OPERAÇÕES UNITARIAS EM MEIO AMBIENTE

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

2. 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

3. 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

4. TIPOS DE DISSOCIAÇÃO NA ÁGUA

7. 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

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

9. 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

11. 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

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

13. 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

14. 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.

15. 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.

16. 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.

17. Fração total de partículas removidas é dada pela equação:

18. 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

19. 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

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

21. 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.

23. 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.

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

27. MUITO OBRIGADO