MINISTÉRIO DA SAÚDE FUNDAÇÃO NACIONAL DE …...Palestra 1: Avanços e dificuldades na elaboração de projetos de abastecimento de água Angela Di Bernardo Dantas MINISTÉRIO DA

IV SEMINÁRIO INTERNACIONAL DE ENGENHARIA DE SAÚDE PÚBLICA

Palestra 1: Avanços e dificuldades na elaboração de projetos de abastecimento de águaAngela Di Bernardo Dantas

MINISTÉRIO DA SAÚDE

FUNDAÇÃO NACIONAL DE SAÚDE - FUNASA

Belo Horizonte, 21 de março de 2013

TEMAS ABORDADOS

• ETAPAS/CARACTERÍSTICAS DOS PROJETOS

• DIFICULDADES PARA ELABORAÇÃO DE PROJETOS

• DIFICULDADES PARA CUMPRIMENTO DO PADRÃO DE POTABILIDADE

• RESÍDUOS GERADOS EM ETAS

• FORMAÇÃO DE PROFISSIONAIS

ETAPAS E CARACTERÍSTICAS DOS PROJETOS

• TIPOS DE PROJETO

Básico x Executivo; Reforma de ETA;Reforma e ampliação de ETA;Modernização/otimização de ETA;ETA nova.

Projeto dos resíduos gerados em ETAs.

Orçamento (base SINAPI)conflito entre Projeto Básico x Projeto executivo (tempo entre os projetos; alteração de equipamentos, alteração da concepção etc.);

licença prévia e licença de instalação da obra vinculada ao tratamento dos resíduos das ETAs (agência reguladoras, ANA, Cetesb, etc);


• CARACTERÍSTICAS DE UM BOM PROJETO

Garantia de produção de água potável em qualquer época do ano;

Horizonte de projeto de pelo menos 20 anos;

Etapalização da ETA;

Flexibilidade/facilidades operacionais;

Minimização de custos de implantação, operação e manutenção;

Possibilidade de automação;

Compatibilização do projeto com as peculiaridades locais;

Tratamento dos resíduos em conformidade com a ETA.

conceito do tratamento integrado.


• CARACTERÍSTICAS DE UM BOM PROJETO


• SEQUENCIA DE ATIVIDADES

Projeto Básicoo Ensaios hidrodinâmicos com uso de traçadores; avaliação dofuncionamento dos filtros (ETAs existentes);o Estudos de Tratabilidade – Bancada ou instalação piloto (águasrepresentativas de ocorrência no ano);o Concepção da ETA e do Tratamento dos resíduos gerados em ETAs(apresentação à contratante das alternativas consideradas);o Projeto Básico, contendo memoriais descritivos e de cálculo, manual deoperação, desenhos técnicos e orçamento estimativo;o Desejável: pré-operação e capacitação dos operadores.

Projeto Executivoo todas as etapas do básico;o Projeto hidráulico executivo;o Projeto estrutural;o Projeto elétrico;o Projeto arquitetônico;o EIA/RIMA.


• PRAZOS RECOMENDADOS

Projeto Básicoo mínimo 4 meses;

Projeto Executivoo mínimo 6 meses.

• CONTRATAÇÃO DOS PROJETOS

Menor preço;Preço e Técnica;Técnica.

LEI DE LICITAÇÕESLEI Nº 8.666, DE 21 DE JUNHO DE 1993Art. 46. Os tipos de licitação "melhor técnica" ou "técnica e preço" serão utilizadosexclusivamente para serviços de natureza predominantemente intelectual, em especial naelaboração de projetos, cálculos, fiscalização, supervisão e gerenciamento e de engenhariaconsultiva em geral e, em particular, para a elaboração de estudos técnicos preliminares eprojetos básicos e executivos.


• EXEMPLOS DE PROJETOS BÁSICOS DE ETAs NOVAs

EXEMPLO 1: ETA para Q = 222 L/s, interior SP, rio parcialmente protegido, baixa turbidez na época de estiagem;

EXEMPLO 2: ETA para Q = 700 L/s, Palmas, Lago UHE;

EXEMPLO 3: ETA para Q = 150 L/s, Tabatinga (AM); manancial superficial com turbidez máxima de 100 uT na época de chuvas intensas.

