Universidade Federal de Itajubá

Protótipo de ETA para a população urbana de Santa

Rita do Sapucaí/MG

Professora Herlane C. Calheiros

Grupo:

Adriano Payão Pela

Andressa Cristina de Moraes

Camila Andrade Abe

Gabriela Junqueira da Silva

Guilherme Samprogna Mohor

Leonardo Botossi Ciomini

Mariana A. G. A. Barbosa

Vinícius G. Scartezini de Rezende

Itajubá, 22 de Novembro de 2011

i

SUMÁRIO

1. Revisão Bibliográfica ................................................................................................................... 1

2. Projeção da população ................................................................................................................ 4

2.1 Vazões ........................................................................................................................................... 5

3. Dimensionamento da estação .................................................................................................. 5

4. Dimensionamento do protótipo ........................................................................................... 15

5. DESCRIÇÃO DO TRABALHO ................................................................................................... 20

5.1 Montagem e Manutenção do Projeto ............................................................................. 20

5.2 Durante o teste ........................................................................................................................ 26

6. RESULTADOS ................................................................................................................................ 28

7. Conclusões ..................................................................................................................................... 31

8. Referências Bibliográficas ....................................................................................................... 32

1

1. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

As culturas milenares da China, Índia, Mesopotâmia, Egito, Roma e povos das

culturas americanas são exemplos clássicos das grandes civilizações que nasceram

às margens dos grandes cursos de água. Estes corpos d'água formam a base

primária necessária para vida e agricultura (SCHNIFF, 1996).

São conhecidos importantes aquedutos romanos, cujos vestígios nos

permitem apreciar uma concepção técnica e urbanística muito desenvolvida.

Entretanto, a necessidade de estabelecer núcleos urbanos em zonas estratégicas e

afetada pelo seu crescimento, além de outros fatores externos, com o tempo,

fizeram cair a qualidade da água disponível, e, por conseguinte, tornou-se ponto

decisivo para a busca de fontes mais adequadas a distância.

À medida que as aglomerações humanas foram tornando-se mais densas com

a formação das cidades, a necessidade de grandes volumes de água passou a

constituir um problema que obrigou os antigos a executarem grandes obras

destinadas a captação, transporte e armazenamento deste líquido (RUSSEL, 1995).

Destas obras destacam-se os antigos tanques de Aden na Arábia, 600 d.C.

Porém, foram os romanos que possuíram o sistema de abastecimento mais

completo. Após a poluição terem poluído do rio Tigre os romanos, ampliaram o seu

sistema de abastecimento, construindo aquedutos que traziam água de pontos

distantes da cidade, até hoje existentes. Estes aquedutos eram dotados de

pequenos tanques constituídos de areia e cascalho, onde partículas mais pesadas

se depositavam no fundo e a água tratada era conduzida para cisternas, fontes

públicas e algumas residências particulares (RUSSEL, 1995).

Assim, a captação, o transporte e o armazenamento da água surgiram pelo

aumento do consumo e desenvolvimento da comunidade. No século XII, países

como a França, tiveram baixo índice sanitário, em virtude do baixo consumo de

água per capta. O abastecimento em Londres, inicialmente foi feito com água de

fontes conduzida por conduto de chumbo e alvenaria, mas só em 1582 foi utilizada

a água do rio Tamisa, graças à primeira bomba na ponte de Londres e do

transporte da água bombeada, através de tubulação para cidade (SESAN, 1996 ).

Com a invenção da máquina a vapor foi possível o emprego de bombeamento

com capacidade e potência adequadas. Mas só no século XIX se desenvolveu o

2

sistema de abastecimento, com a fabricação de tubos de ferro capazes de suportar

maiores pressões de acordo também com a sua topografia e geologia locais

(HELLER, 1997).

Nos Estados Unidos, em virtude da poluição e contaminação das águas

captadas para abastecimento público, houve progressos e desenvolvimentos

científicos no campo do tratamento de águas a fim de torná-las próprias para

consumo humano. Assim sendo, em 1832, foi construída a primeira estação de

tratamento de água que mesmo tendo resultados poucos satisfatórios serviram de

base para outros projetos sendo que em 1858, já se abastecia cidades americanas

com água tratada (HELLER, 1997).

