Aula 7 - Decantação

Prévia do material em texto

SEDIMENTAÇÃO 
ASPECTOS TEÓRICOS 
 Operação unitária de separação física e dinâmica das partículas floculadas 
 Última etapa da clarificação 
 Eficiência = f(etapas precedentes + concepção da distribuição da água + 
correntes convectivas causadas pela insolação + curto-circuitos + ação dos 
ventos) 
 Dimensionamento dos canais de água floculada → evitar deposição e 
ruptura dos flocos → variações da sua seção transversal ou da abertura da 
comporta de abastecimento 
 Escoamento horizontal contrário aos ventos dominantes 
SEDIMENTAÇÃO 
ASPECTOS TEÓRICOS 
Sedimentação Discreta 
 Não há aglutinação → equilíbrio entre peso, atrito e empuxo → V constante 
vs = [d².(ɣpartícula - ɣágua)] / 18.µ 
vs é proporcional a (ɣpartícula - ɣágua) e a d² → importância do tamanho da partícula 
1) Coluna de Sedimentação: ts = H/vs 
2) Tanque de fluxo horizontal: th = Volume/Q = H. As/Q 
 1 + 2 → vs = Q/As → velocidade de sedimentação ≡ TAS (m³/m².dia) 
Remoção depende apenas da área superficial da unidade 
SEDIMENTAÇÃO DISCRETA 
PARTÍCULAS REMOVIDAS 
•Partículas com velocidade de sedimentação IGUAL 
ou MAIOR que vs e que entram no tanque em uma 
altura H. 
PARTÍCULAS NÃO REMOVIDAS 
•Partículas com velocidade de sedimentação 
MENOR que vs e que entram no tanque em uma 
altura IGUAL que H. 
PARTÍCULAS REMOVIDAS 
•Partículas com velocidade de sedimentação IGUAL 
a vs e que entram no tanque em uma altura MENOR 
que H. 
SITUAÇÃO DAS PARTÍCULAS CASO 
SEDIMENTAÇÃO 
ASPECTOS TEÓRICOS 
SEDIMENTAÇÃO DISCRETA 
PARTÍCULAS PODEM SER REMOVIDAS 
•Partículas com velocidade de sedimentação 
MENOR que vs e que entram no tanque em uma 
altura MENOR que H. 
PARTÍCULAS PODEM NÃO SER REMOVIDAS 
•Partículas com velocidade de sedimentação 
MENOR que vs e que entram no tanque em uma 
altura MENOR que H. 
SITUAÇÃO DAS PARTÍCULAS CASO 
SEDIMENTAÇÃO 
ASPECTOS TEÓRICOS 
 ↓ concentração de SS afluente → escala real se aproxima da sedimentação 
discreta (dificuldade de formação de flocos), todavia essa característica 
pode tornar desnecessária a etapa de decantação (filtração direta). 
Sedimentação Floculenta 
 Aglomeração durante sedimentação → ↑ V sedimentação 
 Eficiência depende de H e de T → determinação experimental. 
Sedimentação Zonal 
 Definição da interface entre fases líquida e sólida → ↑ concentração SS 
 V sedimentação = V interface → bom desempenho requer descarte 
Sedimentação por Compressão 
 Peso dos sólidos acumulados remove parte da água do floco, ↓ volume 
SEDIMENTAÇÃO 
ASPECTOS TEÓRICOS 
TESTES EM COLUNA DE SEDIMENTAÇÃO 
Amostragem em diferentes pontos (alturas) e instantes para análise de SS. 
Calcula-se remoção % para cada amostra. 
Para sedimentação floculenta → gráfico de isoeficiências 
OBSERVAÇÕES 
 Diâmetro indiferente (usual a partir de 150 mm); 
 Altura equivalente à H do decantador; 
 Distribuição uniforme; 
 Manutenção da temperatura durante ensaio (evitar corrente de convecção). 
SEDIMENTAÇÃO 
COLUNA DE SEDIMENTAÇÃO 
SEDIMENTAÇÃO 
COLUNA DE SEDIMENTAÇÃO 
SEDIMENTAÇÃO 
COLUNA DE SEDIMENTAÇÃO 
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
H3
H1
tempo
prof. (m)
0,00-10,00 10,00-20,00 20,00-30,00 30,00-40,00 40,00-50,00
50,00-60,00 60,00-70,00 70,00-80,00 80,00-90,00 90,00-100,00
SEDIMENTAÇÃO 
COLUNA DE SEDIMENTAÇÃO 
TIPOS 
Retangular ou Circular; 
Clássicos ou Lamelares (Tubulares) 
Limpeza Manual ou Mecanizada 
Número mínimo: 2 decantadores 
UNIDADES DE DECANTAÇÃO 
DECANTADORES DE ESCOAMENTO HORIZONTAL 
Retangulares: melhor adequação ao lay out da ETA, com possível 
aproveitamento de paredes de floculadores e filtros. 