O projeto da nova ETA - vazão 222 L/s Estudos de tratabilidade em bancada (jarteste);

Concepção da ETA;

Concepção dos resíduos gerados na ETA;

Projeto básico com orçamento (2005).

EXEMPLO 1

Estudo de tratabilidade da água do manancial

Foi efetuado primeiramente um levantamento da qualidade da água do manancialdurante um ano (SAAEB);

A coleta de água para o levantamento da qualidade foi realizada no local da futuracaptação.

EXEMPLO 1

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0

5

10

15

20

25

30

35

<10,00 10,10 a 20,00

20,10 a 50,00

50,10 a 100,00

100,10 a 200,00

200,10 a 400,00

>400,00

Fre

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)

Nú

me

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corr

ên

cias

Intervalos de turbidez (uT)

Ensaios realizados:

Pré-oxidação; Pré-oxidação e adsorção em carvão ativado

pulverizado; Filtração direta; Construção dos diagramas de coagulação com sulfato

de alumínio, cloreto férrico e PAC; Otimização da mistura rápida; Otimização da floculação; Influência da velocidade de sedimentação; Determinação da massa seca de lodo; e Estabilização final da água.

EXEMPLO 1

Estudo de tratabilidadeÁgua Tipo I (20 uT) Água Tipo II (400 uT)

Pré-oxidação e Adsorção 0,5 mg/L de cloro e Tc = 25 min * 3,0 mg/L de cloro e Tc = 25 min

Coagulação Filtração Direta: 15,0 mg/L cloreto férrico - produto

comercial líquido

Ciclo Completo: 60,0 mg/L cloreto férrico – produto

comercial líquido e 16,0 mg/L de hidróxido de

sódio – produto comercial sólido

Mistura Rápida Gmr = 1000 s-1 e Tmr = 10 s Gmr = 1000 s-1 e Tmr = 10 s

Floculação - Tf = 20 min

Para 4 câmaras de floculação em série, a

combinação ótima de gradientes de velocidade

resultou:

Vs = 3,0 cm/min: 30 s-1 em todas;

Vs = 1,5 cm/min: 50 s-1, 30, 30 e 30 s-1

Sedimentação - Vs = 2,5 cm/min

Lodo Teor de SST água coagulada: 19,0 mg/L Teor de SST água coagulada: 540 mg/L

Teor de SST água decantada (Vs = 2,5 cm/min) =

4,0 mg/L

Estabilização pH de saturação 9,5 (dosagem de hidróxido de

sódio 7 mg/L do produto comercial sólido)

pH de saturação 9,5 (dosagem de hidróxido de

sódio 10 mg/L do produto comercial sólido)

OBS: (*) a pré-oxidação com cloro e permanganato de potássio seguida da adsorção em carvão ativado em pó não melhorou a qualidade da água Tipo I; Tmr: tempo médio de mistura rápida; Gmr: gradiente de velocidade médio de mistura rápida; Tf: tempo médio de floculação; Gf: gradiente de velocidade médio de floculação; Vs: velocidade média de sedimentação das partículas; SST: sólidos suspensos totais.

EXEMPLO 1

A concepção da ETA foi feita assumindo-se duas situações:

Situação 1: quando a turbidez da água afluente a ETA for maior que 20 uT, o tratamento será realizado em ciclo completo (pré-oxidação e adsorção, coagulação, floculação, sedimentação, filtração, desinfecção, fluoração e estabilização final da água); e

Situação 2: quando a turbidez da água afluente a ETA for menor que 20 uT, o tratamento será realizado por filtração direta (pré-oxidação e adsorção, coagulação, floculação (somente em uma unidade), filtração, desinfecção, fluoração e estabilização final da água).

