Reutilização de águas residuais tratadas ASPECTOS TÉCNICOS DO DESENVOLVIMENTO DE SRART

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1 Reutilização de águas residuais tratadas ASPECTOS TÉCNICOS DO DESENVOLVIMENTO DE SRART 1

2 Remoção de teores residuais de sólidos em suspensão Teores reduzidos de SS (< 30 mg/l); Matéria orgânica recalcitrante, produtos resultantes da actividade microbiológica e aglomerados de partículas; Requisito de qualidade da utilização; Requisito do tratamento de afinação (p.e. desinfecção ou OI); Remoção utilizando operações de filtração (p.e. leito granular ou membranas) ou flotação. 2

3 Filtração em leito granular Direcção do escoamento: ascendente ou descendente; Regime de operação: contínua, semi-contínua e descontínua; Altura do leito filtrante; Constituição do leito filtrante: mono-camada, duplacamada e multi-camadas; Material de enchimento: areia e antracite; Gravíticos ou em pressão. 3

4 Filtros em pressão 4

5 Filtros gravíticos 5

6 Filtração em leito granular Leito granular convencional Antracite Altura mm Diâmetro efectivo mm 0,8-2,0 1,3 Coeficiente de uniformidade - 1,3-1,8 1,5 Velocidade de filtração L/m 2.min Areia Altura mm Diâmetro efectivo mm 0,4-0,8 0,65 Coeficiente de uniformidade - 1,2-1,6 1,5 Velocidade de filtração L/m 2.min Leito de dupla camada Altura mm Diâmetro efectivo mm 0,8-2,0 1,3 Coeficiente de uniformidade - 1,3-1,6 1,5 Velocidade de filtração L/m 2.min

7 Filtração por membrana Água afluente membrana concentrado permeado Microfiltração (MF) membranas com poros de 0,08 a 2,0 μm, pressão de 0,1 a 3 bar; Ultrafiltração (UF) membranas com poros de 0,01 a 0,08 μm, pressão de 0,2 a 8 bar; Nanofiltração (NF) membranas com poros de 0,001 e 0,01 μm, pressão de 5 a 20 bar; Osmose inversa (OI) membranas com poros de 0,0001 e 0,001 μm, pressão de 10 a 100 bar. 7

8 Microfiltração e Ultrafiltração Utilizados como alternativa à filtração granular e à coagulação-floculaçãosedimentação na afinação de efluentes secundários e terciários; Fabricados em polipropileno, teflon e politetrafluoretileno (PVDF); Unidades de operação flexível, dada a sua constituição modular; Operação automatizada, mas requer pessoal qualificado; Parâmetros de operação : pressão, fluxo e ciclo de lavagem. 8

9 Microfiltração e Ultrafiltração Parâmetro Unidades Microfiltração Ultrafiltração Dimensão dos poros µm 0,08 2 0,005 0,2 Partículas retidas Sólidos em suspensão fina e coloidal, protozoários e algumas bactérias Compostos orgânicos de PM>1000, partículas em suspensão coloidal, bactérias e vírus Fluxo L/m 2.d Pressão de operação Bar 0,1 3 0,2 8 Consumo energético kwh/m 3 0,4 3,0 Taxa de recuperação de água % Material das membranas Configuração Acrilonitrilo, cerâmica, polpoprileno, PVDF, Nylon, teflon Fibras ocas, folhas em espiral, tubular, placa plana. Poliamidas aromáticas, acetato celulósico, cerâmica, polipoprileno, PVDF, teflon Fibras ocas, folhas em espiral, tubular, placa plana. 9

10 Remoção de teores residuais de sólidos dissolvidos Teores elevados de SD (> 100 mg/l); Matéria orgânica recalcitrante, matéria inorgânica (p.e. sulfatos, cálcio, magnésio e cloretos) e microrganismos; Requisito de qualidade para algumas aplicações (p.e., caldeiras de aquecimento e circuitos de arrefecimento; Remoção utilizando operações de filtração (membranas) ou permuta iónica. 10

11 Nanofiltração e Osmose Inversa Aplicação de uma pressão de intensidade superior em sentido contrário à pressão osmótica; A NF é utilizada quando não se requer uma elevada remoção de SD (p.e., recarga de aquíferos); A NF pode ser utilizada com a OI (p.e. linha de tratamento com 2 estágios para a remoção de SD em águas com elevada salinidade); A turvação da água a tratar por estes processos deve ser inferior a 0,5 UNT 11

12 Nanofiltração e Osmose Inversa 12

13 Nanofiltração e Osmose Inversa Objectivo remoção de: Operação / processo Reagente Precipitados Fe e Mn Ajustamento do ph Adição de passivantes (antiprecipitantes) Permuta iónica Precipitação química Adição de H 2 SO 4 ou HCl para manter o ph entre 5,5 a 6. O hexametafosfato de sódio é muito utilizado como passivante. Microrganismos Desinfecção O ataque do cloro e do oxigénio ao material de algumas membranas deve ser tido em conta. Sólidos em suspensão Filtração em leito granular Sólidos em suspensão coloidal Microfiltração Ultrafiltração Sílica e outros sais Tratamento químico (coagulaçãoclariifcação) Adição de óxidos de Al, Fe, Mg, cloreto de Zn 13

