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Title: Simulação em instalação piloto da adequação de ETA convencional para dupla filtração
Authors: Duarte, Gustavo Marques Calazans
Keywords: Dupla filtração;Oxidação;Tecnologia de tratamento de água;Taxa de filtração;Granulometria
Issue Date: 25-May-2018
Citation: DUARTE, Gustavo Marques Calazans. Simulação em instalação piloto da adequação de ETA convencional para dupla filtração. 2018. 64f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Sanitária) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2018.
Portuguese Abstract: Existem estações de tratamento de água (ETA) que operam com sobrecarga hidráulica, exemplo disso é a ETA Extremoz, situada no estado Rio Grande do Norte, opera com sobrecarga hidráulica de 30% em relação a vazão de projeto. Apesar do projeto indicar a tecnologia de ciclo completo, a ETA Extremoz opera com a tecnologia de filtração direta e as estruturas dos floculadores e decantadores funcionam como caixas de passagem e nesse cenário, a construção do segundo módulo na tecnologia de ciclo completo não é viável econômica e tecnicamente. A reforma das estruturas atualmente inoperantes para funcionarem como câmaras de pré-oxidação (floculadores) e filtros ascendentes de pedregulho (FAP) (decantadores) ou seja, a adaptando da tecnologia de ciclo completo para dupla filtração (DF) com pré-filtro de pedregulho e filtro rápido de areia (FDA), é alternativa que resulta em significativa economia financeira e espacial para uma possível ampliação da ETA. O objetivo deste trabalho é avaliar em instalação piloto as condições operacionais para adequação da ETA Extremoz para a tecnologia de dupla filtração, mantendo e aproveitando a estrutura existente da ETA e verificar a tecnologia de tratamento para a vazão de água atual e futura. A pesquisa consistiu em duas fases, a primeira avaliou o comportamento do tratamento pela tecnologia de DF nas taxas de filtração de 190, 210, 230 e 255 m³.m- ².dia-1 para os FAP e 250, 280, 310 e 340 m³.m- ².dia-1 para os filtros de areia em ensaios em instalação piloto com ensaios com oito horas de duração. Os resultados obtidos na primeira fase indicaram o FAP 3 como o de melhor desempenho e que as taxas de filtração estudadas não impactaram significativamente na qualidade do efluente filtrado. A partir daí, procedeu-se investigação mais detalhada no comportamento do FAP 3 e nos filtros rápidos de areia, em ensaios em instalação piloto com taxa de filtração de 230 e 255 m³.m- ².dia-1 para o FAP e 310 e 340 m³.m- ².dia-1 para os FDA e ensaios com 24h de duração. A partir das análises dos dados obtidos concluiu-se que apesar do desempenho semelhante aos demais FAP, o pré-filtro FAP3 apresentou melhor eficiência e as menores médias de turbidez e cor aparente remanescentes e o FAP1 foi o de pior desempenho. Os desempenhos dos FDA foram estaticamente equivalentes, porém, por ter carreira de filtração superior aos demais, o FDA3 foi o filtro com granulometria mais adequada ao tratamento da água bruta. Foram verificados picos de turbidez na água préfiltrada após as descargas de fundo intermediária (DFI) e na água filtrada após a lavagem dos filtros de areia. Em todos os ensaios realizados, a perda de carga final do FAP foi inferior a 0,60m (carga máxima disponível de 240 cm), resultado que indica que a carga hidráulica prevista para o pré-filtro poderia ser menor que o indicado na literatura. A elevação da taxa de filtração não influenciou o desempenho dos pré-filtros, entretanto taxas de filtração entre 200 e 300 m3 .m-2 .dia-1 foi a faixa escolhida. O maior influenciador na perda de carga total do FAP3 é o fundo falso. As camadas mais baixas do FAP3 não contribuíram para a remoção de turbidez e cor. O FAP se mostrou equalizador na qualidade da água afluente dos filtros de areia. Para as taxas de filtração estudadas a granulometria dos FDA não gera efluentes distintos entre si.
Abstract: There are water treatment plants (ETA) that operate with hydraulic overload, for example ETA Extremoz, located in the state of Rio Grande do Norte, operates with hydraulic overload of 30% in relation to the project flow. Although the project indicates full-cycle technology, ETA Extremoz operates with direct filtration technology and the structures of the flocculators and decanters act as junction boxes and in this scenario, the construction of the second module in full cycle technology is not feasible economically and technically. The reform of structures currently inoperative to function as pre-oxidation chambers (flocculators) and upflow gravel filters (FAPs), ie, adapting it from full-cycle to double filtration (DF) technology with gravel pre-filter and rapid sand filter (FDA), is an alternative that results in significant financial and spatial savings for a possible expansion of ETA. The objective of this work is to evaluate the operational conditions for the adaptation of ETA Extremoz to double filtration technology in a pilot plant, maintaining and taking advantage of the existing ETA structure and verify the treatment technology for current and future water flow. The research consisted of two phases, the first one evaluated the treatment behavior by the DF technology with flow rates of 190, 210, 230 and 255 m3 .m-2 .dia-1 for FAP and 250, 280, 310 and 340 m3 .m-2 .dia-1 for the rapid sand filters in pilot-plant trials with eight-hour trials. The results obtained in the first phase indicated the FAP 3 as the one with the best performance and that the filtration rates studied did not significantly affect the quality of the filtered effluent. From then on, a more detailed investigation was carried out on the behavior of FAP 3 and fast sand filters, in pilot tests with a filtration rate of 230 and 255 m³.m-².dia-1 for FAP and 310 e 340 m3 .m-2 .dia-1 for the FDA and 24-hour trials. From the analysis of the obtained data, it was concluded that despite the performance similar to the other FAP, the pre-filter FAP3 showed better efficiency and the lower averages of turbidity and apparent color remaining and the FAP1 was the worse performance. The performance of the FDA was statically equivalent, however, because of having a filtration career superior to the others, the FDA3 was the filter with granulometry more appropriate to the treatment of raw water. Turbidity peaks were recorded in the prefiltered water after the intermediate bottom discharges (DFI) and in the filtered water after washing the sand filters. In all tests, the final load loss of the FAP was less than 0.60 m (maximum available load of 240 cm), a result indicating that the hydraulic load expected for the pre-filter could be lower than that indicated in the literature. The elevation of the filtration rate did not influence the performance of the prefilters, however filtration rates between 200 and 300 m3 .m-2 .dia-1 were the chosen range. The major influencer in the total charge loss of FAP3 is the false bottom. The lower layers of FAP3 did not contribute to the removal of turbidity and color. The FAP proved to be an equalizer in the quality of the influent water of the sand filters. For the studied flow rates the grain size of the FDA does not generate different effluents from each other.
URI: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/25791
Appears in Collections:PPGESA - Mestrado em Engenharia Sanitária e Ambiental

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