Aula 3 - Floculação

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Text of Aula 3 - Floculação

  • ESCOLA POLITCNICA DA USPDEPARTAMENTO DE ENGENHARIA HIDRULICA E SANITRIAPHD 2411 SANEAMENTO I

    FLOCULAOProf. Dr. Roque Passos PiveliProf. Dr. Sidney Seckler Ferreira Filho

  • FLOCULAOIntroduoMecanismos de transporteFloculao PericinticaFloculao OrtocinticaFloculao por Sedimentao Diferencial

  • FLOCULAOGradientes de VelocidadeCintica de Floculao de Suspenses ColoidaisAgregao e RupturaConcepo de Sistemas de Floculao Exerccio

  • TRATAMENTO CONVENCIONAL DE GUAS DE ABASTECIMENTO

  • FLOCULAO

  • FLOCULAO

  • FLOCULAO

  • FLOCULAO

  • FLOCULAO

  • FLOCULAO

  • DISTRIBUIO DE TAMANHO DE PARTCULAS EM GUAS NATURAIS 1 m10-3 mPartculas coloidaisPartculas emsuspensoPartculas dissolvidas Turbidez Cor aparente SST Cor real SDT Compostos dissolvidos0,45 m

  • COAGULANTES EMPREGADOS EM ENGENHARIA AMBIENTALSulfato de alumnio (slido ou lquido) Cloreto frrico (lquido) Sulfato frrico (lquido) Cloreto de polialumnio (slido ou lquido) Coagulantes orgnicos catinicos (slido ou lquido)

  • DOSAGENS DE COAGULANTE USUALMENTE EMPREGADOS NO TRATAMENTO DE GUAS DE ABASTECIMENTOSulfato de alumnio (5 mg/l a 100 mg/l)Cloreto frrico (5 mg/l a 70 mg/l)Sulfato frrico (8 mg/l a 80 mg/l)Coagulantes orgnicos catinicos (1 mg/l a 4 mg/l)

  • FLOCULAODefinio: um processo fsico no qual as partculas coloidais so colocadas em contato umas com as outras, de modo a permitir o aumento do seu tamanho fsico, alterando, desta forma, a sua distribuio granulomtrica

  • FLOCULAO

  • FLOCULAO:OBJETIVO Dimetro das partculasFrequncia relativagua bruta gua coaguladagua floculadaDimetro crticodp > dc Partculas sedimentveis

  • COALESCNCIA E FLOCULAOCoalescnciaFloculao

  • FLOCULAOMECANISMOS DE TRANSPORTEFloculao Pericintica (Movimento Browniano)

    As partculas coloidais apresentam um movimento aleatrio devido ao seu contnuo bombardeamento pelas molculas de gua. A energia propulsora da floculao pericintica a energia trmica do fludo.

  • Floculao Ortocintica (Gradientes de Velocidade)

    As partculas so colocadas em contato umas com as outras atravs do movimento do fludo (Presena de gradientes de velocidade).FLOCULAOMECANISMOS DE TRANSPORTE

  • FLOCULAOMECANISMOS DE TRANSPORTEFloculao por Sedimentao Diferencial

    Partculas coloidais com velocidades distintas podem chocar-se umas com as outras em um elemento de volume.

  • CONCEITO: GRADIENTE DE VELOCIDADE

  • CONCEITO: GRADIENTE DE VELOCIDADE

  • CONCEITO: GRADIENTE DE VELOCIDADEG=Gradiente de velocidade (s-1)

  • PROCESSO DE FLOCULAOFloculadores hidrulicosFloculadores hidrulicos de fluxo horizontalFloculadores hidrulicos de fluxo verticalFloculador AlabamaFloculadores em meio poroso

