Aula 3 2 Decantador e filtrador

Prévia do material em texto

SANEAMENTO
Curso: Engenharia Civil
Aula 3: Tipos de saneamento
Professor: Jonas Silva
DIMENSIONAMENTO DOS DECANTADORES
DECANTADORES CONVENCIONAIS
Onde:
Q - Vazão afluente (m³/s);
A - Área útil da seção horizontal (m²);
H – Altura útil (m);
H’ – Altura ocupada pelo lodo (m);
HT – Altura total HT = H+H’;
T - Período de detenção (s);
V - Volume útil do decantador (m³);
vs - Velocidade de sedimentação da menor partícula que se deseja remover (m/s);
vh- Velocidade de deslocamento horizontal (m/s) ;
ts - Tempo gasto pela menor partícula cair de uma altura H
DECANTADORES CONVENCIONAIS
A condição mais desfavorável para remoção da menor partícula considerada é admitirmos que a sua entrada no decantador ocorra no ponto A
VISTA DOS DECANTADORES CONVENCIONAIS DA ETA CASTELO BRANCO – RECIFE/PE
DECANTADORES CONVENCIONAIS
DIMENSIONAMENTO
Q/A = Taxa de aplicação do decantador (m³/m²/dia)
DECANTADORES CONVENCIONAIS
A PROPORÇÃO DE PARTÍCULAS REMOVIDAS É FUNÇÃO DA ÁREA DO DECANTADOR E DA QUANTIDADE DA ÁGUA TRATADA NA UNIDADE DE TEMPO.
1 - Determinação da área da seção horizontal
Onde:
Q – Vazão do decantador (m³/dia);
A – área da seção horizontal (m²);
k – Fator de correção (convenciona como sendo 1);
vs – velocidade de sedimentação (m/s).
2 - Determinação das dimensões de um decantador
As relações entre comprimento e largura mais utilizadas variam entre 4 e 5.
Determinação da altura ocupada pela água (m)
Onde:
C – Comprimento do decantador (m);
vs – velocidade de sedimentação (m/dia);
vh – velocidade horizontal (m/dia).
Determinação do tempo de detenção (horas)
Onde:
V – Volume do decantador (m³);
Q – Vazão do decantador (m³/dia).
Determinação do volume de lodo acumulado
Onde:
Q – Vazão do decantador (m³/dia).
Determinação da altura reservada para o lodo
Onde:
V’ – Volume de lodo acumulado (m³);
A – Área da seção horizontal do decantador (m²).
Determinação da altura total do decantador (Ht)
Onde:
H – Altura ocupada pela água (m);
H’ – Altura ocupada pelo lodo (m);
Folga – 0,35 m (Geralmente).
A NBR-12216 recomenda que sejam feitos ensaios para determinação do valor da velocidade de sedimentação (vs);
O valor obtido em laboratório deve ser multiplicado por um fator K que varia de 0,50 a 1,0 conforme o porte e as condições operacionais da ETA.
DECANTADORES CONVENCIONAIS
Não sendo possível proceder a ensaios de laboratórios para obter as velocidades de sedimentação pode-se adotar as seguintes taxas de aplicação:
DECANTADORES CONVENCIONAIS
	CAPACIDADE DA ESTAÇÃO	TAXA DE APLICAÇÃO DO DECANTADOR
	Até 1000 m³/dia	25 m³/m²/dia
	1.000 m³/dia até 10.000 m³/dia	35 m³/m²/dia (considerando um bom controle operacional)
	Maior que 10.000 m³/dia	40 m³/m²/dia
EXEMPLO :Determine as dimensões da seção horizontal de um decantador convencional onde passa uma vazão de 12.000m³/dia para o qual não foram feitas pesquisas para determinar o valor de vs.
OBS: Adotar o valor de 4 para a relação entre comprimento e largura
Solução: 
Passo 1: Determinar a área da seção horizontal:
Q/A = Taxa de aplicação do decantador 
12.000/A = 40 A = 300 m²
RELAÇÃO COMPRIMENTO/LARGURA
 Passo 2: Determinação da seção horizontal:
C x L = 300 m²
C/L = 4
4L² = 300 L = 8,66 m
C = 4L C = 34,64 m 
RELAÇÃO COMPRIMENTO/LARGURA
Quando não for possível obter os valores de vs a referida NBR 12216 recomenda não ultrapassar os seguintes valores:
DETERMINAÇÃO DA PROFUNDIDADE
	CAPACIDADE DA ESTAÇÃO	Vs (VELOCIDADE DE SEDIMENTAÇÃO)
	Até 1000 m³/dia	432 m/dia
	Maior que 1.000 m³/dia	648 m/dia
	Maior que 10.000 m³/dia, com remoção continua do lodo	864 m³/m²/dia
O período de detenção será função da profundidade do decantador;
Profundidades menores, embora ofereçam mais economia, podem produzir velocidades horizontais muito elevadas;
Profundidades recomendadas : entre 3 e 5m, com respectivos tempo de detenção de 1,5 a 5 horas.
