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tratamento de águas residuárias tratamento preliminar tratamento

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tratamento de águas residuárias tratamento preliminar tratamento
TRATAMENTO PRELIMINAR
TRATAMENTO DE ÁGUAS RESIDUÁRIAS
Remoção de Sólidos Grosseiros
Processo de remoção de materiais sólidos (todos os tipos)
presentes e/ou lançados inadequadamente na água residuária.
Medida de
vazão
Equalização
Afluente
Finalidades
Decantação
secundária
Decantação
primária
Reagente
Tanque de
contato
Proteção
Gradeamento
Peneiramento
Efluente
Mistura
Desarenação
Operação Unitária
Filtração
Flotação
dos dispositivos de transporte
dos dispositivos de tratamento
Proteção dos corpos receptores
Aumento da eficiência do sistema de tratamento
Proteção
Processo
Biológico
Retrolavagem
Processo unitário
Espessamento
Tratamento
de lodo
Características
do sistema
de retenção
Dispositivo de remoção
Dispositivo
Processos
Unitários
Gradeamento
Localização de Operações Unitárias no Fluxograma de uma Planta
de Tratamento de Águas Residuárias
Prof. Carlos Ernando da Silva - Tratamento de Resíduos e Impactos Ambientais - UFSM/CT/HDS
Peneiramento
Prof. Carlos Ernando da Silva - Tratamento de Resíduos e Impactos Ambientais - UFSM/CT/HDS
TRATAMENTO PRELIMINAR
Gradeamento
Barras de aço paralelas, posicionadas perpendiculares ou
inclinadas ao fluxo dos efluentes, retendo o material
grosseiro transportado pelas águas residuárias.
TRATAMENTO PRELIMINAR
Gradeamento
Dimensionamento
Velocidade do efluente: 0,40- 0,75 m/s (0,60 m/s)
Característica do efluente: espessura e espaçamento
das barras
Características das Barras
Espaçamento
Seção da barra
Tipo Grades
(cm)
(pol.)
4,0 – 10,0
⅜x2
⅜ x 2½
½ x 1½
½x2
Médias
2,0 – 4,0
5/16 x 2
⅜ x 1½
⅜x2
Finas
1,0 – 2,0
5/16 x 1½
⅜ x 1½
Grosseiras
Prof. Carlos Ernando da Silva - Tratamento de Resíduos e Impactos Ambientais - UFSM/CT/HDS
Prof. Carlos Ernando da Silva - Tratamento de Resíduos e Impactos Ambientais - UFSM/CT/HDS
GRADEAMENTO
GRADEAMENTO
Roteiro de Dimensionamento
Cálculo das alturas (H) das lâminas para vazões (max,
1
med e min) no medidor Parshall
Roteiro de Dimensionamento
Largura do canal (b)
Q
H =  n
K 
Rebaixo
(Z) do medidor Parshall
Z=
Área
útil (Au)
Q
A u = max
V
•
Qmax .Hmin − Qmin .Hmax
Qmax − Qmin
Verificação
Perda
Área
total (At), considerando o escoamento
à montante da grade E: eficiência da grade
a: abertura entre as barras
t: espessura das barras
Au
E
a
E=
a+t
At =
sem caixa de areia
das velocidades
de carga (hf)
•
•
da grade (x)
x
hmax
Z
Hmax
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At
hmax
b=
At
Hmax
hf = 1,43.
