DIMENSIONAMENTO DA NOVA ETA

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1 DIMENSIONAMENTO DA NOVA ETA 1 - Estrutura de Chegada de Água Bruta Q dimensionamento = 50 L/s É proposta estrutura de chegada do tipo canal com calha Parshall. Dimensões padrão para garganta de largura de 9 polegadas Capacidade de medição de vazão de até 250 L/s Gradiente de velocidade para mistura rápida de cerca de 600 s -1 Portanto: um canal com: Largura = 0.7 m Comprimento = 4.0 m Altura = 0.9 m Com calha Parshall de fibra de vidro com dimensões padrão para garganta com largura de 9". 2 - Floculação Adota-se tempo de detenção hidráulico = 30 min p/ Q dim = 50 L/s ou 3 m³/min V total = 90 m³ Adotam-se 2 conjuntos em paralelo, cada um com 4 câmaras em série: V conjunto = 45 m³ V Câmara = 11 m³ Formato quadro com: Lado = 2.2 m Profundidade útil = 2.4 m Borda livre = 0.3 m Dimensões finais: 2 conjuntos formados, cada um, por 4 câmaras em série com: Lado = 2.2 m Profundidade útil = 2.4 m Borda livre = 0.3 m Cada câmara deverá ser equipada com um floculador mecânico com turbina de fluxo axial capaz de imprimir à massa líquida gradiante máximo de velocidade da ordem de 80 s -1, sendo dotado de inversor de frequência para variação de sua rotação. 3 - Decantação Dimensões Básicas Adotam-se decantadores lamelares de alta taxa Adota-se taxa de aplicação superficial = 120 m³/m² x dia

2 p/ Q dim = 50 L/s ou 4320 m³/dia Área necessária de decantação = 36 m² Adotam-se dois decantadores em paralelo, de formato retangular, com: Largura útil = 3.7 m Comprimento = 5.0 m Área útil efetiva = 18.7 m² por decantador Taxa de aplicação efetiva = 116 m³/m² x dia Determinação das Dimensões do Elemento de Distribuição de Água Floculada Adota-se número de aberturas = Portanto: 10 aberturas 5 aberturas de cada lado p/ comprimento decantador = 5.00 m distância entre aberturas = 1.00 m Critério de dimensionamento: Número Froude canal = Número Froude abertura Fc = Fa F = v / (g x h) 1/2 vc / va = (n x Aa) / Ac n x Aa / Ac <= 1,0 Adota-se: n x Aa / Ac = 1.0 Adota-se seção de início do canal de formato retangular com: Altura = 1.00 m Largura = 0.60 m Ac = 0.60 m² Portanto p/ n = 10 aberturas Aa = 0.06 m² p/ formato circular: Diâmetro = 0.28 m Portanto: Seção início do canal Ac = 0.60 m² Altura = 1.00 m Largura = 0.60 m Aberturas circulares com Aa = 0.06 m² Diâmetro = 0.28 m Dimensionamento da seção intermediária do canal: p/ n x Aa / Ac = 1 Aa = 0.06 m² n = 5 aberturas Ac = 0.3 m² Altura = 0.50 m Largura = 0.60 m Seção intermediária com: Ac = 0.3 m² Altura = 0.50 m Largura = 0.60 m

3 3.3 - Dimensionamento e Verificação Hidráulica dos Módulos Laminares Características dos módulos: Comprimento (l) = 100 cm Espaçamento entre laminas (esp) = 6 cm Ângulo de inclinação = 60 graus L útil = l - eh x cos α onde: L útil = L é o comprimento das lâminas (cm) eh é a projeção horizontal do espaçamento entre lâminas (cm) α é o ângulo das lâminas em relação à horizontal (graus) cm L = Lútil / esp L = cm A = Q / (F x vs) onde: A é a área útil superficial (m²) Q é a vazão de dimensionamento (m³/s) F é um fator de correção vs é a velocidade de sedimentação (m/s) Adota-se vs = adota-se vs = 1.7 cm/min ou 2.83E-04 m/s F = sen α x ( (sen α + L x cos α) / s ) onde: s = 1.3 (módulos laminares) F = 5.94 A = m² Determinação do número de canais laminares: N = (A x sen α) / (w útil x esp) w útil = N = 3.13 m 69 canais Determinação do comprimento total do decantador: C = l cos α + ( (N x esp + (N + 1) x e) / sen α ) onde: e é a espessura das placas formadoras das lâminas em (m) adota-se e = m C = 5.33 m Adota-se C = 5.00 m Determinação do número de canais efetivo:

4 C = l cos α + ( (N x esp + (N + 1) x e) / sen α ) p/ C = 5.00 m N efetivo = 64 canais Determinação da área efetiva: N = (A x sen α) / (w útil x esp) p/ N efetivo = 64 canais A efetiva = m² Determinação da velocidade longitudinal no interior dos elementos tubulares: vo = Q / (A efet. x sen α) vo = m/s ou 0.21 cm/s Número de Reynolds resultante a 20 graus centígrados: N R = (4 R H x vo) / ν ν = 0.01 R H = 3.16 cm N R = 263 OK Velocidade Longitudinal Crítica: vo crit. = (N R /8) 0,5 x vcs vo crit. = 5.74 x vcs vcs = (2 x ν x L) / esp vcs = vo crit. = cm/s 0.31 cm/s p/ vo = 0.21 OK Dimensionamento dos Poços de Armazenamento de Lodo Número de fileiras de poços pela largura = 2 Número de fileiras de poços pelo comprimento = 2 Largura = Comprimento = 4.3 m 5.0 m Dimensões em planta dos poços: 2.17 por 2.50 m Fundo quadrado com lado = 0.30 m

