UNIVERSIDADE ESTADUAL VALE DO ACARACentro de Cincias Exatas e TecnolgicasCurso de Engenharia Civil e Ambiental

Ana Julihilda Carneiro de AraujoCarlos Alex Sousa AdrianoFrancisco Ximenes Arago Neto

SANEAMENTO BSICO 2

SOBRAL CE2013

SANEAMENTO BSICO 2

Trabalho apresentado Universidade Estadual Vale do Acara, como requisito parcial para a obteno da aprovao da disciplina de Saneamento bsico 2, ministrada pelo professor Lus Henrique.

SOBRAL CE2013SUMRIO

1. INTRODUO...................................................................................................052. OBJETIVOS........................................................................................................063. METODOLOGIA................................................................................................074. JUSTIFICATIVA................................................................................................085. DESENVOLVIMENTO......................................................................................095.1 TRATAMENTO PRELIMINAR.......................................................................09 5.1.1 GRADEAMENTO..........................................................................................10 5.1.2 CLASSIFICAO E DIMENSES DAS GRADES...................................11 5.1.3 INCLINAO DAS GRADES......................................................................12 5.1.4 CAIXAS DE RETENO DE AREIA..........................................................12 5.1.5 DISPOSITIVOS DE REMOO DE AREIA...............................................14 5.1.6 MEDIO DE VAZES...............................................................................15 5.2 TRATAMENTO PRIMRIO...................................................................16 5.2.1 TIPOS DE DECANTADORES......................................................................176. CONCLUSO.........................................................................................24

LISTA DE FIGURAS

FIGURA 1: sistema de gradeamento do esgoto......................................................................10FIGURA 2: grade mecanizada............................................................................................10FIGURA 3: grade...........................................................................................................12FIGURA 4: caixa de areia com velocidade constante controlada por Calha Parshall......................13FIGURA 5: esquema de tratamento preliminar..............................................................14FIGURA 6: desarenador..................................................................................................14FIGURA 7: decantador circular......................................................................................17FIGURA 8: decantador retangular..................................................................................18

1. INTRODUO No nvel preliminar so utilizadas grades, peneiras ou caixas de areia para reter os resduos maiores e impedir que haja danos as prximas unidades de tratamento, ou at mesmo, para facilitar o transporte do efluente. No tratamento primrio so sedimentados (decantao) os slidos em suspenso que vo se acumulando no fundo do decantador formando o lodo primrio que depois retirado para dar continuidade ao processo. Atravs desse trabalho, vamos falar um pouco sobre uma das etapas de tratamento do esgoto, no nosso caso o Tratamento Preliminar e Primrio. Esses dois tipos de tratamento so basicamente as primeiras etapas em que o esgoto passa em uma estao de tratamento de esgoto (ETE). No pr-tratamento ou tratamento preliminar, o esgoto sujeito aos processos de separao dos slidos mais grosseiros; pelo processo de gradeamento que tem classificaes e dimenses diferentes, aqui tambm so utilizadas caixas para remoo de areia entre outros processos feitos. Aps o tratamento preliminar que ocorrer o tratamento primrio, o tratamento propriamente dito. onde a matria poluente separada da gua por sedimentao. Enfim, ser explanado aqui esses dois processos iniciais.

2. OBJETIVOS Explanar sobre o processo de tratamento preliminar e primria da estao de tratamento de esgoto (ETE).

3. METODOLOGIA As ferramentas usadas para a realizao desse trabalho foram principalmente de pesquisas bibliogrficas provenientes de livros, websites e apostilas.

4. JUSTIFICATIVA A realizao desse trabalho foi pedida pelo o professor Luis Henrique, para que ns, alunos do curso de engenharia civil pudssemos ter um conhecimento maior sobre os processos que compem no modo geral uma estao de tratamento de esgoto, nesse trabalho o tratamento preliminar e primrio.

