Aulas de Tratamento de Águas Residuárias e Tratamento de Efluentes. Aulas não revisadas. Vários autores.

1. TRATAMENTO DE ÁGUAS
RESIDUÁRIAS
Aula 4 – Remoção de sólidos sedimentáveis

2. Considerações
Nos decantadores primários, sob as condições de
escoamento normalmente adotadas, ocorre remoção de
40 a 60% de sólidos em suspensão dos esgotos
sanitários, correspondendo a cerca de 30 a 40% da
DBO.
Quando não são usados decantadores formais de
concreto armado, são utilizadas lagoas de
decantação ou a sedimentação ocorre no próprio
reator biológico. Tem-se estudado o emprego da
flotação com ar dissolvido em algumas aplicações,
especialmente associada ao tratamento físico-químico.

3. Sedimentação no tratamento de
esgoto
O
processo de sedimentação é governado
principalmente pela concentração das partículas em
suspensão. Quanto mais concentrado for o meio,
maior é a resistência à sedimentação.
Decantador primário de seção retangular. Observa-se
o dispositivo de remoção e o poço de lodo ETE
Barueri/SP (SABESP)
Decantador primário em operação

4. Tipos de sedimentação
Em suspensões bastante diluídas prevalece a
sedimentação do tipo I (individual ou discreta).
Neste
caso
as
partículas
sedimentam-se
individualmente sem ocorrer interrelações (flocos),
segundo uma velocidade constante ao longo da
profundidade do tanque. É o tipo de sedimentação
predominante nas caixas de areia.

5. Tipos de sedimentação
Neste caso, a velocidade de sedimentação pode ser
calculada através do equilíbrio de forças atuantes
sobre a partícula na direção vertical (força
gravitacional, para baixo, e empuxo mais força de
atrito, para cima), do qual resulta a lei de Stokes
Força de arraste
Empuxo
Peso

6. Tipos de sedimentação
Aumentando-se a concentração de sólidos em
suspensão, passa a prevalecer a sedimentação do
tipo II, também chamada de sedimentação floculante.
Neste caso, a maior concentração de partículas permite
a formação de emaranhados ou flocos de maior
velocidade de sedimentação ao longo de suas
trajetórias, fazendo com que a velocidade de
sedimentação aumente com a profundidade. É o que
tipicamente ocorre nos decantadores das ETAs, também
nos decantadores primários de esgotos onde a relativa
e elevada concentração de sólidos em suspensão
permite tais interações.

7. Tipos de sedimentação
Aumentando-se ainda mais a concentração da
suspensão, passa a prevalecer a sedimentação do
tipo III (também chamada de sedimentação por
zona, retardada ou impedida). Neste caso, a
concentração de sólidos é muito elevada e passa a
ocorrer dificuldade de saída de água em
contracorrente para possibilitar a sedimentação
dos sólidos. Assim, a velocidade de sedimentação
diminui ao longo da profundidade do
decantador, sendo bastante baixa no fundo onde
a concentração de sólidos é muito elevada.

8. Tipos de sedimentação
H0
H1
H2
Tempo t0
Tempo t1
Tempo t2
Nítida a ocorrência de interface lodo/líquido sobrenadante.
Quando o lodo é colocado em proveta, o deslocamento desta
interface pode ser cronometrado ao longo do tempo e através de
interpretação gráfica pode-se calcular a velocidade de
sedimentação por zona (VSZ)

9. Tipos de sedimentação
A sedimentação do tipo IV, também chamada de
sedimentação por compressão, ocorre no fundo dos
decantadores secundários e nos adensadores de
lodo. Neste caso, a suspensão é tão concentrada
que a "sedimentação" dá-se pelo peso de uma
partícula sobre a outra, provocando a liberação
de água intersticial.

10. Decantadores Primários DP
A função dessa unidade é clarificar o esgoto,
removendo os sólidos que, isoladamente ou em
flocos, podem sedimentar pelo seu próprio peso.
As partículas que sedimentam, ao se acumularem no
fundo do decantador, formam o chamado lodo
primário, que é daí retirado. Nessa unidade
normalmente aproveita-se também para remoção
de flutuantes: espumas, óleos e graxas,
acumulados na superfície.

