1. APRESENTAÇÃO DO TRATAMENTO. ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE EFLUENTES REATOR ANAERÓBIO SEGUIDO DE FLOTAÇÃO VAZÃO 3,0 l/s
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- Júlia Paranhos Mirandela
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1 1. APRESENTAÇÃO DO TRATAMENTO ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE EFLUENTES REATOR ANAERÓBIO SEGUIDO DE FLOTAÇÃO VAZÃO 3,0 l/s A tecnologia anaeróbia, já consolidada na América Latina (em especial no Brasil), se destaca pela sua eficiência na remoção de matéria orgânica (DBO/DQO) e sólidos suspensos (SST). Dentre as variantes da tecnologia, temos os reatores anaeróbios de fluxo ascendente através de leito de lodo que apresenta grandes vantagens: Curto tempo de detenção ocasionando pequenos volumes e áreas; Produzem pouco lodo, e este é estabilizado; Não consomem energia; Requerem construção e operação simples; O controle de odores é mais facilmente controlado; Baixo custo de manutenção. Os reatores anaeróbios de fluxo ascendente através de leito de lodo apresentam uma eficiência na remoção de matéria orgânica (DBO/DQO) da ordem de 50% a 70% e de 50 a 70% de SST, em função das variáveis de cada sistema como características do efluente, procedimentos operacionais. Tais valores são observados em diversos reatores instalados no Brasil, em várias regiões. Apresentando também eficiência na remoção de certos patogênicos como ovos de helmintos, podendo variar de 70 a 90% na remoção desses ovos. Como pós-tratamento estamos adotando a flotação por ar dissolvido (FAD), que promoverá uma remoção adicional de sólidos suspensos, e grande parcela da matéria orgânica dissolvida. Além destes benefícios, a flotação proporciona a redução dos teores de gases odoríferos, bem como eleva o nível de oxigênio dissolvido o que resulta num efluente de alta qualidade. A associação das tecnologias reator anaeróbio e flotação poderão promover uma eficiência na remoção de matéria orgânica (DBO/DQO) de 90% a 98%. Para que a Flotação dos esgotos tenha sucesso, além da presença de microbolhas de ar, distribuídas de tamanho adequado, é necessário que se promova a coagulação química e a floculação das partículas dispersas na água. A coagulação será realizada através da mistura rápida, promovida através de tubulação afluente composta de grade com forma xadrez, em varões de aço inox, a qual promoverá um gradiente entre 700 e 900 s -1. A floculação será realizada por meio de agitador mecânico, cuja velocidade poderá variar, através de conversores de freqüência, entre valores que produzem gradientes de velocidade entre 70 e 100 s -1. Essa variação permitirá um ajuste do agitador às condições de floculação, otimizando o processo. O princípio da FAD (Flotação por ar dissolvido) - processo de separação física consiste no arraste para superfície de partículas sólidas (colóides), na forma de flocos presentes no efluente liquido estabilizado pela ação do coagulante. A ascensão das partículas se dá através da adição dos flocos de microbolhas produzidas pela redução brusca da pressão do efluente clarificado saturado com ar, proveniente dos tubos de saturação. Ainda com relação ao principio da FAD, é interessante salientar que a densidade dos flocos, quando em contato com as microbolhas diminui, dando origem a uma velocidade ascensional até 10 vezes superior à velocidade de decantação. Essa situação permite uma taxa de aplicação muito superior à decantação convencional, o que reduz a área da unidade de flotação.
2 A flotação a ar dissolvido FAD tem demonstrado grande eficiência e versatilidade para tratar águas e efluentes de natureza bem distintas, mesmo com turbidez relativamente elevada. Essa tecnologia é, entretanto, a alternativa mais adequada para a remoção de partículas de baixa densidade. Partículas com tais características incluem bactérias, algas, cistos de protozoários e flocos de hidróxido de alumínio ou cloreto férrico resultantes da coagulação da matéria orgânica. A FAD tem-se tornado uma alternativa bastante atraente e aplicável não apenas como tratamento primário, mas também secundário ou terciário de esgotos, devido uma série de vantagens adicionais, tais como: Menor área para implantação, devido às taxas de aplicação utilizadas, gerando menor custo de implantação; Economia de coagulante, por solicitar flocos pequenos e leves para flotação. Apresenta grande eficiência na remoção de sólidos suspensos, geralmente superando os decantadores, além da remoção do DBO; O lodo flotado contém um teor de sólidos superior a 3%, o que facilita a sua desidratação, seja por processos mecânicos ou não mecânicos (lagoas, leito de secagem, etc); Tempo de implantação reduzido, permitindo projeto modular pré-fabricado, possibilitando expansibilidade, bem como sua transferência para outra localidade se necessário; 2. EXPERIÊNCIAS DE USO DE MESMA TECNOLOGIA No ano de 1992, a SANEPAR realizou testes laboratoriais na ETE RONDA, na cidade de Ponta Grossa/PR, com aplicação dos processos de coagulação-floculação e flotação, no efluente de reatores anaeróbios. Obtiveram-se os seguintes resultados: turbidez do efluente inferior a 1 UNT; DQO inferior a 14 mg/l, (JURGENSEN & RICHTER); em 1995, realizaram um monitoramento mais intenso na instalação piloto. O efluente do flotador apresentou valores de mg/l; 9-4 mg/l; 4,4-2,0 UNT, respectivamente, para DQO; DBO e turbidez. A remoção de fosfato foi calculada em 97,5%, para um afluente de 2,38 1,39 mg/l, para efluente final de 0,07-0,06 mg/l. Após os trabalhos realizados na ETE Ronda, a SANEPAR projetou, em 1996, a ETE Cambuí, instalação para uma vazão de 360,0 m 3 /h, cujo inicio de operação deu-se em abril de O monitoramento conduzido pela PUCPR no âmbito PROSAB, revelou para o efluente do flotador valores de mg/l; 5-2 mg/l; 30-1 mg/l e 4,1-2,7 UNT medidos, respectivamente, para DQO, DBO, SST e turbidez (AISSE et al., Pós-tratamento de Efluentes de Reatores Anaerobios - PROSAB V2). Outras experiências foram realizadas pela Escola de Engenharia de São Carlos USP, CAMPOS et al.(1996) adotando sistema composto por reator anaeróbio, flotação por ar dissolvido e desinfecção por radiação ultravioleta, indicaram potencialidade de remoção de DBO superior a 85% e de coliformes fecais superior a 99,999%. Além de promover remoção significativa de DBO e de DQO, o uso do tratamento químico com a aplicação do cloreto férrico e cal, proporcionou valores de remoção de fósforo de 84% dificilmente atingidos por processos biológicos, enquanto a de nitrogênio (NTK) chegou a 49%. Ainda segundo os autores, o uso de flotação por ar dissolvido, com a adição de cloreto férrico e cal, melhorou a remoção de patogênicos. O lodo flotado pode receber a adição de cal (ph>12) para efetuar a sua desinfecção, podendo ser reaproveitado na agricultura, após um período de repouso. O uso do cloreto de ferro em vez de sulfato de alumínio é justificado, pois a presença de ferro em lodo não redunda em aspectos negativos, como aqueles decorrentes da presença de sulfato de alumínio, pois o alumínio é muito danoso ao solo e também pode provocar malefícios aos seres humanos, caso ocorra sua ingestão.
3 Durante todo o período, foram mantidos fixos os seguintes parâmetros: mistura rápida: 30 s e gradiente médio de velocidade em torno de 600 s -1 ; floculação: 20 min e gradiente médio de velocidade em torno de 40 s -1 ; flotação com taxa de escoamento superficial de 150,0 m 3 /m 2.dia, e recirculação de 20%. 3. CARACTERÍSTICAS OPERACIONAIS DAS UNIDADES PRINCIPAIS DO SISTEMA O esgoto sanitário virá por gravidade e desembocará na unidade de gradeamento e elevatória (UGE). Essa fará a equalização dos picos de vazão apresentados, bem como a redução nas variações da composição dos efluentes. Além da regularização da vazão e recalque do esgoto bruto ao reator anaeróbio (através das bombas submersíveis), essa unidade também conta com grade para retenção de sólidos grosseiros. O afluente entra nos reatores pela parte central inferior onde existe a unidade para remoção de areia remanescente, e em fluxo ascendente atinge o topo do reator, passa por uma caixa divisora de vazão, de onde partem diversas tubulações que conduzem o esgoto até o fundo do reator, garantido uma distribuição eqüitativa do efluente pré-tratado. Esta distribuição equilibrada no fundo propicia a ocorrência do processo anaeróbio em todo o tanque, evitando-se assim, zonas mortas. O próprio esgoto em movimento ascendente forma uma manta de lodo com elevada concentração de microorganismos anaeróbios, os quais são responsáveis pela digestão da matéria orgânica, estabilizando. O lodo age como meio filtrante, ao mesmo tempo em que provê o substrato para os microorganismos anaeróbios responsáveis pelo processo. O liquido é coletado junto à superfície do reator através de tubulações horizontais perfuradas que se reúnem e conduzem o efluente até o floculador. O gás metano gerado no processo anaeróbio é direcionado pelos defletores e campânulas ao topo do reator, sendo conduzido via tubulação ao tratamento no tanque anexo para tratamento do gás, e posterior liberação na atmosfera após neutralizado, uma vez que o volume produzido não é representativo. No reator anaeróbio também existem tubulações de coleta de lodo situadas em diversos níveis no interior do reator, para fins de monitoramento das características das camadas de lodo geradas no processo. Bem como há tubulação de descarte de areia acumulada no interior da câmara, efetuada com abertura de válvula borboleta comandada por horímetro, sendo dirigida através de tubulações ao tanque de adensamento de lodo. O efluente dos reatores anaeróbios será encaminhado para o tratamento físico-químico passando primeiramente por uma mistura rápida, onde será adicionada a solução de policloreto de alumínio coagulante para desestabilização dos colóides, na qual receberá o gradiente adequado. Após isto o efluente coagulado segue para o floculador que promovera a formação dos flocos por meio de agitador mecânico, cuja velocidade será controlada através de inversores de freqüência. A água floculada segue para o flotador através de tubos que conduzem até a câmara de expansão. Em tal câmara, ocorre a aglutinação das bolhas de ar aos flocos. O esgoto tratado saturado com ar è distribuída no fundo da câmara de expansão (interna ao flotador); sua aplicação é controlada por orifício calibrado, em cada câmara, de forma a impedir a ocorrência de jato, que poderia originar bolhas grandes e quebra dos flocos. Neste ponto, ocorre a despressurização de água de recirculação, tendo início o processo de flotação. A saturação ocorre por meio de compressores, sendo cerca de 20 % de vazão tratada, trabalhando a uma pressão absoluta de 7,0 Kgf/cm².
