Comece pela população, não pelo equipamento
Uma estação em contêiner é dimensionada sobre duas cargas — vazão hidráulica e carga orgânica — e o lado hidráulico parte das pessoas atendidas. A prática nacional converte o consumo doméstico de água em vazão de esgoto com uma regra fixa: a dotação combinada de esgoto doméstico é 90% da dotação local de consumo de água (GB 50014-2021 §4.1.14). As próprias dotações de consumo per capita são faixas definidas por zona de disponibilidade hídrica e porte da cidade, de 50 L por pessoa por dia na faixa mais baixa a 320 L por pessoa por dia na mais alta.
Projetos de exportação muitas vezes partem de uma única convenção nacional. O British Water Flows and Loads adota 150 L por pessoa por dia para o Reino Unido; os números da US EPA são cerca de 170 L por pessoa por dia como típico residencial, com o projeto frequentemente adotado como 284 L por pessoa por dia. A questão não é qual número está certo em abstrato. É que a dotação precisa corresponder à região do projeto e ser declarada antes de qualquer multiplicação.
- Confirme a população atendida, incluindo o crescimento previsto para o local.
- Adote a dotação de consumo de água da região do projeto e da zona de disponibilidade hídrica.
- Aplique a regra de conversão para chegar à dotação combinada de esgoto doméstico.
Da dotação per capita à vazão média diária
A vazão média diária é a população multiplicada pela dotação per capita de esgoto. O exemplo do gráfico população-capacidade usa Zona 2, cidade de porte médio e 120 L por pessoa por dia: convertidos a 90%, são 108 L por pessoa por dia de esgoto, e uma população atendida de 10000 pessoas dá uma vazão média diária de cerca de 1080 m³ por dia. Esse número é uma média, e uma média ainda não é uma vazão de projeto.
Onde a população não é o fator determinante — um distrito industrial, uma fábrica de alimentos, um hospital —, a vazão vem do hidrômetro ou do briefing de processo, e a rota per capita é apenas uma verificação cruzada.
Aplique o fator de pico Kz
As estações não recebem vazão em uma média constante. O fator de variação de tempo seco Kz escala a vazão média diária até o pico, e tanques e tubulações são dimensionados pelo pico. A Tabela 4.1.15 da GB 50014-2021 dá Kz de 2.7 a 5 L/s, caindo para 2.4 a 15 L/s e 1.9 a 100 L/s até 1.5 a 1000 L/s e acima; vazões intermediárias são interpoladas.
Duas ressalvas acompanham essa tabela. A edição de 2021 elevou esses fatores: a edição de 2006, substituída, usava valores de 2.3 até 1.3, e muito material publicado ainda cita o conjunto antigo. Separadamente, a convenção do Oriente Médio é outra — o guia de projeto da MEWA saudita usa 1.6 para grandes cidades e 2.2 para vilas e municípios. Um cálculo de exportação deve declarar qual convenção segue.
Verifique a carga orgânica, não só a vazão
Uma estação pode estar hidraulicamente correta e ainda assim subdimensionada, porque a biologia é dimensionada pelo que a água carrega. As concentrações de esgoto municipal são publicadas como estatísticas do setor, e não como valores normativos: um levantamento nacional de 127 estações de tratamento dá DQO média de 220 mg/L, DBO₅ de 81.6 mg/L e sólidos suspensos de 148.5 mg/L, com os valores do percentil 80 listados separadamente. A prática comum de projeto fica acima dessas médias, em 250–450 mg/L de DQO e 100–200 mg/L de DBO₅.
Água residuária industrial é um caso à parte. Quando uma corrente de efluente carrega carga orgânica alta — o processamento de alimentos é o exemplo usual —, a carga orgânica governa o tamanho da estação, e o pré-tratamento é definido antes de dimensionar o estágio biológico.
Transforme a vazão de projeto em volume de tanque
O volume do tanque decorre da vazão e do tempo de residência que o processo exige: V = Q × TDH. O tempo de detenção hidráulica é definido por função de cada tanque. A prática nacional dá 1–2 h para o tanque anaeróbio e 0.5–3.0 h para o tanque anóxico, com tempo de retenção de sólidos de 3.5–7.0 dias quando a remoção de fósforo é o objetivo principal. Quando se usa aeração prolongada, o guia do Oriente Médio dá tempo de aeração de 18–36 h e idade do lodo de 10–30 dias.
Dimensionar pela vazão de pico é a escolha conservadora para tanques que precisam passar o pico, enquanto um estágio biológico projetado por carga costuma ser dimensionado pela vazão média. Qualquer que seja a escolha, ela deve ser declarada, porque as duas respostas são diferentes.
Do volume à área ocupada e ao tipo de contêiner
Os volumes então se tornam área ocupada. Uma unidade única em contêiner cobre uma vazão de projeto de 0.5–15 m³/h, ou 12–360 m³/dia, e o equipamento montado vai de cerca de 3 × 1.5 × 2 m a 16 × 3 × 3.5 m, dependendo da capacidade. A extremidade maior dessa faixa não viaja em um contêiner seco padrão, cuja largura interna é de apenas 2.352 m, e são a largura e a altura que decidem a rota de embarque, não o volume.
É por isso que o dimensionamento termina em uma verificação de carregamento, e não em um pedido de compra. A capacidade necessária decide quantas unidades a estação precisa; as dimensões de cada unidade decidem se ela embarca em contêiner seco, em contêiner open-top ou flat-rack, ou como carga fracionada. Só quando essas duas respostas concordam a estação está pronta para ser cotada.