EXEMPLO 1

Situação 1 – Tratamento por ciclo completo (água com turbidez > 20 uT)

EXEMPLO 1

Situação 2 – Tratamento por filtração direta (água com turbidez ≤ 20 uT)

EXEMPLO 1

1.40

3.35

4.85

ESCADA

ANO DE ELABORAÇÃO DO PROJETO 2005;VERBA DO PAC LIBERADA EM 2010; OBRAS INICIADAS EM 2012; SITUAÇÃO ATUAL: OBRA PARALISADA (CONFLITOS ENTRE PROJETO BÁSICO X PROJETO EXECUTIVO X ORÇAMENTO); NÃO CONSEGUE OUTORGA DAEE.

EXEMPLO 1

EXEMPLO 2

O projeto da nova ETA – vazão de 700 L/s Ensaios em instalação piloto;

Concepção da ETA;

Concepção dos resíduos gerados na ETA;

Projeto básico com orçamento.

EXEMPLO 2

Planktothrix agardii

(+ - 300.000 cél./mL)

EXEMPLO 2

CAP

FAAG

FR

DCAG

Água Bruta - Caracterização

Ensaios de Bancada

Ensaios na Instalação Piloto

Tx FAAG = 180 m3/m2d TxFRD = 180 m3/m2d

FAA

G

FAA

G

FR

D

CAP

FR

D

CAG

en

saio

01

en

saio

02

FAA

GFAA

G

FR

D

CAP

en

saio

03

en

saio

04

FA

AG

FR

D

CAG

en

saio

05

coagulação carvão ativado em pó

filtro ascendente deareia grossa

filtro rápido descendente de areia

carvão ativado granular

pré-oxidação inter-oxidação

FR

D

CAG

desinfecção com cloro

CAP

FA

AG

FR

D

EXEMPLO 2

EXEMPLO 3

O projeto da nova ETA - vazão 150 L/s Estudos de tratabilidade simplificados (jarteste);

Concepção da ETA;

Projeto básico.

EXEMPLO 3

Ponto de amostragem de água bruta: PA-AB

Ponto de amostragem de água coagulada: PA-AC

Pontos de amostragem de água decantada: PA-AD 01 a PA-AD 10

Pontos de amostragem de água filtrada: PA-AF 01 a PA-AF 10

Pontos de amostragem de água filtrada das galerias A-AFG 1 a PA-AFG 2

Ponto de amostragem da água tratada: PA-AT

PA-AB

PA-AT

Captação de água

bruta

PA-AC

Reservatórios metálicos

PA-AFG 1 PA-AFG 2

Módulo 01

Módulo 02

Módulo 03

Módulo 04

Módulo 05

Módulo 06

Módulo 07

Módulo 08

Módulo 09

Módulo 10

• Desconhecimento da qualidade da água a ser tratada e suas variaçõespelos projetistas;

• Desconhecimento da existência de diferentes tecnologias de tratamentopelos projetistas;

• Desconhecimento dos fundamentos das tecnologias e do seufuncionamento;

• Desconhecimento dos produtos químicos disponíveis no mercado, suascaracterísticas e aplicações;

• Definição da vazão de ampliação ETAs existentes ou ETAs novas;

• Outorga;

DIFICULDADES NA ELABORAÇÃO DE BONS PROJETOS

• Padrão de Potabilidade;

• Inexistência de parâmetros de projeto obtidos em ensaios detratabilidade;

• Custos de implantação, operação e manutenção;

• Mão de obra para implementação da tecnologia, operação emanutenção;

• Aceitação da tecnologia por parte do contratante, operadores, etc;

• Geração de resíduos x tratamento;

DIFICULDADES NA ELABORAÇÃO DE BONS PROJETOS

Alguns desafios:-Turbidez água filtrada;- Subprodutos;- Cianotoxinas;- Microcontaminantes.