4 Após a mistura da água pressurizada começa a formação do manto de lodo. O lodo flotado é adensado em torno de 4% em peso, sendo mais adensado que o lodo decantado, o qual será removido periodicamente por meio de raspadores de lodo. A ETE contará ainda com kits de dosagem para produtos químicos, sendo de Policloreto de Alumínio para coagulação. A desinfecção do efluente tratado se dará no tanque de contato, onde ocorrerá a mistura entre o esgoto clarificado e a solução de cloro sob um tempo de contato adequado. 4. DIMENSIONAMENTO 4.1. DADOS INICIAIS Conforme informado pelo cliente, temos: Vazão total de esgoto = 10,80 m³/h Tempo de funcionamento da ETE = 24 horas TRATAMENTO BIOLÓGICO UNIDADE GRADEAMENTO E ELEVATÓRIA Gradeamento Qmáx = 2. Qméd = 2 x 10,80 m³/h = 21,60 m³/h = 0,006 m³/s Eficiência (E) Espessura das barras (t) = 8 mm Espaçamento entre as barras (a) = 25 mm E = a/(a+t) = 25/(25+8) = 0,758 Área Útil (Au) Velocidade adotada (V) = 0,60 m/s Au = Qmáx/V = 0,006 (m³/s) / 0,60 (m/s) = 0,01 m² Área Total da Grade (S) - S = Au/E = 0,01/0,758 = 0,0132 m² Cálculo da Seção Retangular Largura da grade (l) = 0,30 m Altura da grade (h) S = h x l h = S/ l = 0,0132 (m² )/ 0,30 (m) = 0,044 m Adotaremos altura da grade de 30 cm para facilitar a manutenção. Nº de Barras (N) N = l /(a+t) = 300/(25+8) = 09 unidades
5 ELEVATÓRIA Consideramos para o dimensionamento do tanque de sucção a vazão máxima do sistema. A vazão máxima pode variar de 1,5 a 3,0 x Qméd, porém consideramos para cálculo duas vezes a vazão média, pois estudos demonstram que esse é o valor mais encontrado na prática. Qmáx = 2 x Qméd Qmáx = 2 x 10,80 = 21,60 m 3 /h Tempo de detenção = 20 min V = 20 x 21,60 / 60 = 7,20 m 3 Adotaremos uma UGE 06 (Unidade de Gradeamento e Elevatória) com as seguintes características: Poço de acesso com diâmetro de 1500 mm; Canal com gradeamento; Tanque de sucção com volume de 7,56 m 3, diâmetro de mm e altura de mm. Para Qméd = 10,80 m 3 /h e AMT = 11,0 mca, adotaremos 02 (dois) conjuntos elevatórios, tipo submersíveis, potência de 1,0 CV. Os conjuntos elevatórios funcionarão alternadamente REATOR ANAERÓBIO DE FLUXO ASCENDENTE Apresentamos a seguir, o dimensionamento do reator a ser adotado no sistema, considerando-se parâmetros pré-estabelecidos, de acordo com as recomendações do Prof. José Roberto Campos da USP - São Carlos e Prof. Cícero Onofre Andrade Neto da UFRN, e de vários projetos implantados. Velocidade ascensional: 0,6 a 1,0 m/h Tempo de detenção: mínimo de 6 h Altura útil: 5,50 m Cálculo do volume do reator Vazão média a ser tratada (Qméd) = 259,20 m³/dia = 10,80 m 3 /h Tempo de detenção = 6,0 h Volume necessário total (V) = 10,80 x 6,0 = 64,80 m Cálculo da área do Reator Velocidade ascensional média (W) = 0,80 m/h Área (S) = Qméd/W méd = 10,80/0,8 = 13,50 m² Adotaremos 01 (um) reator, pré-fabricado em plástico reforçado com fibra de vidro (PRFV), modelo padrão de nossa fabricação BIO - 400, com diâmetro de mm (12,57 m² de área, cada) e altura útil de mm (69,13 m³ de volume, cada) Verificação da velocidade ascensional e do tempo de detenção a) Velocidade ascensional (W) Área total (A) = 12,57 m² W = Qméd/A = 10,80 / 12,57 = 0,86 m/h
6 b) Tempo de detenção Volume útil total (V) = 69,13 m 3 Td = V/Qméd = 69,13 / 10,80 = 6,40 h 4.3. COAGULAÇÃO (MISTURA RÁPIDA) Tipo: hidráulica, na canalização, através de grade de mistura. Ponto de aplicação do coagulante: na tubulação à montante da malha. Tempo de mistura: inferior a 5 s FLOCULAÇÃO Tempo de detenção referencial: 15 minutos; Volume total: 3,0 (L/s) x 60 x 15 = litros ou 2,70 m 3 ; Altura útil da câmara: 3,5 m Área útil necessária: 2,70/3,5 = 0,77 m 2 Número de câmaras adotadas: 01 unidade Diâmetro de cada câmara: 1,0 m; área de (1,0) 2 /4 x 3,14 = 0,78 m 2 Tempo de detenção proporcionado: 0,78 x 01 x 3,5/(3,0 x 3,6/60) = 15,16 minutos Considerando um tempo de detenção em torno de 15 minutos, sendo necessário um volume de 2,70 m³. Adotaremos 01 (um) floculador com diâmetro 1,0 m e altura útil de 3,50, apresentando um volume útil total de 2,73 m³ e um tempo de detenção total de cerca de 15 minutos. O floculador terá um agitador eletromecânico de eixo vertical tipo turbina axial, cuja velocidade que poderá variar continuamente, através de inversores de freqüências, entre valores que produzem gradientes de velocidade entre 90 e 60 s -1. Essa variação permitirá um ajuste do agitador às condições de floculação de acordo com a qualidade do efluente a ser tratado, otimizando o processo FLOTAÇÃO Taxa de flotação referencial: 150 m³/m².dia Taxa de recirculação: 20 % Altura útil das câmaras: 3,4 m Área necessária com recirculação: (10,8 m³/h x 24 h x 1,2 / 150 m³/m².dia) = 2,07 m 2 ; Nº de unidades: 01 Diâmetro de cada câmara: 1,5 m; área = 1,5 x (2,0) 2 /4 = 1,77 m 2 Vazão de recirculação: 10,80 m³/h x 20% = 2,16 m³/h Taxa de Flotação T = Q vazão x 24 (nº de flotadores) x área Taxa de flotação (T) = 150,0 m³/m².dia Vazão total do afluente (Q) = 10,8 m³/h Área de um flotador = 1,77 m² Taxa proporcionada = 10,8 x 24 = 146,44 m³/m².dia 01 x 1,77