11. Decantadores Primários DP
Alguns autores preconizam que como decantadores
primários devem ser utilizados preferivelmente
os de secção retangular, melhores para a
assimilação das variações de vazão de esgotos e,
como decantadores secundários podem ser
utilizados os de secção circular, pois nesta situação
a variação de vazão de alimentação é menor e os
decantadores circulares são de implantação mais
barata. Por isso, pode-se também empregar
decantadores circulares como primários, atribuindolhe menor eficiência na remoção de DBO.

12. Decantadores Primários DP
Deverá ser feita análise econômica para subsidiar a
escolha do tipo de decantador a ser empregado
em uma ETE. Os removedores mecanizados de
lodo e a estrutura em concreto armado são os
principais componentes de custo. Os raspadores
mecanizados são equipamentos de custo elevado,
tanto os rotativos dos decantadores circulares como
especialmente os que são movidos por pontes
rolantes que tansladam ao longo do comprimento
do decantador.

13. Decantadores Primários DP
Em resumo:
Quanto ao formato, os decantadores primários poder
ser: circulares, quadrados ou retangulares. A
remoção do lodo e de flutuantes pode ser
mecanizadas ou não.
De acordo com a norma da ABNT NBR 12209 para
vazões máximas Qmax ≥ 250L/s, a remoção de
lodo deve ser mecanizada e obrigatoriamente
deve-se prever mais de 1 unidade.


14. Parâmetros de dimensionamento dos
decantadores primários

Tempo de detenção hidráulico ѲH
ѲH = VD = Volume do decantador
Qmax = vazão máxima
Deve-se dimensionar o decantador para Qmáx, onde ѲH ≥
1hora. Deve-se ainda verificar para Qméd. Onde: ѲH ≤
6horas (NBR12209)
Em decorrência desses critérios que o volume do
decantador “VD” seja:
VD ≥ 1hora x Qmáx (sendo Qmax em m3/h)

15. Parâmetros de dimensionamento dos
decantadores primários
Taxa de escoamento superficial
A taxa de escoamento superficial permite fixar área e,
consequentemente, a profundidade do decantador
primário.
A taxa de escoamento longitudinal (no vertedor) qL
A taxa de escoamento longitudinal permite fixar o
comprimento necessário para o vertedor de saída do
líquido clarificado, nos decantadores primários. O
valor limite a seguir é também fixado pela Norma.
qL ≤ 720m3/m.dia


16. Decantador circular não mecanizado
(com descarte hidráulico do lodo)
Normalmente, nos decantadores circulares não
mecanizados, o descarte do lodo se dá pelo efeito
da própria carga hidráulica HD ≥ 1m, acionando-se
a válvula de descarte existente em uma tubulação
Ѳ ≥ 150mm, dotada de um respiro que serve
também
para
possibilitar
eventuais
desentupimentos.

17. Decantador circular não mecanizado
(com descarte hidráulico do lodo)

•
•
•
Critérios para projeto NBR12209
Diâmetro máximo do decantador: DDP ≤ 7m. Essa
limitação é feita para evitar que as unidades atinjam
grandes profundidades. A inclinação das paredes do cone
de 1,0H : 1,5V é necessária para alto adensamento do
lodo;
Para decantadores primários, o diâmetro da saída
defletora : Dsaída = 0,15 a 0,20 D. Para decantadores
secundários de lodo ativados: Dsaída: 0,15 a 0,25D;
O volume do lodo Vlodo é calculado até 2/3 do tronco de
cone, a partir de sua parte inferior, cujo diâmetro mínimo é
0,60m. O volume considerado para o decantador Vdec inclui
o trecho cilíndrico e o restante 1/3 do cone.

18. Decantador circular não mecanizado
(com descarte hidráulico do lodo)

19. Decantador retangular não mecanizado
(com descarte hidráulico do lodo)
Para os decantadores retangulares não mecanizados, o
descarte do lodo também é feito hidraulicamente, como nos
decantadores circulares.
• Relação comprimento/largura L/B ≥ 2 e B ≥5,0m. O limite
máximo fixado para a largura B visa evitar
profundidades excessivas.
• O limite máximo para a relação L/B (número de câmaras
em série) geralmente é fixado pelo critério da taxa de
escoamento longitudinal qL (no vertedor)
• O volume de lodo Vlodo é calculado até 2/3 do tronco de
pirâmide, a partir de sua parte inferior, cujo lado mínimo é
de 0,60m. O volume considerado para o decantador Vdec.
Inclui o trecho quadrado e o restante 1/3 do tronco de
pirâmide.

