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 polegadasCapacidade de medição de vazão de até 250 L/sGradiente de velocidade para mistura rápida de cerca de 600 s-1

Portanto: um canal com: Largura = 0.7 mComprimento = 4.0 mAltura = 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 mProfundidade útil = 2.4 mBorda livre = 0.3 m

Dimensões finais:2 conjuntos formados, cada um, por 4 câmaras em série com:

Lado = 2.2 mProfundidade útil = 2.4 mBorda livre = 0.3 m

Cada câmara deverá ser equipada com um floculador mecânico com turbina de fluxo axialcapaz de imprimir à massa líquida gradiante máximo de velocidade da ordem de 80 s-1, sendodotado de inversor de frequência para variação de sua rotação.

3 - Decantação

3.1 - Dimensões Básicas

Adotam-se decantadores lamelares de alta taxa

Adota-se taxa de aplicação superficial = 120 m³/m² x dia

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 mComprimento = 5.0 mÁrea útil efetiva = 18.7 m² por decantadorTaxa de aplicação efetiva = 116 m³/m² x dia

3.2 - Determinação das Dimensões do Elemento de Dis tribuição de Água Floculada

Adota-se número de aberturas = 10 aberturas

Portanto: 5 aberturas de cada lado

p/ comprimento decantador = 5.00 mdistância 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 mLargura = 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 m²Altura = 1.00 mLargura = 0.60 m

Aberturas circulares com Aa = 0.06 m²Diâmetro = 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 mLargura = 0.60 m

Seção intermediária com: Ac = 0.3 m²Altura = 0.50 mLargura = 0.60 m

3.3 - Dimensionamento e Verificação Hidráulica dos Módulos Laminares

Características dos módulos: Comprimento (l) = 100 cmEspaçamento entre laminas (esp) = 6 cmÂngulo de inclinação = 60 graus

L útil = l - eh x cos α

onde: 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)

L útil = 96.54 cm

L = Lútil / esp L = 16.09 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 correçãovs 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 = 14.86 m²

Determinação do número de canais laminares:

N = (A x sen α) / (w útil x esp)

w útil = 3.13 m

N = 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 = 0.001 m

C = 5.33 m

Adota-se C = 5.00 m

Determinação do número de canais efetivo:

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 = 13.86 m²

Determinação da velocidade longitudinal no interior dos elementos tubulares:

vo = Q / (A efet. x sen α)

vo = 0.002083 m/s ou 0.21 cm/s

Número de Reynolds resultante a 20 graus centígrado s:

NR = (4 RH x vo) / ν ν = 0.01

RH = 3.16 cm

NR = 263 OK

Velocidade Longitudinal Crítica:

vo crit. = (NR/8)0,5 x vcs

vo crit. = 5.74 x vcs

vcs = (2 x ν x L) / esp

vcs = 0.054 cm/s

vo crit. = 0.31 cm/s

p/ vo = 0.21 OK

3.4 - Dimensionamento dos Poços de Armazenamento de Lodo

Número de fileiras de poços pela largura = 2Número de fileiras de poços pelo comprimento = 2

Largura = 4.3 mComprimento = 5.0 m

Dimensões em planta dos poços: 2.17 por 2.50 m

Fundo quadrado com lado = 0.30 m

Declividade mínima das paredes inclinadas = 60 graus

Altura dos poços = 1.91 m

Dimensões finais base maior: comprimento = 2.50 mde cada poço: largura = 2.17 m

base menor: lado = 0.30 maltura = 1.91 mTotal de 4 poços de lodo por decantador

Altura total do decantador:altura poço de lodo = 1.91 mdistância entre poço e duto água floculada = 0.50 mdistância entre base duto e base módulos laminares = 0.50 maltura dos módulos laminares = 0.87 mdistância entre módulos e tubos de coleta = 0.30 mBorda livre = 0.40 maltura total = 4.48 m

