A apresentação está carregando. Por favor, espere

A apresentação está carregando. Por favor, espere

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

Apresentações semelhantes


Apresentação em tema: "FLOCULAÇÃO Introdução Mecanismos de transporte Floculação Pericinética Floculação Ortocinética Floculação por Sedimentação Diferencial."— Transcrição da apresentação:

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

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

3 TRATAMENTO CONVENCIONAL DE ÁGUAS DE ABASTECIMENTO ManancialCoagulaçãoFloculaçãoSedimentação Filtração Desinfecção FluoretaçãoCorreção de pH Água Final Agente oxidante CAP CoagulanteAlcalinizante Agente oxidante Polímero Agente oxidante Flúor Alcalinizante

4 FLOCULAÇÃO

5 DISTRIBUIÇÃO DE TAMANHO DE PARTÍCULAS EM ÁGUAS NATURAIS 1 m m Partículascoloidais Partículas em suspensão Partículasdissolvidas Turbidez Turbidez Cor aparente Cor aparente SST SST Cor real Cor real SDT SDT Compostos dissolvidos Compostos dissolvidos 0,45 m

6 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)

7 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)

8 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

9 FLOCULAÇÃO PartículasChoquesAgregação Processo Físico (Transporte) Estabilidade do Colóide (Coagulação)

10 FLOCULAÇÃO:OBJETIVO Diâmetro das partículas Frequência relativa Água bruta Água coagulada Água floculada Diâmetro crítico d p > d c Partículas sedimentáveis

11 COALESCÊNCIA E FLOCULAÇÃO Coalescência Floculação

12 FLOCULAÇÃO MECANISMOS DE TRANSPORTE Floculação Pericinética (Movimento Browniano)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.

13 Floculação Ortocinética (Gradientes de Velocidade)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). FLOCULAÇÃO MECANISMOS DE TRANSPORTE

14 Floculação por Sedimentação DiferencialFloculação por Sedimentação Diferencial Partículas coloidais com velocidades distintas podem chocar-se umas com as outras em um elemento de volume.

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

16 PROCESSO DE FLOCULAÇÃO Floculadores hidráulicos Floculadores hidráulicos de fluxo horizontalFloculadores hidráulicos de fluxo horizontal Floculadores hidráulicos de fluxo verticalFloculadores hidráulicos de fluxo vertical Floculador AlabamaFloculador Alabama Floculadores em meio porosoFloculadores em meio poroso

17 PROCESSO DE FLOCULAÇÃO FLOCULADORES HIDRÁULICOS

18

19

20 ETA DUARTINA (SABESP) FLOCULADOR DE FLUXO HORIZONTAL

21

22 ETA SANTA ISABEL FLOCULADOR DE FLUXO HORIZONTAL

23

24 ETA RIBEIRÃO DA ESTIVA FLOCULADOR DE FLUXO VERTICAL

25

26

27 ETA ALDEIA DA SERRA FLOCULADOR ALABAMA

28

29

30 PROCESSO DE FLOCULAÇÃO FLOCULADORES ALABAMA

31 PROCESSO DE FLOCULAÇÃO Dispositivos mecânicos Dispositivos mecânicos Agitadores de fluxo radialAgitadores de fluxo radial Agitadores de fluxo axialAgitadores de fluxo axial Agitadores de fluxo radial e axialAgitadores de fluxo radial e axial

32 SISTEMAS DE AGITAÇÃO ESCOAMENTO AXIAL E RADIAL

33

34 PROCESSO DE FLOCULAÇÃO ETA ALTO TIÊTE (SABESP)

35

36 Agitadores de fluxo radial Agitadores de fluxo axial F a =força de arraste (N) v=velocidade (m/s) C d =coeficiente de arraste A p =área projetada n=rotação (rps) D=diâmetro do rotor (m) P=Potência (W) CÁLCULO DO GRADIENTE DE VELOCIDADE

37 Agitadores de fluxo axial F a =força de arraste (N) v=velocidade (m/s) C d =coeficiente de arraste A p =área projetada n=rotação (rps) D=diâmetro do rotor (m) P=Potência (W) 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 CÁLCULO DO GRADIENTE DE VELOCIDADE

38 UNIDADES DE FLOCULAÇÃO DIMENSIONAMENTO Gradientes de velocidade situados entre 80 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)

39 DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS DE FLOCULAÇÃO Vazão: 1,0 m 3 /s Dimensionamento de floculadores hidráulicos de fluxo vertical Dimensionamento de sistemas de floculação mecanizados

