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ESCOLA POLITÉCNICA DA UFBAESCOLA POLITÉCNICA DA UFBA ENG 275 ENG 275 –– TRATAMENTO DE TRATAMENTO DE ÁGUA DE ABASTECIMENTOÁGUA DE ABASTECIMENTO COAGULAÇÃOCOAGULAÇÃO TRATAMENTO DE ÁGUAS TRATAMENTO DE ÁGUAS DE ABASTECIMENTO EM CICLO DE ABASTECIMENTO EM CICLO COMPLETOCOMPLETO Manancial Coagulação Floculação Sedimentação FiltraçãoDesinfecçãoFluoretaçãoCorreção de pH Água Final Polímero Agente oxidante Alcalinizante COAGULAÇÃOCOAGULAÇÃO •• Presença de grupos funcionais Presença de grupos funcionais ionizáveisionizáveis ESTABILIDADE ESTABILIDADE COLOIDALCOLOIDAL ionizáveisionizáveis •• ≡≡≡≡≡≡≡≡SiOHSiOH22++⇔⇔⇔⇔⇔⇔⇔⇔ ≡≡≡≡≡≡≡≡SiOH + HSiOH + H++ •• ≡≡≡≡≡≡≡≡SiOH SiOH ⇔⇔⇔⇔⇔⇔⇔⇔ ≡≡≡≡≡≡≡≡SiOSiO-- + H+ H++ ESTABILIDADE ESTABILIDADE COLOIDALCOLOIDAL •• Adsorção específica de íonsAdsorção específica de íons •• ≡≡≡≡≡≡≡≡SiOH + CaSiOH + Ca+2+2⇔⇔⇔⇔⇔⇔⇔⇔ ≡≡≡≡≡≡≡≡SiOCaSiOCa++ + H+ H++ •• ≡≡≡≡≡≡≡≡SiOH + HPOSiOH + HPO44--22⇔⇔⇔⇔⇔⇔⇔⇔ ≡≡≡≡≡≡≡≡SiOPOSiOPO33HH-- + OH+ OH-- ESTABILIDADE ESTABILIDADE COLOIDALCOLOIDAL •• Imperfeições na estrutura cristalina Imperfeições na estrutura cristalina (Inclusão Isomórfica)(Inclusão Isomórfica) •• DefiniçãoDefinição:: ProcessoProcesso unitáriounitário responsávelresponsável pelapela desestabilizaçãodesestabilização dasdas partículaspartículas COAGULAÇÃOCOAGULAÇÃO coloidaiscoloidais emem umum sistemasistema aquoso,aquoso, preparandopreparando--asas parapara aa suasua remoçãoremoção nasnas etapasetapas subseqüentessubseqüentes dodo processoprocesso dede tratamentotratamento.. COAGULAÇÃO COAGULAÇÃO F r e q ü ê n c i a r e l a t i v a Água bruta Água coagulada Diâmetro das partículas F r e q ü ê n c i a r e l a t i v a ESTABILIDADE DE SISTEMAS ESTABILIDADE DE SISTEMAS COLOIDAISCOLOIDAIS Sistemas coloidais hidrofílicos: São Sistemas coloidais hidrofílicos: São sistemas estáveis, as interações com sistemas estáveis, as interações com sistemas estáveis, as interações com sistemas estáveis, as interações com o solvente são tais que previnem o o solvente são tais que previnem o sistema contra alterações em sua sistema contra alterações em sua “estrutura global”.“estrutura global”. - - - - - - - -+ + + ++ +++ + + + + + - - - - - ++ Meio Aquoso Camada difusaCamada rígida TEORIA DA DUPLA CAMADATEORIA DA DUPLA CAMADA - - - - - - - - - - - - - - - - - - - + + + + + + + + ++ + + + + + + ++ + + + + + + + + + + - - - - - - - - - + + Partícula Cargas N- N+ ESTABILIDADE COLOIDALESTABILIDADE COLOIDAL O PROCESSO DE O PROCESSO DE COAGULAÇÃOCOAGULAÇÃO Mecanismos de desestabilização de Mecanismos de desestabilização de