Decantação. João Karlos Locastro contato:
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2 Decantação João Karlos Locastro contato: 2
3 Definição Literatura Processo de separação sólidolíquido que tem como força propulsora a ação da gravidade (partículas discretas). NBR 12216/92 Unidades destinadas à remoção de partículas presentes na água, pela ação da gravidade 3
4 Classificação de acordo com a concentração de Sólidos Sedimentação Discreta; Sedimentação Floculenta; Sedimentação por zonas. 4
5 Classificação de acordo com a concentração de Sólidos 5
6 Sedimentação Discreta As partículas permanecem com dimensões e velocidades constantes ao longo do processo de sedimentação. As partículas decantam independentemente umas das outras; ocorre por diferença de densidade 6
7 Sedimentação Floculenta As partículas se aglomeram e sua dimensão e velocidade aumentam ao longo do processo de sedimentação. As partículas decantam em conjunto ou flocos 7
8 Sedimentação por zona As partículas sedimentam em massa (adição de cal). As partículas ficam próximas e interagem. Sedimentação por compressão se compactam como lodo. As partículas 8
9 Tipos de Decantadores A) Em função do escoamento: - Escoamento horizontal a água escoa na direção longitudinal. - Escoamento vertical a água escoa em movimento ascendente 9
10 Tipos de Decantadores B) Em função das condições de funcionamento: - Decantadores convencionais sedimentação da água floculada por gravidade; - Decantadores com contato de sólidos Promovem simultaneamente a agitação, floculação e decantação; 10
11 Tipos de Decantadores B) Em função das condições de funcionamento: - Decantadores com escoamento laminar Apresentam aparatos para facilitar a sedimentação. Classificados como decantadores de alta taxa 11
12 Decantador Horizontal 12
13 Decantador Vertical 13
14 Decantador Laminar Canal de Água Floculada Canal de Água Decantada Escoamento preferencial Descarga de Lodo 14
15 Decantador Laminar 15
16 Decantador Tubular 16
17 Decantador de Guaraú 17
18 Decantador Alto Tietê 18
19 Decantador Alto Tietê 19
20 Canais Coletores Coleta da água decantada na superfície por vertedor ou calha coletora; Vertedores triangulares; Tubos com orifícios 20
21 Decantador Alto Tietê 21
22 Decantador Alto Tietê 22
23 Decantador Alto Tietê 23
24 Remoção de Lodos Remoção Mecânica: - Justifica-se quando o volume de lodo ultrapassa 0,1% do volume de água, ou quando em 25 dias a espessura da camada de lodo atinge 20% da profundidade do tanque ; - Decantadores circulares: removedor rotativo com raspadores de fundo; - Decantadores retangulares: corrente submersa com raspadores transversais. 24
25 Decantador Alto Tietê 25
26 Decantador com raspador de fundo 26
27 Decantador Circular 27
28 Decantador Circular 28
29 Recomendações 1 Decantador Estações com capacidade inferior a 1000 m³/dia em operação contínua ou com capacidade de até m³/dia, com período de funcionamento inferior a 18 h/dia. 2 ou + decantadores Estações com capacidade superior a m³/dia, estações com período de funcionamento superior a 18 h/dia ou ainda decantadores mecanizados. 29
30 Recomendações Velocidades de sedimentação (Taxa de escoamento superficial) usualmente aplicadas para decantadores convencionais: m³/dia sedimentação de 25 m³/m².dia - Entre 1000 e m³/dia sedimentação de 25 a 35m³/m².dia - Maior que m³/dia sedimentação de 40 m³/m².dia 30
31 Recomendações Gradiente de velocidade na entrada do decantador deve ser 20s-¹; Em decantadores com remoção manual de lodo o fundo do sistema deve ter declividade mínima de 5% no sentido do ponto de descarga; Em decantadores com raspadores de fundo a velocidade máxima do raspador deve ser de 30 cm/min; 31
32 Recomendações Profundidade geralmente entre 3,5 e 4,5 m; Comprimento (L) = 4 x largura (b); Inclinação de placas em decantadores tubulares: 50 a 60º 32
