Aula 8 - Gradeamento e caixa de areia - Transparências

PHD-2411 Saneamento I 1

ESCOLA POLITÉCNICA DA USPDEPARTAMENTO DE ENGENHARIA

HIDRÁULICA E SANITÁRIAPHD 2411 - SANEAMENTO I

TRATAMENTO PRELIMINAR DE ESGOTOSGRADEAMENTO E CAIXA DE AREIA

Prof. Dr. Roque Passos PivelliProf. Dr. Sidney Seckler Ferreira Filho


CONCEPÇÃO DE ETE’s

Esgoto Sanitário Esgoto Tratado

Estação de Tratamento de

Esgotos

Esgoto domésticoInfiltração na Rede

Contribuições específicas

•Padrões de Emissão•Padrões de qualidade


PROCESSO DE LODOS ATIVADOS CONVENCIONAL

Grade Caixa de areiaDecantador

PrimárioTanque deAeração

Decantador Secundário

Adensamento

Digestão

Secagem Lodo “Seco”

Rio


GRADEAMENTO(REMOÇÃO DE SÓLIDOS GROSSEIROS)

Os dispositivos de remoção de sólidos grosseiros (grades) são

constituídos de barras de ferro ou aço paralelas, posicionadas

transversalmente no canal de chegada dos esgotos na estação

de tratamento, perpendiculares ou inclinadas, dependendo do

dispositivo de remoção do material retido. As grades devem

permitir o escoamento dos esgotos sem produzir grandes

perdas de carga.


GRADEAMENTO E CAIXA DE AREIA






CLASSIFICAÇÃO DOS SISTEMAS DE GRADEAMENTO

Tipo Espaçamento (cm)

Grade grosseira 4 - 10

Grade média 2 - 4

Grade fina 1 - 2

•Dimensão das barrasLargura: 4 mm a 10 mmComprimento: 25 mm a 75 mm

•Inclinação das barrasVerticais ou inclinadasLimpeza manual: 45o ou 60o

Limpeza mecanizada: 70o a 90o


DISPOSITIVOS DE REMOÇÃO E QUANTIDADE DE MATERIAL RETIDO

Ancinhos (Rastelo)

Mecânicos

Manuais

Espaçamento (cm) 2,0 2,5 3,0 4,0

Quantidade (L/m3) 0,038 0,023 0,012 0,009

Condicionamento do material retido

Lavagem

Secagem

Adição de substâncias químicas


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 aproximação) Maior do que 0,4 m/s

•Perda de carga Obstrução máxima permitida (50%) 0,15 m (Limpeza manual) 0,10 m (Limpeza mecanizada)


DIMENSIONAMENTO DO SISTEMA DE GRADEAMENTO

ata

AS u .

S=área da secção transversal do canal até o nível d’águaAu=área útil da secção transversal

a=espaçamento entre as barras

t=espessura das barras

g

VVH g

.2.

7,01

20

2

H=perda de carga na grade (m)


SISTEMA DE GRADEAMENTO

•Detalhes Construtivos

PNB-569 e PNB-570

•Outros dispositivos de remoção de sólidos grosseiros

Grades de barras curvas

Peneiras estáticas

Peneiras de tambor rotativo


CAIXAS DE AREIA

Objetivo: Remoção de areia através de sedimentação, sem

que haja remoção conjunta de sólidos orgânicos

Características das partículas a serem removidas (“Areia”)

•Diâmetro efetivo: 0,2 mm a 0,4 mm

•Massa Específica: 2.650 kg/m3

•Velocidade de sedimentação: 2,0 cm/s


CAIXAS DE AREIADispositivos de remoção

•Manuais ou mecânicos (Bandeja de aço removidas por talhae carretilha ou bombeamento)

•Quantidade: 30 a 40 l/1.000 m3 de esgoto

•Aterro Sanitário. A areia poderá ser também lavada em caixas mecanizadas

Quantidade e destino do material retido

Destino do material retido (“Areia”)


CAIXAS DE AREIATipos de caixa de areia

•Tipo canal com velocidade constante controlada por Calha Parshall

•Secção quadrada em planta, com remoção mecanizada de lodo

•Caixa de areia aerada


CAIXAS DE AREIA Caixa de areia tipo canal com velocidade constante

controlada por Calha Parshall

•Velocidade 0,30 m/s

•Velocidade inferior a 0,15 m/s Depósito de matéria orgânica na caixa

•Velocidade superior a 0,4 m/s Arraste Depósito de matéria orgânica na caixa


DIMENSIONAMENTO

H

1Vh

Vs

L

tVL h.

tVH S .

L

HVV h

S

.smVs /02,0

smVh /3,0

HL .15 Prática de Projeto

HaHL .0,25.5,22


DIMENSIONAMENTO

H

1Vh

Vs

L

tVL h.

tVH S .