partículas coloidaispartículas coloidaispartículas coloidaispartículas coloidais ••Compressão da dupla camadaCompressão da dupla camada ••AdsorçãoAdsorção--neutralizaçãoneutralização ••VarreduraVarredura ••Ponte interparticularPonte interparticular O PROCESSO DE O PROCESSO DE COAGULAÇÃOCOAGULAÇÃO ••Compressão da dupla camadaCompressão da dupla camada 342 )(SOAl 243 .3.2 −−−−++++ ++++ SOAl342 )(SOAl 4.3.2 ++++ SOAl 3FeCl −−−−++++ ++++ ClFe .33 342 )(SOFe 243 .3.2 −−−−++++ ++++ SOFe O PROCESSO DE O PROCESSO DE COAGULAÇÃOCOAGULAÇÃO ••Porque a compressão da dupla camada é Porque a compressão da dupla camada é incompleto no que tange à explicação do incompleto no que tange à explicação do mecanismo de desestabilização de mecanismo de desestabilização de mecanismo de desestabilização de mecanismo de desestabilização de partículas coloidais ?partículas coloidais ? ••São desprezados os efeitos entre o São desprezados os efeitos entre o coagulante e o solvente, bem como da coagulante e o solvente, bem como da partícula coloidal e o solventepartícula coloidal e o solvente VISÃO DINÂMICA DO VISÃO DINÂMICA DO PROCESSO DE COAGULAÇÃOPROCESSO DE COAGULAÇÃO Solvente Coagulante Colóide MECANISMOS DE COAGULAÇÃO E MECANISMOS DE COAGULAÇÃO E CONCEPÇÃO DE ETA’sCONCEPÇÃO DE ETA’s Baixa concentração de colóides !!!Baixa concentração de colóides !!! Baixa Turbidez !!!Baixa Turbidez !!! 3++++Al 2++++AlOH ++++2AlOH −−−− 4 AlOH Baixa dosagem de coagulante Baixa dosagem de coagulante !!!!!! MECANISMOS DE COAGULAÇÃO E MECANISMOS DE COAGULAÇÃO E CONCEPÇÃO DE ETA’sCONCEPÇÃO DE ETA’s Baixa concentração de colóides !!!Baixa concentração de colóides !!! Baixa Turbidez !!!Baixa Turbidez !!! 3++++Al 2++++AlOH ++++2AlOH −−−− 4 AlOH Com o aumento da dosagem de Com o aumento da dosagem de coagulante !!!coagulante !!! AdsorçãoAdsorção--Neutralização !!!Neutralização !!! MECANISMOS DE COAGULAÇÃO E MECANISMOS DE COAGULAÇÃO E CONCEPÇÃO DE ETA’sCONCEPÇÃO DE ETA’s Baixa concentração de colóides !!!Baixa concentração de colóides !!! Baixa Turbidez !!!Baixa Turbidez !!! Com o aumento da dosagem de Com o aumento da dosagem de 3++++Al 2++++AlOH ++++2AlOH −−−− 4 AlOH Com o aumento da dosagem de Com o aumento da dosagem de coagulante !!! Mais coagulante !!!coagulante !!! Mais coagulante !!! AdsorçãoAdsorção--Neutralização pode reverter a Neutralização pode reverter a carga das partículas coloidais !!!carga das partículas coloidais !!! MECANISMOS DE COAGULAÇÃO E MECANISMOS DE COAGULAÇÃO E CONCEPÇÃO DE ETA’sCONCEPÇÃO DE ETA’s Alta concentração de colóides !!!Alta concentração de colóides !!! Média a Alta Turbidez !!!Média a Alta Turbidez !!! A dosagem de coagulante terá de A dosagem de coagulante terá de 3++++Al 2++++AlOH ++++2AlOH −−−− 4 AlOH A dosagem de coagulante terá de A dosagem de coagulante terá de ser aumentada !!! Bem mais !!!ser aumentada !!! Bem mais !!! MECANISMOS DE COAGULAÇÃO E MECANISMOS DE COAGULAÇÃO E CONCEPÇÃO DE ETA’sCONCEPÇÃO DE ETA’s Alta concentração de colóides !!!Alta concentração de colóides !!! Média a Alta Turbidez !!!Média a Alta Turbidez !!! A dosagem de coagulante terá de A dosagem de coagulante terá de 3++++Al 2++++AlOH ++++2AlOH −−−− 4 AlOH A dosagem de coagulante terá de A dosagem de coagulante terá de ser aumentada !!! Mais e mais !!!ser aumentada !!! Mais e mais !!! MECANISMOS DE COAGULAÇÃO E MECANISMOS DE COAGULAÇÃO E CONCEPÇÃO DE ETA’sCONCEPÇÃO DE ETA’s Alta concentração de colóides !!!Alta concentração de colóides !!! Média a Alta Turbidez !!!Média a Alta Turbidez !!! A dosagem de coagulante aplicada A dosagem de coagulante aplicada 3++++Al 2++++AlOH ++++2AlOH A dosagem de coagulante aplicada A dosagem de coagulante aplicada poderá exceder o produto de poderá exceder o produto de solubilidade !!!solubilidade !!! (((( )))) SólidoOHAl 3 MECANISMOS DE COAGULAÇÃO E MECANISMOS DE COAGULAÇÃO E CONCEPÇÃO DE ETA’sCONCEPÇÃO DE ETA’s Alta concentração de colóides !!!Alta concentração de colóides !!! Média a Alta Turbidez !!!Média a Alta Turbidez !!! A dosagem de coagulante aplicada A dosagem de coagulante aplicada 3++++Al 2++++AlOH ++++2AlOH A dosagem de coagulante aplicada A dosagem de coagulante aplicada poderá exceder o produto de poderá exceder o produto de solubilidade !!!solubilidade !!! (((( )))) SólidoOHAl 3Varredura !!!Varredura !!! MECANISMOS DE COAGULAÇÃO E MECANISMOS DE COAGULAÇÃO E CONCEPÇÃO DE ETA’sCONCEPÇÃO DE ETA’s Baixa concentração de colóides !!!Baixa concentração de colóides !!! Baixa Turbidez !!!Baixa Turbidez !!! Coagulação Pré- AdsorçãoAdsorção--Neutralização !!!Neutralização !!! Coagulação Pré- floculação Filtração Desinfecção Filtração Direta !!!Filtração Direta !!!MECANISMOS DE COAGULAÇÃO E MECANISMOS DE COAGULAÇÃO E CONCEPÇÃO DE ETA’sCONCEPÇÃO DE ETA’s Baixa concentração de colóides !!!Baixa concentração de colóides !!! Baixa Turbidez !!!Baixa Turbidez !!! Coagulação Filtração AdsorçãoAdsorção--Neutralização !!!Neutralização !!! Filtração em Linha !!!Filtração em Linha !!! Coagulação Filtração Desinfecção MECANISMOS DE COAGULAÇÃO E MECANISMOS DE COAGULAÇÃO E CONCEPÇÃO DE ETA’sCONCEPÇÃO DE ETA’s Alta concentração de colóides !!!Alta concentração de colóides !!! Média a Alta Turbidez !!!Média a Alta Turbidez !!! Coagulação Floculação Varredura !!!Varredura !!! Coagulação Floculação Filtração Sedimentação Desinfecção O PROCESSO DE O PROCESSO DE COAGULAÇÃOCOAGULAÇÃO PolímerosPolímeros ••CatiônicosCatiônicos PROCESSO DE COAGULAÇÃOPROCESSO DE COAGULAÇÃO PONTE INTERPARTICULARPONTE INTERPARTICULAR ••CatiônicosCatiônicos ••AniônicosAniônicos ••Não iônicosNão iônicos PROCESSO DE COAGULAÇÃOPROCESSO DE COAGULAÇÃO PONTE INTERPARTICULARPONTE INTERPARTICULAR REAÇÕES DE AGREGAÇÃOREAÇÕES DE AGREGAÇÃO + Partículas Partículas Desestabilizadas Polímero Floco PROCESSO DE COAGULAÇÃOPROCESSO DE COAGULAÇÃO PONTE INTERPARTICULARPONTE INTERPARTICULAR REAÇÕES DE ESTABILIZAÇÃO DA REAÇÕES DE ESTABILIZAÇÃO DA PARTÍCULA COLOIDALPARTÍCULA COLOIDAL a) b) + Partícula Desestabilizada Partícula Estável a) Partícula Partícula EstávelPolímero em Excessoe Polímero PROCESSO DE COAGULAÇÃOPROCESSO DE COAGULAÇÃO PONTE INTERPARTICULARPONTE INTERPARTICULAR REAÇÕES DE ESTABILIZAÇÃO DA REAÇÕES DE ESTABILIZAÇÃO DA PARTÍCULA COLOIDALPARTÍCULA COLOIDAL a) b) Fragmentos de Flocos Fragmento de Floco Fragmento de Floco Estabilizado Floco Excesso de agitação (Elevado gradiente de velocidade) !!! COAGULANTES EMPREGADOS EM COAGULANTES EMPREGADOS EM ENGENHARIA SANITÁRIAENGENHARIA SANITÁRIA •• Sulfato de alumínio (sólido ou líquido) Sulfato de alumínio (sólido ou líquido) •• Cloreto férrico (líquido) Cloreto férrico (líquido) •• Sulfato férrico (líquido) Sulfato férrico (líquido) •• Cloreto de polialumínio (sólido ou Cloreto de polialumínio (sólido ou líquido) líquido) •• Coagulantes orgânicos catiônicos Coagulantes orgânicos catiônicos (sólido ou líquido) (sólido ou líquido) COAGULAÇÃO E REAÇÕES QUÍMICASCOAGULAÇÃO E REAÇÕES QUÍMICAS DO ALUMÍNIO EM MEIO AQUOSODO ALUMÍNIO EM MEIO AQUOSO OHAl 3 ++++++++ ++++++++ ++++ HAlOH 2 342 )(SOAl 243 .3.2 −−−−++++ ++++ SOAl OHAl 2++++++++ ++++ HAlOH OHAlOH 22 ++++++++ ++++++++ ++++ HAlOH2 OHAlOH 22 ++++++++ (((( )))) ++++++++ HOHAl Sólido3 (((( )))) OHOHAl Sólido 23 ++++ ++++−−−− ++++ HAlOH4 COAGULAÇÃO E REAÇÕES QUÍMICASCOAGULAÇÃO E REAÇÕES QUÍMICAS DO FERRO EM MEIO AQUOSODO FERRO EM MEIO AQUOSO 3FeCl −−−−++++ ++++ ClFe .33 342 )(SOFe 243 .3.2 −−−−++++ ++++ SOFe OHFe 23 ++++++++ ++++++++ ++++ HFeOH 2 OHFeOH 22 ++++++++ ++++++++ ++++ HFeOH2 OHFeOH 22 ++++++++ (((( )))) ++++++++ HOHFe Sólido3 (((( )))) OHOHFe Sólido 23 ++++ ++++−−−− ++++ HFeOH4 COMPORTAMENTO ÁCIDO COMPORTAMENTO ÁCIDO DOS COAGULANTESDOS COAGULANTES Efeito da Alcalinidade na Aplicação de Coagulante Metálico 200 250 D o s a g e m d e C o a g u l a n t e ( m g / l ) 0 50 100 150 55,566,577,5 pH D o s a g e m d e C o