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 Memorial de Cálculo Documento Data:

2 Índice 1 OBJETIVO CRITÉRIOS DE CÁLCULO DIMENSIONAMENTO DADOS DE OPERAÇÃO PRÉ-FILTRO (FT-01) FILTRO DE DUPLA CAMADA (FT-02) BOMBA DE LAVAGEM DOS FILTROS (B-LV A/B) MISTURADORES ESTÁTICOS (ME-01 E ME-02) DOSAGEM DE HIPOCLORITO DE SÓDIO Na alimentação do Pré-filtro (FT-01) Na Descarga do FT DOSAGEM DE POLÍMERO PRÉ-DIMENSIONAMENTO DE LINHAS DOCUMENTOS DE REFERÊNCIA ANEXOS... 9

3 1 OBJETIVO Apresentar o dimensionamento do Sistema de Tratamento de Água não Potável para a Unidade de Tratamento de Água. Além dos cálculos relacionados ao dimensionamento dos equipamentos, também são apresentados os cálculos relacionados ao balanço de massa para a obtenção das principais características das correntes processadas neste subsistema. Cabe observar que alguns componentes pertencentes ao sistema objeto deste documento já foram especificados por empresa contratada. 2- CRITÉRIOS DE CÁLCULO 1 A unidade de tratamento deverá ter capacidade compatível com os componentes dos sistemas de drenagem e de recalque de água não potável; 2 O tipo de tratamento adotado é o de filtração em duas etapas, uma com filtro de camada única e outra com filtro de dupla camada e adição, precedida da adição de polieletrólito, utilizando-se as seguintes taxas de filtração: Filtro de camada única 40 m 3 /h.m 2 ; Filtro de dupla camada 15 m 3 /h.m 2. 3 O dimensionamento será feito considerando-se as capacidades das bombas já dimensionadas para o sistema de drenagem e recalque de água não potável; 4 O dimensionamento do filtro de camada única, ou pré-filtro, será feito para a condição mais crítica, ou seja, com as duas bombas de drenagem operando simultaneamente. 5 O dimensionamento de tubulações será feito com base do critério de velocidades, adotandose os seguintes valores /4/: Sucção de bombas Descarga de Bombas = 1 a 1,5 m/s = 2 a 3 m/s 6 Antes de passar pelo pré-filtro a água proveniente dos poços de drenagem será submetida a uma pré-cloração com hipoclorito de sódio, adotando-se uma dosagem de 0,5 mg/l; 7 Para possibilitar uma melhor eficiência do filtro de dupla camada será feita a dosagem de um polímero catiônico na alimentação do mesmo, adotando-se uma concentração final de 0,1 mg/l; 8 Após passagem pelo filtro de dupla camada será feita a dosagem de hipoclorito de sódio, de forma a possibilitar um residual de 0,5 mg/l. 9 Fazem parte deste item todos os critérios adotados ao longo do documento. 1

4 3 - DIMENSIONAMENTO 3.1 Dados de Operação Bombas do sistema de drenagem: Poço 1: Vazão = 20 m 3 /h Pressão de descarga = 22 m.c.a. Poço 2: Vazão = 20 m 3 /h Pressão de descarga = 22 m.c.a. Bomba do sistema de recalque: Vazão = 20 m3/h Pressão de descarga = 80 m.c.a. 3.2 Pré-filtro (FT-01) Taxa de filtração = 40 m 3 /h.m 2 Vazão máxima = 40 m 3 /h Área de filtração = Vazão / Taxa Área = 1,0 m 2 Diâmetro do filtro = (4*Área/ ) 1/2 Diâmetro do filtro = 1,13 m (1,15 m) Meio Filtrante: Material Areia Tamanho efetivo 0,50 mm Fator de forma 1,6 Espessura 0,60 m Camada Suporte: A critério do fornecedor, podendo ser pedregulhos ou fundo com crepinas. 3.3 Filtro de Dupla Camada (FT-02) Taxa de filtração = 15 m 3 /h.m 2 Vazão máxima = 20 m 3 /h Área de filtração = Vazão / Taxa Área = 1,33 m 2 Diâmetro do filtro = (4*Área/ ) 1/2 Diâmetro do filtro = 1,30 m 2