5 Declividade mínima das paredes inclinadas = 60 graus Altura dos poços = 1.91 m Dimensões finais base maior: comprimento = 2.50 m de cada poço: largura = 2.17 m base menor: lado = 0.30 m altura = 1.91 m Total de 4 poços de lodo por decantador Altura total do decantador: altura poço de lodo = distância entre poço e duto água floculada = distância entre base duto e base módulos laminares = altura dos módulos laminares = distância entre módulos e tubos de coleta = Borda livre = altura total = 1.91 m 0.50 m 0.50 m 0.87 m 0.30 m 0.40 m 4.48 m Dimensionamento das Tubulações de Coleta de Líquido Decantado Adota-se altura das tubulações em relação aos módulos laminares = 0.3 m Determinação da distância entre tubos: d max / h = 432 / v asc onde: d max é a distância máxima entre tubos (m) h é a altura em relação aos módulos laminares (m) V asc é a velocidade ascencional da água no decantador (m³/m² x dia) p/ A efetiva decantador = m² p/ 2160 m³/dia tx sup efetiva = 156 m³/m² x dia d max = 0.83 m p/ comprimento decantador = 5.00 m Adota-se número de tubos = 8 Distância efetiva entre tubos = 0.63 m Portanto adotam-se: Número total de tubos = 16 Distância entre tubos = 0.63 m Diâmetro dos tubos = 100 mm 4 - Filtração Dimensões Básicas Adotam-se filtros rápidos de fluxo descendente com leito misto de areia e antracito

6 Adota-se taxa de filtração = 150 m³/m² x dia p/ Q dim = 50 L/s ou 4320 m³/dia Área total = 28.8 m² Adotam-se 5 filtros em paralelo: A cada filtro = 5.76 m² Comprimento = 3.29 m Largura = 1.75 m Altura total do filtro: Adota-se: Fundo falso com difusores. Altura do fundo falso = 0.6 m Espessura da camada suporte = 0.7 m Espessura da camada filtrante = 1.0 m Lâmina de água sobre o leito filtrante = 2.2 m Borda livre = 0.5 m Altura total = 5.0 m Quantitativos para distribuição de fundo e camadas suporte e filtrante Adota-se densidade de difusores de fundo = 30 peças /m² para A filtração = 28.8 m² Quantidade de difusores = 864 peças Adota-se: Espessura da camada de pedregulho = 0.7 m Espessura da camada de areia = 0.3 m Espessura da camada de antracito = 0.7 m para A filtração = 28.8 m² Volume de pedregulho = 23.2 m³ Volume de areia = 9.9 m³ Adota-se folga de 15 % Volume de antracito = 23.2 m³ Sistema de Lavagem a Contra-corrente Adota-se lavagem com ar e água Lavagem com água (dimensionamento do tanque de água para lavagem e das bombas de lavagem): Adota-se v ascencional para lavagem = 0.90 m/min Para área de um filtro = 5.76 m² Q lavagem = 5.2 m³/min ou 86 L/s Adota-se tempo máximo de lavagem = 8 min V água filtrada necessário = 41 m³ O reservatório elevado atualmente usado para a lavagem dos filtros possui volume estimado

7 de 50 m³, o que atende a demanda necessária para a lavagem dos filtros propostos. Portanto, adota-se lavagem por gravidade a partir do reservatório elevado existente na cobertura da casa de química. Ou seja, adota-se na integra a estrutura de lavagem atualmente instalada. Lavagem com ar (dimensionamento dos sopradores): Adota-se Taxa de aplicação de ar = 1.2 m 3 /min.m 2 de filtro Área de filtração = 5.76 m² Vazão de ar = 6.91 m³/min ou 415 m³/h Pressão necessária = 4 mca Adotam-se dois ( de reserva) sopradores do tipo roots, próprios para o seguinte ponto de operação: Q ar = 450 Nm³ ar/h Pressão de trabalho = 4 mca 5 - Câmara de Contato Para Condicionamento Final da Água Tratada Adota-se td = 30 min p/ Q dim = 50 L/s ou 3 m³/min V necessário = 90 m³ Adota-se formato retangular com: Comprimento = 8.0 m Largura = 4.0 m Profundidade útil = 3.0 m Borda livre = 0.5 m Espaçamento entre chicanas = 1.0 m V efetivo = 96 m³ 6 - Casa de Química Armazenamento e Dosagem de Coagulante Armazenamento dosagem p/ armazenamento = 30 mg/l (adotado) 50 l/s Q prod ativo = 1.5 g/s ou 5.4 kg/h Para solução comercial a 40 % 400 kg/m³ Para densidade da solução comercial = 1400 kg/m³ Teor de produto ativo = 560 kg/m³

8 Q solução = m³/h ou 9.6 l/h Consumo diário para a dosagem média = l/dia Atualmente estão sendo implantados dois tanques estacionários verticais, cada um com volume útil de 12 m³, perfazendo total de 24 m³ decaacidade de armazenamento. Consumo mensal = 6943 litros ou 7 m³ Portanto, os tanques em implantação atendem à futura demanda relativa a mais de 3 meses de consumo. Dosagem dosagem máxima = 50 mg/l (adotado) 50 l/s Q prod ativo = 2.5 g/s ou 9 kg/h Para solução comercial a 40 % 400 kg/m³ Para densidade da solução comercial = 1400 kg/m³ Teor de produto ativo = 560 kg/m³ Q solução = m³/h ou 16.1 l/h Adotam-se duas bombas dosadoras do tipo deslocamento positivo helicoidal (1 + 1 de reserva) cada uma com capacidade para dosagem de até 20 L/h de solução comercial de sulfato e alumínio Preparo e Dosagem de Alcalinizante Adota-se o emprego de barrilha como substância alcalinizante Preparo da Solução dosagem p/ preparo = 30 mg/l (adotado) 50 l/s Q prod ativo = 1.5 g/s ou 5.4 kg/h Concentração da solução de dosagem = 5 % 50 kg/m³ Pureza do produto = 90 % Q solução = m³/h ou l/h Para autonomia do tanque de preparo de 24 horas: V tanque de preparo = 2880 litros Adotam-se dois tanques em paralelo para operação alternada, cada um com V útil = 3 m³. Dotados de misturadores mecânicos de eixo vertical, do tipo turbina. Dosagem

