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