a g u l a n t e ( m g / l ) FeCl3*6H2O (Alc=100,0) Al2(SO4)3*18H2O (Alc=100,0) FeCl3*6H2O (Alc=15,0) Al2(SO4)3*18H2O (Alc=15,0) Espécie Equação de Equilíbrio Constante de Equilíbrio Al+3 Al(OH)3S ⇔ Al+3 + 3OH- 10-33 EQUAÇÕES DE EQUILÍBRIO DE EQUAÇÕES DE EQUILÍBRIO DE ALGUMAS ESPÉCIES HIDROLISADAS ALGUMAS ESPÉCIES HIDROLISADAS DO ALUMÍNIO EM MEIO AQUOSODO ALUMÍNIO EM MEIO AQUOSO Al Al(OH)3S ⇔ Al + 3OH 10 Al(OH)+2 Al+3 +H2O ⇔ Al(OH)+2 +H+ 10-5 Al2(OH)2+4 2Al+3 +2H2O ⇔ Al2(OH)2+4 + 2H+ 10-6,3 Al7(OH)17+4 7Al+3 +17H2O ⇔ Al7(OH)17+4 + 17H+ 10-48,8 Al13(OH)34+5 13Al+3 + 34H2O ⇔ Al13(OH)34+5 +34H+ 10-97,4 Al(OH)4- Al(OH)3S +OH- ⇔ Al(OH)4- 10-1,3 Espécie Equação de Equilíbrio Constante de Equilíbrio Fe+3 Fe(OH) ⇔ Fe+3 + 3OH- 10-38 EQUAÇÕES DE EQUILÍBRIO DE EQUAÇÕES DE EQUILÍBRIO DE ALGUMAS ESPÉCIES HIDROLISADAS ALGUMAS ESPÉCIES HIDROLISADAS DO FERRO EM MEIO AQUOSODO FERRO EM MEIO AQUOSO Fe+3 Fe(OH)3S ⇔ Fe+3 + 3OH- 10-38 Fe(OH)+2 Fe+3 + H2O ⇔ Fe(OH)+2 + H+ 10-2,16 Fe(OH)2+ Fe+3 + 2H2O ⇔ Fe(OH)2+ +2H+ 10-6,74 Fe(OH)4- Fe+3 + 4H2O ⇔ Fe(OH)4- +4H+ 10-23 Fe2(OH)2+4 2Fe+3 + 2H2O ⇔ Fe2(OH)2+4 + 2H+ 10-2,85 DIAGRAMA DE SOLUBILIDADE DO DIAGRAMA DE SOLUBILIDADE DO ALUMÍNIO EM MEIO AQUOSOALUMÍNIO EM MEIO AQUOSO -5 0 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Diagrama de solubilidade do alumínio em meio aquoso -35 -30 -25 -20 -15 -10 pH L o g A l Al+3 DIAGRAMA DE SOLUBILIDADE DO DIAGRAMA DE SOLUBILIDADE DO ALUMÍNIO EM MEIO AQUOSOALUMÍNIO EM MEIO AQUOSO -10 -5 0 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Diagrama de solubilidade do alumínio em meio aquoso -35 -30 -25 -20 -15 -10 pH L o g A l Al+3 AlOH+2 DIAGRAMA DE SOLUBILIDADE DO DIAGRAMA DE SOLUBILIDADE DO ALUMÍNIO EM MEIO AQUOSOALUMÍNIO EM MEIO AQUOSO 0 10 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Diagrama de solubilidade do alumínio em meio aquoso -50 -40 -30 -20 -10 pH L o g A l Al+3 AlOH+2 Al13OH34+5 DIAGRAMA DE SOLUBILIDADE DO DIAGRAMA DE SOLUBILIDADE DO ALUMÍNIO EM MEIO AQUOSOALUMÍNIO EM MEIO AQUOSO 0 10 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Diagrama de solubilidade do alumínio em meio aquoso -50 -40 -30 -20 -10 pH L o g A l Al+3 AlOH+2 Al7OH17+4 Al13OH34+5 DIAGRAMA DE SOLUBILIDADE DO DIAGRAMA DE SOLUBILIDADE DO ALUMÍNIO EM MEIO AQUOSOALUMÍNIO EM MEIO AQUOSO 0 10 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Diagrama de solubilidade do alumínio em meio aquoso -50 -40 -30 -20 -10 pH L o g A l Al+3 AlOH+2 Al7OH17+4 Al13OH34+5 Al2OH2+4 DIAGRAMA DE SOLUBILIDADE DO DIAGRAMA DE SOLUBILIDADE DO ALUMÍNIO EM MEIO AQUOSOALUMÍNIO EM MEIO AQUOSO 0 10 