Download - Gradeamento e caixa de areia
PHD-2411 Saneamento I 1
ESCOLA POLITÉCNICA DA USPDEPARTAMENTO DE ENGENHARIA
HIDRÁULICA E SANITÁRIAPHD 2411 - SANEAMENTO I
TRATAMENTO PRELIMINAR DE ESGOTOSGRADEAMENTO E CAIXA DE AREIA
Prof. Dr. Roque Passos PivelliProf. Dr. Sidney Seckler Ferreira Filho
PHD-2411 Saneamento I 2
CONCEPÇÃO DE ETE’s
Esgoto Sanitário Esgoto Tratado
Estação de Tratamento de
Esgotos
Esgoto domésticoInfiltração na Rede
Contribuições específicas
•Padrões de Emissão•Padrões de qualidade
PHD-2411 Saneamento I 3
PROCESSO DE LODOS ATIVADOS CONVENCIONAL
Grade Caixa de areiaDecantador
PrimárioTanque deAeração
Decantador Secundário
Adensamento
Digestão
Secagem Lodo “Seco”
Rio
PHD-2411 Saneamento I 4
GRADEAMENTO(REMOÇÃO DE SÓLIDOS GROSSEIROS)
Os dispositivos de remoção de sólidos grosseiros (grades) são
constituídos de barras de ferro ou aço paralelas, posicionadas
transversalmente no canal de chegada dos esgotos na estação
de tratamento, perpendiculares ou inclinadas, dependendo do
dispositivo de remoção do material retido. As grades devem
permitir o escoamento dos esgotos sem produzir grandes
perdas de carga.
PHD-2411 Saneamento I 5
GRADEAMENTO E CAIXA DE AREIA
PHD-2411 Saneamento I 6
GRADEAMENTO E CAIXA DE AREIA
PHD-2411 Saneamento I 7
GRADEAMENTO E CAIXA DE AREIA
PHD-2411 Saneamento I 8
CLASSIFICAÇÃO DOS SISTEMAS DE GRADEAMENTO
Tipo Espaçamento (cm)
Grade grosseira 4 - 10
Grade média 2 - 4
Grade fina 1 - 2
•Dimensão das barrasLargura: 4 mm a 10 mmComprimento: 25 mm a 75 mm
•Inclinação das barrasVerticais ou inclinadasLimpeza manual: 45o ou 60o
Limpeza mecanizada: 70o a 90o
PHD-2411 Saneamento I 9
DISPOSITIVOS DE REMOÇÃO E QUANTIDADE DE MATERIAL RETIDO
Ancinhos (Rastelo)
Mecânicos
Manuais
Espaçamento (cm) 2,0 2,5 3,0 4,0
Quantidade (L/m3) 0,038 0,023 0,012 0,009
Condicionamento do material retido
Lavagem
Secagem
Adição de substâncias químicas
PHD-2411 Saneamento I 10
FUNCIONAMENTO DO SISTEMA DE GRADEAMENTO
•Velocidade de passagem 0,6 m/s a 1,2 m/s (Limpeza mecanizada) 0,6 m/s a 0,9 m/s (Limpeza manual)
•Velocidade no canal a montante da grade (Velocidade de aproximação) Maior do que 0,4 m/s
•Perda de carga Obstrução máxima permitida (50%) 0,15 m (Limpeza manual) 0,10 m (Limpeza mecanizada)
PHD-2411 Saneamento I 11
DIMENSIONAMENTO DO SISTEMA DE GRADEAMENTO
ata
AS u .
S=área da secção transversal do canal até o nível d’águaAu=área útil da secção transversal
a=espaçamento entre as barras
t=espessura das barras
g
VVH g
.2.
7,01
20
2
H=perda de carga na grade (m)
PHD-2411 Saneamento I 12
SISTEMA DE GRADEAMENTO
•Detalhes Construtivos
PNB-569 e PNB-570
•Outros dispositivos de remoção de sólidos grosseiros
Grades de barras curvas
Peneiras estáticas
Peneiras de tambor rotativo
PHD-2411 Saneamento I 13
CAIXAS DE AREIA
Objetivo: Remoção de areia através de sedimentação, sem
que haja remoção conjunta de sólidos orgânicos
Características das partículas a serem removidas (“Areia”)
•Diâmetro efetivo: 0,2 mm a 0,4 mm
•Massa Específica: 2.650 kg/m3
•Velocidade de sedimentação: 2,0 cm/s
PHD-2411 Saneamento I 14
CAIXAS DE AREIADispositivos de remoção
•Manuais ou mecânicos (Bandeja de aço removidas por talhae carretilha ou bombeamento)
•Quantidade: 30 a 40 l/1.000 m3 de esgoto
•Aterro Sanitário. A areia poderá ser também lavada em caixas mecanizadas
Quantidade e destino do material retido
Destino do material retido (“Areia”)
PHD-2411 Saneamento I 15
CAIXAS DE AREIATipos de caixa de areia
•Tipo canal com velocidade constante controlada por Calha Parshall
•Secção quadrada em planta, com remoção mecanizada de lodo
•Caixa de areia aerada
PHD-2411 Saneamento I 16
CAIXAS DE AREIA Caixa de areia tipo canal com velocidade constante
controlada por Calha Parshall
•Velocidade 0,30 m/s
•Velocidade inferior a 0,15 m/s Depósito de matéria orgânica na caixa
•Velocidade superior a 0,4 m/s Arraste Depósito de matéria orgânica na caixa
PHD-2411 Saneamento I 17
DIMENSIONAMENTO
H
1Vh
Vs
L
tVL h.
tVH S .
