Dimensionamento de Filtros ETA

Páginas: 10 (2463 palavras) Publicado: 11 de dezembro de 2013
Dimensionamento da unidade de tratamento de água “Filtros”

1. Introdução:

Os filtros constituem a etapa final de clarificação das águas num sistema de tratamento com ciclo completo. Nessas unidades são retidas a maior parte das impurezas em suspensão e em estado coloidal que não puderam ser removidas nas unidades precedentes.
Nesse tipo de sistema de tratamento o tipo de filtraçãoutilizado é denominado filtração rápida por gravidade com sentido de escoamento descendente. Nesta modalidade de filtro, a água decantada é introduzida na parte superior do mesmo, e, sob ação da gravidade, percola através do leito filtrante até atingir o sistema de drenagem situado no fundo do filtro. O fundo dos filtros podem ser constituídos de laje formando "fundo falso" contendo bocais especiaispara uniformizar a coleta de água filtrada e distribuição da água para lavagem dos filtros (lavagem a contracorrente).
A água filtrada é então encaminhada às unidades de desinfecção e condicionamento final, e, em seguida aos reservatórios de distribuição.

2. Considerações Iniciais:

Foi adotado taxa de filtração constante com distribuição equitativa da vazão, também foi escolhido 4unidades de filtração. O leito filtrante foi escolhido foi de camada única de areia sobre camada suporte constituída de pedregulho. Entre a camada suporte e o leito filtrante foi prevista uma camada torpedo. Adotou-se fundo dos filtros com blocos cerâmicos pré-fabricados.

2.1. Dados iniciais:

2.1.1. Dimensões do filtro:

Cada unidade
- comprimento: 3 m
- *Largura: 2,4 m
- área: 7,2 m²Calculo da taxa de filtração resultante:


q = 192,3 m/dia

Onde:
Q: vazão da ETA = 5538,24 m³/dia
N: numero de filtros = 4
Sf: área de cada filtro = 7,2 m²

*esta largura foi adotada, pois era a que se encaixava na unidade de decantação, L(total) = 10,2 m, adotando-se paredes de concreto de 0,2 m.

2.1.2. Camada de areia

- espessura: 0,70m
- tamanho efetivo (D10): 0,56mm (0,45 a0,60 mm)
- D90 = 1,12 mm (porcentagem que passa)
- D60 = 0,84 mm (porcentagem que passa)
- tamanho do menor grão: 0,42 mm
- tamanho do maior grão: 1,41 mm
- coeficiente de uniformidade: 1,5
- esfericidade: 0,75
- porosidade (ε0): 0,42
- densidade da areia: 2,65 g/m³



2.1.3. Camada Torpedo

- espessura: 0,20 m
- tamanho efetivo: 1,0mm (0,9 a 1,0 mm)
- D90 = 1,86 mm
- D60 = 1,70 mm- tamanho do menor grão: 0,84 mm
- tamanho do maior grão: 2,00 mm
- coeficiente de uniformidade: 1,7
- esfericidade: 0,75
- porosidade (ε0): 0,42
- densidade da areia: 2,65 g/m³

2.1.4 camada Suporte
2.1.4.1 primeira camada:

- espessura: 15 cm
- tamanho dos grãos: 1,6 a 3,2 mm

2.1.4.2 segunda camada:

- espessura: 5 cm
- tamanhos dos grãos: 3,2 a 6,4 mm

2.1.4.3 terceiracamada:

- espessura: 5 cm
- tamanhos dos grãos: 6,4 a 12,7 mm

2.1.4.4 quarta camada:

- espessura: 5 cm
- tamanho dos grãos: 12,7 a 19 mm

3. Cálculo das Perdas de carga durante a filtração:

3.1. Vertedor de entrada dos filtros (Para controle da vazão).

- vertedor retangular ajustável (os vertedors dos 4 filtros deverão ser ajustados exatamente na mesma cota).
- Largura dovertedor adotada: 0,4 m

Formula de Francis para vertedor retangular com construções laterias:


Onde:
- H = altura da crista d’água sobre vertedor: 0,08 m
- Q = vazão da ETA divida pelo os números de unidade de filtração: 0,01603 m³/s
- L = largura do vertedor: 0,4 m

*Quando um dos filtros for retirado para lavagem, a altura da crista d‘água sobre os vertedores será: H = 0,10 m

*o quemuda neste calculo é apenas a vazão que no caso fica a vazão da ETA divida pelas 3 unidades em funcionamento: Q = 0,02137 m³/s

3.2. Perda de carga no leito filtrante


Onde:
Xi = % que passa entre as peneiras Dj e Dk
Di = (DjDk)1/2

Camada de areia:


Figura 1 – Curva Granulométrica areia
Somatório = 1856080,9

Equação de Karman-Konezy para escoamento laminar:


Onde:
γ:...
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