implementação para tratamento de água e efluentes com

PROJETO
SEGUNDO RELATÓRIO TÉNICO
IMPLEMENTAÇÃO PARA
TRATAMENTO DE ÁGUA E
EFLUENTES COM TECNOLOGIA
DE OZÔNIO
COORDENADOR DO PROJETO: PROF. DR. WILSON CABRAL
ELABORADO POR: PROF. DR. WILFREDO IRRAZABAL URUCHI
BOLSISTA TREINAMENTO TÉCNICO: AMARILDO FERREIRA
DATA DO RELATÓRIO: 19 de Agosto de 2008
RESUMO
Tendo como finalidade o reuso da água de chuva do aeroporto de
Guarulhos está sendo construído um sistema de tratamento de efluentes
(pluvial) com aplicação de ozônio. O ozônio tem muitos benefícios nos
tratamentos de efluentes, eliminando microorganismos, degradando compostos
fenólicos, solventes, entre outros sem deixar resíduos tóxicos. O presente
relatório
é
uma
descrição
das
atividades
realizadas
do
projeto,
desenvolvimento e montagem do sistema de tratamento de água de chuva com
aplicação de ozônio. O volume previsto para água de chuva é de 10 m3/H, com
um gerador de ozônio de 10 g/H, gerado a partir de um concentrador de
oxigênio. O sistema de aplicação será realizado por um venturi. O andamento
de sua execução encontra-se com 90 % da proposta original. Nas próximas
etapas estão previstos a sua instalação no Aeroporto Internacional de
Guarulhos, conforme previsto no projeto e a realização de ensaios de aplicação
de ozônio em amostras coletadas no local.
1. INTRODUÇÃO
O ozônio esta cada vez mais sendo utilizado no tratamento de efluentes
devido aos efeitos causados sobre poluentes e a não deixar resíduos tóxicos. A
sua evolução das aplicações é devido a seu poder de oxidação, que em muitos
casos é o único composta a dar soluções ecologicamente corretas. Entretanto
as aplicações devem ser adequadas a cada sistema para ser avaliado o efeito
causado. Entre as avaliações encontram-se as analises físico-químico e
biológico.
O presente projeto tem como finalidade estudar o reuso da água de chuva
com aplicação de ozônio. Com esta finalidade está construindo-se um sistema
de aplicação de ozônio, com capacidade prevista para tratamento de 10 m3/h
de água de chuva, com um gerador de ozônio com capacidade de 10,0 g/h a
partir de oxigênio gerado por um concentrador de oxigênio. O sistema de
ozonização da água será realizado por um sistema de venturi. Neste relatório
são apresentados: No item 2 O andamento do processo de implementação do
Sistema de Tratamento de Água de Chuva com Ozônio – STACOZ-001, item 3
uma descrição geral do STACOZ-001, item 4 são informados os dados
coletados, item 5 são descritos as tarefas futuras, no item 6 os anexos.
2. ANDAMENTO DO PROCESSO DE IMPLEMENTAÇÃO
DO SISTEMA DE TRATAMENTO DE ÁGUA DE CHUVA
COM OZÔNIO – STACOZ-001.
As etapas que envolvem a implementação do STACOZ-001 encontram-se
na Tabela 1:
Tabela 1 – Andamento do Projeto do STACOZ-001
#
1
2
3
4
5
7
8
9
Descrição
Projeto documentado STACOZ-001
Construção da estrutura em inox
Instalação hidráulica (água)
Instalação do gerador de ozônio
Instalação do painel de controle
Instalação da câmara de contato
Implementação do STACOZ-001 no AISP
Elaboração do manual do usuário
Realização
90%
100%
100%
100%
100%
100%
90%
60%
3. DESCRITIVO
O Sistema de Tratamento de Água de Chuva com Ozônio – STACOZ-001
é constituído por oito (8) elementos distintos, sendo a Estrutura em Inox, o
Gerador de Ozônio, o Concentrador de Oxigênio, o Painel de Controle Elétrico,
a Bomba de Água, a Válvula Hidráulica, a Câmara de Contato e as Tubulações
em PVC. A Figura 1, ilustra esquematicamente o arranjo do STACOZ-001:
Figura 1 – Diagrama Esquemático do STACOZ-001
Na tabela 2, São descritos os elementos mostrados na Figura 1.