9 Ajuste ph de coagulação: dosagem p/ aplicação = 20 mg/l (dosagem máxima adotada) 50 l/s Q prod ativo = 1 g/s ou 3.6 kg/h Concentração da solução de dosagem = 5 % 50 kg/m³ Pureza do produto = 90 % Q solução = m³/h ou 80.0 l/h Ajuste ph da água tratada: dosagem p/ aplicação = 30 mg/l (dosagem máxima adotada) 50 l/s Q prod ativo = 1.5 g/s ou 5.4 kg/h Concentração da solução de dosagem = 5 % 50 kg/m³ Pureza do produto = 90 % Q solução = m³/h ou l/h Adotam-se 3 bombas dosadoras do tipo deslocamento positivo helicoidal, sendo 1 para o ajuste do ph de coagulação, 1 para o ajuste do ph da água tratada e uma de reserva comum, cada uma com capacidade para a dosagem de até 150 L/h de solução de barrilha a 5 % Armazenamento, Preparo e Dosagem de Polímero Auxiliar de Floculação dosagem = 0.2 mg/l 50.0 L/s Q prod ativo = 0.0 g/s ou kg/h Adota-se solução de dosagem com concentração de 0.1 % 1.0 kg/m³ Pureza do produto comercial = 98 % Q solução = m³/h ou 37 l/h Adotam-se duas bombas dosadoras do tipo deslocamento positivo helicoidal, próprias para solução de polímero, que atendam a dosagem de até 40 L/h. Adota-se equipamento automático de preparo e dosagem de polímero com capacidade para preparo de 40 L/h de polímero a 0,1 % Armazenamento e Dosagem de Hipoclorito de Sódio

10 Armazenamento Dosagem média = 4.0 mg/l 50 l/s Consumo de cloro = 200 mg Cl / s ou 17.3 kg Cl / dia Consumo mensal = 518 kg Cl / mês Para solução comercial a 12 % 120 kg/m³ Para densidade da solução comercial = 1200 kg/m³ Teor de produto ativo = 144 kg/m³ V solução = 4 m³ Adota-se 1 tanque estacionário com capacidade para armazenar 5 m³ de solução concentrada de hipoclorito de sódio. Dosagem para Desinfecção: dosagem máxima = 6.0 mg/l 50 l/s Q dosagem cloro ativo = 300 mg/s ou 1.08 kg/h Q solução = m³/h ou 7.5 l/h Adotam-se 2 bombas dosadoras do tipo helicoidais (1 + 1 de reserva), com capacidade mínima de dosagem de 10 L/h Armazenamento e Dosagem de Ácido Fluossilícico Dosagem dosagem = 1.0 mg/l (adotado) 0.0 l/s ou 0 l/h Q dos = ( R x Q (l/h) x dosagem (mg/l)) / C fluoreto (mg/l) Concentração de fluoreto no ácido (C fluoreto) = 235 mg/l Relação entre peso molecular do ácido e do fluor no ácido (R) = Q dos = 0.00 l/h Adotam-se 2 bombas dosadoras (1 + 1 de reserva), próprias para dosar ácido fluossilícico, que atenda a dosagem de até 1 L/h. Armazenamento

11 Consumo diário de solução comercial = 0.0 l/dia Autononia de armazenamento = 30 dias Volume de ácido necessário = 0 litros ou m³ Adota-se um tanque estacionário horizontal com capacidade de 1,0 m³. 7 - Tratamento de Efluentes Definição do Regime Crítico de Geração de Efluentes Efluentes Gerados na Lavagem dos Filtros Número de filtros = 5 unidades Dimensões de cada célula de lavagem : Comprimento = 3.3 m Largura = 1.75 m Área = 5.76 m² Adota-se v asc para lavagem = 0.8 m/min Vazão de água p/ lavagem de um filtro (Vf) = Tempo de lavagem adotado = 4.6 m³/min 8 min Volume de água para a lavagem de um filtro (Vf) = 37 m³ Número de filtros (nf) = 5 un Carreira de filtração (cf) = 24 horas (adotado) Frequência de lavagem: f = cf (h) / nf (un) f = 4.80 horas V total diário efluente filtros = 184 m³ Número de descartes = 5 descartes/dia V por descarte = 37 m³ Efluentes Gerados nos Descartes dos Decantadores Adota-se o Emprego da Expressão: Ts = [ (dos Al 2 SO 4. 0,26) + (Turbidez da água bruta x 1,5) ] Onde: dosagem de sulfato de alumínio em mg/l turbidez da água bruta em ut Ts é a produção de sólidos (g SST/m 3 de água tratada)

12 dos sulfato de alumínio = 40.0 mg/l (adotado) Turbidez da água bruta = 500 ut (*) (*) - Adota-se média dos valores máximos dos meses do período úmido Ts = gsst/m 3 água tratada p/ volume diário de água tratada = 4320 m³/dia Ts diária = gsst/dia ou 3285 kgsst/dia Supondo que: parcela retida nos decantadores = 70 % parcela retida nos filtros = 30 % SS retido nos decantadores = SS retido nos filtros = 2299 kgss/dia 985 kgss/dia Estimativa do volume de lodo descartado dos decantadores: Adota-se concentração dos lodos sedimentados = 10 kgss/m³ Para SS = 2299 kgss/m³ Volume diário de lodo descartado = 230 m³ Estação Elevatória dos Efluentes Descartados Vazão de efluente da lavagem dos filtros = 5 m³/min ou 77 L/s Vazão de efluente do descarte de lodo: V diário lodo = 230 m³ Para 4 descartes diários: V descarte = 57 m³ Para Q recalque bombas = 77 L/s ou 276 m³/h Tempo de descarte de lodo decantadores = 0.2 horas ou 12 minutos Adotam-se duas bombas (1 + 1 de reserva) do tipo submersíveis de eixo vertical, com capacidade para: Q recalque = 80 L/s AMT = 10 mca Dimensionamento do Sistema de Regularização de Vazão e Homogeneização dos Efluentes da lavagem dos filtros Determinação da vazão de regularização para o estabelecimento de um fluxo contínuo V total efluentes = 414 m³/dia

