Prof. Dr. Roque Passos Piveli Prof. Dr. Sidney Seckler Ferreira Filho

Apresentação em tema: "Prof. Dr. Roque Passos Piveli Prof. Dr. Sidney Seckler Ferreira Filho"— Transcrição da apresentação:

1 Universidade Tecnológica Federal do Paraná Engenharia Civil CV37– SANEAMENTO FLOCULAÇÃO
Prof. Dr. Roque Passos Piveli Prof. Dr. Sidney Seckler Ferreira Filho Adaptado por: Eudes José Arantes

2 FLOCULAÇÃO Introdução Mecanismos de transporte Floculação Pericinética
Floculação Ortocinética Floculação por Sedimentação Diferencial

3 FLOCULAÇÃO Gradientes de Velocidade
Cinética de Floculação de Suspensões Coloidais Agregação e Ruptura Concepção de Sistemas de Floculação Exercício

4 TRATAMENTO CONVENCIONAL DE ÁGUAS DE ABASTECIMENTO
Manancial Coagulação Floculação Sedimentação Filtração Desinfecção Fluoretação Correção de pH Água Final Agente oxidante CAP Coagulante Alcalinizante Polímero Flúor

5 FLOCULAÇÃO Sistemas de floculação !!!

6 FLOCULAÇÃO

7 FLOCULAÇÃO

8 FLOCULAÇÃO Sistema de floculação

9 FLOCULAÇÃO

10 FLOCULAÇÃO

11 DISTRIBUIÇÃO DE TAMANHO DE PARTÍCULAS EM ÁGUAS NATURAIS
coloidais 1 m Partículas dissolvidas Partículas em suspensão Cor real SDT Compostos dissolvidos Turbidez Cor aparente SST 0,45 m

12 COAGULANTES EMPREGADOS EM ENGENHARIA AMBIENTAL
Sulfato de alumínio (sólido ou líquido) Cloreto férrico (líquido) Sulfato férrico (líquido) Cloreto de polialumínio (sólido ou líquido) Coagulantes orgânicos catiônicos (sólido ou líquido)

13 DOSAGENS DE COAGULANTE USUALMENTE EMPREGADOS NO TRATAMENTO DE ÁGUAS DE ABASTECIMENTO
Sulfato de alumínio (5 mg/l a 100 mg/l) Cloreto férrico (5 mg/l a 70 mg/l) Sulfato férrico (8 mg/l a 80 mg/l) Coagulantes orgânicos catiônicos (1 mg/l a 4 mg/l)

14 FLOCULAÇÃO Definição: É um processo físico no qual as partículas coloidais são colocadas em contato umas com as outras, de modo a permitir o aumento do seu tamanho físico, alterando, desta forma, a sua distribuição granulométrica

15 Estabilidade do Colóide
FLOCULAÇÃO Partículas Choques Agregação Processo Físico (Transporte) Estabilidade do Colóide (Coagulação)

16 FLOCULAÇÃO:OBJETIVO Água bruta Água floculada Água coagulada
dp > dc Partículas sedimentáveis Frequência relativa Diâmetro crítico Diâmetro das partículas

17 COALESCÊNCIA E FLOCULAÇÃO

18 FLOCULAÇÃO MECANISMOS DE TRANSPORTE
Floculação Pericinética (Movimento Browniano) As partículas coloidais apresentam um movimento aleatório devido ao seu contínuo bombardeamento pelas moléculas de água. A energia propulsora da floculação pericinética é a energia térmica do fluído.

19 FLOCULAÇÃO MECANISMOS DE TRANSPORTE
Floculação Ortocinética (Gradientes de Velocidade) As partículas são colocadas em contato umas com as outras através do movimento do fluído (Presença de gradientes de velocidade).

20 FLOCULAÇÃO MECANISMOS DE TRANSPORTE
Floculação por Sedimentação Diferencial Partículas coloidais com velocidades distintas podem chocar-se umas com as outras em um elemento de volume.

21 CONCEITO: GRADIENTE DE VELOCIDADE
dx dy dz

22 CONCEITO: GRADIENTE DE VELOCIDADE
dx dy dz

23 CONCEITO: GRADIENTE DE VELOCIDADE
G=Gradiente de velocidade (s-1) dx dy dz

24 PROCESSO DE FLOCULAÇÃO
Floculadores hidráulicos Floculadores hidráulicos de fluxo horizontal Floculadores hidráulicos de fluxo vertical Floculador Alabama Floculadores em meio poroso