DIFICULDADES NO CUMPRIMENTO DA PORTARIA 2914

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

1100

1200

Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez

Turb

ide

z m

áxim

a m

en

sal

(uT)

2009

2010

2011

Valores máximos mensais de turbidez da

água bruta nos ano de 2009, 2010 e 2011

0

200

400

600

800

1000

1200

12:00 0:00 12:00 0:00 12:00 0:00 12:00

Turb

ide

z h

orá

ria

(uT)

Dias 24 e 25/02/2011

Valores de turbidez da água bruta - Pico máximo de

turbidez em 2011

MANANCIAIS COM

TURBIDEZ


TURBIDEZ ELEVADA

1

10

100

1.000

jun-08 set-08 dez-08 mar-09 jul-09

Turb

ide

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bru

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uT)

Ano 1

1

10

100

1000

10000

jun-09 set-09 dez-09 abr-10 jul-10

Turb

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áxim

a d

iári

a d

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ua

bru

ta (

uT)

Ano 2

1

10

100

1000

10000

jun-10 set-10 jan-11 abr-11 jul-11

Turb

ide

z m

áxim

a d

iári

a d

a ág

ua

bru

ta (

uT)

Ano 3


CONTAMINAÇÃO: ÓLEOS E GRAXAS

Dia Ponto de Coleta

Óleos e

Graxas

(mg/L)

21/11/2011

Calha Parshall 173

Entrada Poço Sucção 6088

Poço sucção 2881

22/11/2011 Calha Parshall 87

23/12/2011Laudo Bioagri

(Captação)

Virtualme

nte ausente


MANANCIAIS COM MATÉRIA ORGÂNICA DISSOLVIDA (MOD)

- norte (Rio Negro no Amazonas e Lago Bolonha emBelém);- nordeste (açudes Gavião e Castanhão noCeará, Extremoz e Jiqui no Rio Grande do Norte e Pedrado Cavalo na Bahia);- centro-oeste (lago Rio Descoberto em Brasília e RioParaguai em Cáceres – MT);- sudeste (lago Vargem das Flores em MinasGerais, represa Guarapiranga e Alto Cotia em São Pauloe região dos lagos no Rio de Janeiro);- sul (lago Campo Largo no Paraná, lagoa do Peri emSanta Catarina e lagoa Lomba do Sabão no Rio Grandedo Sul).

Oxidação

Principais SOH quando usado o cloro:

Trialometanos

Ácidos haloacéticos

Haloacetonitrilas

Haloacetonas

Tricloroacetaldeídos



• SUBPRODUTOS ORGANOCLORADOS

Ácidos haloacéticos total = 0,08 mg/LTrihalometanos total = 0,1 mg/L

020406080

100120140160180200

Clo

rofó

rmio

Tric

loro

acet

onit

rila

Dic

loro

acet

on

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la

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mo

dic

loro

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1,1

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Clo

rop

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rom

ocl

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met

ano

Bro

mo

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rop

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rom

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eton

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Bro

mo

fórm

io

Sub

pro

du

tos

(μg.

L-1) 10 mg/L Tc:90mim

25 mg/L Tc:30mim

25 mg/L Tc:90mim

35 mg/L Tc:30mim

35 mg/L Tc:90mim

0

100

200

300

400

500

600

700

Mo

no

clo

ro á

cid

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céti

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AA

Mo

no

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mo

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co

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A

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L-1) 10 mg/L Tc:90mim

25 mg/L Tc:30mim

25 mg/L Tc:90mim

35 mg/L Tc:30mim

35 mg/L Tc:90mim

Pré-oxidação com cloro; Água bruta com MOD; COT = 20,0 mg/L;Formação > AHA;Produção de água não potável (SOH); COT água filtrada = 3,50 a 5,0 mg/L.


• SUBPRODUTOS ORGANOCLORADOS

Ácidos haloacéticos total = 0,08 mg/LTrihalometanos total = 0,1 mg/L

0

5

10

15

20

25

30

Mo

no

clo

ro á

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MC

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Mo

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A

Sub

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du

tos

(μg.

L-1) 3 mg/L Tc:5mim

3 mg/L Tc:30mim

5 mg/L Tc:5mim

5 mg/L Tc:30mim

7 mg/l Tc:5mim

7 mg/l Tc:30mim

0

5

10

15

20

25

30

35

Clo

rofó

rmio

Tric

loro

acet

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rila

Dic

loro

acet

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Bro

mo

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Clo

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Clo

rop

icri

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Dib

rom

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met

ano

Bro

mo

clo

roac

eton

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la

1,1

,1-t

ricl

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rop

anon

a

Dib

rom

oac

eton

itri

la

Bro

mo

fórm

io

Sub

pro

du

tos

(μg.

