Aplicação de modelos matemáticos para definição de parâmetros hidráulicos e cinéticos de tanques sépticos

Abstract

Resumo: A realidade mundial atual revela um cenário preocupante quanto às condições de saneamento básico de grande parcela da população. O tanque séptico se apresenta como uma opção para reduzir a carência no âmbito do tratamento de esgotos, não pela sua eficiência (que é reconhecidamente baixa se comparada a outros sistemas), mas sim, pela sua simplicidade de instalação e operação. Neste estudo foi desenvolvido um experimento em escala reduzida, no qual se projetou um tanque séptico para atender uma comunidade de 250 pessoas. Este tanque, em escala de bancada, (com volume de 27 litros) foi operado por um período de cinco meses utilizando esgoto sintético como efluente e sendo gerada uma base de dados aferidos laboratorialmente. Foram efetuadas análises físico-químicas na entrada e na saída do tanque séptico para cinco distintos tempos de detenção (12, 15, 18, 21 e 24 horas). Dentre os indicadores aferidos, a matéria orgânica (representada pela DBO e DQO) foi o de maior interesse para a pesquisa. Buscou-se obter valores para a constante cinética química de degradação e para a definição do regime hidráulico dentro do tanque a partir dos indicadores mensurados de remoção da matéria orgânica. Associando-se os regimes hidráulicos clássicos de literatura (mistura completa, fluxo disperso e fluxo em pistão), a consideração do efeito da temperatura através da equação de Van’t Hoff Arrhenius, um padrão estatístico de verificação (Estimativa Padrão do Erro) e a base de dados extraída do modelo reduzido foram obtidos valores para a constante cinética química e para o regime hidráulico, após diversas iterações entre as variáveis. O regime que melhor representou o processo de estabilização da matéria orgânica do efluente em estudo no tanque séptico foi o fluxo em pistão. De posse dos parâmetros cinéticos e hidráulicos recém obtidos, desenvolveu-se um modelo de dimensionamento de volumes para tanques sépticos. Esse modelo, apesar de apenas permitir compor a parcela destinada à reação e decantação do volume necessário, apresentou valores próximos ao da NBR 7229/93. Com os resultados obtidos neste trabalho se pretende contribuir no aperfeiçoamento do tanque séptico.

Abstract: The current world-wide reality discloses to a preoccupying scene about the basic sanitation of great parcel of the population. The septic tank shows up as an option to reduce the lack of sewage treatment. Not for its efficiency (that admittedly low it is compared with other systems), but yes, for the its simplicity of installation and operation. An experiment in reduced scale was developed, in which if it simulated a septic tank that took care of a community of 250 people. The tank in reduced scale (with volume of 27 liters) runs for 5 months using synthetic sewage providing a database. Physicist and chemistries analyses were done in the entrance and the exit of the septic tank for five distinct times of detention (12, 15, 18, 21 and 24 hours). Amongst the done analyses, the organic substance (represented for the BOD and COD) is the biggest interest in this research. Searches from the analyses of organic substance removal were made to look for the chemical kinetic constant of degradation and for the tank hydraulical regimen. Associating classics hydraulical flows of literature (complete mixture, dispersed flow and plug flow), the consideration of the temperature effect through the Van't Hoff Arrhenius’ equation, a statistical standard of verification (Estimative Error Standard) and the extracted database of the reduced model, values for the chemical kinetic constant and the hydraulical flow were gotten (after some iterations between the variables). The flow that better represents the process of cleaning the effluent, concerning the organic load removal, in the septic tank showed to be the plug flow. With the just gotten kinetic and hydraulical parameters, a model of volumes sizing for septic tanks was developed. This model, although to only allow composing the volume destined to the reaction and decantation, got values next to the one on NBR 7229/93. This work intends to contribute in the improvement of the septic tank from the studied parameters.