Cap 3 e 4 Tratamento Primario Flotação e SAO p envio

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FLOTAÇÃO 
 
Sólidos mais densos que a água, também podem ser removidos por flotação. Com a agregação entre o gás e os sólidos as partículas ficam menos densas tendendo a flotação.
 FLOTAÇÃO 
Aplicação da operação de Flotação em rejeitos industriais e esgoto sanitários: 
 separação líquido - óleos, graxas e materiais em 
 suspensão de baixa densidade
 líquido – sólidos suspensos como no espessamento de lodo químico ou lodo ativado
 líquido - algas 
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Introdução de ar no líquido, através de difusores, mantendo-se o líquido à pressão atmosférica
Tipos de Flotadores 
I- Flotador por Aeração: 
escuma
Tipos de Flotadores 
Tipos de Flotadores 
Tipos de Flotadores 
Tipos de Flotadores 
I- Flotador por Ar Dissolvido (FAD): 
A- FAD com pressurização total do efluente
Introdução de ar no líquido sob pressão, seguido de despressurização na base do flotador, levando à formação de bolhas minúsculas
AR
AR
Válvula de Redução de Pressão
Tipos de Flotadores 
I- Flotador por Ar Dissolvido (FAD): 
A- FAD com pressurização parcial do efluente
Introdução de ar no líquido sob pressão, seguido de despressurização na base do flotador, levando à formação de bolhas minúsculas
AR
Válvula de Redução de Pressão
Tipos de Flotadores 
I- Flotador por Ar Dissolvido (FAD): 
A- FAD com recirculação pressurizada
Introdução de ar no líquido sob pressão, seguido de despressurização na base do flotador, levando à formação de bolhas minúsculas
AR
Válvula de Redução de Pressão
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Os flotadores com câmara de saturação são mais eficientes, quando comparados aos que apresentam aplicação direta do ar, na câmara de flotação, por meio de um compressor.
Tipos de Flotadores 
Pressurização Parcial
Pressurização Total
Pressurização da Recirculação
PROJETO DE FLOTADORES 
COM CÂMARA DE SATURAÇÃO
A formação da bolha é conseguida através da introdução de ar, até a saturação no afluente, ou em parcela do efluente recirculado. Essa operação ocorre na câmara de saturação. 
Condições operacionais: 
pressão de 250 a 500 Kpa; 
taxa de escoamento superficial de 5 a 10 m3/m2.dia e 
um tempo de detenção hidráulico de 5 minutos. 
- 1a Etapa: Geração da Bolha
PROJETO DE FLOTADORES 
COM CÂMARA DE SATURAÇÃO
Os fatores mais importantes na geração de bolhas de gás são:
1) pressão na câmara de saturação
2) relação entre a vazão de ar e a vazão de líquido
3) características das águas residuárias (tensão superficial)
4) tipo de bocal difusor.
- 1a Etapa: Geração da Bolha
PROJETO DE FLOTADORES 
COM CÂMARA DE SATURAÇÃO
As características das águas residuárias são responsáveis, pelo tamanho máximo de bolhas estáveis, ou pela indicação de quando a coalescência das bolhas ocorrerá.
Existe relação entre o diâmetro médio da bolha e a pressão de saturação, sendo que, em geral, o diâmetro da bolha é maior, quanto menor for a pressão.
-1a Etapa: Geração da Bolha
PROJETO DE FLOTADORES 
COM CÂMARA DE SATURAÇÃO
A formação de agregado estável, entre uma ou mais bolhas de gás e uma partícula ou floco requer, a ocorrência de colisão entre ambos e a subseqüente aderência permanente, entre as fases gasosa e sólida.
O encontro (colisão suave), entre bolha e partículas é facilitado pelo gradiente de velocidade na unidade. 
2a Etapa: Agregação (Ar – Sólido)
É evidente, que as concentrações de bolhas e flocos afetam a freqüência de colisões.
Projeto de Flotadores 
Com câmara de saturação