7 Considerando a vazão de recirculação, temos: T = (10,8 + 2,16) x 24 = 175,73 m³/m².dia 01 x 1, Tempo de Flotação A zona de flotação fica conformada entre as calhas de saturação e a superfície do líquido, onde se acumula o lodo flotado, o qual será removido periodicamente por raspadores mecânicos em plástico reforçado de fibra de vidro (PRFV). A altura da zona de flotação é de 2,30 m, isto nos dá um tempo de flotação, de: Vazão= 10,80 m³/h Tempo de flotação = (A (m²)x H zona de flotação(m) )/Q flotador (m³/min)= (1,77 x 2,30) /(10,80/60) = 22,62 min Vazão com recirculação = 10,80 x 1,20 = 12,96 m³/h Tempo de flotação com recirculação= (A(m²)x H zona de flotação(m)) /Q flotador(m³/min)= (1,77 x 2,30) / (12,96/60)= 18,85 min Adotaremos 01 (um) flotador cilíndrico com diâmetro de 1,50 m, área de 1,77 m² e altura útil de 3,40 m. Considerando uma recirculação de até 20%, resultando numa vazão de recirculação de 2,16 m³/h SISTEMA DE SATURAÇÃO O sistema de saturação pressurizado de ar com água será composto por: 02 (dois) conjuntos moto-bomba para recirculação (um como reserva); 02 (dois) compressores de ar (um como reserva); 02 (dois) hidrojetores de ar (um como reserva); Barrilete hidráulico, com acessórios de medição e controle de vazão. Bombas de recirculação As bombas de recirculação, em número de duas, uma como reserva, enviam efluentes clarificados (20%) aos tubos de saturação a uma pressão manométrica da ordem de 70 kg/cm². A vazão de recirculação q = r.q, onde r é a taxa de recirculação, deverá situar em 0,20 x 10,80 = 2,16 m³/h (0,6 l/s), para recirculação de 20%. Para tal utilizaremos 02 (dois) conjuntos motobombas (sendo um reserva), tipo centrífuga, KSB Hydrobloc, monofásico, com capacidade para recalcar 2,16 m³/h, a uma altura manométrica de 76,0 mca, controladas por inversores de freqüência. Compressores de Ar A quantidade de ar necessária à saturação será fornecida por um compressor alternativo, sendo instalado mais um de reserva. Segue o dimensionamento dos compressores, dados os parâmetros abaixo: Vazão do sistema (Q) = 10,80 m³/h = 3,0 L/s Vazão do sistema de recirculação (Q R ) = 10,80 x 0,2 = 2,16 m³/h = 0,6 L/s
8 Temperatura da água (T) = 20 C Razão da vazão de recirculação (r) = 20% Pressão manométrica (Pman) = 7,0 kg/cm² = 70 bar Rendimento do saturador (η) = 85% Para T = 20 C, temos K H = 23,50 (mg/l)/(kg/cm²) e ρ = 1187 mg/l, onde: K H...constante da Lei de Henry para o ar ρ...densidade do ar saturado com vapor d água Concentração de Ar na Zona de Reação (Cr) Cr = (r. K H ) x (η. P abs 1) / (1 + r) = (0,2. 23,50) x (0,85. 7,00 1) / (1 + 0,2) = 19,39 mg/l Vazão de Ar Dissolvida no Saturador q ar1 = (1 + r) x Q x Cr / ρ = (1 + 0,2) x 3,0 x 19,39 / 1187 = 0,0588 L/s = 3,53 L/min Vazão do Compressor q 1 = 2,0 x 3,53 l/min = 7,06 L/min A quantidade de ar necessária à saturação será de 7,06 L/min x 70 bar (manométrica), calculada com um fator de segurança 2. Utilizaremos 02 (dois) compressores alternativos, com capacidade de 70,0 L/min, motor de 0,5 CV, 380V, um como reserva LODO GERADO NOS PROCESSOS DE TRATAMENTO Lodo do Reator Anaeróbio Vazão média = 10,8 m³/h = 259,2 m³/dia DBO considerada (esgoto bruto) = 350,0 mg/l Carga orgânica afluente ao reator RAFA, em termos de DBO: COa-RAFA = 90,72 KgDBO/dia Coeficiente de produção de lodo no reator RAFA(Y) = 0,28 KgSS/KgDBO aplicada Densidade do lodo: y = KgSST/m 3 P lodo reator = Y x COa-RAFA/y = 0,02490 m³/dia = 24,90 l/dia Considerando-se a concentração de sólidos suspensos totais no lodo como sendo igual a 3,5% SST, tem-se que a produção total de lodo biológico na ETE (processos biológicos) será da ordem de: VOLUME LODO = P lodo diária /0,035 = 0,71 m³/dia Lodo dos Flotadores O lodo acumulado na superfície dos flotadores será periodicamente removido por meio de raspador mecânico de lodo. Espera-se que o lodo flotado resulte com uma concentração da ordem de 4,0%, devido à remoção mecânica. Considerando uma concentração média de sólidos suspensos totais do esgoto bruto de 350 mg/l, além da formação de lodo em função da dosagem do coagulante, estimamos uma produção de lodo de 0,00696 m³/m³. Para a vazão do sistema de 10,8 m³/h, teremos a produção de lodo estimada de 0,00696 m³/m³ x 10,8 m³/h = 0,07 m³/h, equivalente a 1,68 m³/dia, na condição crítica.