40 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 )

41 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

42 DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES HIDRÁULICOS

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

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

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

46 Cálculo do número de espaçamentos entre chicanas em cada câmara de floculação n=número de espaçamentos n=número de espaçamentos a=largura do canal do floculador em metros a=largura do canal do floculador em metros L=comprimento do floculador em metros L=comprimento do floculador em metros G=gradiente de velocidade em s -1 G=gradiente de velocidade em s -1 Q=vazão em m 3 /s Q=vazão em m 3 /s h =tempo de detenção hidráulico em minutos h =tempo de detenção hidráulico em minutos DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES HIDRÁULICOS

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

48 Quadro resumo dos cálculos iniciais DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES HIDRÁULICOS

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

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

51 Cálculo do gradiente de velocidade DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES HIDRÁULICOS

52 Quadro resumo dos cálculos finais DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES HIDRÁULICOS

53 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 )

54 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 DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES MECANIZADOS

55

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

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

58 Cálculo do volume de cada câmara de floculação 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 DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES MECANIZADOS

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

60 Seleção do sistema de agitação DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES MECANIZADOS

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

62 Quadro resumo dos cálculos finais DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES MECANIZADOS

63 Floculador Decantador convencional 12,0 m 8,4 m 2,8 m DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES MECANIZADOS

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

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

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

67 DECANTAÇÃO/SEDIMENTAÇÃO Definição: Processo de separação sólido- líquido que tem como força propulsora a ação da gravidade.Processo de separação sólido- líquido que tem como força propulsora a ação da gravidade.

68 SEDIMENTAÇÃO Classificação dos Processos de Sedimentação Sedimentação discreta (Tipo 1) Sedimentação discreta (Tipo 1) Sedimentação floculenta (Tipo 2) Sedimentação floculenta (Tipo 2) Sedimentação em zona (Tipo 3) Sedimentação em zona (Tipo 3) Sedimentação por compressão (Tipo 4) Sedimentação por compressão (Tipo 4)

69 SEDIMENTAÇÃO GRAVITACIONAL Sedimentação Floculenta (Tipo II) Decantadores convencionais de fluxo horizontal Decantadores laminares

70 Peso Empuxo Força de arraste Velocidade de Sedimentação

71 TRATAMENTO CONVENCIONAL DE ÁGUAS DE ABASTECIMENTO ManancialCoagulaçãoFloculaçãoSedimentação Filtração Desinfecção FluoretaçãoCorreção de pH Água Final Agente oxidante CAP CoagulanteAlcalinizante Agente oxidante Polímero Agente oxidante Flúor Alcalinizante

72 SEDIMENTAÇÃO GRAVITACIONAL

73

74

75

76

77 SEDIMENTAÇÃO DISCRETA (TIPO I) Sedimentação discreta: As partículas permanecem com dimensões e velocidades constantes ao longo do processo de sedimentação, não ocorrendo interação entre as mesmas Sedimentação discreta: As partículas permanecem com dimensões e velocidades constantes ao longo do processo de sedimentação, não ocorrendo interação entre as mesmas

78 SEDIMENTAÇÃO DISCRETA (TIPO I)

79 Sedimentação Discreta (Tipo I) B H L 1 2 VhVh VsVs

80 Propriedade da sedimentação discreta: A dimensão física da partícula permanece inalterada durante o seu processo de sedimentação gravitacional, o que significa dizer que a sua velocidade de sedimentação é constante. B H L 1 2 VhVh VsVs

81 Floculação e Sedimentação Diâmetro das partículas Frequência relativa Água bruta Água coagulada Água floculada Diâmetro crítico d p > d c Partículas sedimentáveis

82 SEDIMENTAÇÃO FLOCULENTA (TIPO II) Sedimentação floculenta: a velocidade de sedimentação das partículas não é mais constante, uma vez que as mesmas agregam-se ao longo do processo de sedimentação. Sedimentação floculenta: a velocidade de sedimentação das partículas não é mais constante, uma vez que as mesmas agregam-se ao longo do processo de sedimentação.

83 SEDIMENTAÇÃO FLOCULENTA (TIPO II) Com o aumento do diâmetro das partículas há, conseqüentemente, o aumento de sua velocidade de sedimentação ao longo da altura. Com o aumento do diâmetro das partículas há, conseqüentemente, o aumento de sua velocidade de sedimentação ao longo da altura.