5. DESENVOLVIMENTO

5.1 Tratamento Preliminar O tratamento preliminar tem por finalidade a remoo dos slidos grosseiros e slidos finos que so conduzidos pela rede coletora. Dessa forma, nesta etapa sero construdos sistemas de gradeamento, a fim de reter os slidos considerados grosseiros, como garrafas plsticas e madeira. Designado porpr-tratamentooutratamento preliminar, o esgoto sujeito aos processos de separao dos slidos pelo gradeamento que pode ser composto por grades grosseiras, grades finas e/ou peneiras rotativas, o desarenamento nas caixas de areia e o desengorduramento nas chamadas caixas de gordura ou em pr-decantadores. Nesta fase, o esgoto , desta forma, preparado para as fases de tratamento subsequentes, podendo ser sujeito a um pr-arejamento e a uma equalizao tanto de caudais como de cargas poluentes ou resduos. Este processo exclusivamente de ao fsica pode, em alguns casos, ser ajudado pela adio de agentes qumicos que atravs de uma coagulao/floculao possibilitam a obteno de flocos de matria poluente de maiores dimenses e assim mais facilmente decantveis. A eficincia desse processo pode chegar a 60% ou mais dependendo do tipo de tratamento e da operao da ETE. Aps esta primeira etapa de tratamento, o efluente passar por uma caixa de areia, que uma caixa retangular de dimenses tecnicamente calculadas. Ser construda em alvenaria impermevel. Essa caixa de areia tem por finalidade a remoo das partculas com dimetro variando de 0.1 a 0.4 mm, que esto contidas no esgoto domstico. O tempo de deteno do efluente nesta caixa ser de 60 segundos, com velocidade horizontal de 0,30 m/s, e velocidade de sedimentao de 0,75 m/s para partculas de 15 mm de dimetro. Por fim, no tratamento preliminar, o esgoto escoar por uma calha Parshall, que um dispositivo de medio da vazo, que possui a forma de um canal aberto com dimenses padronizadas de acordo com a vazo do esgoto domstico. A gua ser conduzida de maneira forada por uma garganta estreita, sendo que o nvel da gua a montante da garganta o indicativo da vazo a ser medida.

5.1.1 GradeamentoOs dispositivos de remoo de slidos grosseiros (grades) so constitudos de barras de ferro ou ao paralelas, posicionadas transversalmente no canal de chegada dos esgotos na estao de tratamento, perpendiculares ou inclinadas, dependendo do dispositivo de remoo do material retido. As grades devem permitir o escoamento dos esgotos sem produzir grandes perdas de carga. Abaixo uma figura ilustrando esses dispositivos.

figura 1- sistema de gradeamento do esgoto

Aqui tambm uma figura ilustrando uma grade mecanizada.

Figura 2 grade mecanizada

Funcionamento do sistema de Gradeamento: Velocidade de passagem 0,6 m/s a 1,2 m/s (Limpeza mecanizada) 0,6 m/s a 0,9 m/s (Limpeza manual) Velocidade no canal a montante da grade (Velocidade de aproximao) Maior do que 0,4 m/s Perda de carga Obstruo mxima permitida (50%) 0,15 m (Limpeza manual) 0,10 m (Limpeza mecanizada)

5.1.2 Classificao e dimenso das grades

TipoEspaamento (cm)

Grade grosseira4-10

Grade mdia2-4

Grade fina1-2

Dimenso das barras:Largura: 4 mm a 10 mmComprimento: 25 mm a 75 mm Dimensionamento do sistema de gradeamento

S=rea da seco transversal do canal at o nvel dguaAu=rea til da seco transversala=espaamento entre as barrast=espessura das barrasH=perda de carga na grade (m)

