aula 4 explicação decantadores dimensionamento

TRATAMENTO DE ÁGUAS

RESIDUÁRIAS

Aula 4 – Remoção de sólidos sedimentáveis – dimensionamento

Apresentação do problema

Fazer um pré dimensionamento das unidades de

decantação primária, para as três seguintes

situações: decantação primária precedendo: lodos

ativados, filtros biológicos e lançamento direto no

corpo d’água (tratamento primário).

Dados gerados de vazões do esgoto sanitário a ser tratado

Ano População

Vazões dos esgotos

Média

(l/s)

Máxima

(l/s)

Mínima

(l/s)

2000 15.000 27,8 50,0 13,9

2010 18.200 33,7 60,7 16,8

2020 21.800 40,4 72,7 20,2

Decantação Primária Esgoto Bruto

TRATAMENTO

PRELIMINAR

TRATAMENTO

PRIMÁRIO

TRATAMENTO

SECUNDÁRIO

TRATAMENTO

TERCIÁRIO

Esgoto Tratado

Passo 1 – Calculara as vazões de

dimensionamento:

1º etapa (ano 2000)

Qmáx =

Qméd =

2º etapa (ano 2010)

Qmáx =

Qméd =

3º etapa (ano 2020)

Qmáx =

Qméd =

l/s para m3/s = : 1000

m3/s para m3/h = x 3600

m3/h para m3/d = x 24

Qual unidade transformar?

Observar os cálculos

Passo 2 – Calcular a área total

necessária para os decantadores ATD

ATD = __Qmáx____

qA Situações consideradas

qA

(adotada)

(m3/m2.dia)

ATD

(m2)

Dp precedendo lodos

ativados 90,00 ?

Dp precedendo filtros

biológicos 60,00 ?

Dp lançamento direto

após o tratamento

primário

40,00 ?

Área total para os decantadores

Qual vazão usar?

Para que ano?

2020

Taxa de escoamento superficial (qA): é a

quantidade de efluente liquido que é aplicada

por unidade de área de uma unidade durante

um dia. A NBR 12209 estabelece algumas

condições.

DECANTADORES SECUNDÁRIOS

ETE SUZANO (SABESP)

Passo 3 – Flexibilidade operacional

nas diversas etapas do projeto.

Recomenda-se que seja projetada sempre duas ou mais unidades, de forma a possibilitar manutenção e operação mais flexível, sem prejuízo da qualidade do tratamento, em qualquer etapa do projeto.

Neste caso, prever-se á como primeira hipótese a construção de quatro unidades, duas delas para atender a 1º etapa, acrescendo-se mais uma na 2º e na 3º etapas. Para essa hipótese serão feitas as verificações necessárias.

a) Área calculada para cada

decantador ACD

ACD = _______ATD__________

Nº de unidades total (4)

Área de cada decantador

Situações consideradas ATD

(m2)

ACD

(m2)

Dp precedendo lodos

ativados ! ?

Dp precedendo filtros

biológicos ! ?

Dp lançamento direto após

o tratamento primário ! ?

b) Dimensões de cada decantador

Admitindo-se decantadores circulares, pode se calcular os diâmetros DDP

ACD = _ π . (DDP)2__

4

Ou

DDP = _4ACD_

π

Situações ACD

(m2)

DDP

(m)

DDP

CORRIGIDO

(m)

Dp precedendo lodos

ativados 17,48 4,4 5

Dp precedendo filtros

biológicos !

Dp lançamento direto

após o tratamento

primário

!

Observação: Corrigir os valores de DDP (arredondamento)

1/2

c) Calcular o perímetro PDP da circunferência e em

seguida a taxa de escoamento longitudinal qL

A taxa de escoamento longitudinal qL ( que permite fixar o comprimento necessário para o vertedor de saída do líquido) nos decantadores primários é estabelecido pela norma, e o valor limite é qL ≤ 720m3/m.dia).

A entrada de esgoto no decantador circular é feita pelo centro e a saída pelas laterais.

josianeguss.blogspot.com

c) Calcular o perímetro PDP da circunferência e em seguida a

taxa de escoamento longitudinal qL

PDP = π . DDP

qL = ___Qmáx / 4___

PDP

Situações consideradas DDP (m)

adotado

PDP

(m)

qL

(m3/m.dia)

Dp precedendo lodos

ativados 5 15,7 100

Dp precedendo filtros

biológicos ! ? ?

