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1. TRATAMENTO DE ÁGUAS PARA ABASTECIMENTO Aula 6 - Decantação
2. INTRODUÇÃO Após sair do floculador, praticamente toda a matéria em suspensão existente na água bruta esta aglutinada entre si constituindo o que denominamos de flocos. Espera-se que esses flocos tenham adquirido tamanho e peso suficientes para que possam ser separados da água em tratamento através da decantação.
3. INTRODUÇÃO A sedimentação de partículas floculentas é usualmente chamada de decantação e as unidade onde se realiza este processo, de tanques de decantação ou, simplesmente, decantadores. De modo geral, dois tipos de decantadores são utilizados no Brasil para o tratamento da água: os decantadores clássicos e os decantadores tubulares.
4. Processo O processo de sedimentação para a remoção de partículas em suspensão é um dos mais comuns no tratamento da água. Consiste na utilização das forças gravitacionais para separar partículas de densidade superior a da água, depositando-as em uma superfície ou zona de armazenamento. As partículas que são removidas na sedimentação, seja por seu pequeno tamanho ou por serem de densidade muito próxima a da água, deverão ser removidas na filtração.
5. NBR 12216/1992 O número de decantadores da ETA depende de fatores operacionais e econômicos, observandose o seguinte: a) estações com capacidade inferior a 1000 m3/dia, em operação contínua, ou estações com capacidade de até 10000 m3/dia, com período de funcionamento inferior a 18 h/dia, podem dispor de apenas uma unidade de decantação, desde que não-mecanizada;
6. NBR 12216/1992 b) Estações com capacidade superior a 10000 m3/dia, ou com período de funcionamento superior a 18 h/dia ou ainda em que os decantadores são mecanizados, devem contar pelo menos com duas unidades iguais.
7. DECANTADORES CLÁSSICOS O tipo mais utilizado é o de seção retangular, em planta. Entretanto, algumas estações de tratamento de água possuem decantadores de seção circular, também em planta. Embora menos utilizado, esse último tipo permite em determinadas situações, que se crie um manto de lodo em seu interior, capaz de melhorar muito a qualidade da água decantada.
8. FATORES DE DESEMPENHO O principal fator para o adequado desempenho dos decantadores clássicos é a taxa de escoamento superficial. TES = taxa de escoamento superficial resultante, em [m3/ (m2.dia)] Q = vazão que o decantador recebe, em [m3/dia] As = área em planta do decantador, contada a partir da cortina distribuidora de água floculada, em [m2].
9. Dimensionamento hidráulico No dimensionamento hidráulico os parâmetros principais a serem considerados são:  taxa de escoamento superficial, relacionando-se o fluxo com a superfície horizontal, em m3/ m2.dia;  período de detenção ou tempo de residência, em horas;  velocidade de escoamento, em cm/s.
10. Dimensionamento Hidráulico O comportamento hidráulico dos decantadores, ao proporcionar as condições adequada a sedimentação, pode ser analisado a partir da teoria de Hazen (1904) A) Regime de fluxo laminar na zona de sedimentação; B) Fluxo perfeitamente uniforme na zona de sedimentação; C) a concentração de partículas é uniforme; D) Não há resuspensão de sólidos já sedimentados.
11. Decantadores Clássicos Se a taxa de escoamento superficial for inferior a velocidade de sedimentação dos flocos que se deseja remover, então ele terá desempenho satisfatório.
12. Taxa limite de escoamento e velocidade
13. COMPORTAS DE ACESSO As comportas são normalmente dispostas nos decantadores retangulares, a distribuição equitativa da água floculada através dessas comportas para o interior do decantador dependendo muito de se haver feito um bom projeto da unidade a montante dessas comportas.
14. COMPORTAS DE ACESSO Se o projeto não tiver sido bem feito, ou se tiver sido realizado sem obedecer a esse projeto, restará ao operador a tarefa de tentar regular a vazão através da regulagem do grau de abertura das comportas.