O tratamento de água contribui significativamente no controle das doenças

de veiculação hídrica. Neste sentido os países desenvolvidos apresentam

indicadores de saúde que demonstram o controle dessas doenças por ações de

saúde pública e saneamento. Nos países em desenvolvimento ainda persistem

índices que deixam claro a baixa qualidade de infraestrutura sanitária (RUSSEL,

1995).

O alúmem é provavelmente a substância química mais amplamente utilizada

para coagulação dos suprimentos públicos de água, devido a excelente formação

do floco, sua relativa economia e facilidade de manuseio. A quantidade de sulfato

de alumínio necessário para provocar uma coagulação perfeita não pode ser

predita teoricamente por análise química ou por outras hipóteses. Usa-se mais as

quantidades teóricas, porque parte dos íons de alumínio parecem se combinar

diretamente com as impurezas da água (BABBITT, 1987).

O sulfato de alumínio é fácil de transportar e de manejar, seu custo é baixo e é

produzido em várias regiões brasileiras. O seu pH utilizado é de 5,0 a 8,0. Existem

outros coagulantes como o sulfato ferroso muito útil para tratar águas que

apresentem pH elevado na faixa de 8,5 a 11,0; sulfato férrico conveniente para

tratamento de águas altamente coloridas ou ácidas é efetivo na faixa do pH de 5,0 a

11 e cloreto férrico produz bons flocos em amplo intervalo no pH de 5,0 a 11,0

(VIANNA, 1997).

O Sulfato de alumínio é bastante eficiente em relação a redução da cor,

turbidez, DQO e DBO, porém sua concentração diminui em 43% pelo próprio

alumínio. Enquanto o tanino além de minimizar em 65% os parâmetros

3

mencionados, adsorve os metais como o alumínio, ferro, zinco, etc., eliminando-os

do meio diminuindo assim a sua toxidez (VIANNA, 1997).

As águas dos mananciais para abastecimento, normalmente possuem cor,

turbidez, sólidos dissolvidos em estado coloidal e em suspensão. Dessa forma,

retira partículas sob as dimensões coloidais e suspensas por sedimentação e

filtração, proporcionando uma clarificação e redução de muitos microrganismos

capazes de ocasionar doenças que pode ser completado por desinfecção no

tratamento final (VIANNA, 1997).

Coagulação e floculação são dois processos físico-químicos onde são

realizadas reações químicas entre partículas coloidais e em suspensão com

coagulantes para formação de flocos com massa e peso suficientes pra serem

retirados por um simples processo de separação sólido-líquido, principalmente a

decantação de água e a filtração (LIBÂNIO, 1996).

A afinidade que as partículas hidrofílicas possuem pelas águas resulta da

presença de certos grupos polares, na superfície das partículas. Esses grupos são

solúveis em água e assim atraem firmemente o revestimento de água em volta da

partícula, que se chama Camada de Solvatação. Os colóides formados em processos

de tratamento de água podem ser classificados em liofóbicos e liofílicos. Liofóbicos

quando há pouca afinidade entre a fase dispersa e o meio, como no caso de metais

coloidais ou argilas em água. Quando o meio dispersante é a água, são

denominados hidrófobos se tais dispersões forem desidratadas, não se

redispersarão espontaneamente na água, tornando-se colóides irreversíveis

(LIBÂNIO, 1996).

Nos colóides liofílicos, tais como gelatina ou proteína na água, possuem

grande afinidade na fase dispersa com o meio. Se o meio dispersante for a água, são

chamados hidrófilos. Se tais dispersões forem desidratados, o material original se

reverterá e podem ser novamente redispersadas infinitas vezes, tornando-se

colóides reversíveis (LIBÂNIO, 1996).

Sabe-se que a grande maioria dos colóides naturais são hidrófilos e, portanto

dotados da camada de solvatação. Esse manto de água envolvendo as partículas

coloidais tem uma grande importância em sua estabilidade, pois ele mesmo, não

elimina os fatores de separação. Caso a micela, que é partícula primária, seja

destituída dessa camada protetora ( partículas hidrófilas ) em consequência da

4

inexistência de afinidade entre o disperso e o dispersante, iremos observar uma

aglutinação de partículas, acarretando a precipitação das mesmas (LIBÂNIO,

1996).

Essas partículas possuem propriedades elétricas que influenciam fortemente

o seu comportamento. As cargas localizadas na superfície (cargas primárias),

devido a dissociação dos grupos polares são responsáveis por um campo

eletrostático, que é fator determinante de estabilidade do sistema coloidal. Essas

cargas primárias são devidas principalmente à dissociação de grupos polares como

COOH – NH2 (BERNARDO, 1993).

