VISÃO DINÂMICA DO PROCESSO DE COAGULAÇÃO

Apresentação em tema: "VISÃO DINÂMICA DO PROCESSO DE COAGULAÇÃO"— Transcrição da apresentação:

1 VISÃO DINÂMICA DO PROCESSO DE COAGULAÇÃO
Solvente Coagulante Colóide

2 PROCESSO DE COAGULAÇÃO
Dispositivos hidráulicos Calhas Parshall Vertedores retangulares Malhas difusoras Injetores

3 PROCESSO DE COAGULAÇÃO VERTEDORES RETANGULARES

4 PROCESSO DE COAGULAÇÃO CALHAS PARSHALL ETA CARAGUATATUBA

5 PROCESSO DE COAGULAÇÃO CALHAS PARSHALL ETA CARAGUATATUBA

6 PROCESSO DE COAGULAÇÃO CALHAS PARSHALL ETA CARAGUATATUBA

7 PROCESSO DE COAGULAÇÃO CALHAS PARSHALL ETA CAMPOS DO JORDÃO

8 PROCESSO DE COAGULAÇÃO CALHAS PARSHALL ETA CAMPOS DO JORDÃO

9 PROCESSO DE COAGULAÇÃO CALHAS PARSHALL ETA CAMPOS DO JORDÃO

10 PROCESSO DE COAGULAÇÃO-06/09
Dispositivos mecânicos Agitadores mecânicos Turbinas Hélice propulsora

11 SISTEMAS DE AGITAÇÃO ESCOAMENTO AXIAL E RADIAL

12 SISTEMAS DE AGITAÇÃO ESCOAMENTO AXIAL E RADIAL

13 PROCESSO DE COAGULAÇÃO ETA ALTO DA BOA VISTA

14 PROCESSO DE COAGULAÇÃO ETA ALTO DA BOA VISTA

15 PROCESSO DE COAGULAÇÃO ETA ALTO DA BOA VISTA

16 PROCESSO DE COAGULAÇÃO ETA ALTO DA BOA VISTA

17 PROCESSO DE COAGULAÇÃO ETA GUARAÚ (SABESP)

18 PROCESSO DE COAGULAÇÃO ETA GUARAÚ (SABESP)

19 PROCESSO DE COAGULAÇÃO ETA GUARAÚ (SABESP)

20 PROCESSO DE COAGULAÇÃO ETA GUARAÚ (SABESP)

21 PROCESSO DE COAGULAÇÃO ETA RIO GRANDE (SABESP)

22 PROCESSO DE COAGULAÇÃO ETA RIO GRANDE (SABESP)

23 PROCESSO DE COAGULAÇÃO ETA RIO GRANDE (SABESP)

24 CONCEITO: GRADIENTE DE VELOCIDADE
dx dy dz

25 CONCEITO: GRADIENTE DE VELOCIDADE
dx dy dz

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

27 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)

28 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

29 SISTEMAS DE AGITAÇÃO ESCOAMENTO RADIAL

30 SISTEMAS DE AGITAÇÃO ESCOAMENTO RADIAL

31 SISTEMAS DE AGITAÇÃO ESCOAMENTO AXIAL

32 SISTEMAS DE AGITAÇÃO ESCOAMENTO AXIAL

33 SISTEMAS DE AGITAÇÃO ESCOAMENTO AXIAL

34 UNIDADES DE MISTURA RÁPIDA DIMENSIONAMENTO
Gradiente de velocidade  s-1 Mecanismo de coagulação por adsorção-neutralização Gradiente de velocidade  300 s-1 Mecanismo de coagulação por varredura Tempo de detenção hidráulico  30 s

35 DIMENSIONAMENTO DE CALHAS PARSHALL
Vazão: 1,0 m3/s Verificação do gradiente de velocidade

36 DIMENSIONAMENTO DE CALHAS PARSHALL
Seleção da Calha Parshall

37 DIMENSIONAMENTO DE CALHAS PARSHALL

38 Largura da Calha Parshall
EQUAÇÃO DE DESCARGA Largura da Calha Parshall K n Polegadas Metros 3” 0,075 3,704 0,646 6” 0,150 1,842 0,636 9” 0,229 1,486 0,633 1’ 0,305 1,276 0,657 1,5’ 0,460 0,966 0,650

