SISTEMA DE TRATAMENTO DE ÁGUA NÃO POTÁVEL

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1 SISTEMA DE TRATAMENTO DE ÁGUA NÃO POTÁVEL 0 Emissão inicial. Nº Revisões Aprovação Data Cliente Projeto: Endereço Assunto Sistema de tratamento de água não potável Descrição de Sistema Documento Data:

2 Índice 1 OBJETIVO CRITÉRIOS DE PROJETO DESCRIÇÃO DE SISTEMA RESERVATÓRIOS: EQUIPAMENTOS DE TRATAMENTO OU AJUSTE BOMBAS TUBULAÇÕES E ACESSÓRIOS DESCRIÇÃO DA OPERAÇÃO TRATAMENTO LAVAGEM DOS FILTROS CARACTERÍSTICAS DOS EQUIPAMENTOS PRÉ-FILTRO (FT-01) FILTRO DE DUPLA CAMADA (FT-02) BOMBA DE LAVAGEM (B-LV A/B) BOMBAS DE DOSAGEM (BD-01, BD-02 E BD-03) MISTURADORES ESTÁTICOS (ME-01 E ME-02) CONTROLADOR DE CLORO RESIDUAL MEDIDOR DE VAZÃO VÁLVULAS INSTRUMENTAÇÃO E CONTROLE CONTROLADORES No Reservatório Inferior de Água Não Potável No Pré-filtro FT No Filtro FT INTERTRAVAMENTOS INTERFACE COM OUTROS SISTEMAS DOCUMENTOS DE REFERÊNCIA... 12

3 1 OBJETIVO Apresentar a descrição do Sistema de Tratamento Água não Potável, da Unidade Pinheiros. Neste documento são apresentadas as principais características dos componentes pertencentes a este sistema de tratamento, modo de operação correspondente e as principais diretrizes para a sua instrumentação e controle, visando uma operação automatizada. 2- CRITÉRIOS DE PROJETO 1 O Sistema de Tratamento de Água Não Potável tem por objetivo tratar a água coletada nos poços de drenagem do 5º Subsolo, para possibilitar a sua utilização para fins não potáveis; 2 A principal função do sistema a ser projetado é promover a clarificação e desinfecção da água coletada nos poços de drenagem; 3 Como processo de tratamento será utilizada a filtração em duas etapas, sendo uma em um pré-filtro de camada única e outra em filtro de dupla camada. A opção por este processo está baseada nos resultados das análises de caracterização da água dos poços de drenagem e dos ensaios de tratabilidade realizados /1/; 4 A capacidade do pré-filtro deverá ser suficiente para a atender à condição mais crítica, que ocorre quando as bombas dos dois poços de drenagem são acionadas simultaneamente; 5 Os equipamentos que são vitais ao funcionamento e à operação desse subsistema de tratamento deverão ser redundantes; 6 O desenvolvimento do projeto deverá contemplar um nível elevado de automatização; 7 São consideradas como condições ambiente, para o desenvolvimento do projeto, temperatura de 25 C e pressão atmosférica; 3 Descrição de Sistema O Sistema de Tratamento de Água Não Potável do SESC - Pinheiros tem por finalidade promover a clarificação e desinfecção da água coletada nos poços 1 e 2 de drenagem de água de subsolo, localizados no 5º subsolo, para posterior utilização como fonte de abastecimento para usos não potáveis. A opção pelo sistema de tratamento por filtração e desinfecção levou em consideração as características da água coletada nos próprios poços de drenagem, que apresentou como 1