2. PROJEÇÃO DA POPULAÇÃO

Tabela 1 - Dados do último Censo demográfico

Município Situação

do domicílio

Ano

1970 1980 1991 2000 2010

Santa Rita do Sapucaí - MG

Total 18.920 22.228 26.317 31.264 37.754

Urbana 11.566 14.987 20.091 25.519 32.458

Rural 7.354 7.241 6.226 5.745 5.296

Em cada intervalo entre os anos do censo, calcula-se a taxa de crescimento

da população urbana, em habitante por ano, e, então, a taxa média de crescimento.

Tabela 2 - Taxa de crescimento da população urbana

Ano

Taxa de crescimento média

1970 1980 1991 2000 2010

Pop. Urbana 11.56

6 14.98

7 20.09

1 25.51

9 32.45

8

Taxa de crescimento [hab/ano]

- 342 464 603 694 525,78

Tomando-se 2010 como o ano 0, através de uma projeção aritmética,

calcula-se as populações urbanas para os anos de 2012, 2022 e 2032. Adotado um

alcance de 20 anos para o projeto.

Pop(i) = pop(0) + [ano(i) – ano(0)]*taxa_cresc_média

5

Tabela 3 - Projeção da população

2010 2012 2022 2032

Pop. Urbana projetada 32.458 33.510 38.767 44.025

O gráfico abaixo demonstra o comportamento de crescimento obtido pela

projeção.

Gráfico 1 - Histórico e projeção da população de Santa Rita do Sapucaí-MG

2.1 Vazões

As vazões, calculadas para início (2012) e fim (2032) de projeto, são

baseadas no consumo per capita igual a 120 e 160 L/s, resultando o valor de vazão

média. Os valores máximos e mínimos são, respectivamente, produtos da

multiplicação pelos fatores de ajuste 1,2*1,5 e 0,5.

Tabela 4 - Vazões de início e fim de projeto

Qmín Qméd Qmáx

Ano Pop.

Urbana [L/s]

2012 33510 23,27 46,54 83,77

2032 44025 40,76 81,53 146,75

3. DIMENSIONAMENTO DA ESTAÇÃO

Tecnologia de tratamento

As características da água bruta constituem o principal fator que intervém na

definição da tecnologia de tratamento a ser empregada. Desta forma seguem na

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

45000

50000

1960 1980 2000 2020 2040

Po

pu

laçã

o [

hab

]

Ano

Censo IBGE

Projeção

6

Tabela 5 os modelos de tratamento recomendados de acordo os limites das

principais características da água bruta.

Tabela 5 - Limites de características da água e definição de sistema de

tratamento de água

Característica / Tecnologia

Convencional Dupla

Filtração Filtração

Direta Filtração

Lenta*

Filtração Direta em

Linha

Turbidez (uT) <3000 <50 <20 <10 <5

Cor Aparente (uC)

<1000 <50 <20 <20 <15

E. coli (NMP/100 ml)

<106# <103# <10³ <10³ <100

Algas (UPA/ml) <105 <5000 <10³ <250 <100 *Sem emprego de pré filtros

Fonte: Libânio (2008)

Para a determinação do sistema de tratamento a ser adotado mediu-se a

turbidez da água da água a ser tratada detectando-se o valor de 74 uT. Assim, de

acordo com a tabela apresentada, pode-se definir que o tratamento adequado para

a água do lago é o convencional.

1ª etapa – Coagulação e mistura rápida

Como unidade hidráulica de mistura, adotou-se a Calha Parshall, ou Medidor

Parshall, modelo de 36pol (91,5cm) que atende a vazões na faixa de 23 a 147 L/s.

O medidor Parshall 36 pol. tem as seguintes dimensões, visíveis no Anexo 1:

Tabela 6 - Dimensões do medidor Parshall adotado

W (Pol.)