V2 − v2
2.g
V= 2.V0 (considerando 50 % obstrução na grade)
v = V0.E (velocidade à montante da grade)
V0: velocidade na grade à vazão máxima
•
Comprimento
hf
b=
hf
α
D
h
+ hf + D + 0,10
x = max
sen 45o
0,10 m
hmax
Z
Hmax
Prof. Carlos Ernando da Silva - Tratamento de Resíduos e Impactos Ambientais - UFSM/CT/HDS
GRADEAMENTO
GRADEAMENTO
Calha Parshall - Vazões (L/s)
Roteiro de Dimensionamento
Quantidade de barras (n)
n=
b
t+a
Espaçamento
entre as barras externas
e a lateral (e)
e = b − [n.t + (n − 1).a]
Exemplo
de Dimensionamento
Dimensionar uma grade para uma ETE, conhecendo-se as
seguintes vazões:
Vazão
máxima: 29,5 L/s
Vazão média: 18,4 L/s
Vazão mínima: 11,4 L/s
Prof. Carlos Ernando da Silva - Tratamento de Resíduos e Impactos Ambientais - UFSM/CT/HDS
Calha Parshall – Valores de n e k
W
n
k
3”
1,547
0,176
6”
1,580
0,381
9”
1,530
0,535
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TRATAMENTO PRELIMINAR
Peneiramento
Equipamento com aberturas, geralmente uniforme, que é
utilizado para reter sólidos grosseiros presentes nas águas
residuárias. (remoção de sólidos grosseiros > 0,25 mm)
PENEIRAMENTO
Peneiras
rotativas
Peneiras
estáticas ou
hidrodinâmicas
http://www.ecosan.com.br
http://www.benger.com.br/index.html
Prof.
Carlos Ernando da Silva - Tratamento de Resíduos e Impactos Ambientais - UFSM/CT/HDS
PENEIRAMENTO
Dimensionamento
Taxa de aplicação (I)
I=
Qmax
A
Prof. Carlos Ernando da Silva - Tratamento de Resíduos e Impactos Ambientais - UFSM/CT/HDS
PENEIRAMENTO
 m3 / h 


 m2 


Utilizar
vazão máxima de projeto (Qmax)
Informações catálogos de fabricantes
Exemplo de dimensionamento
Exemplo 1: Dimensionar uma peneira estática ou hidrodinâmica
para um sistema de tratamento de águas residuárias de uma
indústria cuja vazão máxima é de 5,55 L/s. Adotar abertura da tela
0,75 mm.
Peneiras – Taxa de aplicação
Abertura
(mm)
Taxa de Aplicação (I) (m3/m2.h)
Estática ou
Hidrodinâmica
Rotativa
0,25
15
25
0,50
20
45
0,75
25
65
1,00
30
80
1,50
35
100
Exemplo 2: Dimensionar uma peneira rotativa para um sistema de
tratamento de águas residuárias de uma indústria cuja vazão
máxima é de 25 L/s. Adotar abertura 0,50 mm.
ETA – Engenharia de Tratamentos de Águas Ltda
Estática: comprimento (L) disponível 2 m
Rotativa: diâmetro (d) disponível 0,60 m
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TRATAMENTO PRELIMINAR
DESARENAÇÃO
Desarenação
Operação de separação de partículas granulares (areia, silte,
cascalho, sementes, grãos, etc.) que possuem densidade
especifica ou velocidade de sedimentação maiores que a
matéria orgânica particulada presente nas águas residuárias
(geralmente materiais inertes e secos).
de areia mecanizada
de areia
2650 kg/m3
Densidade:
Velocidade
Caixa
Caixa
nos canais: 0,15-0,40 m/s (0,30 m/s)
Finalidades
Proteção
dos dispositivos de transporte
dos dispositivos de tratamento
Aumento da eficiência do sistema de tratamento
Proteção
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DESARENAÇÃO
DESARENAÇÃO
Roteiro de Dimensionamento
Cálculo das alturas (H) das lâminas
para vazões (max, med e min)
no medidor Parshall
Rebaixo
(Z) do medidor Parshall
Altura
máxima da lâmina de água
na caixa (hmax)
Largura
1
Q
H =  n
K 
Exemplo de Dimensionamento
Dimensionar um desarenador de câmaras duplas para uma
ETE, conhecendo-se as seguintes vazões:
Z=
Qmax .Hmin − Qmin .Hmax
Qmax − Qmin
hmax = Hmax − Z
(b) e verifica-se a velocidade
b=
Vazão
máxima: 29,5 L/s
média: 18,4 L/s
Vazão mínima: 11,4 L/s
Vazão
Qmax
hmax .V
V: velocidade do efluente no canal (0,30 m/s)
Comprimento
A
(L)
L = 22,5.hmax
taxa de escoamento superficial (I)
deverá situa-se entre 600-1200 m3/m2.d
Qmax
A
A = L.B
I=
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MEDIDAS DE VAZÃO
Medidores
Metering device
de vazão
Seleção
MEDIDAS DE VAZÃO
Raw
wastewater
Primary
effluent
Secondary
effluent
Primary
sludge
Return
sludge
Thickned
sludge
Mixed
liquor
Process
water
√
√
√
√
√
√
√
For open channels
Head/area
Uso
correto
Manutenção
Eficiência do sistema
de tratamento
Flume
Weir
Other
√
Magnetic (insert type)
Importância
Velocity-head
Controle
de processo
de processo
Controle de lançamento de efluente
Monitoramento
For closed conduits
Head/pressure