25 PROCESSO DE FLOCULAÇÃO FLOCULADORES HIDRÁULICOS

26 PROCESSO DE FLOCULAÇÃO FLOCULADORES HIDRÁULICOS

27 PROCESSO DE FLOCULAÇÃO FLOCULADORES HIDRÁULICOS

28 ETA DUARTINA (SABESP) FLOCULADOR DE FLUXO HORIZONTAL

29 ETA DUARTINA (SABESP) FLOCULADOR DE FLUXO HORIZONTAL

30 ETA SANTA ISABEL FLOCULADOR DE FLUXO HORIZONTAL

31 ETA SANTA ISABEL FLOCULADOR DE FLUXO HORIZONTAL

32 ETA SANTA ISABEL FLOCULADOR DE FLUXO HORIZONTAL

33 ETA RIBEIRÃO DA ESTIVA FLOCULADOR DE FLUXO VERTICAL

34 ETA RIBEIRÃO DA ESTIVA FLOCULADOR DE FLUXO VERTICAL

35 ETA RIBEIRÃO DA ESTIVA FLOCULADOR DE FLUXO VERTICAL

36 ETA ALDEIA DA SERRA FLOCULADOR ALABAMA

37 ETA ALDEIA DA SERRA FLOCULADOR ALABAMA

38 ETA ALDEIA DA SERRA FLOCULADOR ALABAMA

39 PROCESSO DE FLOCULAÇÃO FLOCULADORES ALABAMA

40 PROCESSO DE FLOCULAÇÃO
Dispositivos mecânicos Agitadores de fluxo radial Agitadores de fluxo axial Agitadores de fluxo radial e axial

41 SISTEMAS DE AGITAÇÃO ESCOAMENTO AXIAL E RADIAL

42 SISTEMAS DE AGITAÇÃO ESCOAMENTO AXIAL E RADIAL

43 PROCESSO DE FLOCULAÇÃO ETA ALTO DA BOA VISTA
Sistemas de floculação

44 PROCESSO DE FLOCULAÇÃO ETA ALTO DA BOA VISTA

45 PROCESSO DE FLOCULAÇÃO ETA ALTO DA BOA VISTA

46 PROCESSO DE FLOCULAÇÃO ETA GUARAÚ (SABESP)
Sistemas de floculação !!!

47 PROCESSO DE FLOCULAÇÃO ETA GUARAÚ (SABESP)

48 PROCESSO DE FLOCULAÇÃO ETA GUARAÚ (SABESP)

49 PROCESSO DE FLOCULAÇÃO ETA ALTO TIÊTE (SABESP)
Sistemas de floculação

50 PROCESSO DE FLOCULAÇÃO ETA ALTO TIÊTE (SABESP)

51 PROCESSO DE FLOCULAÇÃO ETA ALTO TIÊTE (SABESP)

52 PROCESSO DE FLOCULAÇÃO ETA ALTO TIÊTE (SABESP)

53 PROCESSO DE FLOCULAÇÃO ETA ALTO TIÊTE (SABESP)

54 PROCESSO DE FLOCULAÇÃO ETA ALTO TIÊTE (SABESP)

55 PROCESSO DE FLOCULAÇÃO ETA ALTO TIÊTE (SABESP)

56 CÁLCULO DO GRADIENTE DE VELOCIDADE
Agitadores de fluxo axial Agitadores de fluxo radial Fa=força de arraste (N) v=velocidade (m/s) Cd=coeficiente de arraste Ap=área projetada n=rotação (rps) D=diâmetro do rotor (m) P=Potência (W)

57 CÁLCULO DO GRADIENTE DE VELOCIDADE
Agitadores de fluxo axial Fa=força de arraste (N) v=velocidade (m/s) Cd=coeficiente de arraste Ap=área projetada n=rotação (rps) D=diâmetro do rotor (m) P=Potência (W) Tipo de rotor Valor de KT Hélice propulsora marítima (3 hélices) 0,87 Turbina (seis palhetas retas) 5,75 Turbina (seis palhetas curvas) 4,80 Turbina com quatro palhetas inclinadas a 450 1,27 Turbina com quatro palhetas inclinadas a 320 1,0 a 1,2 Turbina com seis palhetas inclinadas a 450 1,63

58 SISTEMAS DE AGITAÇÃO ESCOAMENTO RADIAL

59 SISTEMAS DE AGITAÇÃO ESCOAMENTO RADIAL

60 SISTEMAS DE AGITAÇÃO ESCOAMENTO AXIAL

61 SISTEMAS DE AGITAÇÃO ESCOAMENTO AXIAL

62 SISTEMAS DE AGITAÇÃO ESCOAMENTO AXIAL

63 UNIDADES DE FLOCULAÇÃO DIMENSIONAMENTO
Gradientes de velocidade situados entre s-1 e 20 s-1 Gradientes de velocidade escalonados e decrescentes de montante para jusante 03 a 05 câmaras de floculação em série Tempo de detenção hidráulico situado entre 20 e 40 minutos (Tratamento convencional)