9 4.7. Sistema de Homogeneização e Descarte do Lodo Segue abaixo duas opções para o descarte de lodo proveniente dos processos de tratamento, onde sugerimos uma análise do projeto e da necessidade existente para que seja escolhido à alternativa mais viável. Na Opção 01 temos o desaguamento por meio de filtro prensa, tecnologia muito adotada na desidratação do lodo onde é efetuada a prensagem em bateladas. A Opção 02 envolve a construção de leito de secagem, sistema de desidratação de lodo muito utilizado que requer baixo custo na implantação, no entanto exige disponibilidade de áreas bastante consideráveis OPÇÃO 01 Considerando que o reator deverá fazer uma descarga a cada 10 (dez) dias: Volume/descarga = 0,71 m³/dia x 10 dias = 7,10 m³ O volume de lodo dos reatores será acrescido do descarte de lodo proveniente dos flotadores 1,68 m³/dia. Teremos uma produção diária de lodo, na condição crítica, na ordem de 8,78 m³. Adotaremos então 01 (um) tanque de adensamento de lodo, com capacidade útil de 10,0 m 3, cilíndrico em PRFV, com diâmetro de 3,00 m, altura cilíndrica de 1,2 m, altura total de 2,65 m. Desse efluente 50% será a parte adensada, que será encaminhado através de bombas helicoidais para o filtro prensa, e 50% será o sobrenadante que retornará por gravidade para o sistema, então temos: Volume de sobrenadante = 0,5 x 8,78 = 4,39 m³ Volume adensado = 0,5 x 8,78 = 4,39 m³ O lodo adensado será encaminhado a filtro prensa, por meio de bombas helicoidais de cavidade progressiva, sendo estas em número de duas (uma reserva) sendo cada uma com capacidade de 2,2 m³/h, pressão de 12,0 m.c.a., potência de 1,0 CV, modelo NEMO L NM02101L, ou similar. Considerando a quantidade de lodo produzido no período critico de 4,39 m³/dia, adotaremos o desaguamento através de filtro prensa apresentando torta com concentração de matéria seca na ordem de 25 a 35%. Sendo este Filtro Prensa modelo FPA - D SEMI AUTOMATICO, ou similar. A torta é coletada diretamente para caçambas e posteriormente transportada para destino sanitário seguro. As águas residuárias, retornarão ao tanque de equalização e elevatória no inicio do sistema. Salientamos que deverão ser fornecidas dois filtros prensas com as características acima, sendo uma reserva, em virtude de garantir o funcionamento do desaguamento do lodo, no caso de ocorrência de problema ou pane do equipamento. Para auxiliar na aglutinação dos sólidos, aumentando a concentração do lodo, será adicionado Polímero, anterior ao filtro prensa. Este será preparado em 01 kit de dosagem com capacidade de 150 litros, e será enviado ao filtro prensa por meio de bombas dosadoras. O polímero a ser utilizado deve ser com massa molecular baixa e em dosagem máxima de 0,5 mg/l. A solução deve ser preparada em concentração de 0,1 a 0,2% do produto comercial mantendo em baixa agitação para evitar a formação de grumos, sendo para isso fornecido misturador com moto-redutor OPÇÃO 02 Volume de lodo proveniente do Reator= 0,71 m³/dia Volume de lodo proveniente do Flotador= 1,68 m³/dia
10 VOLUME MENSAL = 2,39 m³/dia x 30 dias = 71,70 m³ Considerando a produção mensal de lodo (71,70 m³), lâmina máxima de 0,50 m e adotando tempo de exposição média da ordem de 30 dias, teremos A = P lodo mensal /0,50 = 143,40 m². Adotaremos 09 (nove) células com dimensões internas de 7,20 X 2,70 m (19,44 m² cada uma) e lâmina de lodo igual a 0,50 m. Deve-se procurar alimentar as células de secagem em forma de rodízio, para que haja possibilidade de se dispor de leitos com expressivo período de exposição sem introdução de novas cargas. O líquido drenado do leito deverá ser conduzido ao início do tratamento (elevatória) PRODUTOS QUÍMICOS Correção de ph Barrilha Vazão do sistema (Q) = 10,8 m³/h = 3,0 L/s Dosagem (D) = Barrilha (10 mg/l) Concentração da solução (C) = 10% Vazão de Dosagem q (l/h) q = Q x D x 0,36 = 3,0 x 10 x 0,36 = 1,08 litros/hora C 10 Volume da Solução para 24 h VSOL (litros) VSOL = q x 24 = 1,08 x 24 = 25,92 litros Volume mínimo do tanque dosador. Adotaremos 02 (dois) Kits de dosagem de soluções químicas, modelo KPDS 70, com volume útil de 70,0 litros Coagulante Policloreto de Alumínio Vazão do sistema (Q) = 10,8 m³/h = 3,0 L/s Dosagem (D) = PAC (30 mg/l) Concentração da solução (C) = 23% Vazão de Dosagem q (l/h) q = Q x D x 0,36 = 3,0 x 30 x 0,36 = 1,41 litros/hora C 23 Volume da Solução para 24 h VSOL (litros) VSOL = q x 24 = 1,41 x 24 = 33,84 litros Volume mínimo do tanque dosador. Adotaremos 02 (dois) Kits de dosagem de soluções químicas, modelo KPDS 70, com volume útil de 70,0 litros Desinfecção (cloração) Vazão do sistema (Q) = 3,0 L/s Dosagem (D) = hipoclorito (10 mg/l)