84 Sedimentação Floculenta (Tipo II) Propriedade da sedimentação floculenta: A dimensão física da partícula é alterada durante o seu processo de sedimentação gravitacional (floculação por sedimentação diferencial), o que significa dizer que a sua velocidade de sedimentação é variável. B H L 1 2 VhVh VsVs

85 DECANTADORES CONVENCIONAIS EM ETAS E ETES

86 DECANTADORES CONVENCIONAIS ETA ALTO DA BOA VISTA

87

88

89

90 DECANTADORES CONVENCIONAIS PARÂMETROS DE PROJETO Taxa de escoamento superficial: 20 m 3 /m 2 /dia a 60 m 3 /m 2 /dia. Taxa de escoamento superficial: 20 m 3 /m 2 /dia a 60 m 3 /m 2 /dia. (Função das características de sedimentabilidade do floco, definidas pelas etapas de coagulação-floculação) (Função das características de sedimentabilidade do floco, definidas pelas etapas de coagulação-floculação) Altura do decantador: 3,0 metros a 5,0 metros. Altura do decantador: 3,0 metros a 5,0 metros.

91 DECANTADORES CONVENCIONAIS PARÂMETROS DE PROJETO Relação Comprimento/Largura 4 Relação Comprimento/Largura 4 Taxa de escoamento linear (vertedor) 1,8 l/m/s Taxa de escoamento linear (vertedor) 1,8 l/m/s Re (Verificação) Re (Verificação) Fr Fr 10 -5

92 LAY-OUT DE ETAs ASSOCIAÇÃO FLOCULADORES E DECANTADORES Canal de água coagulada CASA DE QUÍMICA

93 Canal de água coagulada CASA DE QUÍMICA LAY-OUT DE ETAs ASSOCIAÇÃO FLOCULADORES E DECANTADORES

94 Canal de água coagulada CASA DE QUÍMICA LAY-OUT DE ETAs ASSOCIAÇÃO FLOCULADORES E DECANTADORES

95 DECANTADORES DE FLUXO LAMINAR 02 canais B H L 1 2 VhVh VsVs H/2 L

96 DECANTADORES DE FLUXO LAMINAR 02 canais B H L 1 2 VhVh VsVs H/4 L n canais

97 DECANTADORES DE FLUXO LAMINAR – PLACAS PARALELAS VsVs V0V0 w l Trajetória crítica h V sh V sv

98 VsVs V0V0 w l Trajetória crítica h V sh V sv DECANTADORES DE FLUXO LAMINAR – PLACAS PARALELAS

99 VsVs V0V0 w l Trajetória crítica h V sh V sv DECANTADORES DE FLUXO LAMINAR – PLACAS PARALELAS

100 ApAp Equação de dimensionamento DECANTADORES DE FLUXO LAMINAR – PLACAS PARALELAS

101

102 CONVENCIONAL X LAMINAR Decantador convencional Decantador laminar S c =1 (Placas planas) S c =4/3 (Tubos circulares) S c =11/8 (Tubos quadrados)

103 CONVENCIONAL X LAMINAR ÂNGULO DAS PLACAS

104 CONVENCIONAL X LAMINAR GRANDEZA L (l/w)

105 DECANTADORES LAMINARES ETA RIO GRANDE (SABESP)

106

107 DECANTADORES LAMINARES ETA CAPIVARI (SANASA)

108

109 DECANTADORES LAMINARES PARÂMETROS DE PROJETO Velocidade de sedimentação: 20 m 3 /m 2 /dia a 60 m 3 /m 2 /dia. Velocidade de sedimentação: 20 m 3 /m 2 /dia a 60 m 3 /m 2 /dia. (Função das características do floco, definidas pelas etapas de coagulação e floculação) (Função das características do floco, definidas pelas etapas de coagulação e floculação) Ângulo das placas com a horizontal: 60 o Ângulo das placas com a horizontal: 60 o

110 DECANTADORES LAMINARES PARÂMETROS DE PROJETO Comprimento da placa: 0,6 metros a 1,2 metros Comprimento da placa: 0,6 metros a 1,2 metros Velocidade de escoamento entre as placas: 15 cm/min a 20 cm/min Velocidade de escoamento entre as placas: 15 cm/min a 20 cm/min Espessura entre as placas: 4 cm a 8 cm Espessura entre as placas: 4 cm a 8 cm

111 DECANTADORES LAMINARES PARÂMETROS DE PROJETO Altura do decantador: 4,0 metros a 6,0 metros. Altura do decantador: 4,0 metros a 6,0 metros. Relação Comprimento/Largura 2 Relação Comprimento/Largura 2 Taxa de escoamento linear (vertedor) 1,8 l/m/s Taxa de escoamento linear (vertedor) 1,8 l/m/s

