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SISTEMA DE TRATAMENTO DE ÁGUA E ESGOTO Me/ENG/PROF CARLOS SPARTACUS PROJETO - ETA PROJETO - ETA PROJETO - ETA PROJETO - ETA PROJETO - ETA PROJETO - ETA PROJETO - ETA PROJETO - ETA PROJETO - ETA PROJETO - ETA PROJETO - ETA PROJETO - ETA PROJETO - ETA PROJETO - ETA PROJETO - ETA PROJETO - ETA PROJETO - ETA PROJETO - ETA PROJETO - ETA PROJETO - ETA PROJETO - ETA PROJETO - ETA PROJETO - ETA PROJETO - ETA PROJETO - ETA PROJETO - ETA PROJETO - ETA1 – ESTUDO HIDROLÓGICO DO MANANCIAL PROJETO - ETA2 - DADOS DE PROJETO População: 14.000 habitantes (Dado estimado, segundo IBGE, em 2017.) Consumo per capita: 150l/hab.dia Coeficiente de máxima vazão diária: K1 = 1,2 Coeficiente de máxima vazão horária: K2 = 1,5 Cota de captação da água: 204m Cota da ETA: 231m Cota do terreno do reservatório: 245m Cota NA do reservatório: 260m PROJETO - ETA 1 – CÁLCULO DO VOLUME DIÁRIO VOL = K1.K2.C.POP VOL = 1,2.1,5.150.14000 VOL = 3.780.000 L PROJETO - ETAVolume de adução Va = 3.780.000 x 1,04 Va= 3.931.200 L OBS: Adotou-se 4,0 % para lavagem dos filtros. PROJETO - ETA VAZÕE S CAPTAÇÃO ETA Q = 52 L/s PROJETO - ETAETA - RAP Q = 50 L/s RAP- REDE DE DISTRIBUIÇÃO Q = 43,75 L/s PROJETO - ETA CAPTAÇÃO ETA RESERVATÓRI O REDE DE DISTRIBUIÇÃO T =21h T =21h T =24h 4% Q = 52 L/s Q = 50 L/s Q = 43,75 L/s PROJETO - ETA2 - DIMENSIONAMENTO DO RESERVATÓRIO V = 43,75 x 3600 x 24 x 0,001 V = 3.780 m³ V1 = (43,75 x 3600x21 x0,001) 3.780 V1 = 87,50% PROJETO - ETA Onde: C = Capacidade mínima do reservatório em m³ V1 = volume consumido na cidade durante as T horas em que funciona a adução, em % de V. V = Volume de água consumida, em m³, no dia de máximo consumo. PROJETO - ETA C mínima= 100 – 87,5 * 3780 100 Cmínima= 472,5 m³ Adotado: 475m³ PROJETO - ETA3 - Estrutura de Chegada de ÁguaBruta Qdimensionamento= 52 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 PROJETO - ETA4 - DADOS DA CALHA PARSHALL LARGURA DE 0,70m COMPRIMENTO DE 4,0m ALTURA DE 0,90m Com calha Parshall de fibra de vidro com dimensões padrão para garganta com largura de 9". PROJETO - ETA5 - Floculação tempo de detenção hidráulico: 30minp/ Qdim 52L/s = 3,12m³/min Vtotal = 3,12 . 30 Vtotal= 93,6m³ PROJETO - ETAAdotam-se 2 conjuntos em paralelo, cada um com 4 câmaras em série: VOLUME DO CONJUNTO = 45 m³ VOLUME DA CÂMERA = 11 m³ LADO = 2,2 m PROFUNDIDADE ÚTIL = 2,4 m FOLGA = 0,3m PROJETO - ETA 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. OBS: PROJETO - ETA6 - Decantação 6.1 - DimensõesBásicas Adotam-se decantadores lamelares de alta taxa Adota-se taxa de aplicaçãosuperficial 120 m³/m² x dia PROJETO - ETA Qdim= 52L/s ou 4493m³/dia Área = 4493 / 120 Área necessária dedecantação = 38m² DECANTADOR DECANTADOR DECANTADOR PROJETO - ETAAdotam-se dois decantadores em paralelo, de formato retangular, com: Largura útil = 4.0m Comprimento = 5.0m Área útil efetiva = 20.0 m² pordecantador Taxa de aplicação efetiva= 225 m³/m² xdia PROJETO - ETA6.2 - Determinação das Dimensões do Elemento de Distribuição de Água Floculada Adota-se número de aberturas = 10 