64 DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS DE FLOCULAÇÃO
Vazão: 1,0 m3/s Dimensionamento de floculadores hidráulicos de fluxo vertical Dimensionamento de sistemas de floculação mecanizados

65 DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES HIDRÁULICOS
Condicionantes de Projeto Tempo de detenção hidráulico = 30 minutos Sistema de floculação composto por três câmaras em série, com gradientes de velocidade escalonados (70 s-1, 50 s-1 e 20 s-1)

66 DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES HIDRÁULICOS
Profundidade da lâmina líquida=4,5 m Número de decantadores=04 Largura do decantador=12,0 m Será admitido que uma das dimensões do floculador é conhecido, sendo esta função da largura do decantador

67 DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES HIDRÁULICOS

68 DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES HIDRÁULICOS

69 DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES HIDRÁULICOS

70 DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES HIDRÁULICOS
Cálculo do volume do floculador Cálculo da área superficial do floculador

71 DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES HIDRÁULICOS
Cálculo da largura do floculador Portanto, será admitido um floculador com largura total de 8,4 m, tendo cada canal uma largura individual de 2,8 metros

72 DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES HIDRÁULICOS
Decantador convencional 12,0 m 8,4 m 2,8 m Floculador

73 DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES HIDRÁULICOS
Cálculo do número de espaçamentos entre chicanas em cada câmara de floculação n=número de espaçamentos a=largura do canal do floculador em metros L=comprimento do floculador em metros G=gradiente de velocidade em s-1 Q=vazão em m3/s h=tempo de detenção hidráulico em minutos

74 DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES HIDRÁULICOS
Cálculo do espaçamento entre chicanas Cálculo das velocidades nos trechos retos e curvas 180o

75 DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES HIDRÁULICOS
Quadro resumo dos cálculos iniciais

76 DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES HIDRÁULICOS
Decantador convencional 12,0 m 8,4 m 2,8 m Floculador

77 DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES HIDRÁULICOS
Cálculo da extensão dos canais Cálculo do Raio Hidráulico

78 DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES HIDRÁULICOS
Cálculo das perdas de carga distribuídas Cálculo das perdas de carga localizadas

79 DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES HIDRÁULICOS
Cálculo do gradiente de velocidade

80 DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES HIDRÁULICOS
Quadro resumo dos cálculos finais

81 DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES MECANIZADOS
Condicionantes de Projeto Tempo de detenção hidráulico = 30 minutos Sistema de floculação composto por três câmaras em série, com gradientes de velocidade escalonados (70 s-1, 50 s-1 e 20 s-1)

82 DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES MECANIZADOS
Profundidade da lâmina líquida=4,5 m Número de decantadores=04 Largura do decantador=12,0 m Será admitido que uma das dimensões do floculador é conhecido, sendo esta função da largura do decantador

83 DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES MECANIZADOS

84 DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES MECANIZADOS

85 DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES MECANIZADOS
Cálculo do volume do floculador Cálculo da área superficial do floculador

86 DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES MECANIZADOS
Cálculo da largura do floculador Portanto, será admitido um floculador com largura total de 8,4 m, tendo cada canal uma largura individual de 2,8 metros

87 DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES MECANIZADOS
O sistema de floculação será composto por três reatores em série e três em paralelo, o que irá proporcionar um total de 09 câmaras de floculação Cálculo do volume de cada câmara de floculação

88 DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES MECANIZADOS
Decantador convencional 12,0 m Floculador 2,8 m

89 DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES MECANIZADOS
Cálculo da potência a ser introduzida no volume de líquido Dimensionamento do sistema de agitação

90 DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES MECANIZADOS
Seleção do sistema de agitação

91 DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES MECANIZADOS
Diâmetro do rotor selecionado Cálculo da velocidade periférica

92 DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES MECANIZADOS
Quadro resumo dos cálculos finais

93 DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES MECANIZADOS
Decantador convencional 12,0 m Floculador 2,8 m

94 LAY-OUT DE ESTAÇÕES DE TRATAMENTO DE ÁGUA
Canal de água coagulada CASA DE QUÍMICA

95 LAY-OUT DE ESTAÇÕES DE TRATAMENTO DE ÁGUA
Canal de água coagulada CASA DE QUÍMICA

96 LAY-OUT DE ESTAÇÕES DE TRATAMENTO DE ÁGUA
Canal de água coagulada CASA DE QUÍMICA

97 Muito Obrigado !!!