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Diagrama de solubilidade do alumínio em meio aquoso -50 -40 -30 -20 -10 pH L o g A l Al+3 AlOH+2 Al7OH17+4 Al13OH34+5 ALOH4-1 Al2OH2+4 DIAGRAMA DE SOLUBILIDADE DO DIAGRAMA DE SOLUBILIDADE DO ALUMÍNIO EM MEIO AQUOSOALUMÍNIO EM MEIO AQUOSO 0 10 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Diagrama de solubilidade do alumínio em meio aquoso -50 -40 -30 -20 -10 pH L o g A l Al+3 AlOH+2 Al7OH17+4 Al13OH34+5 ALOH4-1 Al2OH2+4 AL Total DIAGRAMA DE SOLUBILIDADE DO DIAGRAMA DE SOLUBILIDADE DO FERRO EM MEIO AQUOSOFERRO EM MEIO AQUOSO -10 -5 0 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Diagrama de solubilidade do ferro em meio aquoso -50 -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 pH L o g F e Fe+3 FeOH+2 FeOH2+1 FeOH4-1 Fe2OH2+4 DIAGRAMA DE SOLUBILIDADE DO DIAGRAMA DE SOLUBILIDADE DO FERRO EM MEIO AQUOSOFERRO EM MEIO AQUOSO -15 -10 -5 0 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Diagrama de solubilidade do ferro em meio aquoso -50 -45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 pH L o g F e Fe+3 FeOH+2 FeOH2+1 FeOH4-1 Fe2OH2+4 Fe Total DIAGRAMA DE SOLUBILIDADE DO DIAGRAMA DE SOLUBILIDADE DO FERRO E ALUMÍNIO EM MEIO FERRO E ALUMÍNIO EM MEIO AQUOSOAQUOSO 2 4 6 8 Fe Total Al Total -12 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 pH L o g ( A l ou F e ) DIAGRAMA DE SOLUBILIDADE DIAGRAMA DE SOLUBILIDADE DO ALUMÍNIO EM MEIO DO ALUMÍNIO EM MEIO AQUOSOAQUOSO DIAGRAMA DE SOLUBILIDADE DIAGRAMA DE SOLUBILIDADE DO FERRO EM MEIO AQUOSODO FERRO EM MEIO AQUOSO Aplicação dos Diagramas de Aplicação dos Diagramas de CoagulaçãoCoagulação Fonte: Campos et al., 2005. PROCESSO DE COAGULAÇÃOPROCESSO DE COAGULAÇÃO PONTE INTERPARTICULARPONTE INTERPARTICULAR •• Dispositivos hidráulicosDispositivos hidráulicos PROCESSO DE COAGULAÇÃOPROCESSO DE COAGULAÇÃO •• Calhas Calhas ParshallParshall •• VertedoresVertedores retangularesretangulares •• Malhas DifusorasMalhas Difusoras •• InjetoresInjetores PROCESSO DE COAGULAÇÃOPROCESSO DE COAGULAÇÃO VERTEDORES RETANGULARESVERTEDORES RETANGULARES PROCESSO DE COAGULAÇÃOPROCESSO DE COAGULAÇÃO VERTEDORES RETANGULARESVERTEDORES RETANGULARES PROCESSO DE COAGULAÇÃOPROCESSO DE COAGULAÇÃO CALHAS PARSHALLCALHAS PARSHALL PROCESSO DE COAGULAÇÃOPROCESSO DE COAGULAÇÃO CALHAS PARSHALL CALHAS PARSHALL ETA CARAGUATATUBAETA CARAGUATATUBA PROCESSO DE COAGULAÇÃOPROCESSO DE COAGULAÇÃO CALHAS PARSHALL CALHAS PARSHALL ETA CARAGUATATUBAETA CARAGUATATUBA PROCESSO DE COAGULAÇÃOPROCESSO DE COAGULAÇÃO CALHAS PARSHALL CALHAS PARSHALL ETA CARAGUATATUBAETA CARAGUATATUBA PROCESSO DE COAGULAÇÃOPROCESSO DE