Dp lançamento direto

após o tratamento

primário

! ? ?

o perímetro de uma circunferência é o mesmo

que calcular o seu comprimento

Observação: Os valores de qL

resultantes estarão bem

abaixo do valor que a norma

admite, atendendo

plenamente. Valor limite é qL

≤ 720m3/m.dia

d) Verificação da taxa de escoamento superficial (qA)

Considerando-se a construção de apenas duas

unidades na 1º etapa.

qA = ___Qmáx_(1º etapa)__ onde: ACD = _π_D2DP__

2ACD 4

qA = ___Qmáx___

Asup

Situações consideradas

(1º etapa com duas unidades)

ACD

RESULTANTE

(m2)

qA

(m3/m2.dia)

Dp precedendo lodos ativados 19,63 110 Dp precedendo filtros biológicos

Dp lançamento direto após o

tratamento primário

Calcular ACD

novamente pois

adotamos um novo DDP

(arredondamos)

d) Verificação da taxa de escoamento

superficial (qA)

Os valores resultantes de qA estão dentro dos

valores estabelecidos no projeto?

Situações consideradas

(1º etapa com duas unidades)

qA (adotada)

(m3/m2.dia)

qA (calculado

para 1º etapa)

(m3/m2.dia)

Dp precedendo lodos ativados 90,00 110,0

Dp precedendo filtros biológicos 60,00 76,40

Dp lançamento direto após o

tratamento primário 40,00 56,0

Observação: se forem construídas apenas duas unidades na 1º etapa, não se atenderá aos valores de qA propostos. Pode-se, como alternativa, propor a construção de três unidades, já na 1º etapa, e verificar quando será necessário a construção da 4º unidade.

Verificações – etapas

Admitindo-se a construção de três unidades na 1º

etapa, tem-se:

qA = ___Qmáx(1º etapa)_ onde: ACD = (CALCULADO)

3ACD

Situações consideradas

(1º etapa com três unidades)

ACD

RESULTANTE

(m2)

qA

(m3/m2.dia)

Dp precedendo lodos ativados (CALCULADO) 73,35 Dp precedendo filtros biológicos (CALCULADO)

Dp lançamento direto após o

tratamento primário (CALCULADO)

Verificações – etapas

Os valores resultantes de qA estão dentro dos

valores estabelecidos no projeto?

Situações consideradas

(1º etapa com três unidades)

qA (adotada)

(m3/m2.dia)

qA (calculado

para 1º etapa)

(m3/m2.dia)

Dp precedendo lodos ativados 90,00 73,35

Dp precedendo filtros biológicos 60,00 51,0

Dp lançamento direto após o

tratamento primário 40,00 37,4

Observação: Com a construção das três unidades na 1º etapa, atende-se

aos qA propostos no projeto. Observa-se que alguns valores calculados

então bastante próximos dos valores propostos e assim, provavelmente,

será necessária a construção da 4º unidade já na segunda etapa.

Verificações – etapas

Verificação da 2º etapa. Admitindo-se a três

unidades na 2º etapa

qA = ___Qmáx(2º etapa)_ onde: ACD = (CALCULADO)

3ACD

Situações consideradas

(2º etapa com três unidades)

ACD

RESULTANTE

(m2)

qA

(m3/m2.dia)

Dp precedendo lodos ativados (CALCULADO) 89 Dp precedendo filtros biológicos (CALCULADO)

Dp lançamento direto após o

tratamento primário (CALCULADO)

Verificações – etapas

Os valores resultantes de qA estão dentro dos

valores estabelecidos no projeto?

Situações consideradas

(2º etapa com três unidades)

qA (adotada)

(m3/m2.dia)

qA (calculado

para 2º etapa)

(m3/m2.dia)

Dp precedendo lodos ativados 90,00 89,0

Dp precedendo filtros biológicos 60,00 62,0

Dp lançamento direto após o

tratamento primário 40,00 46,0

Observação: Mantendo-se as três unidades na 2º etapa, atende-se aos qA propostos no projeto apenas no caso de precedência a lodos ativados, mas não se atendem ao qA propostos para filtros biológicos e lançamento direto.

Verificações – etapas

Em relação aos diâmetros propostos, pode-se partir

para a não mecanização em todos os casos.

Diâmetro máximo do decantador: DDP ≤ 7m. Essa

limitação é feita para evitar que as unidades

atinjam grandes profundidades. De acordo com a

norma da ABNT NBR 12209 para vazões máximas

Qmax ≥ 250L/s, a remoção de lodo deve ser

mecanizada e obrigatoriamente deve-se prever

mais de 1 unidade.

Situações DDP (m)

Dp precedendo lodos ativados 5

Dp precedendo filtros biológicos 6

Dp lançamento direto após o tratamento primário 7

Passo 4 - Verificação dos tempos de

detenção hidráulicos ѲH

Construindo-se três unidades na 1º etapa. Pelo

critério de ѲHmín = 1 hora tem-se:

• ѲH = __V__

Q(m3/h)

• V / 3 unidades de decantação na 1º etapa

Observação: Para fazer essa verificação, deve-se fixar o valor do volume do

decantador. Pode-se fixar o volume, em função de ѲHmin, e fazer acertos necessários

nas dimensões do decantador.