15. CORTINA DISTRIBUIDORA Após entrar no decantador, a água atravessa uma cortina perfurada, que tem por objetivo uniformizar o fluxo da água em tratamento. O que se espera dessa cortina é que a vazão seja aproximadamente a mesma em todos os seus orifícios. Cortinas mal dimensionadas poderão distribuir mal as vazões, ou quebrar os flocos, caso a velocidade de passagem da água através dos orifícios seja muito alta.
16. CORTINA DISTRIBUIDORA A quebra de flocos poderá ocorrer também em decantadores sobrecarregados. Por isto, ao se aumentar a vazão tratada pelos decantadores, é conveniente verificar o dimensionamento das cortinas, para ver se os diâmetros de seus orifícios são compatíveis com a vazão que os atravessará.
17. CORTINA DISTRIBUIDORA Modelos para a cortina distribuidora, construída de madeira, instalada num decantador retangular
18. CALHAS COLETORAS DE ÁGUA DECANTADA A figura apresenta algumas concepções utilizadas para as calhas coletoras de água decantada.
19. DESCARGA DE FUNDO Em decantadores clássicos de pequeno porte, a descarga de fundo tem, como principal finalidade, o esvaziamento dessas unidades. Assim sendo, após esvaziados, boa parte do lodo sedimentado em seus interiores precisa ser arrastada até a descarga de fundo para ser removida. Esse arraste é feito manualmente, com o auxílio de jatos de água e rodos. De modo geral, em decantadores clássicos de seção horizontal, a maior parte dos flocos deposita-se no primeiro terço de seu comprimento.
20. DESCARGA DE FUNDO Por essa razão, os projetistas costumam localizar nessa área os dispositivos de descarga de fundo. Em estações de tratamento de água de grande porte, podem ser utilizados raspadores de lodo, do tipo de arraste longitudinal ou rotativos. Quando esses equipamentos são utilizados, raramente é necessário esvaziar completamente os decantadores.
21. Exemplos de dispositivos de descarga de fundo utilizados em decantadores clássicos de seção retangular A limpeza é efetuada manualmente. A descarga de fundo foi localizada no primeiro terço do sentido longitudinal do decantador.
22. Exemplos de dispositivos de descarga de fundo utilizados em decantadores clássicos de seção retangular Dispositivo automático arrasta o lodo sedimentado até um poço de lodo (que pode ser localizado na entrada ou na saída do decantador). Ao atingir o poço, é acionada uma válvula automática, que permanece aberta durante certo tempo (ajustável) para permitir a descarga do logo.
23. Exemplos de dispositivos de descarga de fundo utilizados em decantadores clássicos de seção retangular Decantador equipado com um raspador rotativo. Neste caso, o lodo é continuamente raspado pelo equipamento, que o dirige em direção ao centro do poço de lodo, onde encontra-se instalada a tubulação de descarga. Periodicamente, uma válvula de descarga é acionada durante certo tempo, para permitir a saída do lodo sedimentado.
24. DECANTADORES TUBULARES Em algumas situações, em que se faz necessário ampliar a capacidade de tratamento de ETAs, cujos decantadores são clássicos, e em que não há interesse, ou possibilidade, de se construir novos decantadores desse tipo, eles podem ser convertidos para decantadores tubulares.
25. DECANTADORES TUBULARES Seção longitudinal Observe que foram instalados módulos tubulares cobrindo grande parte da superfície do decantador clássico. Com isto, é possível, muitas vezes, dobrar vazão tratada pelo decantador, ou até mais do que isto.
26. DECANTADORES TUBULARES Seção longitudinal, de um decantador tubular típico, do tipo de placas paralelas inclinadas de 60 graus. Nele a água floculada é introduzida sob as placas. Ao escoar entre elas, ocorre a sedimentação dos flocos. A água decantada sai pela parte de cima do decantador após haver escoado entre as placas paralelas, e é coletada por calhas coletoras.
