DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL E ARQUITECTURA SECÇÃO DE HIDRÁULICA E DOS RECURSOS HÍDRICOS E AMBIENTAIS MESTRADO EM ENGENHARIA CIVIL INSTALAÇÕES DE TRATAMENTO 5º ANO / 2º SEMESTRE DO ANO LECTIVO 2007/2008 TRABALHO PRÁTICO CONCEPÇÃO E DIMENSIONAMENTO DE UMA ETA 1. OBJECTIVO 1.1 - Admitindo um aglomerado populacional abastecido a partir de uma origem superficial já definida, e com todas as obras relacionadas com a captação, transporte e reserva, isto é, a adução de água bruta, e ainda o sistema de distribuição, já executadas, pretende-se analisar a qualidade da água que actualmente é distribuída e garantir o cumprimento da legislação em vigor no que respeita à qualidade da água para consumo humano, designadamente o Decreto-Lei nº 243/2001, de 5 de Setembro. 1.2 - Conforme os resultados da aferição referida, deverá, no âmbito do presente estudo, proceder-se à concepção e dimensionamento da ETA, tendo em conta os Termos de Referência explicitados no Nº 2. 1.3 - O estudo será apresentado na forma de um relatório, com uma parte escrita com a necessária descrição e justificação das soluções analisadas e das opções tomadas, e uma parte desenhada, conforme o Nº 2.7. 2. TERMOS DE REFERÊNCIA 2.1 - A população e a capitação actuais do aglomerado populacional em estudo são de 7 500 habitantes e 150 L/hab.dia, respectivamente. Não se prevê evolução populacional positiva até ao ano horizonte de projecto, que se deverá admitir de 20 anos, uma vez que, segundo as estatísticas publicadas, a taxa de crescimento tem sido praticamente nula nos últimos 10 anos. 2.2 - O local para implantação da ETA já está seleccionado e licenciado para esta utilização sem restrições de área, com geologia favorável e topografia que se desenvolve em duas plataformas com desnível de 2,50 m. 2.3 - A capacidade da ETA deverá ter em conta, apenas, as necessidades populacionais, admitindo-se que a albufeira onde é feita a captação da água, tem a necessária disponibilidade. 2.4 - Os parâmetros disponíveis de caracterização qualitativa da água na origem são apresentados no Anexo 1 e deverão ser considerados como representativos do 1º trimestre de um ano hidrológico médio. 2.5 - Pretende-se equacionar as alternativas de tratamento para produção de uma água para consumo humano, numa situação em que sejam garantidos os valores paramétricos dos vários parâmetros característicos, em conformidade com o Anexo I do Decreto-Lei nº 243/2001, de 5 de Setembro, reproduzido INSTALAÇÕES DE TRATAMENTO / TRABALHO PRÁTICO Pág. 1
no Anexo 2. 2.6 - A partir dos elementos anteriores: a) caracterizar, comentando, a qualidade da água na origem, e classificá-la de acordo com o Anexo I do Decreto-Lei nº 236/98, de 1 de Agosto, reproduzido no Anexo 2; b) conceber a solução de tratamento aplicável, através: da definição do esquema de tratamento em função dos parâmetros que exigem correcção; da definição de alternativas elegíveis de realização de cada O&PU; do dimensionamento dos órgãos de tratamento; do cálculo das perdas de carga hidráulicas nos circuitos e órgãos; da definição das áreas envolvidas e da sua implantação e arranjo funcional; da estimativa dos custos envolvidos, investimento em capital fixo e custos de exploração, com base nos elementos constantes do Anexo 3; c) abordar a problemática do tratamento e destino final das águas residuais de processo geradas na ETA; d) considerar o armazenamento e preparação das soluções e suspensões de reagentes químicos e a sua localização, tendo em conta o arranjo funcional dos órgãos de tratamento e de molde a optimizar os respectivos circuitos. 2.7 - Desenvolver a solução global seleccionada, decorrente dos números anteriores, elaborando as seguintes peças desenhadas: 1. diagrama linear; 2. perfil hidráulico; 3. disposição em planta dos órgãos de tratamento e edifícios, e respectivos circuitos de ligação. INSTALAÇÕES DE TRATAMENTO / TRABALHO PRÁTICO Pág. 2
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL E ARQUITECTURA SECÇÃO DE HIDRÁULICA E DOS RECURSOS HÍDRICOS E AMBIENTAIS MESTRADO EM ENGENHARIA CIVIL ANEXO 1 CARACTERIZAÇÃO DA ÁGUA NA ORIGEM [ESTE ANEXO É DIFERENTE PARA CADA GRUPO DE TRABALHO] INSTALAÇÕES DE TRATAMENTO / TRABALHO PRÁTICO / ANEXO 1 Pág. A1.1