PERÍODO DE DETENÇÃO
PERÍODO DE DETENÇÃO
A NBR-12216 estabelece que para decantadores convencionais, com remoção manual do lodo, deve ser prevista uma altura adicional suficiente para acumular o lodo resultante de 60 dias de funcionamento.
DIMENSIONAMENTO
EXERCÍCIO: Dimensionar um decantador convencional para uma vazão de 15.000m³/dia. Adotar os seguintes parâmetros:
- Taxa de aplicação 25m³/m²/dia
- Relação comprimento/largura 4
- Velocidade horizontal 0,45cm/s 
- Velocidade de sedimentação 25 m/dia
- Proporção de lodo na água bruta 1,0m³/1.000m³ 
- Período entre as limpezas 60 dias
Solução:
Passo 1: Calcular a área da seção horizontal (A) 
Passo 2: Dimensões da seção horizontal
CL = 600
C/L = 4
DIMENSIONAMENTO
4L² = 600 Então, L = 12,25m e C = 49 m
Passo 3: Calcular a altura ocupada pela água
Passo 4: Calcular o tempo de detenção (T)
DIMENSIONAMENTO
Vh = 0,45cm/s = 389m/dia
			 
 
ou H = vs.T  
Passo 5: Calcular o volume de lodo acumulado em 60 dias (V´)
V´= nº de dias x proporção do lodo na água x Q
Passo 6: Calcular a altura reservada para a altura de lodo (H´)
DIMENSIONAMENTO
 
Passo 7: Altura total do decantador (Ht)
DIMENSIONAMENTO
 
HT = 3,15+1,50+0,35(folga)
				HT = 5,00m
CORTINA DE ENTRADA
VISTA PARCIAL DA CORTINA DE ENTRADA – DECANTADOR CONVENCIONAL - ETA CASTELO BRANCO
CORTINA DE ENTRADA
No projeto da cortina devemos considerar os seguintes aspectos:
Adotar o maior número possível de orifícios uniformemente distribuídos,segundo a largura e a profundidade do decantador; com distância máxima entre eles de 0,50m (NB-12216);
Os orifícios superiores deverão ficar abaixo do nível dágua uma distância de cerca de 1/5 a 1/6 da altura útil do decantador;
Se não houver remoção mecânica do lodo, os orifícios inferiores deverão ficar acima do fundo uma distância de 1/4 a 1/5 da altura útil.
CORTINA DE ENTRADA
1.0. Vertedouros:
DISPOSITIVOS DE SAÍDA
CALHAS COM VERTEDOUROS 
1.0. Vertedouros:
DISPOSITIVOS DE SAÍDA
CALHAS COM VERTEDOUROS 
A esse respeito a NB-12216 faz as seguintes recomendações:
a) os vertedouros ou tubos perfurados devem ser organizados de modo a se ter uma vazão uniforme ao longo de toda sua extensão;
b) as canaletas devem propiciar escoamento livre, com a água no interior situada a uma distância mínima de 10cm abaixo da borda vertente;
c) a vazão por metro de vertedouro ou tubo perfurado deve ser obtida a partir da velocidade de sedimentação; 
d) na impossibilidade de proceder a ensaios de laboratório a carga nesses elementos será igual ou inferior a 1,8l/s.
DISPOSITIVOS DE SAÍDA
FILTRAÇÃO
FILTRAÇÃO
OBJETIVO: Remover os restos de impurezas que não foram removidas no tratamento preliminar.
Em alguns casos pode-se suprimir o decantador e o floculador utilizando-se apenas o filtro. 
Número mínimo de filtros
Onde :
Q – vazão para a filtração.
FILTRAÇÃO
Velocidade de aproximação (taxa de filtração):
Va=Q/A 
Onde:
Va– velocidade de aproximação
Q– vazão afluente ao filtro 
A–área da seção do leito filtrante perpendicular ao fluxo
Área do filtro
Onde :
A total – área total de filtração.
N – número mínimo de filtro.
Exemplo de dimensionamento de filtro
Dimensione os tanques de filtração levando em conta que serão desenvolvidos através de uma dupla camada de areia – antracito, sua taxa de filtração é de 240m³/ m²/ dia e 4 decantadores com largura de 12 m de cada ( Considere a vazão de 1 m³/s = 22, 827 mgd).
Resolução
1 – Número mínimo de filtros
Obs: 6 é o número mínimo de filtros, mas como temos 4 decantadores, opta-se por colocar 2 filtros, para cada, o que da um total de 8 filtros.