Circulares: apesar da facilidade que apresenta na remoção de lodo, seu 
emprego é mais restrito em ETA’s 
UNIDADES DE DECANTAÇÃO 
SEDIMENTAÇÃO – CRITÉRIOS DE DIMENSIONAMENTO 
NBR12216 (NB 592/1992) 
Parâmetro Q < 1.000 m³/d Q médio Q > 10.000 m³/d 
TAS (m³/m².d) 25 35 40 
Vhoriz (cm/s) < 0,50 < 0,75 – 1,00 
Geometria 4 (2,5) < C/L < (5,0) 10 ; 4 < C/H < 25 ; H = 3,0 a 5,0 m 
T detenção (h) 2 - 3 
Vazão no 
vertedor 
q < 1,8 L/s.m 
DECANTADOR DE 
ESCOAMENTO HORIZONTAL 
DECANTADOR DE 
ESCOAMENTO HORIZONTAL 
DECANTADOR DE 
ESCOAMENTO HORIZONTAL 
DECANTADOR DE 
ESCOAMENTO HORIZONTAL 
DECANTADOR DE 
ESCOAMENTO HORIZONTAL 
DECANTADOR DE 
ESCOAMENTO HORIZONTAL 
LIMPEZA 
Manual 
• Acumulação de lodo: acrescer de 10 – 20% em H 
• Estimativa de quantidade de lodo produzido: cone Imhoff (mL/L) 
• Declividade de fundo: 1 – 5% 
• Intervalo entre limpezas: admitir 60 dias (períodos de chuva) até 5 
meses (estiagem) 
• Descarte de fundo: cálculo da seção da adufa (S) 
S = (A . h1/2) / 4850 . T 
A: área do decantador; h: NA sobre eixo da comporta; t < 6h (esvaziar) 
Mecanizada 
• Velocidade do raspador < 30 cm/min 
DECANTADOR DE 
ESCOAMENTO HORIZONTAL 
DECANTADOR DE 
ESCOAMENTO HORIZONTAL 
DECANTADOR DE 
ESCOAMENTO HORIZONTAL 
DECANTADOR DE 
ESCOAMENTO HORIZONTAL 
DECANTADOR DE 
ESCOAMENTO HORIZONTAL 
DECANTADOR DE 
ESCOAMENTO HORIZONTAL 
DECANTADOR DE 
ESCOAMENTO HORIZONTAL 
DECANTADOR DE 
ESCOAMENTO HORIZONTAL 
Decantador de Fluxo Laminar 
• Bandejas: escoamento laminar, 
↓velocidade de escoamento e ↑perímetro 
molhado → ↓ número de Reynolds. 
• Declividade ideal (2o 54’) e Usual (50 – 
60o) → auto limpeza. 
• TAS: 120 – 180 m³/m².dia 
DECANTADOR DE 
ALTA TAXA 
Re = (U.Dh)/ט 
U – velocidade horiz. 
Dh = 4.Rh 
ט – viscosidade 
Re < 2000 = laminar 
Re > 4000 = turbulento 
DECANTADOR DE 
ALTA TAXA 
Decantador de Fluxo Laminar 
• ↑ Vazão aplicada → tempo de detenção de ≈ 10 min. O reduzido 
tempo de detenção faz com que se considere a sedimentação do tipo 
discreta 
• Modelo de Yao: relação L/d (comprimento equivalente), formato dos 
módulos. 
• Descarga de fundo: diárias → elevada acumulação de lodo 
DECANTADOR DE 
ALTA TAXA 
DECANTADOR DE 
ALTA TAXA 
ETA RIO GRANDE (SABESP) 
DECANTADOR DE 
ALTA TAXA 
ETA RIO GRANDE (SABESP) 
DECANTADOR DE 
ALTA TAXA 
ETA SANASA 
DECANTADOR DE 
ALTA TAXA 
DECANTAÇÃO 
DECANTAÇÃO 
DECANTAÇÃO 
RESÍDUOS GERADOS 
NA DECANTAÇÃO 
Impactos 
• Resíduo do decantador ≈ 70% dos sólidos gerados em uma ETA; 
• TS = 0,1 a 2% (depende do tipo de remoção do lodo) 
• Aspectos estéticos: ↑ cor e turbidez; 
• ↓ penetração da luz, provocando ↓ atividade fotossintética e do OD; 
• Assoreamento e elevação da concentração de metais no meio. 
Produção diária de Lodo 
S = Q.(4,89.Al + SS + A).10-3 
S = Q.(2,88.Fe + SS + A).10-3 
S (produção em kg/dia); Q (m³/dia); Al (dosagem de alumínio em mg/L); 
SS ≈ 1,3 NTU; A (soma de dosagem de outros produtos adicionados) 
RESÍDUOS GERADOS 
NA DECANTAÇÃO 
Produção de Resíduos 
 
RESÍDUOS GERADOS 
NA DECANTAÇÃO 
Caracterísiticas dos Resíduos dos Decantadores 
ETA São Carlos: Q = 500 L/s; sulfato de alumínio; intervalo entre 
limpezas = 40 dias; duração da limpeza = 4h; Qdescarga = 100 L/s. 