figura 3- Grades

5.1.3 Inclinao das barrasVerticais ou inclinadasLimpeza manual: 45o ou 60oLimpeza mecanizada: 70o a 90o

5.1.4.Caixas de reteno de areia As caixas de reteno de areia so usadas na remoo de areia atravs de sedimentao, sem que haja remoo conjunta de slidos orgnicos. As caixas de areia podem ser do tipo canal com velocidade constante controlada por Calha Parshall, seo quadrada em planta, com remoo mecanizada de lodo ou caixa de areia aerada.O mecanismo de remoo da areia o de sedimentao: os gros de areia, devido s suas maiores dimenses e densidade, vo para o fundo do tanque, enquanto a matria orgnica, de sedimentao bem mais lenta, permanece em suspenso, seguindo para as unidades seguintes. As finalidades bsicas da remoo de areia so:1. Evitar abraso nos equipamentos e tubulaes;2. Eliminar ou reduzir a possibilidade de obstruo em tubulaes, tanques, orifcios, sifes etc;3. Facilitar o transporte lquido, principalmente a transferncia de lodo, em suas diversas fases. 4. Retirada dos materiais slidos granulares. Tipos de caixa de areia Tipo canal com velocidade constante controlada por Calha Parshall Seco quadrada em planta, com remoo mecanizada de lodo Caixa de areia aeradaCaixa de areia tipo canal com velocidade constante controlada por Calha Parshall Velocidade 0,30 m/s Velocidade inferior a 0,15 m/s Depsito de matria orgnica na caixa Velocidade superior a 0,4 m/s Arraste Depsito de matria orgnica na caixaDimensionamento

Figura 4 caixa de areia tipo canal com velocidade constante controlada por Calha Parshall

Figura 5- Esquema do tratamento preliminar

5.1.5 Dispositivos de remoo de areia

Separao-gravidade/centrifigurao; Manuais ou mecnicos (Bandeja de ao removidas por talha e carretilha ou bombeamento) Retm uma quantidade de 30 a 40 l/1.000 m3 de esgoto, e depois ser mandado para um aterro Sanitrio. A areia poder ser tambm lavada em caixas mecanizadas. De acordo com a NB-570, as caixas de areia de sistemas com remoo manual, devem-se ser projetados dois canais desarenadores paralelos, utilizando-se um deles enquanto que o outro sofre remoo de areia. Na remoo mecanizada utilizam-se bandejas de ao removidas por talha e carretilha, raspadores, sistemas de air lift, parafusos sem fim, bombas, etc. A areia retida deve ser encaminhada para aterro ou ser lavada para outras finalidades. Para redes de esgotos novas e no imersas no lenol fretico a quantidade de areia retida estimada em 30 litros por 1000 m de esgotos. Para situaes desfavorveis recomenda-se adotar 40 litros por m. Figura 6 - desarenadores

Caractersticas operacionais As caixas de areia so projetadas para uma velocidade mdia dos esgotos de 0,30 m/s. Esta velocidade mantida aproximadamente constante apesar das variaes de vazo, atravs da instalao de uma calha parshall a jusante. Velocidades baixas, notadamente inferiores a 0,15 m/s provocam depsito de matria orgnica na caixa, indicado pelo aumento da relao SSV/SST do material retido e que provoca exalao de maus odores devido decomposio. Velocidades superiore a 0,40 m/s provocam arraste de areia e reduo da quantidade retida.

Dimensionamento O comprimento (L) da caixa de areia determinado considerando-se a velocidade dos esgotos de 0,30 m/ e a velocidade de sedimentao da areia de 2 cm/s.

5.1.6 Medio de vazo Medidores de vazoSeleoUso corretoManuteno ImportnciaControle de processoMonitoramento de processoControle de lanamento de efluente Sistema de medioSensor ou detector: exposto ou afetado pelo fluxoConversor: traduzir o sinal ou leitura do sensor

Critrios de seleo do medidor de vazoAplicao: canal aberto ou fechadoTamanho: faixa de vazoComposio da gua residuriaPreciso e reprodutibilidade - controle processoRequisitos de instalaoCondies ambientais: temperatura, interferncias, umidade, etc.Manuteno requerida Manuteno do medidor de vazoLimpezaCalibraoReparos

