INSTALAÇÕES DE TRATAMENTO

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1 ANO LECTIVO 2010/2011 2º SEMESTRE 1ª DATA DE EXAME 9 DE JUNHO DE 2011 Duração: 1 h e 30 m PARTE TEÓRICA (15,0 val.) PORTUGUÊS 1) Defina: a) filtração directa; (1,0 val.) b) gradiente de velocidade; (1,0 val.) c) teste de jarros. (1,0 val.) 2) Considere a desinfecção e a pré-oxidação enquanto operações e processos unitários (O&PU) a integrarem o esquema de tratamento numa ETA. Justifique com detalhe os objectivos de cada uma associando-os à problemática da formação de produtos organoclorados. (2,5 val.) 3) Tenha em conta a afirmação seguinte "O cloro não deve ser utilizado como pré-oxidante porque tem menor poder oxidante do que o ozono". Refira se está correcta justificando com detalhe. (2,0 val.) 4) Em tratamento de água para consumo humano, indique os objectivos de utilização dos reagentes seguintes: a) sulfato de alumínio; (1,0 val.) b) anidrido carbónico; (1,0 val.) c) carbonato de cálcio. (1,0 val.) 5) Justifique a necessidade da decantação secundária nos processos biológicos. (1,5 val.) / 1ª DATA DE EXAME 9/06/2011 Pág. 1/5

2 6) Considere uma ETAR cujo esquema de tratamento é representado através do seguinte diagrama linear: gradagem remoção de areia decantação arejamento no reactor biológico decantação filtração em areia desinfecção com UV a) indique, justificando, a que etapas de tratamento correspondem cada uma das operações e processos unitários (UO&P); (1,0 val.) b) refira-se aos objectivos de cada etapa em termos dos parâmetros cuja correcção se pretende. (1,0 val.) 7) Refira as principais vantagens e inconvenientes da aplicação de MBR (Membrane Bioreactor) ao tratamento de águas residuais, relativamente a um sistema convencional de tratamento biológico. (1,0 val.) ENGLISH 1) Define: a) direct filtration; (1,0 val.) b) velocity gradient; (1,0 val.) c) jar tests. (1,0 val.) 2) Consider disinfection and pre-oxidation while unit operations and processes (UO&P) to integrate in a WTP. Justify, in detail, the objectives of each one linking them to the problem of formation of chlorine organic compounds. (2,5 val.) 3) Consider the following statement "The chlorine should not be used as pre-oxidant because it has less oxidizing power than ozone.". Justify in detail if this statement is correct. (2,0 val.) 4) In treating water for human consumption, indicate the objectives for the use of the following chemicals: a) aluminum sulfate; (1,0 val.) b) carbon dioxide; (1,0 val.) c) calcium carbonate. (1,0 val.) / 1ª DATA DE EXAME 9/06/2011 Pág. 2/5

3 5) Explain why a secondary sedimentation is required after a biological aeration tank. (1,5 val.) 6) Consider a WWTP which treatment steps are represented by the following linear diagram: Screening Grit removal Primary sedimentation Aeration in biological reactor Secondary sedimentation Sand filtration UV disinfection a) indicate, explaining, the level of treatment that corresponds to each of the UO&P; (1,0 val.) b) refer to the objectives of each unit operations and processes in terms of parameters which correction is sought. (1,0 val.) 7) Refer the main advantages and disadvantages of the application of MBR (Membrane Bioreactor) to the treatment of wastewater in relation to conventional systems. (1,0 val.) PARTE PRÁTICA (5,0 val.) PORTUGUÊS Pretende-se construir uma Estação de Tratamento de Água (ETA) com o esquema tratamento apresentado na Figura 1, onde a etapa de mistura rápida contempla a adição de carbonato de cálcio e sulfato de alumínio: ozonização mistura rápida filtração rápida em areia desinfecção final Figura 1 Esquema de tratamento O caudal de dimensionamento da ETA é de 30 L/s. a) Tratando-se de uma filtração directa, o que pode afirmar sobre a qualidade da água na origem? (1,0 val.) b) A água na origem apresenta uma alcalinidade de 25 mg/l CaCO 3 e o estudo do equilíbrio calco-carbónico através do método de Hallopeu e Dubin revelou uma alcalinidade de / 1ª DATA DE EXAME 9/06/2011 Pág. 3/5

4 saturação de 35 mg/l CaCO 3. Foram ainda realizados testes de jarros (jar tests) que indicam como adequada uma dosagem de 2,5 mg/l de sulfato de alumínio. Com base nestes elementos indique a dosagem de carbonato de cálcio a considerar para a correcção do equilíbrio calco-carbónico. (1,5 val.) c) Determine a dimensão (área, comprimento e largura) e o número de filtros a instalar na etapa de filtração. Considere que a lavagem dos filtros é realizada individualmente, uma vez por dia. (2,5 val.) ENGLISH Consider a Water Treatment Plant (WTP) with the treatment scheme presented in Figure 1. The rapid mixing stage includes the addition of calcium carbonate and aluminium sulphate. Ozonation Rapid mix Fast sand filtration Final disinfection Figure 1 WTP treatment scheme The design flow for the WTP is 30 L/s. a) Knowing there is a direct filtration, what can be stated about the quality of the source water? (1,0 val.) b) The source water has an alkalinity of 25 mg/l CaCO 3 and the study of the carbonic equilibrium through the Hallopeu and Dubin method revealed a saturation alkalinity of 35 mg/l CaCO 3. Jar tests showed that the appropriate dosing for aluminium sulphate was of 2,5 mg/l. Considering these information determine the dosage of calcium carbonate to be considered for the carbonic equilibrium. (1,5 val.) c) Determine the size (area, width and length) and the number of filters to be installed. Consider that filter washing is done once per day in each filter individually. (2,5 val.) / 1ª DATA DE EXAME 9/06/2011 Pág. 4/5

5 GRÁFICO DE HALLOPEAU E DUBIN (EQUILÍBRIO CALCO-CARBÓNICO DA ÁGUA) Temperatura (ºC) GRÁFICO DE EQUILÍBRIO CALCO -CARBÓNICO de J. HALLOPEAU e C. DUBIN CO 2 Livre Cálcio ph Alcalinidade mg/l CaCO 3 A lcalinidade, mg/l CaO 3 / 1ª DATA DE EXAME 9/06/2011 Pág. 5/5