Tendo sido formado um complexo estável, a força resultante provocará seu movimento ascensional, quanto maior a quantidade de bolhas aderidas, maior será a velocidade de ascensão.
3a Etapa: Movimento Ascensional da Bolha
Esta condição está expressa pela relação AR/Sólidos (Ar/S)
Projeto de Flotadores 
Com câmara de saturação
Quanto maior a relação (Ar/S) melhor ocorre o processo de Flotação, até que atingir um ponto ótimo, uma relação ideal para o sistema específico. 
Em geral 0,003 < Ar/S < 0,1 (mgAr/tempo)/(mgSol./tempo)
3a Etapa: Movimento Ascensional da Bolha
Esta condição está expressa pela relação AR/Sólidos (Ar/S)
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RESUMO 
A = área da unidade de Flotação (m2)
Q = vazão máxima afluente (m3/h)
v = velocidade mínima de ascensão (m/h)
h = altura do líquido (m)
t = tempo de ascensão de uma pequena partícula (h)
A = Q / v
v = h/ t
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RESUMO 
A relação de ar-sólido em um sistema de flotação por ar dissolvido com pressurização total (sem recirculação) é dada por:
Ar / S = 1,3 Sar (f . P – 1) /Si
 S = Q . Si
Si: concentração de sólidos em suspensão no afluente (mg . L-1)
S: concentração de sólidos no afluente a ser tratado (mg .m3. h-1. L-1)
Q: vazão (m3. h-1)
Ar/S: quantidade de ar/quantidade de sólidos
f : fração de ar dissolvido na câmara de saturação na pressão P (40 a 60%) 
P : pressão no interior da câmara de saturação (atm)
Sar : solubilidade do ar no efluente (cm3/L)
1,3: peso em mg de 1 cm3 de ar
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RESUMO 
A determinação da relação A/S pode ser feita experimentalmente, em unidades de alimentação contínuas ou em ensaios de batelada (flota-teste).
A / S = 1,3 Sar (f . P – 1) . R / Q . Si
Ar/S: quantidade de ar/quantidade de sólidos
f : fração de ar dissolvido na câmara de saturação na pressão P (40 a 60%) 
P : pressão no interior da câmara de saturação (atm)
Sar : solubilidade do ar no efluente (cm3/L)
1,3: peso em mg de 1 cm3 de ar
R: vazão de recirculação (m3. h-1)
Q: vazão (m3. h-1)
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RESUMO 
Expressão da transferência gás-líquido (1ª ordem)
Ar = kL τ (Cs – CL ) 
Ar: quantidade de ar / tempo
τ: taxa de escoamento (varia de 5 a 10 m3/m2.h)
 kL : área de interface para transferência
Cs : concentração de saturação do gás
CL : concentração de saturação do gás no líquido
Ar /S= kL τ (Cs – CL )/Q.Si 
τ = Q/A
Observações
A área do Flotador é função da vazão influente e da velocidade de escoamento ascensional (taxa de escoamento) e do tempo de detenção.
A limpeza ocorre em função da capacidade de retenção sendo no máximo de 75% do volume total ( excesso de óleo no influente) 
Observações
A entrada de ar pode ocorrer também por tubos perfurados no fundo do tanque de flotação ou por difusores ao longo das paredes
Observações
É usual a aplicação de coadjuvantes como polieletrólitos no processo de Flotação visando um acréscimo na adsorção das partículas.
Dependendo da geometria do tanque é necessário a presença de chicanas laterais para evitar a agitação provocada pelo processo de aeração.
Principais vantagens da
 Flotação sobre a Decantação
 Menor área requerida
 Maior taxa de aplicação superficial
 Maior concentração de sólidos no lodo gerado
 Quando utilizada associada a processos de lodos ativados favorece a remoção de microrganismos filamentosos
Principais desvantagens da
 Flotação sobre a Decantação
 Exige operação qualificada
 Requer instrumentação e automação
 Maior consumo de energia elétrica
 
 Separadores Água e Óleo
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