11 Concentração da solução (C) = 10% Vazão de Dosagem q (l/h) q = Q x D x 0,36 = 3,0 x 10 x 0,36 = 1,08 l/h C 10 Volume da Solução para 24 h VSOL (litros) VSOL = q x 24 = 1,08 x 24 = 25,92 litros Volume mínimo do tanque dosador. Adotaremos 02 (dois) Kits de Dosagem de Substâncias, modelo KPDS 70, com volume útil de 70 litros Tanque de contato Vazão média (Qméd) = 10,8 m³/h Tempo de contato (Tc) = 30 min Volume (Vtc) = Qméd x Tc/ 60 = (10,8 x 30)/60 = 5,40 m³ Adotaremos 01 (um) Tanque de contato padrão, modelo TC 05, com volume útil de 7,23 m³ (cada), diâmetro de mm e altura útil de mm. 5. ESPECIFICAÇÕES TÉCNICAS 5.1 UNIDADE DE GRADEAMENTO E ELEVATÓRIA UGE Ø Poço de Largura do Ø Tanque de Altura Tanque Modelo Volume acesso Canal Sucção Sucção UGE-06 Ø1,50m 0,30m Ø2,50m 2,10m 7,59m³ Unidade compacta em PRFV composta por: Poço de acesso Ø 1500 mm com profundidade de 2000 mm que pode variar para atender à cota de chegada do coletor, com tampa removível na parte superior. O poço de acesso possui passagem para o tanque de equalização e sucção; Medidor de vazão, tipo vertedor triangular com largura e altura útil de 150 mm, ângulo de 45º; Grade média de limpeza manual, através de barras de seção transversal retangular de 8x25 mm, com inclinação de 40º com a horizontal; Escada em madeira revestida de fibra de vidro (PRFV), fixada no poço de acesso; Tanque de equalização e sucção, modelo cilíndrico vertical, com base em lençol de borracha laminado no fundo do tanque. Como acessório ao tanque, deverá ser instalada válvula de bóia em PVC de retorno do reator, para vazão de aproximadamente 20% da vazão do sistema, com objetivo de reduzir as paradas e partidas das bombas nos horários de menor contribuição. O tanque será contemplado com o barrilete de recalque dos conjuntos motobombas, com tubos, conexões e válvulas nos diâmetros adequados à vazão de recalque. 02 (dois) conjuntos motobombas do tipo centrífuga, submersíveis, de eixo vertical, próprias para o recalque de lodos e águas servidas em geral, potência de 1,0 CV. Condições operacionais mínimas a serem atendidas: vazão de recalque de 10,8 m³/h; altura manométrica total de 11 m.c.a. e rendimento mínimo de 50%. Fabricado em plástico reforçado com fibra de vidro (PRFV), seguindo as normas ASTM-D3299, ASTM-D2563 e NBS-PS15, conforme abaixo:
12 Superfície interna formada de uma camada de véu sintético e duas mantas 450 g/m², impregnadas com resina isoftálica com neo-pentil-glicol, pelo processo manual, formando uma barreira química inerte à hidrólise e ataque de substâncias agressivas dos esgotos; Camadas estruturais compostas por fios contínuos e picados, pelo processo de filament winding, com resina isoftálica, totalizando espessura compatível com as condições operacionais e externamente receberá nervuras em toda sua circunferência para suportar os esforços da carga do terreno; A superfície externa recebe um banho com resina parafinada para uma melhor cura do laminado. 5.2 REATOR ANAERÓBIO BIO 400. Modelo Ø (m) Área (m²) Volume Útil (m³) Altura Útil (m) Altura Total (m) BIO ,00 12,57 69,12 5,50 6,20 Reator anaeróbio de fluxo ascendente, tipo manto de lodo, pré-fabricado em fibra de vidro, com: Tanque de tratamento para armazenamento da biomassa (manto de lodo), responsável pela degradação da matéria orgânica do esgoto bruto; Câmara de alimentação do efluente bruto, com caixa de areia e descarga no fundo. Sistema de distribuição do efluente, formado por uma caixa divisora de vazão através de vertedores e canalização de distribuição que conduz o esgoto até o fundo do reator; Sistema de separação e coleta de gases, fixado na superfície superior do reator; Sistema de coleta do efluente tratado composto por tubos perfurados submersos, fixados próximos à superfície livre do reator e conectado ao tanque de contato para desinfecção; Conjunto de descarte do lodo, com dois níveis de tomada, sendo uma localizada a 2,25m do fundo do reator e outro formado por quatro tomadas localizadas rentes ao fundo do reator; Sistema de descarte de escuma acumulada na campânula; Sistema de tratamento dos gases, através de tubulações e tanque para monitoramento da pressão no interior do reator e correção do ph, e posterior liberação para atmosfera (funcionando como reator para tratamento de gases); Conjunto de válvulas PVC tipo esfera, em diferentes alturas, para coleta de material, para monitoramento do manto de lodo; Válvulas utilizadas nas descargas de fundo do tipo borboleta, com corpo em ferro nodular, eixo e borboleta em aço inox e vedação em BUNA. Fabricado em plástico reforçado com fibra de vidro (PRFV), seguindo as normas ASTM-D3299, ASTM-D2563 e NBS-PS15, conforme abaixo: Superfície interna, formada de uma camada de véu sintético e duas mantas 450g/m², impregnadas com resina isoftálica com neo-pentil-glicol, pelo processo manual, formando uma barreira química inerte à hidrólise e ataques de substâncias agressivas dos esgotos; Camadas estruturais compostas por fios contínuos e picados, pelo processo de filament winding, com resina isoftálica, totalizando espessura compatível com as condições operacionais; A superfície externa receberá lixamento para melhor acabamento, e posterior pintura à base de gel-coat aditivado com agentes tixotrópicos e inibidores de radiação ultravioleta.
