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5 Floculação TRATAMENTO DE ÁGUA Após a coagulação, segue-se o processo de floculação que consiste na aglomeração das partículas já desestabilizadas, pelas.

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1 5 Floculação TRATAMENTO DE ÁGUA Após a coagulação, segue-se o processo de floculação que consiste na aglomeração das partículas já desestabilizadas, pelas condições induzidas por seu movimento relativo.

2 5 Floculação 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.

3 5 Floculação Floculação e um processo dinâmico que depende: Das taxas de agregação e desagregação das partículas, variável no tempo. As colisões entre as partículas, provocando floculação, são resultado: do movimento Browniano; das tensões de cisalhamento da corrente; e da sedimentação diferencial das partículas.

4 5 Floculação Floculação Ortocinética (Gradientes de Velocidade) As partículas são colocadas em contato umas com as outras através do movimento do fluído, pela hidrodinamica do escoamento, ou seja, devido a ação de tensões de cisalhamento no seio da massa fluida (Presença de gradientes de velocidade).

5 5 Floculação É necessária a agitação relativamente lenta, com o objetivo de proporcionar encontros entre as partículas menores para formar agregados maiores ou flocos. Com o aumento do tamanho dos flocos, as forças de cisalhamento podem causar sua ruptura. A agregação e a ruptura ocorrem simultaneamente, conduzindo a uma única condição de tamanho dos flocos.

6 5 Floculação A eficiência da unidade de floculação depende: Desempenho da unidade de mistura rápida; Unidade de floculação; Tipo e geometria do equipamento de floculação; Tipo e geometria da unidade hidráulica de floculação; Qualidade da água bruta.

7 5 Floculação Gradiente de Velocidade Camp e Stein, citados freqüentemente nas conceituações sobre dissipação de energia e gradiente de velocidade, definem um gradiente de velocidade médio, para um fluido newtoniano, como: em que: G: gradiente de velocidade (s -1 ); P: potência dissipada (N.m/s); : viscosidade absoluta da água (N.s/m 2 ); V: volume (m 3 )

8 5 Floculação PARÂMETROS BÁSICOS DE DIMENSIONAMENTO No dimensionamento da operações unitárias de mistura rápida e floculação são utilizados praticamente os mesmos parâmetros. o Q: vazão de instalação (m 3 /s); o V: volume da câmara (m 3 ); o T: tempo de detenção teórico (min, s); o G: gradiente de velocidade (s-1); o µ: viscosidade absoluta da água (kgfs/m 2 ); o P: potência aplicada á água (kgfm/s). Esses parâmetros relacionam-se através das seguintes expressões: T = V/Q G = ( P/ µV )1/2

9 5 Floculação Tipos de Unidades Floculação A floculação pode ser executada através de: Floculadores hidráulicos: Floculadores hidráulicos de fluxo horizontal Floculadores hidráulicos de fluxo horizontal Floculadores hidráulicos de fluxo vertical Floculadores hidráulicos de fluxo vertical Floculador Alabama Floculador Alabama Floculadores em meio poroso Floculadores em meio poroso Floculadores mecânicos: Agitadores de fluxo radial Agitadores de fluxo radial Agitadores de fluxo axial Agitadores de fluxo axial Agitadores de fluxo radial e axial Agitadores de fluxo radial e axial

10 5 Floculação Floculadores Mecânicos Os floculadores mecânicos mais empregados são os de movimento giratório com paletas paralelas ou perpendiculares ao eixo. O eixo pode ser vertical ou horizontal, sendo mais comum o primeiro, por facilitar o acoplamento do conjunto motor-redutor. Tipos de Unidades Floculação

11 5 Floculação Floculadores Mecânicos Tipos de Unidades Floculação Floculador mecânico de eixo vertical tipo com paletas.

12 5 Floculação Floculadores Mecânicos Tipos de Unidades Floculação Floculador mecânico de eixo vertical tipo com paletas ( fonte:L\MANUAIS ATUAIS\MANUAL – MT-32/OPERAÇÃO DE ESTAÇÃO DE TRAT. DE ÁGUA)

13 5 Floculação Floculadores Mecânicos Floculador mecânico de eixo horizontal tipo com paletas ( fonte:L\MANUAIS ATUAIS\MANUAL – MT-32/OPERAÇÃO DE ESTAÇÃO DE TRAT. DE ÁGUA)

14 5 Floculação Floculadores Mecânicos Tipos de Unidades Floculação Floculador mecânico de eixo vertical tipo com paletas.

15 5 Floculação Floculadores Mecânicos Tipos de Unidades Floculação

16 5 Floculação Sanasa Floculadores Mecânicos Tipos de Unidades Floculação

17 5 Floculação Floculadores Mecânicos Tipos de Unidades Floculação

18 5 Floculação Floculadores Mecânicos Passagem inferior do floculador – ETA – Vale Esperança (Vitória-ES)

19 5 Floculação Floculadores Mecânicos Tipos de Unidades Floculação

20 5 Floculação Floculadores Mecânicos TurbinaHélice Tipos de Unidades Floculação

21 5 Floculação Floculadores Mecânicos Tipos de Unidades Floculação n=rotação (rps) D=diâmetro do rotor (m) P=Potência (W) Ρ = massa específica da água Tipo de rotorValor de K T 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 ,27 Turbina com quatro palhetas inclinadas a ,0 a 1,2 Turbina com seis palhetas inclinadas a ,63

22 5 Floculação Floculadores Mecânicos Tipos de Unidades Floculação ParâmetrosRecomendações Tempo de detenção30 a 40 min. Número de compartimentos em série Igual ou superior a 3 Gradiente de velocidade75 a 10 s -1 (comumente 65 a 25 s -1 do 1º ao último compartimento) Área das paletasMenor que 20% da área do plano de rotação das paletas Velocidade na extremidades das paletas Menor que 1,20 m/s na 1ª câmara e menor que 0,60 m/s na última câmara Recomendações práticas para o projeto de floculadores mecânicos.