Resolução
2 – Área de filtração
Resolução
3 – Área do filtro
Resolução
4 – Largura do filtro
12 m, logo a largura total do filtro é de 6 m, sendo 1 metro do filtro utilizado para lavagem do mesmo.
Resolução
5 – Comprimento do filtro
FILTRAÇÃO
Com relação à taxa de filtração:
Lenta – baixa taxa de filtração
Rápida – Alta taxa de filtração
Com relaçãoao meio filtrante:
Simples
Camadas múltiplas
FILTRAÇÃO
Com relação ao sentido do fluxo:
Descendente
Ascendente
Com relação ao projeto e operação da ETA:
Convencional
Direta
Utilizados para potabilizar águas brutas de excelentes qualidades;
Redução expressiva do índice de coliformes;
No entanto:
Águas brutas de boa qualidade são cada vez mais raras;
Grandes áreas para implantação;
Após lavagem necessita que a camada filtrante biológica ser estabeleça
FILTROS LENTOS
Filtros rápidos de fluxo descendente
Mais utilizados em estações convencionais;
O leito filtrante pode ser simples ou duplo; e
 O fluxo da água de lavagem é ascendente.
Filtros rápidos de fluxo ascendente
Camada espessa de areia(2m)
Camada suporte de 60cm
FILTROS RÁPIDOS
Os filtros descendentes podem ter camadas simples ou duplas de meio filtrante;
Os filtros ascendentes possuem apenas camada filtrante simples;
MATERIAIS EMPREGADOS:
 Rápido de única camada filtrante: areia 
 Rápido com camada filtrante dupla: areia + antracito
 Lento de única camada : areia.
LEITOS FILTRANTES
Areia
Limpa(sem barro e matéria orgânica)
Não deve conter mais de 1% de partículas laminares
Massa específica 2,6g/cm3
LEITOS FILTRANTES
Antracito
Carvão mineral (origem fóssil)
Massa específica 1,4 a 1,6g/cm3
Utilizado em filtros de camada dupla, sobre a areia, sem se misturar
Filtros com areia e antracito possuem maior taxa de filtração que os filtros só com areia
Retém a maior parte dos sólidos e a 
 areia os sólidos remanescentes.
LEITOS FILTRANTES
A camada suporte é constituída de seixos rolados distribuídos com granulometria decrescente no sentido ascendente; 
Possuem a função de evitar a fuga do material filtrante através do sistema de drenagem, possuindo granulometria devidamente especificada para esse fim.
CAMADA SUPORTE
FLUXO DESCENDENTE:
FLUXO DE ESCOAMENTO
Do ponto de vista físico e bacteriológico é superior ao ascendente
Filtros de fluxo ascendente
 Distribuem água coagulada ou floculada e água de lavagem
 Poderá conter sólidos, folhas, gravetos, etc.
Projeto
Fundo desmontável;
Facilmente inspencionável;
A água afluente passe por pré-tratamento adequado ao tipo de fundo falso.
FUNDOS FALSOS
Filtros de fluxo descendente
 Coletam água filtrada
 Sempre estão cheios de água filtrada
 Distribuem água de lavagem
FUNDOS FALSOS
Bocais
Materiais: porcelana, plástico e Nylon
FUNDOS FALSOS - TIPOS
Lavagem auxiliar–tubo de ar
Filtros de fluxo ascendente–bocais com orifícios maiores
FUNDOS FALSOS - TIPOS
Blocos
Materiais: cerâmica ou plástico
FUNDOS FALSOS - TIPOS
Blocos
FUNDOS FALSOS - TIPOS
TUBULAÇÕES PERFURADAS
FUNDOS FALSOS - TIPOS
VIGAS
CALIFORNIANAS
Durante seu funcionamento a sua camada filtrante vai impregnando-se com as impurezas retidas, reduzindo a porosidade e aumentando a resistência ao escoamento. Em conseqüência, haverá uma redução na capacidade de filtração. O filtro deverá ser retirado de operação para se lavado. Se o filtro não for lavado corretamente e com a regularidade devida poderá ocorrer:
Redução da vazão;
Queda na qualidade da água filtrada (aumento da turbidez);
Ocorrência de pressões negativas com liberação de bolhas de ar;
Formação de bolas de lodo prejudicando a filtração e a lavagem;
Formação de fendas e rachaduras camada filtrante.
OPERAÇÃO DOS FILTROS
Se o filtro não for lavado corretamente e com a regularidade devida poderá ocorrer:
Redução da vazão;
Queda na qualidade da água filtrada (aumento da turbidez);
Ocorrência de pressões negativas com liberação de bolhas de ar;
Formação de bolas de lodo prejudicando a filtração e a lavagem;
Formação de fendas e rachaduras camada filtrante.
