Agradecimento Março de 2016

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1 Unieridade Federal do Rio Grande do Sul Intituto de Pequia idráulica Departamento de Obra idráulica IP 0058: Tratamento de Água e Egoto Engenharia ídrica Agradecimento: O prof. Gino agradece ao prof. Antônio D. Benetti pela ceão do arquio fonte dete capítulo 4, gerado por ele para a diiplina IP 0050 da Engenharia Ciil. O memo recebeu ajute de formatação ao padrão da diiplina IP 0058 (Tratamento de Água e Egoto), oferecida pela primeira ez à Engenharia ídrica no primeiro emetre de 06. Março de 06

2 IP 0058: Tratamento de Água e Egoto, Capítulo 4 4. PRÉ-TRATAMENTO: GRADEAMENTO, DESARENAÇÃO E MEDIÇÃO DE VAZÃO EM ETA E ETE Abordaremo nete capítulo a etapa do pré-tratamento (tratamento preliminar), ou eja, o apecto relatio ao gradeamento e à remoção de areia (dearenação) tanto em ETA como em ETE. Eta etapa de tratamento, denominada de pré-tratamento, na ETE é feita em um módulo etrutural que geralmente reúne o equipamento neceário para amba a finalidade. Na ETE tanto o gradeamento como a dearenação ão impreindíei, deido ao ólido preente no egoto. Inclui-e ainda nete capítulo a medição de azão afluente. O tratamento preliminar (pré-tratamento) ia remoer ao ólido groeiro e abraio do egoto, condicionando-o a etapa eguinte do tratamento. O ólido groeiro que chegam à ETE incluem plático, pedaço de madeira, folha, papéi e outro materiai que não deeriam etar preente em egoto. Ete materiai ão remoido por grade de ou peneira, que contituem a primeira etapa do tratamento de egoto domético. O tratamento preliminar inclui ainda uma intalação (calha Pahall) para medição da azão afluente à etação de tratamento. Em muita etaçõe, uma etação de bombeamento é colocada à montante do tratamento preliminar de modo a elear o egoto e permitir eu fluxo por graidade ao longo da ETE. Em paíe europeu, é comum que o tratamento preliminar inclua também a remoção de óleo e graxa, ma eta prática não é muito comum no Brail (A recém inaugurada ETE Serraria em Porto Alegre inclui a remoção de OG junto com o dearenador). Aprecie imagen da ETA e ETE mai recentemente implantada pela CORSAN em: No ite da CORSAN ocê também pode acear informaçõe obre etágio, quando ete ão oferecido pela emprea. Ao projetar ETE para o Rio Grande do Sul, não podemo abdicar da adoção de dearenadore, ainda que a CORSAN dipene ao memo. (Buar Circular CORSAN...). 4.. GRADEAMENTO EM ETA E ETE Neta eção trataremo do gradeamento a adotar em ETA e em ETE. A implantação de grade em itema de tratamento de água geralmente é feito no local de captação, razão pela qual não a emo em muita ETA. O gradeamento ia reter materiai ólido em upenão ou arratado, conitindo de um arranjo de barra paralela. Por eze, apó a grade, ão adotada tela para reter ólido menore que paam pela grade. Na ETA com frequência a remoção de areia é dipenáel, adotando-e apena o gradeamento. Dee-e realtar que com frequência a grade não ão parte integrante de uma ETA, pelo fato que eta ão implantada na captação.