L-1)

1 mg/L Tc:5mim

1 mg/L Tc:30mim

3 mg/L Tc:5mim

3 mg/L Tc:30mim

6 mg/L Tc:5mim

6 mg/L Tc:30mim

Inter-oxidação com cloro; Água bruta com MOD; COT = 20,0 mg/L;Formação <<<< THT e AHA (< VMP); Produção de água potável (alumínio, cor aparente, turbidez e SOH); COT água filtrada = 2,90 a 4,0 mg/L.

Tratamento da água Valor Máximo Permitido

Desinfecção (para águas subterrâneas) 1,0 uT em 95% das amostras

Filtração rápida (tratamento completo ou

filtração direta)

0,5 uT em 95% das amostras

Filtração lenta 1,0 uT em 95% das amostras

Padrão de turbidez para água pós-filtração ou pré-desinfecção


• TURBIDEZ

COMPLEMENTAR E/OU APRIMORAR O TRATAMENTO EM ETAs

melhorar a tomada de água bruta em rios e lagos

introduzir a pré-clarificação em ETAs em geral (lago, decantadores de alta taxa,etc);

introduzir a pré-oxidação com dióxido de cloro, ozônio ou com oxidantescombinados;

substituir a pré-oxidação com cloro pela inter-oxidação com cloro;

construção de pré-filtros de escoamento ascendente a montante de filtros datecnologia de filtração direta descendente passando para dupla filtração;

construção de filtros de escoamento descendente a jusante de filtros datecnologia de filtração direta ascendente passando para dupla filtração;

otimizar os processos e operações de tratamento;

introduzir uma terceira subcamada em filtros de dupla camada (granada,ilmenita etc.);


ETA WiesnerFiltração Direta DescendenteVazão 11 m3/s; Carreira s de filtração curtas; ocorrência frequente do transpasse.

Piloto de filtração direta descendente: Filtro descendente com antracito, areiae ilmenita.


0,13

0,25

0,50

1,00

2,00

4,00

8,00

13:4

5:59

14:0

7:27

14:2

9:43

14:5

8:28

15:1

9:22

15:4

0:43

15:5

8:58

16:1

9:45

16:4

0:13

17:0

2:13

17:2

4:29

17:4

7:28

18:1

1:41

18:3

5:49

19:0

0:23

19:2

8:03

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20:5

7:46

21:2

5:18

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4:08

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3:45

22:5

2:32

23:2

1:43

23:5

1:35

00:2

2:05

00:5

1:47

01:2

0:34

01:4

7:13

02:0

9:04

02:3

1:17

02:5

2:47

03:1

4:48

03:5

6:26

Turbiedad Agua Filtrada FRD4 Turbiedad Agua Cruda

8 m

g /L

9 m

g /L

10m

g /L

Sulfato de Aluminio Liquido Comercial con

7,32 % de Al2O3

Agua Cruda San rafael y Chingaza Agua Cruda Chingaza

ClO2 : 0,12 mg/L por EAABCaudal : 0,07 L/s

Sulfato de AlumínioCorrida de 14 h

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

3,50

4,00

13

:45

:59

14

:02

:59

14

:18

:19

14

:36

:24

14

:59

:56

15

:21

:08

15

:48

:36

16

:10

:57

16

:32

:23

16

:53

:29

17

:20

:50

17

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18

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:11

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:14

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19

:37

:54

20

:04

:01

20

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20

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21

:08

:29

21

:29

:46

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22

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23

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:38

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:55

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:12

:46

02

:29

:43

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03

:03

:06

03

:19

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03

:56

:32

04

:26

:03

Pé

rdid

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(m

)

Pérdida de Carga P1 Fondo FRD4

Pérdida de Carga P2 10cm FRD4





Antracito(90 cm)

Areia(20 cm)

Ilmenita(10 cm) P1 – Fondo (0 cm)

P2 – 10 cm

P3 – 30 cm

P4 – 60 cm

P5 – 90 cm

P6 – 120 cm

FRD 2 e FRD 4

Piloto de filtração direta descendente: Filtro descendente com antracito e areiae aplicação de polímero como auxiliar de filtração.


