e econômica.

Desvantagens:

• Tempo de retenção: Necessário tempo de retenção hidráulico adequado para o processo anaeróbio.
• Sensibilidade: Suscetível a mudanças na temperatura, pH e carga orgânica do efluente.
• Produção de biogás: Requer cuidados na manipulação e armazenamento do biogás.

Fatores que Influenciam o Dimensionamento:

• Vazão de efluente: Volume de água a ser tratado diariamente.
• Carga orgânica: Concentração de matéria orgânica no efluente.
• Eficiência desejada: Nível de tratamento desejado para a água.
• Tipo de filtro anaeróbio: Diferentes tipos possuem diferentes características e necessidades de dimensionamento.

Etapas para Calcular o Volume do Filtro Anaeróbio:

1. Determinar a vazão de efluente.
2. Definir a carga orgânica a ser removida.
3. Escolher o tipo de filtro anaeróbio.
4. Utilizar a fórmula específica para o tipo de filtro escolhido.

Fórmulas para Cálculo de Volume:

• Filtro anaeróbio de fluxo ascendente: Volume = Vazão de efluente x Tempo de retenção hidráulica / Área do filtro

• Filtro anaeróbio de leito fluidizado: Volume = Vazão de efluente x Tempo de retenção hidráulica / (Carga orgânica a ser removida x Eficiência do filtro x Densidade do lodo)

Determinação das Dimensões do Filtro Anaeróbio:

• Altura: Depende do tipo de filtro e do volume calculado.
• Diâmetro ou área: Divida o volume pela altura escolhida.

Dicas e Considerações Importantes:

• Consulte um profissional especializado para garantir o dimensionamento e a construção adequados do filtro anaeróbio.
• Siga as normas técnicas (NBR 7229) para garantir a segurança e eficiência do sistema.
• Localize o filtro anaeróbio em área adequada, com acesso para manutenção e ventilação.
• Realize a manutenção regular do filtro anaeróbio para garantir seu bom funcionamento.

Etapas do dimensionamento:

1. Determinação da carga orgânica:

   • Contribuição per capita: A quantidade de esgoto gerada por pessoa varia de acordo com o padrão de vida e os hábitos de consumo.
   • Carga orgânica total: A carga orgânica total é calculada multiplicando a contribuição per capita pelo número de habitantes.

2. Cálculo do volume útil:

• Fórmula: Vu = 1,6 * N * C * T
• Vu: Volume útil (litros)
• N: Número de habitantes
• C: Contribuição per capita (litros/hab.dia)
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• T: Período de detenção (dias) - Obtido em tabelas normativas como a NBR 7229/1993. 
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3. Escolha das dimensões:

   • Relação altura/largura: Geralmente entre 1:1 e 1:2.
   • Altura máxima: Limitada a 1,2 m para facilitar a operação e manutenção.
   • Considerar: Espaço disponível, tipo de solo, nível do lençol freático.

4. Verificação do volume:

   • Cálculo do volume: Volume = Comprimento * Largura * Altura
   • Comparar: O volume calculado deve ser igual ou superior ao volume útil.

Exemplo Detalhado:

Dados:

• Número de habitantes: 50
• Contribuição per capita: 150 L/hab.dia
• Temperatura média do mês mais frio: 18°C
• Período de detenção (T): 0,67 (obtido em tabela cuja explicação encontra-se mais abaixo)

Cálculos:

Primeiro calcular a vazão = População x Contribuição per capita

Vazão = 50 x 150 = 7500 litros

Verifique que na tabela para encontrar o valor de "T" temos a linha com descrição "de 6.001 a 7500" e fazendo a correspondência para temperatura do mês mais frio = 18 º temos a coluna com descrição "entre 15°C e 25°C", onde neste cruzamento o valor de T corresponde a 0,67

Agora vamos calcular o volume do filtro anaeróbio através da formula abaixo

• Fórmula: Vu = 1,6 * N * C * T

• Volume útil: Vu = 1,6 * 50 * 150 * 0,67 = 8.040 litros
• Dimensões: Vamos aplicar a altura de 1,20 metros para achar á área.
• Transformando o volume de litro para m³ encontramos o valor de 8,04 m³
• Dividindo esse valor temos (8,04/1,2) a área de 6,70 m²
• Agora faremos o comprimento (C = 2xL) igual a duas vezes a largura (L), ou seja L x 2L = 6,70 m², onde temos 2L² = 6,7 que por final encontramos o valor de 1,83 metros para Largura (L)
• Eu particularmente prefiro deixar unidades com finais 5 ou 0 para facilitar a execução, portanto é melhor adotar a unidade superior mais próxima que é 1,85 metros
• Por fim, o comprimeiro é duas vezes a largura, logo C = 2x1,85 = 3,70 metro
• Logo o filtro terá em seu volume útil C = 3,70, L = 1,85 e h = 1,20
• Volume calculado: 3,70 * 1,85 * 1,2 = 8.214 litros que é superior aos 8.040 litros mínimos calculado mais acima.

Abaixo segue umas imagens de outro filtro para se ter uma ideia construtiva de um filtro anaeróbio.

Observações:

• O volume calculado é superior ao volume útil, o que garante uma margem de segurança.
• A escolha das dimensões leva em consideração a necessidade de facilitar a operação e manutenção do filtro.

Materiais e Construção:

• Estrutura: Concreto armado ou blocos de concreto.
• Impermeabilização: Membrana impermeabilizante para evitar vazamentos.
• Leito filtrante: Material granular (pedra britada, areia) para promover a retenção de sólidos e a atividade bacteriana.
• Drenagem: Tubos perfurados para a coleta do efluente tratado.

Conclusão:

Dimensionar um filtro anaeróbio pode parecer complexo, mas com o guia completo acima, você terá as ferramentas e informações necessárias para tomar decisões informadas e garantir um sistema de tratamento de água eficiente e seguro.

Lembre-se:

• A escolha do tipo de filtro anaeróbio e o dimensionamento devem ser feitos por um profissional especializado.
• A construção do filtro anaeróbio deve seguir as normas técnicas e boas práticas de engenharia.

Compartilhe este guia com seus amigos e familiares que também precisam dimensionar um filtro anaeróbio!

Recursos Adicionais:

• NBR 7229: Projeto, construção e operação de sistemas de tratamento de esgoto: https://es.wiktionary.org/wiki/removido
• Dimensionamento de filtros anaeróbios: https://es.wiktionary.org/wiki/removido