CESAMACOMPANHIA DE SANEAMENTO MUNICIPAL

REVITALIZAO DO RIO PARAIBUNA, PROJETO BSICO E EXECUTIVO DA ETE BARBOSA LAGE E APOIO TCNICO

PROJETO EXECUTIVO DE AMPLIAO DA ESTAO DE TRATAMENTO DE GUA WALFRIDO MACHADO MENDONA (ETA CDI) VOLUME I PROJETO HIDRULICO E DE PROCESSO TOMO 01/02

ENGESOLO ENGENHARIA LTDA.Fevereiro - 2008

CONTROLE DE DOCUMENTOS TCNICOSCliente: CESAMA - Companhia de Saneamento Municipal Projeto/Obra: Revitalizao do Rio Paraibuna, Projeto Bsico e Executivo da ETE Barbosa Lage e Apoio Tcnico Identificao do Documento: Projeto Hidrulico e de Processo da Estao de Tratamento de gua Walfrido Machado Mendona - ETA CDI Nmero do Cliente: Nmero da Engesolo: SA-PR066/07-RE-13-001-B Descrio das Revises Emisso Inicial Reviso Geral Validao/Aprovao

Reviso A B

Data 13/12/2007 31/3/2008

CESAMA - COMPANHIA DE SANEAMENTO MUNICIPAL MUNICPIO DE JUIZ DE FORA

REVITALIZAO DO RIO PARAIBUNA, PROJETO BSICO E EXECUTIVO DA ETE BARBOSA LAGE E APOIO TCNICO

PROJETO EXECUTIVO DE AMPLIAO DA ESTAO DE TRATAMENTO DE GUA WALFRIDO MACHADO MENDONA (ETA CDI)

VOLUME I PROJETO HIDRULICO E DE PROCESSOTOMO 01/02

ENGESOLO ENGENHARIA LTDA. Belo Horizonte, fevereiro de 2008

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SUMRIO1. 2. 3. 4. 5. APRESENTAO...........................................................................................................................5 MAPA DE LOCALIZAO.............................................................................................................6 INTRODUO ...............................................................................................................................9 SITUAO PROPOSTA ................................................................................................................13 UNIDADES DE TRATAMENTO .....................................................................................................16 5.1. CMARA DE CHEGADA E MEDIDOR PARSHALL ...................................................................16 5.2. FLOCULADORES ..................................................................................................................18 5.3. DECANTADORES ..................................................................................................................22 5.3.1. Dutos de Acesso aos Decantadores............................................................................26 5.3.2. Comportas de Acesso aos Decantadores....................................................................29 5.3.3. Dutos Distribuidores de gua Floculada Sob os Mdulos ........................................30 5.3.4. Orifcios Distribuidores de gua Floculada Sob os Mdulos....................................32 5.3.5. Mdulos Tubulares.....................................................................................................34 5.3.6. Calhas coletoras de gua decantada ...........................................................................35 5.3.7. Vertedouros Triangulares...........................................................................................36 5.3.8. Lminas Lquidas no Interior das Calhas Coletoras...................................................37 5.3.9. Dutos de Recolhimento de Lodo Sedimentado ..........................................................38 5.4. FILTROS...............................................................................................................................40 5.5. TANQUE DE CONTATO .........................................................................................................42 6. CASA DE QUMICA .....................................................................................................................44 6.1. CAL HIDRATADA .................................................................................................................45 6.1.1. Fornecimento..............................................................................................................45 6.1.2. Armazenagem.............................................................................................................45 6.1.3. Preparo .......................................................................................................................45 6.1.4. Dosagem.....................................................................................................................47 6.2. FLOCULAN...........................................................................................................................47 6.2.1. Fornecimento..............................................................................................................47 6.2.2. Armazenagem.............................................................................................................47 6.2.3. Preparo .......................................................................................................................48 6.2.4. Dosagem.....................................................................................................................48 6.3. POLIELETRLITO .................................................................................................................49 6.3.1. Fornecimento..............................................................................................................49 6.3.2. Armazenagem.............................................................................................................49 6.3.3. Preparo .......................................................................................................................49 6.3.4. Dosagem.....................................................................................................................50 6.4. POLIFOSFATO ......................................................................................................................51 6.4.1. Fornecimento..............................................................................................................51 6.4.2. Armazenagem.............................................................................................................51 6.4.3. Preparo .......................................................................................................................51 6.4.4. Dosagem.....................................................................................................................52 6.5. CIDO FLUOSSILCICO .........................................................................................................52SA-PR066/07-RE-13-001-B

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6.5.1. 6.5.2. 6.5.3. 6.5.4.

Fornecimento..............................................................................................................52 Armazenagem.............................................................................................................52 Preparo .......................................................................................................................53 Dosagem.....................................................................................................................54

6.6. CLORO GASOSO...................................................................................................................54 6.6.1. Fornecimento..............................................................................................................54 6.6.2. Armazenagem.............................................................................................................54 6.6.3. Preparo .......................................................................................................................54 6.6.4. Dosagem.....................................................................................................................55 6.7. ESGOTAMENTO DA ETA CDI ..............................................................................................55

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1. APRESENTAO

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1. APRESENTAO A ENGESOLO ENGENHARIA LTDA. visando atender ao escopo do Contrato de Prestao de Servios N 085/2007, celebrado com a CESAMA - Companhia de Saneamento Municipal em 17 de maio de 2007, apresenta o Projeto Hidrulico e de Processo para Ampliao da Estao de Tratamento de gua Walfrido Machado Mendona - ETA CDI, integrante do Sistema de Abastecimento Esprito Santo, no Municpio de Juiz de Fora / Minas Gerais.

Desta forma, o presente relatrio integra o referido Projeto Executivo de Ampliao da Estao de Tratamento de gua Walfrido Machado Mendona - ETA CDI, constituindo-se em uma parte de seu Produto Final, assim estruturado em termos de encadernao em volumes:

Projeto Executivo de Ampliao da Estao de Tratamento de gua Walfrido Machado Mendona - ETA CDI - Volume I - Projeto Hidrulico e de Processo; Projeto Executivo de Ampliao da Estao de Tratamento de gua Walfrido Machado Mendona - ETA CDI - Volume II - Projeto Estrutural; Projeto Executivo de Ampliao da Estao de Tratamento de gua Walfrido Machado Mendona - ETA CDI - Volume III - Projeto Eltrico; Projeto Executivo de Ampliao da Estao de Tratamento de gua Walfrido Machado Mendona - ETA CDI - Volume IV - Oramento e Relao dos Servios e Quantitativos; Projeto Executivo de Ampliao da Estao de Tratamento de gua Walfrido Machado Mendona - ETA CDI - Volume V - Especificaes Tcnicas.