13 Qr (m³/h) = V diário ef (m³) / 24 (horas) Qr = 17.3 m³/h 4.8 l/s Dimensionamento do Volume de Regularização Necessário V lavagem de um filtro = 37 m³ Adotam-se dois descartes diários de lodo dos decantadores. Portanto: Número de descartes diários = 4 V por descarte decantador = 57 m³ Adota-se por segurança, volume de regularização igual a soma dos descartes simultâneos de um filtro e um decantador V tanque de regularização = 94 m³ Os 4 decantadores existentes e a serem desativados, possuem, cada um, volume útil de cerca de 240 m³. Portanto, uma unidade pode ser adaptada para a função de regularização das decargas do efluentes, atendendo com bastante folga a demanda prevista para a condição crítica de máxima geração de efluentes. Para a regularização dos efluentes, deverão ser instalados: 2 (1 + 1 de reserva) motobombas para: Q rec = 5.0 L/s AMT = 20.0 mca 1 misturador submersível Dimensionamento do Sistema de Clarificação e Adensamento dos Efluentes Adota-se taxa de aplicação superficial (ts) = 12 m³/m² x dia Vazão de regularização dos efluentes (Qr) = 5.0 L/s 432 m³/dia Área de decantação necessária = Qr (m³/dia) / ts (m³/m²x dia) Ad = 36.0 m² Para um tanque: Área necessária = 36.0 m Adota-se tanque quadrado com lado igual a 6.0 m Adotam-se 4 poços de lodo com: base maior quadrada com lado = base menor quadrada com lado = inclinação de parede = altura útil = 3.00 m 0.30 m 60 graus 2.40 m Adota-se um decantador com: Formato quadrado com lado = Altura útil na porção vertical = 6.0 m 2.5 m

14 quatro poços de lodo com : base maior L = 3.00 m base menor L = 0.30 m Inclinação das paredes = 60 graus altura útil = 2.40 m borda livre com 0.3 m altura total = 5.2 Verificação como adensador: M SS aduzida ao tanque: MSS = gss/dia ou 3285 kgss/dia A decantador = m² taxa de aplicação de sólidos = kgss/m²xdia ou 3.80 kgss/m²xh Dimensionamento do Sistema de Desaguamento do Lodo Tanque de Armazenamento de Lodo Adensado Critério de dimensionamento: Adota-se capacidade para armazenar V diário de lodo gerado MSS gerado = 3285 kgsst/dia Concentração do lodo adensado = 20 kgsst/m³ ou 2 % V lodo diário = 164 m³/dia Os 4 decantadores existentes e a serem desativados, possuem, cada um, volume útil de cerca de 240 m³. Portanto, uma unidade pode ser adaptada para a função de armazenamento do lodo, atendendo com folga a demanda de armazenamento diária para condição crítica de geração de lodo adensado. Adota-se a instalação de 1 misturador submersível para a hogeneização do lodo adensado Dimensionamento dos Desaguadores MSS = 3285 kgss/dia concentração do lodo adensado = 20 kgss/m³ (Adotado) volume de lodo diário = 164 m³/dia período de desaguamento diário = 16 h/dia (Adotado) Vazão de lodo para as centrífugas = 10.3 m³/h Adotam-se dois desaguadores cada um com capacidade de desaguamento de: 5.0 m³ de lodo por hora, sendo que o lodo de entrada apresenta uma concentração de 20 kgss/m³. O lodo desaguado deverá apresentar uma concentração de SS de cerca de 250 kgss/m³.

15 Os 2 desaguadores deverão operar em paralelo, em quantidade compatível com o momento em termos de quantidade de lodo gerado. Dimensionamento das Bombas de Alimentação das Centrífugas Adotam-se 3 (2 + 1 reserva) bombas do tipo deslocamento positivo helicoidal para a alimentação das centrífugas, cada bomba deverá atender o seguinte ponto operacional: Vazão de alimentação = 5.0 m³/h Altura manometrica = 5.0 mca Polímero para a Sedimentação e Adensamento do Lodo dosagem = 2 mg/l 18.0 m³/h Q prod ativo = 36.0 g/h ou kg/h Adota-se solução de dosagem com concentração de 0.1 % 1.0 kg/m³ Pureza do produto comercial = 98 % Q solução = m³/h ou 37 l/h Adotam-se duas bombas dosadoras do tipo deslocamento positivo helicoidal, próprias para solução de polímero, que atendam a dosagem de até 40 l/h. Adota-se equipamento automático de preparo e dosagem de polímero com capacidade para preparo de 40 L/h de polímero a 0,1 %. Polímero para o Desaguamento do Lodo dosagem = MSS = 5.0 g pol/kg SS 3285 kgss/dia Vazão mássica p/ centrífuga = 205 kgss/h Vazão mássica de polímero = 1027 g pol/h ou kg pol/h Adota-se solução de dosagem com concentração de 0.1 % 1.0 kg/m³ Pureza do produto comercial = 98 % Q solução = m³/h ou 1047 l/h Adotam-se 3 (2 + 1 reserva) bombas dosadoras do tipo deslocamento positivo helicoidal, próprias para solução de polímero, que atendam a dosagem de até 550 l/h. Adota-se equipamento automático de preparo e dosagem de polímero com capacidade para preparo de 1100 L/h de polímero a 0,1 %.