Tabela 2 – Descrição dos Elementos da Figura 1
Item Indicativo
Descrição
1
Gerador de Ozônio com Tubulações Agregadas
2
Painel de Controle Eletrônico com Cabeamento Agregado
3
Concentrador de Oxigênio
4
Estrutura de Inox
5
Válvula Hidráulica com Atuador Elétrico
6
Câmara de Contato
7
Bomba Hidráulica Elétrica
8
Caixa de Água de Entrada
9
Tubulações de Entrada
10
Tubulações de Contato
11
Tubulações de Saída
A água da chuva será captada na caixa de entrada [#8]. A água sai da
caixa de entrada [#8] e passa pela válvula hidráulica com atuador elétrico [#5],
assim vai para a bomba hidráulica [#7]. A bomba hidráulica [#7] força a
passagem pela tubulação de contato [#10]. Na tubulação de contato [#10]
têm-se dois (2) ramais, um deles regula a passagem da água pelo venturi, que
se encontra no outro ramo. O venturi tem a função de criar uma sucção, onde é
aplicado o ozônio. A mistura (água e ozônio) é injetada na câmara de contato
[#6], que posteriormente (20 segundos) é direcionado as tubulações de saída
[#11]. Nos itens a seguir são descritos os elementos do sistema:
3.1.
Gerador de Ozônio [#1]
Foi desenvolvido o gerador de ozônio especifico GOZ-10.0 para o
STACOZ-001. Este gerador tem capacidade produção de 10,0 g/H, podendo
ser regulado no painel de controle em três (3) estágios de produção, acionados
pelo programa de controle do CLP.
Com massa aproximada de 20 kg, e dimensões 510 mm de largura,
220 mm de altura e 450 mm de profundidade, com potência máxima de 250 W,
tensão de alimentação 220 V e freqüência de rede de 60 Hz, válvula solenóide
em inox para controle e proteção, e refrigerado por ar forçado através de duas
(2) ventoinhas laterais, e (1) painel frontal de comando.
No painel frontal, está previsto a instalação do sistema elétrico e de
controle. O Gerador GOZ-10.0 está sendo instalado no segmento superior
fixado com quatro (4) parafusos, com quatro (4) arruelas e quatro (4) porcas.
As instalações de gás e elétricas serão realizada pela parte inferior do gerador
de ozônio. Na Figura 4, é mostrada foto da estrutura com o gerador de ozônio.
3.2.
Painel de Controle Eletrônico com Cabeamento
Agregado [#2]
Para o controle do STCOZ-001, foi desenvolvido um painel de controle
utilizando de um CLP UNITRONICS, modelo JZ10-11-R31, que foi alimentado
por uma fonte distribuída pela DAKOL modelo DR-75-24 com saída de
alimentação de 24V e 3.2 A. Maiores informações técnicas sobre o CLP e
Fonte se encontram no anexo.
Figura 2 - CLP UNITRONICS, modelo JZ10-11-R31
Para as informações de controle e funcionamento do STACOZ-001,
estarão descritos no Manual do Usuário.
3.3.
Concentrador de Oxigênio [#3]
Para a produção eficiente de ozônio é necessária à alimentação continua
do gerador com oxigênio, sendo assim escolheu-se o concentrador de oxigênio
fabricado pela RESPIRONICS, modelo MILLENNIUM M5. Este tem capacidade
de concentração de oxigênio 92 ± 4% a 4 LPM e 94 ± 2% a 2 LPM.
Com massa aproximada de 25 kg, e dimensões aproximadas (sem
rodízios) 520 mm de largura, 700 mm de altura e 380 mm de profundidade,
com potência máxima de 480 W, tensão de alimentação 220 V e freqüência de
rede de 50/60 Hz.
O concentrador de oxigênio está instalado na estrutura de inox no
segmento central, retiraram-se os rodízios originais do equipamento, e
adaptaram-se através dos quatro (4) pinos de fixação existente nos dois (2)
perfis da estrutura de inox, lembrando que estes pinos contêm dispositivo de
travamento por pressão. A alimentação de energia elétrica é fornecida através
do painel de controle eletrônico. Na Figura 4, é mostrada a foto com o
concentrador de oxigênio. Maiores informações se encontram no anexo.
3.4.
Estrutura em Inox [#4]
A estrutura para o STACOZ-001 foi construída em material de aço inox
304. Foi escolhido este material em razão de ser adequado para trabalho em
ambientes com ozônio. A estrutura é divida em quatro (4) segmentos: Superior,
Central, Inferior e Lateral. Na parte Superior serão instalados o gerador de
ozônio e o painel de controle, na parte central o concentrador de oxigênio, na
parte inferior à válvula e bomba hidráulica elétrica com as tubulações, e na
Lateral a câmara de contato.
A estrutura é constituída basicamente por perfis, chapa e rodízios para
locomoção. Sendo dezesseis (16) perfis de 20x40mm com espessura 1,2mm, e
sete (7) perfis de 20x30mm com espessura 1,2mm. Na Figura 4, é mostrada
foto da estrutura.