3.5 - Dimensionamento das Tubulações de Coleta de L íquido 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 = 13.86 m²p/ Q = 2160 m³/diatx 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 = 16Distância entre tubos = 0.63 mDiâmetro dos tubos = 100 mm

4 - Filtração

4.1 - Dimensões Básicas

Adotam-se filtros rápidos de fluxo descendente com leito misto de areia e antracito

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 m²Comprimento = 3.29 mLargura = 1.75 m

Altura total do filtro:

Adota-se: Fundo falso com difusores. Altura do fundo falso = 0.6 mEspessura da camada suporte = 0.7 mEspessura da camada filtrante = 1.0 mLâmina de água sobre o leito filtrante = 2.2 mBorda livre = 0.5 mAltura 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 mEspessura da camada de areia = 0.3 mEspessura da camada de antracito = 0.7 m

para A filtração = 28.8 m²

Volume de pedregulho = 23.2 m³Volume de areia = 9.9 m³ Adota-se folga de 15 %Volume de antracito = 23.2 m³

4.2 - Sistema de Lavagem a Contra-corrente

Adota-se lavagem com ar e água

Lavagem com água (dimensionamento do tanque de água para lavagem e d as 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

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 m3/min.m2 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 ( 1 + 1 de reserva) sopradores do tipo roots, próprios para o seguinteponto de operação:Q ar = 450 Nm³ ar/hPressão 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 mLargura = 4.0 mProfundidade útil = 3.0 mBorda livre = 0.5 mEspaçamento entre chicanas = 1.0 mV efetivo = 96 m³

6 - Casa de Química

6.1 - Armazenamento e Dosagem de Coagulante

Armazenamento

dosagem p/ armazenamento = 30 mg/l (adotado)Q = 50 l/s

Q prod ativo = 1.5 g/s ou 5.4 kg/h

Para solução comercial a 40 % 400 kg/m³Para densidade da solução comercial = 1400 kg/m³Teor de produto ativo = 560 kg/m³

Q solução = 0.010 m³/h ou 9.6 l/h

Consumo diário para a dosagem média = 231.4 l/dia

Atualmente estão sendo implantados dois tanques estacionários verticais, cada um comvolume 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)Q = 50 l/s

Q prod ativo = 2.5 g/s ou 9 kg/h

Para solução comercial a 40 % 400 kg/m³Para densidade da solução comercial = 1400 kg/m³Teor de produto ativo = 560 kg/m³

Q solução = 0.016 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.

6.2 - Preparo e Dosagem de Alcalinizante

Adota-se o emprego de barrilha como substância alcalinizante

Preparo da Solução

dosagem p/ preparo = 30 mg/l (adotado)Q = 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 = 0.120 m³/h ou 120.0 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

Ajuste pH de coagulação:

dosagem p/ aplicação = 20 mg/l (dosagem máxima adotada)Q = 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 = 0.080 m³/h ou 80.0 l/h

Ajuste pH da água tratada:

dosagem p/ aplicação = 30 mg/l (dosagem máxima adotada)Q = 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 = 0.120 m³/h ou 120.0 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 pHda 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 %.

6.3 - Armazenamento, Preparo e Dosagem de Polímero Auxiliar de Floculação

dosagem = 0.2 mg/l

Q = 50.0 L/s

Q prod ativo = 0.0 g/s ou 0.036 kg/h

Adota-se solução de dosagem com concentração de 0.1 % 1.0 kg/m³

Pureza do produto comercial = 98 %

Q solução = 0.037 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 %.

6.4 - Armazenamento e Dosagem de Hipoclorito de Só dio

Armazenamento

Dosagem média = 4.0 mg/l

Q = 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/m³Para densidade da solução comercial = 1200 kg/m³Teor de produto ativo = 144 kg/m³

V solução = 4 m³

Adota-se 1 tanque estacionário com capacidade para armazenar 5 m³ desolução concentrada de hipoclorito de sódio.