23 5 Floculação Floculadores Hidráulicos Floculador hidráulico de fluxo horizontal (fonte:L\MANUAIS ATUAIS\MANUAL – MT-32/OPERAÇÃO DE ESTAÇÃO DE TRAT. DE ÁGUA)

24 5 Floculação Floculadores Hidráulicos Floculador hidráulico de fluxo vertical (fonte:L\MANUAIS ATUAIS\MANUAL – MT-32/OPERAÇÃO DE ESTAÇÃO DE TRAT. DE ÁGUA)

25 5 Floculação Floculadores Hidráulicos Floculador tipo alabama (fonte:L\MANUAIS ATUAIS\MANUAL – MT-32/OPERAÇÃO DE ESTAÇÃO DE TRAT. DE ÁGUA)

26 5 Floculação Tipos de Unidades Floculação Floculadores Hidráulicos

27 5 Floculação Tipos de Unidades Floculação Floculadores Hidráulicos

28 5 Floculação Tipos de Unidades Floculação Floculadores Hidráulicos : viscosidade cinemática, em m 2 /s; g: aceleração da gravidade, m/s 2 ; h: soma da perda de carga na entrada e ao longo do compartimento, m; t: período de detenção no compartimento, s. G: gradiente de velocidade, s -1. G = (gh/ t) 1/2

29 5 Floculação Tipos de Unidades Floculação em que n: número de canais formados pelas chicanas; v 1 : velocidade da água nesses canais; v 2 : velocidade da água nas passagens entre câmaras; Perda de carga devido a mudança de direção

30 5 Floculação Tipos de Unidades Floculação Perda de carga por atrito, nos floculadores de chicanas, pode ser calculada pela fórmula de Manning: h = (v 1 n) 2. L Rh 4/3 n: coeficiente de Manning (0,013 para concreto e 0,011 para madeira); Rh: raio hidráulico, m ; L: percurso total percorrido pela água, m.

31 5 Floculação Tipos de Unidades Floculação Floculadores Hidráulicos Gradientes de velocidade situados entre 70 s -1 e 10 s -1 ; Gradientes de velocidade escalonados e decrescentes de montante para jusante; 03 a 05 câmaras de floculação em série; Nos floculadores de chicanas horizontais a altura raramente excede a 1,5 m;

32 5 Floculação Tipos de Unidades Floculação Floculadores Hidráulicos Nos projetos dos floculadores de chicanas são observadas as seguintes recomendações: A velocidade da água ao longo das chicanas deverá estar compreendida entre 0,10 e 0,30 m/s; O tempo de floculação deve estar compreendido entre 20 e 30 minutos para floculador hidráulico; O espaçamento mínimo entre chicanas fixas, deverá ser de 0,60m;

33 5 Floculação Tipos de Unidades Floculação Floculadores Hidráulicos Nos projetos dos floculadores de chicanas são observadas as seguintes recomendações (continuação): O espaçamento entre a extremidade da chicana e a parede do canal deve ser igual a 1,5 vezes o espaçamento entre chicanas. Equivale dizer que a velocidade na extremidade da chicana é igual a 2/3 da velocidade entre chicanas.

34 5 Floculação Tipos de Unidades Floculação Normas da NBR para projetos de floculadores: 1- G e t a serem aplicados devem ser determinados por meio de ensaios realizados com a água a ser tratada; 2- Não sendo possível proceder aos ensaios destinados a determinar o período de detenção adequado, podem ser adotados valores entre 20 e 30 minutos para floculadores hidráulicos, e entre 30 e 40 minutos, para os mecanizados; 3- Não sendo realizados ensaios, deve ser previsto G máximo, no primeiro compartimento de 70 s -1 e mínimo, no último, de 10 s -1 ; 4- Deve ser previsto dispositivo que possa alterar o gradiente de velocidade aplicado, ajustando-o às características da água e permitindo variação de pelo menos 20 % a mais e amenos do fixado para o compartimento;

35 5 Floculação Tipos de Unidades Floculação Normas da NBR para projetos de floculadores (continuação) 5- Os tanques de floculação devem ser providos de descarga com diâmetro mínimo de 150 mm e fundo com declividade mínima de 1%, na direção desta; 6- Os tanques de floculação devem apresentar a maior parte da sua superfície livre exposta, de modo a facilitar o exame do processo; 7- O espaçamento mínimo entre chicanas deve ser de 0,60 m, podendo ser menor, desde que elas sejam dotadas de dispositivos para sua fácil remoção.

36 5 Floculação Tipos de Unidades Floculação não convencionais Floculador de bandejas (fonte:L\MANUAIS ATUAIS\MANUAL – MT-32/OPERAÇÃO DE ESTAÇÃO DE TRAT. DE ÁGUA)

37 5 Floculação Tipos de Unidades Floculação não convencionais Floculador de bandejas (fonte: Viana, 2007)

38 5 Floculação Tipos de Unidades Floculação não convencionais Floculador em meio granular (fonte: Viana, 2007)

39 5 Floculação Floculadores Mecânicos Vantagens Formação de flocos mais densos quando se usa maior energia de agitação; Possibilidade de mudança da velocidade de agitação de acordo com a necessidade de tratamento; Agitação constante e homogênea. Desvantagens Custo elevado; Operação e manutenção.

40 5 Floculação Estudar: Livro: Hidráulica aplicada as estações de tratamento de água Capítulo 8 (8.1; 8.2; 8.3; 8.4; 8.5;8.6; 8.7 E 8.9) Exercício


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