3 IP 0058: Tratamento de Água e Egoto, Capítulo Caracterítica gerai da grade A grade de barra ão contituída por barra de ferro ou aço dipota em paralelo e colocada em poição normal ao fluxo de egoto. A grade ão dipota inclinada ou erticai em relação ao fluxo. uanto à remoção do material retido, a grade podem er mecanizada ou manuai. De acordo com o epaçamento entre a barra, a grade ão claificada como groeira (40 a 00 mm), média (0 a 40 mm), fina (0 a 0 mm) e ultrafina (3 a 0 mm). O materiai retido na grade apreentam potencial de geração de mau odore e deem er remoido tão rapidamente quanto poíel. A remoção manual é feita atraé de ancinho enquanto que a mecânica é realizada por ratelo, acionado automaticamente por temporizador ou por controladore que acionam o ratelo quando a perda de carga entre montante e juante da grade exceder o alor máximo etipulado. A inclinação da grade de acionamento manual aria entre 45 o e 60 o. A mecanizada podem er erticai ou com inclinaçõe entre 70 o e 85 o. Entre a grade mecanizada, aquela do tipo cremalheira apreentam antagen obre a de cabo e de corrente, poi eu mecanimo de acionamento e limpeza localizam-e fora do líquido. Exitem também a grade do tipo rolante, que e moimentam ao longo do canal de egoto, recolhendo o materiai e dearregando-o em caçamba. A etimatia da quantidade de material retido é realizada uando-e o alor de 40 a 50 litro por cada 000 m 3 de egoto. O material retido poderá er laado por meio de jato de água, eco atraé de prena ou receberam adição de cal para condicionar o material ante de eu tranporte para aterro anitário ou incineração Grade groeira A grade groeira iam reter ólido de dimenõe uperiore a 7,5 cm. O afatamento entre a laterai de dua barra izinha aria entre 7,5 a 5,0 cm. A mema ão adotada em rio ujeito a correnteza por ocaião de chua intena, ocaiõe em que material groeiro (galho, bola plática, garrafa PET...) é arratado pela corrente Grade fina Detinam-e a retenção de ólido menore que 7,5cm, flutuante ou upeno, e o afatamento entre laterai de barra izinha é de,0 cm até 4,0cm. A epeura da barra metálica adotada na grade pode er (eller e Pádua, 006): - grade groeira: 3/8 (0,95cm), 7/6 (,cm) ou / (,7cm); - grade fina: /4 (0,64cm), 5/6 (0,79cm), ou 3/8 (0,95cm). eller e Pádua (006) referem que a grade com maior altura deem ter barra mai epea. 3

4 IP 0058: Tratamento de Água e Egoto, Capítulo Tela A tela empre deem er adotada apó a grade. São contituída por filamento metálico ou plático, com malha de 8 a 6 fio por decímetro de comprimento da tela impeza de grade e tela O proceo de limpeza em grade e tela pode er manual ou mecanizado. O proceo mecanizado ão adotado na intalaçõe de grande porte, deido ao eu cuto. 4.. Dimenionamento da grade A grade ão projetada para a azão máxima afluente à ETA ou ETE. A elocidade ugerida mínima e máxima de paagem do líquido entre a grade ão 0,60 m/ e,0 m/ repectiamente. A elocidade mínima detina-e a eitar a depoição de material, enquanto que a máxima é indicada para eitar o arrate de material. A perda de carga mínima ugerida ão 0,0 m e 0,5 m, repectiamente para grade de limpeza manual e mecanizada. Admite-e que uma obtrução de até 50% do níel de água no canal da grade. O dimenionamento da grade inclui a eleção do tipo de grade, o dimenionamento do canal da grade e a aaliação da perda de carga na grade. A eleção do tipo de grade depende de ua localização e azão afluente. Grade à montante de etaçõe eleatória podem er do tipo groeira enquanto que a média ou fina etarão dipota à juante da eleatória. Para profundidade do canal maiore que 3,0 m uam-e grade mecanizada. O termo Eficiência da Grade repreenta a relação de ocupação do canal pela grade, e é expreo pela Equação : a E () a t Sendo: E = eficiência da grade; a = epaçamento entre barra; t = epeura da barra. O dimenionamento do canal afluente à grade é calculado pela Equação. A u S () E Sendo: S = área da eção do canal junto à grade A u = área útil na eção da grade, ito é, a área lire entre a barra da grade (Eq. 3) A u (3) 4

