Aula 4 sedimentação

TRATAMENTO DE ÁGUAS

RESIDUÁRIAS

Aula 4 – Remoção de sólidos sedimentáveis

Considerações

Nos decantadores primários, sob as condições de escoamento normalmente adotadas, ocorre remoção de 40 a 60% de sólidos em suspensão dos esgotos sanitários, correspondendo a cerca de 30 a 40% da DBO.

Quando não são usados decantadores formais de concreto armado, são utilizadas lagoas de decantação ou a sedimentação ocorre no próprio reator biológico. Tem-se estudado o emprego da flotação com ar dissolvido em algumas aplicações, especialmente associada ao tratamento físico-químico.

Sedimentação no tratamento de

esgoto

O processo de sedimentação é governado

principalmente pela concentração das partículas em

suspensão. Quanto mais concentrado for o meio,

maior é a resistência à sedimentação.

Decantador primário de seção retangular. Observa-se

o dispositivo de remoção e o poço de lodo ETE

Barueri/SP (SABESP) Decantador primário em operação

Tipos de sedimentação

Em suspensões bastante diluídas prevalece a

sedimentação do tipo I (individual ou discreta).

Neste caso as partículas sedimentam-se

individualmente sem ocorrer interrelações (flocos),

segundo uma velocidade constante ao longo da

profundidade do tanque. É o tipo de sedimentação

predominante nas caixas de areia.


Neste caso, a velocidade de sedimentação pode ser

calculada através do equilíbrio de forças atuantes

sobre a partícula na direção vertical (força

gravitacional, para baixo, e empuxo mais força de

atrito, para cima), do qual resulta a lei de Stokes

Peso

Empuxo Força de arraste


Aumentando-se a concentração de sólidos em suspensão, passa a prevalecer a sedimentação do tipo II, também chamada de sedimentação floculante. Neste caso, a maior concentração de partículas permite a formação de emaranhados ou flocos de maior velocidade de sedimentação ao longo de suas trajetórias, fazendo com que a velocidade de sedimentação aumente com a profundidade. É o que tipicamente ocorre nos decantadores das ETAs, também nos decantadores primários de esgotos onde a relativa e elevada concentração de sólidos em suspensão permite tais interações.


Aumentando-se ainda mais a concentração da suspensão, passa a prevalecer a sedimentação do tipo III (também chamada de sedimentação por zona, retardada ou impedida). Neste caso, a concentração de sólidos é muito elevada e passa a ocorrer dificuldade de saída de água em contracorrente para possibilitar a sedimentação dos sólidos. Assim, a velocidade de sedimentação diminui ao longo da profundidade do decantador, sendo bastante baixa no fundo onde a concentração de sólidos é muito elevada.


Tempo t0

H0

Tempo t1

H1

Tempo t2

H2

Nítida a ocorrência de interface lodo/líquido sobrenadante.

Quando o lodo é colocado em proveta, o deslocamento desta

interface pode ser cronometrado ao longo do tempo e através de

interpretação gráfica pode-se calcular a velocidade de

sedimentação por zona (VSZ)


A sedimentação do tipo IV, também chamada de

sedimentação por compressão, ocorre no fundo dos

decantadores secundários e nos adensadores de

lodo. Neste caso, a suspensão é tão concentrada

que a "sedimentação" dá-se pelo peso de uma

partícula sobre a outra, provocando a liberação

de água intersticial.

Decantadores Primários DP

A função dessa unidade é clarificar o esgoto,

removendo os sólidos que, isoladamente ou em

flocos, podem sedimentar pelo seu próprio peso.

As partículas que sedimentam, ao se acumularem no

fundo do decantador, formam o chamado lodo

primário, que é daí retirado. Nessa unidade

normalmente aproveita-se também para remoção

de flutuantes: espumas, óleos e graxas,

acumulados na superfície.