Dosagem para Desinfecção:

dosagem máxima = 6.0 mg/l

Q = 50 l/s

Q dosagem cloro ativo = 300 mg/s ou 1.08 kg/h

Q solução = 0.0075 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

6.5 - Armazenamento e Dosagem de Ácido Fluossilícic o

Dosagem

dosagem = 1.0 mg/l (adotado)

Q = 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) = 1.263

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

Consumo diário de solução comercial = 0.0 l/dia

Autononia de armazenamento = 30 dias

Volume de ácido necessário = 0 litros ou 0.000 m³

Adota-se um tanque estacionário horizontal com capacidade de 1,0 m³.

7 - Tratamento de Efluentes

7.1 - Definição do Regime Crítico de Geração de Efl uentes

Efluentes Gerados na Lavagem dos Filtros

Número de filtros = 5 unidades

Dimensões de cada célula de lavagem : Comprimento = 3.3 mLargura = 1.75 mÁrea = 5.76 m²

Adota-se v asc para lavagem = 0.8 m/min

Vazão de água p/ lavagem de um filtro (Vf) = 4.6 m³/min

Tempo de lavagem adotado = 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 m³Número de descartes = 5 descartes/diaV por descarte = 37 m³

Efluentes Gerados nos Descartes dos Decantadores

Adota-se o Emprego da Expressão:

Ts = [ (dos Al2SO4 . 0,26) + (Turbidez da água bruta x 1,5) ]

Onde: dosagem de sulfato de alumínio em mg/Lturbidez da água bruta em uTTs é a produção de sólidos (g SST/m3 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 = 760.4 gSST/m3 água tratada

p/ volume diário de água tratada = 4320 m³/dia

Ts diária = 3284928 gSST/dia ou 3285 kgSST/dia

Supondo que:parcela retida nos decantadores = 70 %parcela retida nos filtros = 30 %

SS retido nos decantadores = 2299 kgSS/dia

SS retido nos filtros = 985 kgSS/dia

Estimativa do volume de lodo descartado dos decanta dores:

Adota-se concentração dos lodos sedimentados = 10 kgSS/m³

Para SS = 2299 kgSS/m³

Volume diário de lodo descartado = 230 m³

7.2 - 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/sAMT = 10 mca

7.3 - Dimensionamento do Sistema de Regularização d e Vazão e Homogeneização dos Efluentes da lavagem dos fi ltros

Determinação da vazão de regularização para o estab elecimento de um fluxo contínuo

V total efluentes = 414 m³/dia

Qr (m³/h) = V diário ef (m³) / 24 (horas)

Qr = 17.3 m³/h 4.8 l/s

Dimensionamento do Volume de Regularização Necessár io

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 decerca 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 mca1 misturador submersível

7.4 - 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 = 3.00 mbase menor quadrada com lado = 0.30 minclinação de parede = 60 grausaltura útil = 2.40 m

Adota-se um decantador com:

Formato quadrado com lado = 6.0 mAltura útil na porção vertical = 2.5 m

quatro poços de lodo com :base maior L = 3.00 mbase menor L = 0.30 mInclinação das paredes = 60 grausaltura útil = 2.40 m

borda livre com 0.3 maltura total = 5.2

Verificação como adensador:

M SS aduzida ao tanque:

MSS = 3284928 gSS/dia ou 3285 kgSS/dia

A decantador = 36.00 m²

taxa de aplicação de sólidos = 91.25 kgSS/m²xdia ou 3.80 kgSS/m²xh

7.5 - 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 decerca 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 de20 kgSS/m³. O lodo desaguado deverá apresentar uma concentração de SS de cerca de

250 kgSS/m³.

Os 2 desaguadores deverão operar em paralelo, em quantidade compatível como momento em termos de quantidade de lodo gerado.