Em alguns casos, os volumes podem estar subdivididos em tomos, dependendo da quantidade de trabalho que foi realizado para compor cada volume.

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2. MAPA DE LOCALIZAO

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Figura 2.1 - Mapa de Localizao da Estao de Tratamento de gua Walfrido Machado de Mendona - ETA CDISA-PR066/07-RE-13-001-B

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3. INTRODUO

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3. INTRODUO O cerne deste documento consiste em apresentar o memorial descritivo e justificativo do Projeto Hidrulico e de Processo da Estao de Tratamento de gua Walfrido Machado Mendona ETA CDI, de responsabilidade da CESAMA, localizada no Municpio de Juiz de Fora - Minas Gerais. O relatrio apresenta a proposta de ampliao das unidades da Estao de Tratamento de gua - ETA CDI de forma a alcanar uma Capacidade Nominal Instalada de 1.500 L/s (hum mil e quinhentos litros por segundo).

A ETA CDI parte integrante do Sistema Esprito Santo, captando gua no ribeiro de mesmo nome. A estao foi dimensionada para tratar 500 L/s (quinhentos litros por segundo) e atualmente est operando acima de sua capacidade mxima instalada de maneira a atender uma demanda de 650 L/s (seiscentos e quinhentos litros por segundo).

ETA CDI

Figura 3.1 - Vista Area da Estao de Tratamento de gua Walfrido Machado de Mendona - ETA CDI

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A estao de tratamento de gua em anlise do tipo clssica, sendo uma construo tpica da dcada de 70. No obstante as reformas recentes, ela dotada de medidor Parshall, floculadores mecanizados, decantadores convencionais de formato retangular em planta e filtros rpidos de gravidade, de leito simples de areia. As unidades de tratamento existentes esto arranjadas no terreno conforme a Figura 3.2.

Figura 3.2 - Situao Atual: Disposio das Unidades de Tratamento

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Os seguintes documentos e informaes forneceram subsdios para o desenvolvimento do Projeto Executivo de Ampliao da Estao de Tratamento de gua Walfrido Machado Mendona - ETA CDI:

Cadastro das Unidades de Tratamento da Estao de Tratamento de gua Walfrido Machado Mendona - ETA CDI - Volume 01/02 - Documento n SA-PR170/05-RE-13-002; Cadastro das Unidades de Tratamento da Estao de Tratamento de gua Walfrido Machado Mendona - ETA CDI - Volume 02/02 - Documento n SA-PR170/05-RE-13-003; Diagnstico da Situao Atual da Estao de Tratamento de gua Walfrido Machado Mendona - ETA CDI - Documento n SA-PR170/05-RE-13-004; Anteprojeto de Ampliao da Estao de Tratamento de gua Walfrido Machado Mendona - ETA CDI - Documento n SA-PR170/05-RE-13-005.

Os dois primeiros documentos forneceram o cadastro fsico das unidades de tratamento que compem a atual Estao de Tratamento de gua - ETA CDI, apresentando todos os elementos fsicos necessrios para avaliao da capacidade instalada das unidades de tratamento O terceiro documento apresentou a anlise da eficincia/capacidade de tratamento pela ETA CDI, bem como a identificao dos problemas de ordem tcnica e operacional, de tal forma a subsidiar o elenco de alternativas de interveno nas unidades de tratamento para alcanar uma Capacidade Nominal Instalada de 1.500 L/s. Por fim, o quarto documento apresentou a proposta de ampliao das unidades de tratamento de forma a alcanar a referida Capacidade Nominal Instalada.

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4. SITUAO PROPOSTA

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4. SITUAO PROPOSTA Foi proposta a ampliao da estao de tratamento existente, de modo a torn-la apta a tratar at 1.500 L/s, em duas etapas: 1 etapa: ampliao para 1.000 L/s; 2 etapa: ampliao para 1.500 L/s.

Assim sendo, a verificao de cada uma das unidades a serem modificadas ser feita para essas duas capacidades: 1.000 L/s imediatamente e 1.500 L/s num futuro prximo.

Sero implantadas e /ou reformadas as unidades listadas a seguir: nova cmara de chegada de gua bruta; novo medidor Parshall, destinado a efetuar a medio de vazo e a mistura rpida; dois novos floculadores em paralelo, do tipo mecanizado, dotado de misturadores do tipo de turbina, prevendo espao para a implantao de um terceiro, em paralelo com os dois a serem implantados, tambm mecanizado; os dois decantadores existentes sero reformados e transformados em unidades de fluxo laminar; sero acrescidas ao conjunto de filtros doze novas unidades seis imediatamente e mais seis no futuro semelhante aos existentes; ser reforada a sada de gua filtrada para os reservatrios de contato e compensao; ser implantada a nova clula do reservatrio de compensao; ser abandonada a atual chegada de gua bruta, com seu aerador e medidor Parshall; sero abandonados os atuais floculadores mecanizados; sobre os atuais floculadores, ser implantada a ampliao da Casa de Qumica, com seu novo laboratrio e sala de controle.

Ser mantida a atual concepo para armazenagem, preparo e dosagem de produtos qumicos. Entretanto, o arranjo das unidades na Casa de Qumica sofrer modificaes.

A Figura 4.1 a seguir ilustra o posicionamento das unidades de tratamento assim modificadas, integrantes da ETA CDI.SA-PR066/07-RE-13-001-B

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Figura 4.1 - Situao Futura: Disposio das Unidades de Tratamento na rea da ETA CDI

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5. UNIDADES DE TRATAMENTO

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5. UNIDADES DE TRATAMENTO 5.1. CMARA DE CHEGADA E MEDIDOR PARSHALL

A gua bruta ser encaminhada a uma cmara de chegada, onde o fluxo ser tranqilizado e encaminhado a um canal superior, onde ser instalado o medidor de vazo do tipo Parshall (ver Figura 5.1).

Figura 5.1 - Cmara de Chegada e Medidor Parshall.

A chegada de gua bruta na ETA CDI feita atravs de canalizao de recalque, de dimetro igual a 600 mm. A gua bruta originria ser introduzida numa cmara de chegada e, em seguida, encaminhada a um medidor Parshal W-4 (ver Figura 5.1).