Poderá haver necessidade da alteração do meio filtrante, o que será função da cargahidráulica disponível para a filtração e das características do meio filtrante existente.

31 horas de duración del ensayo

FILTRAÇÃO LENTA com a piora da qualidade da água dos mananciais que suprem as instalações defiltração lenta e visando atender a Portaria 2914, algumas alternativas podem seradotadas tais como o uso de pré-filtros de pedregulho e mantas sobre o topo do meiofiltrante de filtros lentos;as experiências em instalações piloto e mesmo em escala real, mostram quedificilmente será produzida água filtrada com turbidez menor que 1 uT em 95 % dasamostras, principalmente nos primeiros dias após um filtro limpo entrar em operação.

10 DIAS NO INICÍO DE

FUNCIONAMENTO

10 MESES APÓS O INICÍO DE

FUNCIONAMENTO

40

20

10

5

2

1

5

.3

.2

TU

RB

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A Á

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ILT

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DA

(uT

)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

TEMPO DE FUNCIONAMENTO (dia ou mês)


Disposição inadequada dos resíduos de ETA em curso de água


DISPOSIÇÃO INADEQUADA DE RETAs EM CURSOS DE ÁGUA

DISPOSIÇÃO INADEQUADA DE RETAs EM CURSOS DE ÁGUA



Lançamento direto dos resíduos gerados na ETA (lodo) no rio Monjolinho.

Lei de crimes ambientaisLEI No 9.605, DE 12 DE FEVEREIRO DE 1998 Art. 54. Causar

poluição de qualquer natureza...Pena - reclusão, de um a quatro anos, e multa.

CRIME AMBIENTAL !

ETA - Carlos BotelhoPrincipal sistema produtor de água da cidadeVazão máxima: 540 L/s (50% Espraiado e 50% Feijão)

PROJETO DE TRATAMENTO DOS RETAs

Decantadores

convencionais

Decantador convencional

Decantador misto (convencional e alta taxa)

Figura 6.1 - Limpeza manual de decantadores convencionais e mistos (convencional e alta taxa)


Figura 6.4 - Fluxograma das alternativas para tratamento dos resíduos de ETAs de filtração direta



150/320

100/320

100/320

80/320

80/320

150/320

Água proveniente dos extravasores

Água recuperada na clarificação da água de lavagem e nos bags

Lodo encaminhado para desaguamento nos bags

Sólidos provenientes da clarificação da água de lavagem

Resíduos gerados na ETA

Água de lavagem

dos filtros

Descargas dos decantadores

TAR

TCALF

TRDD/SALF

BAGS

Vai para aETA

Vai para drenagemde água pluviais

6.95

5.48

MEDIDOR DE NÍVELULTRASÔNICO

MISTURADORSUBMERSÍVEL

TUBULAÇÃO DECONCRETO Ø 0,80 m

VEM DA CPRG

MEDIDORDE VAZÃO

MAGNÉTICO

NA Max

NA Min

VÁLVULAGUILHOTINA

DE DESCARGA

ATUADORMECÂNICO

VÁLVULA GUILHOTINAPARA OPERAÇÃO DO TRV

TALHA E TROLE

VÁLVULAGUILHOTINA


Capacitação dos operadores de ETAs;

Capacitação dos profissionais avaliadores de projetos;

Capacitação dos engenheiros projetistas.



FORMAÇÃO DE PROFISSIONAIS

PROJETO OPERAÇÃO

EXECUÇÃO

Documents

MINISTÉRIO DA SAÚDE FUNDAÇÃO NACIONAL DE …...Palestra 1: Avanços e dificuldades na elaboração de projetos de abastecimento de água Angela Di Bernardo Dantas MINISTÉRIO DA