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Tratamento de Água em Ciclo Completo

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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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