A (mm)

B (mm)

C (mm)

D (mm)

E (mm)

F (mm)

36 1676 1645 1219 1572 914 610

G (mm)

L (mm)

K (mm)

N (mm)

Q min (L/s)

Q máx (L/s)

Massa (Kg)

915 3170 76 229 17,3 1427,2 150

A equação da vazão desta calha é:

7

Altura da lâmina líquida

Largura na seção de medida

( )

Velocidade na seção de medida

0,4478 m/s

Energia total disponível

0,3738 m

Ângulo fictício

(

( ) )

Velocidade no início do ressalto

( ( )

) (

)

Altura de água no início do ressalto

Número de Froude

( )

Altura conjugada do ressalto

(√ )

Profundidade no final do trecho divergente

8

Velocidade de saída do trecho divergente

Perda de carga no ressalto hidráulico

Tempo de residência médio

Gradiente de velocidade

(

)

2ª etapa – Decantador

Dados

Partindo da Taxa de Aplicação Superficial ,

Altura da lâmina d’água

Temperatura da água

Massa específica

Peso específico

Viscosidade dinâmica

Viscosidade cinemática

Número de decantadores

Velocidade na passagem

Área de cada furo

Lado de cada furo

Rugosidade do PVC

Vazão de Projeto

9

Área Superficial do Decantador

Verificação do Tempo de Detenção Hidráulico

Geometria do Decantador

√

Taxa de Aplicação Superficial

Velocidade Horizontal

(

)

Raio Hidráulico

( )

Reynolds

O decantador dimensionado vem no Anexo 2.

2.1. Cortina difusora de passagem do floculador - decantador

Área dos Furos

Orifícios

10

Área de Influência de Cada Furo

√

Conferência do Espaçamento

( ) Ok!

Número de fileiras horizontais e verticais

Conferência de % de furos

Distância de entrada - Cortina Difusora

(

)

Velocidade de escoamento nos furos

Verificação do gradiente de velocidade nos orifícios

(

( ))

( )

11

(( ((

) (

)))

)

( )

√

( )

A cortina difusora, e seu detalhe, são mostrados nos Anexos 2 e 3,

respectivamente.

2.2. Calhas de coleta de água decantada

Vazão estimada nas calhas de coleta

Comprimento total do vertedor

Calha não deve exceder 20% do comprimento do decantador

Número de calhas

( )

( )

Espaçamento entre as calhas

3ª etapa – Floculador

Largura do decantador

Profundidade da lâmina d'água

12

Tempo de residência

Vazão por decantador

Volume do floculador

Área superficial do floculador

Largura do floculador

Adota-se um floculador composto por 3 canais.

Largura individual dos canais do floculador

Verificação do gradiente de velocidade:

Número de chicanas no canal

((

)

(

))

Espaçamento entre chicanas

Velocidade nos trechos retos

Velocidade nas curvas

13

Tabela 7. Verificação das velocidades dos canais do floculador

Canal Gr (s-1) n e [m] V1 [m/s] V2 [m/s]

1 45 35 0,36 0,232 0,154

2 30 26 0,48 0,177 0,118

3 20 20 0,62 0,135 0,090

( )

(

( ( )

))

(

( ) )

√

(

)

Tabela 8. Verificação do gradiente de velocidade dos canais do floculador

Canal Lt [m] Rh [m] j Hd [cm] HI [m] H [m] Gr verificado

(s-1)

1 139,0 0,128 991,763 7,14 0,135 0,21 58,04

2 106,0 0,154 263,431 2,48 0,060 0,08 37,17

3 81,1 0,182 72,514 0,89 0,027 0,04 24,12

As vistas superior e lateral do floculador estão mostradas nos Anexos 5 e 6

respectivamente.

4ª etapa – Filtro

( )

14

( )

, usado para filtros de camada

simples, é o valor mínimo conforme ABNT NBR 12216/1992 (ABNT, 1992).

( )

Dimensões do filtro

( )

Alturas

Taxa de filtração

Perda de carga no meio filtrante limpo

Para areia

15

( )

4. DIMENSIONAMENTO DO PROTÓTIPO

1ª etapa – Coagulação e mistura rápida

A necessidade de reposição manual de água bruta no reservatório é o fator

que limita o protótipo a pequenas vazões.

Assim, é inviável utilizar uma Calha Parshall como unidade de mistura rápida,

sendo então substituída por uma queda livre.

O Gradiente de velocidade é dado por:

√

Onde,

[kgf/m³] = peso específico da água (998,2 a 20°C);

µ [kgf.s/m²] = viscosidade dinâmica da água (0,00010255 a 20°C);

G [s-1] = Gradiente de velocidade;

V [m³] = Volume da câmara em que a perda se dissipa;

Q [m³/s] = Vazão do vertedor;

hf [m] = perda de carga.