33 Remoção de Lodos 60 a 95% do lodo gerado é acumulado nos tanques de decantação; Remoção de lodo: contínua ou intermitente; Tempo de detenção: 2 a 3 meses 33
34 Dimensionamento Lodo gerado Estimativa da quantidade de lodo gerada no decantador S x 0,2* C K * T Ky* D' 1000 S: massa de sólidos secos precipitada em kg/m³ de água tratada; C: cor da água bruta (uc); T: turbidez da água bruta (UNT) D : dosagem de coagulantes (mg/l); kx: relação entre sólidos suspensos totais e turbidez (usual = 1,3) ky: relação estequiométrica na formação do precipitado (0,26 para sulfato de alumínio) 34
35 Decantador Convencional Taxa de escoamento superficial Ves Q A Ves: Taxa de escoamento superficial (m³/m².dia); Q: Vazão (m³/dia); A: Área (L*b m²) 35
36 Decantador Convencional Área do tanque L/b = 4 2,25 L/b < 10 36
37 Decantador Convencional Profundidade do tanque: H At L At: Área transversal (m²); H: Altura (m); b: largura do tanque (m) 37
38 Decantador Convencional Área da seção transversal: At Q V 0 At: Área transversal (m²); Q: Vazão (m³/s); V0: Velocidade longitudinal (m/s) 38
39 Decantador Convencional Tempo de detenção: T Vol Q T: Tempo de detenção (horas); Q: Vazão (m³/s); Vol: Volume (m³) 39
40 Decantador Convencional Número de Froude: Estabilidade do fluxo para reduzir a incidência de fluxos preferenciais e zonas mortas. Faixa: 10-7 < Fr < 2,6x
41 Decantador Convencional Número de Froude: Fr Q² *( b 2* h) g *( b h)³ Fr: Número de Froude; Q: Vazão (m³/s); h: Altura (m); b: largura (m); g: aceleração da gravidade (m/s²) 41
42 Decantador Convencional Dimensionamento de Calhas coletoras: q c 0,018* H * Ves qc = Vazão nas calhas de coleta (L/s/m); H = altura útil do decantador (m) Ves = taxa de escoamento superficial no decantador (m 3 /m 2 /dia) 42
43 Decantador Convencional Cálculo do comprimento total do vertedouro: Lv Q q c qc = Vazão nas calhas de coleta (L/s/m); Q = Vazão de projeto (L/s); Lv = Comprimento Total do vertedouro (m); 43
44 Decantador Convencional Cálculo do comprimento total da calha: Lc Ld *0,2 Lc = Comprimento da calha; Ld = Comprimento do decantador; 0,2 comprimento da calha não deve ultrapassar 20% do comprimento do decantador 44
45 Decantador Convencional Cálculo do número de calhas: N calhas 2* L L v calha Ncalhas: Número de calhas; Lv: Comprimento Total do vertedouro; Lcalha: Comprimento Total das calhas; 45
46 Decantador Convencional Espaçamento entre calhas: Esp b Ncalhas Ncalhas: Número de calhas; b: Largura do decantador; Esp: Espaçamento entre calhas; 46
47 Decantador de Alta taxa Taxa de escoamento superficial: Ves F Q * A Ves: Taxa de escoamento superficial; Q: Vazão (m³/s); F: Fator de forma; A: Área (m²); 47
48 Decantador de Alta taxa Fator de forma: F sen *( sen L*cos ) S F: Fator de forma; Ө: Ângulo de inclinação das placas ou tubos; L: l/d 12 l = comprimento do elemento tubular ou da placa (m) d = diâmetro interno do elemento tubular ou distância entre unidades sucessivas de placas paralelas (m); S: Fator de eficiência; 48
49 Decantador de Alta Taxa S = Fator de eficiência: Placas planas S: 1 Placas onduladas S: 1,3 Tubos circulares S: 1,33 Dutos de seção quadrada S: 1,36 49
50 Exercício 1 Dimensione um decantador convencional para um sistema de abastecimento com vazão esperada de 30L/s, taxa de escoamento superficial de 24m³/m².dia e velocidade longitudinal de 0,2cm/s. Determine: A) Largura, comprimento e altura do decantador; B) Tempo de detenção; C) Número de Froude; D) Comprimento Total do vertedouro; E) Comprimento Total da calha e número de calhas 50
51 Exercício 2 Tendo como base o exercício anterior estabeleça a área necessária para um decantador tubular com placas paralelas planas inclinadas a 60º. Considere comprimento das placas = 1,80 m e espaçamento = 0,12 m. 51
52 Considerações Decantadores Classificação Dimensionamento Convencional Alta Taxa 52
53 53
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