4 principais contaminantes o íon ferro, microrganismos patogênicos (coliformes fecais) e sólidos em suspensão. A princípio, uma atenção especial foi dada ao íon ferro, uma vez que o mesmo poderia estar presente na forma solúvel, o que poderia exigir uma etapa adicional de tratamento, de modo a fazer com que o mesmo se tornasse insolúvel. Os demais contaminantes não despertavam preocupação uma vez que poderiam ser eliminados pela utilização de técnicas convencionais de tratamento. Na primeira análise realizada para caracterizar a água coletada nos poços de drenagem a concentração de ferro solúvel estava em uma faixa que permitia a utilização da água sem que fosse necessária uma etapa de tratamento específica para a sua oxidação (0,07 mg Fe/L em ambos os poços). Análises posteriores indicaram concentrações de ferro significativamente superiores com um valor médio de 3,65 mg Fe/L. A partir dos ensaios de tratabilidade, quando foi utilizado o processo de filtração direta, sem a adoção de qualquer etapa prévia para a oxidação do ferro, foi verificado que a redução na concentração de ferro foi bastante significativa, obtendo-se valores inferiores a 0,05 mg Fe/L, nas amostras filtradas. Estes resultados ficaram bastante próximos ao valor encontrado na primeira caracterização da água dos poços de drenagem e está abaixo do valor recomendado pela Portaria n 1.469/2000 do Ministério da Saúde, a qual estabelece os padrões de qualidade de água para fins potáveis. Os ensaios de filtração mostraram que o ferro que se encontrava presente nas amostras de água estava na sua forma insolúvel, o que possibilitou a sua remoção. Assim sendo ficou definido que o tratamento a ser empregado na Unidade Pinheiros do SESC estaria baseado na técnica de filtração. Em razão do volume dos poços de drenagem se de 5 m 3 cada e a vazão de descarga das bombas instaladas nos mesmos ser 20 m 3 /h, resultando em um período de operação das bombas de apenas 15 minutos, foi definido que a água coletada nos poços será submetida ao processo de pré-cloração e pré-filtração e encaminhada para o reservatório inferior de água não potável e quando for ser transferida do reservatório inferior para o reservatório superior será submetida a um processo de filtração complementar utilizando-se um auxiliar de filtração e ao processo de desinfecção final. E para cumprir os seus objetivos o Sistema de Tratamento de Água Não Potável deverá ser constituído pelos seguintes componentes /2/: 2

5 3.1 - Reservatórios: Dois poços para coleta e armazenagem da água de drenagem do subsolo com capacidade de 5,0 m 3 cada, um reservatório inferior e um reservatório superior para armazenagem de água não potável filtrada e clarificada, com volumes de 205 m 3 e 93 m 3, respectivamente. Estes reservatórios já foram previstos e dimensionados no projeto do sistema de drenagem de água pluvial e de distribuição de água da Unidade Pinheiros do SESC. 3.2 Equipamentos de Tratamento ou Ajuste Um pré-filtro de camada única de areia (FT-01), para remoção de material particulado instalado entre as bombas de descarga dos poços de drenagem de água e o reservatório inferior de água não potável. Um filtro de dupla camada, areia e antracito, (FT-02), para clarificação da água não potável armazenada no reservatório inferior, instalado na linha de descarga da bomba de recalque de água não potável. Um subsistema de dosagem de polímero catiônico, constituído por uma bomba dosadora tipo diafragma (BD-02) e um misturador estático (ME-01). Um subsistema para dosagem de hipoclorito de sódio, constituído por uma bomba dosadora (BD-01), intertravada com um medidor de vazão instalado na linha de alimentação do pré-filtro FT-01 e uma bomba dosadora (BD-03), intertravada com o sistema dosador de cloro, para dosagem na linha de descarga de água filtrada do FT Bombas Duas bombas de descarga dos poços de drenagem (B-01 e B-02), duas bombas de recalque de água não potável do reservatório inferior para o reservatório superior (B-03 A/B) e bomba de lavagem dos filtros FT-01 e FT-02 (B-LV A/B). As bombas B-01, B-02 e B-03 A/B foram dimensionadas e especificadas quando da execução do projeto hidráulico da Unidade Pinheiros do SESC. 3.4 Tubulações e Acessórios Todos os componentes pertencentes ao sistema de tratamento estarão interligados por tubulações adequadas, de modo a permitir o fluxo de água entre todos os seus componentes, além de permitir o seu desvio para a rede de águas pluviais, ou para o poço de esgoto, o que é obtido por meio de válvulas estrategicamente distribuídas. 3