16 DIMENSIONAMENTO DA NOVA ETA 1 - Estrutura de Chegada de Água Bruta Q dimensionamento = 156 L/s É proposta estrutura de chegada do tipo canal com calha Parshall. Dimensões padrão para garganta de largura de 1 pé Capacidade de medição de vazão de até 450 L/s Gradiente de velocidade para mistura rápida de cerca de 750 s -1 Portanto: um canal com: Largura = 1.0 m Comprimento = 6.0 m Altura = 1.0 m Com calha Parshall de fibra de vidro com dimensões padrão para garganta com largura de 1 pé. 2 - Floculação Adota-se tempo de detenção hidráulico = 30 min p/ Q dim = 156 L/s ou 9.36 m³/min V total = m³ Adotam-se 2 conjuntos em paralelo, cada um com 4 câmaras em série: V conjunto = 140 m³ V Câmara = 35 m³ Formato quadro com: Lado = 3.2 m Profundidade útil = 3.5 m Borda livre = 0.3 m Dimensões finais: 2 conjuntos formados, cada um, por 4 câmaras em série com: Lado = 3.2 m Profundidade útil = 3.5 m Borda livre = 0.3 m Cada câmara deverá ser equipada com um floculador mecânico com turbina de fluxo axial capaz de imprimir à massa líquida gradiante máximo de velocidade da ordem de 80 s -1, sendo dotado de inversor de frequência para variação de sua rotação. 3 - Decantação Dimensões Básicas Adotam-se decantadores lamelares de alta taxa Adota-se taxa de aplicação superficial = 120 m³/m² x dia

17 p/ Q dim = 156 L/s ou m³/dia Área necessária de decantação = m² Adotam-se dois decantadores em paralelo, de formato retangular, com: Largura útil = 5.7 m Comprimento = 10.0 m Área útil efetiva = 57.3 m² por decantador Taxa de aplicação efetiva = 118 m³/m² x dia Determinação das Dimensões do Elemento de Distribuição de Água Floculada Adota-se número de aberturas = Portanto: 20 aberturas 10 aberturas de cada lado p/ comprimento decantador = m distância entre aberturas = 1.00 m Critério de dimensionamento: Número Froude canal = Número Froude abertura Fc = Fa F = v / (g x h) 1/2 vc / va = (n x Aa) / Ac n x Aa / Ac <= 1,0 Adota-se: n x Aa / Ac = 1.0 Adota-se seção de início do canal de formato retangular com: Altura = 1.00 m Largura = 0.60 m Ac = 0.60 m² Portanto p/ n = 20 aberturas Aa = 0.03 m² p/ formato circular: Diâmetro = 0.20 m Portanto: Seção início do canal Ac = 0.60 m² Altura = 1.00 m Largura = 0.60 m Aberturas circulares com Aa = 0.03 m² Diâmetro = 0.20 m Dimensionamento da seção intermediária do canal: p/ n x Aa / Ac = 1 Aa = 0.03 m² n = 10 aberturas Ac = 0.3 m² Altura = 0.50 m Largura = 0.60 m Seção intermediária com: Ac = 0.3 m² Altura = 0.50 m Largura = 0.60 m

18 3.3 - Dimensionamento e Verificação Hidráulica dos Módulos Laminares Características dos módulos: Comprimento (l) = 100 cm Espaçamento entre laminas (esp) = 6 cm Ângulo de inclinação = 60 graus L útil = l - eh x cos α onde: L útil = L é o comprimento das lâminas (cm) eh é a projeção horizontal do espaçamento entre lâminas (cm) α é o ângulo das lâminas em relação à horizontal (graus) cm L = Lútil / esp L = cm A = Q / (F x vs) onde: A é a área útil superficial (m²) Q é a vazão de dimensionamento (m³/s) F é um fator de correção vs é a velocidade de sedimentação (m/s) Adota-se vs = adota-se vs = 1.7 cm/min ou 2.83E-04 m/s F = sen α x ( (sen α + L x cos α) / s ) onde: s = 1.3 (módulos laminares) F = 5.94 A = m² Determinação do número de canais laminares: N = (A x sen α) / (w útil x esp) w útil = N = 5.13 m 130 canais Determinação do comprimento total do decantador: C = l cos α + ( (N x esp + (N + 1) x e) / sen α ) onde: e é a espessura das placas formadoras das lâminas em (m) adota-se e = m C = 9.69 m Adota-se C = m Determinação do número de canais efetivo:

19 C = l cos α + ( (N x esp + (N + 1) x e) / sen α ) p/ C = m N efetivo = 135 canais Determinação da área efetiva: N = (A x sen α) / (w útil x esp) p/ N efetivo = 135 canais A efetiva = m² Determinação da velocidade longitudinal no interior dos elementos tubulares: vo = Q / (A efet. x sen α) vo = m/s ou 0.19 cm/s Número de Reynolds resultante a 20 graus centígrados: N R = (4 R H x vo) / ν ν = 0.01 R H = 3.16 cm N R = 237 OK Velocidade Longitudinal Crítica: vo crit. = (N R /8) 0,5 x vcs vo crit. = 5.44 x vcs vcs = (2 x ν x L) / esp vcs = vo crit. = cm/s 0.29 cm/s p/ vo = 0.19 OK Dimensionamento dos Poços de Armazenamento de Lodo Número de fileiras de poços pela largura = 2 Número de fileiras de poços pelo comprimento = 4 Largura = Comprimento = 6.3 m 10.0 m Dimensões em planta dos poços: 3.17 por 2.50 m Fundo quadrado com lado = 0.30 m

