Determinação das velocidades de escoamento e do decaimento de cloro ao longo do Sistema Adutor (ETA X – extremo de rede)

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Biológica (especialização em Tecnologia Ambiental)

A crescente preocupação com a qualidade da água distribuída aos consumidores tornou crucial o estudo das velocidades de escoamento da água ao longo do sistema adutor da Estação de Tratamento de Águas (ETA), bem como o estudo do decaimento de cloro no mesmo sistema. A velocidade de escoamento ao longo do sistema adutor foi determinada de modo para possibilitar a criação de um mapa, por parte dos profissionais do Sistemas de Informação Geográfica, que pode ser consultado através do Google Earth, onde cada reservatório contém um ponto com uma cor característica do período de tempo que a água demora a chegara este após sair da ETA X. Para tal, foi necessário recolher informação exaustiva acerca do sistema adutor bem como os volumes de água consumidos por todos os reservatórios, tanto para época alta como para época baixa de consumo. Obtiveram-se valores de velocidade média de escoamento entre 0,0003 m/s e 1,43 m/s e, e entre 0,0003 m/s e 2,32 m/s para época baixa e época alta, respetivamente. Relativamente aos tempos de residência hidráulicos da água obtiveram-se gamas entre 0,001 h e 331,34 h e entre 0,001 h e 344,45 h para época baixa e época alta, respetivamente. O estudo do decaimento de cloro no seio líquido foi efetuado laboratorialmente usando amostras de água ultrapura cloradas com concentrações iniciais de cloro de 0,5 mg/L, 1 mg/L, 1,5 mg/L e 2 mg/L (preparadas pelo laboratório da empresa) que foram mantidas a temperatura ambiente e feitas duas leituras de concentração de cloro por dia. Os valores de decaimento de cloro ao longo do tempo foram ajustados a cinco modelos cinéticos de decaimento. Na primeira experiência foi o Modelo de 1.ª ordem que mais se ajustou à amostra 1, obtendo-se uma constante cinética de decaimento de 0,007 h-1 . No que diz respeito às amostras 2,3 e 4 foi o Modelo de ordem n que mais se adequou obtendo-se constantes cinéticas de decaimento de 0,005 h-1 para a amostra 2 e 0,008 h-1 para as amostras 3 e 4. Relativamente à segunda experiência, foi o Modelo de ordem n que apresentou melhor ajuste para todas as amostras obtendo-se valores de constante cinética de decaimento de 0,0005 h-1 , 0,0004 h-1 , 0,0003 h - 1 e 0,011 h-1 para as amostras A, B, C e D, respetivamente. O decaimento de cloro no seio da tubagem foi feito com base em modelos teóricos tendo-se obtido uma constante de decaimento de cloro no seio da tubagem de 0,002 h-1 para tubagens de ferro dúctil revestido a cimento com 20 anos de uso.

The growing concern about the quality of the water distributed to consumers made it necessary to study the water flow velocities along the supply system of the Water Treatment Plant (WTP), as well as the chlorine decay. The flow velocity along the supply system was determined to enable the creation of a map, by Geographic Information Systems professionals, that can be consulted through Google Earth, where each reservoir contains a dot with a characteristic colour of the period that the water takes to reach this one after leaving the ETA X. For this, it was necessary to collect exhaustive information about the supply system as well as the volumes of water consumed by all the reservoirs, both for high and low season consumption. We obtained average flow velocity values between 0.0003 m/s and 1.43 m/s, and between 0.0003 m/s and 2.32 m/s for low season and high season, respectively. Regarding the hydraulic residence times of water, we obtained ranges between 0.001 h and 331.34 h and between 0.001 h and 344.45 h for low season and high season, respectively. The study of chlorine decay in the liquid sinus was carried out in the laboratory using ultrapure chlorinated water samples with initial chlorine concentrations of 0.5 mg/L, 1 mg/L, 1.5 mg/L and 2 mg/L (prepared by the company's laboratory) which were kept at room temperature and taken two chlorine concentration readings per day. The chlorine decay values over time were fitted to five decay kinetic models. In the first experiment it was the 1st order model that best fitted sample 1, obtaining a decay kinetic constant of 0.007 h-1 . As for samples 2, 3 and 4, the nth order model was the best fit, with decay kinetics constants of 0.005 h-1 for sample 2 and 0.008 h-1 for samples 3 and 4. For the second experiment, the nth order model was the best fit for all samples, obtaining values of kinetic decay constants of 0.0005 h-1 , 0.0004 h-1 , 0.0003 h-1 and 0.011 h-1 for samples A, B, C and D, respectively. The chlorine decay within the pipe was done based on theoretical models and a chlorine decay constant within the pipe of 0.002 h-1 was obtained for cement-lined ductile iron pipes with 20 years of use.