Flow tube
Orifice
√
√
√
√
√
√
√
√
Pitot tube
√
Rotameter
Sistema
de medição
Sensor ou detector: exposto ou afetado pelo fluxo
Conversor: traduzir o sinal ou leitura do sensor
√
√
√
√
√
√
√
√
√
√
√
√
√
√
√
Ultrasonic (transmission)
√
√
Vortex shedding
√
√
Venturi
√
√
√
Moving fluid effects
Magnetic (tube type)
√
Magnetic (insert type)
Target
Ultrasonic (doppler)
√
√
√
√
Positive displacement
√
Propeller
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Turbine
√
√
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MEDIDAS DE VAZÃO
Critérios
MEDIDAS DE VAZÃO
de seleção do medidor de vazão
Calha Parshall
Aplicação:
canal aberto ou fechado
Tamanho: faixa de vazão
Composição da água residuária
Precisão e reprodutibilidade controle processo
Requisitos de instalação
Condições ambientais: temperatura, interferências,
umidade, etc.
Manutenção requerida
Manutenção
Limpeza
Calibração
Reparos
do medidor de vazão
Desempenho
desejado
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MEDIDAS DE VAZÃO
Deslocamento Positivo
PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO
O medidor de vazão VDP utiliza duas engrenagens que são acionadas pelo fluido
cuja vazão está sendo medida. Imãs insertados nas engrenagens sensibilizam um
sensor externo, sem contato com o fluido, gerando pulsos de saída. Cada pulso
representa um volume bem conhecido. A unidade eletrônica converte os pulsos
em uma unidade de engenharia conhecida podendo ser mostrado a distância do
display do indicador ou ser transmitido em sinal analógico de 4–20mA ou ainda
interligado a um equipamento por comunicação serial RS485.
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MEDIDAS DE VAZÃO
Tipo Turbina
PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO
O medidor de vazão tipo turbina consiste basicamente de um rotor, montado
entre buchas, que gira com uma velocidade proporcional à velocidade do produto
dentro do corpo do medidor. Um sensor eletromagnético detecta a velocidade de
giro do rotor gerando um trem de pulsos, que serão condicionados pelo circuito
eletrônico, podendo ser lido em vazão instantânea ou totalização nas unidades de
engenharia
ou
fornecendo
sinal
de
saída
em
4
a
20
mA.
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MEDIDAS DE VAZÃO
Placa de orifício
EQUALIZAÇÃO
A vazão de uma água residuária em uma unidade
industrial pode variar amplamente dependendo do
tipo e variedades de processos e em função das
etapas especificas dos processos.
Finalidade
Regular a vazão
Homogeneizar a concentração
PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO
A placa (indicada em vermelho) provoca uma redução da seção do fluxo e é
montada entre dois anéis que contêm furos para tomada de pressão em cada
lado. O conjunto é fixado entre flanges, o que torna fácil sua instalação e
manutenção.
A medição da diferença de pressão p1-p2 pode ser feita por algo simples como
um manômetro U e uma tabela ou uma fórmula pode ser usada para calcular a
vazão. Ou pode ser coisa mais sofisticada como transdutores elétricos e o sinal
processado por circuitos analógicos ou digitais para indicação dos valores de
vazão
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Tipos de arranjos de equalização
Na linha do processo: todo o fluxo passa pelo
tanque de equalização
Fora da linha do processo: apenas uma fração do
fluxo acima de uma vazão pré-determinada é
direcionada para o tanque de equalização
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EQUALIZAÇÃO
Vazão
Vazão
Medidor
de vazão
Tanque
Equalização
EQUALIZAÇÃO
Benefícios da equalização
Tratamento
secundário
Tempo
Afluente
Gradeamento
Peneiramento
Desarenação
Efluente final
Carga constante de sólidos no decantador secundário
leva uma melhor qualidade do efluente
Tratamento
primário
Estação de
bombeamento
Redução área de filtração do efluente, aumento da
eficiência da filtração, uniformidade na retrolavagem
dos filtros
Vazão
Transbordo
Vazão
Equalização “in-line”
Tempo
Tratamento
secundário
Afluente
Medidor
de vazão
Efluente final
Tanque
Equalização
Estação de
bombeamento
Tratamento biológico: eliminação choque de cargas,
diluição de substâncias inibidoras, estabilização do pH.