Para Q= 0,0000002 m³/s = 17,3 L/dia, e utilizando uma tampinha de garrafa

PET como câmara de dissipação,

Tabela 9 - Dimensões da mistura rápida

[kgf/m³] µ [kgf.s/m²] G [s-1] V [m³] Q [m³/s] hf [m]

998,2 0,00010255 700 0,000001 0,0000002 0,252

Portanto, a queda livre necessária é de 25 cm.

16

Ainda sobre os mesmos dados, considerando que o reservatório de

coagulante é uma garrafa PET de aproximadamente 400 mL,

Volume de mistura rápida na tampinha

Dosagem ideal de coagulante

Vazão de operação da água bruta

Coagulante, em massa, para o volume de mistura

Concentração da solução coagulante preparada

Volume de coagulante a aplicar

Tempo de troca do volume de mistura

Volume do reservatório de coagulante

Vazão de operação do coagulante

Concentração do coagulante desejada

Diluição da solução preparada

17

2ª etapa – Floculador

Com o objetivo de se simplificar a montagem do protótipo, foram calculados

novos parâmetros para o floculador real considerando-se apenas 1 unidade. Assim,

as dimensões do real foram duplicadas, uma vez que a vazão afluente é total e o

tempo de detenção ( ) nesta unidade é mantido em 30 minutos.

Também foi considerado, no protótipo desta unidade, a existência de apenas

1 canal, e não 3 como calculado para o floculador da ETA real. Desta forma,

procurou-se manter um gradiente de velocidade médio (valor médio entre os 3

considerados para os canais do real) igual a 30 s-1.

Parâmetros da ETA real após considerações:

L= 12,6; B= 5,24; h= 4, 00;

L/B = 2,4

Protótipo:

Área superficial adotada:

As = 0,0085 m2

Largura:

√ ( ⁄ )⁄

Comprimeto:

⁄

Altura da lâmina d’água:

⁄

⁄ ⁄

Vazão:

( )

⁄

18

A Tabela 10 e a

Tabela 11 a seguir apresentam resultados obtidos da mesma forma que os da

Tabela 7 e da Tabela 8, como demonstrado no item de dimensionamento do

floculador real.

Tabela 10. Verificação das velocidades do canal do protótipo do floculador

Gr (s-1) n e [m] V1 [m/s] V2 [m/s]

30 10 0,014 0,00025 0,00017

Tabela 11. Verificação do gradiente de velocidade do canal do protótipo do

floculador

Lt [m] Rh [m] j Hd [cm] HI [m] H [m] Gr verificado(s-1)

0,15 0,0002 0,42 2,8 4,5E-08 0,028 21

3ª etapa – Decantador

Com o objetivo de se manter a vazão de 0,018 m3/dia por questões de

conveniência, calculou-se as dimensões do protótipo desta unidade em função da

mesma e considerando-se que o tempo de detenção no protótipo seria o mesmo do

real, igual a 4,8 horas.

Volume:

Área superficial:

⁄ , considerando-se h = 0,1 m.

Largura e comprimento:

√

(

)⁄ , sendo a razão L/B, das dimensões reais, igual a 2.

19

4ª etapa – Filtro

O protótipo desta unidade se mostrou inviável, uma vez que, para se manter

a mesma taxa de filtração que ocorre no real (180 m3/m2.dia), o diâmetro seria de

1 cm, considerada a mesma vazão de 0,018 m3/dia das outras unidades do

protótipo. Também, as alturas adotadas para o filtro real, por proporção, seriam

irrisórias no protótipo, fazendo com que sua construção fosse comprometida.

Desta forma, foi adotado um tubo de 2 cm de diâmetro, preenchido com 1,5

cm de brita, com diâmetro efetivo igual a 2,79 mm e coeficiente de

desuniformidade igual a 2,40, e 2,0 cm de areia, com diâmetro efetivo igual a 0,19

mm e coeficiente de desuniformidade igual a 3,05. As curvas granulométricas de

ambos são apresentadas a seguir.

Logo, a taxa de filtração do protótipo é igual a 57,3 m3/m2.dia, resultado da

divisão da vazão pela área superficial, notadamente inferior ao mínimo aceito para

um filtro de camada simples de fluxo ascendente.

