PT108671A - Sistema de abastecimento de água motriz para posto de cloragem em estação de tratamento de água. - Google Patents
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Abstract
A PRESENTE INVENÇÃO DIZ RESPEITO A UM SISTEMA DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA MOTRIZ PARA POSTO DE CLORAGEM EM ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA, COMPREENDENDO UM CIRCUITO QUE INCLUI PREFERENCIALMENTE DUAS BOMBAS DE ÁGUA MOTRIZ (4) LIGADAS EM PARALELO A UM COLETOR COMUM DE ÁGUA MOTRIZ (5), PARA ABASTECIMENTO DE ÁGUA DE TODO O SISTEMA, AO QUAL SE ENCONTRAM LIGADAS EM PARALELO VÁLVULAS DE ÁGUA MOTRIZ DE TRÊS VIAS (8). AS VÁLVULAS DE ÁGUA MOTRIZ (8) VEDAM A PASSAGEM DE ÁGUA MOTRIZ PARA OS INJETORES (3), E A SUA TERCEIRA VIA PROCEDE À DESCARGA DO CIRCUITO DE ÁGUA CLORADA A JUSANTE DA MESMA, EVITANDO O SEU RETORNO AO CLORÓMETRO (10).
Description
DESCRIÇÃO
SISTEMA DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA MOTRIZ PARA POSTO DE CLORAGEM EM ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA
DOMÍNIO DA INVENÇÃO A presente invenção refere-se a um sistema de abastecimento de água motriz em instalações de doseamento de cloro, em particular postos de cloragem e é aplicável sobretudo em estações de tratamento de águas para consumo e de águas residuais.
ANTECEDENTES DA TÉCNICA
No processo de tratamento de águas para consumo humano e águas residuais, a utilização de cloro gasoso é frequente em instalações de grande dimensão. 0 cloro gasoso devido às suas caracteristicas oxidante e desinfetante é utilizado no tratamento de águas para consumo humano e águas residuais. A escolha do reagente cloro gasoso tem como objetivo alcançar a melhor eficiência no tratamento de água na obtenção do produto final.
Atualmente, nas estações de tratamento de água, num sistema de abastecimento de água motriz a cada conjunto clorómetro/injetor corresponde uma bomba de água motriz.
Deste modo, a titulo de exemplo, para uma estação de tratamento com quatro etapas de injecção de água clorada, numa instalação com a filosofia de "um equipamento em serviço e outro de reserva", deparamo-nos com quatro clorómetros de serviço e quatro de reserva, o que corresponde à existência de oito bombas de água motriz. Os consumos energéticos e custos de manutenção associados a esta tecnologia são elevados, não só pela quantidade necessária de equipamentos operacionais mas também pela configuração e características do sistema.
As seguintes etapas no tratamento de águas são comummente utilizadas nas estações de tratamento: - Tratamento por oxidação, etapa inicial na linha de tratamento de água; - Manter uma desinfeção em toda a linha de tratamento de água; - Desinfeção final à saída da estação de tratamento de água de forma a garantir a barreira sanitária e eliminar a propagação de microrganismos /bactérias mantendo um residual de cloro no encaminhamento do produto final; e - Desinfeção da água de lavagem da bateria de filtração.
Nas estações de tratamento de água com elevado consumo de cloro gasoso nas várias etapas de tratamento, o cloro gasoso encontra-se armazenado em reservatórios no estado líquido, tornando-se necessário, para o respetivo doseamento, a sua passagem ao estado gasoso. Assim, o mesmo é encaminhado para os evaporadores, seguindo depois o circuito tradicional até aos clorómetros e subsequentemente aos injetores, os quais proporcionam a mistura de água motriz com cloro gasoso, denominada por água clorada. A água clorada é injetada nas várias etapas de tratamento, concretamente nas etapas de (i) cloragem inicial ou pré-cloragem; da (ii) cloragem intermédia; da (iii) cloragem final e da (ivj cloragem de água para lavagem dos filtros:
Na etapa de (i) cloragem inicial ou pré-cloragem, é comum dispor-se de, por exemplo, 2 clorómetros com uma capacidade de doseamento de 0 a 60 Kg/hora, dispondo cada clorómetro de uma bomba de água motriz, com uma potência de cerca de 11 kW/hora. Nestas circunstâncias, mesmo considerando a estação na sua capacidade máxima de produção, a necessidade de doseamento de cloro atingiria um caudal máximo de cerca de 20 kg/h de cloro. A capacidade instalada pode verificar-se desajustada relativamente às necessidades de consumo.