20 Declividade mínima das paredes inclinadas = 60 graus Altura dos poços = 2.48 m Dimensões finais base maior: comprimento = 3.17 m de cada poço: largura = 2.50 m base menor: lado = 0.30 m altura = 2.48 m Total de 8 poços de lodo por decantador Altura total do decantador: altura poço de lodo = distância entre poço e duto água floculada = distância entre base duto e base módulos laminares = altura dos módulos laminares = distância entre módulos e tubos de coleta = Borda livre = altura total = 2.48 m 0.50 m 0.50 m 0.87 m 0.30 m 0.40 m 5.05 m Dimensionamento das Tubulações de Coleta de Líquido Decantado Adota-se altura das tubulações em relação aos módulos laminares = 0.3 m Determinação da distância entre tubos: d max / h = 432 / v asc onde: d max é a distância máxima entre tubos (m) h é a altura em relação aos módulos laminares (m) V asc é a velocidade ascencional da água no decantador (m³/m² x dia) p/ A efetiva decantador = m² p/ 6739 m³/dia tx sup efetiva = 140 m³/m² x dia d max = 0.92 m p/ comprimento decantador = m Adota-se número de tubos = 12 Distância efetiva entre tubos = 0.83 m Portanto adotam-se: Número total de tubos = 24 Distância entre tubos = 0.83 m Diâmetro dos tubos = 100 mm 4 - Filtração Dimensões Básicas Adotam-se filtros rápidos de fluxo descendente com leito misto de areia e antracito

21 Adota-se taxa de filtração = 150 m³/m² x dia p/ Q dim = 156 L/s ou m³/dia Área total = m² Adotam-se 5 filtros em paralelo: A cada filtro = 18.0 m² Comprimento = 7.2 m Largura = 2.5 m Altura total do filtro: Adota-se: Fundo falso com difusores. Altura do fundo falso = 0.6 m Espessura da camada suporte = 0.7 m Espessura da camada filtrante = 1.2 m Lâmina de água sobre o leito filtrante = 2.0 m Borda livre = 0.5 m Altura total = 5.0 m Quantitativos para distribuição de fundo e camadas suporte e filtrante Adota-se densidade de difusores de fundo = 30 peças /m² para A filtração = 90 m² Quantidade de difusores = 2696 peças Adota-se: Espessura da camada de pedregulho = 0.7 m Espessura da camada de areia = 0.3 m Espessura da camada de antracito = 0.7 m para A filtração = 90 m² Volume de pedregulho = 72.3 m³ Volume de areia = 31.0 m³ Adota-se folga de 15 % Volume de antracito = 72.3 m³ Sistema de Lavagem a Contra-corrente Adota-se lavagem com ar e água Lavagem com água (dimensionamento do tanque de água para lavagem e das bombas de lavagem): Adota-se v ascencional para lavagem = 0.90 m/min Para área de um filtro = m² Q lavagem = 16.2 m³/min ou 270 L/s Adota-se tempo máximo de lavagem = 8 min V água filtrada necessário = 129 m³ O reservatório elevado atualmente usado para a lavagem dos filtros possui volume estimado

22 de 50 m³, o que representa apenas cerca da metada da demanda necessária para a lavagem dos filtros propostos. Portanto, adota-se lavagem direta por recalque, a ser feita por dois conjuntos motobomba (1 + 1 de reserva), cada um com capacidade para: Q recalque = 270 L/s AMT = 15 mca Potência teórica = 77 CV Potência do motor = 100 CV Esses conjuntos de recalque deverão usar como poço de sucção o reservatório de 700 m³ existente no CR ETA e atualmente utilizado como poço de sucção dos sistemas de recalque responsáveis pela adução de água tratada para o sistema de distribuição. Lavagem com ar (dimensionamento dos sopradores): Adota-se Taxa de aplicação de ar = 1.2 m 3 /min.m 2 de filtro Área de filtração = m² Vazão de ar = m³/min ou 1294 m³/h Pressão necessária = 4 mca Adotam-se dois ( de reserva) sopradores do tipo roots, próprios para o seguinte ponto de operação: Q ar = 1300 Nm³ ar/h Pressão de trabalho = 4 mca 5 - Câmara de Contato Para Condicionamento Final da Água Tratada Adota-se td = 30 min p/ Q dim = 156 L/s ou 9.36 m³/min V necessário = m³ Adota-se formato retangular com: Comprimento = 12.0 m Largura = 8.0 m Profundidade útil = 3.0 m Borda livre = 0.5 m Espaçamento entre chicanas = 1.0 m V efetivo = 288 m³ 6 - Casa de Química Armazenamento e Dosagem de Coagulante Armazenamento

23 dosagem p/ armazenamento = 30 mg/l (adotado) 156 l/s Q prod ativo = 4.68 g/s ou kg/h Para solução comercial a 40 % 400 kg/m³ Para densidade da solução comercial = 1400 kg/m³ Teor de produto ativo = 560 kg/m³ Q solução = m³/h ou 30.1 l/h Consumo diário para a dosagem média = l/dia Atualmente estão sendo implantados dois tanques estacionários verticais, cada um com volume útil de 12 m³, perfazendo total de 24 m³ decaacidade de armazenamento. Consumo mensal = litros ou 22 m³ Portanto, os tanques em implantação atendem à futura demanda mensal. Dosagem dosagem máxima = 50 mg/l (adotado) 156 l/s Q prod ativo = 7.8 g/s ou kg/h Para solução comercial a 40 % 400 kg/m³ Para densidade da solução comercial = 1400 kg/m³ Teor de produto ativo = 560 kg/m³ Q solução = m³/h ou 50.1 l/h Adotam-se duas bombas dosadoras do tipo deslocamento positivo helicoidal (1 + 1 de reserva) cada uma com capacidade para dosagem de até 50 L/h de solução comercial de sulfato e alumínio Preparo e Dosagem de Alcalinizante Adota-se o emprego de barrilha como substância alcalinizante Preparo da Solução dosagem p/ preparo = 30 mg/l (adotado) 156 l/s Q prod ativo = 4.68 g/s ou kg/h Concentração da solução de dosagem = 5 % 50 kg/m³ Pureza do produto = 90 % Q solução = m³/h ou l/h Para autonomia do tanque de preparo de 24 horas:

24 V tanque de preparo = 8986 litros Adotam-se dois tanques em paralelo para operação alternada, cada um com V útil = 10 m³. Dotados de misturadores mecânicos de eixo vertical, do tipo turbina. Dosagem Ajuste ph de coagulação: dosagem p/ aplicação = 20 mg/l (dosagem máxima adotada) 156 l/s Q prod ativo = 3.12 g/s ou kg/h Concentração da solução de dosagem = 5 % 50 kg/m³ Pureza do produto = 90 % Q solução = m³/h ou l/h Ajuste ph da água tratada: dosagem p/ aplicação = 30 mg/l (dosagem máxima adotada) 156 l/s Q prod ativo = 4.68 g/s ou kg/h Concentração da solução de dosagem = 5 % 50 kg/m³ Pureza do produto = 90 % Q solução = m³/h ou l/h Adotam-se 3 bombas dosadoras do tipo deslocamento positivo helicoidal, sendo 1 para o ajuste do ph de coagulação, 1 para o ajuste do ph da água tratada e uma de reserva comum, cada uma com capacidade para a dosagem de até 400 L/h de solução de barrilha a 5 % Armazenamento, Preparo e Dosagem de Polímero Auxiliar de Floculação dosagem = 0.2 mg/l L/s Q prod ativo = 0.0 g/s ou kg/h Adota-se solução de dosagem com concentração de 0.1 % 1.0 kg/m³ Pureza do produto comercial = 98 % Q solução = m³/h ou 115 l/h

25 Adotam-se duas bombas dosadoras do tipo deslocamento positivo helicoidal, próprias para solução de polímero, que atendam a dosagem de até 120 L/h. Adota-se equipamento automático de preparo e dosagem de polímero com capacidade para preparo de 120 L/h de polímero a 0,1 % Armazenamento e Dosagem de Hipoclorito de Sódio Armazenamento Dosagem média = 4.0 mg/l 156 l/s Consumo de cloro = 624 mg Cl / s ou 53.9 kg Cl / dia Consumo mensal = 1617 kg Cl / mês Para solução comercial a 12 % 120 kg/m³ Para densidade da solução comercial = 1200 kg/m³ Teor de produto ativo = 144 kg/m³ V solução = 11 m³ Adotam-se 2 tanques estacionários com capacidade para armazenar 5 m³ de solução concentrada de hipoclorito de sódio, cada um. Dosagem para Desinfecção: dosagem máxima = 6.0 mg/l 156 l/s Q dosagem cloro ativo = 936 mg/s ou 3.37 kg/h Q solução = m³/h ou 23.4 l/h Adotam-se 2 bombas dosadoras do tipo helicoidais (1 + 1 de reserva), com capacidade mínima de dosagem de 25 L/h Armazenamento e Dosagem de Ácido Fluossilícico Dosagem dosagem = 1.0 mg/l (adotado) l/s ou l/h Q dos = ( R x Q (l/h) x dosagem (mg/l)) / C fluoreto (mg/l) Concentração de fluoreto no ácido (C fluoreto) = 235 mg/l Relação entre peso molecular do ácido e do fluor no ácido (R) = 1.263

26 Q dos = 3.02 l/h Adotam-se 2 bombas dosadoras (1 + 1 de reserva), próprias para dosar ácido fluossilícico, que atenda a dosagem de até 3 L/h. Armazenamento Consumo diário de solução comercial = 72.4 l/dia Autononia de armazenamento = 30 dias Volume de ácido necessário = 2173 litros ou m³ Adota-se um tanque estacionário horizontal com capacidade de 3,0 m³. 7 - Tratamento de Efluentes Definição do Regime Crítico de Geração de Efluentes Efluentes Gerados na Lavagem dos Filtros Número de filtros = 5 unidades Dimensões de cada célula de lavagem : Comprimento = 7.2 m Largura = 2.5 m Área = m² Adota-se v asc para lavagem = 0.8 m/min Vazão de água p/ lavagem de um filtro (Vf) = Tempo de lavagem adotado = 14.4 m³/min 8 min Volume de água para a lavagem de um filtro (Vf) = 115 m³ Número de filtros (nf) = 5 un Carreira de filtração (cf) = 24 horas (adotado) Frequência de lavagem: f = cf (h) / nf (un) f = 4.80 horas V total diário efluente filtros = 575 m³ Número de descartes = 5 descartes/dia V por descarte = 115 m³ Efluentes Gerados nos Descartes dos Decantadores Adota-se o Emprego da Expressão:

27 Ts = [ (dos Al 2 SO 4. 0,26) + (Turbidez da água bruta x 1,5) ] Onde: dosagem de sulfato de alumínio em mg/l turbidez da água bruta em ut Ts é a produção de sólidos (g SST/m 3 de água tratada) dos sulfato de alumínio = 40.0 mg/l (adotado) Turbidez da água bruta = 500 ut (*) (*) - Adota-se média dos valores máximos dos meses do período úmido Ts = gsst/m 3 água tratada p/ volume diário de água tratada = m³/dia Ts diária = gsst/dia ou kgsst/dia Supondo que: parcela retida nos decantadores = 70 % parcela retida nos filtros = 30 % SS retido nos decantadores = SS retido nos filtros = 7174 kgss/dia 3075 kgss/dia Estimativa do volume de lodo descartado dos decantadores: Adota-se concentração dos lodos sedimentados = 10 kgss/m³ Para SS = 7174 kgss/m³ Volume diário de lodo descartado = 717 m³ Estação Elevatória dos Efluentes Descartados Vazão de efluente da lavagem dos filtros = 14 m³/min ou 240 L/s Vazão de efluente do descarte de lodo: V diário lodo = 717 m³ Para 4 descartes diários: V descarte = 179 m³ Para Q recalque bombas = 240 L/s ou 863 m³/h Tempo de descarte de lodo decantadores = 0.2 horas ou 12 minutos Adotam-se duas bombas (1 + 1 de reserva) do tipo submersíveis de eixo vertical, com capacidade para: Q recalque = 250 L/s AMT = 10 mca