5 IP 0058: Tratamento de Água e Egoto, Capítulo 4 Aim, a Equação (9) pode er erita na forma da Equação 4: a t S A u (4) a Sendo: = azão de projeto; = elocidade de paagem entre a barra. A elocidade de aproximação do líquido no canal afluente à grade, na eção imediatamente anterior à ela, é calculada pela Equação 5. o (5) S A perda de carga na grade de barra, para a grade limpa, podem er calculada pela Equação de Kirhmer Equação 6: h f 4 3 t en (6) a g Sendo: h f = perda de carga [m]; = fator que depende da eção da barra; a = epaçamento entre barra [m]; t = epeura da barra [m]; = elocidade de fluxo entre a barra [m/]; g = aceleração da graidade [9,8 m/ ]; = ângulo da grade com a horizontal. Outro modelo para cálculo da perda de carga em grade é dado pela Equação 7. Neta equação, conidera-e que o eoamento do fluxo atraé da grade é emelhante ao eoamento atraé de orifício. o h f (7) C g D Sendo: h f = perda de carga [m]; = elocidade de fluxo atraé da grade [m/]; o = elocidade de fluxo imediatamente à montante da grade [m/]; C D = Coeficiente de arrato [-]. O coeficiente de arrato é normalmente adotado como 0,7. Aim, a Equação 7 fica: o h f,43 (8) g Dee er erificada a influência da perda de carga por obtrução de 50% da lâmina líquida. Exemplo : Dimenionar um itema de gradeamento para a eguinte condiçõe: Vazõe mínima, média e máxima iguai a 5 /, 50 / e 450 /,. A barra erão de eção quadrada retangular com dimenõe 9,5 mm x 50 mm e com epaçamento de 5 mm. A elocidade admitida atraé da barra é de,0 m/. Solução A área útil da grade erá: 5

6 IP 0058: Tratamento de Água e Egoto, Capítulo 4 A u max 3 0,450 m,0m A eficiência da grade erá: 5 E 0,75 5 9,5 A área da eção do canal erá: A S E u 0,45m 0,75 0,45m 0,6m A largura do canal da grade erá: S = b b = 0,6 m /0,60 m =,035 m,05 m 4.. DESARENAÇÃO EM ETA E ETE A Figura motra um equema de intalação típica de tratamento preliminar, incluindo grade de barra, um dearenador e um medidor Parhall. Figura : Tratamento preliminar contituído por gradeamento, dearenador e calha Parhall. (Fonte: Jordão e Peoa (005) Teoria da edimentação direta O tipo de edimentação que ocorre com partícula de areia em um dearenador aproxima-e da forma de edimentação denominada de edimentação direta. Nete tipo de edimentação, a partícula edimentam indiidualmente, não aglomerando-e com outro ólido. A 6

7 IP 0058: Tratamento de Água e Egoto, Capítulo 4 partícula mantêm ua forma, peo e olume durante a edimentação. A eguir faz-e uma análie da edimentação direta, aumindo-e a eguinte premia: Fluido com ioidade; Fluido em quieência; Partícula com forma, olume, tamanho e peo contante. A força atuante obre uma partícula de areia em um líquido em eoamento ão (Fig. ): F A E F g Figura : Sedimentação de partícula direta. F g = força graitacional; F A = força de arrato; E = empuxo deido ao olume do líquido delocado. A força de arrato é cauada pelo moimento da partícula em um líquido em repouo. F g = m S g = gv (9) E = m g = gv (0) A força deido ao arrato depende da elocidade da partícula, denidade do fluido, diâmetro da partícula e coeficiente de arrato. Eta ariáei foram determinada por análie dimenional, endo exprea pela equação. FA CD A () endo: m S e m = maa da partícula e do líquido; e, = denidade da partícula e do líquido; A, V = área e olume da partícula; C D = coeficiente de arrate; = elocidade da partícula uando uma elocidade contante é atingida, a aceleração da partícula torna-e zero, e a trê força e encontram em equilíbrio. F A + E = F g () S g V g V CD A 7