Gráfico 2 - Curva granulométrica da areia.

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

70.00

80.00

90.00

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2

Po

rce

nta

gem

qu

e p

assa

Largura da peneira [mm]

AREIA

20

Gráfico 3 - Curva granulométrica da brita.

5. DESCRIÇÃO DO TRABALHO

5.1 Montagem e Manutenção do Projeto

Iniciou-se o trabalho com o dimensionamento da ETA convencional em

tamanho real, de acordo com a turbidez da água do lago a ser tratada. Após este

dimensionamento, determinou-se o coeficiente de redução da escala da ETA e

calcularam-se as dimensões do protótipo.

Durante a montagem do protótipo da ETA, foi necessário realizar algumas

adaptações das dimensões do mesmo em função dos materiais disponíveis para a

sua construção. A única unidade em que houve modificações das dimensões do

protótipo foi o filtro, uma vez que o material disponível para o mesmo foi um tubo

de PVC e os valores encontrados se mostraram inviáveis para a construção (menor

que uma caixa de fósforo), além disso no lugar da Calha Parshall utilizou-se um

tipo de vertedor pois não existe o medidor Parshall para as dimensões do

protótipo.

Material Para Montagem

Floculador e Decantador:

- Chapas de Madeirite

- Folhas de Contact Branco (para impermeabilizar)

- Cola Adesiva Plástica

Filtro:

- Cano de PVC (e cotovelos)

- Cola para PVC

- Ralo de Pia

0.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

30.00

0 1 2 3 4 5

Po

rce

nta

gem

qu

e p

assa

Largura da peneira [mm]

BRITA

21

- Areia

- Brita

Reservatórios:

- 2 Galões de Água

- Bóia

- Fita Adesiva

- Tela de Plástico

- Garrafa de Água 510 mL

- 2 Equipos de Soro

- Torneira de Plástico

- Caneta Pincel

- Cano de PVC

Misturador Rápido:

- Gargalo de Garrafa de 2L com tampa

- Canudinho

Todas as Unidades:

- Tesoura

- Lixa

- Serra

- Estilete

- Durepoxi

- Tijolo

Material para Medição e Manutenção

- Balde

- Pipeta

- Proveta

- Cronômetro

- Turbidímetro

- Espectrômetro

- Galão de Descarte

22

Figura 1. Reservatórios numerados de água bruta e garrafa (reservatório) de

coagulante.

Etapas de Montagem

Retirou-se a “tampa” de ambos os galões (facilitando o processo de

enchimento dos mesmos) serrando o material, para que o corte fosse o mais

próximo de uniforme fez-se marcações com caneta pincel.

De mesma forma foram feitos os orifícios de instalação da bóia (galão 1) e

da torneira plástica (galão 2). Como existia a possibilidade de vazamento esses

orifícios foram cobertos com durepoxi. A utilização de dois galões se deu para a

tentativa de manter a vazão constante do galão 2 através da bóia (figura 1).

Para que houvesse a mistura com o coagulante foi instalado um cano de PVC

com inclinação para atingir o misturador rápido.

Uma garrafa plástica foi presa com fita adesiva no ponto mais alto do

experimento, essa garrafa foi utilizada para armazenar o coagulante utilizado,

para conduzi-lo até o cano de PVC (vertedor) instalou-se um equipo de soro

(branco).

Durante os testes houve problemas para manter a vazão com a torneira de

plástico que desregulava constantemente, imaginou-se que ela estivesse entupida e

então instalou-se uma tela plástica para reter partículas grosseiras, contudo esse

procedimento não funcionou e a torneira foi trocada por um equipo de soro (azul)

obtendo-se um melhor resultado. Vale ressaltar que esta substituição, apesar de

ter melhorado a condição da vazão de entrada, não surtiu o efeito desejado, pois a

23

vazão manteve-se inconstante ao longo do dia. O equipo de soro utilizado para o

abastecimento do coagulante também apresentou este problema.

Figura 2. Equipes de soro para água bruta (azul) e coagulante (branca).

Utilizou-se um gargalo de garrafa PET tampado como unidade de mistura

rápida, foi feito um furo na tampa e encaixado um canudinho para conduzir a água

para o floculador, para evitar vazamento esse canudinho também foi preso com

durepoxi (figura 3).

Figura 3. Unidade de mistura rápida.