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL E ARQUITECTURA SECÇÃO DE HIDRÁULICA E DOS RECURSOS HÍDRICOS E AMBIENTAIS MESTRADO EM ENGENHARIA CIVIL ANEXO I DO DECRETO-LEI Nº 236/98, DE 1 DE AGOSTO INSTALAÇÕES DE TRATAMENTO / TRABALHO PRÁTICO / ANEXO 2 Pág. A2.1
ANEXO I DO DECRETO-LEI Nº 243/2001, DE 5 DE SETEMBRO INSTALAÇÕES DE TRATAMENTO / TRABALHO PRÁTICO / ANEXO 2 Pág. A2.2
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DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL E ARQUITECTURA SECÇÃO DE HIDRÁULICA E DOS RECURSOS HÍDRICOS E AMBIENTAIS MESTRADO EM ENGENHARIA CIVIL GRÁFICO DE HALLOPEAU E DUBIN (EQUILÍBRIO CALCOCARBÓNICO DA ÁGUA) Temperatura (ºC) GRÁFICO DE EQUILÍBRIO CALCO-CARBÓNICO de J. HALLOPEAU e C. DUBIN CO 2 Livre Cálcio ph Alcalinidade mg/l CaCO 3 Alcalinidade, mg/l CaO INSTALAÇÕES DE TRATAMENTO / TRABALHO PRÁTICO / ANEXO 2 Pág. A2.5
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL E ARQUITECTURA SECÇÃO DE HIDRÁULICA E DOS RECURSOS HÍDRICOS E AMBIENTAIS MESTRADO EM ENGENHARIA CIVIL CUSTOS UNITÁRIOS PARA CÁLCULO DE ESTIMATIVAS DE INVESTIMENTOS EM CAPITAL FIXO E CUSTOS DE EXPLORAÇÃO DE ESTAÇÕES DE TRATAMENTO MARÇO 2008 Investimentos em capital fixo (ICF) 1. Construção civil 1.1 - Movimento de terras relativo à execução de lagoas... (inclui escavação, o transporte a depósito, a regularização de taludes e a regularização dos fundos) 7,5 /m 3 volume lagoa 1.2 - Revestimento de taludes com betão e malhasol... 9 /m 2 1.3 - Impermeabilização de terrenos com camada de argila de 40 a 50 cm de espessura... 1.4 - Escavação e espalhamento de produtos escavados... 7,5 /m 3 10 /m 2 área de fundo 1.5 - Betão armado... (inclui cofragens, armaduras e pintura epoxy) 375 /m 3 betão 1.6 - Edificações de piso único... 400 /m 2 área útil 1.7 - Tubagem em polietileno de alta densidade... (incluindo fornecimento, colocação, movimento de terras na abertura e fecho de valas) 200... 40 /m linear 300... 75 /m linear 2. Equipamento metalo e electromecânico 2.1 - Sistema de produção de ozono, incluindo armazenamento do oxigénio... até 50 g/h... 10 000 50 a 150 g/h... 12 600 150 a 300 g/h... 16 000 2.2 - Grupos electrocompressores para produção de ar de lavagem, incluindo tubagens e acessórios... 2.3 - Grupos elevatórios de eixo horizontal incluindo tubagens e acessórios (potência na gama 5 a 50 kw)... 500 (m 3 ar/dia) 945 a 700 /kw 2.4 - Grupos elevatórios, tipo monobloco, submersíveis, incluindo tubagens e acessórios (potência na gama 5 a 50 kw)... 1 900 a 1 250 /kw 2.5 - Bombas doseadoras de soluções de reagentes com capacidades... 2 L/s... 1 450 5 L/s... 2 295 10 L/s... 3 168 INSTALAÇÕES DE TRATAMENTO / TRABALHO PRÁTICO / ANEXO 3 Pág. A3.1
2.6 - Conjunto de electroagitador e cuba para preparação de soluções de reagentes... 55 /m 3 2.7 - Equipamento dos filtros rápidos, incluindo areia, camada de suporte, fundo do filtro, válvulas, equipamento de controlo... 6 550 /m 2 2.8 - Equipamento dos filtros lentos, incluindo areia, camada de suporte, fundo do filtro, válvulas, equipamento de controlo... 5 150 /m 2 Os custos unitários, para além do que em cada caso está indicado, incluem fornecimento e montagem, protecções anti-corrosiva e as inerentes instalações eléctricas. Custos de exploração (CE) 1. Energia 1.1 - O consumo de energia na produção do ozono é de 15 kwh/kg O 3 produzido. 1.2 - O custo médio da energia eléctrica deve ser considerado a 0,25 /kwh. 2. Reagentes 2.1 - Sulfato de alumínio (sacos de 50 kg)... 300 /t 2.2 - Cal hidratada (sacos de 22 kg)... 100 /t 2.3 - Carbonato de sódio (sacos de 25 kg)... 200 /t 2.4 - Carbonato de cálcio (sacos de 25 kg)... 170 /t 2.5 - Anidrido carbónico (reservatório em pressão de 50 kg)... 500 /t 2.6 - Hipoclorito de sódio (reservatório de 65 kg)... 307 /t 2.7 - Cloro gás (reservatório em pressão de 50 kg)... 350 /t 3. Conservação Os custos de conservação e manutenção são estimados numa base anual, em 0,5% do ICF da construção civil e em 2% do ICF do equipamento metalo e electromecânico. INSTALAÇÕES DE TRATAMENTO / TRABALHO PRÁTICO / ANEXO 3 Pág. A3.2