27. DECANTADORES TUBULARES Nesse tipo de unidade, o fluxo da água é horizontal. Módulos tubulares, instalados como placas paralelas entre si, inclinadas de 60 graus, são interpostos à passagem da água em tratamento. Entre elas, ocorre a sedimentação dos flocos.
28. MÓDULOS TUBULARES Uma infinidade de soluções pode ser empregada para a construção de módulos tubulares. Ambos são construídos de plástico, e são muito leves, especialmente quando imersos na água. São muito fáceis de ser instalados.
29. Descarga de Fundo Por sua característica básica, os decantadores tubulares apresentam dificuldade para a limpeza do lodo sedimentado. É que, quase sempre, toda sua superfície em planta encontra-se coberta pelos módulos tubulares. Assim sendo, o acesso de operários ao fundo desses decantadores fica dificultado. Para atender a este aspecto, projetam-se sistemas de descarga de lodo que possam operar por descarga hidráulica, sem que seja necessária a descida de operários para efetuarem o arraste manual do lodo sedimentado.
30. CLASSIFICAÇÃO DOS PROCESSOS DE SEDIMENTAÇÃO  Sedimentação discreta (Tipo 1)  Sedimentação floculenta (Tipo 2)  Sedimentação em zona (Tipo 3)  Sedimentação por compressão (Tipo 4)
31. SEDIMENTAÇÃO DISCRETA (TIPO I) Sedimentação discreta: As partículas permanecem com dimensões e velocidades constantes ao longo do processo de sedimentação, não ocorrendo interação entre as mesmas.
32. SEDIMENTAÇÃO DISCRETA (TIPO I) Propriedade da sedimentação discreta: A dimensão física da partícula permanece inalterada durante o seu processo de sedimentação gravitacional, o que significa dizer que a sua velocidade de sedimentação é constante.
33. SEDIMENTAÇÃO FLOCULENTA (TIPO II) Sedimentação floculenta: a velocidade de sedimentação das partículas não é mais constante, uma vez que as mesmas agregam-se ao longo do processo de sedimentação. Com o aumento do diâmetro das partículas há, conseqüentemente, o aumento de sua velocidade de sedimentação ao longo da altura.
34. Tipos de Sedimentação   Tipo III (Obstruída) – Sedimentação por zona, na qual a concentração de partículas é suficiente para causar efeitos inter-partículas. Formação de zonas de diferentes concentrações devido a segregação; Tipo IV – Sedimentação por compressão ou adensamento, evidencia-se uma interface entre o líquido clarificado e o sólido, enquanto os sólidos formam uma estrutura única.
35. DECANTADOR IDEAL O decantador ideal pode ser dividido em quatro zonas distintas.  Zona de entrada: destinada a distribuir uniformemente o afluente na seção transversal do tanque;  Zona de sedimentação: onde as características hidráulicas do escoamento permitem a disposição das partículas;  Zona de lodo: destinada a armazenar temporariamente as partículas removidas;  Zona de saída: destinada a coletar uniformemente a água decantadas
36. DECANTADOR IDEAL
37. DECANTADORES CONVENCIONAIS EM ETA'S E ETE'S
38. DECANTADORES CONVENCIONAIS ETA ALTO DA BOA VISTA ETA ALTO DA BOA VISTA
39. DECANTADORES DE FLUXO LAMINAR
40. SEDIMENTAÇÃO GRAVITACIONAL
41. DECANTADORES LAMINARES ETA RIO GRANDE (SABESP) ETA RIO GRANDE (SABESP)
42. DECANTADORES LAMINARES ETA CAPIVARI (SANASA)
43. Velocidade de sedimentação  Velocidade de sedimentação a 20º C, de partícula com densidade de 2,65 . Partículas Areia Areia fina Silte Tamanho das partículas Tempo Velocidade de necessário para sedimentação cair 3,00 m 0,20 mm 2,4 cm/s 2 minutos 0,10 mm 0,9 cm/s 6 minutos 0,01 mm 0,01 cm/s 8 horas
44. Objetivos e aplicações da sedimentação - - - Remoção de areia: para evitar erosão, depósitos e entupimentos em bombas e instalações mecânicas. Remoção de partículas sedimentáveis finas (sem coagulação): quando se utilizam águas de rios com grande transporte de sólido (alta turbidez). Retenção de flocos: decantação após coagulação: quando se utilizam processos de coagulação para remoção de matéria coloidal, cor e turbidez, após floculação química.
