Efluente industrial: por que o consumo per capita não dimensiona uma estação

O consumo per capita de água é um valor de projeto municipal

O consumo per capita de água é o volume médio de água que uma pessoa usa em um dia, e é o primeiro termo da cadeia municipal padrão: uma população atendida multiplicada por um consumo per capita dá uma demanda de água; uma parcela dessa demanda retorna ao esgoto; infiltração e aporte são acrescentados; um fator de pico transforma a média diária em uma vazão de projeto. A prática municipal publicada trabalha em faixas da ordem de 100 a 200 litros por pessoa por dia para uma população atendida, e esses valores devem ser lidos como um método de partida, e não como uma especificação, porque o consumo per capita se move com o clima, a renda, a medição e o preço da água.

A cadeia é uma boa peça de engenharia. Cada termo dela pode ser verificado e, para uma área residencial, ela produz uma vazão próxima o bastante para projetar. A dificuldade começa quando a mesma cadeia é aplicada a uma fábrica, porque nenhuma de suas premissas se sustenta.

O que a dotação presume silenciosamente

• Que a água é usada por pessoas, a uma taxa que muda devagar de dia para dia e de estação para estação.
• Que o consumo per capita é semelhante em toda a área atendida, de modo que uma média sobre a área significa algo em qualquer ponto dentro dela.
• Que a parcela da água captada que chega ao esgoto é estável, com o restante indo para irrigação, evaporação, produto ou perda.
• Que a carga por pessoa também é estável, de modo que uma dotação de vazão carrega silenciosamente uma dotação de carga com ela.
• Que o esgoto é um esgoto: uma rede que coleta tudo e o entrega em um lugar, de modo que uma média e um fator de pico juntos descrevem a corrente.

Cada uma dessas é uma descrição justa de um conjunto residencial. Cada uma delas é falsa para uma fábrica com processo úmido.

Um local industrial não tem população

A unidade está errada antes mesmo do número. Uma fábrica usa água em proporção ao que produz. As unidades naturais são metros cúbicos por tonelada de produto, por cabeça de gado processada, por mil contêineres enchidos, por metro quadrado de tecido tingido, por barril de petróleo refinado, por veículo lavado ou por turno trabalhado. Nenhuma delas se converte em pessoas, e a conversão não é o ponto: não há população no local a contar.

Duas estações que fazem o mesmo produto podem diferir em várias vezes no uso de água por tonelada, porque uma resfria com um circuito de recirculação e a outra uma vez só, porque uma limpa com uma mangueira e a outra com uma máquina, porque uma reutiliza a água de enxágue e a outra não. Uma dotação por pessoa não consegue representar essa dispersão. Uma unidade baseada na produção consegue, porque as diferenças vivem no processo produtivo, que é onde a unidade é definida.

Cálculo de vazão de efluente industrial: encontre a unidade que o local tem

Há cinco fontes com que vale construir uma vazão, e um valor defensável costuma vir de duas ou três delas concordando. Um cálculo de vazão de efluente industrial baseado em apenas uma delas é um palpite com uma casa decimal.

• Unidades ligadas à produção — volume por tonelada, por cabeça, por unidade produzida. Disponíveis a partir do plano de produção antes de um único medidor ser lido.
• Um balanço hídrico — toda entrada medida, toda saída medida e a diferença entre elas. A rota mais forte onde o local tem medidores de entrada e algumas semanas de registros.
• Medição no emissário — um medidor de vazão na descarga, registrado ao longo de um ciclo completo de produção e ao longo de uma parada, para que os dias de lavagem apareçam no registro, e não em uma nota.
• Registros de batelada e de caminhão-tanque — cargas entregues ou coletadas, que não aparecem em uma dotação por pessoa de modo algum e que podem ser uma grande parcela da carga de um local pequeno.
• Estimativa de água limpa — a água captada que se perde para produto, evaporação ou resfriamento, subtraída da leitura do medidor, em vez de presumida.

Onde as cinco discordam por mais que uma tolerância de trabalho, a discordância é o achado e deve ser perseguida antes de a estação ser projetada, porque ela geralmente marca uma conexão não medida.

O dimensionamento de uma estação de tratamento de efluente industrial parte da carga

Uma estação biológica é dimensionada pela massa de material que tem de oxidar: quilogramas por dia, que é a vazão multiplicada pela concentração. No dimensionamento de uma estação de tratamento de efluente industrial, duas fábricas que lançam os mesmos cem metros cúbicos por dia podem diferir por uma ordem de grandeza nos quilogramas de carga orgânica que entregam a um tanque de aeração do mesmo tamanho, e a segunda precisa de uma estação diferente.

É aqui que uma dotação por pessoa falha de um modo que uma vazão isolada não falha. A dotação colapsa vazão e carga em um único termo, pessoas, e carrega uma premissa de carga dentro dele. Um local industrial com uma vazão comum e uma carga extraordinária é invisível para ela.

A aritmética que segue é simples: meça ou estime a concentração de cada parâmetro de interesse, multiplique pela vazão e expresse o resultado por dia. Os valores vêm do local, não de uma tabela. O único julgamento é qual dia usar, e a resposta é o dia com a carga mais pesada que a estação tem de sobreviver, e não o dia em que a equipe de amostragem por acaso estava no local.