39 Largura da Calha Parshall
EQUAÇÃO DE DESCARGA Largura da Calha Parshall K n Polegadas Metros 2’ 0,610 0,795 0,645 3’ 0,915 0,608 0,639 4’ 1,220 0,505 0,634 5’ 1,525 0,436 0,630 6’ 1,830 0,389 0,627 8’ 2,400 0,324 0,623

40 DIMENSIONAMENTO DE CALHAS PARSHALL
Equação de descarga:

41 DIMENSIONAMENTO DE CALHAS PARSHALL
Cálculo da largura na secção de medida

42 DIMENSIONAMENTO DE CALHAS PARSHALL
Cálculo da velocidade na secção de medida

43 DIMENSIONAMENTO DE CALHAS PARSHALL
Cálculo da energia total disponível

44 DIMENSIONAMENTO DE CALHAS PARSHALL
Cálculo do ângulo fictício 

45 DIMENSIONAMENTO DE CALHAS PARSHALL
Cálculo da velocidade da água no início do ressalto

46 DIMENSIONAMENTO DE CALHAS PARSHALL
Cálculo da altura de água no início do ressalto

47 DIMENSIONAMENTO DE CALHAS PARSHALL
Cálculo do número de Froude

48 DIMENSIONAMENTO DE CALHAS PARSHALL
Cálculo da profundidade no final do trecho divergente

49 DIMENSIONAMENTO DE CALHAS PARSHALL
Cálculo da velocidade no final do trecho divergente

50 DIMENSIONAMENTO DE CALHAS PARSHALL
Cálculo da perda de carga no ressalto hidráulico

51 DIMENSIONAMENTO DE CALHAS PARSHALL
Cálculo do tempo de residência médio no trecho divergente

52 DIMENSIONAMENTO DE CALHAS PARSHALL
Cálculo do gradiente de velocidade

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

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

55 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

56 FLOCULAÇÃO

57 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

58 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)

59 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)

60 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

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

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

63 COALESCÊNCIA E FLOCULAÇÃO

64 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.

65 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).

66 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.

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

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

69 PROCESSO DE FLOCULAÇÃO FLOCULADORES HIDRÁULICOS

70 PROCESSO DE FLOCULAÇÃO FLOCULADORES HIDRÁULICOS

71 PROCESSO DE FLOCULAÇÃO FLOCULADORES HIDRÁULICOS

72 ETA DUARTINA (SABESP) FLOCULADOR DE FLUXO HORIZONTAL

73 ETA SANTA ISABEL FLOCULADOR DE FLUXO HORIZONTAL

74 ETA SANTA ISABEL FLOCULADOR DE FLUXO HORIZONTAL

75 ETA RIBEIRÃO DA ESTIVA FLOCULADOR DE FLUXO VERTICAL

76 ETA RIBEIRÃO DA ESTIVA FLOCULADOR DE FLUXO VERTICAL

77 ETA RIBEIRÃO DA ESTIVA FLOCULADOR DE FLUXO VERTICAL

78 ETA ALDEIA DA SERRA FLOCULADOR ALABAMA

79 ETA ALDEIA DA SERRA FLOCULADOR ALABAMA

80 ETA ALDEIA DA SERRA FLOCULADOR ALABAMA

81 PROCESSO DE FLOCULAÇÃO FLOCULADORES ALABAMA

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

83 SISTEMAS DE AGITAÇÃO ESCOAMENTO AXIAL E RADIAL

84 SISTEMAS DE AGITAÇÃO ESCOAMENTO AXIAL E RADIAL

85 PROCESSO DE FLOCULAÇÃO ETA ALTO TIÊTE (SABESP)

86 PROCESSO DE FLOCULAÇÃO ETA ALTO TIÊTE (SABESP)

87 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)

88 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

89 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)

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

91 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)

92 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

93 DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES HIDRÁULICOS

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

95 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

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

97 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

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

99 DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES HIDRÁULICOS
Quadro resumo dos cálculos iniciais

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

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

102 DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES HIDRÁULICOS
Cálculo do gradiente de velocidade

103 DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES HIDRÁULICOS
Quadro resumo dos cálculos finais

104 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)

105 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