Os clculos referentes ao medidor Parshall so apresentados a seguir para as duas etapas de implantao.SA-PR066/07-RE-13-001-B

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Os principais clculos referentes ao dimensionamento desta estrutura so apresentados a seguir. A equao aplicvel a esse medidor : {Q} = m3/s; K = 2,954; N = 1,2192.

Substituindo as grandezas, so encontrados os valores apresentados na Tabela 5.1.

Tabela 5.1 - Medidor Parshall: vazes em tratamento e alturas correspondentesVazo Q (m3/s) 1,0 1,5 Altura correspondente (m) 0,503 0,651

A Figura 5.2 apresenta as dimenses padronizadas para o medidor selecionado, bem como suas dimenses principais.

Figura 5.2 - Medidor Parshall W-4: dimenses padronizadas (m) B = 1,795 C = 1,525 D = 1,938 E = 0,915 F = 0,610 G = 0,915 K = 0,076 N = 0,229

Para sua elaborao, admitiu-se que a soleira do Medidor Parshall est na elevao 738,815 m e que a largura do canal de acesso ao Parshall igual a 3,00 m.

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Outros elementos julgados importantes aplicveis chegada de gua bruta so apresentados na Tabela 5.2, a saber:

Tabela 5.2 - Medidor Parshall: vazes em tratamento e alturas correspondentesVazo a tratar (m3/s) Largura do canal de acesso ao Parshall (m) Largura do Parshall na seo de medio (m) Elevao do fundo do trecho convergente do Parshall (m) Altura da seo de medio (m) Altura crtica na garganta (m) Elevao da lmina lquida na seo de medio do Parshall (m) Velocidade mdia na seo de medio (m/s) Velocidade na garganta (m/s) Carga na seo de medio (m) Elevao da lmina lquida a montante do Parshall (m) Elevao do fundo do canal a montante da rampa de acesso (m) Velocidade mdia no canal a montante da rampa de acesso (m) Carga a montante do Parshall (m) 1,0 3,00 1,698 738,815 0,503 0,409 739,318 1,17 2,00 0,573 739,484 738,515 0,344 0,675 1,5 3,00 1,698 738,815 0,651 0,537 739,466 1,36 2,29 0,745 739,484 738,990 1,012 0,721

5.2. FLOCULADORES

Em primeira etapa, sero duas unidades em paralelo, cada uma delas dotada de nove cmaras em srie, mecanizadas, equipadas com misturadores do tipo turbina, conforme Figura 5.3.

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Figura 5.3. Floculadores Os principais clculos referentes ao dimensionamento dessas unidades so apresentados a seguir: Situao Correspondente 1 Etapa: Vazo a tratar (m3/s) Nmero de floculadores em paralelo Nmero de cmaras de cada floculador 1; 2; 9.

Dimenses de cada cmara: Comprimento (m) Largura (m) Profundidade til (m) Tempo de deteno (min) 5,8; 5,8 3; 30.

Nmero de comportas de sada por floculador

2;SA-PR066/07-RE-13-001-B

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Dimenso do lado da comporta (m) rea molhada da comporta (m ) Permetro molhado da comporta (m) Dimetro hidrulico da comporta (m2) Vazo na comporta (m3/s) Velocidade na comporta (m/s) k (rugosidade, mm) k/D Re f (Darcy-Weisbach) G (s-1) Perda de carga na comporta (m)2

1,00; 1,00; 4,00; 1,00; 0,25; 0,25; 0,1; 1,00E-04; 2,50E+05; 0,025; 13,85; 0,009.

Nmero de passagens submersas em cada floculador Dimenso do lado da passagem (m) rea molhada da passagem (m2) Permetro molhado da passagem (m) Dimetro hidrulico da passagem (m2) Vazo na passagem (m3/s) Velocidade na passagem (m/s) k (rugosidade, mm) k/D Re f (Darcy-Weisbach) G (s-1) Perda de carga na passagem (m)

9; 1,00; 1,00; 4,00; 1,00; 0,5; 0,50; 0,1; 1,00E-04; 5,00E+05; 0,025; 39,16; 0,034.

Nmero de comportas de entrada por floculador Dimenso do lado da comporta (m) rea molhada da comporta (m2) Permetro molhado da comporta (m) Dimetro hidrulico da comporta (m2) Vazo na comporta (m3/s)

1; 1,00; 1,00; 4,00; 1,00; 0,5;SA-PR066/07-RE-13-001-B

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Velocidade na comporta (m/s) k (rugosidade, mm) k/D Re f (Darcy-Weisbach) G (s-1) Perda de carga na comporta (m) Situao Correspondente 2 Etapa: Vazo a tratar (m3/s) Nmero de floculadores em paralelo Nmero de cmaras de cada floculador

0,50; 0,1; 1,00E-04; 5,00E+05; 0,025; 39,16; 0,034.

1,5; 2; 9.

Dimenses de cada cmara: Comprimento (m) Largura (m) Profundidade til (m) Tempo de deteno (min) 5,8; 5,8; 3; 30.

Nmero de comportas de sada por floculador Dimenso do lado da comporta (m) rea molhada da comporta (m2) Permetro molhado da comporta (m) Dimetro hidrulico da comporta (m ) Vazo na comporta (m3/s) Velocidade na comporta (m/s) k (rugosidade, mm) k/D Re f (Darcy-Weisbach) G (s-1) Perda de carga na comporta (m)2

2; 1,00; 1,00; 4,00; 1,00; 0,25; 0,25; 0,1; 1,00E-04; 2,50E+05; 0,025; 13,85; 0,009.

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Nmero de passagens submersas em cada floculador Dimenso do lado da passagem (m) rea molhada da passagem (m ) Permetro molhado da passagem (m) Dimetro hidrulico da passagem (m2) Vazo na passagem (m3/s) Velocidade na passagem (m/s) k (rugosidade, mm) k/D Re f (Darcy-Weisbach) G (s-1) Perda de carga na passagem (m)2

9; 1,00; 1,00; 4,00; 1,35; 0,5; 0,50; 0,1; 1,00E-04; 5,00E+05; 0,025; 39,16; 0,034.