1º Etapa Q= 50l/s = 180m3/h

Passo 5 - Cálculos do decantador

• Calculo Hcone = ( DDP - 0,30) x 1,5

2

• Cálculo D1/3 = DDP – (0,444 x Hcone)

• Cálculo de V1/3 = π x (D2DP + D2

1/3) x Hcone

24

Passo 5 - Cálculos do decantador

Situações

consideradas Hcone

(m)

D1/3

(m)

V1/3

(m3)

Dp precedendo lodos

ativados 3,3 3,53 16,2

Dp precedendo filtros

biológicos

Dp lançamento

direto após o

tratamento primário

a) Calculo do Volume do cilindro

• Cálculo do Vdec = V1/3 + Vcil

• Calculo de Vcil = Vdec – V1/3

Vdec

Situações consideradas Vcil

(m3)

Dp precedendo lodos ativados 43,80

Dp precedendo filtros biológicos

Dp lançamento direto após o tratamento

primário

Vcil

b) Cálculo da altura do cilindro

Hcil = _______Vcil________

ACD resultante

Vcil

Situações consideradas ACD

Hcil

(m)

Dp precedendo lodos ativados 19,63 2,3

Dp precedendo filtros biológicos 28,27

Dp lançamento direto após o

tratamento primário 38,48

Fazer arredondamentos se

necessário

c) Cálculo da altura do decantador

Hdec = Hcil + Hcone

Situações consideradas H cone

Hcil

(m)

Dp precedendo lodos ativados 3,3 2,3

Dp precedendo filtros biológicos ! !

Dp lançamento direto após o

tratamento primário ! !

d) Cálculo do volume resultante para

cada decantador

Vdec(RESULTANTE) = (Hcil x ACD resultante) + V1/3

Vdec

V = 60m3/h

Comprovar

Situações consideradas Acdr

Hcil

(m) V1/3

Vdec

Resul

Dp precedendo lodos

ativados 19,6 2,3 16,2 61,35

Dp precedendo filtros

biológicos ! ! !

Dp lançamento direto

após o tratamento

primário

! ! !

e) Verificação dos tempos de

detenção hidráulicos resultantes

Para vazões máxima e média. Construindo-se três

unidades na 1º etapa.

V / 3 unidades de decantação na 1º etapa

ѲH = __V__

Q

Qmax= 180m3/h

Qméd = 100,10 m3/h

1ª etapa

Dividir para 3

decanatdores

Observação: Deve-se dimensionar o

decantador para Qmáx, onde ѲH ≥ 1hora.

Deve-se ainda verificar para Qméd. Onde:

ѲH ≤ 6horas (NBR12209)

Os valores resultantes atendem a Norma.

e) Verificação dos tempos de

detenção hidráulicos resultantes

Situações consideradas

Ѳh

med

Ѳh

max Dp precedendo lodos ativados 1,02 1,84

Dp precedendo filtros

biológicos ! !

Dp lançamento direto após o

tratamento primário ! !

Para vazões máxima e média. Construindo-se três

unidades na 1º etapa.

Passo 6 - Cálculo dos volumes de lodo

Vlodo = _π_ x (D21/3 + 0,602) x Hcone

12

Situações consideradas Vlodo

Dp precedendo lodos ativados 11,07

Dp precedendo filtros biológicos

Dp lançamento direto após o

tratamento primário

Gabarito

Situação

Considerada

DDP

(m)

ACD

(m2)

Hcil

(m)

Hcone

(m)

Hdec

(m)

Vdec

(m3)

Vlodo

(m3)

Dp precedendo lodos

ativados 5,0 19,64 2,5 3,3 5,6 62,56 11,4

Dp precedendo filtros

biológicos 6,0 28,27 1,35 4,05 5,5 64,83 19.08

Dp lançamento direto

após o tratamento

primário

7,0 38,48 1,0 4,8 5,3 64,93 30,26

Onde:

DDP = diâmetro do decantador

ACD = Área superficial de cada decantador

Hcil = altura do decantador na sua parte cilíndrica

Hcone = Altura do decantador na sua parte cônica

Hdec = altura total do decantador

Vdec = volume do decantador

Vlodo= volume disponível para o lodo

Exercício 2

Apresente um resumo teórico sobre os cálculos

efetuados neste exercício.

Referência

Esgoto sanitário: coleta, transporte, tratamento e

reuso agrícola. Coord. Ariovaldo Nuvolari, São

Paulo, Blucher, 2012.

NBR 12209 - Projeto de estações de tratamento de

esgoto sanitário