ESCOLA POLITCNICA DA USP DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA HIDRULICA

ESCOLA POLITÉCNICA DA USP DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA HIDRÁULICA E SANITÁRIA PHD 5745 – PROCESSOS FÍSICO-QUÍMICOS I FLOCULAÇÃO Prof. Dr. Sidney Seckler Ferreira Filho

FLOCULAÇÃO n Introdução n Mecanismos de transporte n Floculação Pericinética n Floculação Ortocinética n Floculação por Sedimentação Diferencial

FLOCULAÇÃO n Gradientes de Velocidade n Cinética de Floculação de Suspensões Coloidais n Agregação e Ruptura n Concepção de Sistemas de Floculação

FLOCULAÇÃO n Reatores em Batelada n Reatores de Mistura Completa em Série n Reator de Fluxo Pistonado n Obtenção das Constantes de Agregação e Ruptura

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

FLOCULAÇÃO

FLOCULAÇÃO

FLOCULAÇÃO

PROCESSO DE LODOS ATIVADOS CONVENCIONAL Grade Caixa de areia Decantador Primário Tanque de Aeração Decantador Secundário Rio Adensamento Digestão Secagem Lodo “Seco”

FLOCULAÇÃO

DISTRIBUIÇÃO DE TAMANHO DE PARTÍCULAS EM ÁGUAS NATURAIS -3 m 10 Partículas dissolvidas § Cor real § SDT § Compostos dissolvidos Partículas coloidais 0, 45 m 1 m Partículas em suspensão § Turbidez § Cor aparente § SST

FLOCULAÇÃO n 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

FLOCULAÇÃO Partículas Choques Agregação Processo Físico Estabilidade do Colóide (Transporte) (Coagulação)

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

COALESCÊNCIA E FLOCULAÇÃO Coalescência Floculação

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

FLOCULAÇÃO PERICINÉTICA MOVIMENTO BROWNIANO

FLOCULAÇÃO PERICINÉTICA MOVIMENTO BROWNIANO

FLOCULAÇÃO PERICINÉTICA MOVIMENTO BROWNIANO

FLOCULAÇÃO MECANISMOS 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).

FLOCULAÇÃO ORTOCINÉTICA GRADIENTES DE VELOCIDADE

FLOCULAÇÃO ORTOCINÉTICA GRADIENTES DE VELOCIDADE

FLOCULAÇÃO ORTOCINÉTICA GRADIENTES DE VELOCIDADE

FLOCULAÇÃO MECANISMOS 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.

FLOCULAÇÃO POR SEDIMENTAÇÃO DIFERENCIAL

FLOCULAÇÃO POR SEDIMENTAÇÃO DIFERENCIAL

FLOCULAÇÃO POR SEDIMENTAÇÃO DIFERENCIAL

FLOCULAÇÃO MECANISMOS DE TRANSPORTE

FLOCULAÇÃO MECANISMOS DE TRANSPORTE

FLOCULAÇÃO MECANISMOS DE TRANSPORTE

CONCEITO: GRADIENTE DE VELOCIDADE dy dz dx

CONCEITO: GRADIENTE DE VELOCIDADE dy dz dx

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

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

PROCESSO DE FLOCULAÇÃO FLOCULADORES HIDRÁULICOS

Processo de Floculação Floculadores Hidráulicos

PROCESSO DE FLOCULAÇÃO FLOCULADORES HIDRÁULICOS

PROCESSO DE FLOCULAÇÃO ETA DUARTINA (SABESP) FLOCULADOR DE FLUXO HORIZONTAL

PROCESSO DE FLOCULAÇÃO 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 RIBEIRÃO DA ESTIVA FLOCULADOR DE FLUXO VERTICAL

ETA RIBEIRÃO DA ESTIVA FLOCULADOR DE FLUXO VERTICAL

ETA RIBEIRÃO DA ESTIVA FLOCULADOR DE FLUXO VERTICAL

ETA ALDEIA DA SERRA FLOCULADOR ALABAMA

ETA ALDEIA DA SERRA FLOCULADOR ALABAMA

ETA ALDEIA DA SERRA FLOCULADOR ALABAMA

PROCESSO DE FLOCULAÇÃO FLOCULADORES ALABAMA

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

SISTEMAS DE AGITAÇÃO ESCOAMENTO AXIAL E RADIAL

SISTEMAS DE AGITAÇÃO ESCOAMENTO AXIAL E RADIAL

PROCESSO DE FLOCULAÇÃO ETA ALTO DA BOA VISTA Sistemas de floculação

PROCESSO DE FLOCULAÇÃO ETA ALTO DA BOA VISTA

PROCESSO DE FLOCULAÇÃO ETA ALTO DA BOA VISTA

PROCESSO DE FLOCULAÇÃO ETA GUARAÚ (SABESP) Sistemas de floculação !!!

PROCESSO DE FLOCULAÇÃO ETA GUARAÚ (SABESP)

PROCESSO DE FLOCULAÇÃO ETA GUARAÚ (SABESP)

PROCESSO DE FLOCULAÇÃO ETA ALTO TIÊTE (SABESP) Sistemas de floculação

PROCESSO DE FLOCULAÇÃO ETA ALTO TIÊTE (SABESP)

PROCESSO DE FLOCULAÇÃO ETA ALTO TIÊTE (SABESP)

PROCESSO DE FLOCULAÇÃO ETA ALTO TIÊTE (SABESP)

PROCESSO DE FLOCULAÇÃO ETA ALTO TIÊTE (SABESP)

PROCESSO DE FLOCULAÇÃO ETA ALTO TIÊTE (SABESP)

PROCESSO DE FLOCULAÇÃO ETA ALTO TIÊTE (SABESP)

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)

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) 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

SISTEMAS DE AGITAÇÃO ESCOAMENTO RADIAL

SISTEMAS DE AGITAÇÃO ESCOAMENTO RADIAL

SISTEMAS DE AGITAÇÃO ESCOAMENTO AXIAL

SISTEMAS DE AGITAÇÃO ESCOAMENTO AXIAL

SISTEMAS DE AGITAÇÃO ESCOAMENTO AXIAL

MODELAÇÃO MATEMÁTICA DO PROCESSO DE FLOCULAÇÃO Agregação Ruptura

MODELAÇÃO MATEMÁTICA DO PROCESSO DE FLOCULAÇÃO Agregação Constante de agregação ka=1. 10 -5 a 5. 10 -4

MODELAÇÃO MATEMÁTICA DO PROCESSO DE FLOCULAÇÃO Ruptura Constante de ruptura kb=1. 10 -6 a 1. 10 -8 s

MODELAÇÃO MATEMÁTICA DO PROCESSO DE FLOCULAÇÃO Agregação Ruptura

MODELAÇÃO MATEMÁTICA DO PROCESSO DE FLOCULAÇÃO REATOR EM BATELADA Q(t), Ce(t) V 0

MODELAÇÃO MATEMÁTICA DO PROCESSO DE FLOCULAÇÃO REATOR DE MISTURA COMPLETA Qe(t), Ce(t) C(t) Qs(t), C(t) V 0

MODELAÇÃO MATEMÁTICA DO PROCESSO DE FLOCULAÇÃO - REATORES DE MISTURA COMPLETA EM SÉRIE Q, C 1 Q, C 0 1 C 1 Q, C 2 2 C 2 Q, C 3 3 C 3 Q, C n-1 n Cn Q, Cn

MODELAÇÃO MATEMÁTICA DO PROCESSO DE FLOCULAÇÃO REATOR PISTONADO IDEAL L Q, C 0 Q, C dz dy dx

COMPORTAMENTO FISICO DO PROCESSO DE FLOCULAÇÃO REATOR EM BATELADA

COMPORTAMENTO FISICO DO PROCESSO DE FLOCULAÇÃO REATOR EM BATELADA

COMPORTAMENTO FISICO DO PROCESSO DE FLOCULAÇÃO REATOR EM BATELADA

COMPORTAMENTO FISICO DO PROCESSO DE FLOCULAÇÃO COMPORTAMENTO ENTRE REATORES

COMPORTAMENTO FISICO DO PROCESSO DE FLOCULAÇÃO COMPORTAMENTO ENTRE REATORES

PROCESSO DE FLOCULAÇÃO EFEITO DO GRADIENTE DE VELOCIDADE

PROCESSO DE FLOCULAÇÃO EFEITO DO GRADIENTE DE VELOCIDADE

PROCESSO DE FLOCULAÇÃO EFEITO DA DOSAGEM DE COAGULANTE

PROCESSO DE FLOCULAÇÃO EFEITO DA DOSAGEM DE COAGULANTE

DIAGRAMAS DE COAGULAÇÃO FLOCULAÇÃO E SEDIMENTAÇÃO

UNIDADES DE FLOCULAÇÃO DIMENSIONAMENTO n Gradientes de velocidade situados entre 80 s-1 e 20 s-1 n Gradientes de velocidade escalonados e decrescentes de montante para jusante n 03 a 05 câmaras de floculação em série n Tempo de detenção hidráulico situado entre 20 e 40 minutos (Tratamento convencional)

Muito Obrigado !!!