Dimensionamento das Bombas de Alimentação das Centr ífugas

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/hAltura manometrica = 5.0 mca

Polímero para a Sedimentação e Adensamento do Lodo

dosagem = 2 mg/l

Q = 18.0 m³/h

Q prod ativo = 36.0 g/h ou 0.036 kg/h

Adota-se solução de dosagem com concentração de 0.1 % 1.0 kg/m³

Pureza do produto comercial = 98 %

Q solução = 0.037 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 = 5.0 g pol/kg SS

MSS = 3285 kgSS/dia

Vazão mássica p/ centrífuga = 205 kgSS/h

Vazão mássica de polímero = 1027 g pol/h ou 1.027 kg pol/h

Adota-se solução de dosagem com concentração de 0.1 % 1.0 kg/m³

Pureza do produto comercial = 98 %

Q solução = 1.047 m³/h ou 1047 l/h

Adotam-se 3 (2 + 1 reserva) bombas dosadoras do tipo deslocamento positivo helicoidal, própriaspara 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 %.

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 péCapacidade de medição de vazão de até 450 L/sGradiente de velocidade para mistura rápida de cerca de 750 s-1

Portanto: um canal com: Largura = 1.0 mComprimento = 6.0 mAltura = 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 = 280.8 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 mProfundidade útil = 3.5 mBorda livre = 0.3 m

Dimensões finais:2 conjuntos formados, cada um, por 4 câmaras em série com:

Lado = 3.2 mProfundidade útil = 3.5 mBorda livre = 0.3 m

Cada câmara deverá ser equipada com um floculador mecânico com turbina de fluxo axialcapaz de imprimir à massa líquida gradiante máximo de velocidade da ordem de 80 s-1, sendodotado de inversor de frequência para variação de sua rotação.

3 - Decantação

3.1 - Dimensões Básicas

Adotam-se decantadores lamelares de alta taxa

Adota-se taxa de aplicação superficial = 120 m³/m² x dia

p/ Q dim = 156 L/s ou 13478.4 m³/dia

Área necessária de decantação = 112.32 m²

Adotam-se dois decantadores em paralelo, de formato retangular, com:Largura útil = 5.7 mComprimento = 10.0 mÁrea útil efetiva = 57.3 m² por decantadorTaxa de aplicação efetiva = 118 m³/m² x dia

3.2 - Determinação das Dimensões do Elemento de Dis tribuição de Água Floculada

Adota-se número de aberturas = 20 aberturas

Portanto: 10 aberturas de cada lado

p/ comprimento decantador = 10.00 mdistância 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 mLargura = 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 m²Altura = 1.00 mLargura = 0.60 m

Aberturas circulares com Aa = 0.03 m²Diâmetro = 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 mLargura = 0.60 m

Seção intermediária com: Ac = 0.3 m²Altura = 0.50 mLargura = 0.60 m

3.3 - Dimensionamento e Verificação Hidráulica dos Módulos Laminares

Características dos módulos: Comprimento (l) = 100 cmEspaçamento entre laminas (esp) = 6 cmÂngulo de inclinação = 60 graus

L útil = l - eh x cos α

onde: 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)

L útil = 96.54 cm

L = Lútil / esp L = 16.09 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 correçãovs 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 = 46.38 m²

Determinação do número de canais laminares:

N = (A x sen α) / (w útil x esp)

w útil = 5.13 m

N = 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 = 0.001 m

C = 9.69 m

Adota-se C = 10.00 m

Determinação do número de canais efetivo:

C = l cos α + ( (N x esp + (N + 1) x e) / sen α )

p/ C = 10.00 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 = 47.98 m²

Determinação da velocidade longitudinal no interior dos elementos tubulares:

vo = Q / (A efet. x sen α)

vo = 0.001877 m/s ou 0.19 cm/s

Número de Reynolds resultante a 20 graus centígrado s:

NR = (4 RH x vo) / ν ν = 0.01

RH = 3.16 cm

NR = 237 OK

Velocidade Longitudinal Crítica:

vo crit. = (NR/8)0,5 x vcs

vo crit. = 5.44 x vcs

vcs = (2 x ν x L) / esp

vcs = 0.054 cm/s

vo crit. = 0.29 cm/s

p/ vo = 0.19 OK

3.4 - Dimensionamento dos Poços de Armazenamento de Lodo

Número de fileiras de poços pela largura = 2Número de fileiras de poços pelo comprimento = 4

Largura = 6.3 mComprimento = 10.0 m

Dimensões em planta dos poços: 3.17 por 2.50 m

Fundo quadrado com lado = 0.30 m

Declividade mínima das paredes inclinadas = 60 graus

Altura dos poços = 2.48 m

Dimensões finais base maior: comprimento = 3.17 mde cada poço: largura = 2.50 m

base menor: lado = 0.30 maltura = 2.48 mTotal de 8 poços de lodo por decantador

Altura total do decantador:altura poço de lodo = 2.48 mdistância entre poço e duto água floculada = 0.50 mdistância entre base duto e base módulos laminares = 0.50 maltura dos módulos laminares = 0.87 mdistância entre módulos e tubos de coleta = 0.30 mBorda livre = 0.40 maltura total = 5.05 m

3.5 - Dimensionamento das Tubulações de Coleta de L íquido 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 = 47.98 m²p/ Q = 6739 m³/diatx sup efetiva = 140 m³/m² x dia

d max = 0.92 m

p/ comprimento decantador = 10.00 m

Adota-se número de tubos = 12

Distância efetiva entre tubos = 0.83 m

Portanto adotam-se: Número total de tubos = 24Distância entre tubos = 0.83 mDiâmetro dos tubos = 100 mm

4 - Filtração

4.1 - Dimensões Básicas

Adotam-se filtros rápidos de fluxo descendente com leito misto de areia e antracito

Adota-se taxa de filtração = 150 m³/m² x dia

p/ Q dim = 156 L/s ou 13478.4 m³/dia

Área total = 89.856 m²

Adotam-se 5 filtros em paralelo: A cada filtro = 18.0 m²Comprimento = 7.2 mLargura = 2.5 m

Altura total do filtro:

Adota-se: Fundo falso com difusores. Altura do fundo falso = 0.6 mEspessura da camada suporte = 0.7 mEspessura da camada filtrante = 1.2 mLâmina de água sobre o leito filtrante = 2.0 mBorda livre = 0.5 mAltura 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 mEspessura da camada de areia = 0.3 mEspessura da camada de antracito = 0.7 m

para A filtração = 90 m²

Volume de pedregulho = 72.3 m³Volume de areia = 31.0 m³ Adota-se folga de 15 %Volume de antracito = 72.3 m³

4.2 - Sistema de Lavagem a Contra-corrente

Adota-se lavagem com ar e água

Lavagem com água (dimensionamento do tanque de água para lavagem e d as bombas de lavagem):

Adota-se v ascencional para lavagem = 0.90 m/min

Para área de um filtro = 17.97 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

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/sAMT = 15 mcaPotência teórica = 77 CVPotência do motor = 100 CV

Esses conjuntos de recalque deverão usar como poço de sucção o reservatório de 700 m³existente no CR ETA e atualmente utilizado como poço de sucção dos sistemas de recalqueresponsáveis 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 m3/min.m2 de filtro

Área de filtração = 17.97 m²

Vazão de ar = 21.57 m³/min ou 1294 m³/h

Pressão necessária = 4 mca

Adotam-se dois ( 1 + 1 de reserva) sopradores do tipo roots, próprios para o seguinteponto de operação:Q ar = 1300 Nm³ ar/hPressão 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 = 280.8 m³

Adota-se formato retangular com: Comprimento = 12.0 mLargura = 8.0 mProfundidade útil = 3.0 mBorda livre = 0.5 mEspaçamento entre chicanas = 1.0 mV efetivo = 288 m³