6 Em pontos específicos das tubulações e nos diversos componentes do subsistema de tratamento, são instalados instrumentos para monitoração dos principais parâmetros relativos à operação do sistema de tratamento. Dentre os mais importantes destacam-se os controladores de nível nos poços de drenagem e reservatórios inferior e superior de água não potável, medidores de pressão diferencial nos filtros FT-01 e FT-02, medidor de Potencial de Óxido Redução na linha de água filtrada do FT-02 e medidor de vazão instalado na linha de alimentação do pré-filtro FT Descrição da Operação Tratamento Tomando-se como base o Fluxograma de Processos do Sistema de Tratamento de Água Não Potável, a operação do sistema tem a seguinte seqüência: A água de drenagem do subsolo é coletada nos poços de drenagem 1 e 2, que são independentes. Atingido o nível máximo nos poços de drenagem, a respectiva bomba (B-01 e/ou B-02), é acionada encaminhando o fluxo para o FT-01, que é a condição normal de operação do sistema. O medidor de vazão instalado na linha de alimentação do FT-01 envia um sinal para a bomba de dosagem BD-01 fazendo com que mesma seja acionada e promova a dosagem de hipoclorito de sódio antes da passagem da água pelo pré-filtro. A bomba BD-01 tem a vazão de dosagem ajustada em função do fluxo que passa através do medidor de vazão. Após a dosagem de hipoclorito a água é submetida a um processo de filtração, para eliminação de partículas grosseiras, ao mesmo em tempo que ocorre a sua desinfecção prévia, seguindo para o reservatório inferior de água não potável. Uma vez atingido o nível mínimo no poço de drenagem a respectiva bomba é desativada, ocorrendo o mesmo com a bomba dosadora de hipoclorito de sódio (BD-01). Caso o nível de água no reservatório inferior de água não potável esteja no nível máximo, uma chave de nível envia um sinal para as válvulas instaladas nas linhas de descarga das bombas dos poços de drenagem, de forma a desviar o fluxo de água para a rede de águas pluviais. A água contida no reservatório inferior é posteriormente bombeada pela bomba B-03 A/B, que tem seu funcionamento intertravado com o nível do reservatório de água superior. No trajeto para o reservatório superior a água é submetida a uma segunda etapa de filtração e a uma desinfecção final. Na linha de alimentação do FT-02 é feita a adição de polímero catiônico, por meio da bomba de dosagem BD-02, a mistura de água e polímero passa pelo misturador estático ME-01. A bomba BD-02 está intertravada com a bomba B-03 A/B. Após a passagem pelo filtro FT-02 é feita a dosagem de hipoclorito de sódio pela bomba dosadora BD-03, o fluxo passa através do misturador estático ME-02 e deste para o reservatório superior de água não potável. O 4