Vazão de projeto para efluente industrial: o pico vem de um cronograma

Uma vazão de projeto para efluente industrial é tanto um pico quanto uma média, e o pico não é um fator consultado na prática municipal. Ele vem do modo como o local funciona.

• Uma descarga em batelada — um tanque ou vaso de processo esvaziado em vinte minutos, que é uma vazão que nenhuma média diária descreve.
• Limpeza no local e lavagem — um pulso curto e quente com química própria, chegando ao fim de um turno.
• Purga de resfriamento e de caldeira — contínua, quente e com baixa carga orgânica; um problema de vazão e temperatura, e não de tratamento, mas que ainda define o tubo.
• Escoamento de pátio e de telhado — um evento de chuva pode alcançar o emissário carregando o pátio atrás de si, e onde o pátio é sujo ele pertence ao projeto.
• Entregas de caminhão-tanque e cargas rejeitadas — um veículo inteiro esvaziado na obra em uma hora.
• O padrão de turnos — três turnos terminando ao mesmo tempo é um pico diário com um ritmo, e o ritmo é o caso de projeto.

Um fator de pico municipal é derivado da forma de um dia doméstico. Um pico industrial vem de um cronograma, e um cronograma é um documento a ser lido, e não um fator a ser consultado.

Caracterização de efluente industrial: o que medir primeiro

Uma vazão e uma carga são o começo de um projeto, não o todo dele. A caracterização de efluente industrial é a lista abaixo, e cada item dela é medido, e não presumido.

• pH e alcalinidade, registrados como uma faixa ao longo de um turno, e não como um número, porque um processo biológico precisa tanto de um pH tolerável quanto da alcalinidade para mantê-lo.
• DQO e DBO, com a razão entre elas, que diz quanto da carga a biologia de fato consegue alcançar.
• Sólidos suspensos, e do que eles consistem, o que decide se sedimentam, flutuam ou têm de ser peneirados.
• Óleo e graxa, que decide o estágio de pré-tratamento mais frequentemente que qualquer outra medição isolada.
• Nitrogênio e fósforo totais, que definem a função biológica e qualquer dosagem química que a siga.
• Metais pesados e inibidores específicos — solventes, biocidas, fenóis — que decidem se um processo biológico pode ser usado de todo.
• Cloreto, sulfato e condutividade, que agem sobre a biologia e sobre os materiais de que a estação é construída.
• O padrão de batelada, registrado como traços de vazão e concentração em função do tempo, e não como médias.

Amostre o pior caso tão deliberadamente quanto a média. O caso de projeto é a hora em que a estação tem menos capacidade de lidar, e é a hora que uma média nunca descreve.

Onde os valores per capita ainda são a ferramenta certa

Nada do acima torna a dotação por pessoa um número ruim; isso a torna uma resposta a uma pergunta diferente. O esgoto doméstico de um local, e um conjunto residencial, um acampamento ou uma pequena comunidade, é exatamente a vazão para a qual o valor foi escrito. O gráfico de população para capacidade é esse caso, apresentado como uma consulta, e o gráfico de fator de pico é onde sua média diária se torna uma vazão de projeto. O erro não é usar o valor; é usá-lo para a corrente de processo, onde a unidade em que ele é escrito não existe.

Erros comuns

• Multiplicar um número de funcionários por uma dotação por pessoa e chamar o produto de vazão de projeto para uma fábrica com processo úmido.
• Dimensionar pelo dia médio. Uma média esconde a descarga em batelada que decide o volume de equalização e o pico que decide o tubo.
• Tratar vazão e carga como um único problema. Uma estação adequada para a vazão pode ficar uma ordem de grandeza aquém da carga.
• Deixar de fora a água que chega de fora do processo: escoamento de pátio, lavagem de caminhão-tanque, purga e infiltração em uma longa drenagem do local.
• Projetar para hoje. Onde o plano de produção contém uma segunda linha, a vazão e a carga desse plano são as que devem dimensionar.

Autoverificação antes de fixar a vazão

• A vazão é expressa em uma unidade que o local de fato controla — toneladas, cabeças, turnos — e não em uma população que o local não tem?
• O pico é tomado do cronograma do local, incluindo as descargas em batelada, e não de um fator emprestado da prática municipal?
• O dia do pior caso foi amostrado de propósito, no ponto e no momento que decidem o projeto?
• As vazões domésticas do local estão separadas das vazões de processo, para que cada uma seja dimensionada em sua própria base?
• O projeto inclui o plano de produção e o crescimento nele, ou apenas a estação como ela está hoje?

De uma dotação a um projeto

Uma vazão de projeto é uma decisão sobre o que a estação tem de sobreviver, e é tomada a partir dos registros que o local mantém, e não de uma tabela. O guia de seleção e dimensionamento de estações percorre o que decorre de uma vazão, de uma carga e de um local, e a página de processamento de alimentos e bebidas é o mesmo raciocínio levado por uma indústria de processo úmido. O gráfico de população para capacidade continua sendo o ponto de partida certo para vazão doméstica e residencial. A vazão, a carga e o pico em torno dos quais uma estação tem de ser construída são confirmados com a fábrica para o seu processo, e não lidos de um valor geral.