DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES MECANIZADOS. Cálculo do volume do floculador Cálculo da área superficial do floculador Cálculo da área superficial do

DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES MECANIZADOS

Cálculo do volume do floculador

33 450min/60.min30./25,0. mssmQV hf

Cálculo da área superficial do Cálculo da área superficial do floculador floculador

2100 m

h

VA fS


Cálculo da largura do floculador

mBA

Bd

Sf 33,8

12100

Portanto, será admitido um floculador Portanto, será admitido um floculador com largura total de 8,4 m, tendo cada com largura total de 8,4 m, tendo cada canal uma largura individual de 2,8 canal uma largura individual de 2,8 metrosmetros


Cálculo do volume de cada câmara de floculação

O sistema de floculação será composto por três reatores em série e três em paralelo, o que irá proporcionar um total de 09 câmaras de floculação

35009450

mn

VV

c

f


Cálculo da potência a ser introduzida no volume de líquido

Dimensionamento do sistema de Dimensionamento do sistema de agitaçãoagitação

VGPot ..2

53 ... DnKP Tot


Seleção do sistema de agitação

3,12,1 aKT


Diâmetro do rotor selecionado

Cálculo da velocidade periféricaCálculo da velocidade periférica

mDrotor 2,1

nDVp ..


Quadro resumo dos cálculos finais Câmara G (s-1) Vol (m3) Pot (W) D (m) n (rpm) Vp (m/s)

1 70 50 286 1,2 26 1,60

2 50 50 146 1,2 20 1,28

3 20 50 24 1,2 12 0,70


FloculadorDecantador convencional 12,0 m

8,4 m

2,8 m


LAY-OUT DE ESTAÇÕES DE TRATAMENTO DE ÁGUA

Canal de água coagulada

CASA DE QUÍMICA


Canal de água

coagulada

CASA DE QUÍMICA



CASA DE QUÍMICA

DECANTAÇÃO/SEDIMENTAÇÃO

Definição: Definição: •Processo de separação sólido-Processo de separação sólido-líquido que tem como força líquido que tem como força propulsora a ação da gravidade.propulsora a ação da gravidade.

SEDIMENTAÇÃO

Classificação dos Processos de Classificação dos Processos de SedimentaçãoSedimentação

►Sedimentação discreta (Tipo 1)Sedimentação discreta (Tipo 1)►Sedimentação floculenta (Tipo 2)Sedimentação floculenta (Tipo 2)►Sedimentação em zona (Tipo 3)Sedimentação em zona (Tipo 3)►Sedimentação por compressão (Tipo 4)Sedimentação por compressão (Tipo 4)

SEDIMENTAÇÃO GRAVITACIONAL

Sedimentação Floculenta (Tipo II) Decantadores convencionais de fluxo

horizontal Decantadores laminares

Peso

EmpuxoForça de arraste

EFP a

0yFgVgmP olpp ...

gVE ol ..

2

... 2VACF pda

Velocidade de Sedimentação

TRATAMENTO CONVENCIONAL DE ÁGUAS

DE ABASTECIMENTO

Manancial Coagulação Floculação Sedimentação

FiltraçãoDesinfecçãoFluoretaçãoCorreção de pH

Água Final

Age

nte

oxid

ante

CA

P

Coa

gula

nte

Alc

alin

izan

te

Age

nte

oxid

ante

Pol

ímer

o

Polímero Agente oxidante

Age

nte

oxid

ante

Flú

or

Alcalinizante






SEDIMENTAÇÃO DISCRETA (TIPO I)

►Sedimentação discreta: As partículas Sedimentação discreta: As partículas permanecem com dimensões e permanecem com dimensões e velocidades constantes ao longo do velocidades constantes ao longo do processo de sedimentação, não processo de sedimentação, não ocorrendo interação entre as mesmasocorrendo interação entre as mesmas

SEDIMENTAÇÃO DISCRETA (TIPO I)

Sedimentação Discreta (Tipo I)

B

H

L

1

2

Vh

Vs

tVL h .

tVH S . LHV

V hS

.

HBQ

Vh .

Sedimentação Discreta (Tipo I)

Propriedade da sedimentação discreta: A dimensão física da partícula permanece inalterada durante o seu processo de sedimentação gravitacional, o que significa dizer que a sua velocidade de sedimentação é constante.

B

H

L

1

2

Vh

Vs

Floculação e Sedimentação

Diâmetro das partículas

Fre

qu

ênci

a re

lati

vaÁgua bruta

Água coaguladaÁgua floculada

Diâmetro crítico

dp > dc Partículas sedimentáveis

SEDIMENTAÇÃO FLOCULENTA (TIPO II)

►Sedimentação floculenta: a velocidade Sedimentação floculenta: a velocidade de sedimentação das partículas não é de sedimentação das partículas não é mais constante, uma vez que as mais constante, uma vez que as mesmas agregam-se ao longo do mesmas agregam-se ao longo do processo de sedimentação. processo de sedimentação.

SEDIMENTAÇÃO FLOCULENTA (TIPO II)

►Com o aumento do diâmetro das Com o aumento do diâmetro das partículas há, conseqüentemente, o partículas há, conseqüentemente, o aumento de sua velocidade de aumento de sua velocidade de sedimentação ao longo da altura.sedimentação ao longo da altura.

Sedimentação Floculenta (Tipo II)

Propriedade da sedimentação floculenta: A dimensão física da partícula é alterada durante o seu processo de sedimentação gravitacional (floculação por sedimentação diferencial), o que significa dizer que a sua velocidade de sedimentação é variável.

B

H

L

1

2

Vh

Vs

DECANTADORES CONVENCIONAIS EM ETA’S E ETE’S

DECANTADORES CONVENCIONAISETA ALTO DA BOA VISTA




DECANTADORES CONVENCIONAISPARÂMETROS DE PROJETO

►Taxa de escoamento superficial: 20 Taxa de escoamento superficial: 20 mm33/m/m22/dia a 60 m/dia a 60 m33/m/m22/dia./dia.

►(Função das características de (Função das características de sedimentabilidade do floco, definidas sedimentabilidade do floco, definidas pelas etapas de coagulação-floculação)pelas etapas de coagulação-floculação)

►Altura do decantador: 3,0 metros a 5,0 Altura do decantador: 3,0 metros a 5,0 metros.metros.

DECANTADORES CONVENCIONAISPARÂMETROS DE PROJETO

►Relação Comprimento/Largura Relação Comprimento/Largura 4 4►Taxa de escoamento linear (vertedor) Taxa de escoamento linear (vertedor)

1,8 l/m/s 1,8 l/m/s ►Re Re 20.000 (Verificação) 20.000 (Verificação)►Fr Fr 10 10-5-5

..

h

e

RVR

h

r RgV

F.

2

LAY-OUT DE ETAs LAY-OUT DE ETAs ASSOCIAÇÃO FLOCULADORES E ASSOCIAÇÃO FLOCULADORES E

DECANTADORESDECANTADORES


CASA DE QUÍMICA

Canal de água

coagulada

CASA DE QUÍMICA




CASA DE QUÍMICA



DECANTADORES DE FLUXO LAMINAR

tVLh.

tVHS.

LHV

V h

S

.

2' LL

02 canais

B

H

L

1

2

Vh

Vs

H/2

L’

DECANTADORES DE FLUXO LAMINAR

tVLh.tVH

S.

LHV

V h

S

.

4' LL

02 canais

B

H

L

1

2

Vh

Vs

H/4

L’

n canais

nL

L '

DECANTADORES DE FLUXO LAMINAR – PLACAS PARALELAS

Vs

V0

w

l

Trajetória crítica

h

lh

sen s

sv

VV

sen

s

sh

VV

cos

Vsh

Vsv

senVVssv.

cos.sshVV

Vs

V0

w

l


h

Vsh

Vsv

senVVssv.

cos.sshVV

tVVlsv

.0

tVwsh

.

shsvVw

VVl

0


Vs

V0

w

l


h

Vsh

Vsv

cos..0 ss

Vw

senVVl

senwlVw

Vs .cos.

.0

wl

L

senLV

Vs

cos.0


senLV

Vs

cos.0

senAQ

AQ

Vp.

0

0

Ap

senLsenASQ

Vp

c

s

cos....

Equação de dimensionamento



CONVENCIONAL X LAMINAR

senLsenASQ

Vp

c

s

cos....

AQ

Vqs Decantador convencional

Decantador laminar

senLsenSq

q cL

c

cos...

cc

L

SsenLsen

qq

cos..

•Sc=1 (Placas planas)•Sc=4/3 (Tubos circulares)•Sc=11/8 (Tubos quadrados)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10 20 30 40 50 60 70 80

qL

/qC

Ângulo das placas com a horizontal

Sedimentação laminar - Ângulo das placas

CONVENCIONAL X LAMINARÂNGULO DAS PLACAS

cc

L

SsenLsen

qq

cos..

0,00

0,10

0,20

0,30

0,40

0,50

0,60

0,70

0,80

0,90

0 10 20 30 40 50 60

qC

/qL

l/w

Sedimentação laminar - Efeito da grandeza L (l/w)

CONVENCIONAL X LAMINARGRANDEZA L (l/w)

cc

L

SsenLsen

qq

cos..

DECANTADORES LAMINARESDECANTADORES LAMINARESETA RIO GRANDE (SABESP)ETA RIO GRANDE (SABESP)

DECANTADORES LAMINARESDECANTADORES LAMINARESETA RIO GRANDE (SABESP)ETA RIO GRANDE (SABESP)

DECANTADORES LAMINARESETA CAPIVARI (SANASA)

DECANTADORES LAMINARESETA CAPIVARI (SANASA)

DECANTADORES LAMINARESPARÂMETROS DE PROJETO

►Velocidade de sedimentação: 20 Velocidade de sedimentação: 20 mm33/m/m22/dia a 60 m/dia a 60 m33/m/m22/dia./dia.

►(Função das características do floco, (Função das características do floco, definidas pelas etapas de coagulação e definidas pelas etapas de coagulação e floculação)floculação)

►Ângulo das placas com a horizontal: 60Ângulo das placas com a horizontal: 60oo


►Comprimento da placa: 0,6 metros a 1,2 Comprimento da placa: 0,6 metros a 1,2 metrosmetros

►Velocidade de escoamento entre as Velocidade de escoamento entre as placas: 15 cm/min a 20 cm/minplacas: 15 cm/min a 20 cm/min

►Espessura entre as placas: 4 cm a 8 cmEspessura entre as placas: 4 cm a 8 cm


►Altura do decantador: 4,0 metros a 6,0 Altura do decantador: 4,0 metros a 6,0 metros.metros.

►Relação Comprimento/Largura Relação Comprimento/Largura 2 2►Taxa de escoamento linear (vertedor) Taxa de escoamento linear (vertedor)

1,8 l/m/s 1,8 l/m/s

DIMENSIONAMENTO DE UNIDADES DE SEDIMENTAÇÃO

Vazão: 1,0 m3/s Velocidade de sedimentação dos flocos: 40

m/dia Número de unidades de sedimentação: 04 Profundidade da lâmina líquida=4,5 m

DIMENSIONAMENTO DE DECANTADORES CONVENCIONAIS

Cálculo da área

DIMENSIONAMENTO DE DIMENSIONAMENTO DE DECANTADORES DECANTADORES CONVENCIONAIS CONVENCIONAIS

SS A

QqV

223

3540

//40

/600.21m

diamm

diamqQ

AS

Verificação do tempo de detenção hidráulico


horashorassm

mmQVdec

h 7,2/600.3./25,0

5,4.5403

3

Definição da geometria do decantador

Admitindo uma relação entre L/B igual a 4, tem-se que:


22 540.4. mBLBAS

mB 6,11mL

mB

0,47

0,12

25640,47.0,12. mmmLBAS

Verificação da taxa de escoamento superficial


diammm

diamAQ

qS

//3,38564

/600.21 232

3

►Cálculo da velocidade horizontalCálculo da velocidade horizontal

scmmmsm

AQ

Vh

h /463,00,12.5,4/25,0 3

Cálculo do Raio Hidráulico


►Cálculo do Número de ReynoldsCálculo do Número de Reynolds

mhB

hBRh 57,2

5,4.20,120,12.5,4

.2.

905.11.

hhe

RVR OK000.20

Dimensionamento das calhas de coleta de água decantada


qHql ..018,0

ql=vazão linear nas calhas de coleta de água decantada (l/s/m)H=altura útil do decantador (m)q=taxa de escoamento superficial no decantador (m3/m2/dia)

Dimensionamento das calhas de coleta de água decantada


qHql ..018,0 3,38.5,4.018,0lq

mslql //10,3

Valor de projeto adotado: 2,5 l/s/mValor de projeto adotado: 2,5 l/s/m

Cálculo do comprimento total de vertedor


Valor de projeto adotado: 2,5 l/s/mValor de projeto adotado: 2,5 l/s/m

vl L

Qq m

mslsl

Lv 100//5,2/250

Cálculo do comprimento total de vertedor


Admitindo que o comprimento da calha de coleta Admitindo que o comprimento da calha de coleta de água de lavagem não exceda a 20% do de água de lavagem não exceda a 20% do comprimento do decantador, tem-se quecomprimento do decantador, tem-se que:

mmLcalha 4,92,0.0,47

Cálculo do número de calhas


3,54,9.2

100.2

mm

LL

Ncalha

vcalhas

Portanto, vamos adotar um total de 06 calhas, com Portanto, vamos adotar um total de 06 calhas, com 9,0 metros de comprimento9,0 metros de comprimento

mmcalhasLv 1082.0,9.06

mslmsl

LQ

qv

l //31,2108

/250

Cálculo do espaçamento entre as calhas


mcalhasm

Esp 0,206

0,12

FILTRAÇÃO

Perda de carga em sistemas de filtração Fluidificação e expansão de meios filtrantes Lavagem de meios filtrantes Dimensionamento de sistemas de filtração

FLOCULAÇÃO, SEDIMENTAÇÃO E FILTRAÇÃO


Fre

qu

ênci

a re

lati

vaÁgua bruta

Água coagulada

Diâmetro crítico

Se Vs > q, todas as partículas com diâmetro superior a dc serão removidas

dc apresenta Vs


Fre

qu

ênci

a re

lati

vaÁgua bruta

Água coagulada Água floculada

Diâmetro crítico

dp > dc Partículas sedimentáveis

FLOCULAÇÃO, SEDIMENTAÇÃO E FILTRAÇÃO

Sistema de filtração !!!

SISTEMA DE FILTRAