Aula 4 explicação decantadores dimensionamento

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Aulas de Tratamento de Águas Residuárias e Tratamento de Efluentes. Aulas não revisadas. Vários autores.

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Aula 4 explicação decantadores dimensionamento

  1. 1. TRATAMENTO DE ÁGUAS RESIDUÁRIAS Aula 4 – Remoção de sólidos sedimentáveis – dimensionamento
  2. 2. 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 Vazões dos esgotos Ano População Média (l/s) Máxima (l/s) Mínima (l/s) 2000 2010 2020 15.000 18.200 21.800 27,8 33,7 40,4 50,0 60,7 72,7 13,9 16,8 20,2
  3. 3. Decantação Primária Esgoto Bruto TRATAMENTO PRELIMINAR TRATAMENTO PRIMÁRIO TRATAMENTO SECUNDÁRIO TRATAMENTO TERCIÁRIO Esgoto Tratado
  4. 4. 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
  5. 5. Passo 2 – Calcular a área total necessária para os decantadores ATD ATD = __Qmáx____ qA Situações consideradas DECANTADORES SECUNDÁRIOS ETE SUZANO (SABESP) Dp precedendo lodos ativados Dp precedendo filtros biológicos Dp lançamento direto após o tratamento primário Área total para os decantadores Qual vazão usar? Para que ano? 2020 qA (adotada) (m3/m2.dia) ATD (m2) 90,00 ? 60,00 ? 40,00 ? 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.
  6. 6. 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.
  7. 7. a) Área calculada para cada decantador ACD ACD = _______ATD__________ Nº de unidades total (4) Área de cada decantador Situações consideradas Dp precedendo lodos ativados Dp precedendo filtros biológicos Dp lançamento direto após o tratamento primário ATD (m2) ACD (m2) ! ? ! ? ! ?
  8. 8. b) Dimensões de cada decantador Admitindo-se decantadores circulares, pode se calcular os diâmetros DDP ACD = _ π . (DDP)2__ 4 Ou DDP = _4ACD_ π 1/2 Situações Dp precedendo lodos ativados Dp precedendo filtros biológicos Dp lançamento direto após o tratamento primário ACD (m2) DDP (m) 17,48 4,4 DDP CORRIGIDO (m) 5 ! ! Observação: Corrigir os valores de DDP (arredondamento)
  9. 9. 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
  10. 10. c) Calcular o perímetro P da circunferência e em seguida a taxa de escoamento longitudinal qL DP PDP = π . DDP o perímetro de uma circunferência é o mesmo que calcular o seu comprimento qL = ___Qmáx / 4___ PDP Situações consideradas Observação: Os valores de qL resultantes estarão bem abaixo do valor que a norma admite, atendendo plenamente. Valor limite é qL ≤ 720m3/m.dia 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 ! ? ?
  11. 11. 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 Calcular ACD novamente pois adotamos um novo DDP (arredondamos) Situações consideradas (1º etapa com duas unidades) Dp precedendo lodos ativados Dp precedendo filtros biológicos Dp lançamento direto após o tratamento primário ACD RESULTANTE (m2) 19,63 qA (m3/m2.dia) 110
  12. 12. 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) Dp precedendo lodos ativados 90,00 qA (calculado para 1º etapa) (m3/m2.dia) 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.
  13. 13. 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) Dp precedendo lodos ativados Dp precedendo filtros biológicos Dp lançamento direto após o tratamento primário ACD RESULTANTE (m2) (CALCULADO) (CALCULADO) (CALCULADO) qA (m3/m2.dia) 73,35
  14. 14. 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) Dp precedendo lodos ativados 90,00 qA (calculado para 1º etapa) (m3/m2.dia) 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.
  15. 15. 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) Dp precedendo lodos ativados Dp precedendo filtros biológicos Dp lançamento direto após o tratamento primário ACD RESULTANTE (m2) (CALCULADO) (CALCULADO) (CALCULADO) qA (m3/m2.dia) 89
  16. 16. 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) Dp precedendo lodos ativados 90,00 qA (calculado para 2º etapa) (m3/m2.dia) 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.
  17. 17. 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 D (m) DP Dp precedendo lodos ativados Dp precedendo filtros biológicos Dp lançamento direto após o tratamento primário 5 6 7
  18. 18. 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) 1º Etapa Q= 50l/s = 180m3/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.
  19. 19. 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 + D21/3) x Hcone 24
  20. 20. Passo 5 - Cálculos do decantador Situações consideradas Dp precedendo lodos ativados Dp precedendo filtros biológicos Dp lançamento direto após o tratamento primário Hcone D1/3 V1/3 (m) (m) (m3) 3,3 3,53 16,2
  21. 21. a) Calculo do Volume do cilindro • Cálculo do Vdec = V1/3 + Vcil Vdec • Calculo de Vcil = Vdec – V1/3 Situações consideradas Vcil (m3) Dp precedendo lodos ativados Dp precedendo filtros biológicos Dp lançamento direto após o tratamento primário 43,80 Vcil
  22. 22. b) Cálculo da altura do cilindro Hcil = _______Vcil________ ACD resultante Situações consideradas ACD Hcil (m) Dp precedendo lodos ativados 19,63 2,3 Dp precedendo filtros biológicos Vcil 28,27 Dp lançamento direto após o tratamento primário 38,48 Fazer arredondamentos se necessário
  23. 23. 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 ! !
  24. 24. d) Cálculo do volume resultante para cada decantador  Vdec(RESULTANTE) = (Hcil x ACD resultante) + V1/3 Vdec Situações consideradas Acdr Hcil (m) V1/3 Dp precedendo lodos ativados 19,6 2,3 16,2 61,35 ! ! Dp precedendo filtros biológicos Dp lançamento direto após o tratamento primário Vdec Resul ! V = 60m3/h Comprovar ! ! !
  25. 25. e) Verificação dos tempos de detenção hidráulicos resultantes  Para vazões máxima e média. Construindo-se três unidades na 1º etapa. Qmax= 180m3/h Qméd = 100,10 m3/h 1ª etapa Dividir para 3 decanatdores V / 3 unidades de decantação na 1º etapa ѲH = __V__ Q 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.
  26. 26. e) Verificação dos tempos de detenção hidráulicos resultantes Para vazões máxima e média. Construindo-se três unidades na 1º etapa. Ѳh Ѳh med max Dp precedendo lodos ativados 1,02 1,84 Dp precedendo filtros biológicos ! ! Dp lançamento direto após o tratamento primário ! ! Situações consideradas
  27. 27. 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
  28. 28. Gabarito Situação Considerada DDP (m) Dp precedendo ativados lodos Dp precedendo biológicos filtros Dp lançamento direto após o tratamento primário ACD (m2) Hcil (m) Hcone (m) Hdec (m) Vdec (m3) Vlodo (m3) 5,0 19,64 2,5 3,3 5,6 62,56 11,4 6,0 28,27 1,35 4,05 5,5 64,83 19.08 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
  29. 29. Exercício 2 Apresente um resumo teórico sobre os cálculos efetuados neste exercício.
  30. 30. 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

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