OBJETIVO
Dimensionar Estação de Tratamento de Água para abastecimento de água para uma vazão de 73,000 m³/d
MEMORIAL DE CALCULOS DO PROJETO
Quantidade de água a tratar:
73,000 m³/d
Calculo de vazão de água a ser tratada em 24h.
Considerando, 1.6 % para lavagem dos filtros. Qt = Qreal + Qlav.filtro Qt = 73,000 m³/d + (73000.m³/d x 2%) Qt = 74,168 m³/d ou 858.4 L/s Calculo das Dimensões do Medidor Parshall (cm)
Para vazão de W(pol) W(cm)
2’
61
A
B
858.4 L/s C
D
utiliza-se os seguintes dados: E
152.5 149.6 91.5 120.7 91.5
F
G
K
N
X
Y
61
91.5
7.6
22.9
5.1
7.6
Calculo Calculo do tanque para preparaçã preparação o d Al2(SO4)3 Sulfato Sulfato de Aluminio. Aluminio. Dados Sulfato de Aluminio:
Dosagem otimizada, obtida por ensaios em Jar-test 22.0 g/m³ Pureza: 11.5 % Densidade: 1.124 g/m³ Viscosidade: 1.4064 cP ou 0.0014064 Kg/m.s Carga de Sulfato de Aluminio Csa Volume da Solução: Vsol Csa = Con Concen centra tração ção x Vazã Vazãoo (Qt) (Qt) Csa = 22.0 g/m³ x 1.0 Kg x 74,168 m³/d 1,000 g Csa =
1,632 Kg/d
Vsol =
Csa x 100 pureza x ρ 1,632 Kg/d 11.5 % x 1124 Kg/m³ 12.62 m³/d
Vsol = Vsol =
x 100
Dados do tanque: R
Dt = Diametro do tanque hu = Altura util H = Altura Total hi = Altura do cone ha = Altura da borda livre Dt = hu Hélice de 3 pás (200rpm) Vt=p Dr 2 x hu 4 Dt =
ha
hu
H
hi
Vt =p Dr 3 4
4 xVt 3
p
Dt =
3
4
x
12 , 62
Dt = 2.52 m
p
Temos que: hi = 0.1 x Dt hi = 0.1 x 2.52 m hi = 0.252 m ha = adotar ≈ 0.300 m Então: H = hi + hu + ha H = 0.252 m + 2.52 m + H = 3.076 m
Calculo da potência do motor
M
0.300 m
Dados:
η ρ μ ζ
g
= = = = =
200 rpm ou 3.3 rps 1,124 g/cm³ ou 1124 Kg/m³ 1,4064 cP ou 0,0014064 kg/m.s Coeficiente de potência p/ hélice - 3 pás 9.81 m/s²
Segundo Dorst: De = Dt 4
De =
2.52 m ≈ 4
= 0.31
0.631 m
Numero de Reynolds Re =
η
x De² x ρ
Re =
3.3 rps x
μ
0.398 m² x 1124 Kg/m³ 0.0014064 Kg/m³
Re = 1060408 6
Obs: Se o Re<10 , não pr ecisa dimi nu ir o volu me dos tanques.
Potência Po 5 Po = ζ x ρ x η³ x De g Po = 0.31 x 1124 Kg/m³ x 37.0 9.81 m/s² Po = 131.50 Kg.m/s
x
0.100
Para tanque ideal, é necessário corrigir as potências (Pc) Dt
Pc = Po x
De Dt De
x x
hu De hu De
Segundo Brown: Dt/De = 3.0 hu/De = 2,7 – 3,9
Adotar 3.3
2.52
2.52
Pc =
Pc =
131.50 x
0.6 3.0
167.18 Kg.m/s
Considerando:
Perda no agitador 60 % 1 HP =
P =
x
0.6 3.3
167.18 75.00 x 0.60
0.60
75.00 Kg.m/s P = 3.72 CV ou
4 HP
Calculo da Câmara de Floculação hidráulica de escoamento horizontal
Pelos estudos de tratabilidade, foi estabelecido que o tempo de permanência da água na câmara de floculação é de ##### V Q V V
= Q x T { V = volume; Q = vazão; T = tempo de permanência = 74,168 m³/d x 1 dia = 51.51 m³/min 1440 min = 51.51 m³/min x ##### = 772.6 m³
Cálculos das secções S das chicanas.
Dados: Velocidade média (vm): Velocidade inicial (vi): Velocidade final (vf):
0.40 m/s 0.60 m/s 0.20 m/s
Então:
Sm = Q = 51.51 m³/min = vm 0.40 m/s x 60
2.146 m²
Si = Q = 51.51 m³/min = vi 0.60 m/s x 60
1.431 m²
Sf = Q =
4.292 m²
51.51 m³/min
=
vf
0.20 m/s x 60 L Planta
A ...........