5.2 Tratamento primrio Separa as partculas slidas que no foram eliminadas no tratamento preliminar, o cascalho, a areia e as partculas de argila que sedimentam pela ao da gravidade e formam lamas. Tambm remove os materiais insolveis, como leos e gorduras, que, por serem menos densos, permanecem na superfcie do tanque e podem ser separados por processos mecnicos. O efluente introduzido pelo centro de grandes tanques providos de um enorme "brao mecnico" que gira lentamente. Esse movimento circular vai empurrando o efluente para a periferia do tanque ao mesmo tempo que os detritos se sedimentam no fundo. O processo demora em torno de dez horas para ser concludo,As lamas resultantes do tratamento primrio, removidas do fundo do tanque, tambm so conduzidas a aterro sanitrio ou, conforme o caso, podem ser submetidas digesto anaerbica (feita por microrganismos que no necessitam de oxignio).5.2.1 Tipos de decantadores: Existem, basicamente, dois tipos de decantadores de esgotos: os de seco retangular em planta e de escoamento longitudinal, e os de seco circular, que mais comumente so alimentados pelo centro e a coleta do esgoto decantado feita nas bordas dos decantadores, ao longo da linha da circunferncia. Existem tambm os decantadores circulares de alimentao perifricaDecantador circular- Alimentao por tubo ascendente central- Cortina distribuidora para dissipar energia e garantir distribuio homognea- Braos raspadores, trao central ou perifrica- Dimenses tpicas Profundidade, H = 2 a 4 m Dimetro, d = 3 a 60 m Inclinao do fundo, h:d/2 = 1:12- dimenses tpicas

figura 7- decantador circular

Decantador retangular- ocupa menos rea, mas tem TDH maior- dimenses tpicas- comprimento/ profundidade, C/H < ou = 25- comprimento/ Largura, C/L > 3 at 10- H = 3 a 3,5 m- L = 3 a 27 m- C = 10 a 100 m- Inclinao do fundo, h:C = 1:12

Figura 8- decantador retangularAlguns autores preconizam que como decantadores primrios devem ser utilizados preferivelmente os de seco retangular, melhores para a assimilao das variaes de vazo de esgotos e, como decantadores secundrios podem ser utilizados os de seco circular, pois nesta situao a variao de vazo de alimentao so menores e os decantadores circulares so de implantao mais barata. Dever ser feita anlise econmica para subsidiar a escolha do tipo de decantador a ser empregado em uma ETE. Os removedores mecanizados de lodo e a estrutura em concreto armado so os principais componentes de custo. Os raspadores mecanizados so equipamentos de custo elevado, tanto os rotativos dos decantadores circulares como especialmente os que so movidos por pontes rolantes que transladam ao longo do comprimento do decantador. Os decantadores de seco circular so tambm favorecidos com relao aos custos da estrutura em concreto armado. Decantadores circulares so de implantao mais barata.

Exemplo de Dimensionamento da caixa de areiaFrmula da Calha Parshall: Q(m3/s) = K.HN (H em m)

Dados:

a) Escolha da calha parshall:Para atender vazes de 41,67 L/s a 227,83 L/s a C. Parshall recomendade a de LN = 9Frmula da calha parshall com LN = 9Q = 0,535.H^1,53Para Qmin = 41,67 L/s => Hmn = 0,189 mPara Qmx = 227,83 L/s => Hmx = 0,572mClculo do rebaixo (Z) entrada da C. parshall

Grade adotada e Eficincia

rea til (Au) e rea da Seo do Canal (S)Adotando-se a velocidade de passagem pela grade v = 0,8 m/s:

Largura (b) do canal da grade e verificaes de velocidade

Verificaes de Perda de Carga

Clculo da Caixa de AreiaClculo da rea da seco transversal (A) e da Largura da Caixa de Areia (B)Adotando-se a velocidade sobre a caixa v = 0,3 m/s tem-se:

Verificaes:

Clculo do Comprimento (L)

Taxa de escoamento Superficial resultante:

Clculo do rebaixo da caixa de areia:Para a taxa de 30L/1000m3 e para vazo mdia de final de plano, Q = 126,58 L/s, tem-se o seguinte volume dirio de areia retida na caixa:

V = 0,03 L/m3 x 126,58 L/s x 86,4 = 328 L

Para um rebaixo de 20cm tem-se um intervalo de limpeza da caixa de 10 dias.Exemplo de dimensionamento de um decantador a) Dados para o Dimensionamento

b) Taxa de escoamento superficial adotada inicialmente:qA, mx = 60m /m .diac) rea superficial necessria de decantadores primrios (2020):qA mx = Qmx/ASAS = (227,83 x 86,4) m/d = 328 m 60 m/m.dSero utilizados 04 decantadores primrios de seco circular em planta.A=328 =82m2A=D2 D=RAIZ 4A=RAIZ4x82=10,2m

DEC 4 4

Os decantadores devero portar removedores mecanizados de lodo. d) Profundidade til dos decantadores:Volume til mnimo necessrio:td,Qmx=1.0h td=V/Q V=Q.td V227,83x3,6x1.0=820,2m3

820,2=Hu2,5m 328Para Hu=3,0mV=3,0x328=984m3tdQmx=984=1,2horas

227,83x3,6

tdQmd=984=2,16horas

126,57x3,6

Implantao: 3 dec - 2000 (p/ atender at 2000) 1 dec - 2010 (p/ atender at 2020)

e) Taxa de escoamento nos vertedores de sada:Q/L=(227,83x86,4) / 4=154m3/m.dmxx10,2

f) Verificao para trs decantadores em 2010:qA,mx=180,67x86,4=63,5m3/m2.d

3x82

g) Alternativa: 2 decantadores

4x328

D=2/ =14,5m

h) Alternativa: Decantadores retangulares com fundos tronco piramidais sem removedor mecanizado de lodoDevero ser usados quatro decantadores de (3,7 x 22,2)m, com relao comprimento/largura = 6/1Profundidade do trecho prismtico:Hu=820,2=2,5m

4x3,7x22,2

6 CONCLUSO

O tratamento de esgoto extremamente importante, exatamente pela grande quantidade de resduos produzidos nas cidades e que no podem ser jogados em qualquer lugar, pois a sua forma residual resultante impossibilitaria a natureza de fazer uma rpida decomposio causando vrias doenas, por isso mesmo a necessrio das estaes de tratamento que aceleram este processo devolvendo a gua ao ambiente com menores quantidades de poluentes. A seriedade no tratamento biolgico e fsico- qumico dos esgotos, sejam eles de origem domstica, comercial ou industrial, mostra-se de suma importncia para o crescimento sustentvel de qualquer cidade. A existncia de um investimento como este no saneamento de um municpio, melhora a qualidade de vida da populao, protege os afluentes, bem como garante a proteo ao meio ambiente urbano. Combinado com poltica de sade, o saneamento ambiental diminui a incidncia de doenas e internaes hospitalares, por evitar comprometer os recursos hdricos.

REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS

5

Controle da velocidade atravs de calha Parshall

Para se manter a mesma velocidade na caixa de areia tipo canal com velocidade constante controlada por calha Parshall, para Qmn e Qmx, tem-se:

HM

HJ

H

Y

Z

EMBED Equation.3

_960700432.unknown

Largura NominalNKCapacidade (L/s)

Mn.Mx..

3"1,5470,176 0,85 53,8

6"1,5800,381 1,52110,4

9"1,5300,535 2,55251,9

1'1,5220,690 3,11455,6

1 1/2'1,5381,054 4,25696,2

2'1,5501,42611,89936,7

AnoPopulao Atendida (hab)Qmn (L/s)Qmd (L/s)Qmx (L/s)

200045.00041,6783,33150,00

201054.20050,19100,38180,00

202068.35063,29126,58227,83

Q

(l/s)H

(m)(H-Z)

(m)S=b(H-Z)

(m2)Au=S.E

(m2)V=Qmx Au

(m/s)V0=Qmx S

(m/s)

227,830,5720,4690,3800,2850,8000,600

180,670,4920,3890,3150,2360,7660,574

150,000,4360,3330,2700,2030,7390,555

63,290,2480,1450,1170,0880,7190,541

50,190,2130,1100,0890,0670,7490,564

41,670,1890,0860,0700,0530,7860,595

AnoPopulao Atendida (hab)Qmn (L/s)Qmd (L/s)Qmx (L/s)

200045.00041,6783,33150,00

201054.20050,19100,38180,00

202068.35063,29126,58227,83