COAGULAÇÃO CALHAS PARSHALL CALHAS PARSHALL ETA CAMPOS DO JORDÃOETA CAMPOS DO JORDÃO PROCESSO DE COAGULAÇÃOPROCESSO DE COAGULAÇÃO CALHAS PARSHALL CALHAS PARSHALL ETA CAMPOS DO JORDÃOETA CAMPOS DO JORDÃO PROCESSO DE COAGULAÇÃOPROCESSO DE COAGULAÇÃO CALHAS PARSHALL CALHAS PARSHALL ETA CAMPOS DO JORDÃOETA CAMPOS DO JORDÃO PROCESSO DE COAGULAÇÃOPROCESSO DE COAGULAÇÃO CALHAS PARSHALL CALHAS PARSHALL ETA CAMPOS DO JORDÃOETA CAMPOS DO JORDÃO •• Dispositivos mecânicosDispositivos mecânicos PROCESSO DE COAGULAÇÃOPROCESSO DE COAGULAÇÃO ••Agitadores mecânicosAgitadores mecânicos ••TurbinasTurbinas ••Hélice propulsoraHélice propulsora SISTEMAS DE AGITAÇÃOSISTEMAS DE AGITAÇÃO ESCOAMENTO AXIAL E RADIALESCOAMENTO AXIAL E RADIAL SISTEMAS DE AGITAÇÃOSISTEMAS DE AGITAÇÃO ESCOAMENTO AXIAL E RADIALESCOAMENTO AXIAL E RADIAL PROCESSO DE COAGULAÇÃOPROCESSO DE COAGULAÇÃO ETA ALTO DA BOA VISTAETA ALTO DA BOA VISTA PROCESSO DE COAGULAÇÃOPROCESSO DE COAGULAÇÃO ETA ALTO DA BOA VISTAETA ALTO DA BOA VISTA PROCESSO DE COAGULAÇÃOPROCESSO DE COAGULAÇÃO ETA ALTO DA BOA VISTAETA ALTO DA BOA VISTA PROCESSO DE COAGULAÇÃOPROCESSO DE COAGULAÇÃO ETA ALTO DA BOA VISTAETA ALTO DA BOA VISTA PROCESSO DE COAGULAÇÃOPROCESSO DE COAGULAÇÃO ETA GUARAÚ (SABESP)ETA GUARAÚ (SABESP) PROCESSO DE COAGULAÇÃOPROCESSO DE COAGULAÇÃO ETA GUARAÚ (SABESP)ETA GUARAÚ (SABESP) PROCESSO DE COAGULAÇÃOPROCESSO DE COAGULAÇÃO ETA GUARAÚ (SABESP)ETA GUARAÚ (SABESP) PROCESSO DE COAGULAÇÃOPROCESSO DE COAGULAÇÃO ETA GUARAÚ (SABESP)ETA GUARAÚ (SABESP) PROCESSO DE COAGULAÇÃOPROCESSO DE COAGULAÇÃO ETA RIO GRANDE (SABESP) ETA RIO GRANDE (SABESP) PROCESSO DE COAGULAÇÃOPROCESSO DE COAGULAÇÃO ETA RIO GRANDE (SABESP) ETA RIO GRANDE (SABESP) PROCESSO DE COAGULAÇÃOPROCESSO DE COAGULAÇÃO ETA RIO GRANDE (SABESP) ETA RIO GRANDE (SABESP) CONCEITO: GRADIENTE DE CONCEITO: GRADIENTE DE VELOCIDADEVELOCIDADE vdFdP ot .==== vdAdy dy dv vdAdP ot ..... ττττττττ −−−− ++++==== dv dy dy dv v . ++++ dy dy dvdAdP ot ... ==== ττττ dzdydx dy dvdP ot .... ==== ττττ dzdydx dy dv dy dvdP ot ..... ==== µµµµ dx dy dz v dzdydx dy dv dy dvdP ot ..... ==== µµµµ dzdydxdvdP .... 2 ==== µµµµ CONCEITO: GRADIENTE DE CONCEITO: GRADIENTE DE VELOCIDADEVELOCIDADE dy dy dv v . ++++ dzdydx dy dvdP ot .... ==== µµµµ ==== dy dvG dzdydxGdP ot .... 2µµµµ==== ol ot V PG .µµµµ==== dx dy dz v ==== dy dvG ol ot V PG .