aberturas Portanto: 5 aberturas de cada lado Comprimento de decantador = 5.00m distância entre aberturas = 1.00m Qvazão 1m 5m QQ H = 1m B = 0,6m PROJETO - ETACritério de dimensionamento: Número Froude canal = Número Froude= F (abertura) Fc=Fa F= (n x Aa)/Ac n x Aa / Ac<=1,0Adota-se: n xAa/Ac= 1.0 PROJETO - ETAA = 0,6 m² Portanto p/n=10 aberturas Aa = 0.06m² p/formato circular: Diâmetro= 0.28m PROJETO - ETAPortanto: Seção início do canal Ac = 0.60 m² x 1,00 m Altura =1 m Largura = 0,60m Aberturas circulares com Aa = 0,06 m² Diâmetro = 0,28 m PROJETO - ETADimensionamento da seção intermediária do canal: Aa = 0.06m² N = 5 Abertura Atotal = 0,3m² PROJETO - ETADimensionamento e Verificação Hidráulica dos Módulos Laminares Comprimento = 100 cm Espaçamento entre lâminas = 6 cm Inclinação = 60 graus PROJETO - ETA Lútil = L – eH.cosθ L é o comprimento das lâminas(cm) eh é a projeção horizontal do espaçamento entre lâminas (cm) θé o ângulo das lâminas em relação à horizontal (graus) Lútil= 96.54cm PROJETO - ETADimensionamento dos Poços de Armazenamento de Lodo Número de fileiras de poços pela largura= 2 Número de fileiras de poços pelo comprimento= 2 Largura= 4.3m Comprimento= 5.0m PROJETO - ETADimensões em planta dos poços: 2.15m por 2.50m Fundo quadrado com lado = 0.30m Decl. mínima das paredes de 60 graus PROJETO - ETA PROJETO - ETADimensionamento das Tubulações de Coleta de Líquido Decantado Adota-se altura das tubulações em relação aos módulos laminares= 0.3m Determinação da distância entre tubos: dmax / h = 432 / vasc dmax é a distânciamáxima entre tubos(m) h é a altura em relação aos módulos laminares (m) Vasc é a velocidade ascencional da água no decantador (m³/m² x dia) PROJETO - ETAAefet-decantador = 19m² Q = 2.247m³/dia Tefet = 225 m³/m².dia Distmax = 0,83m Comprimento = 5m PROJETO - ETAAdota-se 8 tubos Dist = 0,63m Obs: Total de 16 tubos ( duas ) D = 100mm 0,63m PROJETO - ETAFiltração DimensõesBásicas Adotam-se filtros rápidos de fluxo descendente com leito misto de areia e antracito. Q = 2.247m³/dia Tefet = 225 m³/m².dia Area = 32 m² PROJETO - ETA Adota-se 5 filtros: Area = 32/5 Area = 6,4 m² Comprimento = 3,2m Largura = 2m PROJETO - ETAAdota-se: Fundo falso com difusores Altura = 0,6m Espessura da camada suporte = 0,7m Espessura da camada filtrante = 1,0m Lâmina de água sobre o leito filtrante = 2,2m Borda livre = 0,5m Altura total = 0,6+0,7+1,0+2,2+0,5 = 5,0m PROJETO - ETAQuantitativos para distribuição de fundo e camadas suporte e filtrante Adota-se densidade de difusores denfis= 30 peças/m² Afiltração= 32m² Total = 960 peças PROJETO - ETAEspessura da camada de difusores: Espessura da camada de pedregulho = 0,7m Espessura da camada de areia = 0,3m Espessura da camada de antracito = 0,7m Antracito – carvão mineral PROJETO - ETA Vol pedregulho = 28,8.0,7.1,15 = 23,2 m³ Vol areia = 28,8.0,3.1,15 = 9,9 m³ Vol antracito = 28,8.0,7.1,15 = 23,2 m³ Obs: adota-se folga de 15% PROJETO - ETA PROJETO - ETA PROJETO - ETA PROJETO - ETA PROJETO - ETA PROJETO - ETASistema 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): Velocidade = 0,9 m/min Area do filtro = 5,76 m² Qlavagem = 0,9.5,76 Qlavagem = 5,2 m³/min PROJETO - ETAQlavagem = 5,2 m³/min ou Qlavagem = 87 l/s Tempo de lavagem = 8 min Volume água filtrada = 41 m³ Obs: O reservatório para lavagem dos filtros, tem que ser estimado em 50 m³ 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. PROJETO - ETALavagem com ar (dimensionamento dos sopradores): Taxa de ar = 1,2 m3/min.m2 Vazão de ar =6,91 m3 /min ou 415 m3/h Area do filtro = 5,76 m² Pressão necessária = 4 mca Obs: sempre adota-se um de reserva PROJETO - ETA Câmara de contato para condicionamento da água tratada T = 30 min Qdim= 52 l/s = 3,12 m³/min Volume necessário = 93,6 m³ PROJETO - ETAComprimento = 8m Largura = 4m Profundidade útil = 3m Borda livre = 0,5m Espaçamento entre chicanas = 1m Vol-efetivo = 96m³ PROJETO - ETAComprimento = 8m Largura = 4m Profundidade útil = 3m Borda livre = 0,5m Espaçamento entre chicanas = 1m Vol-efetivo = 96m³ PROJETO - ETACasa Química: ( Armazenamento) Dosagem p/ armazenamento = 30mg/l Q = 52 l/s (vazão de projeto) Q prodativo = 1,5 g/s ou 5,4 kg/h Para solução comercial = 40% 400kg/m Densidade solução comercial = 1.400 kg/m³ Teor de produto ativo = 560 kg/m² PROJETO - ETAQsolução =0,010m³/h ou 9,6 l/h Consumo diário para adosagem média= 231,4 l/dia Atualmente estão sendo implantados dois tanques estacionários verticais, cada um com volume útil de 12 m³, um total de 24 m³ de capacidade de armazenamento. Consumomensal = 6.943 litros ou 7m³ Obs: os tanques atende por mais de 3 meses PROJETO - ETADosagem: Dosagem máxima = 50 mg/l ( adotado ) Q = 52 l/s ( vazão de projeto ) Qproduto = 2,5 g/s ou 9 kg/h PROJETO - ETASolução comercial 40% 400 kg/m³ Densidade da solução comercial = 1400 kg/m³ Teor de produto ativo = 560 kg/m³ Qsolução = 0,016 m³/h ou 16,1 l/h 02 bombas de vazão 20 L/h de solução comercial de sulfato de alumínio. ( uma de reserva) PROJETO - ETAPreparo e Dosagem de Alcalinizante Adota-se o emprego de barrilha como substância alcalinizante. Preparo da solução: Dosagem para preparo = 30 mg/l ( adotado) Q = 52 l/s ( vazão de projeto ) Concentração da solução = 5% para 50 kg/m³ PROJETO - ETAPureza do produto = 90% Qsolução = 0,120 m³/h ou 120 l/h Produto para uma autonomia de 24h Volume do tanque = 120 . 24 Volume do tanque = 2.880 l Adota-se dois tanques paralelos de 3.000 l PROJETO - ETADosagem: ph de coagulação Dosagem para aplicação = 20 mg/l ( adotada, é a máxima ) Q = 52 l/s ( vazão de projeto ) Qprodativo = 1 g/s = 3,6 kg/h Concentração de 5% para 50kg/ m³ Pureza = 90% Qproduto = 0,080 m³/s = 80 l/h PROJETO - ETADosagem: ph da água tratada Dosagem para aplicação = 30 mg/l ( adotada, é a máxima ) Q = 52 l/s ( vazão de projeto ) Qprodativo = 1,5 g/s = 5,4 kg/h Concentração de 5% para 50kg/ m³ Pureza = 90% Qproduto = 0,120 m³/s = 120 l/h PROJETO - ETA 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 %. PROJETO - ETA Armazenamento, Preparo e Dosagem de Polímero Auxiliar deFloculação Q = 52 l/s ( vazão de projeto ) Qprodativo = 0,001 g/s = 0,036 kg/h Concentração de 0,1% para 1kg/ m³ Pureza = 