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

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

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 =


Qmáx =
Qméd =


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

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.

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

Dp precedendo lodos
ativados
biológicos
Dp lançamento direto após
o tratamento primário

ATD
(m2)

ACD
(m2)

!

?

!

?

!

?

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
biológicos
após o tratamento
primário

ACD
(m2)

DDP
(m)

17,48

4,4

DDP
CORRIGIDO

(m)

5

!
!

Observação: Corrigir os valores de DDP (arredondamento)

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 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

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

biológicos

!

?

?

após o tratamento
primário

!

?

?

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)

(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

d) Verificação da taxa de escoamento
superficial (qA)


Os valores resultantes de qA estão dentro dos
valores estabelecidos no projeto?
(1º etapa com duas unidades)

qA (adotada)
(m3/m2.dia)


90,00

qA (calculado
para 1º etapa)
(m3/m2.dia)
110,0


60,00

76,40


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
(1º etapa com três unidades)


ACD
RESULTANTE
(m2)
(CALCULADO)
(CALCULADO)
(CALCULADO)

qA
(m3/m2.dia)

73,35




qA (adotada)
(m3/m2.dia)


90,00

qA (calculado
para 1º etapa)
(m3/m2.dia)
73,35


60,00

51,0


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.



Verificação da 2º etapa. Admitindo-se a três
unidades na 2º etapa

qA = ___Qmáx(2º etapa)_ onde: ACD = (CALCULADO)
3ACD

ACD
RESULTANTE
(m2)

(CALCULADO)
(CALCULADO)
(CALCULADO)

qA
(m3/m2.dia)
89




qA (adotada)
(m3/m2.dia)


90,00

qA (calculado
para 2º etapa)
(m3/m2.dia)
89,0


60,00

62,0


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.

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 lançamento direto após o tratamento primário

5
6
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)

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.

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

Passo 5 - Cálculos do decantador
Situações
consideradas
Dp precedendo lodos
ativados
biológicos
Dp lançamento
direto após o

Hcone

D1/3

V1/3

(m)

(m)

(m3)

3,3

3,53

16,2

a) Calculo do Volume do cilindro
•

Cálculo do Vdec = V1/3 + Vcil
Vdec

•

Calculo de Vcil = Vdec – V1/3


Vcil
(m3)


Dp lançamento direto após o tratamento
primário

43,80

Vcil

b) Cálculo da altura do cilindro
Hcil = _______Vcil________
ACD resultante


ACD

Hcil
(m)


19,63

2,3


Vcil

28,27


38,48

Fazer arredondamentos se
necessário

c) Cálculo da altura do decantador


Hdec = Hcil + Hcone


H

cone

Hcil
(m)


3,3

2,3


!

!


!

!

d) Cálculo do volume resultante para
cada decantador


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

Vdec

Acdr

Hcil
(m)

V1/3

Dp precedendo lodos
ativados

19,6

2,3

16,2 61,35

!

!

biológicos
após o tratamento
primário

Vdec
Resul

!
V = 60m3/h
Comprovar

!

!

!

e) Verificação dos tempos de
detenção hidráulicos resultantes


Para vazões máxima e média. Construindo-se três
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.

e) Verificação dos tempos de
detenção hidráulicos resultantes
Para vazões máxima e média. Construindo-se três
Ѳh

Ѳh
med

max


1,02

1,84

biológicos

!

!


!

!


Passo 6 - Cálculo dos volumes de lodo
Vlodo = _π_ x (D21/3 + 0,602) x Hcone
12


Vlodo


11,07


Gabarito
Situação
Considerada

DDP
(m)

Dp
precedendo
ativados

lodos

Dp precedendo
biológicos

filtros

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

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

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