•Largura da caixa de areia

HBVQ h ..hVH

QB

.

•Taxa de escoamento superficial

LBQ

AQ

qs .

q=600 a 1.300 m3/m2/dia


CAIXAS DE AREIA Operação da caixa de areia

•Limpeza quando a areia ocupar metade da altura ou dois terços de seu comprimento total

•Controle

Quantidade de material removido por m3 de esgoto

Teor de umidade

Teor de sólidos voláteis


C o n tro le d a v e lo c id a d e a tra v é s d e c a lh a P a rsh a ll

P a ra s e m a n te r a m e sm a v e lo c id a d e n a c a ix a d e a re ia t ip o c a n a l c o m v e lo c id a d e c o n s ta n tec o n tro la d a p o r c a lh a P a rsh a ll , p a ra Q m ín e Q m á x , te m -se :

ZH

ZH

Q

Q

máx

mín

máx

mín

.

.'

.

H Y H J H M

Z


Fórmula da Calha Parshall: Q(m3/s) = K.HN (H em m)

LarguraNominal

N K Capacidade (L/s)

Mín. Máx..3" 1,547 0,176 0,85 53,8

6" 1,580 0,381 1,52 110,4

9" 1,530 0,535 2,55 251,9

1' 1,522 0,690 3,11 455,6

1 1/2' 1,538 1,054 4,25 696,2

2' 1,550 1,426 11,89 936,7


Exemplo de Dimensionamento - Dados

Ano PopulaçãoAtendida

(hab)

Qmín (L/s) Qméd (L/s) Qmáx (L/s)

2000 45.000 41,67 83,33 150,00

2010 54.200 50,19 100,38 180,00

2020 68.350 63,29 126,58 227,83


a) Escolha da Calha Parshall:

Para atender vazões de 41,67 L/s a 227,83 L/s a C.Parshall recomendada é a de LN = 9".

Fórmula da Calha Parshall com LN = 9":

Q = 0,535.H1,53

Para Qmín = 41,67 L/s Hmín = 0,189m

Para Qmáx = 227,83 L/s Hmáx = 0,572 m


Cálculo do rebaixo (z) à entrada da c. Parshall

mZZ

Z

ZHmáx

ZHmín

Qmáx

Qmín

1033,0572,0

189,0

83,227

67,41

.

.

.

.


Grade adotada e “Eficiência”

mmaoespaçament

mmtespessura

ferrodebarras

adotadosdados

15)(.

5)(.

.

75,0515

15

ta

aE


Área útil (Au) e Área da Seção do Canal (S)

Adotando-se a velocidade de passagem pela grade v = 0,8 m/s:

23

285,0/8,0

/22783,0m

sm

sm

v

QAu máx

238,075,0

285,0m

E

AuS


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

mZH

Sb

máx

81,01033,0572,0

38,0

Q(l/s)

H(m)

(H-Z)(m)

S=b(H-Z)(m2)

Au=S.E(m2)

V=Qmáx Au(m/s)

V0=Qmáx S

(m/s)227,83 0,572 0,469 0,380 0,285 0,800 0,600

180,67 0,492 0,389 0,315 0,236 0,766 0,574

150,00 0,436 0,333 0,270 0,203 0,739 0,555

63,29 0,248 0,145 0,117 0,088 0,719 0,541

50,19 0,213 0,110 0,089 0,067 0,749 0,564

41,67 0,189 0,086 0,070 0,053 0,786 0,595


Verificações de Perda de Carga

g

vvH

243,1

20

2

mx

H 02,081,92

)6,0()8,0(43,1:limpa Grade

22

mx

xHobstruídaGrade 16,0

81,92

)6,0()8,02(.43,1:%50

22


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

27594,03,0

22783,0m

v

QA máx

mBZH

AB

máx

62,11033,0572,0

7594,0


smv

mxA

mZH

mHslQPara

mín

mínmín

/3,01388,0

04167,0

1388,062,10857,0

0857,01033,0189,0

189,0/67,41

2

Verificações:


• Cálculo do Comprimento (L)

• Taxa de escoamento Superficial resultante:

mLxZHxL máx 55,101033,0572,05,22)(5,22

diammx

x

A

Q

S

./115262,155,10

4,8683,227 23


• Cálculo do rebaixo da caixa de areia:Para a taxa de 30L/1000m3 e para vazão média de final de plano, Q = 126,58 L/s, tem-se o seguinte volume diário de areia retida na caixa:

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

mx

h

caixanaacumuladaareiadediáriaaltura

02,062,155,10

328,0

:

Para um rebaixo de 20cm tem-se um intervalo de limpeza da caixa de 10 dias.

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