13 5.3 FLOCULADOR Modelo Ø (m) Altura Útil (m) Volume (m³) FLOC 100 1,0 3,50 2,75 01 (uma) câmaras de floculação, Ø mm, altura líquida de mm, dotada de um agitador mecânico, controlado através de inversor de freqüência. A câmara será fabricada em plástico reforçado com fibra de vidro (PRFV), seguindo as normas NB-592/89, ASTM-D790 e NBS- PS 15, conforme descrição abaixo: Superfície interna formada de uma camada de véu sintético e duas mantas com 450 g/m², impregnadas com resina estervinílica, pelo processo manual, formando uma barreira química inerte à hidrólise e ataques de substâncias corrosivas utilizadas no processo auxiliar de floculação. Camadas estruturais compostas de fios de vidro contínuos e picados, impregnados com resina tereftálica, seguindo os critérios do processo de enlinhamento contínuo (filament winding), sendo que o fundo será laminado com resina estervinílica (maior resistência à abrasão) através do processo de spray-up, totalizando uma espessura compatível com sua condição de uso, levando em consideração os coeficientes de segurança. Na superfície externa será efetuado lixamento manual, objetivando retirar algumas fibras expostas, para posterior pintura à base de gel coat aditivado com agentes tixotrópicos, inibidores de radiação ultravioleta, pigmentado na cor indicada pelo cliente. 5.4 FLOTADOR Modelo Ø (m) Altura Útil (m) FLOT 150 1,5 3,40 01 (um) flotador circular, com Ø mm, altura liquida de mm. A câmara de flotação será fabricada em plástico reforçado com fibra de vidro (PRFV), seguindo as normas NB- 592/89, ASTM-D790 e NBS-PS 15, conforme descrição abaixo: Camadas estruturais compostas de fios de vidro contínuos e picados, impregnados com resina isoftálica, seguindo os critérios do processo de enlinhamento continuo (filament winding), sendo que o fundo será laminado através do processo de spray-up, totalizando uma espessura compatível com sua condição de uso, levando em consideração os coeficientes de segurança. Na superfície externa será efetuado lixamento manual, objetivando retirar algumas fibras expostas, para posterior pintura à base de gel coat aditivado com agentes tixotrópicos, pigmentado na cor desejada e inibidores de radiação ultravioleta. 5.5 Raspadores De Lodo A unidade de flotação contará com um raspador superficial de lodo flotado, mecanizado, de baixa rotação (5 rpm), com 02 (dois) braços em plástico reforçado com fibra de vidro e caixa coletora de lodo. O acionamento será através de motor elétrico, potência de 0,5 CV, 220/380V, 1750 rpm, 60 Hz, interligado a um motorredutor. Os motores dos raspadores deverão ser acionados através de inversores de frequência.
14 5.6 SISTEMA DE SATURAÇÃO O sistema de saturação de ar com água será composto por: 02 (dois) conjuntos moto-bomba (um como reserva) de múltiplo estágio para atender uma vazão de recirculação de 2,60 m³/h e AMT de 76,0 m.c.a, 3,0 CV, acionadas por inversores de freqüência; 02 (dois) compressores alternativos, com capacidade de 70,0 L/min, motor de 0,5 CV, 380V, um como reserva. 02 (dois) hidrojetores de ar (um como reserva); Barrilete hidráulico, com acessórios de medição e controle de vazão. 5.7 TANQUE DE CONTATO TC 05. Modelo Ø (m) Altura Útil (m) Altura Total (m) Volume (m³) TC 05 2,00 2,30 2,50 7,23 Tanque de contato fabricado em fibra de vidro, com tampa de visita, tubulação de distribuição e coleta, dreno e coleta de amostra. Fabricado segundo as normas ASTM-D3299, ASTM-D2563 e NBS-PS15 com: Superfície interna, formada de uma camada de véu sintético e duas mantas 450 g/m², impregnadas com resina isoftálica com neo-pentil-glicol, pelo processo manual, formando uma barreira química inerte à hidrólise e ataque de substâncias agressivas dos esgotos; Camadas estruturais compostas por fios contínuos e picados, pelo processo de filament winding, com resina isoftálica, totalizando espessura compatível com as condições operacionais; A superfície externa receberá pintura à base de gel-coat aditivado com agentes tixotrópicos, pigmento e inibidores de radiação ultravioleta. 5.8 KIT DE PREPARAÇÃO E DOSAGEM DE PRODUTOS QUÍMICOS (KPDS) KPDS-70 TANQUE PRFV BOMBA DOSADORA AGITADOR Diâmetro Superior (mm) 420 Tipo Diafragma, 37W, monofásica 220V Potência do motor 0,16 CV Diâmetro Inferior (mm) 375 Capacidade 5 l/h (máx) 70 mca (máx) Rotação nominal 1750rpm Altura Total (mm) 850 Rotâmetro - Haste Inox Ø12,7mm Altura Útil (mm) 670 Válvula Globo - Comprimento da Haste 550 mm Volume Total (litros) 80 Válvula de Retenção PVC - Hélice PRFV Ø100mm Volume Útil (litros) 70 Válvula de Pé com Crivo PVC Alimentação Ø20mm Extravasor -- Dreno Ø25mm KPDS-150 TANQUE PRFV BOMBA DOSADORA AGITADOR Diâmetro Superior (mm) 595 Tipo Diafragma, 58W, monofásica 220V Potência do motor 0,25 CV Diâmetro Inferior (mm) 550 Capacidade 15 l/h (máx) 40 mca (máx) Rotação nominal 1750rpm Altura Total (mm) 850 Rotâmetro - Haste Inox Ø12,7mm Altura Útil (mm) 670 Válvula Globo - Comprimento da Haste 550 mm Volume Total (litros) 165 Válvula de Retenção PVC - Hélice PRFV Ø100mm Volume Útil (litros) 150 Válvula de Pé com Crivo PVC Alimentação Ø20mm Extravasor -- Dreno Ø25mm