Corte AA hi
4 4 , 2
Si
Sm
ai
Vista lateral
am
Sf
af
Obs: A distancia média entre as chicanas deve variar de 0,60 m a 0,80 m, adotar am = 0.70 m hi = Si = am
2.146 m² 0.70 m
=
3.07 m
Esta ok pois o valor encontra-se 2,0 =< hi =< 4,0 Distância entre a parede e a 1ª chicana.
ai = Si = hi
1.431 m² 3.07 m
=
0.47 m
Distância entre a ultima chicana e a parede.
af = Sf = hi
4.292 m² 3.07 m
=
Calculo do comprimento (L):
Adotar largura A =
3.0 m
1.40 m
L =
V = hi * A
772.6 m³ = 3.07 m x 3.0 m
84.00 m
Cálculo do número total de câmaras
Nc = L = am
84.00 m = 0.70 m
120.000
Adotar =
Cálculo do número de Chicanas
Nch Nch
= Nc - 1 = 120 - 1 =
119 Chicanas
Calculo do percurso da água (Lp)
Lp Livre percurso Lp = vm x T = 0.40 m/s x Lp = 360 m
15 min
x 60
Confirmação do Lp
Lp = Nc x A Lp = 120 x 3.0 m Lp = 360 m Calculo da profundidade com borda livre (H)
H = hi + ha = H = 3.37 m
3.07 m +
0.30 m
Dimensionamento dos Decantadores
Tempo de detenção hidráulic adotar 9 h Vd = Q x TDh Vd = 27,813.0 m³
= 51.51 m³/min x 60 x
Adotar 4 decantadores
9h
120 câmaras
Vdi = Vd = 4
27,813.0 m³ = 6,953.3 m³ 4
Velocidade de escoamento superficia v = 0.00265 m/s Comprimento (Ld)
Ld = v x T = 0.00265 m/s x Ld = 85.86 m
9h
x 3600
Canal de Distribuição
DII
DI
DIII
Calculo da área superficial do d ecantador (Sd)
Sd = Vdi = Ld
6,953.3 m³ = 80.984 m² 85.86 m
Calculo da profundidade util (hu)
Adotar: hu = 5.00 m
Calculo da largura (A):
A = Sd = hu
Conferência
80.984 m²
5.00 m
=
16.20 m
Ld
Sd <=
10
A <= Sd ; 3
80.98 <= 16.20 <= 80.98 ; 10 3
Adotar p/ altura do lodo Hlodo = Ht = hu + ha + Hlodo Ht = 5.00 m + Ht = 5.80 m
8.10 <= 16.20 <= 26.99 OK
0.50 m
0.30 m +
0.50 m
Calculo dos Filtros
Taxa de filtração - (Tx) = 130 m3 de água/m2 x d Percentual de água de lavagem = 1.6 % Tempo de lavagem = 4 min Superficie - Sf Sf = Qt = 74,168 m³/d = 570.52 m² Tx 130 m³/m².d Calculo da altura ou profundidade dos filtros (Hf)
Hf = Ht - Hlodo Hf = 5.80 m Hf = 5.30 m
0.50 m
Calculo de nº. de filtros utilizando a equação de Mernil - Wallage
N = 1.39 x P½ P = Milhões de litros de água por dia N = 1.39 x 74.17 1/2 = 11.97 filtros Calculo de área de cada filtro (Af)
Af = Sf = N
570.52 m² = ########### 12.00 filtros
Volume de água para lavagem (Vlv)
aproximando: 12.0 filtros
Vlv Vlv
= 73,000 m³/d * = 1,168 m³/d
1.6 %
Calculo de Vazão para Lavagem (Ql)
Adotar velocidade de lavagem = 0.0016 m/s Ql = Sf x 0.0016 m/s Ql = 570.52 m² x 0.0016 m/s =
0.91 m³/s
Calculo do Volume de Lavagem
Vl = Ql x T Vl = 0.91 m³/s x
4 min x
60 = 219 m³
Calculo do numero de lavagem (Nl)
Nl =
Vlv = Vl
1,168 m³/d = 219 m³
5.331 Adotar 5 lavagem/dia
Calculo das dimensões
Lc = Comprimento da canaleta; Adotar 4 canaletas Lc = 4 x 1.80 m = 7.20 m A = Af = ########### = 6.60 m Lc 7.20 m
Convertendo para texto Vazão liquida Percentual p/ filtros
73000. 2
2.523646 0.630911
1124 0.001406
3.3
10000000 1049804 8950196