Tratamento
primário
Plantas químicas, amortecimento das cargas aumenta
o controle de alimentação dos reagentes e confiança do
processo
Opção atrativa para aumento da performance de
plantas de tratamento sobrecarregadas.
Equalização “off-line”
Prof. Carlos Ernando da Silva - Tratamento de Resíduos e Impactos Ambientais - UFSM/CT/HDS
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EQUALIZAÇÃO
EQUALIZAÇÃO
Análise sobre a equalização
Localização da unidade de equalização:
localização ótima varia com o tipo de tratamento e as
características do efluente.
Volume de Equalização
Método Conservação de Massa
Atividades industriais descontínuas
Tratamento de águas residuárias contínuo.
Equalização “in line” ou “off line”:
Características do processo produtivo e do efluente,
variabilidade da concentração e vazão. “in line”
considerável equalização da carga poluente.
Volume do tanque:
determinação do volume pode ser realizado por
método da conservação de massa ou método gráfico
Prof. Carlos Ernando da Silva - Tratamento de Resíduos e Impactos Ambientais - UFSM/CT/HDS
Vt: volume total do tanque
Vt = Veq + Vmin
Veq = (Qe − Qs ).t
Veq: volume de equalização
Vmin: volume mínimo
Qe: vazão de entrada
Qs: vazão de saída
t: número diário de horas de
funcionamento da indústria
Exemplo de dimensionamento
Dimensionar um tanque de equalização para uma indústria têxtil de
pequeno porte, com atividade descontínua, cujo período de
funcionamento é de 16 horas por dia, a vazão média e de 25 m3/h
e o tratamento físico químico precede sistema de lodos ativados,
cujo funcionamento
é contínuo.
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EQUALIZAÇÃO
EQUALIZAÇÃO
Volume de equalização – Método gráfico
Volume de equalização
Método gráfico
Traçar uma paralela à linha de vazão média, tangente
à curva do volume acumulado; (ou duas paralelas
conforme o tipo de diagrama obtido);
Volume de entrada acumulado (m
Traçar a linha vazão média (origem – ponto final do
diagrama);
3
)
Volume de entrada acumulado (m 3)
Plotar o diagrama do volume acumulado em função do
tempo (horário);
Vazão média
O volume de equalização requerido é a distância
vertical do ponto de tangencia à linha de vazão média
ou a distância entre as duas paralelas.