98% Qproduto = 0,037 m³/s = 37 l/h Dosagem para aplicação = 0,2 mg/l ( adotada, é a máxima ) PROJETO - ETA 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 %. PROJETO - ETA Q = 52 l/s ( vazão de projeto ) Qprodativo = 0,001 g/s = 0,036 kg/h Concentração de 0,1% para 1kg/ m³ Pureza = 98% Qproduto = 0,037 m³/s = 37 l/h Dosagem para aplicação = 0,2 mg/l ( adotada, é a máxima ) PROJETO - ETA Armazenamento, Preparo e Dosagem de Polímero Auxiliar deFloculação Q = 52 l/s ( vazão de projeto ) Qprodativo = 200 mg de Cl/s = 17,3 kg de Cl/dia Concentração de 12% para 120kg/m³ Consumo por mês = 520 kg/mês Dosagem para aplicação = 4 mg/l ( adotada ) PROJETO - ETA Densidade do produto = 1200 kg/m³ Teor de produto ativo = 144 kg/m³ Vsolução = 4 m³ Adota-se 1 tanque estacionário com capacidade para armazenar 5 m³ de solução concentrada de hipoclorito de sódio. PROJETO - ETA Q = 52 l/s ( vazão de projeto ) Qprodativo = 200 mg de Cl/s = 17,3 kg de Cl/dia Concentração de 12% para 120kg/m³ Consumo por mês = 520 kg/mês Dosagem para aplicação = 4 mg/l ( adotada ) PROJETO - ETA Q = 52 l/s ( vazão de projeto ) Qprodativo = 300 mg/s = 1,08 kg/h = 7,51 l/s Dosagem para aplicação = 6 mg/l ( adotada ) Dosagem para Desinfecção: Adotam-se 2 bombas dosadoras do tipo helicoidais (1 + 1 de reserva), com capacidade mínima de dosagem de 10 L/h PROJETO - ETA Q = 52 l/s ( vazão de projeto ) Qconcentração de fluoreto no ácido = 235 mg/l Relação entre peso molecular do ácido e do fluor no ácido(R)= 1.263 Dosagem para aplicação = 1 mg/l ( adotada ) Adotam-se 2 bombas dosadoras do tipo helicoidais (1 + 1 de reserva), com capacidade mínima de dosagem de 1 L/h Armazenamento e Dosagem de Ácido Fluossilício Dosagem PROJETO - ETAArmazenamento Consumo diário de solução comercial = 24 l/dia Autonomia = 30 dias Total = 720 l/mês Adota-se Total = 1 m³ /mês PROJETO - ETATratamento de Efluente Definição do Regime Crítico de Geração de Efluentes Efluentes Gerados na Lavagem dosFiltros Número de Filtros = 5 filtros Comprimento = 3,3m Largura = 1,75m Área = 5,76m² PROJETO - ETAAdota-se Vazão para lavagem = 0.8m/min Vazão de água p/ lavagem de umfiltro(Vf)=4,6m³/min Tempo de lavagemadotado= 8min Volume de água: 1 filtro(Vf)= 37 m³ Número de filtros(nf)= 5un Carreira de filtração(cf)= 24horas Frequencia de lavagem = 24/5 = 4,8 h/a cada filtro PROJETO - ETAEfluentes Gerados nos Descartes dos Decantadores Adota-se o Emprego da Expressão: Ts = [ (dos Al2SO4. 0,26) + (Turbidez da água bruta x 1,5) ] Onde: dosagemde sulfato de alumínio em mg/L turbidez da água bruta emuT Ts é a produção de sólidos (g SST/m3de água tratada) PROJETO - ETA sulfato de alumínio= 40.0 mg/L (adotado) Turbidez da águabruta = 500 uT(*) (*) - Adota-se média dos valores máximos dos meses Período úmido Ts= 760.4 gSST/m3 água tratada p/volumediário de água tratada= 4320m³/dia Tsdiária= 3.284.928gSST/dia ou 3285 kgSST/dia PROJETO - ETASupondo que: parcela retida nos decantadores = 70% parcela retida nos filtros = 30%SS retido nos decantadores = 2299kgSS/dia SS retido nos filtros = 985kgSS/dia PROJETO - ETAEstimativa