8 IP 0058: Tratamento de Água e Egoto, Capítulo 4 ( S ) g V CD A (3) Onde: = elocidade de edimentação crítica, que repreenta a elocidade da partícula com a força em equilíbrio. Coniderando-e uma partícula eférica de diâmetro D, D A ; 4 3 D V 6 Subtituindo-e A e V na Equação 3, 3 D D ( S ) g CD 6 4 Rearranjando-e, 4 g D (4) 3 CD O coeficiente de arrato, C D, depende do regime de eoamento Equação C D 0,34 (5) N N R R D D N h R (6) endo: N R = número de Reynold D = dimenão geométrica caracterítica [] (diâmetro em conduto forçado, raio hidráulico para eoamento lire, diâmetro de efera moendo-e em líquido) = elocidade do eoamento [/T] = ioidade cinemática [ T - ] = = ioidade dinâmica ou aboluta [M - T - ] 4 Para regime laminar, N R < 0,5 CD (7) N Subtituindo-e a Equação 6 na Equação 7, e eta na Equação 4: R 4 g D (8) 3 4 NR 4 ( ) g 3 4 D D g ( ) D (9) 8 8

9 Zona de Entrada Zona de Saída IP 0058: Tratamento de Água e Egoto, Capítulo 4 A Equação 9 exprea a ei de Stoke. Obera-e que a elocidade crítica depende do meio (denidade, ioidade) e da partícula ólida (tamanho e denidade). Stoke chegou à olução para elocidade crítica exprea pela Equação 9 uando como equação para força de arrato a Equação 0: F A = 3D (0) A ubtituição da Equação 0 na Equação permite chegar ao memo reultado da Equação 9 para elocidade crítica. A força de arrate calculada por Stoke é álida para regime laminar de eoamento. Para regime turbulento, com N R > 0 4, C D 0.4. Para regime de tranição, com N R entre 0,5 e 0 4, o coeficiente de arrate dee er calculado pela Equação 5, e a elocidade crítica pela Equação Teoria da edimentação em tanque ideal com fluxo de eoamento horizontal O procedimento normalmente adotado para projeto de tanque para remoção de partícula que apreentem edimentação do tipo direta é elecionar uma partícula que tenha elocidade crítica, e projetar o tanque de modo que toda partícula com elocidade maior do que eja remoida. Seja o tanque motrado na Figura 3. Definem-e a eguinte ariáei: = altura da zona de edimentação do tanque = elocidade de eoamento longitudinal (horizontal) da água = comprimento da zona de edimentação B = largura do tanque 0 = elocidade de edimentação de uma partícula entrando no tanque em eu topo, a altura, e alcançando o fundo a uma ditância = elocidade de edimentação de uma partícula entrando a uma altura h do fundo do tanque ( < 0 ). t d = tempo de detenção no tanque = azão h V 0 Zona de odo Figura 3: Tanque de edimentação ideal 9