7 controle da dosagem de cloro é feito por um controlador automático, cujo sensor está instalado na descarga do misturador estático ME Lavagem dos Filtros Durante a operação normal do sistema de filtração, os filtros FT-01 e FT-02 acumulam material particulado, o que resulta no aumento da perda de carga através do meio filtrante. Uma vez atingido o limite pré-estabelecido de perda de carga, a operação de filtração deverá ser interrompida para dar início ao processo de retrolavagem. A verificação da necessidade da operação de lavagem dos filtros é feita por meio de um medidor de pressão diferencial, instalado em cada um dos filtros. Quando o valor pré-estabelecido é atingido, é acionado um alarme que indica a necessidade da operação de lavagem. O procedimento de lavagem deverá ser iniciado pelo operador ou supervisor do sistema, por meio da seleção do filtro a ser lavado e posterior acionamento da bomba de lavagem B-LV A/B, que tem a sua operação controlada por um temporizador. Quando a bomba de lavagem é acionada, por meio de um intertravamento adequado, as válvulas de alimentação e descarga dos filtros são fechadas e as respectivas válvulas de alimentação de água de lavagem e descarga de efluente são abertas. Terminada a operação de lavagem as válvulas são re-alinhadas para que o filtro volte a operar normalmente. O intertravamento utilizado para a operação de lavagem também redireciona o fluxo de água dos poços de drenagem para a rede de águas pluviais, caso as bombas B-01 ou B-02 sejam acionadas no caso da lavagem do filtro FT-02 e desativa as bombas B-03, BD-02 e BD-03 no caso da lavagem do filtro FT Características dos Equipamentos Neste item serão apresentadas apenas as características dos equipamentos que deverão ser instalados no Sistema de Tratamento de Água Não Potável. Informações sobre os demais componentes do sistema de drenagem e recalque podem ser obtidas nos documentos relativos ao projeto hidráulico da Unidade Pinheiros do SESC. 5

8 5.1 Pré-Filtro (FT-01) Tipo Filtro de pressão de camada única. Vazão de Operação 20 ou 40 m 3 /h. Taxa de filtração 40 m 3 /h.m 2 (máxima). Área de filtração 1,0 m 2 Diâmetro do filtro 1,0 m 2. Meio Filtrante: Material Areia Espessura 0,60 m Taxa de expansão na lavagem 30 % Tamanho efetivo 0,50 mm Fator de forma 1,6 Camada suporte Pedregulho ou fundo com crepinas. Perda de carga para lavagem 3 m.c.a. Altura útil do filtro (meio filtrante expandido e borda livre) 1,20 m Para a obtenção da altura total do filtro deverão ser acrescidos, à altura útil do filtro, a espessura da camada suporte e a altura do tampo e fundo do filtro. Fornecedor: Ecosan, Aquamec ou similar. 5.1 Filtro de Dupla Camada (FT-02) Tipo Filtro de pressão de dupla camada. Vazão de Operação 20 m 3 /h. Taxa de filtração 15 m 3 /h.m 2 (máxima). Área de filtração 1,33 m 2 Diâmetro do filtro 1,3 m 2. 6

9 Meio Filtrante: Areia Tamanho efetivo 0,45 mm Fator de forma 1,6 Espessura 0,5 m Antracito: Tamanho efetivo 0,9 mm Fator de forma 1,8 Espessura 0,55 m Expansão do leito 28,8 % Camada suporte Pedregulho ou fundo com crepinas. Perda de carga para lavagem 3 m.c.a. Altura útil do filtro (meio filtrante expandido e borda livre) 1,50 m Para a obtenção da altura total do filtro deverão ser acrescidos, à altura útil do filtro, a espessura da camada suporte e a altura do tampo e fundo do filtro. Fornecedor: Aquamec, Ecosan ou similar. 5.3 Bomba de Lavagem (B-LV A/B) Tipo Centrífuga; Vazão 44,0 m 3 /h Pressão de descarga 30 m.c.a (adotado) Rendimento 70,20 % Potência consumida Potência do motor Quantidade 6,96 CV. 10 CV (recomendado) Duas bombas. Fornecedor: Imbil ou similar. 5.4 Bombas de Dosagem (BD-01, BD-02 e BD-03) Tipo Dosadora eletromagnética de diafragma. 7

