UNIVERSIDE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ CURSO DE ENGENHARIA CIVIL SANEAMENTO SEDIMENTAÇÃO GRAVITACIONAL Prof. Dr. Roque Passos Piveli Prof. Dr. Sidney.

Apresentação em tema: "UNIVERSIDE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ CURSO DE ENGENHARIA CIVIL SANEAMENTO SEDIMENTAÇÃO GRAVITACIONAL Prof. Dr. Roque Passos Piveli Prof. Dr. Sidney."— Transcrição da apresentação:

1 UNIVERSIDE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ CURSO DE ENGENHARIA CIVIL SANEAMENTO SEDIMENTAÇÃO GRAVITACIONAL Prof. Dr. Roque Passos Piveli Prof. Dr. Sidney Seckler Ferreira Filho Adaptado por: Eudes José Arantes

2 SEDIMENTAÇÃO GRAVITACIONAL
Introdução Lei de Newton Lei de Stokes Sedimentação Discreta (Tipo I) Modelação Matemática do Processo de Sedimentação Discreta

3 SEDIMENTAÇÃO GRAVITACIONAL
Sedimentação Floculenta (Tipo II) Decantadores convencionais de fluxo horizontal Decantadores laminares Exercício – Dimensionamento de decantadores convencionais e laminares

4 TRATAMENTO CONVENCIONAL DE ÁGUAS DE ABASTECIMENTO
Manancial Coagulação Floculação Sedimentação Filtração Desinfecção Fluoretação Correção de pH Água Final Agente oxidante CAP Coagulante Alcalinizante Polímero Flúor

5 SEDIMENTAÇÃO GRAVITACIONAL

6 SEDIMENTAÇÃO GRAVITACIONAL

7 SEDIMENTAÇÃO GRAVITACIONAL

8 PROCESSO DE LODOS ATIVADOS CONVENCIONAL
Grade Caixa de areia Decantador Primário Tanque de Aeração Secundário Adensamento Digestão Secagem Lodo “Seco” Rio

9 SEDIMENTAÇÃO GRAVITACIONAL

10 SEDIMENTAÇÃO GRAVITACIONAL

11 SEDIMENTAÇÃO GRAVITACIONAL

12 SEDIMENTAÇÃO Definição: Processo de separação sólido-líquido que tem como força propulsora a ação da gravidade.

13 SEDIMENTAÇÃO Classificação dos Processos de Sedimentação
Sedimentação discreta (Tipo 1) Sedimentação floculenta (Tipo 2) Sedimentação em zona (Tipo 3) Sedimentação por compressão (Tipo 4)

14 Velocidade de Sedimentação
Força de arraste Empuxo Peso

15 Velocidade de Sedimentação
Força de arraste Empuxo Peso

16 Velocidade de Sedimentação
Peso Empuxo Força de arraste

17 Velocidade de Sedimentação
Peso Empuxo Força de arraste Log Re Log Cd Região A Região B Região C Região D 0,2 500 2.105 0,44 0,1

18 Velocidade de Sedimentação
Log Re Log Cd Região A Região B Região C Região D 0,2 500 2.105 0,44 0,1 Lei de Newton Lei de Stokes

19 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

20 SEDIMENTAÇÃO DISCRETA (TIPO I)

21 SEDIMENTAÇÃO DISCRETA (TIPO I)

22 SEDIMENTAÇÃO DISCRETA (TIPO I)

23 SEDIMENTAÇÃO DISCRETA (TIPO I)

24 SEDIMENTAÇÃO DISCRETA (TIPO I)

25 Sedimentação Discreta (Tipo I)
B H L 1 2 Vh Vs

26 Sedimentação Discreta (Tipo I)
1 Vh Vs H 2 B L

27 Sedimentação Discreta (Tipo I)
1 Vh Vs H 2 B L Taxa de escoamento superficial Partículas com Vs superiores a q serão removidas durante o processo de sedimentação gravitacional

28 Sedimentação Discreta (Tipo I) Análise do Equacionamento Matemático
Vs=Velocidade de sedimentação (m/s) q=taxa de escoamento superficial(m3/m2/dia) q é função somente da geometria do decantador, portanto, é um parâmetro de projeto.