Nmero de comportas de entrada por floculador Dimenso do lado da comporta (m) rea molhada da comporta (m2) Permetro molhado da comporta (m) Dimetro hidrulico da comporta (m2) Vazo na comporta (m /s) Velocidade na comporta (m/s) k (rugosidade, mm) k/D Re f (Darcy-Weisbach) G (s-1) Perda de carga na comporta (m)3

1; 1,00; 1,00; 4,00; 1,00; 0,5; 0,50; 0,1; 1,00E-04; 5,00E+05; 0,025; 39,16; 0,034.

5.3. DECANTADORES

As unidades em paralelo existentes, do tipo clssico, retangulares em planta e de fluxo horizontal, sero convertidas em unidades de fluxo laminar (ver figuras 5.4 e 5.8).

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Aps recolhida num canal a jusante dos floculadores, a gua floculada ser conduzida ata um duto sob presso, de seo retangular, que a introduzir em cada um dos dois decantadores, na regio sob os mdulos tubulares.

Sob os mdulos de cada decantador sero instalados elementos pr-fabricados de concreto armado, em forma de A. A parte superior destes elementos ser destinada distribuio de gua floculada. Enquanto que a parte inferior recolher continuamente o lodo sedimentado, que ser futuramente conduzido para uma unidade de tratamento de resduos (UTR).

A gua decantada ser recolhida por calhas coletoras, instaladas sobre os mdulos de decantao laminar.

Figura 5.4 - Decantador: Modificao Proposta Planta de Fundo

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Figura 5.5 - Decantador: Modificao pProposta Planta no Nvel de Apoio dos Mdulos Tubulares

Figura 5.6 - Decantador: Modificao Proposta - Planta no Nvel das Vigas de Sustentao das Calhas ColetorasSA-PR066/07-RE-13-001-B

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Figura 5.7 - Decantador Reformado: Seo Sransversal

Figura 5.8 - Decantador Reformado: Seo Longitudinal

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Os principais clculos referentes ao dimensionamento destas unidades so apresentados a seguir, em duas etapas: Situao correspondente 1 Etapa: Dados Gerais: Vazo a tratar (m3/s) Nmero de decantadores Vazo em cada decantador (m3/s) Situao correspondente 2 Etapa: Dados Gerais: Vazo a tratar (m3/s) Nmero de decantadores Vazo em cada decantador (m3/s) 1,5; 2; 0,75. 1; 2; 0,5.

5.3.1. Dutos de Acesso aos Decantadores O duto sob presso responsvel pela alimentao das comportas dos decantadores ter altura constante e largura varivel, de modo a assegurar a distribuio eqitativa da gua floculada a todas elas (ver Figura 5.9).

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Figura 5.9 - Duto Distribuidor de gua Floculada Situao Correspondente 1 Etapa: Extenso do canal (m) 20;SA-PR066/07-RE-13-001-B

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Altura do duto em seu trecho inicial (m) Largura no trecho inicial Altura do duto sem seu trecho final (m) Largura no trecho final rea molhada no trecho inicial (m2) rea molhada no trecho final (m2) Permetro molhado no trecho inicial (m) Permetro molhado no trecho final (m) Dimetro hidrulico no trecho inicial (m2) Dimetro hidrulico no trecho final (m2) Vazo no trecho inicial (m3/s) Vazo no trecho final (m3/s) Velocidade mdia no trecho inicial (m/s) Velocidade mdia no trecho final (m/s) K (rugosidade, mm) k/D no trecho inicial k/D no trecho final Re no trecho inicial Re no trecho final f (Darcy-Weisbach) no trecho inicial f (Darcy-Weisbach) no trecho final G (s-1) no trecho inicial G (s-1) no trecho final Perda de carga no canal (m) Situao Correspondente 2 Etapa: Extenso do canal (m) Altura do duto em seu trecho inicial (m) Largura no trecho inicial Altura do duto sem seu trecho final (m) Largura no trecho final rea molhada no trecho inicial (m2) rea molhada no trecho final (m2)

2,50; 2,50; 0,90; 0,88; 6,25; 0,79; 10,00; 3,56; 2,50; 0,89; 1,00; 0,16; 0,16; 0,16; 0,10; 0,00004; 0,00011; 4,00E+05; 1,40E+05; 0,019; 0,018; 3,91; 6,25; desprezvel.

20; 2,50; 2,50; 0,90; 0,88; 6,25; 0,79;SA-PR066/07-RE-13-001-B

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Permetro molhado no trecho inicial (m) Permetro molhado no trecho final (m) Dimetro hidrulico no trecho inicial (m ) Dimetro hidrulico no trecho final (m2) Vazo no trecho inicial (m3/s) Vazo no trecho final (m3/s) Velocidade mdia no trecho inicial (m/s) Velocidade mdia no trecho final (m/s) K (rugosidade, mm) k/D no trecho inicial k/D no trecho final Re no trecho inicial Re no trecho final f (Darcy-Weisbach) no trecho inicial f (Darcy-Weisbach) no trecho final G (s-1) no trecho inicial G (s-1) no trecho final Perda de carga no canal (m)2

10,00; 3,56; 2,50; 0,89; 1,50; 0,188; 0,24; 0,24; 0,10; 0,00004; 0,00011; 6,00E+05; 2,11E+05; 0,019; 0,018; 7,18; 11,48; desprezvel.

5.3.2. Comportas de Acesso aos Decantadores A gua floculada ser introduzida nos dutos distribuidores sob os mdulos atravs de comportas, conforme visto na Figura 5.9. Situao Correspondente 1 Etapa: Nmero de comportas por decantador Lado da comporta (m) rea de cada comporta (m ) Permetro de cada comporta Dimetro hidrulico da comporta (m2) Vazo em cada comporta (m3/s) Velocidade em cada comporta (m/s) K (rugosidade, mm)2

4; 0,80; 0,64; 3,20; 0,80; 0,125; 0,20; 0,1;SA-PR066/07-RE-13-001-B

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k/D Re f (Darcy-Weisbach) G (s-1) Perda de carga na comporta (m) Situao Correspondente 2 Etapa: Nmero de comportas por decantador Lado da comporta (m) rea de cada comporta (m2) Permetro de cada comporta Dimetro hidrulico da comporta (m2) Vazo em cada comporta (m /s) Velocidade em cada comporta (m/s) K (rugosidade, mm) k/D Re f (Darcy-Weisbach) G (s-1) Perda de carga no canal (m)3

0,00125; 1,656E+05; 0,018; 9,07; 0,005.