Na etapa (ii) intermédia de cloragem, na entrada das cisternas, dispõe-se comummente também de 2 clorómetros com uma capacidade de doseamento de 0 a 20 kg/h, dispondo cada clorómetro de uma bomba de água motriz com uma potência de cerca de 7,5 kW/h. Nestas circunstâncias, considerando a estação na sua capacidade máxima de produção, a necessidade de doseamento de cloro atingiria um caudal inferior a cerca de 10 kg/h de cloro. A capacidade instalada é frequentemente desajustada relativamente às necessidades de consumo, nomeadamente superior ao necessário.
Numa etapa final ou de pós-cloragem (iii), é comum dispor-se de 2 clorómetros com capacidade de doseamento de 0 a 20 kg/h, dispondo cada clorómetro de uma bomba de água motriz com uma potência de cerca de 5,5 kw/h. Considerando a estação na sua capacidade máxima de produção, a necessidade de doseamento de cloro atingiria um caudal inferior a cerca de 5 kg/h de cloro. A capacidade instalada é habitualmente desajustada relativamente às necessidades de consumo, nomeadamente superior ao necessário.
Na etapa de cloragem da água de lavagem dos filtros (iv) é comum dispor-se de 2 clorómetros com uma capacidade de doseamento de 0 a 20 kg/h, dispondo cada clorómetro de uma bomba de água motriz com uma potência de cerca de 7,5 kW/h. Neste caso, o caudal é fixo, dependendo da capacidade da bomba instalada e habitualmente é cerca de 8,0 kg/h. Contudo, verifica-se uma vez mais que a capacidade instalada é desajustada relativamente às necessidades de consumo, nomeadamente superior ao necessário.
Adicionalmente ao problema dos custos de manutenção e funcionamento, acresce que da utilização deste conjunto (1 clorómetro + 1 bomba de água motriz) não decorre um índice de fiabilidade satisfatório, uma vez que o conjunto só se encontra operacional quando ambos os equipamentos estão operacionais .
Deste modo, o sistema de abastecimento de água motriz conhecido na técnica anterior não compreende as caracteristicas técnicas descritas na presente invenção.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO A presente invenção diz respeito a um sistema de abastecimento de água motriz para posto de cloragem em estação de tratamento de água que compreende um único coletor comum de água motriz no qual a montante, estão ligadas em paralelo pelo menos duas bombas de água motriz e a jusante, estão ligadas em paralelo válvulas de água motriz de três vias.
As válvulas de água motriz de três vias estão ligadas aos injetores, localizadas a montante destes.
As caracteristicas técnicas do sistema de abastecimento de água motriz para posto de cloragem em estação de tratamento de água descrito na presente invenção face aos sistemas de abastecimento de água conhecidos na técnica anterior, apresenta as seguintes vantagens: - A redução do equipamento necessário, nomeadamente no que diz respeito ao número de bombas de água motriz; A redução dos custos energéticos (adaptação do funcionamento das bombas de água motriz às necessidades); - A redução dos custos de manutenção; - 0 aumento da fiabilidade; e A eliminação da probabilidade de inundação dos clorómetros e respectiva avaria.
DESCRIÇÃO 0 sistema da presente invenção, designado por common rail chlorination (CRC) ou cloragem em coletor comum, é um sistema desenvolvido para instalações de doseamento de cloro munidas com múltiplas cloragens (mais de um ponto de água clorada) em patamares altimétricos semelhantes. A denominação "common rail" surgiu a partir da definição/funcionalidade já existente do "diesel common rail system" no setor automóvel. 0 sistema CRC baseia-se num principio semelhante ao do referido sistema, o qual compreendendo uma bomba de alta pressão que fornece combustível através de um reservatório comum a todos os cilindros, o que permite fornecer uma pressão constante de injeção.
Face ao sistema CRC o clássico funcionamento nas instalações de doseamento de cloro, nomeadamente uma bomba de água motriz (+ 1 reserva) associada a um clorómetro (+ 1 reserva), por ponto de injeção, revela-se pouco fiável, pouco eficiente e pouco seguro, dando lugar a um coletor comum de água motriz alimentando assim os vários clorómetros associados aos pontos de injeção de água clorada existentes.