10 Quantidade Três bombas. Modelo PEB 01/8 Vazão 10,5 a 1000 ml/h Pressão máxima na descarga 8 bar. Fornecedor: Provitec Sistemas de Controle e Dosagem ou similar. 5.5 Misturadores Estáticos (ME-01 e ME-02) Gradiente de velocidade 1000 s -1 Vazão 20 m 3 /h Tempo de mistura dois segundos Perda de carga 0,18 m. Volume Material 11,1 litros Polimérico. 5.6 Controlador de Cloro Residual Tipo Faixa de controle Sensor ORP Dosatronic MV 1000 TOP 0,1 a 8 ppm Dosatronic P500C ORP Fornecedor: Provitec Sistemas de Controle e Dosagem ou similar. 5.7 Medidor de Vazão Hidrômetro de turbina tipo Woltman com transmissão magnética, registro a seco ajustável para 360 o C, conforme norma ISO 4064 classe B, opção de saída de pulso, corpo metálico em ferro fundido com revestimento em poliéster, juntas em Buna-N, pressão de trabalho até 16 Kgf/cm 2, temperatura até 50 o C, conexão flange ABNT, Ø 3", modelo Woltman WPH, marca BERMAD. 5.8 Válvulas Na tabela 1 são relacionadas as válvulas pertencentes ao Sistema de Tratamento de Água Não Potável. 8

11 Tabela 1 Relação de Válvulas do Sistema de Tratamento de Água Não Potável. Identificação Tipo Localização Diâmetro (polegadas) Condição HV-01 Gaveta Descarga da bomba B-01 3 NA HV-02 Gaveta Isolamento da válvula XV-01 3 NA HV-03 Gaveta Isolamento da válvula XV-01 3 NA HV-04 Gaveta Linha de desvio da válvula XV-01 3 NF HV-05 Gaveta Descarga da bomba B-02 3 NA HV-06 Gaveta Isolamento da válvula XV-02 3 NA HV-07 Gaveta Isolamento da válvula XV-02 3 NA HV-08 Gaveta Linha de desvio da válvula XV-02 3 NF HV-09 A/B Gaveta Sucção das bombas B-03 A/B 3 NA HV-10 A/B Gaveta Descarga das bombas B-03 A/B 2 1 / 2 NA HV-11 Gaveta Linha de descarga da bomba B-03 A/B 2 1 / 2 NA HV-12 Gaveta Linha de desvio do filtro FT / 2 NF HV-13 A/B Gaveta Sucção das bombas B-LV A/B 4 NA HV-14 A/B Gaveta Descarga das bombas B-LV A/B 3 NA RT-01 Retenção Descarga da bomba B x-- RT-02 Retenção Descarga da bomba B x-- RT-03 A/B Retenção Descarga das bombas B-03 A/B 2 ½ --x-- RT-04 Retenção Linha de água clarificada após ME-02 2 ½ --x-- RT-05 A/B Retenção Descarga das bombas B-LV A/B 3 --x-- XV-01 Solenóide Descarga da B-01 para rede de águas 3 NF pluviais. XV-02 Solenóide Descarga da B-02 para rede de águas 3 NF pluviais. XV-03 Solenóide Alimentação do pré-filtro FT-01 3 NA XV-04 Solenóide Descarga do FT-01 para reservatório 3 NA inferior de água não potável. XV-05 Solenóide Alimentação da água de lavagem no 3 NF FT-01. XV-06 Solenóide Descarga do efluente da lavagem do 3 NF FT-01. XV-07 Solenóide Alimentação do filtro FT-02 2 ½ NA XV-08 Solenóide Descarga do FT-01 para ME-02 2 ½ NA XV-09 Solenóide Alimentação da água de lavagem no 3 NF FT-02. XV-10 Solenóide Descarga do efluente da lavagem do FT NF NA Normalmente aberta. NF Normalmente fechada. 6 Instrumentação e Controle O Sistema de Tratamento de Água Não Potável deverá ser dotado de instrumentos de medição e controladores, de maneira a possibilitar a operação automatizada do mesmo. 9

12 6.1 Controladores No Reservatório Inferior de Água Não Potável 1) Chave de nível alto, para controle do encaminhamento da água dos poços de drenagem Em nível alto aciona o intertravamento das válvulas de alimentação do pré-filtro XV-03 e válvulas de descarga das bombas B-01 e B-02 e respectivas válvulas de descarga, XV-01 e XV-02 com a operação das bombas B-01 e B-02. Na condição de nível alto do reservatório inferior de água não potável, sempre que as bombas B-01 e/ou B-02 forem acionadas, o fluxo de água dos poços de drenagem será desviado para a rede de águas pluviais. 2) Chave de nível baixo, para proteger as bombas B-03 e B-LV A/B Caso seja atingido o nível mínimo no reservatório inferior de água não potável, as bombas B-03 e B-LV A/B são desativadas No Pré-filtro FT-01 1) Medidor de vazão com gerador de pulso instalado na linha de alimentação do filtro, para acionamento e controle da bomba de dosagem BD-01. Quando é detectado fluxo de água através do medidor de vazão a bomba de dosagem de hipoclorito de sódio (BD-01), é acionada e a dosagem é controlada com base na vazão que passa através do medidor. 2) Medidor de pressão diferencial instalado no pré-filtro FT-01, para controle da operação de filtração e lavagem. Sendo atingida a perda de carga máxima estabelecida para a operação do pré-filtro será emitido um alarme para o painel de controle central, para que a operação de lavagem do filtro possa ser realizada No Filtro FT-02 1) Medidor de pressão diferencial instalado no pré-filtro FT-02, para controle da operação de filtração e lavagem. Sendo atingida a perda de carga máxima estabelecida para a operação do filtro será emitido um alarme para o painel de controle central, para que a operação de lavagem do filtro possa ser realizada. 2) Controlador de cloro residual instalado na linha de água filtrada do filtro FT

13 Com base na análise obtida pelo sensor ORP instalado na linha de descarga do filtro FT-02, é enviado um sinal para a bomba dosadora BD-03, para ajustar a dosagem de hipoclorito de sódio. 6.2 Intertravamentos 1) Acionamento das bombas dosadoras BD-02 e BD-03 intertravado com as bombas de recalque B-03 A/B. Quando a bomba B-03 A ou B é acionada, as bombas dosadoras também são e viceversa. 2) Abertura das válvulas XV-05 e XV-06 e fechamento das válvulas XV-03 e XV-04 quando do acionamento da bomba de lavagem B-LV A ou B, para a lavagem do pré-filtro FT-01. Nesta condição, deverá ser feito o intertravamento das válvulas XV-01 e XV-02, com o acionamento das bombas B-01 e B-02, para descarga do conteúdo do poço de drenagem para a rede de água pluvial. 3) Abertura das válvulas XV-09 e XV-10 e fechamento das válvulas XV-07 e XV-08 quando do acionamento da bomba de lavagem B-LV A ou B, para a lavagem do filtro FT-02. 4) Interrupção do funcionamento das bombas B-03 A ou B, quando do acionamento da bomba de lavagem B-LV A ou B, para a lavagem do FT-02. Nesta condição as bombas dosadoras BD-02 e BD-03 também serão desativadas. 5) Operação da bomba B-LV A ou B, com o temporizador para controle do tempo de lavagem dos filtros. 7 Interface com outros Sistemas O Sistema de Tratamento de Água Não Potável deverá fazer interface com os seguintes sistemas: - Sistema de distribuição de energia elétrica, para o fornecimento de energia para o acionamento de equipamentos; - Sistema central de controle operacional da Unidade Pinheiros do SESC, para supervisão da malha de controle do sistema de tratamento e realização da operação de lavagem dos filtros. - Sistema de drenagem de água de subsolo, que fornecerá a água a ser tratada pelo sistema. - Sistema de Drenagem de esgoto sanitário, para descarte do efluente da lavagem dos filtros. - Sistema de Água Potável, para fornecimento de água para os usos não potáveis, na ocorrência de qualquer anormalidade. 11

14 8 - Documentos de Referência 12