14 Nanofiltração e Osmose Inversa Parâmetro Unidades Nanofiltração Osmose inversa Fluxo L/m 2.h Pressão kpa mg/l SDT Água do mar Consumo de energia kwh/m mg/l SDT Água do mar 0.6 1,2 NA 1,5 2,

15 Associação de operações e processos 15

16 Associação de operações e processos 16

17 Associação de operações e processos 17

18 Sistemas de armazenamento e distribuição Os sistemas de armazenamento de águas residuais tratadas (SAART) são dimensionados para satisfação de um ou vários dos seguintes objectivos: Garantia de volumes de água para fins operacionais; Satisfação das possíveis tipologias de reutilização; Gestão de volumes sazonais, de emergência e controlo de caudais, podendo, ainda, considerar-se um volume morto para deposição de matéria sólida. 18

19 Sistemas de armazenamento e distribuição Armazenamento operacional: Garantir volumes de água para compensar a flutuação de solicitações horárias ao longo do dia e de dia para dia; Permitir o bom funcionamento das redes de distribuição; Regularização do funcionamento de bombagens; Equilíbrio de cargas piezómetricas; Reservas para emergências. 19

20 Sistemas de armazenamento e distribuição Os SAART permitem também: Gestão de volumes de água sazonais, através do armazenamento de longa duração; As reservas para emergências pretendem precaver situações acidentais de combate a incêndios e de falha na produção de água para reutilização devido a paragem da ETAR ou EE. 20

21 Sistemas de armazenamento e distribuição Dimensionamento de SAART: Pode seguir os critérios definido no Decreto Regulamentar n.º 23/95 de 23 de Agosto para reservatórios de água potável; A sua capacidade deve ser o somatório das necessidades para regularização, que depende das flutuações que devem ser normalizadas, a fim de minimizar os custos de investimento, e reserva de emergência. Volume operacional máximo horário: para cobrir as flutuações horárias ao longo do dia de maior consumo; Volume operacional máximo diário: para cobrir as flutuações diárias ao longo do mês de maior consumo; Volume de armazenamento sazonal: somatório dos volumes de consumo mensais que excedem os volumes abastecidos. 21

22 Sistemas de armazenamento e distribuição Critério de classificação Armazenamento Funcionamento Sistema de alimentação Capacidade Implantação Cobertura Forma em planta Materiais de construção Classificação Em paralelo Emsérie De longa duração Distribuição ou equilíbrio Regularização de caudais e bombagens Reserva para emergências Gravítico Por bombagem Pequenos (500 m3) Médios (500 a 5000 m3) Grandes (> 5000 m3) Enterrados Parcialmente enterrados Elevados Aberto Fechado com campânula móvel Fechado com campânula fixa Circular Quadrangular Rectangular Reservatório ou tanque em betão armado Reservatório ou tanque metálico Lagoas em terra 22

23 Sistemas de armazenamento e distribuição Para a adequada alimentação do sistema de distribuição em períodos de ponta de consumo, podem ser necessários 2 reservatórios, um principal no final da alimentação e outro, de extremidade, a cota inferior à do primeiro, alimentado através da rede nos períodos de fraco ou nulo consumo; Podem ser instalados reservatórios intercalados para regularização de transições entre 2 escalões elevatórios e entre um troço por bombagem e um troço de alimentação gravítica. 23

24 Sistemas de armazenamento e distribuição Na concepção e dimensionamento de redes de transporte, distribuição e aplicação de águas residuais tratadas (RDART) devem ser utilizados critérios semelhantes aos assumidos para uma rede de distribuição de água. Condutas (principais e secundárias); Elementos acessórios (juntas de ligação, curvas e tês); Elementos especiais (estações elevatórias, válvulas de seccionamento, válvulas de retenção e válvulas redutoras de pressão); Redes ramificadas e redes malhadas; Definição do traçado, dimensionamento hidráulico e colocação de acessórios. 24

25 Sistemas de armazenamento e Diâmetro mínimo: φ 60; distribuição A implantação das condutas deve realizar-se em articulação com as restantes infra-estruturas, num plano superior ao dos colectores de águas residuais e a uma distância não inferior a 1,0 m de outras redes; CUP, CP, Qdim (incluindo coeficiente para perdas); Velocidade máxima para Qp não deve exceder V = 0,127 D 0,4 ; As velocidades mínimas aconselhadas são 0,3 m/s (caudal médio diário) e 0,6 m/s (caudal de ponta horário); As pressões necessárias variam com o tipo de utilização, normalmente entre 7 m.c.a. (ponto de entrega) e os 100 m.c.a. (p.e., irrigação de campos de golfe e lavagem de equipamentos e pavimentos). 25