1Tratamento de Agua_Decantacao n

UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETO

DECIV DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL

Tratamento de gua:

DISCIPLINA: SANEAMENTO

PROF. CARLOS EDUARDO F MELLO

e-mail: [email protected]

Tratamento de gua:Decantao

Conceito

So unidades destinadas remoo departculas presentes na gua, pela ao dagravidade (NBR 12216).

Sedimentao de Partculas Discretas

Partculas discretas: so aquelas que, durante asedimentao, no alteram seu tamanho, forma oupeso.

Vh = Q/bh

Vs = Q/bL

Figura 1. Desarenador Clssico.Fonte: Vianna (1997)

Sedimentao de Partculas Floculentas

Partculas floculentas so aquelas que durante asedimentao chocam-se umas com as outras, ecrescem, ocorrendo a floculao.

Condies:

Metodologia Metcalf e Eddy (1981):

Figura 2. Ensaio de Sedimentao.Fonte: Vianna (1997)

Condies:

Distribuio uniforme daspartculas e seus diversosdimetros (topo at ofundo);

Temperatura uniforme;

Condies tranquilas.


NBR 12216

A velocidade de sedimentao (Vs) dever sermultiplicada por um fator K:

K = 0,50 (capacidade at 1000 m3/dia)

K = 0,70 ( capacidade de 1.000 a 10.000 m3/dia) bom nvel de operao, caso contrrio, K = 0,50

K = 0,80 (capacidade superior a 10.000 m3/dia)


NBR 12216

No sendo possvel proceder a ensaios de laboratrio avelocidade de sedimentao (Vs) para o clculo de taxade aplicao dever ser:de aplicao dever ser:

ETA com capacidade at 1000 m3/dia, 1,74 cm/min(25 m3/m2xdia);

ETA com capacidade de 1.000 a 10.000 m3/dia) bomnvel de operao, 2,43 cm/min (35m3/m2xdia); casocontrrio, 1,74 cm/min (25m3/m2xdia)

ETA com capacidade superior a 10.000 m3/dia, 2,80cm/min (40m3/m2xdia).

Tipos de Decantadores

Clssicos (convencionais/baixa taxa)

Seo retangular Seo circular Seo circular

Tubulares (elementos tubulares/ alta taxa)

Fluxo ascendente Fluxo horizontal

Decantadores Clssicos

Comportas

Canal de Acesso Calha coletora

Cortina distribuidora

Foto 1. Decantador retangular da ETAItacolomi SAAE (Ouro Preto).

Figura 3. Decantador seo retangular.Fonte: Vianna (1997)



Canal de AcessoCortina distribuidora

Foto 1. Decantador retangular da ETAItacolomi SAAE (Ouro Preto).

Figura 4. Esquema de um Decantadorseo retangular.Fonte:


Foto 1. Remoo de lodo no decantador retangular da ETA Rio Manso COPASA (Brumadinho).



Calha coletora

Canal de Acesso

Foto 2. Decantador circular daETA de Nepomuceno SAAE

Figura 4. Decantador seo circular.Fonte: Vianna (1997)

Cortina distribuidoraCortina distribuidora


Distribuio uniforme nacortina distribuidora

Velocidade baixa deescoamento da gua

Figura 5. Esquema tpico de umdecantador retangular.Fonte: Vianna (1997)

escoamento da guafloculada

Rh Re (regimeturbulento)

Re = UDh/


Velocidade longitudinal mxima permissvel

Evitar o arraste de depsitos de fundo dosdecantadores

NBR 12216

A velocidade longitudinal mxima v0 no dever sersuperior a 18xVs (fluxo turbulento com Reynoldsmaior que 15000)


Velocidade longitudinal mxima permissvel

NBR 12216

No sendo possvel determinar a velocidade desedimentao atravs de ensaios de laboratrio, asedimentao atravs de ensaios de laboratrio, avelocidade longitudinal em decantadores convencionaisdeve ser:

ETA com capacidade at 10.000 m3/dia, 0,50 cm/s;

ETA com capacidade superior a 10.000 m3/dia, emque possvel garantir bom controle operacional,0,75 cm/s e, havendo ainda remoo contnua delodo por sistemas mecnicos ou hidrulicos, 1,00cm/s.


Exerccio 1

Uma estao de tratamento de gua, em que o nveloperacional bom com capacidade para tratar 100litros por segundo (8640 m3/dia) tem doisdecantadores, com as seguintes dimenses, cada umdecantadores, com as seguintes dimenses, cada umdeles:

comprimento: 25m

largura; 6m

profundidade: 4m

Verifique se a taxa de aplicao superficial e avelocidade de escoamento horizontal com que elestrabalham atendem a NRB 12216

Decantadores Fluxo Laminar

Figura 6. Reduzindo o comprimento do decantador.Fonte: Vianna (1997)


Decantador Laminar de Fluxo Ascendente

Rh = Am/Pm

n bandejas Pm

Figura 7. Decantador tubular tpico, de fluxo ascendente.Fonte: Vianna (1997)

n bandejas Pm

Pm Rh

Re = UDh/ (regimelaminar)

Bandejas ou mdulos inclinados, emgeral superior a 50 (auto-limpeza)


Inclinao dos Mdulos tubulares

Figura 8. O modelo de Yao.Fonte: Vianna (1997)

Vd = Vs cos

VL = VH2O Vs Sen


Mdulos tubulares

Figura 9. Mdulos tubulares.Fonte: Vianna (1997)


Tipos de Decantadores Tubulares

Figura 10. Mdulos tubulares.Fonte: Vianna (1997)



Fonte: cidadesaopaulo.olx.com.br/tubos-retangulares

Foto 3. Montagem dodecantador tubular

Foto 4 Detalhe domdulo tubular

Foto 5. Decantador tubular montado.



