INSTITUTO SUPERIOR TÉCNICO DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL E ARQUITECTURA MESTRADO INTEGRADO EM ENGENHARIA CIVIL INSTALAÇÕES DE TRATAMENTO PROBLEMAS

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Instalações de Tratamento. Problemas Pág. 1

INSTITUTO SUPERIOR TÉCNICO

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL E ARQUITECTURA

MESTRADO INTEGRADO EM ENGENHARIA CIVIL

INSTALAÇÕES DE TRATAMENTO

PROBLEMAS

1. Se a concentração em cálcio e magnésio duma água for, respectivamente, 30 mg/L e

10 mg/L, determine a sua dureza em:

a) mg/L CaCO

3

b) ºF

1.1. Determinação da concentração em meq/L PM (Ca) = 40 1 eq = 20 PM (Mg) = 24 1 eq = 12 meq/L 1,5 20 30 Ca2+ = = meq/L 0,83 12 10 Mg2+ = =

dureza total = 1,5 + 0,83 = 2,3 meq/L 1.2. Determinação da peso equivalente do CaCO3

PM (CaCO3) = 40 + 12+ 16 × 3 = 100 1 molécula = 2 equivalentes 50 2 100 e equivalent 1 = =

1.3. Cálculo da dureza total em mg/L CaCO3 2,3 meq/L × 50 = 115 mg/L CaCO3 1.4. Cálculo da dureza em ºF 1 ºF = 10 mg/L CaCO3 F º 11,5 CaCO mg/L 10 CaCO mg/L 115 3 3 ₌

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2. No processo de redução de dureza duma água e simultaneamente de correcção do

equilíbrio calco-carbónico por precipitação, é usada cal sendo a reacção traduzida na

seguinte equação química:

CaO + Ca(HCO

3

)

2

= 2 CaCO

3

↓↓↓↓

+ H

2

O

Determine a dosagem de cal, com um grau de pureza de 90% em CaO, necessária para

reduzir a dureza de 20 ºF para 5 ºF, admitindo que a concentração em magnésio é

desprezável.

2.1. Quantidade de dureza a remover

20 ºF – 5 ºF = 15 ºF = 150 mg/L CaCO3 2.2. Quantidade de cal necessária

Pela equação acima representada

1 mole CaO 2 moles CaCO3 (40 + 16) (2 × 100) 56 mg CaO 200 mg CaCO3 x 150 mg x = 42 mg CaCO3/L

2.3. Quantidade de cal comercial

L comercial/ CaCO mg 7 4 CaO mg 0,90 42 3 ≅ remove

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3. Pretende-se adicionar cal a uma água agressiva para correcção do equilíbrio

calco-carbónico, o que deverá aumentar a sua alcalinidade de 60 mg/L para 100 mg/L, expressa

em HCO

3

–

.

Calcule para uma produção de 100 m

3

/h de água:

a) a quantidade de cal a adicionar na forma de cal viva, admitindo-se 75% de grau de

pureza no produto comercial;

b) a quantidade de cal a adicionar na forma de cal apagada com 90% de grau de pureza

e o caudal de suspensão de cal a 2% a dosear;

c) a quantidade de carbonato de cálcio e o caudal de solução a 4% a dosear.

3.1. Quantidade de cal em CaO comercial

100 mg/L – 60 mg/L = 40 mg/L em HCO–3 peso equivalente HCO–

3 = 1 + 12 + 3 × 16 = 61 meq/L 0,65 61 mg/L 40 = 28 2 56 2 16 40+ ₌ ₌ 0,65 meq/L × 28 = 18 mg/L CaO comercial CaO mg/L 24 CaO mg/L 0,75 18 ₌

3.2. Quantidade de cal apagada comercial cal apagada ≡ Ca(OH)2

37 2 17 2 40+ × ₌ 0,65 meq/L × 37 = 24 mg/L Ca(OH)2 comercial Ca(OH) mg/L 27 Ca(OH) mg/L 0,90 24 2 2 = 1 m3_{27 Ca(OH)} 2 100 m3_{/h x} _{x = 2,7 kg Ca(OH)} 2/h 3.3. Caudal de suspensão de cal a 2%

100 L 2 kg Ca(OH)2

x 2,7 caudal de suspensão a 2% = 135 L/h 3.4. Quantidade de carbonato de cálcio

carbonato de cálcio ≡ CaCO3

50 2 16 3 12 40+ + × ₌ 0,65 meq/L × 50 = 32,5 mg CaCO3/L 1 m3_{32,5 g CaCO} 3 100 m3_{/h x} _{x = 3,25 kg CaCO} 3/h 3.5. Caudal de solução de carbonato de cálcio a 4%

100 L 4 kg CaCO3

x 3,25 kg caudal solução a 4% = 81,25 L/h peso equivalente CaO =

peso equivalente =

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4. Admita que pretende adicionar 20 mg/L de sulfato de alumínio a um caudal de água a

tratar de 50 m

3

/h.

Se utilizar uma solução a 5% em peso calcule:

a) a quantidade de sulfato de alumínio que necessita diariamente;

b) o caudal de solução de sulfato de alumínio a dosear;

c) a capacidade das instalações de armazenamento admitindo 15 dias de reserva.

Desenhe um esquema dos órgãos de preparação e dosagem da solução e calcule o

volume das cubas.

4.1. Quantidade de sulfato h gr/ 1000 m gr 20 h m 50 3 × ₃ = kg/dia 24 = 4.2. Solução a 5% (peso) 100 L solução 5 kg sulfato x 1 000 g sulfato

quantidade solução de sulfato de alumínio a 5% a dosear é de 20 L/hora 4.3. Área de armazenamento

24 kg/dia × 15 dias/reserva = 360 kg

armazenamento de sacos de 25 kg na horizontal, no máximo em 3 camadas sacos 15 kg 25 kg 360 ≅

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5. Na operação de desinfecção final da água numa ETA com capacidade de 200 m

3

/h,

pretende-se dosear 3 g cloro/m

3

de água a tratar utilizando como reagente o hipoclorito de

sódio. Se a concentração em grama de cloro activo por litro de solução comercial for 120 e

a solução a dosear for a 8% em volume, calcule a capacidade das bombas doseadoras

admitindo uma configuração de 1 + 1.

5.1. Quantidade de cloro necessário h Cl/ gr 600 h m 0 0 2 m gr 3 3 3 × =

5.2. Quantidade de hipoclorito comercial

1 L solução comercial 120 g cloro activo x 600 gr/h

x = 5 L solução comercial/hora 5.3. Quantidade de solução a 8% (volume)

100 L 8 L solução comercial x 5