20. Decantador retangular não mecanizado
(com descarte hidráulico do lodo)

21. Decantador circular (raspagem
mecanizada e descarte hidráulico do lodo)
Neste tipo de decantador, a mecanização fica por
conta dos raspadores giratórios, que levam o lodo
até o fundo do decantador, de onde é feita a sua
remoção e do descarte hidráulico. A vantagem
desses modelos é que a inclinação do fundo pode
ser menor, ficando a limitação do diâmetro por
conta apenas do tamanho dos raspadores (Drasp ≤
60m), não existindo maiores problemas com as
grandes profundidades inerentes aos modelos.

22. Decantador circular (raspagem
mecanizada e descarte hidráulico do lodo)
•
•
Recomenda-se a utilização de raspadores com
diâmetro máximo Drasp ≤ 30m para evitar
problemas de manutenção.
Nas grandes instalações seria preferível adotar
maior número de decantadores de até 30m de
diâmetro, para maior flexibilidade operacional

23. Decantador retangular mecanizado
(corrente sem-fim e descarte hidráulico)
Nesse tipo de decantador, a mecanização fica por
conta da raspagem do lodo, feita por meio de um
sistema constituído de rodos e corrente sem-fim,
acionado por um motor elétrico, dotado de redutor
de velocidade. O descarte do lodo continua sendo
feito hidraulicamente.

24. Decantador retangular mecanizado (com ponte
rolante e descarte hidráulico de lodo)

•
•
•
Recomendações da Norma:
O dispositivo de raspagem de lodo deverá ter
velocidade do raspador Vr ≤ 20mm/s, no caso de
decantadores retangulares, e velocidade periférica
do raspador VPR ≤ 40mm/s, no caso dos
decantadores circulares;
Altura mínima de água “H” deverá ser ≥ 2m;
Defini-se o volume útil do decantador como sendo o
produto da área de decantação pela altura
mínima de água;

25. Decantador retangular mecanizado (com ponte
rolante e descarte hidráulico de lodo)
•
•
Para o decantador retangular, a relação
comprimento/altura mínima de água deverá ser
≥4:1, a relação largura/altura mínima de água
deve ser ≥2:1 e a relação comprimento/largura
deve ser ≥ 2:1;
Para decantdor retangular, a velocidade de
escoamento horizontal deverá ser ≤ 50mm/s.
Quando recebe excesso de lodo ativado, a
velocidade deve ser ≤ 20mm/s

26. Decantador retangular mecanizado (com ponte
rolante e descarte hidráulico de lodo)

27. Precauções adicionais

É recomendável duas ou mais unidades de decantação
primária. Assim sendo, antes dos decantadores é comum
prever-se um tanque de equalização. Deve-se permitir a
alimentação das duas ou mais unidades de forma
equilibrada, ou seja, que as unidades de decantação
receba, sempre a mesma vazão.
Vertedouros bem nivelados, é
recomendável utilizar placas leves,
mas resistentes, presas e ajustáveis
à estrutura de concreto e que
permite
maior
controle
no
nivelamento.

28. Características do lodo primário


A percentagem de sólidos presentes no lodo
primário varia com o tipo de decantador, sendo
comum valores em torno de 1 a 7% (93 a 99% de
água).
O lodo primário apresenta-se com grande
percentagem de matéria orgânica ainda não
estabilizada (putrescível), necessitando passar por
processos de digestão (mais comumente processos
anaeróbios, após a sua mistura com o lodo
secundário).

29. Características do lodo primário
Para o tratamento de alguns efluentes industriais são
necessários removedores de lodo através de
aspiração. Este processo mais sofisticado se justifica
quando os sólidos sedimentados são tão leves que
podem ser resuspensos pela ação dos raspadores.

30. Material consultado
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Esgoto sanitário: coleta, transporte, tratamento e
reuso agrícola/ Coord. Aeriovaldo Nuvolari 2 ed.
São Paulo, Blucher, 2011
Von Sperling, Marcos. Princípio básico de
tratamento de esgoto. Belo Horizonte, UFMG, 1996
Projeto de estações de tratamento de esgoto
sanitário - NBR 12209
Tratamento De Esgoto Sanitário Roque Passos Piveli,
São Paulo, 2007 – USP