Com o objetivo de seccionar individualmente os vários pontos de injeção de água clorada, o colector comum de água motriz poderá ser equipado com válvulas manuais de seccionamento. A necessidade de seccionar pontos de injeção deve-se a intervenções de manutenção, ficando assim o circuito selecionado fora de serviço e em segurança para os trabalhos em questão.
Atualmente, nas situações de exploração normal ou de manutenção/avaria, o circuito de água motriz do conjunto que se encontra em reserva poderá ficar sob pressão, seja através da paragem da bomba ou da existência de passagem nas válvulas de retenção, originando o retorno de água clorada aos órgãos de doseamento, causando assim a avaria do clorómetro em reserva. Na presente invenção, a opção da colocação de uma válvula motorizada de 3 vias com atuador elétrico/pneumático a montante do conjunto hidro-injetor, criando uma maior segurança no equipamento de doseamento de cloro gás, clorómetro, evita o retorno de água clorada, diminuindo as probabilidades de avaria do mesmo. A implementação do sistema CRC permite um melhor ajustamento ao conjunto bomba de água motriz e clorómetro, proporcionando as seguintes vantagens: • A redução do equipamento necessário; • A redução dos custos energéticos (adaptação do funcionamento das bombas às necessidades); • A redução dos custos associados à manutenção do sistema; • Aumento da segurança das instalações e ambiente circundante; • Aumento da fiabilidade.
As vantagens em termos de segurança resultam sobretudo da instalação de uma válvula de três vias no circuito que interliga o sistema de água motriz ao doseamento de cloro. Esta, ao proporcionar a descarga de toda a carga hidráulica do sistema através da terceira via, pela cisterna de aspiração do sistema, evita eficazmente o retorno da água motriz ao clorómetro e, consequentemente, as avarias consequentes nestes equipamentos. 0 sistema CRC pode ser implementado em instalações novas de doseamento de cloro como na requalificação e otimização de instalações já existentes. 0 sistema de abastecimento de água motriz num posto de cloragem em estações de tratamento de águas descrito na presente invenção compreende o circuito do posto de cloragem e os seguintes equipamentos (Figura 2): - bombas de água motriz; - coletor de água motriz; - válvulas de água motriz de três vias; e injectores (misturador de cloro gasoso / água motriz).
Numa forma de realização preferida da invenção, uma instalação de doseamento de cloro com 4 injeções de água clorada passa a ter presentes 2 bombas de água motriz (1 efetiva + 1 reserva) alimentando um coletor comum para 8 clorómetros (4 efetivos + 4 reservas), sendo a seleção dos clorómetros em serviço assegurada através do funcionamento de válvulas de 3 vias.
Numa outra forma de realização preferida da invenção, é instalada uma válvula de isolamento intermédia, transformando o coletor comum em dois coletores comuns. Esta forma de realização tem particular interesse nas operações de manutenção do sistema da presente invenção, uma vez que a válvula pode separar a alimentação dos clorómetros efetivos dos clorómetros de reserva. A manutenção pode, assim, ser assegurada sem interrupção do doseamento do cloro.
BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS
Figura 1 - Representação esquemática do sistema de abastecimento de água motriz para posto de cloragem, conhecido da técnica anterior.
Figura 2 - Representação esquemática do sistema de abastecimento de água motriz para posto de cloragem, descrito na presente invenção.
Legenda dos sinais de referência: 1 - Válvula de seccionamento de cloro; 2 - Válvula de doseamento de cloro; 3 - Injetor (misturador de cloro gasoso / água motriz); 4 - Bomba de água motriz; 5 - Coletor de água motriz; 6 - Linha de água clorada; 7 - Linha de doseamento de cloro; 8 - Válvula de água motriz de três vias; 9 - Linha de água motriz; 10 - Clorómetro; 11 - Cisterna de água tratada; 12 - Autómato; 13 - Quadro elétrico; 14 - Circuito elétrico; A - Cloro Gasoso; B - Cloragem Inicial; C - Cloragem Intermédia; D - Cloragem Final; E - Cloragem da Água de Lavagem dos Filtros; e M - Motorizada.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
Conforme representado na figura 2, o sistema de abastecimento de água motriz para posto de cloragem em estação de tratamento de água, descrito na presente invenção compreende um circuito que inclui duas bombas de água motriz (4) que estão ligadas em paralelo a um único coletor de água motriz (5) , para abastecimento de água de todo o sistema, no qual estão ligadas em paralelo as válvulas de água motriz de três vias (8). A válvula de água motriz de três vias (8) está ligada em série a um injetor (3) , o qual está também ligado em série a um clorómetro (10).