24

Para o floculador (figura 4) e o decantador (figura 5) foram cortadas,

encapadas com Contact e coladas com cola adesiva as chapas de madeirite com,

colocou-se camadas generosas para que não houvesse vazamento.

Durante o período de medições teve de ser feita uma modificação no

decantador, a inclusão da placa identificada na figura 5, o que impediu o

equipamento de funcionar por um dia já que o material ficou secando nesse

período. Essa placa foi colocada para reter os flocos leves que estavam sendo

carreados para a calha e o filtro, prejudicando o resultado do tratamento. Além

disso as unidades foram limpadas 2 vezes durante o período de medições.

Figura 4. Unidade de floculação.

25

Figura 5. Decantador com placa para contenção de flocos leves.

Na saída do decantador instalou-se, com uma pequena declividade, um cano

de PVC cortado ao meio longitudinalmente, o qual serviu de calha coletora do

efluente. A este dispositivo foram feitas conexões com outros tubos de PVC por

meio de cotovelos colados com a cola de PVC. Nestes últimos tubos foi instalado o

filtro, com o auxílio de um ralo de pia, o qual serviu de suporte para a brita

(material suporte) e a areia (meio filtrante), após essa passagem a água tratada foi

conduzida para um galão de descarte (figura 6).

26

Figura 6. Filtro.

5.2 Durante o teste

Após alguns testes com vazamentos e controle de vazão começou-se a medir

a turbidez, contudo a equipe só possui dados a partir do dia 1 de novembro, já que

a folha com os dados anteriores foi perdida no laboratório.

Todos os dias pelo menos 1 integrante comparecia ao laboratório para

realizar as seguintes tarefas:

Medir turbidez de entrada e saída (com equipamento turbidímetro da figura

7 e frascos da figura 8 aonde as amostras eram colocadas) e absorbância (com o

espectrômetro da figura 9), completar o reservatório, fazer a mistura do

coagulante e completar a garrafa de coagulante, além de medir vazão do mesmo e

da água bruta com auxilio de uma pipeta e de um cronômetro.

Para tanto utilizava-se o volume de 1 minuto para a água bruta e de 3

minutos para o coagulante.

27

Figura 7. Turbidímetro utilizado para medição.

Figura 8. Fracos utilizados para medição.

Figura 9. Espectrômetro para medir absorbância.

28

Durante o período de testes notou-se que os flocos que se formavam eram

muito finos e não estavam decantando adequadamente. Assim, os cálculos da

concentração de coagulante foram revisados e reajustados, o que resultou não só

na mudança da concentração como na instalação da placa da figura 5.

Os resultados dessas observações se encontram no tópico referente a

resultados.

6. RESULTADOS

29

Tabela 122 - Parâmetros medidos durante o experimento

01/nov 02/nov 03/nov 04/nov 05/nov 06/nov 07/nov 08/nov

Turbidez

Entrada 6,5 6,8 16 10,6 17,6 12,5 12,27 28

Saída 4,4 5,1 9,6 9,8 11,6 8,3 6,87 10,9

Lago 27,3 36,9 24,7 26,1 36,5 31,01 21,71 24,91

Absorbância

Entrada 0,069 0,096 0,114 0,104 0,180 0,096 0,107 0,14

Saída 0,05 0,060 0,071 0,064 0,094 0,060 0,065 0,079

Lago - - 0,164 0,209 - - - -

09/nov 10/nov 11/nov 12/nov 13/nov 14/nov 15/nov 16/nov

Turbidez

Entrada 23,5 7,34 22,7 10,91 13,7 8,5 14,5 15,2

Saída 9,3 7,8 9,1 6,74 8,25 5,7 6,2 9

Lago 30,48 16,84 26,7 31,9 29 36,7 24,3 47

Absorbância

Entrada 0,143 0,197 0,259 0,177 0,188 0,196 0,204 0,377

Saída 0,068 0,177 0,091 0,092 0,097 0,100 0,103 0,118

Lago - - - - - - - -

30

Gráfico 4 - Comparação de turbidez e dia.

