5 Floculação TRATAMENTO DE ÁGUA Após a coagulação, segue-se o processo de floculação que consiste na aglomeração das partículas já desestabilizadas, pelas

5 Floculação

TRATAMENTO DE ÁGUA

Após a coagulação, segue-se o processo de

floculação que consiste na aglomeração das

partículas já desestabilizadas, pelas

condições induzidas por seu movimento

relativo.

5 Floculação

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.

5 Floculação

Floculação e um processo dinâmico que depende:

Das taxas de agregação e desagregação das

partículas, variável no tempo.

As colisões entre as partículas, provocando floculação, são resultado:

do movimento Browniano; das tensões de cisalhamento da corrente; e da sedimentação diferencial das partículas.

5 Floculação

Floculação Ortocinética

(Gradientes de Velocidade)

As partículas são colocadas em contato umas com as outras através do movimento do fluído, pela hidrodinamica do escoamento, ou seja, devido a ação de tensões de cisalhamento no seio da massa fluida (Presença de gradientes de velocidade).

5 Floculação

É necessária a agitação relativamente lenta, com o objetivo de

proporcionar encontros entre as partículas menores para formar

agregados maiores ou flocos.

Com o aumento do tamanho dos flocos, as forças de cisalhamento

podem causar sua ruptura.

A agregação e a ruptura ocorrem simultaneamente, conduzindo a

uma única condição de tamanho dos flocos.

5 Floculação

A eficiência da unidade de floculação depende:

Desempenho da unidade de mistura rápida;

Unidade de floculação;

Tipo e geometria do equipamento de floculação;

Tipo e geometria da unidade hidráulica de floculação;

Qualidade da água bruta.

5 Floculação

Gradiente de Velocidade

Camp e Stein, citados freqüentemente nas conceituações

sobre dissipação de energia e gradiente de velocidade, definem um

gradiente de velocidade médio, para um fluido newtoniano, como:

em que:

G: gradiente de velocidade (s-1);P: potência dissipada (N.m/s);: viscosidade absoluta da água (N.s/m2); V: volume (m3)

GP

V

5 FloculaçãoPARÂMETROS BÁSICOS DE DIMENSIONAMENTO

No dimensionamento da operações unitárias de mistura rápida e floculação são utilizados praticamente os mesmos parâmetros.

o Q: vazão de instalação (m3/s);o V: volume da câmara (m3);o T: tempo de detenção teórico (min, s);o G: gradiente de velocidade (s-1);o µ: viscosidade absoluta da água (kgfs/m2);o P: potência aplicada á água (kgfm/s).

Esses parâmetros relacionam-se através das seguintes expressões:

T = V/Q

G = ( P/ µV )1/2

5 Floculação

Tipos de Unidades FloculaçãoA floculação pode ser executada através de:

►Floculadores hidráulicos:

Floculadores hidráulicos de fluxo horizontalFloculadores hidráulicos de fluxo horizontalFloculadores hidráulicos de fluxo verticalFloculadores hidráulicos de fluxo verticalFloculador AlabamaFloculador AlabamaFloculadores em meio porosoFloculadores em meio poroso

►Floculadores mecânicos:

Agitadores de fluxo radialAgitadores de fluxo radialAgitadores de fluxo axialAgitadores de fluxo axialAgitadores de fluxo radial e axialAgitadores de fluxo radial e axial

5 Floculação

Floculadores Mecânicos

Os floculadores mecânicos mais empregados são os de movimento giratório com paletas paralelas ou perpendiculares ao eixo.

O eixo pode ser vertical ou horizontal, sendo mais comum o primeiro, por facilitar o acoplamento do conjunto motor-redutor.

Tipos de Unidades Floculação

5 Floculação



Floculador mecânico de eixo vertical tipo com paletas.

5 Floculação



Floculador mecânico de eixo vertical tipo com paletas(fonte:L\MANUAIS ATUAIS\MANUAL – MT-32/OPERAÇÃO DE ESTAÇÃO DE TRAT. DE ÁGUA)

5 FloculaçãoFloculadores Mecânicos

Floculador mecânico de eixo horizontal tipo com paletas

(fonte:L\MANUAIS ATUAIS\MANUAL – MT-32/OPERAÇÃO DE ESTAÇÃO DE TRAT. DE ÁGUA)

5 Floculação



Floculador mecânico de eixo vertical tipo com paletas.

5 Floculação



5 Floculação

Sanasa



5 Floculação



5 FloculaçãoFloculadores Mecânicos

Passagem inferior do floculador – ETA – Vale Esperança (Vitória-ES)

5 Floculação



5 Floculação


Turbina Hélice


5 Floculação



ol

ot

VP

G.

53 ... DnKPTot

n=rotação (rps)

D=diâmetro do rotor (m)

P=Potência (W)

Ρ = massa específica da água 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

5 Floculação



Parâmetros Recomendações

Tempo de detenção 30 a 40 min.

Número de compartimentos em série

Igual ou superior a 3

Gradiente de velocidade 75 a 10 s-1 (comumente 65 a 25 s-1 do 1º ao último compartimento)

Área das paletas Menor que 20% da área do plano de rotação das paletas

Velocidade na extremidades das paletas

Menor que 1,20 m/s na 1ª câmara e menor que 0,60 m/s na última câmara

Recomendações práticas para o projeto de floculadores mecânicos.

