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FLOCULAÇÃO

FLOCULAÇÃO. Introdução Mecanismos de transporte Floculação Pericinética Floculação Ortocinética Floculação por Sedimentação Diferencial. FLOCULAÇÃO. Gradientes de Velocidade Cinética de Floculação de Suspensões Coloidais Agregação e Ruptura Concepção de Sistemas de Floculação Exercício.

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Presentation Transcript

  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. Coagulante Alcalinizante Agente oxidante CAP Agente oxidante Polímero Manancial Coagulação Floculação Sedimentação Polímero Agente oxidante Desinfecção Correção de pH Fluoretação Filtração Alcalinizante Flúor Agente oxidante Água Final TRATAMENTO CONVENCIONAL DE ÁGUAS DE ABASTECIMENTO

  4. FLOCULAÇÃO

  5. DISTRIBUIÇÃO DE TAMANHO DE PARTÍCULAS EM ÁGUAS NATURAIS 10-3m Partículas coloidais 1 m Partículas dissolvidas Partículas em suspensão • Cor real • SDT • Compostos dissolvidos • Turbidez • Cor aparente • SST 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. Partículas Choques Agregação Processo Físico (Transporte) Estabilidade do Colóide (Coagulação) FLOCULAÇÃO

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

  11. COALESCÊNCIA E FLOCULAÇÃO Coalescência Floculação

  12. FLOCULAÇÃOMECANISMOS 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.

  13. FLOCULAÇÃOMECANISMOS 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).

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

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

  16. PROCESSO DE FLOCULAÇÃO • Floculadores hidráulicos • Floculadores hidráulicos de fluxo horizontal • Floculadores hidráulicos de fluxo vertical • Floculador Alabama • Floculadores em meio poroso

  17. PROCESSO DE FLOCULAÇÃOFLOCULADORES HIDRÁULICOS

  18. PROCESSO DE FLOCULAÇÃOFLOCULADORES HIDRÁULICOS

  19. PROCESSO DE FLOCULAÇÃOFLOCULADORES HIDRÁULICOS

  20. ETA DUARTINA (SABESP)FLOCULADOR DE FLUXO HORIZONTAL

  21. ETA DUARTINA (SABESP)FLOCULADOR DE FLUXO HORIZONTAL

  22. ETA SANTA ISABEL FLOCULADOR DE FLUXO HORIZONTAL

  23. ETA SANTA ISABEL FLOCULADOR DE FLUXO HORIZONTAL

  24. ETA RIBEIRÃO DA ESTIVAFLOCULADOR DE FLUXO VERTICAL

  25. ETA RIBEIRÃO DA ESTIVAFLOCULADOR DE FLUXO VERTICAL

  26. ETA RIBEIRÃO DA ESTIVAFLOCULADOR DE FLUXO VERTICAL

  27. ETA ALDEIA DA SERRAFLOCULADOR ALABAMA

  28. ETA ALDEIA DA SERRAFLOCULADOR ALABAMA

  29. ETA ALDEIA DA SERRAFLOCULADOR ALABAMA

  30. PROCESSO DE FLOCULAÇÃOFLOCULADORES ALABAMA

  31. PROCESSO DE FLOCULAÇÃO • Dispositivos mecânicos • Agitadores de fluxo radial • Agitadores de fluxo axial • Agitadores de fluxo radial e axial

  32. SISTEMAS DE AGITAÇÃOESCOAMENTO AXIAL E RADIAL

  33. SISTEMAS DE AGITAÇÃO ESCOAMENTO AXIAL E RADIAL

  34. PROCESSO DE FLOCULAÇÃOETA ALTO TIÊTE (SABESP)

  35. PROCESSO DE FLOCULAÇÃOETA ALTO TIÊTE (SABESP)

  36. 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)

  37. 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)

  38. UNIDADES DE FLOCULAÇÃODIMENSIONAMENTO • 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 m3/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. DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES HIDRÁULICOS • Cálculo do volume do floculador • Cálculo da área superficial do floculador

  44. 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

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

  46. 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

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

  48. DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES HIDRÁULICOS • Quadro resumo dos cálculos iniciais

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

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

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