  • PROCESSO DE FLOCULAOFLOCULADORES HIDRULICOS

  • PROCESSO DE FLOCULAOFLOCULADORES HIDRULICOS

  • PROCESSO DE FLOCULAOFLOCULADORES HIDRULICOS

  • ETA DUARTINA (SABESP)FLOCULADOR DE FLUXO HORIZONTAL

  • ETA DUARTINA (SABESP)FLOCULADOR DE FLUXO HORIZONTAL

  • ETA SANTA ISABEL FLOCULADOR DE FLUXO HORIZONTAL

  • ETA SANTA ISABEL FLOCULADOR DE FLUXO HORIZONTAL

  • ETA SANTA ISABEL FLOCULADOR DE FLUXO HORIZONTAL

  • ETA RIBEIRO DA ESTIVAFLOCULADOR DE FLUXO VERTICAL

  • ETA RIBEIRO DA ESTIVAFLOCULADOR DE FLUXO VERTICAL

  • ETA RIBEIRO DA ESTIVAFLOCULADOR DE FLUXO VERTICAL

  • ETA ALDEIA DA SERRAFLOCULADOR ALABAMA

  • ETA ALDEIA DA SERRAFLOCULADOR ALABAMA

  • ETA ALDEIA DA SERRAFLOCULADOR ALABAMA

  • PROCESSO DE FLOCULAOFLOCULADORES ALABAMA

  • PROCESSO DE FLOCULAODispositivos mecnicos

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

  • SISTEMAS DE AGITAOESCOAMENTO AXIAL E RADIAL

  • SISTEMAS DE AGITAO ESCOAMENTO AXIAL E RADIAL

  • PROCESSO DE FLOCULAOETA ALTO DA BOA VISTASistemas de floculao

  • PROCESSO DE FLOCULAOETA ALTO DA BOA VISTA

  • PROCESSO DE FLOCULAOETA ALTO DA BOA VISTA

  • PROCESSO DE FLOCULAOETA GUARA (SABESP)

  • PROCESSO DE FLOCULAOETA GUARA (SABESP)

  • PROCESSO DE FLOCULAOETA GUARA (SABESP)

  • PROCESSO DE FLOCULAOETA ALTO TITE (SABESP) Sistemas de floculao

  • PROCESSO DE FLOCULAOETA ALTO TITE (SABESP)

  • PROCESSO DE FLOCULAOETA ALTO TITE (SABESP)

  • PROCESSO DE FLOCULAOETA ALTO TITE (SABESP)

  • PROCESSO DE FLOCULAOETA ALTO TITE (SABESP)

  • PROCESSO DE FLOCULAOETA ALTO TITE (SABESP)

  • PROCESSO DE FLOCULAOETA ALTO TITE (SABESP)

  • CLCULO DO GRADIENTE DE VELOCIDADEAgitadores de fluxo radial

    Agitadores de fluxo axial

    Fa=fora de arraste (N)v=velocidade (m/s)Cd=coeficiente de arrasteAp=rea projetadan=rotao (rps)D=dimetro do rotor (m)P=Potncia (W)

  • CLCULO DO GRADIENTE DE VELOCIDADEAgitadores de fluxo axial

    Fa=fora de arraste (N)v=velocidade (m/s)Cd=coeficiente de arrasteAp=rea projetadan=rotao (rps)D=dimetro do rotor (m)P=Potncia (W)

    Tipo de rotorValor de KTHlice propulsora martima (3 hlices)0,87Turbina (seis palhetas retas)5,75Turbina (seis palhetas curvas)4,80Turbina com quatro palhetas inclinadas a 4501,27Turbina com quatro palhetas inclinadas a 3201,0 a 1,2Turbina com seis palhetas inclinadas a 4501,63

  • SISTEMAS DE AGITAO ESCOAMENTO RADIAL

  • SISTEMAS DE AGITAO ESCOAMENTO RADIAL

  • SISTEMAS DE AGITAO ESCOAMENTO AXIAL

  • SISTEMAS DE AGITAO ESCOAMENTO AXIAL

  • SISTEMAS DE AGITAO ESCOAMENTO AXIAL

  • UNIDADES DE FLOCULAODIMENSIONAMENTOGradientes de velocidade situados entre 80 s-1 e 20 s-1Gradientes de velocidade escalonados e decrescentes de montante para jusante03 a 05 cmaras de floculao em srieTempo de deteno hidrulico situado entre 20 e 40 minutos (Tratamento convencional)

  • DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS DE FLOCULAO Vazo: 1,0 m3/sDimensionamento de floculadores hidrulicos de fluxo verticalDimensionamento de sistemas de floculao mecanizados

  • DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES HIDRULICOS Condicionantes de Projeto Tempo de deteno hidrulico = 30 minutosSistema de floculao composto por trs cmaras em srie, com gradientes de velocidade escalonados (70 s-1, 50 s-1 e 20 s-1)

  • DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES HIDRULICOS Profundidade da lmina lquida=4,5 mNmero de decantadores=04Largura do decantador=12,0 m Ser admitido que uma das dimenses do floculador conhecido, sendo esta funo da largura do decantador

  • DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES HIDRULICOS

  • DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES HIDRULICOS

  • DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES HIDRULICOS

  • Clculo do volume do floculador DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES HIDRULICOS Clculo da rea superficial do floculador

  • Clculo da largura do floculador DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES HIDRULICOS Portanto, ser admitido um floculador com largura total de 8,4 m, tendo cada canal uma largura individual de 2,8 metros

  • DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES HIDRULICOS Floculador

  • Clculo do nmero de espaamentos entre chicanas em cada cmara de floculao DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES HIDRULICOS n=nmero de espaamentosa=largura do canal do floculador em metrosL=comprimento do floculador em metrosG=gradiente de velocidade em s-1Q=vazo em m3/sh=tempo de deteno hidrulico em minutos

  • Clculo do espaamento entre chicanas DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES HIDRULICOS Clculo das velocidades nos trechos retos e curvas 180o

  • Quadro resumo dos clculos iniciais DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES HIDRULICOS

    Canal

    G (s-1)

    n

    e (m)

    V1 (m/s)

    V2 (m/s)

    1

    70

    43

    0,28

    0,32

    0,22

    2

    50

    35

    0,35

    0,26

    0,17

    3

    20

    19

    0,63

    0,14

    0,094

  • DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES HIDRULICOS Floculador

  • Clculo da extenso dos canais DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES HIDRULICOS Clculo do Raio Hidrulico

  • Clculo das perdas de carga distribudas DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES HIDRULICOS Clculo das perdas de carga localizadas

  • Clculo do gradiente de velocidade DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES HIDRULICOS

  • Quadro resumo dos clculos finais DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES HIDRULICOS

    Canal

    G (s-1)

    L (m)

    Rh

    (Hd (cm)

    (Hl (cm)

    (HT (cm)

    G

    1

    70

    192

    0,127

    5,17

    32,8

    38,0

    73

    2

    50

    156

    0,156

    2,04

    17,1

    19,1

    52

    3

    20

    84

    0,257

    0,017

    2,7

    2,7

    19

  • DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES MECANIZADOS Condicionantes de Projeto Tempo de deteno hidrulico = 30 minutosSistema de floculao composto por trs cmaras em srie, com gradientes de velocidade escalonados (70 s-1, 50 s-1 e 20 s-1)

  • DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES MECANIZADOS Profundidade da lmina lquida=4,5 mNmero de decantadores=04Largura do decantador=12,0 m Ser admitido que uma das dimenses do floculador conhecido, sendo esta funo da largura do decantador

  • DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES MECANIZADOS

  • DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES MECANIZADOS

  • Clculo do volume do floculador DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES MECANIZADOS Clculo da rea superficial do floculador

  • Clculo da largura do floculador DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES MECANIZADOS Portanto, ser admitido um floculador com largura total de 8,4 m, tendo cada