4; 0,80; 0,64; 3,20; 0,80; 0,188; 0,29; 0,1; 0,000125; 2,34E+05; 0,018; 16,66; 0,012.

5.3.3. Dutos Distribuidores de gua Floculada Sob os Mdulos Ser feita atravs de dutos de seo triangular, a serem construdos de sees pr-fabricadas de concreto armado (ver Figura 5.10).

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Figura 5.10 - Dutos Distribuidores de gua Floculada Sob os Mdulos Situao Correspondente 1 Etapa: Extenso de cada duto (m) Altura (h) Base b (m) Nmero de dutos por decantador Permetro de cada duto (m) rea de cada duto (m ) Dimetro hidrulico de cada duto (m) Vazo de cada duto (m3/s) Velocidade em cada duto (m/s) K (rugosidade, mm) k/D Re f (Darcy-Weisbach) G (s-1) Perda de carga no duto (m) Perda de carga na entrada de cada duto (m)2

32; 1,475; 1,70; 4; 5,11; 1,26; 0,98; 0,125; 0,10; 0,1; 0,000102; 9,79E+04; 0,018; 2,98; desprezvel; desprezvel;SA-PR066/07-RE-13-001-B

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Situao Correspondente 2 Etapa: Extenso de cada duto (m) Altura (h) Base b (m) Nmero de dutos por decantador Permetro de cada duto (m) rea de cada duto (m ) Dimetro hidrulico de cada duto (m) Vazo de cada duto (m3/s) Velocidade em cada duto (m/s) K (rugosidade, mm) k/D Re f (Darcy-Weisbach) G (s-1) Perda de carga no duto (m) Perda de carga na entrada de cada duto (m)2

32; 1,475; 1,70; 4; 5,11; 1,26; 0,98; 0,188; 0,15; 0,1; 0,000102; 91,47E+05; 0,018; 5,47; desprezvel; 0,001.

5.3.4. Orifcios Distribuidores de gua Floculada Sob os Mdulos Sero instalados nos dutos distribuidores e asseguraro a distribuio uniforme de gua floculada em todo o decantador (ver Figura 5.11).

Figura 5.11 - Orifcios Distribuidores de gua Floculada Sob os Mdulos Os principais clculos referentes ao dimensionamento destas unidades so apresentados a seguir, em duas etapas:SA-PR066/07-RE-13-001-B

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Situao Correspondente 1 Etapa: Nmero de linhas distribuidoras por decantador Nmero de linhas por orifcio Dimetro de cada orifcio (mm) rea til disponvel para decantao laminar rea de cada orifcio (m2) rea de todos os orifcios (m ) rea de orifcios por linha distribuidora (m2) Vazo de cada orifcio (m3/s) Velocidade em cada orifcio (m/s) K (rugosidade, mm) K/D Re f (Darcy-Weisbach) G (s-1) Perda de carga em cada orifcio (m) Situao Correspondente 2 Etapa: Nmero de linhas distribuidoras por decantador Nmero de linhas por orifcio Dimetro de cada orifcio (mm) rea til disponvel para decantao laminar rea de cada orifcio (m ) rea de todos os orifcios (m2) rea de orifcios por linha distribuidora (m2) Vazo de cada orifcio (m3/s) Velocidade em cada orifcio (m/s) K (rugosidade, mm) k/D Re f (Darcy-Weisbach) G (s-1) Perda de carga em cada orifcio (m)2 2

8; 125,6; 100; 337,19; 0,007854; 0,986; 0,123; 0,000498; 0,063; 0,1; 0,001; 6,34E+03 0,025; 5,6; 0,00055.

8; 125,6; 100; 337,19; 0,007854; 0,986; 0,123; 0,000746; 0,095; 0,1; 0,001; 9,5E+03 0,025; 10,26; 0,00124.SA-PR066/07-RE-13-001-B

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5.3.5. Mdulos Tubulares Podero ser de qualquer dos tipos encontrados no mercado, desde que apresentem inclinao de 60 com a horizontal, distncia entre as placas paralelas no superior a 0,05 m e extenso mnima de 0,90 m (ver Figura 5.12).

Figura 5.12 - Mdulos de Decantao Laminar Os principais clculos referentes ao dimensionamento destas unidades so apresentados a seguir, em duas etapas: Situao Correspondente 1 Etapa: Comprimento horizontal para instalao dos mdulos (m) Comprimento til para instalao dos mdulos (m) Largura disponvel para instalao dos mdulos (m) rea til disponvel para decantao laminar Velocidade da gua entre os mdulos de decantao laminar (m/s) Extenso do mdulo de decantao laminar (m) Distncia entre os mdulos (m) Inclinao dos mdulos () Valor a ser adotado para Sc Comprimento da zona de transio (m) Comprimento resultante para a zona de decantao laminar (m) 31,4; 27,19 12,40; 337,19; 0,00148 0,9; 0,05; 60; 1,375; 0,215; 0,685;SA-PR066/07-RE-13-001-B

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Velocidade de sedimentao crtica resultante (m/s) Velocidade de sedimentao crtica resultante (cm/min) Velocidade de sedimentao crtica resultante (m /(m /dia)) Situao Correspondente 2 Etapa: Comprimento horizontal para instalao dos mdulos (m) Comprimento til para instalao dos mdulos (m) Largura disponvel para instalao dos mdulos (m) rea til disponvel para decantao laminar Velocidade da gua entre os mdulos de decantao laminar (m/s) Extenso do mdulo de decantao laminar (m) Distncia entre os mdulos (m) Inclinao dos mdulos () Valor a ser adotado para Sc Comprimento da zona de transio (m) Comprimento resultante para a zona de decantao laminar (m) Velocidade de sedimentao crtica resultante (m/s) Velocidade de sedimentao crtica resultante (cm/min) Velocidade de sedimentao crtica resultante (m /(m /dia))3 2 3 2

0,00026; 1,59; 22,83.

31,4; 27,19 12,40; 337,19; 0,0022 0,9; 0,05; 60; 1,375; 0,323; 0,577; 0,00046; 2,76; 39,79.

5.3.6. Calhas coletoras de gua decantada Cada um dos dois decantadores ter 6 calhas coletoras, sendo 4 centrais, com 2 bordas vertedouras cada uma, e 2 de extremidade, com 1 borda vertedoura cada uma. A extenso de cada calha ser 31,40 m (ver Figura 5.13).