Foto 6. Decantador Laminar da ETA Itabirito.

Foto 5. Decantador tubular montado.

Dimensionamento de Decantadores

Nmero de decantadores da ETA

Uma unidade

Capacidade inferior a 1.000 m3/dia, emoperao contnuaoperao contnua

capacidade de at 10.000 m3/dia,funcionamento 18h/dia

No mnimo duas unidades

capacidade superior a 10.000 m3/dia funcionamento superior a 18 h/dia


Taxa de aplicao superficial

Q/A = fVs

Decantadores convencionais f = 1 Decantadores convencionais f = 1

Em decantadores de elementos tubularesinclinados, o fator de rea determinado pelaexpresso:

f = [sen (sen + L cos)]/S


Taxa de aplicao superficial

Onde:

= ngulo de inclinao dos elementos tubulares, emgraus

L = l/d, superior ou igual a 12, adimensional

l = comprimento do elemento tubular ou da placa, em m

d = dimetro interno do elemento tubular ou distnciaentre unidades sucessivas de placas paralelas, em m

S = fator de eficincia (1,0 para placas planas paralelas,4/3 para tubos circulares e 11/8 para tubos quadrados),adimensional

Distribuio de gua Floculada

Canais de Acesso

Velocidade ao longo do canal

Maior que 0,10 m/s evitar sedimentao Menor que 0,45 m/s evitar a quebra de flocos Menor que 0,45 m/s evitar a quebra de flocos

Figura 11. Canal de acesso de gua floculada.Fonte: Vianna (1997)

Comportas Objetivo: distribuir

equitativamente a guano decantador.

G = Mximo na ltimacmara de floculao


Canais de Acesso

Seo do canal

Decrescente ao longo do comprimento

Modelo matemtico de Hudson e colaboradores

Largura e declividade decrescenteVelocidades aproximadamente constantes


Canais de Acesso

NBR 12216

Decantadores iguais: vazes aproximadamenteiguaisDecantadores iguais: vazes aproximadamenteiguais

Decantadores diferentes: vazes proporcionais

Desvio mximo das vazes de 20%

Gradientes atravs das comportas inferiores a20s-1


Cortina Distribuidora

Tem o objetivo de uniformizar o fluxo de guafloculada em tratamento.

Velocidade baixa distribui mal a vazo Velocidade baixa distribui mal a vazo Velocidade alta quebra dos flocos

Figura 12. Cortinas distribuidoras de gua floculadaFonte: Vianna (1997)

Material:-Alvenaria-Madeira-concreto



Foto 7. Cortina distribuidora da ETAItacolomi SAAE (Ouro Preto).



Figura 13. Gradiente de velocidadeem cortinas de decantadoresFonte: Vianna (1997)

Figura 14. Variao de x/S emfuno de Re.Fonte: Vianna (1997)

G = D/S.(pi.U3/8Cd2.x)0,5



G = gradiente de velocidade, s-1

xC8U

SDG 2

d

3

pi=

G = gradiente de velocidade, sD = dimetro do orifcio, m;

S= espaamento entre os eixos de dois orifciosadjacentes, m;

U = velocidade mdia de passagem de gua atravs doorifcio, m/s;

= viscosidade cinemtica da gua, m2/s;x = distncia percorrida pelos jatos at que hajainterfencia entre eles, m.


Cortina de distribuio

NBR 12216

a) ter o maior nmero possvel de orifciosa) ter o maior nmero possvel de orifciosuniformemente espaados segundo a largura e a alturatil do decantador; a distncia entre orifcios deve serigual ou inferior a 0,50 m;

b) estar situada a uma distncia d da entrada,calculada por:

d = 1,5.(a/A).H



NBR 12216

Onde:Onde:a = rea total dos orifcios, em m2

A = rea da seo transversal do decantador, em m2

H = altura til do decantador, em m

c) gradiente de velocidade nos orifcios iguais ouinferiores a 20 s-1;



NBR 12216

d) quando a parede da cortina tem espessura inferior d) quando a parede da cortina tem espessura inferior dimenso que caracteriza as aberturas de passagem dagua, estas devem receber bocais de comprimento pelomenos igual referida dimenso;

e) a cmara de entrada que antecede a cortina deve serprojetada de modo a facilitar a sua limpeza;

f) relao a/A igual ou inferior a 0,5.


Exerccio 2:

Determine o gradiente de velocidade a 20C nosorifcios da cortina distribuidora de um decantador quetrata 50 litros por segundo. A cortina possui 96orifcios de dimetro 50 mm, espaados entre si (eixo aorifcios de dimetro 50 mm, espaados entre si (eixo aeixo) de 50 cm. Admita que o coeficiente de descarga(Cd) dos orifcios igual a 0,61.

Coleta de gua Decantada

Calhas coletoras

Tubulaes perfuradas

Foto 8. Calha coletora da ETAItacolomi SAAE (Ouro Preto).

Foto 9. Calha coletora da ETAItabirito SAAE.

Coleta de gua Decantada

Foto 1. Remoo de lodo no decantador retangular da ETA Rio Manso COPASA (Brumadinho).

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