45. Lavagem de decantador
46. Lavagem de decantador – Exemplo SAEE A unidade de tratamento possui 04 (quatros) decantadores convencionais retangulares, determinados como fundo levemente inclinado, de fluxo horizontal comportando em seu volume útil de 1.945.584 litros. Os decantadores possuem canaletas de limpeza de fundo com dimensão de 0,60 x 0,57 m, sendo que a lavagem dos decantadores atualmente, conformea lavagem dos decantadores atualmente, conforme informações fornecidas pelo SAAE são realizadas em períodos que variam de 30 a 45 dias, correlacionados entre maio a setembro de cada ano, e lavagem de 20 a 30 dias, equivalentes aos meses de junho a abril, sendo utilizada a carga hidráulica proporcionada pela lâmina d'água acima da camada do lodo.
47. LAY-OUT DE ETAs ASSOCIAÇÃO FLOCULADORES E DECANTADORES
48. LAY-OUT DE ETAs ASSOCIAÇÃO FLOCULADORES E DECANTADORES
49. LAY-OUT DE ETAs ASSOCIAÇÃO FLOCULADORES E DECANTADORES
50. Referências    http://www.enq.ufsc.br/disci/eqa5313/Decantacao.ht m Brasil. Fundação Nacional de Saúde. Manual de saneamento. 3. ed. rev. - Brasília: Fundação Nacional de Saúde, 2006. Saneamento De Goiás S/A Superintendência De Recursos Humanos Gerência De Desenvolvimento De Pessoal Operação De Estação De Tratamento De Água Lmanuais Atuaismanual – Mt-32/Operação De Estação De Trat. De Água Revisão/ 00 Ano/Jun2006
51. Referências     Richter, Carlos A. e Netto, Azeveto M J. Tratamento de Água: Tecnologia Atualizada. São Paulo, 1991 Di Bernardo, Luiz. Métodos e Técnicas de Tratamento de Água. Volume I, Rio de Janeiro, 1993 Filho, D.F. Tecnologia de Tratamento de Água. Rio de Janeiro, 1976 Viana, marcos Rocha. Hidráulica Aplicada as Estações de Tratamento de Água. Belo Horizonte, 1992
52. Referências    Escola Politécnica Da USP Departamento De Engenharia Hidráulica E Sanitária – Saneamento I Sedimentação Gravitacional Prof. Dr. Roque Passos Piveli, Prof. Dr. Sidney Seckler Ferreira Filho. Projeto de Sistemas de Tratamento de Água Prof. José Carlos Mierzwa Sedimentação: Conceitos e Dimensionamento Projeto de Sistemas de Tratamento de Água Prof. José Carlos Mierzwa Sedimentação Acelerada: Conceitos e Dimensionamento
53. Objetivo da aula Ao final dessa aula, você deverá conhecer:  O processo de sedimentação;  Os diferentes tipos de sedimentação;  Os componentes dos sistemas de sedimentação;  Dimensionamento de um sistema de sedimentação.
54. Sugestão de Vídeos    http://www.youtube.com/watch?v=Novw7OTI3U4 &feature=autoplay&list=PL27C3BAD6930589EE&l f=results_video&playnext=2 – Decantador Circular http://www.youtube.com/watch?v=MXnN8BDMsqU &feature=results_video&playnext=1&list=PL27C3 BAD6930589EE – lamenar http://www.youtube.com/watch?v=P06zE-rUIb8 – Captação, Sedimentação e Pré filtto