5 Meio Filtrante: Areia: Tamanho efetivo 0,45 mm Fator de forma 1,6 Espessura 0,25 m Antracito: Tamanho efetivo 0,90 mm Fator de forma 1,8 Espessura 0,55 m Camada Suporte: A critério do fornecedor, podendo ser pedregulhos ou fundo com crepinas. 3.4 Bomba de Lavagem dos Filtros (B-LV A/B) Para a lavagem de ambos os filtros será utilizada a mesma bomba. Como o filtro FT-02 tem a função de produzir a água que será distribuída, o dimensionamento da bomba de lavagem será feito em função do mesmo. Após a obtenção da vazão da bomba será feita a verificação para o filtro FT-01. O tempo de lavagem estabelecido é de 8 minutos. Lavagem do FT-01: Expansão do meio filtrante > 20 % (adotado) Taxa de lavagem /5/ 33 m 3 /h.m 2 Vazão da Bomba = Área do FT-02 * Taxa de lavagem Vazão da Bomba = 44 m 3 /h Expansão do Leito /5/: Areia (25 %) Antracito (30%) Expansão total h exp. = 0,25 * 1,25 = 0,31 m h exp. = 0,55 * 1,30 = 0,72 m 28,8 % (adequada). Altura total do filtro (com borda livre de 0,40 m) 1,43 m (adota-se 1,50 m) Caso seja utilizada camada suporte de pedregulho deverá ser prevista uma altura adicional, equivalente a espessura da camada suporte. Verificação para o FT-01: Vazão de lavagem 44 m 3 /h Taxa de lavagem = Vazão de lavagem / Área do filtro Taxa de lavagem = 44 m 3 /h.m 2 (0,73 m/min) Expansão do leito /5/: Areia (30 %) h exp. = 0,60 * 1,3 = 0,78 m Altura total do filtro (com borda livre de 0,40 m) 1,18 (adota-se 1,20 m) Caso seja utilizada camada suporte de pedregulho deverá ser prevista uma altura adicional, equivalente à espessura da camada suporte. 3

6 Pelos resultados obtidos verifica-se que a taxa de expansão do meio filtrante, nos dois casos, está adequada. Assim sendo a bomba de lavagem B-LV A/B deverá apresentar as seguintes características. Vazão = 44 m 3 /h Pressão de Descarga = 30 m.c.a. (adotado) Demais características (Anexo 1). Volume de água de lavagem: A lavagem dos filtros será feita em sentido contrário ao fluxo normal de filtração, por um período de 8 minutos. Volume de Água = Vazão * tempo / 60 Volume de Água = 5,87 m Misturadores Estáticos (ME-01 e ME-02) Estes misturadores deverão possibilitar a mistura entre a água e o composto químico dosado em um período de aproximadamente dois segundos. - Gradiente de velocidade 1000 s -1 - Vazão = 20 m 3 /h - Perda de carga no misturador /6/: P G ; P. Q. h p ; V Q. t. V =peso específico da água (9770,6 N/m 25 o C) = viscosidade dinâmica do líquido (0,90 x 10-3 N.s/m 25 o C) P = potência dissipada (W); V = volume do misturador (m 3 ); Q = vazão (m 3 /s); t = tempo de mistura h p = perda de carga no misturador (m); V = 1,11 x 10-3 m 3 = 11,1 litros h p = 0,18 m As características do misturador devem ser obtidas mediante consulta aos fornecedores. 3.6 Dosagem de Hipoclorito de Sódio Na alimentação do Pré-filtro (FT-01) Concentração final de hipoclorito de sódio = 0,5 mg/l (como Cl 2) Dosagens: D mínima = C * Q mínima D mínima = 0,5 * 20 = 10 g/h D máxima = C * Q máxima D máxima = 0,5 * 40 = 20 g/h Utilizando-se uma solução de hipoclorito de sódio comercial: 4