10 IP 0058: Tratamento de Água e Egoto, Capítulo 4 A elocidade de eoamento longitudinal ou horizontal de toda partícula que ingrea no tanque em ua zona de entrada erá: () A B T () t d A componente ertical da partícula o é dada pela Equação 3: 0 (3) t d A elocidade o é chamada de elocidade crítica,, ito é a elocidade de edimentação de uma partícula que ingrea no tanque a uma altura e atinge o fundo do tanque ao final do comprimento em um tempo t d. o O tempo de detenção da Equaçõe e 3 é o memo. Portanto, (4) Subtituindo-e da Equação na Equação 4, obtêm-e (5) B B O produto B correponde à área uperficial A S do tanque. Aim, AS (6) A razão /A S é a taxa de aplicação uperficial TAS. Toda partícula com elocidade maior ou igual a erá remoida do tanque, independente da altura em que nele ingrea. No projeto de tanque de remoção de areia, fixa-e, a elocidade crítica. De acordo com a Equação 6, conclui-e que a elocidade crítica independe do tempo de detenção e da profundidade do tanque. Partícula com elocidade de edimentação S menor que poderão er remoida, dependendo da altura de ingreo no tanque. No equema da figura 3, poui elocidade de edimentação menor do que. A partícula com elocidade não erá remoida e ingrear no tanque a uma altura maior que h. Ao contrário, e eu ingreo for a uma altura h, ela erá remoida. Uma partícula com elocidade S menor do que, entrando no tanque a uma altura h menor do que erá remoida e atingir o fundo do tanque em um tempo de detenção t d igual ao tempo que lea a partícula de elocidade crítica, entrando no tanque a altura, para chegar ao fundo do tanque. Aim, uma partícula com elocidade de edimentação < erá remoida e: 0

11 IP 0058: Tratamento de Água e Egoto, Capítulo 4 h ; td td h h (7) Na zona de entrada, uma partícula tem igual chance de entrar em qualquer altura, dede h = 0 até h =. Portanto, a probabilidade de uma partícula de elocidade de edimentação menor que a crítica terá de er remoida correponde à razão dada na Equação 7. Exemplo 0 Conidere uma upenão com 00 partícula com ditribuição direta de tamanho. n = 5 partícula de diâmetro D e elocidade de edimentação = ; n = 0 partícula de diâmetro D e elocidade de edimentação = ; n 3 = 35 partícula de diâmetro D 3 e elocidade de edimentação = 3 ; n 4 = 5 partícula de diâmetro D 4 e elocidade de edimentação = 4 ; n 5 = 5 partícula de diâmetro D 5 e elocidade de edimentação = 5 ; n T = 00 partícula: < < 3 < 4 < 5 Supor que fixemo = 4. O que ito ignifica? º) Significa, de imediato, que a partícula de elocidade de edimentação iguai a 4 e 5 erão remoida = 40 partícula com º) ual erá a parcela de partícula de elocidade < remoida? D 3 : número de partícula remoida = 3 3 n3 35 D : número de partícula remoida = n 0 D : número de partícula remoida = n 5 3 ) O número total de partícula remoida erá: N = º) A fração de partícula remoida erá: fr º) O percentual de partícula remoida erá: R(%) = f r x 00

12 Fração de partícula com elocidade menor que a referida IP 0058: Tratamento de Água e Egoto, Capítulo 4 O gráfico relacionando elocidade de edimentação com fração acumulada de partícula remoida é apreentado na Figura 4.,00 0,85 0,60 0,5 0,0 0,00 0 Figura 4: Fração acumulada de remoção de partícula em função da elocidade de edimentação. Suponha que eolhamo como elocidade de edimentação crítica a elocidade 4. Tem-e que omente 5 partícula pouem elocidade uperior a 4. Eta partícula erão toda remoida. Partícula remoida com elocidade de edimentação entre 3 e (8560) Partícula remoida com elocidade de edimentação entre e Velocidade de edimentação 5 3 (605) Partícula remoida com elocidade de edimentação entre e (55) Partícula remoida com elocidade de edimentação entre 0 e (50) A remoção total de partícula erá: R = (00 85) (8560) + 3 (605) + (55) + (50) A fração de ólido remoido erá: + F =

13 ,80 m IP 0058: Tratamento de Água e Egoto, Capítulo A Equação 8 exprea a equação geral de remoção. n i i R ( fc) f (8) i 0 Fazendo-e f 0, a Equação 8 fica, f c R f c df = fc 0 f c df (9) 0 O primeiro termo da Equação 9 repreenta a fração remoida com elocidade maior ou igual que a elocidade de edimentação crítica. O egundo termo repreenta a fração de ólido remoida com elocidade de edimentação menor que a elocidade de edimentação crítica. Exercício Um tete de edimentação de uma upenão de areia apreentou o reultado motrado na tabela. ual é a fração total remoida para uma taxa de aplicação uperficial de 58,4 m 3 /m dia? Tempo (min) C t (mg SS/) Solução A tabela abaixo motra a fração de ólido remoida em cada tempo t e a elocidade de edimentação do ólido remoido no tempo t. A elocidade de edimentação é a razão 3