15 5.8.1 Tanque em PRFV Tanque para preparação e armazenamento de solução química, contendo tubo de alimentação, descarga, extravasor e dreno, tampa com agitador e bomba dosadora diafragma. Fabricado em resina isoftálica com neo-pentil-glicol e isenta de carga, reforçado com fibra de vidro, laminado na espessura adequada com as condições operacionais, atendendo às especificações das normas ASTM-D2563, NBS-PS15 e CETESB/E-7130: A superfície interna é constituída por uma camada com espessura mínima de 0,25 mm, reforçado com véu de fios de vidro, rica em resina isoftálica com neo-pentil-glicol, não contendo mais que 10% em peso de material de reforço. As condições usadas nesta superfície são para formar uma barreira química; As camadas estruturais compõem-se de fio roving com resina poliéster de grau comercial isenta de cargas, cujo conteúdo de vidro é de 30% em peso, totalizando uma espessura compatível com as condições operacionais; A superfície externa constituída de gel-coat, será relativamente lisa, sem nenhuma fibra solta ou qualquer projeção aguda, com bastante resina isoftálica com neo-pentil-glicol para evitar que fibras fiquem expostas. Esta resina contém substâncias químicas que protegem o equipamento dos raios ultravioletas Bomba Dosadora Bomba dosadora tipo eletromagnética, com ajuste manual de vazão por meio de botão no painel, em dupla escala de regulagem (0 100% e 0 20%), com luzes indicadoras de força, pulso e escala selecionada, gabinete em plástico de alta resistência, montagem em parede ou base horizontal, 220V, IP-65, acionamento no corpo da bomba Agitador Tipo vertical, motor elétrico, trifásico, IP54, 220/380V, 60Hz, rpm, equipado com haste e hélice para agitação. Acionado por chave magnética de partida direta com proteção térmica. 5.9 SISTEMA DE HOMOGENEIZAÇÃO E DESCARTE DO LODO (APENAS PARA OPÇÃO 01) Tanque de Adensamento de Lodo 01 (um) tanque cilíndrico em PRFV com fundo cônico, capacidade cada um de 10,0 m³ (cada), Ø mm, altura cônica de 0,85 m, altura cilíndrica de 1,2 m e total de 2,65 m. Apoiado em tripé tubular em PRFV. O tanque é fabricado em resina poliéster reforçado com fibra de vidro, atendendo às especificações da ABNT e NBS-PS. A superfície interna é constituída por uma camada com espessura mínima de 0,25 mm, reforçado com véu de fios de vidro, rica em resina isoftálica com neo-pentil-glicol, não contendo mais que 10% em peso de material de reforço. As condições usadas nesta superfície são para formar uma barreira química. As camadas estruturais compõem-se de fio roving com resina poliéster de grau comercial isenta de cargas, cujo conteúdo de vidro é de 30% em peso, totalizando uma espessura compatível com as condições operacionais. A superfície externa constituída de gelcoat, será relativamente lisa, sem nenhuma fibra solta ou qualquer projeção aguda, com bastante resina isoftálica com neo-pentil-glicol para evitar que fibras fiquem expostas. Esta resina contém substâncias químicas que protegem o equipamento dos raios ultra-violetas. Apoiado sobre pés em estrutura de PRFV. Fabricado de acordo com as normas ASTM-D3299, ASTM-D2563 e projeto técnico e construtivo.
16 5.9.2 Bombas Para Lodo 02 (duas) bombas helicoidais de cavidade progressiva, (uma reserva) cada uma com capacidade de 2,2 m³/h, pressão de 12,0 m.c.a., potência de 1,0 CV, modelo NEMO NM031BY010L06B ou similar. As bombas recalcarão o lodo até o filtro prensa. Barrilete das bombas composto por tubos, válvulas e conexões; Filtro Prensa 02 (dois) Filtros prensa (sendo uma reserva), FPA - D SEMI AUTOMATICO, contendo os seguintes componentes: Estrutura do filtro em chapas de aço carbono com resistência para suportar acima de 300 psi de pressão. 02 Demãos de pintura Epóxi 10 Placas filtrantes de polipropileno de alta resistência (400x400) 01 Espaçamento para mais 10 placas (não inclusa as placas) Pingadeiras laterais 01 Sistema Hidráulico Semi-automático 01 Painel Elétrico 01 Bomba pneumática de duplo diafragma 1/2" 01 Entrada de ar Comprimido 01 Cone para direcionar caída de lodo 01 Bandeja coletora de Líquidos 01 Pistão hidráulico avanço Recuo por bomba hidráulica
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