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Tempo (horas)
Tem po (horas)
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EQUALIZAÇÃO
Exemplo de Dimensionamento
Vazão média
EQUALIZAÇÃO
Exemplo de Dimensionamento
pH
1600,0
3
T
Vazão média Volume
(oC)
m3/h
m3
Dimensionar
um
tanque
de
1
12,0 45,0
31,0
31,0
equalização para uma indústria,
2
12,0 56,0
34,0
65,0
com
atividade
contínua,
3
10,0 36,0
36,0
101,0
4
9,0
47,0
30,0
131,0
considerando os dados na tabela
5
9,0
46,0
32,0
163,0
a seguir:
6
8,0
31,0
35,0
198,0
7
5,0
35,0
52,0
250,0
8
5,0
35,0
59,0
309,0
9
5,0
31,0
67,0
376,0
10
9,0
40,0
78,0
454,0
11
5,0
34,0
90,0
544,0
12
11,0 41,0
98,0
642,0
13
11,0 44,0
92,0
734,0
14
14,0 34,0
97,0
831,0
15
10,0 52,0
92,0
923,0
16
10,0 45,0
89,0
1012,0
17
7,0
31,0
85,0
1097,0
18
5,0
29,0
87,0
1184,0
19
5,0
27,0
60,0
1244,0
20
12,0 37,0
52,0
1296,0
21
9,0
44,0
40,0
1336,0
22
9,0
44,0
32,0
1368,0
23
6,0
28,0
30,0
1398,0
24
5,0
28,0
25,0
1423,0
Prof. Carlos Ernando da Silva - Tratamento de Resíduos e Impactos Ambientais - UFSM/CT/HDS
Volume acumulado (m )
Horário
1200,0
800,0
400,0
0,0
0
3
6
9
12
15
tempo (horas)
18
21
24
Volume de equalização = 300 m3
Prof. Carlos Ernando da Silva - Tratamento de Resíduos e Impactos Ambientais - UFSM/CT/HDS
EQUALIZAÇÃO
Exemplo de Dimensionamento
MISTURA
Horário
Vazão média
Concentração média
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
(L/s)
274,51
220,7
164,1
130,2
104,7
99,1
118,9
203,8
353,8
410,4
424,5
430,2
424,5
404,7
384,9
350,9
325,5
325,5
328,3
365,1
399,0
399,0
379,2
345,3
DBO -(mg/L)
150
115
75
50
45
60
90
130
175
200
215
220
220
210
200
190
180
170
175
210
280
305
245
180
Dimensionar
um
tanque
de
equalização para uma indústria,
com
atividade
contínua,
considerando os dados na tabela
a seguir:
Prof. Carlos Ernando da Silva - Tratamento de Resíduos e Impactos Ambientais - UFSM/CT/HDS
A mistura é uma importante operação unitária em várias
etapas do tratamento de águas residuárias. O vigor da
operação pode ser caracterizada qualitativamente por:
Homogeneização
envolve uma movimentação branda que visa uniformizar
líquidos miscíveis para se conseguir algum grau de
uniformidade.
Mistura
é uma operação mais vigorosa, visando a uniformização de
substâncias que podem ou não ser miscíveis.
Agitação
envolve a movimentação intensa do sistema para se atingir
diversas finalidades: uniformização, mistura, suspensão de
um sólido num líquido, dispersão de um gás num líquido ou
promoção da turbulência necessária para acelerar os
processos
transferência
de
ou calor.
Prof. Carlosde
Ernando
da Silva - Tratamento
de massa
Resíduos e Impactos
Ambientais - UFSM/CT/HDS
MISTURA
Finalidades
MISTURA
Classificação da mistura em tratamento
Misturar completamente uma substância em outra;
Mistura rápida-contínua
Misturas suspensão líquida;
principal objetivo é misturar completamente uma
substância em outra, variando de uma fração de segundo
até 30 segundos.
Homogeneização de líquidos miscíveis;
Floculação de sólidos;
Transferência de calor
Salto hidráulico em
canais abertos
Bocal tipo venturi
Classificação da mistura em tratamento
Tubulação
Mistura rápida-contínua
Bombeamento
Mistura contínua
Misturadores estáticos:
dissipação de energia
Prof. Carlos Ernando da Silva - Tratamento de Resíduos e Impactos Ambientais - UFSM/CT/HDS
turbulência no regime
de escoamento
turbulência
induzida
por
Misturadores mecânicos: turbulência induzida por
entrada de energia por meio da rotação de impelidores
Prof. Carlos Ernando da Silva - Tratamento de Resíduos e Impactos Ambientais - UFSM/CT/HDS
MISTURA
MISTURA
Tipos de misturadores
Classificação da mistura em tratamento
Mistura contínua
principal objetivo é para manter o conteúdo do reator ou
do tanque em completo estado de mistura.
Misturadores mecânicos
Misturadores pneumáticos (injeção de gases)
Misturadores estáticos ou de linha
Misturador
estático
Bombeamento
Dissipação de energia na mistura
Energia/ unidade volume
Sistema
↑Entrada energia
↑Maior turbulência
Eficiência da
mistura
Prof. Carlos Ernando da Silva - Tratamento de Resíduos e Impactos Ambientais - UFSM/CT/HDS
Impelidores
Tubulação
Prof. Carlos Ernando da Silva - Tratamento de Resíduos e Impactos Ambientais - UFSM/CT/HDS
Fly UP