28 7.3 - Dimensionamento do Sistema de Regularização de Vazão e Homogeneização dos Efluentes da lavagem dos filtros Determinação da vazão de regularização para o estabelecimento de um fluxo contínuo V total efluentes = 1293 m³/dia Qr (m³/h) = V diário ef (m³) / 24 (horas) Qr = 53.9 m³/h 15.0 l/s Dimensionamento do Volume de Regularização Necessário V lavagem de um filtro = 115 m³ Adotam-se dois descartes diários de lodo dos decantadores. Portanto: Número de descartes diários = 4 V por descarte decantador = 179 m³ Adota-se por segurança, volume de regularização igual a soma dos descartes simultâneos de um filtro e um decantador V tanque de regularização = 294 m³ Os 4 decantadores existentes e a serem desativados, possuem, cada um, volume útil de cerca de 240 m³. Portanto, duas unidades podem ser adaptadas para a função de regularização das descargas dos efluentes, atendendo com bastante folga a demanda prevista para a condição crítica de máxima geração de efluentes. Para a regularização dos efluentes, deverão ser instalados: 2 (1 + 1 de reserva) motobombas para: Q rec = 15.0 L/s AMT = 20.0 mca 2 misturadores submersíveis (um para cada tanque) Dimensionamento do Sistema de Clarificação e Adensamento dos Efluentes Adota-se taxa de aplicação superficial (ts) = 12 m³/m² x dia Vazão de regularização dos efluentes (Qr) = 15.0 L/s 1296 m³/dia Área de decantação necessária = Qr (m³/dia) / ts (m³/m²x dia) Ad = m² Para um tanque: Área necessária = m Adota-se tanque quadrado com lado igual a 10.4 m Adotam-se 4 poços de lodo com: base maior quadrada com lado = base menor quadrada com lado = inclinação de parede = 5.00 m 0.30 m 60 graus

29 altura útil = 4.10 m Adota-se um decantador com: Formato quadrado com lado = 10.0 m Altura útil na porção vertical = 2.5 m quatro poços de lodo com : base maior L = 5.00 m base menor L = 0.30 m Inclinação das paredes = 60 graus altura útil = 4.10 m borda livre com 0.3 m altura total = 6.9 Verificação como adensador: M SS aduzida ao tanque: MSS = gss/dia ou kgss/dia A decantador = m² taxa de aplicação de sólidos = kgss/m²xdia ou 4.27 kgss/m²xh Dimensionamento do Sistema de Desaguamento do Lodo Tanque de Armazenamento de Lodo Adensado Critério de dimensionamento: Adota-se capacidade para armazenar V diário de lodo gerado MSS gerado = kgsst/dia Concentração do lodo adensado = 20 kgsst/m³ ou 2 % V lodo diário = 512 m³/dia Os 4 decantadores existentes e a serem desativados, possuem, cada um, volume útil de cerca de 240 m³. Portanto, duas unidades podem ser adaptadas para a função de armazenamento do lodo, perfazendo uma capacidade total de cerca de 480 m³ que praticamente atende a demanda de armazenamento diária para condição crítica de geração de lodo adensado. Adota-se a instalação de 2 misturadores submersíveeis para a hogeneização do lodo adensado (1 em cada tanque de lodo) Dimensionamento dos Desaguadores MSS = kgss/dia concentração do lodo adensado = 20 kgss/m³ (Adotado) volume de lodo diário = 512 m³/dia

30 período de desaguamento diário = 20 h/dia (Adotado) Vazão de lodo para as centrífugas = 25.6 m³/h Adotam-se cinco desaguadores cada um com capacidade de desaguamento de: 5.0 m³ de lodo por hora, sendo que o lodo de entrada apresenta uma concentração de 20 kgss/m³. O lodo desaguado deverá apresentar uma concentração de SS de cerca de 250 kgss/m³. Os desaguadores deverão operar em paralelo, em quantidade compatível com o momento em termos de quantidade de lodo gerado. Dimensionamento das Bombas de Alimentação das Centrífugas Adotam-se 6 (5 + 1 reserva) bombas do tipo deslocamento positivo helicoidal para a alimentação das centrífugas, cada bomba deverá atender o seguinte ponto operacional: Vazão de alimentação = 5.0 m³/h Altura manometrica = 5.0 mca Polímero para a Sedimentação e Adensamento do Lodo dosagem = 2 mg/l 54.0 m³/h Q prod ativo = g/h ou kg/h Adota-se solução de dosagem com concentração de 0.1 % 1.0 kg/m³ Pureza do produto comercial = 98 % Q solução = m³/h ou 110 l/h Adotam-se duas bombas dosadoras do tipo deslocamento positivo helicoidal, próprias para solução de polímero, que atendam a dosagem de até 110 l/h. Adota-se equipamento automático de preparo e dosagem de polímero com capacidade para preparo de 100 L/h de polímero a 0,1 %. Polímero para o Desaguamento do Lodo dosagem = MSS = 5.0 g pol/kg SS kgss/dia Vazão mássica p/ centrífuga = 641 kgss/h Vazão mássica de polímero = 3203 g pol/h ou kg pol/h Adota-se solução de dosagem com concentração de 0.1 % 1.0 kg/m³ Pureza do produto comercial = 98 %

31 Q solução = m³/h ou 3268 l/h Adotam-se 6(5 + 1 reserva) bombas dosadoras do tipo deslocamento positivo helicoidal, próprias para solução de polímero, que atendam a dosagem de até 700 l/h. Adota-se equipamento automático de preparo e dosagem de polímero com capacidade para preparo de 3500 L/h de polímero a 0,1 %.