6 - Casa de Química

6.1 - Armazenamento e Dosagem de Coagulante

Armazenamento

dosagem p/ armazenamento = 30 mg/l (adotado)Q = 156 l/s

Q prod ativo = 4.68 g/s ou 16.848 kg/h

Para solução comercial a 40 % 400 kg/m³Para densidade da solução comercial = 1400 kg/m³Teor de produto ativo = 560 kg/m³

Q solução = 0.030 m³/h ou 30.1 l/h

Consumo diário para a dosagem média = 722.1 l/dia

Atualmente estão sendo implantados dois tanques estacionários verticais, cada um comvolume útil de 12 m³, perfazendo total de 24 m³ decaacidade de armazenamento.

Consumo mensal = 21662 litros ou 22 m³

Portanto, os tanques em implantação atendem à futura demanda mensal.

Dosagem

dosagem máxima = 50 mg/l (adotado)Q = 156 l/s

Q prod ativo = 7.8 g/s ou 28.08 kg/h

Para solução comercial a 40 % 400 kg/m³Para densidade da solução comercial = 1400 kg/m³Teor de produto ativo = 560 kg/m³

Q solução = 0.050 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.

6.2 - Preparo e Dosagem de Alcalinizante

Adota-se o emprego de barrilha como substância alcalinizante

Preparo da Solução

dosagem p/ preparo = 30 mg/l (adotado)Q = 156 l/s

Q prod ativo = 4.68 g/s ou 16.848 kg/h

Concentração da solução de dosagem = 5 % 50 kg/m³

Pureza do produto = 90 %

Q solução = 0.374 m³/h ou 374.4 l/h

Para autonomia do tanque de preparo de 24 horas:

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)Q = 156 l/s

Q prod ativo = 3.12 g/s ou 11.232 kg/h

Concentração da solução de dosagem = 5 % 50 kg/m³

Pureza do produto = 90 %

Q solução = 0.250 m³/h ou 249.6 l/h

Ajuste pH da água tratada:

dosagem p/ aplicação = 30 mg/l (dosagem máxima adotada)Q = 156 l/s

Q prod ativo = 4.68 g/s ou 16.848 kg/h

Concentração da solução de dosagem = 5 % 50 kg/m³

Pureza do produto = 90 %

Q solução = 0.374 m³/h ou 374.4 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 pHda 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 %.

6.3 - Armazenamento, Preparo e Dosagem de Polímero Auxiliar de Floculação

dosagem = 0.2 mg/l

Q = 156.0 L/s

Q prod ativo = 0.0 g/s ou 0.112 kg/h

Adota-se solução de dosagem com concentração de 0.1 % 1.0 kg/m³

Pureza do produto comercial = 98 %

Q solução = 0.115 m³/h ou 115 l/h

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 %.

6.4 - Armazenamento e Dosagem de Hipoclorito de Só dio

Armazenamento

Dosagem média = 4.0 mg/l

Q = 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/m³Para densidade da solução comercial = 1200 kg/m³Teor de produto ativo = 144 kg/m³

V solução = 11 m³

Adotam-se 2 tanques estacionários com capacidade para armazenar 5 m³ desolução concentrada de hipoclorito de sódio, cada um.

Dosagem para Desinfecção:

dosagem máxima = 6.0 mg/l

Q = 156 l/s

Q dosagem cloro ativo = 936 mg/s ou 3.37 kg/h

Q solução = 0.0234 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

6.5 - Armazenamento e Dosagem de Ácido Fluossilícic o

Dosagem

dosagem = 1.0 mg/l (adotado)

Q = 156.0 l/s ou 561.6 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

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 2.173 m³

Adota-se um tanque estacionário horizontal com capacidade de 3,0 m³.