112 DIMENSIONAMENTO DE UNIDADES DE SEDIMENTAÇÃO Vazão: 1,0 m 3 /s Velocidade de sedimentação dos flocos: 40 m/dia Número de unidades de sedimentação: 04 Profundidade da lâmina líquida=4,5 m

113 DIMENSIONAMENTO DE DECANTADORES CONVENCIONAIS

114 Cálculo da área DIMENSIONAMENTO DE DECANTADORES CONVENCIONAIS

115 Verificação do tempo de detenção hidráulico DIMENSIONAMENTO DE DECANTADORES CONVENCIONAIS

116 Definição da geometria do decantador Admitindo uma relação entre L/B igual a 4, tem-se que: DIMENSIONAMENTO DE DECANTADORES CONVENCIONAIS

117 Verificação da taxa de escoamento superficial DIMENSIONAMENTO DE DECANTADORES CONVENCIONAIS Cálculo da velocidade horizontal Cálculo da velocidade horizontal

118 Cálculo do Raio Hidráulico DIMENSIONAMENTO DE DECANTADORES CONVENCIONAIS Cálculo do Número de Reynolds Cálculo do Número de Reynolds

119 Dimensionamento das calhas de coleta de água decantada DIMENSIONAMENTO DE DECANTADORES CONVENCIONAIS q l =vazão linear nas calhas de coleta de água decantada (l/s/m) H=altura útil do decantador (m) q=taxa de escoamento superficial no decantador (m 3 /m 2 /dia)

120 Dimensionamento das calhas de coleta de água decantada DIMENSIONAMENTO DE DECANTADORES CONVENCIONAIS Valor de projeto adotado: 2,5 l/s/m

121 Cálculo do comprimento total de vertedor DIMENSIONAMENTO DE DECANTADORES CONVENCIONAIS Valor de projeto adotado: 2,5 l/s/m

122 Cálculo do comprimento total de vertedor DIMENSIONAMENTO DE DECANTADORES CONVENCIONAIS Admitindo que o comprimento da calha de coleta de água de lavagem não exceda a 20% do comprimento do decantador, tem-se que Admitindo que o comprimento da calha de coleta de água de lavagem não exceda a 20% do comprimento do decantador, tem-se que:

123 Cálculo do número de calhas DIMENSIONAMENTO DE DECANTADORES CONVENCIONAIS Portanto, vamos adotar um total de 06 calhas, com 9,0 metros de comprimento

124 Cálculo do espaçamento entre as calhas DIMENSIONAMENTO DE DECANTADORES CONVENCIONAIS

125 FILTRAÇÃO Perda de carga em sistemas de filtração Fluidificação e expansão de meios filtrantes Lavagem de meios filtrantes Dimensionamento de sistemas de filtração

126 FLOCULAÇÃO, SEDIMENTAÇÃO E FILTRAÇÃO Diâmetro das partículas Frequência relativa Água bruta Água coagulada Diâmetro crítico Se V s > q, todas as partículas com diâmetro superior a d c serão removidas d c apresenta V s

127 Diâmetro das partículas Frequência relativa Água bruta Água coagulada Água floculada Diâmetro crítico d p > d c Partículas sedimentáveis FLOCULAÇÃO, SEDIMENTAÇÃO E FILTRAÇÃO

128 Sistema de filtração !!! SISTEMA DE FILTRAÇÃO SABESP - ETA RIO GRANDE

129

130 LAY-OUT DE ETAs ASSOCIAÇÃO FLOCULADORES E DECANTADORES Canal de água coagulada CASA DE QUÍMICA F1F2F8

131 SISTEMA DE FILTRAÇÃO SABESP - ETA GUARAÚ

132 SISTEMA DE FILTRAÇÃO SABESP - ETA ABV

133 Canal de água coagulada CASA DE QUÍMICA LAY-OUT DE ETAs ASSOCIAÇÃO FLOCULADORES E DECANTADORES F1F2 F5F6

134 FILTRAÇÃO Definição: Processo de separação sólido-líquido utilizado para promover a remoção de material particulado presente na fase líquida.


Carregar ppt "FLOCULAÇÃO Introdução Mecanismos de transporte Floculação Pericinética Floculação Ortocinética Floculação por Sedimentação Diferencial."

Apresentações semelhantes


Anúncios Google