OPERAÇÕES UNITARIAS EM MEIO AMBIENTE COAGULAÇÂO FLOCULAÇÃO E DECANTAÇÃO PROFESSOR LUIZ ALBERTO CESAR TEIXEIRA APRESENTADO POR JAVIER BASURCO CAYLLAHUA

INTRODUÇÃO A presença de partículas coloidais é observada em diversos sistemas de origem natural ou individual, essas partículas podem apresentar-se como dispersões estáveis ou formar agregados de tamanhos variados Há três alternativas principais para o processo de agregação de partículas coloidais a) Coagulação b) Floculação c) Aglomeração

COAGULAÇÃO Uma partícula mineral, em suspensão aquosa, adquiere uma carga elétrica superficial como resultado das interações entre as espécies iônicas presentes na superfície e as moléculas da água A conseqüência natural do excesso de carga elétrica na superfície de um sólido é a aproximação de ions com carga elétrica contraria dando origem a uma dispersão estável

TIPOS DE DISSOCIAÇÃO NA ÁGUA

Pôr tanto a coagulação é obtida com a redução ou mesmo eliminação da barreira energética repulsiva: a) Alterar a carga elétrica superficial da partícula b) Promover a adsorsão específica de ions c) Provocar a compressão da dupla camada

FLOCULAÇÃO A floculação caracteriza-se pela ação de um polímero denominado floculante que promove a agregação de partículas finas em forma de flocos

Os polímeros podem ser classificados como: a) Origem b) Peso Molecular c) Carga Elétrica A escolha do reagente deve levar em consideração inicialmente da floculação Alguns fatores que influem na utilização dos polímeros a) Forma de Aplicação b) Ambiente Químico c) Sistema Hidrodinâmico d) Tamanho das Partículas

DECANTAÇÃO 1. Tamanho de Partícula e Forma A lei de Stokes ilustra este fato. Partículas finas, em fluxo laminar, atingem a velocidades terminais quase rapidamente. Fd = Força de Atrito Fp = Força da Empuxo

Quando a velocidade terminal se atinge a força de atrito é igual a força do empuxo

2. Qualidade dos Requerimentos de Fluxo de Descarga Varias características dos efluentes normalmente conformam os estandares a) Sólidos suspendidos mg/L ou ppm b) pH normalmente 6-9 ou 5.5-8.5 c) DBO demanda básica de oxigênio mg/L d) DQO demanda química de oxigênio mg/L e) Sólidos dissolvidos totais mg/L f) Concentração de metais pesados mg/L ou ppm g) Desperdícios perigosos e produtos químicos mg/L, ppm ou ppb h) Componentes tóxicos mg/L, ppm ou µg/L i) Óleo e graxa mg/L ou ppm

SEDIMENTAÇÃO GRAVIMÉTRICA A força da gravidade pode ser usada na concentração dos sólidos suspendidos. Assim os dois, partículas o tamanho de partícula e gravidade especifica dos sólidos seram importantes.

DESENHO DE UM SEDIMENTADOR No desenho de um tanque de sedimentação, o procedimento usual é fazer um analisis das velocidades criticas das partículas presentes. Se encontraram partículas com maior e menor velocidade critica, estas tem uma percentagem de separação podendo melhorar este pela adição de algum floculante.

A taxa na qual a água clarificada esta sendo produzida é: A: Área do tanque de sedimentação Vc: Velocidade critica; taxa do overflow gal/ft2d Para uma sedimentação a fluxo continuo, a velocidade critica, o tempo de detenção e a profundidade são relacionadas da seguinte maneira: Normalmente os tanques de sedimentação são desenhados para proporcionar 90 minutos até 150 minutos de detenção.

Fração total de partículas removidas é dada pela equação:

Uma distribuição de tamanho de partículas tem sido obtida de um analisis de classificação de partículas de areia . Para cada fração de peso uma velocidade de sedimentação media tem sido calculada. Os dados são os seguintes Calcular a velocidade de sedimentação critica Vc das partículas que serão removidas totalmente quando a taxa de clarificação é 105gal/ft2d Velocidade de Sedimentação, ft/min 10 5 2 1 0.75 0.5 Velocidade de Sedimentaçãom3/min 3 1.5 0.6 0.3 0.23 .15 Fração de Peso que permanece 0.55 0.46 0.35 0.21 0.11 0.03

Teoria Aplicada Coe e Clevenger (1916) desenvolveram uma teoria aplicada ao espessamento. Onde F: diluição dos sólidos Rρ: gravidade especifica do líquido U: diluição do underflow S: taxa dos sólidos

Área requerida para o sedimentador é determinada pôr Talmadge e Fitch:

No gráfico de sedimentação no seguinte diagrama foi obtido para um lodo ativado com uma concentração de sólidos inicial C0 de 4000 mg/L. A altura inicial da interface na coluna de sedimentação foi de 2.0 ft. Determinar a área requerida para produzir uma concentração de lodo espessado Cu de 12000 mg/L com um ingresso de 0.1 Mgal/d (380 m3/d). Determinar a carga de sólidos em lb/ft2d e a taxa do overflow em gal/ft2d.

Fator de Escalonamento: O scale–up terá que contar com os fatores de flutuações sejam distribuição de tamanho das partículas, concentração de sólidos da polpa, pH e temperatura. Então U.A. é multiplicado pelo fator 1,2 são sedimentadores que tem um diâmetro de 100 ft a mais e multiplicados por 1,5 para aqueles que tem 15ft de diâmetro ou menores.

BIBLIOGRAFIA Livros Tratamento de Minérios Metcalf Papers Environmental Implications of Aggregation Phenomena: Current Understanding Everything you want to know about coagulation and flocculation

MUITO OBRIGADO