7 Concentração = 12 % (peso como NaOCl) Densidade = 1,2 g/cm 3 Concentração como Cl 2 = %NaOCl * (Mol Cl 2 / Mol NaOCl) Concentração como Cl 2 = 11,44 % (peso) Concentração = m Cl2 *1000 / Volume m Cl2 = (%Cl 2 * m solução)/100 Volume = m solução / densidade Concentração = 137,3 g/l Vazão de NaOCl (D / Concentração): Vazão mínima = 0,073 L/h Vazão máxima = 0,146 L/h Pré-seleção da bomba de dosagem (Anexo 2): Para a dosagem do hipoclorito e sódio na linha de alimentação do pré-filtro FT-01 será utilizada uma bomba do tipo diafragma, a qual terá o acionamento intertravado com o medidor de vazão instalado na mesma linha. Tipo: Dosadora eletromagnética de diafragma. Modelo: PEB 01/8 Vazão: 10,5 a 1000 ml/h Pressão máxima na descarga: 8 bar. Fornecedor: Provitec Sistemas de Controle e Dosagem. Medidor de Vazão (Anexo 3): Tipo: Hidrômetro com gerador de sinais para linha de 3. Fornecedor: Bermard Brasil Importação e Exportação Ltda Na Descarga do FT-02 O controle da dosagem de hipoclorito de sódio na linha de descarga do FT-02 será feito por um controlador automático, intertravado com um sensor ORP instalado após o misturador estático ME-02. A concentração final de hipoclorito de sódio será de 0,5 mg/l (como Cl 2) Dosagem = 20 * 0,5 = 10 g/h Utilizando-se a mesma solução que a utilizada para dosagem no FT-01, tem-se: Vazão de NaOCl = 10 / 137,3 Vazão = 0,073 L/h Pré-seleção da bomba de dosagem (Anexo 2): Tipo: Dosadora eletromagnética de diafragma. Modelo: PEB 01/8 Vazão: 10,5 a 1000 ml/h Pressão máxima na descarga: 8 bar. Fornecedor: Provitec Sistemas de Controle e Dosagem. Controlador de Cloro Residual (Anexo 4): 5

8 Tipo: Dosatronic MV 1000 TOP Faixa de controle: 0,1 a 8 ppm Sensor ORP para Análise de Cloro Residual (Anexo 5): Tipo: Dosatronic P500C ORP 3.7 Dosagem de Polímero Será considerada a dosagem de polímero catiônico RESINAC-EA5528, ou Aquapol C1 da Aquaquímica. Concentração final de polímero = 0,1 mg/l Concentração da solução a ser dosada = 1 % (10 g/l) Dosagem = Vazão de Água * Concentração final / Concentração da Solução Dosagem = 0,200 L/h Pré-seleção da bomba de dosagem (Anexo 2): Tipo: Dosadora eletromagnética de diafragma. Modelo: PEB 01/8 Vazão: 10,5 a 1000 ml/h Pressão máxima na descarga: 8 bar. Fornecedor: Provitec Sistemas de Controle e Dosagem. 4 Pré-dimensionamento de Linhas O dimensionamento preliminar das linhas do sistema de tratamento será feito com base no critério de velocidade econômica. d 18,81* Q v Q = vazão (m 3 /h); v = velocidade (m/s); d = diâmetro (mm) Os resultados obtidos são apresentados na tabela 1. 6

9 Tabela 1 Resultados dos Cálculos do Pré-dimensionamento das Linhas Linha Fluido Densidad e (kg/m 3 ) m 3 /h Vazão kg/h Proj. Tub (m 3 /h) Velocidade (m/s) mm Diâmetro da Tubulação polegadas Observações 1 2 Água não potável Água não potável 1000, ,00 20,00 20, , , ,00 2,00 2, ,3 2,3 No projeto do sistema de drenagem foi selecionado o diâmetro de 3". (Concepção PHE - SCL) 3 4 Água não potável Água não potável filtrada 1000, ,00 40,00 40, , ,00 40,00 40,00 2,00 2, ,3 3,3 Condição mais crítica, para as duas bombas operando simultaneamente. Será adotado o diâmetro de 3". 5 Água não potável filtrada 1000,00 20, ,00 20,00 1, ,3 No projeto do sistema de recalque 6 Água não potável filtrada 1000,00 20, ,00 20,00 2, ,3 foram selecionados os diâmetros de 3" Água não potável e 2 1 / 2". (Concepção PHE - SCL) 7 clarificada 1000,00 20, ,00 20,00 2, ,3 8 Água não potável filtrada 1000,00 44, ,00 44,00 1, ,0 9 Água não potável filtrada 1000,00 44, ,00 44,00 2, ,1 10 Efluente da lavagem do filtro 1000,00 44, ,00 44,00 2, ,1 Será adotado o diâmetro de 3" 11 Efluente da lavagem do filtro 1000,00 44, ,00 44,00 2, ,1 12 Água potável 1000,00 20, ,00 20,00 2, ,3 Será adotado o diâmetro de 2 1 / 2" 13 Hipoclorito de sódio 1200,00 1,56E-04 0,19 1,56E-04 NA 6 0,25 (1/4) 14 Solução de polímero 1000,00 2,00E-04 0,20 2,00E-04 NA 6 0,25 (1/4) Valor adotado 15 Hipoclorito de sódio 1200,00 7,30E-05 0,09 7,30E-05 NA 6 0,25 (1/4) NA Não aplicável. 7

10 5 - Documentos de Referência 8

11 6 Anexos 9