Alguns autores preconizam que como decantadores primários devem ser utilizados preferivelmente os de secção retangular, melhores para a assimilação das variações de vazão de esgotos e, como decantadores secundários podem ser utilizados os de secção circular, pois nesta situação a variação de vazão de alimentação é menor e os decantadores circulares são de implantação mais barata. Por isso, pode-se também empregar decantadores circulares como primários, atribuindo-lhe menor eficiência na remoção de DBO.


Deverá ser feita análise econômica para subsidiar a escolha do tipo de decantador a ser empregado em uma ETE. Os removedores mecanizados de lodo e a estrutura em concreto armado são os principais componentes de custo. Os raspadores mecanizados são equipamentos de custo elevado, tanto os rotativos dos decantadores circulares como especialmente os que são movidos por pontes rolantes que tansladam ao longo do comprimento do decantador.


Em resumo:

Quanto ao formato, os decantadores primários poder

ser: circulares, quadrados ou retangulares. A

remoção do lodo e de flutuantes pode ser

mecanizadas ou não.

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.

Parâmetros de dimensionamento dos

decantadores primários

Tempo de detenção hidráulico ѲH

ѲH = VD = Volume do decantador Qmax = vazão máxima

Deve-se dimensionar o decantador para Qmáx, onde ѲH ≥

1hora. Deve-se ainda verificar para Qméd. Onde: ѲH ≤ 6horas (NBR12209)

Em decorrência desses critérios que o volume do decantador “VD” seja:

VD ≥ 1hora x Qmáx (sendo Qmax em m3/h)

Parâmetros de dimensionamento dos

decantadores primários

Taxa de escoamento superficial

A taxa de escoamento superficial permite fixar área e, consequentemente, a profundidade do decantador primário.

A taxa de escoamento longitudinal (no vertedor) qL

A taxa de escoamento longitudinal permite fixar o comprimento necessário para o vertedor de saída do líquido clarificado, nos decantadores primários. O valor limite a seguir é também fixado pela Norma.

qL ≤ 720m3/m.dia

Decantador circular não mecanizado

(com descarte hidráulico do lodo)

Normalmente, nos decantadores circulares não

mecanizados, o descarte do lodo se dá pelo efeito

da própria carga hidráulica HD ≥ 1m, acionando-se

a válvula de descarte existente em uma tubulação

Ѳ ≥ 150mm, dotada de um respiro que serve

também para possibilitar eventuais

desentupimentos.



Critérios para projeto NBR12209

• Diâmetro máximo do decantador: DDP ≤ 7m. Essa limitação é feita para evitar que as unidades atinjam grandes profundidades. A inclinação das paredes do cone de 1,0H : 1,5V é necessária para alto adensamento do lodo;

• Para decantadores primários, o diâmetro da saída defletora : Dsaída = 0,15 a 0,20 D. Para decantadores secundários de lodo ativados: Dsaída: 0,15 a 0,25D;

• O volume do lodo Vlodo é calculado até 2/3 do tronco de cone, a partir de sua parte inferior, cujo diâmetro mínimo é 0,60m. O volume considerado para o decantador Vdec inclui o trecho cilíndrico e o restante 1/3 do cone.



Decantador retangular não mecanizado


Para os decantadores retangulares não mecanizados, o descarte do lodo também é feito hidraulicamente, como nos decantadores circulares.

• Relação comprimento/largura L/B ≥ 2 e B ≥5,0m. O limite máximo fixado para a largura B visa evitar profundidades excessivas.

• O limite máximo para a relação L/B (número de câmaras em série) geralmente é fixado pelo critério da taxa de escoamento longitudinal qL (no vertedor)

• O volume de lodo Vlodo é calculado até 2/3 do tronco de pirâmide, a partir de sua parte inferior, cujo lado mínimo é de 0,60m. O volume considerado para o decantador Vdec. Inclui o trecho quadrado e o restante 1/3 do tronco de pirâmide.