Na parte superior utilizou-se como base uma (1) chapa de aço inox 304
de espessura 1,2mm, com dimensões de 555x455mm reforçada centralmente
por um (1) perfil. Serão fechadas as laterais com duas (2) chapas aço inox 304
de espessura 1,0mm com dimensões 500x290mm, e na área superior com
uma (1) chapa de aço inox 304 de espessura 1,0mm e dimensões 600x500mm,
e ainda na parte posterior com uma (1) chapa de aço inox 304 de espessura
1,0mm e dimensões 600x290mm.
Na parte central, foi necessário desenvolver junto aos dois (2) perfis de
20x30mm existentes, quatro (4) pinos de fixação para o concentrador de
oxigênio.
Já na parte inferior foi necessário utilizar uma (1) chapa de 105x125mm
entre dois (2) perfis existentes, a fim de instalar a bomba hidráulica. Utilizou-se
de quatro (4) rodízios giratórios Modelo 310, sendo dois (2) simples e dois (2)
com travas, fabricados pela NOVEX, de 75 mm de diâmetro, com capacidade
de 60 kg em cada rodízio.
Toda a montagem da estrutura foi realizada por solda do tipo TIG para
inox. As dimensões máximas principais são mostradas na Figura 3 e resumidas
na Tabela 3 e Tabela 4.
Figura 3 – Ilustração das Dimensões da Estrutura de Inox
Tabela 3 – Dimensões Máximas da Estrutura
Plano Dimensões
XY
XY
YZ
Comprimento (mm)
Altura (mm)
Profundidade (mm)
Valores Máximos
Não Considerando Considerando
Rodízio
Rodízio
800
885
1465
1565
495
600
Tabela 4 – Dimensões Úteis dos Segmentos da Estrutura de Inox
Plano
Dimensões
XY
XY
YZ
Comprimento (mm)
Altura (mm)
Profundidade (mm)
Segmento
Superior Central Inferior Lateral
515
515
515
200
235
695
345
1370
455
455
455
455
É importante ressaltar que estas dimensões são apenas da estrutura de
inox, isto é não estão considerados as caixas de água e tubulações de
instalação.
Figura 4 – Fotografia do STACOZ-001
3.5.
Válvula Hidráulica com Atuador Elétrico [#5]
A válvula elétrica com atuador elétrico será instalada na saída da caixa de
entrada. Servirá para evitar um vazamento de água quando o sistema não
esteja funcionando. O atuador elétrico será comandado pelo sistema de
controle. Utilizou-se a válvula solenóide de ¾ PARKER 53EF20CN2, com
potência de 11 watts, com pressão de trabalho com água 0,34 x 10-12 bar,
Número de Série 2308 F.
3.6.
Câmara de Contato [#6]
Foi fabricada uma câmara de contato com um (1) tubo de PVC 6 pol com
1,50m de comprimento, foi utilizado dois (2) adaptador de saída com vedação
de 25 mm fabricados pela TIGRE, além de dois (2) dois tampões com vedação
fabricados pela AMANCO, lembrando que utilizou-se também para melhorar o
selamento silicone em gel. Instalou-se após o sistema de aplicação de ozônio e
a saída foi direcionada para a tubulação de saída, conforme mostrado na
Figura 4.
3.7.
Bomba Hidráulica [#7]
A bomba hidráulica utilizada é fabricada pela KSV, modelo HIDROBLOC
P500, com potência máxima de 550 W, tensão de alimentação 220 V e
freqüência de rede de 60 Hz, com massa aproximada de 7 kg.
A bomba está instalada no segmento inferior da estrutura de inox sob
uma (1) chapa entre (2) perfis, com quatro (4) parafusos, com quatro (4)
arruelas e quatro (4) porcas. A alimentação é feita através do painel de controle
elétrico.
Figura 5 – Fotografia da Bomba hidráulica com o Regulador e o Venturi
3.8.
Tubulações Hidráulicas [#8] [#9] [#10] [#11] [#12]
As tubulações hidráulicas podem ser descritas em: Tubulações de
Entrada, de Contato e de Saída.
A caixa de Entrada consiste de um (1) reservatório em PVC com
capacidade de 750 litros, com dimensões máximas 1,40 m de diâmetro e
1,00 m de altura. Será instalada uma (1) bóia eletrônica de nível de água.
Para as Tubulações de Entrada, foi utilizado um (1) adaptador de saída
com vedação de 25 mm na caixa de entrada, quatro (4) tubos de PVC de e dois
(2) cotovelos, todos de 1 polegada e fabricados pela TIGRE. Lembrando que
as Tubulações de Entrada passam pela Válvula Hidráulica com Atuador
Elétrico e se dirigem para a Bomba Hidráulica Elétrica.