29 Sedimentação Discreta (Tipo I) Análise do Equacionamento Matemático
Vs=Velocidade de sedimentação (m/s) q=taxa de escoamento superficial(m3/m2/dia) Vs é uma propriedade da partícula, podendo esta ser manipulada mediante a operação dos processos de coagulação-floculação

30 Floculação e Sedimentação
Água bruta Água coagulada dc apresenta Vs Se Vs > q, todas as partículas com diâmetro superior a dc serão removidas Frequência relativa Diâmetro crítico Diâmetro das partículas

31 Floculação e Sedimentação
Água bruta Água coagulada Água floculada dp > dc Partículas sedimentáveis Frequência relativa Diâmetro crítico Diâmetro das partículas

32 Sedimentação Discreta (Tipo I)
1 Vh Vs H 2 B L 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.

34 SEDIMENTAÇÃO FLOCULENTA (TIPO II)
Com o aumento do diâmetro das partículas há, conseqüentemente, o aumento de sua velocidade de sedimentação ao longo da altura.

35 Sedimentação Floculenta (Tipo II)
1 Vh Vs H 2 B L Propriedade da sedimentação floculenta: A dimensão física da partícula é alterada durante o seu processo de sedimentação gravitacional (floculação por sedimentação diferencial), o que significa dizer que a sua velocidade de sedimentação é variável.

36 DECANTADORES CONVENCIONAIS EM ETA’S E ETE’S

37 DECANTADORES CONVENCIONAIS EM ETA’S E ETE’S

38 DECANTADORES CONVENCIONAIS ETA ALTO DA BOA VISTA

39 DECANTADORES CONVENCIONAIS ETA ALTO DA BOA VISTA

40 DECANTADORES CONVENCIONAIS ETA ALTO DA BOA VISTA

41 DECANTADORES CONVENCIONAIS ETA ALTO DA BOA VISTA

42 DECANTADORES CONVENCIONAIS ETA GUARAÚ (SABESP)

43 DECANTADORES CONVENCIONAIS ETA GUARAÚ (SABESP)

44 DECANTADORES CONVENCIONAIS ETA GUARAÚ (SABESP)

45 DECANTADORES CONVENCIONAIS ETA GUARAÚ (SABESP)

46 DECANTADORES CONVENCIONAIS ETA GUARAÚ (SABESP)

47 DECANTADORES CONVENCIONAIS ETA ALTO TIÊTE (SABESP)

48 DECANTADORES CONVENCIONAIS ETA ALTO TIÊTE (SABESP)

49 DECANTADORES CONVENCIONAIS ETA ALTO TIÊTE (SABESP)

50 DECANTADORES CONVENCIONAIS ETA ALTO TIÊTE (SABESP)

51 DECANTADORES CONVENCIONAIS PARÂMETROS DE PROJETO
Taxa de escoamento superficial: 20 m3/m2/dia a 60 m3/m2/dia. (Função das características de sedimentabilidade do floco, definidas pelas etapas de coagulação-floculação) Altura do decantador: 3,0 metros a 5,0 metros.

52 DECANTADORES CONVENCIONAIS PARÂMETROS DE PROJETO
Relação Comprimento/Largura  4 Taxa de escoamento linear (vertedor)  1,8 l/m/s Re  (Verificação) Fr  10-5

53 LAY-OUT DE ETAs ASSOCIAÇÃO FLOCULADORES E DECANTADORES
Canal de água coagulada CASA DE QUÍMICA

54 LAY-OUT DE ETAs ASSOCIAÇÃO FLOCULADORES E DECANTADORES
Canal de água coagulada CASA DE QUÍMICA

55 LAY-OUT DE ETAs ASSOCIAÇÃO FLOCULADORES E DECANTADORES
Canal de água coagulada CASA DE QUÍMICA

56 DECANTADORES DE FLUXO LAMINAR
1 Vh Vs H 2 H/2 B L 02 canais

57 DECANTADORES DE FLUXO LAMINAR
1 Vh Vs H 2 B H/4 L 02 canais n canais

58 DECANTADORES DE FLUXO LAMINAR
Vsh V0  l Vsv h Vs w  Trajetória crítica

59 DECANTADORES DE FLUXO LAMINAR
Vsh V0  l Vsv h Vs w  Trajetória crítica

60 DECANTADORES DE FLUXO LAMINAR
Vsh V0  l Vsv h Vs w  Trajetória crítica

61 DECANTADORES DE FLUXO LAMINAR
Ap Vsh V0  l Vsv h Vs w  Trajetória crítica Equação de dimensionamento

62 DECANTADORES DE FLUXO LAMINAR

63 CONVENCIONAL X LAMINAR
Decantador convencional Decantador laminar Sc=1 (Placas planas) Sc=4/3 (Tubos circulares) Sc=11/8 (Tubos quadrados)