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Figura 5.13 - Calhas Coletoras: Planta Os principais clculos referentes ao dimensionamento destas unidades so apresentados a seguir, em duas etapas: Situao Correspondente 1 Etapa: Nmero de calhas Extenso total das bordas vertedouras das calhas (m) Vazo por metro de borda vertedoura (L/s.m) Situao Correspondente 2 Etapa: Nmero de calhas Extenso total das bordas vertedouras das calhas (m) Vazo por metro de borda vertedoura (L/s.m) 5; 314; 2,39. 5; 314; 1,59.

5.3.7. Vertedouros Triangulares As bordas das calhas coletoras sero equipadas com bordas vertedouras dotadas de vertedouros triangulares (ver Figura 5.14).

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Figura 5.14 - Vertedouros Triangulares Os principais clculos referentes ao dimensionamento destas unidades so apresentados a seguir, em duas etapas: Situao Correspondente 1 Etapa: Nmero aproximado de vertedouros Vazo em cada vertedouro (m3/s) Altura da lmina lquida (m) Situao Correspondente 2 Etapa: Nmero aproximado de vertedouros Vazo em cada vertedouro (m3/s) Altura da lmina lquida (m) 2093; 0,000239; 0,031. 2093; 0,000239; 0,031.

5.3.8. Lminas Lquidas no Interior das Calhas Coletoras A lmina lquida no interior das valhas principais ser maior que no interior das laterais, tendo em vista que as primeiras recolhero o dobro da vazo da que ser recolhida pelas ltimas (ver Figura 5.15).

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Figura 5.15 - Calhas Coletoras: Lminas Lquidas Os principais clculos referentes ao dimensionamento destas unidades so apresentados a seguir, em duas etapas: Situao Correspondente 1 Etapa: Lmina lquida mxima em cada calha: Vazo a transportar (m3/s) Largura interna da calha (m) Altura mxima (m) Situao Correspondente 2 Etapa: Vazo a transportar (m3/s) Largura interna da calha (m) Altura mxima (m) 0,15; 0,5; 0,36. 0,1; 0,5; 0,28.

5.3.9. Dutos de Recolhimento de Lodo Sedimentado Sero constitudos pela parte inferior dos dutos de seo triangular, destinados distribuio de gua floculada sob os mdulos, descritos no item 5.3.3, a serem construdos de sees prfabricadas de concreto armado (ver Figura 5.16).

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Figura 5.16 - Descarga dos Decantadores As quatro vlvulas borboleta de cada decantador (DN 300 mm) permanecero ligeiramente abertas, de modo a propiciar a remoo contnua do lodo medida que for sedimentando. O lodo sedimentado ser encaminhado a uma unidade de tratamento de resduos (UTR), de modo a tratar continuamente todo o lodo produzido na ETA.

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5.4. FILTROS

Os doze filtros existentes sero aproveitados no sistema, aps convertidos em unidades de dupla camada filtrante. Seis novas unidades, semelhantes s existentes, sero implantadas em primeira etapa, tornando a ETA apta a tratar 1 m3/s. Em etapa posterior, seis novas unidades sero instaladas, permitindo aumentar a capacidade de tratamento para 1,5 m3/s.

O sistema atual de intercomunicao dos filtros com reservatrio de contato e compensao ser inteiramente modificado, de modo a torn-lo apto a transportar a futura vazo, alm de permitir que a dosagem de produtos qumicos destinados desinfeco, fluoretao e correo de pH, possa ser feita em uma nica seo (ver Figura 5.17).

Figura 5.17 - Arranjo dos Filtros e Interligao das Unidades O sistema de lavagem existente poder ser interligado com facilidade aos novos filtros, conforme mostrado na Figura 5.18.

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Figura 5.18 - Interligao do Atual Sistema de Lavagem dos Filtros com as Novas Unidades Os principais clculos referentes ao dimensionamento destas unidades so apresentados a seguir. Conforme foi visto no diagnstico da ETA, o sistema de lavagem dos filtros principal e auxiliar est adequadamente dimensionado. Situao Correspondente 1 Etapa: Vazo a tratar (m3/s) Nmero de filtros Vazo mdia em cada filtro (L/s) Nmero de cmaras por filtro Comprimento de cada cmara Largura de cada cmara Superfcie filtrante total (m2) Taxa mdia de filtrao (m /m .dia) Lado da comporta quadrada de acesso (m) Velocidade mdia na comporta (m/s)3 2

1; 18; 44,46; 1; 3,20; 5,20; 5,20; 300; 0,40; 0,35;SA-PR066/07-RE-13-001-B

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Velocidade mdia recomendada por Azevedo Netto (m/s) Dimetro do efluente dos litros (mm) Velocidade mdia no tubo (m/s) Situao Correspondente 2 Etapa: Vazo a tratar (m3/s) Nmero de filtros Nmero de cmaras por filtro Comprimento de cada cmara Largura de cada cmara Superfcie filtrante total (m2) Taxa mdia de filtrao (m3/m2.dia) Vazo mdia em cada filtro (L/s) Lado da comporta quadrada de acesso (m) Velocidade mdia na comporta (m/s) Velocidade mdia recomendada por Azevedo Netto (m/s) Dimetro do efluente dos litros (mm) Velocidade mdia no tubo (m/s) Velocidade mdia recomendada por Azevedo Netto (m/s)

0,60; 350; 0,58.

1,5; 24; 1; 3,20; 5,20; 5,20; 325; 62,5; 0,40; 0,39; 0,60; 350; 0,65. 1,25.

5.5. TANQUE DE CONTATO

O tanque de contato existente ser reformado e interligado ao novo canal de interligao dos filtros. Alm disso, ser construdo um novo tanque de contato com as mesmas dimenses e capacidade do atual tanque de contato, atravs do rebatimento do atual tanque de contato, obedecendo as detalhes e recomendaes do projeto existente.

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6. CASA DE QUMICA

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6. CASA DE QUMICA Com relao Casa de Qumica, considerou-se que os atuais produtos qumicos sero mantidos na linha de tratamento, bem como os atuais sistemas de armazenagem, preparo e dosagem.

No obstante, pequenas mudanas sero propostas na Casa de Qumica, com o objetivo de proporcionar maior conforto aos operadores, tendo em vista que a vazo em tratamento ser dobrada no final do plano, como mostra a Figura 6.1.