Decantador retangular não mecanizado


Decantador circular (raspagem

mecanizada e descarte hidráulico do lodo)

Neste tipo de decantador, a mecanização fica por

conta dos raspadores giratórios, que levam o lodo

até o fundo do decantador, de onde é feita a sua

remoção e do descarte hidráulico. A vantagem

desses modelos é que a inclinação do fundo pode

ser menor, ficando a limitação do diâmetro por

conta apenas do tamanho dos raspadores (Drasp ≤

60m), não existindo maiores problemas com as

grandes profundidades inerentes aos modelos.

Decantador circular (raspagem

mecanizada e descarte hidráulico do lodo)

• Recomenda-se a utilização de raspadores com

diâmetro máximo Drasp ≤ 30m para evitar

problemas de manutenção.

• Nas grandes instalações seria preferível adotar

maior número de decantadores de até 30m de

diâmetro, para maior flexibilidade operacional

Decantador retangular mecanizado

(corrente sem-fim e descarte hidráulico)

Nesse tipo de decantador, a mecanização fica por

conta da raspagem do lodo, feita por meio de um

sistema constituído de rodos e corrente sem-fim,

acionado por um motor elétrico, dotado de redutor

de velocidade. O descarte do lodo continua sendo

feito hidraulicamente.

Decantador retangular mecanizado (com ponte

rolante e descarte hidráulico de lodo)

Recomendações da Norma:

• O dispositivo de raspagem de lodo deverá ter

velocidade do raspador Vr ≤ 20mm/s, no caso de

decantadores retangulares, e velocidade periférica

do raspador VPR ≤ 40mm/s, no caso dos

decantadores circulares;

• Altura mínima de água “H” deverá ser ≥ 2m;

• Defini-se o volume útil do decantador como sendo o

produto da área de decantação pela altura

mínima de água;



• Para o decantador retangular, a relação

comprimento/altura mínima de água deverá ser

≥4:1, a relação largura/altura mínima de água

deve ser ≥2:1 e a relação comprimento/largura

deve ser ≥ 2:1;

• Para decantdor retangular, a velocidade de

escoamento horizontal deverá ser ≤ 50mm/s.

Quando recebe excesso de lodo ativado, a

velocidade deve ser ≤ 20mm/s



Precauções adicionais

É recomendável duas ou mais unidades de decantação

primária. Assim sendo, antes dos decantadores é comum

prever-se um tanque de equalização. Deve-se permitir a

alimentação das duas ou mais unidades de forma

equilibrada, ou seja, que as unidades de decantação

receba, sempre a mesma vazão.

Vertedouros bem nivelados, é

recomendável utilizar placas leves,

mas resistentes, presas e ajustáveis

à estrutura de concreto e que

permite maior controle no

nivelamento.

Características do lodo primário

A percentagem de sólidos presentes no lodo primário varia com o tipo de decantador, sendo comum valores em torno de 1 a 7% (93 a 99% de água).

O lodo primário apresenta-se com grande percentagem de matéria orgânica ainda não estabilizada (putrescível), necessitando passar por processos de digestão (mais comumente processos anaeróbios, após a sua mistura com o lodo secundário).

Características do lodo primário

Para o tratamento de alguns efluentes industriais são

necessários removedores de lodo através de

aspiração. Este processo mais sofisticado se justifica

quando os sólidos sedimentados são tão leves que

podem ser resuspensos pela ação dos raspadores.

Material consultado

Esgoto sanitário: coleta, transporte, tratamento e

reuso agrícola/ Coord. Aeriovaldo Nuvolari 2 ed.

São Paulo, Blucher, 2011

Von Sperling, Marcos. Princípio básico de

tratamento de esgoto. Belo Horizonte, UFMG, 1996

Projeto de estações de tratamento de esgoto

sanitário - NBR 12209

Tratamento De Esgoto Sanitário Roque Passos Piveli,

São Paulo, 2007 – USP

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