14 IP 0058: Tratamento de Água e Egoto, Capítulo 4 entre 80 cm e tempo t. O gráfico relacionando fração remaneente com elocidade de edimentação é motrado na Figura 5. 4

15 Fração de partícula com elocidade menor ou igual à referid IP 0058: Tratamento de Água e Egoto, Capítulo 4 Tempo (min) C t (mg/) Fração remaneente 0 450, ,77 60, ,44 36, ,35 8, ,8 9, ,08 4, ,0 3,00 Velocidade de edimentação (cm/min) Fração de ólido com elocidade menor ou igual à referida,00 0,90 0,80 0,70 0,60 0,50 0,40 0,30 0,0 0,0 0, Figura 5: Fração remaneente elocidade de edimentação. A elocidade de edimentação crítica que correponde a taxa de aplicação uperficial de 58,4 m 3 /m dia é: 3 m cm dia cm TAS = 58, m dia m 440min min Portanto a elocidade de edimentação crítica é 36 cm/min. A fração de partícula remoida erá: Fração remoida = (,00 0,44) + 0,440,35 + 0,350, ,5 4,5 3 3,0 0,0 + 0,80,08 + 0,080,0 + 0,00,00 = 0, A percentagem de ólido remoida erá 7% Velocidade de edimentação O que aconteceria com o tamanho do dearenador e quiéemo mai que 7% do ólido? 5

16 IP 0058: Tratamento de Água e Egoto, Capítulo Dearenador no tratamento preliminar O tipo de dearenador mai comum é a de eção retangular, dimenionado para uma elocidade de edimentação crítica de 0,0 m/ e elocidade longitudinal de 0,30 m/. V = 0,30 m/ () t V = 0,0 m/ Igualando-e a Equaçõe e 3 para t d, d (3) t d 0,30 5 0,0 Adotando 50% de egurança, =,5x5 =,5. Para manutenção da elocidade longitudinal aproximadamente contante, 0,30 m/, faz-e um rebaixe no medidor Parhall em relação à caixa de areia. (8) A min b min med med max Z b Z b Z min Fazendo-e min = max, Z Z min min max max med No exemplo, min = 0,5 m 3 /, min = 0,33 m, max = 0,450 m 3 / e max = 0,76 m. ubtituindo-e na equação 9, acha-e Z = 0,6 m. Aim, a altura do níei de água no dearenador erão: max = 0,76 0,6 = 0, 60 m med = 0,5 0,6 = 0, 35 m min = 0,33 0,6 = 0,7 m max max (9) A área da eção do dearenador é: A = b A = / b =/ b = / b 6

17 IP 0058: Tratamento de Água e Egoto, Capítulo 4 0,450 m 3 Para max = 0,450 m 3 /, b 0,60m 0,30m,50m A erificação de elocidade para a outra azõe é motrada na Tabela. Tabela : Verificação da elocidade no dearenador (m3/) (m) ' = z (m) A = b.' (m) = /A (m/) 0,450 0,76 0,60,50 0,30 0,50 0,5 0,35 0,88 0,9 0,5 0,33 0,7 0,43 0,9 O comprimento da caixa de areia erá: = (,5)5 = (,5)(5)0,60 m = 3,5 m MEDIÇÃO DE VAZÃO O método mai comum de medição de azão em ETE é atraé da calha Parhall. A calha Parhall apreentam dimenõe padronizada. São caracterizada pela largura da eção etrangulada w. A Figura 6 motra a calha em planta e em perfil. A Tabela apreenta a dimenõe padronizada para eçõe etrangulada entre e 0. Figura 6: Planta e perfil de calha Parhall (Fonte: Azeedo Netto et al., 998) 7

