5 Floculação

1. 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.

2. 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.

3. 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.

4. 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. 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.

6. 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.

7. 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)

8. 5 Floculação • PARÂMETROS BÁSICOS DE DIMENSIONAMENTO • No dimensionamento da operações unitárias de mistura rápida e floculaçãosão utilizados praticamente os mesmos parâmetros. • Q: vazão de instalação (m3/s); • V: volume da câmara (m3); • T: tempo de detenção teórico (min, s); • G: gradiente de velocidade (s-1); • µ: viscosidade absoluta da água (kgfs/m2); • P: potência aplicada á água (kgfm/s). • Esses parâmetros relacionam-se através das seguintes expressões: • T = V/Q • G = ( P/ µV )1/2

9. 5 Floculação • A floculação pode ser executada através de: • Floculadores hidráulicos: • Floculadores hidráulicos de fluxo horizontal • Floculadores hidráulicos de fluxo vertical • Floculador Alabama • Floculadores em meio poroso • Floculadores mecânicos: • Agitadores de fluxo radial • Agitadores de fluxo axial • Agitadores de fluxo radial e axial Tipos de Unidades Floculação

10. 5 Floculação Tipos de Unidades 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.

11. 5 Floculação Tipos de Unidades Floculação Floculadores Mecânicos Floculador mecânico de eixo vertical tipo com paletas.

12. 5 Floculação Tipos de Unidades Floculação Floculadores Mecânicos Floculador mecânico de eixo vertical tipo com paletas (fonte:L\MANUAIS ATUAIS\MANUAL – MT-32/OPERAÇÃO DE ESTAÇÃO DE TRAT. DE ÁGUA)

13. 5 Floculação Floculadores Mecânicos Floculador mecânico de eixo horizontal tipo com paletas (fonte:L\MANUAIS ATUAIS\MANUAL – MT-32/OPERAÇÃO DE ESTAÇÃO DE TRAT. DE ÁGUA)

14. 5 Floculação Tipos de Unidades Floculação Floculadores Mecânicos Floculador mecânico de eixo vertical tipo com paletas.

15. 5 Floculação Tipos de Unidades Floculação Floculadores Mecânicos

16. 5 Floculação Tipos de Unidades Floculação Sanasa Floculadores Mecânicos

17. 5 Floculação Tipos de Unidades Floculação Floculadores Mecânicos

18. 5 Floculação Floculadores Mecânicos Passagem inferior do floculador – ETA – Vale Esperança (Vitória-ES)

19. 5 Floculação Tipos de Unidades Floculação Floculadores Mecânicos

20. 5 Floculação Tipos de Unidades Floculação Floculadores Mecânicos Turbina Hélice

21. 5 Floculação Tipos de Unidades Floculação Floculadores Mecânicos n=rotação (rps) D=diâmetro do rotor (m) P=Potência (W) Ρ = massa específica da água

22. 5 Floculação Tipos de Unidades Floculação Floculadores Mecânicos Recomendações práticas para o projeto de floculadores mecânicos.

23. 5 Floculação Floculadores Hidráulicos Floculador hidráulico de fluxo horizontal (fonte:L\MANUAIS ATUAIS\MANUAL – MT-32/OPERAÇÃO DE ESTAÇÃO DE TRAT. DE ÁGUA)

24. 5 Floculação Floculadores Hidráulicos Floculador hidráulico de fluxo vertical (fonte:L\MANUAIS ATUAIS\MANUAL – MT-32/OPERAÇÃO DE ESTAÇÃO DE TRAT. DE ÁGUA)

25. 5 Floculação Floculadores Hidráulicos Floculador tipo alabama (fonte:L\MANUAIS ATUAIS\MANUAL – MT-32/OPERAÇÃO DE ESTAÇÃO DE TRAT. DE ÁGUA)

26. 5 Floculação Tipos de Unidades Floculação Floculadores Hidráulicos

27. 5 Floculação Tipos de Unidades Floculação Floculadores Hidráulicos

28. 5 Floculação Tipos de Unidades Floculação Floculadores Hidráulicos G = (gh/t)1/2 : 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.

29. 5 Floculação Tipos de Unidades Floculação Perda de carga devido a mudança de direção em que n: número de canais formados pelas chicanas; v1: velocidade da água nesses canais; v2: velocidade da água nas passagens entre câmaras;

30. 5 Floculação Tipos de Unidades Floculação • Perda de carga por atrito, nos floculadores de chicanas, pode ser calculada pela fórmula de Manning: • h = (v1n)2. L • Rh4/3 • n: coeficiente de Manning (0,013 para concreto e 0,011 para madeira); • Rh: raio hidráulico, m; • L: percurso total percorrido pela água, m.

31. 5 Floculação Tipos de Unidades Floculação Floculadores Hidráulicos • 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;

32. 5 Floculação Tipos de Unidades Floculação Floculadores Hidráulicos • 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;

33. 5 Floculação Tipos de Unidades Floculação Floculadores Hidráulicos • 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.

34. 5 Floculação Tipos de Unidades Floculação Normas da NBR 12216 para projetos de floculadores: 1- G e t a serem aplicados devem ser determinados por meio de ensaios realizados 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 os mecanizados; 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;

35. 5 Floculação Tipos de Unidades Floculação Normas da NBR 12216 para projetos de floculadores (continuação) 5- Os tanques de floculação devem ser providos de descarga com diâmetro mínimo de 150 mm e fundo com declividade mínima de 1%, na direção desta; 6- Os tanques de floculação devem apresentar a maior parte da sua superfície livre exposta, de modo a facilitar o exame do processo; 7- O espaçamento mínimo entre chicanas deve ser de 0,60 m, podendo ser menor, desde que elas sejam dotadas de dispositivos para sua fácil remoção.

36. 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)

37. 5 Floculação Tipos de Unidades Floculação não convencionais Floculador de bandejas (fonte: Viana, 2007)

38. 5 Floculação Tipos de Unidades Floculação não convencionais Floculador em meio granular (fonte: Viana, 2007)

39. 5 Floculação • Floculadores Mecânicos • 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.

40. 5 Floculação Estudar: Livro:Hidráulica aplicada as estações de tratamento de água Capítulo 8 (8.1; 8.2; 8.3; 8.4; 8.5;8.6; 8.7 E 8.9) Exercício