7 - Tratamento de Efluentes

7.1 - Definição do Regime Crítico de Geração de Efl uentes

Efluentes Gerados na Lavagem dos Filtros

Número de filtros = 5 unidades

Dimensões de cada célula de lavagem : Comprimento = 7.2 mLargura = 2.5 mÁrea = 17.97 m²

Adota-se v asc para lavagem = 0.8 m/min

Vazão de água p/ lavagem de um filtro (Vf) = 14.4 m³/min

Tempo de lavagem adotado = 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 m³Número de descartes = 5 descartes/diaV por descarte = 115 m³

Efluentes Gerados nos Descartes dos Decantadores

Adota-se o Emprego da Expressão:

Ts = [ (dos Al2SO4 . 0,26) + (Turbidez da água bruta x 1,5) ]

Onde: dosagem de sulfato de alumínio em mg/Lturbidez da água bruta em uTTs é a produção de sólidos (g SST/m3 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 = 760.4 gSST/m3 água tratada

p/ volume diário de água tratada = 13478.4 m³/dia

Ts diária = 10248975 gSST/dia ou 10249 kgSST/dia

Supondo que:parcela retida nos decantadores = 70 %parcela retida nos filtros = 30 %

SS retido nos decantadores = 7174 kgSS/dia

SS retido nos filtros = 3075 kgSS/dia

Estimativa do volume de lodo descartado dos decanta dores:

Adota-se concentração dos lodos sedimentados = 10 kgSS/m³

Para SS = 7174 kgSS/m³

Volume diário de lodo descartado = 717 m³

7.2 - 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/sAMT = 10 mca

7.3 - Dimensionamento do Sistema de Regularização d e Vazão e Homogeneização dos Efluentes da lavagem dos fi ltros

Determinação da vazão de regularização para o estab elecimento 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 Necessár io

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 decerca 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 mca2 misturadores submersíveis (um para cada tanque)

7.4 - 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 = 108.0 m²

Para um tanque: Área necessária = 108.0 m

Adota-se tanque quadrado com lado igual a 10.4 m

Adotam-se 4 poços de lodo com:base maior quadrada com lado = 5.00 mbase menor quadrada com lado = 0.30 minclinação de parede = 60 graus

altura útil = 4.10 m

Adota-se um decantador com:

Formato quadrado com lado = 10.0 mAltura útil na porção vertical = 2.5 mquatro poços de lodo com :

base maior L = 5.00 mbase menor L = 0.30 mInclinação das paredes = 60 grausaltura útil = 4.10 m

borda livre com 0.3 maltura total = 6.9

Verificação como adensador:

M SS aduzida ao tanque:

MSS = 10248975 gSS/dia ou 10249 kgSS/dia

A decantador = 100.00 m²

taxa de aplicação de sólidos = 102.49 kgSS/m²xdia ou 4.27 kgSS/m²xh

7.5 - 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 = 10249 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 decerca 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 praticamenteatende 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 = 10249 kgSS/dia

concentração do lodo adensado = 20 kgSS/m³ (Adotado)

volume de lodo diário = 512 m³/dia

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 de20 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 como momento em termos de quantidade de lodo gerado.

Dimensionamento das Bombas de Alimentação das Centr ífugas

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/hAltura manometrica = 5.0 mca

Polímero para a Sedimentação e Adensamento do Lodo

dosagem = 2 mg/l

Q = 54.0 m³/h

Q prod ativo = 108.0 g/h ou 0.108 kg/h

Adota-se solução de dosagem com concentração de 0.1 % 1.0 kg/m³

Pureza do produto comercial = 98 %

Q solução = 0.110 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 = 5.0 g pol/kg SS

MSS = 10249 kgSS/dia

Vazão mássica p/ centrífuga = 641 kgSS/h

Vazão mássica de polímero = 3203 g pol/h ou 3.203 kg pol/h

Adota-se solução de dosagem com concentração de 0.1 % 1.0 kg/m³

Pureza do produto comercial = 98 %

Q solução = 3.268 m³/h ou 3268 l/h

Adotam-se 6(5 + 1 reserva) bombas dosadoras do tipo deslocamento positivo helicoidal, própriaspara 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 %.