L
HVV h
S
.smVs /02,0
smVh /3,0
HL .15 Prática de Projeto
HaHL .0,25.5,22
PHD-2411 Saneamento I 18
DIMENSIONAMENTO
H
1Vh
Vs
L
tVL h.
tVH S .
•Largura da caixa de areia
HBVQ h ..hVH
QB
.
•Taxa de escoamento superficial
LBQ
AQ
qs .
q=600 a 1.300 m3/m2/dia
PHD-2411 Saneamento I 19
CAIXAS DE AREIA Operação da caixa de areia
•Limpeza quando a areia ocupar metade da altura ou dois terços de seu comprimento total
•Controle
Quantidade de material removido por m3 de esgoto
Teor de umidade
Teor de sólidos voláteis
PHD-2411 Saneamento I 20
C o n tro le d a v e lo c id a d e a tra v é s d e c a lh a P a rsh a ll
P a ra s e m a n te r a m e sm a v e lo c id a d e n a c a ix a d e a re ia t ip o c a n a l c o m v e lo c id a d e c o n s ta n tec o n tro la d a p o r c a lh a P a rsh a ll , p a ra Q m ín e Q m á x , te m -se :
ZH
ZH
Q
Q
máx
mín
máx
mín
.
.'
.
H Y H J H M
Z
PHD-2411 Saneamento I 21
Fórmula da Calha Parshall: Q(m3/s) = K.HN (H em m)
LarguraNominal
N K Capacidade (L/s)
Mín. Máx..3" 1,547 0,176 0,85 53,8
6" 1,580 0,381 1,52 110,4
9" 1,530 0,535 2,55 251,9
1' 1,522 0,690 3,11 455,6
1 1/2' 1,538 1,054 4,25 696,2
2' 1,550 1,426 11,89 936,7
PHD-2411 Saneamento I 22
Exemplo de Dimensionamento - Dados
Ano PopulaçãoAtendida
(hab)
Qmín (L/s) Qméd (L/s) Qmáx (L/s)
2000 45.000 41,67 83,33 150,00
2010 54.200 50,19 100,38 180,00
2020 68.350 63,29 126,58 227,83
PHD-2411 Saneamento I 23
a) Escolha da Calha Parshall:
Para atender vazões de 41,67 L/s a 227,83 L/s a C.Parshall recomendada é a de LN = 9".
Fórmula da Calha Parshall com LN = 9":
Q = 0,535.H1,53
Para Qmín = 41,67 L/s Hmín = 0,189m
Para Qmáx = 227,83 L/s Hmáx = 0,572 m
PHD-2411 Saneamento I 24
Cálculo do rebaixo (z) à entrada da c. Parshall
mZZ
Z
ZHmáx
ZHmín
Qmáx
Qmín
1033,0572,0
189,0
83,227
67,41
.
.
.
.
PHD-2411 Saneamento I 25
Grade adotada e “Eficiência”
mmaoespaçament
mmtespessura
ferrodebarras
adotadosdados
15)(.
5)(.
.
75,0515
15
ta
aE
PHD-2411 Saneamento I 26
Área útil (Au) e Área da Seção do Canal (S)
Adotando-se a velocidade de passagem pela grade v = 0,8 m/s:
23
285,0/8,0
/22783,0m
sm
sm
v
QAu máx
238,075,0
285,0m
E
AuS
PHD-2411 Saneamento I 27
Largura (b) do canal da grade e verificações de velocidade
mZH
Sb
máx
81,01033,0572,0
38,0
Q(l/s)
H(m)
(H-Z)(m)
S=b(H-Z)(m2)
Au=S.E(m2)
V=Qmáx Au(m/s)
V0=Qmáx S
(m/s)227,83 0,572 0,469 0,380 0,285 0,800 0,600
180,67 0,492 0,389 0,315 0,236 0,766 0,574
150,00 0,436 0,333 0,270 0,203 0,739 0,555
63,29 0,248 0,145 0,117 0,088 0,719 0,541
50,19 0,213 0,110 0,089 0,067 0,749 0,564
41,67 0,189 0,086 0,070 0,053 0,786 0,595
PHD-2411 Saneamento I 28
Verificações de Perda de Carga
g
vvH
243,1
20
2
mx
H 02,081,92
)6,0()8,0(43,1:limpa Grade
22
mx
xHobstruídaGrade 16,0
81,92
)6,0()8,02(.43,1:%50
22
PHD-2411 Saneamento I 29
Cálculo da Caixa de Areia Cálculo da área da secção transversal (A) e da Largura da Caixa de Areia (B)Adotando-se a velocidade sobre a caixa v = 0,3 m/s tem-se:
27594,03,0
22783,0m
v
QA máx
mBZH
AB
máx
62,11033,0572,0
7594,0
PHD-2411 Saneamento I 30
smv
mxA
mZH
mHslQPara
mín
mínmín
/3,01388,0
04167,0
1388,062,10857,0
0857,01033,0189,0
189,0/67,41
2
Verificações:
PHD-2411 Saneamento I 31
• Cálculo do Comprimento (L)
• Taxa de escoamento Superficial resultante:
mLxZHxL máx 55,101033,0572,05,22)(5,22
diammx
x
A
Q
S
./115262,155,10
4,8683,227 23
PHD-2411 Saneamento I 32
• Cálculo do rebaixo da caixa de areia:Para a taxa de 30L/1000m3 e para vazão média de final de plano, Q = 126,58 L/s, tem-se o seguinte volume diário de areia retida na caixa:
V = 0,03 L/m3 x 126,58 L/s x 86,4 = 328 L
mx
h
caixanaacumuladaareiadediáriaaltura
02,062,155,10
328,0
:
Para um rebaixo de 20cm tem-se um intervalo de limpeza da caixa de 10 dias.