No Gráfico1, verifica-se a queda de turbidez entre a água do lago, a que entra

na ETA, depois do reservatório, e a água de saída. No dia 10 de novembro temos

uma inconsistência de valores devido ao fato de o coagulante ter acabado e este só

foi verificado depois da medição deste dia. Podemos explicar este dado devido ao

revolvimento da água do reservatório no momento do seu reabastecimento. No dia

8 e 11 de novembro verificou-se que a turbidez de entrada foi maior que a do lago,

esta inconsistência pode ser explicado pelo mesmo motivo. No dia 11, houve um

agravo que pode explicar este aumento, neste dia foi feita a limpeza do tubo do

conta gotas, deixando que a sujeira caísse para dentro do sistema.

Vale ressaltar que neste Gráfico 1, a comparação foi feita entre as medidas

de entrada e saída com a água do lago do dia anterior. Pois considera-se cerca de

um dia para que a água que estivesse saindo fosse realmente do dia anterior.

0

5

10

15

20

25

30

35

40

01

/No

v

02

/No

v

03

/No

v

04

/No

v

05

/No

v

06

/No

v

07

/No

v

08

/No

v

09

/No

v

10

/No

v

11

/No

v

12

/No

v

13

/No

v

14

/No

v

15

/No

v

16

/No

v

Turb

ide

z [N

TU]

Turbidez x Dia

Entrada

Saída

lago

31

Gráfico 5 - Comparação de absorbância e dia.

No Gráfico 5, apenas verifica-se que houve uma melhora da cor aparente da

água de entrada e saída do sistema.

7. CONCLUSÕES

O objetivo do projeto era promover um tratamento que proporcionasse uma

redução de turbidez para valores menores que 1 uT. No entanto, o protótipo não

logrou êxito. Isto pode ser atribuído a alguns fatores:

A limitação de espaço no laboratório foi o principal fator utilizado

para a determinação da escala, a qual tornou-se muito reduzida

prejudicando o funcionamento do protótipo. Entre estes prejuízos

cita-se:

o O controle da vazão, uma vez que esta era muito baixa. Em

decorrência dessa característica ocorreu também o

entupimento constante da tubulação do conta-gotas.

o Construção do filtro (indisponibilidade de matérias que

atendessem as dimensões requeridas).

Devido à falta de limpeza do reservatório, havia revolvimento do

material sedimentado neste a cada reabastecimento, o que também

contribuía para o “entupimento” da tubulação.

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

01

/Jan

02

/Jan

03

/Jan

04

/Jan

05

/Jan

06

/Jan

07

/Jan

08

/Jan

09

/Jan

10

/Jan

11

/Jan

12

/Jan

13

/Jan

14

/Jan

15

/Jan

16

/Jan

Ab

sorb

ânci

a

Axis Title

Absorbância x Dia

Entrada

saída

32

Em diversos medições durante o monitoramento verificou-se que o

turbidímetro apresentava resultados altamente oscilantes para uma

mesma amostra, podendo estar portanto descalibrado. A calibração

pode ter ser comprometida pelo vencimento das amostras de

referência de calibração.

Houve uma falha no memorial de cálculo que somente foi detectada após a

desmontagem.

8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 12216: Projeto de

estação de tratamento de água para abastecimento público. Rio de

Janeiro: ABNT, 1992.

BABBITT H. et al, Abastecimento de Água Ed. Universidade de São Paulo, São

Paulo -1987.

BERNARDO L. D., Métodos e técnicas de tratamento de água - ABES, São Paulo -

1993.

HELLER L., Saneamento e Saúde, OPAS / OMS - Brasilia, 1997.

LIBÂNIO, M. et al. " Avaliação do Modelo de Argaman & Kaufman na estimativa

do desempenho de unidades de floculação aplicadas ao Tratamento das

Águas de Abastecimento" – ABES - Rio de Janeiro – Abril / Junho 1996.

LIBÂNIO, M. Fundamentos de qualidade e tratamento de água. Campinas, SP:

Editora Átomo, 2008, 2° edição.

RUSSEL, F. et al Explicit Mathematical Models of Distribution Storage Water

Quality - Journal of Hidraulic Engineering, 1995

SCHINIFF J. P., Nuevos Desafios para Potabilización del Agua, Eco Web, Buenos

Aires -1996.

SESAN, Manual de Saneamento, Rio de Janeiro -1996.

VIANNA M. R. Hidráulica Aplicada às Estações de Tratamento de Água

Imprimatur, Artes Ltda, Rio de Janeiro -1997.

33

Anexo 1

34

Anexo 2

35

Anexo 3

36

Anexo 4

37

Anexo 5

38

Anexo 6

39

Anexo 7