18 IP 0058: Tratamento de Água e Egoto, Capítulo 4 Tabela : Dimenõe padronizada de calha Parhall (Fonte: Azeedo Netto et al., 998) O eoamento do líquido na calha Parhall pode dar-e na eguinte forma: a) Regime de eoamente lire b) Regime de eoamento afogado No eoamento lire, a condiçõe de juante não interferem com o eoamento de montante. A dearga é lire, como no ertedore. No eoamento afogado, o níel de água de juante interfere com o níel de montante, retardando o eoamento. O eoamento dá-e como e foe uma dearga ubmera. O regime de eoamento lire em calha Parhall permite a determinação da azão atraé da altura do níel d água a uma ditância de /3 da dimenão A, medida a partir do início da eção etrangulada (er Figura 6). Por outro lado, e o Parhall for afogado, há neceidade de medição de uma egunda altura, a uma ditância de dua polegada do início da eção diergente. Em geral, a calha Parhall ão projetada para funcionar com regime de eoamento lire. A Equação 30 permite determinar a azão em função da altura em um medidor Parhall com eoamento lire. n (30) Sendo: = azão [m 3 /]; = altura do níel d água [m];, n = coeficiente da calha A Tabela 3 motra o interalo de azõe que podem er medido pela calha de eçõe etrangulada w. No cao de etaçõe de tratamento de egoto, a calha elecionada deerá er capaz de medir o interalo de azõe que chega até a ETE. Define-e como ubmergência ou razão de ubmerão, a razão entre a altura (medida a /3 A) e (medida a do início da eção diergente). Para funcionar com eoamento lire, a ubmergência dee atifazer a eguinte condição: 8

19 IP 0058: Tratamento de Água e Egoto, Capítulo 4 0,60, para Parhall entre 3 e 9 (polegada) (7,6 cm a,9 cm) 0,70, para Parhall entre a 8 (pé) (30,5 cm a 44,0 cm) Tabela 3: imite de azõe em calha Parhall funcionando com eoamento lire (Fonte: Azeedo Netto et al., 998) O eoamento lire em uma calha Parhall pode er garantido atraé de um rebaixe x do canal à juante da calha. h p k x 3 Figura 3: Variáei motrada em perfil de calha Parhall Cálculo do rebaixo x 3 + h p = k + x + (3) = + h p (3) h p = º) Fazendo-e 3 = e ubtituindo-e em na equação 3, tem-e: h p = k + x (33) x = h p - k (34) º) Fazendo-e 3 = e h p = e ubtituindo-e em 34, fica: x = - k (35) 9

20 IP 0058: Tratamento de Água e Egoto, Capítulo 4 A Equação (34) dá o rebaixo mínimo para garantir eoamento lire. A Equação35 empre dará um alor de x maior do que o mínimo. Exemplo Dimenionar uma calha Parhall para uma etação de tratamento de egoto de uma cidade com a eguinte condiçõe: População: habitante Conumo de água: 00 /habdia Coeficiente de retorno egoto água: 0,8 egoto / água Coeficiente do dia de maior conumo: k =, Coeficiente da hora de maior conumo: k =,5 Coeficiente do dia de menor conumo: k 3 = 0,5 Solução med egoto 6 P q c hab 00 0,8,6 0 hab dia água max med k k 50,,5 450 mín med k3 50 0,55 dia 50 Analiando-e a Tabela 3, ê-e que uma calha Parhall de (30,5 cm) é capaz de medir a faixa de azõe etimada para a ETE. O limite de azõe ão: min = 3, / máx = 455,6 / A dimenõe padronizada, de acordo com a Tabela erão: A = 37,cm; B = 34,4 cm; C = 6,0 cm; D = 84,5 cm; E = 9,5 cm; F = 6,0 cm; G = 9,5 cm; K = 7,6 cm; N=,9 cm O coeficiente e n ão: = 0,690 n =,5 A equação de azão do Parhall é: = 0,690,5 A altura correpondente a azõe média, mínima e máxima podem er calculada com a Equação (36).,5 (36) 0, ,5m min 0,690,5 0,33 m 0