RESÍDUOS GERADOS 
NA DECANTAÇÃO 
Resíduos dos Decantadores x Impacto sobre o Corpo D’água 
Ponto A – 20 m a montante do lançamento. 
Pontos B, C, D, E e F – 20, 50, 100 e 1000 m a jusante. 
Tempos de amostragem – 15 min antes do lançamento. 
 15, 60, 120 e 180 min após o despejo. 
RESÍDUOS GERADOS 
NA DECANTAÇÃO 
RESÍDUOS GERADOS 
NA DECANTAÇÃO 
RESÍDUOS GERADOS 
NA DECANTAÇÃO 
Adensamento do Lodo 
↑ Concentração de sólidos para reduzir custos nas etapas posteriores. 
Realizada por gravidade, alcançando no máximo 3% 
RESÍDUOS GERADOS 
NA DECANTAÇÃO 
Desidratação do Lodo 
Objetiva a redução do volume. Tipo de sistema dependerá de: 
• Área disponível para implantação e seu custo; 
• Distância da ETA até o ponto de disposição; 
• Volume a ser desidratado; 
• Condições climáticas; 
• Custo dos equipamentos e recursos humanos. 
RESÍDUOS GERADOS 
NA DECANTAÇÃO 
Desidratação Natural – Leitos de Secagem 
• Q< 200 L/s, de acordo com o clima da região; 
• Sistemas simples, masque requerem grandes áreas; 
• Leitos de secagem: dimensionados para períodos de 3 – 4 meses; 
• Lagoas de secagem: mais profundas, acúmulo da produção de 1 ano; 
• Geotubes: drenagem/evaporação da água com retenção dos sólidos. 
RESÍDUOS GERADOS 
NA DECANTAÇÃO 
RESÍDUOS GERADOS 
NA DECANTAÇÃO 
RESÍDUOS GERADOS 
NA DECANTAÇÃO 
Desidratação Mecânica 
• Menor disponibilidade de área e elevado TS; 
• Centrífuga (TS = 15 a 30%), Prensa Desaguadora (TS = 15 a 20%), 
Filtro Prensa (TS > 40%) 
RESÍDUOS GERADOS 
NA DECANTAÇÃO 
RESÍDUOS GERADOS 
NA DECANTAÇÃO 
RESÍDUOS GERADOS 
NA DECANTAÇÃO 
RESÍDUOS GERADOS 
NA DECANTAÇÃO 
RESÍDUOS GERADOS 
NA DECANTAÇÃO 
RESÍDUOS GERADOS 
NA DECANTAÇÃO 
RESÍDUOS GERADOS 
NA DECANTAÇÃO 
RESÍDUOS GERADOS 
NA DECANTAÇÃO 
RESÍDUOS GERADOS 
NA DECANTAÇÃO 
RESÍDUOS GERADOS 
NA DECANTAÇÃO 
RESÍDUOS GERADOS 
NA DECANTAÇÃO 
RESÍDUOS GERADOS 
NA DECANTAÇÃO 
Resíduos Líquidos de ETAs em ETEs 
Concentração de SSed nos testes de Coluna de Sedimentação 
RESÍDUOS GERADOS 
NA DECANTAÇÃO 
Resíduos Líquidos de ETAs em ETEs 
RESÍDUOS GERADOS 
NA DECANTAÇÃO 
Recuperação de Coagulantes 
• 50 – 75% dos resíduos do decantador são hidróxidos de Fe ou Al, solúveis em 
meios ácidos e alcalinos → recuperação com ajuste de pH. 
• Redução significativa do volume de lodo (≈ 40%) e elevada recuperação de 
produto químico (≈ 75%). 
• Espessamento do lodo (≈ 2%) → reação do lodo com ácido → sobrenadante é a 
solução de coagulante recuperado, mas não de maneira seletiva. 
RESÍDUOS GERADOS 
NA DECANTAÇÃO 
Destinação Final 
• Disposição no Solo: contribui para retenção de umidade, mas pode 
contaminar solo e lençol freático. Lodo com alumínio podem adsorver o 
P, ↓ produtividade. 
• Disposição em Aterro Sanitário: transporte e garantia de TS mínimo. 
• Lançamento em ETE’s: solução vantajosa operacionalmente, mas 
deve-se verificar seu impacto sobre a rede e o processo de tratamento. 
Resíduos de ETA podem melhorar o desempenho dos decantadores 
primários da ETE, mas pode inibir a atividade metanogênica em 
processos anaeróbios.