Para as Tubulações de Contato, foram utilizados quatro (4) conexões de
união (“nip”) de 1 pol, duas (2) conexões em “T” de 1 pol, dois (2) cotovelos de
90º de 1 pol, uma (1) luva de 1 pol para ¾ pol, dois (2) conectores de tubo de
PVC de 1 pol, um (1) regulador de fluxo esférico, dois (2) adaptadores de 1 pol,
um (1) cotovelo de ¾ pol, dois (2) adaptadores de ¾ pol e um (1) conector de
tubo de PVC de ¾ pol, todos fabricados pela TIGRE. Foi utilizado também um
(1) Venturi da MAZZEI modelo 584 de ¾ pol, conforme Figura 5.
Para as Tubulações de Saída, utilizou-se uma (1) conexão de união (“nip),
um (1) adaptador, e uma (1) conexão de tubo de PVC, todos de ¾ pol
fabricados pela Tigre.
4. DADOS COLETADOS
Segundo o diagrama esquemático da Figura 6, foi realizada medições de
concentração do ozônio e do fluxo do oxigênio. O produto do calculo do fluxo
pela concentração nos dá a produção de ozônio por hora, os resultados são
mostrados na Figura 9.
Figura 6 – Diagrama Esquemático do Sistema de Medição de Produção de Ozônio
Entre os equipamentos utilizados temos o medidor de fluxo de oxigênio e
o medidor de ozônio detalhados a seguir:
4.1.
Equipamentos Utilizados
Para a medição de vazão de oxigênio, utilizou-se o equipamento
fabricado pela MKS modelo 146, conforme figura a seguir:
Figura 7 – Medidor de Vazão MKS modelo 146
Para a medição da quantidade de ozônio produzido, e para descobrir
suas taxas de produção utilizou-se o equipamento fabricado pela ANSEROS
modelo GM-OEM.
Figura 8 – Medidor de Ozônio ANSEROS modelo GM-OEM
Para maiores informações dos equipamentos consulte o anexo deste
documento.
4.2.
Informações Coletadas
Com os equipamentos descritos no item anterior, pode-se gerar o
seguinte gráfico:
Figura 9 – Gráfico de Concentração e Produção de Ozônio em Função do Fluxo de
Oxigênio
Observamos que a concentração de ozônio varia inversamente
proporcional com o fluxo de oxigênio, neste caso observa-se que com o fluxo
de oxigênio de 1 L/min tem se uma concentração de 95 mg/L o qual
corresponde a uma produção de 6 g/H. Para um fluxo de oxigênio de 5 L/min
tem se uma produção de ozônio de 10 g/H. Estas informações são importantes
na dosagem da água a ser tratada.
5. TAREFAS FUTURAS
As ações futuras previstas que envolvem a implementação do
STACOZ-001 encontram-se na Tabela 5:
Tabela 5 – Ações Futuras Previstas do Projeto do STACOZ-001
#
Descrição
Realização
1
2
3
4
5
7
8
9
Projeto documentado STACOZ-001
Construção da estrutura em inox
Instalação hidráulica (água)
Instalação do gerador de ozônio
Instalação do painel de controle
Instalação da câmara de contato
Implementação do STACOZ-001 no AISP1
Elaboração do manual do usuário
100%
100%
100%
100%
100%
100%
100%
100%
Previsão para
Finalização
30 dias
N/A
N/A
N/A
N/A
N/A
Não Definido
30 dias
Conforme no item 2, página 192 observa-se que as atividades #1 e #8,
estão com 90% de realização, porém estas atividades até o momento estão
cumprindo as etapas previstas. A atividade #1 está aguardando apenas as
informações do local onde será instalado e anexar o Manual do Usuário #9.
Devido a motivos de segurança do Aeroporto esta instalação deverá ser
aprovada por um comitê de segurança do Aeroporto. Em paralelo está sendo
realizados ensaios em bateladas, coletando água da chuva (ou simulação de
chuva), no local do aeroporto, e estas amostras estão sendo ozonizadas para
sua avaliação.
1
Na espera por definições de instalação em local do Aeroporto Internacional de Guarulhos, por
parte da INFRAERO.
6. ANEXOS
Na Tabela 6 a seguir há uma descrição dos documentos anexados a este
relatório:
Tabela 6 – Conteúdo do Anexo
#
1
2
3
4
5
Descrição
Informações Técnicas - Medidor de Vazão MKS Modelo 146
Informações Técnicas – Medidor de Ozônio ANSEROS Modelo GM-OEM
Informações Técnicas do CLP UNITRONICS Modelo JZ10-11-R31
Informações Técnicas da Fonte de Alimentação Fornecida pela DAKOL
Modelo DR-75-24
Informações Técnicas do Concentrador de Oxigênio RESPIRONICS
modelo Millennium M5
Páginas
4
2
4
2
5