OPERAÇÃO DOS FILTROS
A lavagem dos filtros emprega normalmente os seguintes métodos:
Lavagem com água aplicada no sentido ascendente;
Lavagem superficial com jatos d`água; e
Lavagem com ar e água.
LAVAGEM DOS FILTROS
Lavagem com ar e água
Fecha-se a válvula de entrada de água no filtro;
Espera-se que o nível de água no interior do filtro baixe até cerca de 20cm acima da superfície e fecha-se a saída de água filtrada;
Liga-se o compressor e inicia-se a injeção de ar;
Abre-se lentamente o registro de água de lavagem.
Após alguns minutos fecha-se a válvula de entrada de ar e desliga-se o compressor;
Procede-se a lavagem com água.
LAVAGEM DOS FILTROS
Lavagem com ar e água
LAVAGEM DOS FILTROS
RESERVATÓRIOS PARA LAVAGEM DOS FILTROS
DESINFECÇÃO
OBJETIVO: Destruir micro-organismos patogênicos presentes na água – bactérias, protozoários, vírus e vermes.
É necessária porque não é possível assegurar a remoção total dos micro-organismos pelos processos físico-químicos usualmente utilizados no tratamento da água.
DESINFECÇÃO
Vai nortear o mecanismo de desinfecção:
Natureza do desinfetante;
Tipo de organismo que se pretende inativar.
CLORAÇÃO
Agente de purificação mais largamente empregado, porque:
É facilmente disponível como gás (cloro elementar, Cl2), líquido (hipoclorito de sódio) ou sólido (hipoclorito de cálcio);
Baixo custo;
Residual de concentração facilmente determinável; e
É capaz de destruir a maioria dos micro-organismos patogênicos;
CLORAÇÃO – Reações com compostos inorgânicos
CLORO
FORTE PODER OXIDANTE
REMOÇÃO DE SULFETOS, FERRO E MANGANÊS
CLORAÇÃO – Reações com compostos orgânicos
CLORO
SUBSTÂNCIAS ORGANOCLORADAS
COMPOSTOS ORGÂNICOS
CLORAÇÃO – Reações com compostos orgânicos
CLORO
COMPOSTOS ORGÂNICOS
Algumas substâncias organocloradas são prejudiciais aos seres humanos, dentre elas, destaca-se os TRIHALOMETANOS (THM).
Pesquisas demonstram uma maior incidência de diferentes tipos de tumores em águas com elevado teor de trihalometanos.
CLORAÇÃO – Depósito de cloro 
CLORO
COMPOSTOS ORGÂNICOS
Cilindros de aço carbono:
Pequenos: capacidade entre 45 e 60 Kg;
Grandes: capacidade para 900 Kg.
OBS: Os cilindros são enchidos de maneira a que aproximadamente 85% contenha cloro líquido e 15%, cloro gasoso.
CLORAÇÃO – Depósito de cloro 
CLORO
COMPOSTOS ORGÂNICOS
A área de armazenamento deve ser bem ventilada e facilmente acessível;
Deve-se evitar qualquer possibilidade de aquecimento direto sobre os cilindros;
O cloro não deve ser armazenado em áreas situadas abaixo do nível do solo e não deve ser permitida qualquer comunicação com áreas situadas abaixo do nível do solo.
CLORADORES
CLORO
COMPOSTOS ORGÂNICOS
São aparelhos destinados a fazer a aplicação do cloro na água
APLICAÇÃO DIRETA SOB PRESSÃO
CLORADOR À VÁCUO
Este aparelho é seguro, preciso e mais barato que os cloradores sob pressão.
Este aparelho reduz a pressão do gás cloro.
CLORADORES E CILINDROS
CLORO
COMPOSTOS ORGÂNICOS
CLORADORES À VÁCUO
Em pequenas instalações (até cerca de 50 Kg/dia), os cloradores podem ficar no mesmo compartimento que os cilindros e são montados diretamente sobre a parede;
Nas instalações de maior porte, é conveniente a separação;
Tanques de cloro da ETA Botafogo/COMPESA
25
A
Q
=
2
m
600
25
15000
A
=
=
3,15m
389
25
49
H
h
v
s
C.v
H
=
´
=
=
3horas
0,126dia
15000
49
12,25
3,15
Q
V
T
»
=
´
´
=
=
horas
3
dia
126
,
0
25
15
,
3
T
»
=
=
3
900m
1000
15000
1,0
60
V'
=
´
´
=
1,50m
600
900
H'
=
=
i = 5%
i = 5%
» 1
m
H
T
H
T
/6 a H
T
/5
H
T
/5 a H
T
/4
CANAL DE DISTRIBUIÇÃO
 DE ÁGUA FLOCULADA
ENTRADA DE ÁGUA
NO DECANTADOR