21 IP 0058: Tratamento de Água e Egoto, Capítulo 4 3 0,50 m med 0,690,5 0,5 m 3 0,450 m max 0,690,5 0,76 m Para o Parhall de, a condição de eoamento lire é: 0, 70 No limite, = 0,70. Como = + h p, tem-e que: = 0,70 + h p. ogo, h p = - 0,70 = 0,30 º) Fazendo-e 3 =, a Equação 3 fica: x = h p - k x = 0,30 k = 0,300,76 m - 0,076 m = 0,5 m º) Fazendo-e 3 = e h p = x = - k (35) x = 0,76 m 0,076 m = 0,68 m Adota-e um alor maior que 0,5 m, por exemplo 0,30 m PROJETO DE CAIXAS DE AREIA Vimo (Eq. 6) que a taxa de aplicação uperficial é igual à elocidade de edimentação crítica: TAS = / A A remoção de partícula por edimentação depende da área uperficial e independe da profundidade do tanque. Entretanto, a elocidade longitudinal dee er limitada para eitar o arrate da partícula depoitada no fundo. Richter (009) apreenta uma equação que indica a elocidade a partir da qual tem início o arrate de ólido depoitado.,max 8 k g d () f Sendo: V,max = el. horizontal a partir da qual tem inicio o arrate de material depoitado; k = 0,04 para material granular e 0,06 para material ioo como floco; f = coeficiente de atrito, igual a 0,04 em regime turbulento. Para areia com diâmetro de 0, mm, a equação () reulta:,max 8 0,04 m ( ) kg 9,8 3 0, kg m m 3 0, 0 3 m 0,5 m cm 5

22 IP 0058: Tratamento de Água e Egoto, Capítulo 4 Dai (00) ugere o critério motrado na Tabela para dimenionamento de uma caixa de areia em etaçõe de tratamento de água. Tabela : Critério para dimenionamento de caixa de areia junto da captação de água Parâmetro Faixa de Valore ocal Juante da grade fina e montante da bomba de água bruta Número de câmara Profundidade da água Remoção mecânica da areia 3 a 4 m Remoção manual da areia 4 a 5 m Comprimento / argura 4 / Comprimento / Profundidade 6 / Velocidade 0,05 a 0,08 m/ Tempo de detenção 6 a 5 min Taxa de aplicação uperficial 40 a 600 m 3 /m dia Em ETA a caixa de areia é colocada uualmente junto da captação de água e tem por objetio a remoção de material abraio e eitar a acumulação de areia na tubulaçõe e canai. Exemplo: Calcular a dimenõe de uma caixa de areia uando o alore ugerido na Tabela. Conidere uma azão de 450 / e TAS de 7,5 m/h. Solução: A área uperficial do tanque erá, pela eq. 6: A 450 7,5m h 0 3 m ,57 m h Uando a relaçõe /B = 4 e / = 6, calcular a dimenõe comprimento (), largura (B) e profundidade (). = 4B e = 6 A = B = 9,57 m A = 4B = 9,57 m B = (9,57/4) / = 4,8 m = 4 x 4,8 m = 9, m = 6 x = 9, m / 6 = 3, m O tempo de detenção no tanque erá: V = x B x = 9, m x 4,8 m x 3, m = 94,9 m 3 t = V/ = 49 m 3 /0,450 m 3 / x min/60 = 0,9 min A elocidade longitudinal erá: A T = B x = 4,8 m x 3, m = 5,36 m V = /A T = 0,450 m 3 / / 5,36 m = 0,03 m/