do volume de lodo descartado dos decantadores: Adota-se concentração lodos sedimentados = 10kgSS/m³ Para SS= 2299kgSS/m³ Volume diário de lodo descartado = 230m³ PROJETO - ETAEstação Elevatória dos EfluentesDescartados Vazão do Efluente = 5m³/min = 77 l/s Vazão do Efluente do Descarte do Lodo: Volume diário de lodo descartado = 230m³ Para 04 descarte diário = 57,5m³ Vazão do Efluente = 5m³/min = 77 l/s PROJETO - ETATempo de Bombeamento Adotam-se duas bombas (1 + 1 de reserva) do tipo submersíveis de eixo vertical, com capacidade para: Qrecalque = 80L/s AMT= 10mca PROJETO - ETADimensionamento 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 totalefluentes = 414m³/dia Volume diário ( 24h) PROJETO - ETADimensionamento do Volume de Regularização Necessário V lavagem de um filtro= 37m³ Adotam-se: dois descartes diários de lodo dos decantadores. Número de descartes diários = 4 V por descartedecantador = 57m³ Adota-se por segurança, volume de regularização igual a soma dos descartes simultâneos de um filtro e um decantador PROJETO - ETAV tanque deregularização= 94m³ 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 Bombas ( 1+1 de reserva) moto-bomba: Qrec = 5,0l/s AMT = 20 mca 1 misturador submersível PROJETO- ETADimensionamento do Sistema de Clarificação e Adensamento dosEfluentes Adota-se taxa de aplicação superficial(ts) = 12 m³/m² x dia Vazão de regularização dos efluentes. (Qr)= 5.0L/s 432m³/dia Área de decantação necessária = Qr (m³/dia) / ts (m³/m²xdia) PROJETO - ETAA = 36 m² Quadrada de lado = 6m Adota-de 04 poços de lodo: Dimensões: Base maior = 3m Base menor = 0,3m Declividade = 60 graus Altura útil = 2,5m PROJETO - ETADimensionamento 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 MSSgerado = 3285kgSST/dia Concentração do lodo adensado = 20kgSST/m³ ou 2%V lododiário = 164m³/dia PROJETO - ETAOs 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 PROJETO - ETADimensionamento dos Desaguadores MSS= 3285kgSS/dia concentração do lodoadensado= 20kgSS/m³ (Adotado)volumede lododiário= 164m³/dia período de desaguamentodiário = 16h/dia (Adotado) Vazão de lodo para as centrífugas= 10,3m³/h PROJETO - ETAAdotam-se: 02 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. PROJETO - ETADimensionamento 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 = 5.0m³/h Altura manometrica = 5.0mca PROJETO - ETAPolímero para a Sedimentação e Adensamento do Lodo Adota-se solução dedosagem com concentração de 0.1% 1.0kg/m³ Pureza do produtocomercial= 98% Qsolução = 0.037m³/h ou 37l/h PROJETO - ETAAdotam-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 %. PROJETO - ETAPolímero para o Desaguamento do Lodo dosagem= 5.0 g pol/kgSS MSS= 3285kgSS/dia Vazão mássica p/centrífuga= 205kgSS/h Vazão mássica depolímero= 1027g pol/h ou 1.027 kgpol/h Adota-se solução dedosagem comconcentração de 0.1% 1.0kg/m³ Pureza do produto comercial= 98% Qsolução = 1.047m³/h ou1047l/h PROJETO - ETAAdotam-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 %. PROJETO - ETA Fim do Projeto
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