Figura 6.1 - Modificaes Propostas para a Casa de Qumica Essas mudanas incluem a ampliao da Casa de Qumica para a regio sobre os floculadores a serem desativados. No interior dessa ampliao ser implantado um novo laboratrio e uma nova sala de dosagem, onde sero instalados os tanques de preparo e dosagem de polifosfato e polieletrlito, alm do tanque para suco do floculan.

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Alm disso, a atual sala, que se encontra congestionada por equipamentos de cal polieletrlito e floculan, ser destinada exclusivamente dosagem de primeira.

A dosagem de cido fluossilcico ser instalada prxima ao ponto de dosagem.

6.1. CAL HIDRATADA 6.1.1. Fornecimento Ser fornecida embalada em sacas de 50 kg.

6.1.2. Armazenagem Admitindo que, para efeito de consumo na reao e correo do pH, sejam consumidas, em mdia, 20 mg/L desse produto, e que sua pureza comercial, em termos de hidrxido de clcio, seja da ordem de 90%, ento, o consumo no final do plano, considerado o perodo de armazenagem, ser:

C=

1500L / s.86400s / dia.10dias.20mg / L

(90 / 100 ).10 6 mg / kg

= 28800kg

Considerando que cada saca contm 20 kg de cal hidratada, ser necessrio estocar 1440 sacas para fazer face ao consumo de 10 dias.

6.1.3. Preparo O volume correspondente a um dia em que a dosagem for mxima, suposto igual a 30 mg/L (correspondente reao e correo do pH), ser:

V=

1500L / s.86400s / dia.30mg / L 10 mg / kg.0,1kg / L6

= 38880L = 40m 3

Os dois tanques atualmente existentes e destinados pr-mistura da cal hidratada, cada um dos quais com capacidade para 1000 litros, so claramente insuficientes para esse fim.

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Entretanto, possvel converter os dois tanques de alvenaria existentes no terceiro pavimento da Casa de Qumica, com volume igual a 14.500 litros cada um (antigos tanques para preparo de sulfato de alumnio), adaptando-os para serem utilizados para esse fim. Neste caso, devero ser instalados, em seu interior, misturadores lentos para suspenses.

Pode-se tambm construir sobre todos eles uma laje de cobertura, deixando apenas uma abertura para inspeo e limpeza. Neste caso, a instalao de um sistema de exausto, dotado de filtro de manga (ver Figura 6.2), minimizar o desprendimento de p que atualmente impregna o terceiro pavimento.

Figura 6.2 - Converso dos Tanques de Floculan para pr-mistura de Cal Hidratada

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Se adotada essa soluo, ser necessrio preparar a suspenso nos tanques de pr-mistura aproximadamente a cada oito horas.

O transporte vertical das sacas ser feito atravs do monta-carga existente, que se encontra em funcionamento, embora necessitando de reparos.

6.1.4. Dosagem Podero ser mantidos os atuais dosadores de canecas, acoplados s bombas dosadoras do tipo peristltico, que vm apresentando bom desempenho e cuja vazo pode ser ajustada atravs de controle eletrnico.

6.2. FLOCULAN

6.2.1. Fornecimento Ser fornecido atravs de caminhes tanque, sob forma de soluo.

6.2.2. Armazenagem Admitindo que sejam consumidos, em mdia, 30 mg/L desse produto, ento, o consumo no final do plano, considerado o perodo de armazenagem de 10 dias, ser:

V=

1500L / s.86400s / dia.10dias.20mg / L

(90 / 100 ).10 6 mg / kg

= 28800L

A ETA dispe dos seguintes locais para armazenagem de Floculan: 1 tanque de PRFV, V = 20.000 litros; 1 tanque de PRFV, V = 7.400 litros, totalizando, portanto, 27.400 litros. Essa capacidade praticamente igual necessria e ser mantida

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6.2.3. Preparo No necessrio preparar essa soluo, que pode ser dosada no estado em que fornecida.

Ser construdo, na nova sala de dosadores da Casa de Qumica, um tanque de pequena capacidade (cerca de 1.000 litros), a partir do qual ser efetuado o recalque da soluo, atravs de bomba dosadora automatizada, para o ponto de dosagem (ver Figura 6.3).

Figura 6.3 - Tanque para dosagem da soluo de Floculan 6.2.4. Dosagem Sero utilizadas bombas dosadoras eletrnicas, com entrada para 4-20mA, que podero ser interligadas ao equipamento Chen Track existente, que permite automatizar a dosagem de coagulante.

A capacidade da bomba dosadora, admitida a dosagem mxima de 50mg/L, ser:

q=

1500L / s.3600s / hora.50mg / L 1,35 x10 6 mg / kg

= 200L / hora

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6.3. POLIELETRLITO 6.3.1. Fornecimento Ser fornecido sob forma de p, ensacado, em sacas de 40 kg.

6.3.2. Armazenagem Admitindo que sejam consumidos, em mdia, 0,5 mg/L desse produto, ento, o consumo no final do plano, considerado o perodo de armazenagem de 10 dias, ser:

C=

1500L / s.86400s / dia.10dias.0,5mg / L 10 6 mg / kg

= 648kg

Ser necessrio armazenar, portanto, 16 sacas de polieletrlito para fazer face s necessidades de consumo. Essa armazenagem poder ser feita no interior da prpria sala de preparo e dosagem.

6.3.3. Preparo Sero construdos, na nova sala de dosadores da Casa de Qumica, dois tanques de alvenaria (cerca de 4.000 litros) para esse fim, a partir do qual ser efetuado o recalque da soluo, atravs de bomba dosadora automatizada, para o ponto de dosagem, conforme Figura 6.4.

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Figura 6.4 - Tanque para Preparo de Soluo de Polieletrlito A soluo a ser dosada ser preparada com concentrao igual a 1%. Assim sendo, o volume a ser consumido diariamente ser:

V=

1500L / s.86400s / dia.0,5mg / L (1kg / 100L ).10 6 mg / kg

= 6480L

Assim sendo, cada um dos dois tanques a serem construdos ter volume suficiente para um consumo superior a meio dia de operao no final do plano.

6.3.4. Dosagem Sero utilizadas bombas dosadoras de fuso, tipo Moineau, semelhana da experincia utilizada com sucesso na instalao existente.

A capacidade da bomba dosadora, admitida a dosagem mxima de 0,5mg/L, ser:

q=

1500L / s.3600s / hora.0,5mg / L (1kg / 100L ).10 6 mg / kg

= 270L / hora

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6.4. POLIFOSFATO 6.4.1. Fornecimento Ser fornecido sob forma de p, ensacado, em sacas de 40 kg.