64 CONVENCIONAL X LAMINAR ÂNGULO DAS PLACAS

65 CONVENCIONAL X LAMINAR GRANDEZA L (l/w)

66 DECANTADORES LAMINARES ETA RIO GRANDE (SABESP)

67 DECANTADORES LAMINARES ETA RIO GRANDE (SABESP)

68 DECANTADORES LAMINARES ETA RIO GRANDE (SABESP)

69 DECANTADORES LAMINARES ETA CAPIVARI (SANASA)

70 DECANTADORES LAMINARES ETA CAPIVARI (SANASA)

71 DECANTADORES LAMINARES ETA CAPIVARI (SANASA)

72 DECANTADORES LAMINARES ETA CAPIVARI (SANASA)

73 DECANTADORES LAMINARES ETA CAPIVARI (SANASA)

74 DECANTADORES LAMINARES PARÂMETROS DE PROJETO
Velocidade de sedimentação: 20 m3/m2/dia a 60 m3/m2/dia. (Função das características do floco, definidas pelas etapas de coagulação e floculação) Ângulo das placas com a horizontal: 60o

75 DECANTADORES LAMINARES PARÂMETROS DE PROJETO
Comprimento da placa: 0,6 metros a 1,2 metros Velocidade de escoamento entre as placas: 15 cm/min a 20 cm/min Espessura entre as placas: 4 cm a 8 cm

76 DECANTADORES LAMINARES PARÂMETROS DE PROJETO
Altura do decantador: 4,0 metros a 6,0 metros. Relação Comprimento/Largura  2 Taxa de escoamento linear (vertedor)  1,8 l/m/s

77 DIMENSIONAMENTO DE UNIDADES DE SEDIMENTAÇÃO
Vazão: 1,0 m3/s Velocidade de sedimentação dos flocos: 40 m/dia Número de unidades de sedimentação: 04 Profundidade da lâmina líquida=4,5 m

78 DIMENSIONAMENTO DE DECANTADORES CONVENCIONAIS

79 DIMENSIONAMENTO DE DECANTADORES CONVENCIONAIS

80 DIMENSIONAMENTO DE DECANTADORES CONVENCIONAIS
Cálculo da área

81 DIMENSIONAMENTO DE DECANTADORES CONVENCIONAIS
Verificação do tempo de detenção hidráulico

82 DIMENSIONAMENTO DE DECANTADORES CONVENCIONAIS
Definição da geometria do decantador Admitindo uma relação entre L/B igual a 4, tem-se que:

83 DIMENSIONAMENTO DE DECANTADORES CONVENCIONAIS
Verificação da taxa de escoamento superficial Cálculo da velocidade horizontal

84 DIMENSIONAMENTO DE DECANTADORES CONVENCIONAIS
Cálculo do Raio Hidráulico Cálculo do Número de Reynolds

85 DIMENSIONAMENTO DE DECANTADORES CONVENCIONAIS
Dimensionamento das calhas de coleta de água decantada ql=vazão linear nas calhas de coleta de água decantada (l/s/m) H=altura útil do decantador (m) q=taxa de escoamento superficial no decantador (m3/m2/dia)

86 DIMENSIONAMENTO DE DECANTADORES CONVENCIONAIS

87 DIMENSIONAMENTO DE DECANTADORES CONVENCIONAIS

88 DIMENSIONAMENTO DE DECANTADORES CONVENCIONAIS
Dimensionamento das calhas de coleta de água decantada Valor de projeto adotado: 2,5 l/s/m

89 DIMENSIONAMENTO DE DECANTADORES CONVENCIONAIS
Cálculo do comprimento total de vertedor Valor de projeto adotado: 2,5 l/s/m

90 DIMENSIONAMENTO DE DECANTADORES CONVENCIONAIS
Cálculo do comprimento total de vertedor Admitindo que o comprimento da calha de coleta de água de lavagem não exceda a 20% do comprimento do decantador, tem-se que:

91 DIMENSIONAMENTO DE DECANTADORES CONVENCIONAIS
Cálculo do número de calhas Portanto, vamos adotar um total de 06 calhas, com 9,0 metros de comprimento

92 DIMENSIONAMENTO DE DECANTADORES CONVENCIONAIS
Cálculo do espaçamento entre as calhas

93 DIMENSIONAMENTO DE DECANTADORES CONVENCIONAIS

94 LAY-OUT DE ETAs ASSOCIAÇÃO FLOCULADORES E DECANTADORES
Canal de água coagulada CASA DE QUÍMICA

95 LAY-OUT DE ETAs ASSOCIAÇÃO FLOCULADORES E DECANTADORES
Canal de água coagulada CASA DE QUÍMICA

96 LAY-OUT DE ETAs ASSOCIAÇÃO FLOCULADORES E DECANTADORES
Canal de água coagulada CASA DE QUÍMICA

97 Muito Obrigado !!!