µµµµ==== G=Gradiente de velocidade (s-1) CONCEITO: GRADIENTE DE CONCEITO: GRADIENTE DE VELOCIDADEVELOCIDADE dy dy dv v . ++++ holol ot H V HQ V PG θθθθµµµµ γγγγ µµµµ γγγγ µµµµ . . . .. . ∆∆∆∆ ==== ∆∆∆∆ ======== L HV V HAV V HQG olol . .. . ... . .. µµµµ γγγγ µµµµ γγγγ µµµµ γγγγ ∆∆∆∆ ==== ∆∆∆∆ ==== ∆∆∆∆ ==== dx dy dz v CÁLCULO DO GRADIENTE CÁLCULO DO GRADIENTE DE VELOCIDADEDE VELOCIDADE Estudos de Rushton (1952) Np = Ktb . Rep . Frq Np – Número de Potência – Representa as forças inerciais Re – Número de Reynolds – Representa as forças oriundas Re – Número de Reynolds – Representa as forças oriundas da viscosidade Fr – Número de Froude – Representa as forças gravitacionais Ktb – Coeficiente que depende do tipo de reator e das características da câmara p e q - Coeficientes CÁLCULO DO GRADIENTE CÁLCULO DO GRADIENTE DE VELOCIDADEDE VELOCIDADE Estudos de Rushton (1952): No regime turbulento sem a formação de vórtice – p e q = 0 Np = KNp = Ktb Agitadores de fluxo radial vFP aot .==== Agitadores de fluxo axial 53 ... DnKP Tot ρρρρ==== CÁLCULO DO GRADIENTE DE CÁLCULO DO GRADIENTE DE VELOCIDADEVELOCIDADE vFP aot .==== 2 ... 2vAC F pd a ρρρρ ==== 2 ... 3vAC P pd ot ρρρρ ==== 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) Agitadores de fluxo axial 53 ... DnKP Tot ρρρρ==== Fa=força de arraste (N) v=velocidade (m/s) ol ot V PG .µµµµ==== Tipo de rotor Valor de KT CÁLCULO DO GRADIENTE DE CÁLCULO DO GRADIENTE DE VELOCIDADEVELOCIDADE v=velocidade (m/s) Cd=coeficiente de arraste Ap=área projetada n=rotação (rps) D=diâmetro do rotor (m) P=Potência (W) 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 AGITAÇÃOSISTEMAS DE AGITAÇÃO ESCOAMENTO RADIALESCOAMENTO RADIAL 5,55 aKT ≅≅≅≅ SISTEMAS DE AGITAÇÃOSISTEMAS DE AGITAÇÃO ESCOAMENTO RADIALESCOAMENTO RADIAL 0,25,1 aKT ≅≅≅≅ SISTEMAS DE AGITAÇÃOSISTEMAS DE AGITAÇÃO ESCOAMENTO AXIALESCOAMENTO AXIAL 8,05,0 aKT ≅≅≅≅ SISTEMAS DE AGITAÇÃOSISTEMAS DE AGITAÇÃO ESCOAMENTO AXIALESCOAMENTO AXIAL 3,12,1 aKT ≅≅≅≅ SISTEMAS DE AGITAÇÃOSISTEMAS DE AGITAÇÃO ESCOAMENTO AXIALESCOAMENTO AXIAL 4,03,0 aKT ≅≅≅≅ •• Gradiente de velocidade Gradiente de velocidade ≥≥≥≥≥≥≥≥ 1.000 s1.000 s--11 Mecanismo de coagulação por adsorçãoMecanismo de coagulação por adsorção-- neutralizaçãoneutralização UNIDADES DE MISTURA RÁPIDAUNIDADES DE MISTURA RÁPIDA DIMENSIONAMENTODIMENSIONAMENTO neutralizaçãoneutralização •• Gradiente de velocidade Gradiente de velocidade ≥≥≥≥≥≥≥≥ 300 s300 s--11 Mecanismo de coagulação por varreduraMecanismo de coagulação por varredura •• Tempo de detenção hidráulico Tempo de detenção hidráulico ≤≤≤≤≤≤≤≤ 30 s30 s Muito Muito Obrigado !!!Obrigado !!!Obrigado !!!Obrigado !!! Parte dosslides utilizados nesta aula foram originalmente elaborados pelo Prof. Sidney S. Ferreira Filho do Departamento de Eng. Hidráulica e Sanitária da Escola Politécnica da USP.
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