6.4.2. Armazenagem Admitindo que sejam consumidos, em mdia, 1,0 mg/L desse produto, ento, o consumo no final do plano, considerado o perodo de armazenagem de 10 dias, ser:

C=

1500L / s.86400s / dia.10dias.1mg / L 10 6 mg / kg

= 1296kg

Ser necessrio armazenar, portanto, 32 sacas de polieletrlito para fazer face s necessidades de consumo. Essa armazenagem poder ser feita no interior da prpria sala de preparo e dosagem.

6.4.3. Preparo Sero construdos, na nova sala de dosadores da Casa de Qumica, dois tanques de alvenaria (cerca de 4.000 litros) para esse fim, a partir do qual ser efetuado o recalque da soluo, atravs de bomba dosadora automatizada, para o ponto de dosagem, conforme Figura 6.5.

Figura 6.5 - Tanque para Preparo de Soluo de PolifosfatoSA-PR066/07-RE-13-001-B

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A soluo a ser dosada ser preparada com concentrao igual a 2%. Assim sendo, o volume a ser consumido diariamente ser:

V=

1500L / s.86400s / dia.0,5mg / L (2kg / 100L ).10 6 mg / kg

= 6480L

Assim sendo, cada um dos dois tanques a serem construdos ter volume suficiente para um consumo superior a meio dia de operao no final do plano.

6.4.4. Dosagem Sero utilizadas bombas dosadoras eletrnicas, semelhana da experincia utilizada com sucesso na instalao existente.

A capacidade da bomba dosadora, admitida a dosagem mxima de 1,0 mg/L, ser:

q=

1500L / s.3600s / hora.1mg / L ( 2kg / 100L ).10 6 mg / kg

= 270L / hora

6.5. CIDO FLUOSSILCICO 6.5.1. Fornecimento Ser fornecido sob forma lquida, atravs de caminhes tanque.

6.5.2. Armazenagem Admitindo que sejam consumidos, em mdia, 1,0 mg/L de on flor, que a concentrao de on fluoreto no cido seja igual a 79% e que a concentrao do cido comercial seja da ordem de 20%, ento, o consumo no final do plano, considerado o perodo de armazenagem de 10 dias, ser:

C=

1500L / s.86400s / dia.10dias.1mg / L . (79 / 100 )(20 / 100 )10 6 mg / kg

= 8203LSA-PR066/07-RE-13-001-B

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A ETA dispe dos seguintes locais para armazenagem do cido fluossilcico: 4 tanques de PRFV, V=3.000 litros; 3 tanques de PRFV, V=7.400 litros, totalizando, portanto, 34.200 litros. Essa capacidade trs vezes superior necessria e ser mantida.

6.5.3. Preparo No necessrio preparar essa soluo, que pode ser dosada no estado em que fornecida.

Ser construdo, prximo ao ponto de aplicao, um tanque de pequena capacidade (cerca de 1.000 litros), a partir do qual ser efetuado o recalque da soluo, atravs de bomba dosadora automatizada, para o ponto de dosagem, conforme Figura 6.6.

Figura 6.6 - Tanque para Preparo de Soluo de cido Fluossilcico A soluo a ser dosada ser preparada com concentrao inalterada. Assim sendo, o volume a ser consumido diariamente ser:

V=

1500L / s.86400s / dia.1mg / L . (79 / 100 )(20 / 100 )10 6 mg / kg

= 820L

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Assim sendo, o tanque a ser construdo ter volume suficiente para um consumo superior a um dia de operao no final do plano.

6.5.4. Dosagem Sero utilizadas bombas eletrnicas para permitir a automatizao da dosagem.

A capacidade da bomba dosadora, admitida a dosagem mxima de 1,0 mg/L, ser:

q=

1500L / s.3600s / hora.1mg / L . (79 / 100 )(20 / 100 )10 6 mg / kg

= 34L / h

6.6. CLORO GASOSO 6.6.1. Fornecimento Ser fornecido sob forma lquida, em cilindros de tonelada (C = 900 kg).

6.6.2. Armazenagem Ser mantido no atual depsito que se encontra em boas condies operacionais.

Admitindo o consumo de 2 mg/L na pr-clorao e 2 mg/L na ps clorao, ento, a quantidade de cloro consumida a cada 10 dias, ser:

C=

1500L / s.86400s / dia.10dias.4mg / L 10 6 mg / kg

= 5184kg

O depsito existente acomoda com facilidade at 5 cilindros. Essa capacidade praticamente igual calculada e ser mantida.

6.6.3. Preparo No necessrio preparar esse produto, que pode ser dosado no estado em que fornecido,SA-PR066/07-RE-13-001-B

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atravs de cloradores a vcuo.

6.6.4. Dosagem Sero instalados trs cloradores: um para pr-clorao, outro para ps-clorao e um terceiro para rodzio e reserva.

A capacidade de cada um dos cloradores, admitida a dosagem de 2,0 mg/L, ser:

q=

1500L / s.86400s / dia.2mg / L 10 6 mg / kg

= 259kg / dia

6.7. ESGOTAMENTO DA ETA CDI

Foi prevista pelo Ante-Projeto a reunio de todos os efluentes lquidos da ETA CDI, de forma a conduzi-los at a unidade de tratamento (UTR), a ser implantada em rea adjacente atual chegada na ETA.

Para tanto, todos os efluentes devero ser reunidos atravs de canais de esgotamento j existentes, e conduzidos at o atual escado (dissipador de energia). Da, sero desviados para a UTR.

O efluente assim reunido ser inicialmente conduzido at um tanque de equalizao. Aps regularizada a vazo, ele ser encaminhado a decantadores, cujos efluentes sero descartados. O lodo sedimentado, por sua vez, ser encaminhado para adensadores. Novamente, nesse caso, os efluentes sero descartados, enquanto que o lodo adensado ser condicionado quimicamente e encaminhado a unidades de desidratao. Os equipamentos para essa operao sero centrfugas do tipo decanters, mas essa escolha dever ser aprofundada por ocasio da elaborao futura do Projeto Executivo da UTR. A parcela lquida resultante ser descartada, enquanto que o lodo desidratado poder ser encaminhado para o Aterro Sanitrio do Municpio de Juiz de Fora.

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