Cada uma das válvulas de água motriz de três vias (8) regula a interrupção ou o arranque do funcionamento do respetivo clorómetro (10), na medida em que a entrada e saída em funcionamento dos clorómetros (10) é desencadeada, respetivamente, pela abertura e fecho das respetivas válvulas de água motriz de três vias (8) . Estas válvulas (8) permitem, ou não, a passagem de água motriz ao injetor (3), e estes por sua vez provocam uma depressão no circuito de doseamento de cloro gasoso, criando assim a condição fundamental para o funcionamento dos respetivos clorómetros (10) .
Cada uma das válvulas de água motriz de três vias (8) vai seccionar, para efeitos de manutenção ou de avaria, o respetivo conjunto de equipamentos formado pelo injetor (3) e pelo clorómetro (10) .
Após a paragem de funcionamento do clorómetro (10), a válvula de água motriz de três vias (8) permite simultaneamente o fecho da passagem de água motriz ao injector e a sua terceira via procede à descarga do circuito de água clorada a jusante da mesma, evitando assim o retorno desta ao clorómetro (10), impedindo assim a sua inundação e consequente avaria.
No sistema de abastecimento de água o número de válvulas de água motriz de três vias (8) é igual ao número de clorómetros (10) e consequentemente ao número de injetores (3) . O clorómetro (10) é um equipamento que vai realizar a o doseamento do cloro gasoso, o qual é constituído por duas válvulas de secionamento de cloro (1), que estão ligadas respetivamente a montante e a jusante à válvula de doseamento de cloro (2).
As bombas de água motriz (4) vão bombear água da cisterna de água tratada (11) para o coletor de água motriz (5), o qual vai alimentar os injetores (3).
Os injetores (3) vão realizar a mistura de água motriz com cloro gasoso e injetar a água clorada nos respetivos pontos de injeção, concretamente na cloragem inicial, na cloragem intermédia, na cloragem final e na cloragem de água para lavagem dos filtros, i. e. nas várias etapas de tratamento. 0 sistema de abastecimento de água descrito na presente invenção devido ao coletor de água motriz (5) compreende apenas duas bombas de água motriz (4), que funcionam alternadamente uma da outra, uma funciona permanentemente e a segunda bomba de água motriz (4), funciona em caso de operações de manutenção ou de avaria da bomba de água motriz (4).
Nos sistemas de abastecimento de água conhecidos na técnica anterior, conforme representado na figura 1, o número de bombas de água motriz é igual ao número de injetores (3) e ao número de clorómetros (10).
Lisboa, 20 de Janeiro de 2016
Claims (7)
1. Sistema de abastecimento de água motriz para posto de cloragem em estação de tratamento de água, compreendendo válvulas de seccionamento de cloro (1), válvulas de doseamento de cloro (2), injetores (3), pelos menos duas bombas de água motriz (4), linhas de água clorada (6), linhas de doseamento de cloro (7), linhas de água motriz (9), clorómetros (10) e uma cisterna de água tratada (11), caracterizado por compreender válvulas de água motriz de três vias (8) ligadas em paralelo entre si e por as bombas de água motriz (4) se encontrarem ligadas em paralelo com, pelo menos, um coletor comum de água motriz (5).
2. Sistema de acordo com a reivindicação 1 caracterizado por compreender duas bombas de água motriz (4).
3. Sistema de acordo com as reivindicações 1 e 2, caracterizado por compreender um coletor comum de água motriz (5).
4. Sistema de acordo com as reivindicações 1 a 3, caracterizado por a válvula de água motriz de três vias (8) se encontrar ligada em série a um injetor (3), o qual se encontra ligado a um clorómetro (10).
5. Sistema de acordo com as reivindicações 1 a 4, caracterizado por o número de válvulas de água motriz de três vias (8) ser igual ao número de clorómetros (10) e ao número de injetores (3) .
6. Sistema de acordo com as reivindicações 1 a 5, caracterizado por compreender pelo menos um par de bombas de água motriz (4) em que a segunda bomba entra em funcionamento quando a primeira está parada.
7. Sistema de acordo com as reivindicações 1 a 6, caracterizado por cada uma das válvulas de água motriz de três vias (8) estar ligada em série a um injetor (3) que por sua vez está ligado em série a um clorómetro (10) . Lisboa, 20 de Janeiro de 2016
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