5 FloculaçãoFloculadores Hidráulicos

Floculador hidráulico de fluxo horizontal(fonte:L\MANUAIS ATUAIS\MANUAL – MT-32/OPERAÇÃO DE ESTAÇÃO DE TRAT. DE ÁGUA)

5 Floculação

Floculadores Hidráulicos

Floculador hidráulico de fluxo vertical(fonte:L\MANUAIS ATUAIS\MANUAL – MT-32/OPERAÇÃO DE ESTAÇÃO DE TRAT. DE ÁGUA)

5 Floculação


Floculador tipo alabama(fonte:L\MANUAIS ATUAIS\MANUAL – MT-32/OPERAÇÃO DE ESTAÇÃO DE TRAT. DE ÁGUA)

5 FloculaçãoTipos de Unidades Floculação


5 FloculaçãoTipos de Unidades Floculação


5 Floculação



: viscosidade cinemática, em m2/s;g: aceleração da gravidade, m/s2;h: soma da perda de carga na entrada e ao longo do compartimento, m;t: período de detenção no compartimento, s.G: gradiente de velocidade, s-1.

G = (gh/t)1/2

5 Floculação


h

n v n v

g

1

212

22

em quen: número de canais formados pelas chicanas;v1: velocidade da água nesses canais;v2: velocidade da água nas passagens entre câmaras;

Perda de carga devido a mudança de direção

5 Floculação


Perda de carga por atrito, nos floculadores de chicanas, pode ser calculada pela fórmula de Manning:

h = (v1n)2. LRh4/3

n: coeficiente de Manning (0,013 para concreto e 0,011 para madeira);

Rh: raio hidráulico, m;L: percurso total percorrido pela água, m.

5 Floculação



Gradientes de velocidade situados entre 70 s-1 e 10 s-1;

Gradientes de velocidade escalonados e decrescentes de montante para jusante;

03 a 05 câmaras de floculação em série;

Nos floculadores de chicanas horizontais a altura raramente excede a 1,5 m;

5 Floculação



Nos projetos dos floculadores de chicanas são observadas as seguintes recomendações:

• A velocidade da água ao longo das chicanas deverá estar compreendida entre 0,10 e 0,30 m/s;

• O tempo de floculação deve estar compreendido entre 20 e 30 minutos para floculador hidráulico;

•O espaçamento mínimo entre chicanas fixas, deverá ser de 0,60m;

5 Floculação



Nos projetos dos floculadores de chicanas são observadas as seguintes recomendações (continuação):

O espaçamento entre a extremidade da chicana e a parede

do canal deve ser igual a 1,5 vezes o espaçamento entre

chicanas. Equivale dizer que a velocidade na extremidade da

chicana é igual a 2/3 da velocidade entre chicanas.

5 Floculação


Normas da NBR 12216 para projetos de floculadores:

1- G e t a serem aplicados devem ser determinados por meio de ensaiosrealizados com a água a ser tratada;

2- Não sendo possível proceder aos ensaios destinados a determinar o período de detenção adequado, podem ser adotados valores entre 20 e 30 minutos para floculadores hidráulicos, e entre 30 e 40 minutos, para osmecanizados;

3- Não sendo realizados ensaios, deve ser previsto G máximo, no primeiro compartimento de 70 s-1 e mínimo, no último, de 10 s-1;

4- Deve ser previsto dispositivo que possa alterar o gradiente de velocidade aplicado, ajustando-o às características da água e permitindo variação de pelo menos 20 % a mais e amenos do fixado para o compartimento;

5 Floculação


Normas da NBR 12216 para projetos de floculadores (continuação)

5- Os tanques de floculação devem ser providos de descarga com diâmetromínimo de 150 mm e fundo com declividade mínima de 1%, na direçãodesta;

6- Os tanques de floculação devem apresentar a maior parte da suasuperfície livre exposta, de modo a facilitar o exame do processo;

7- O espaçamento mínimo entre chicanas deve ser de 0,60 m, podendo sermenor, desde que elas sejam dotadas de dispositivos para sua fácilremoção.

5 Floculação

Tipos de Unidades Floculação não convencionais

Floculador de bandejas(fonte:L\MANUAIS ATUAIS\MANUAL – MT-32/OPERAÇÃO DE ESTAÇÃO DE TRAT. DE ÁGUA)

5 Floculação


Floculador de bandejas(fonte: Viana, 2007)

5 Floculação


Floculador em meio granular(fonte: Viana, 2007)

5 Floculação


Vantagens

Formação de flocos mais densos quando se usa maior energia de agitação;

Possibilidade de mudança da velocidade de agitação de acordo com a necessidade de tratamento;

Agitação constante e homogênea.

Desvantagens

Custo elevado;

Operação e manutenção.

5 Floculação

Estudar:

Livro: Hidráulica aplicada as estações de tratamento de águaCapítulo 8 (8.1; 8.2; 8.3; 8.4; 8.5;8.6; 8.7 E 8.9)

Exercício

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5 Floculação TRATAMENTO DE ÁGUA Após a coagulação, segue-se o processo de floculação que consiste na aglomeração das partículas já desestabilizadas, pelas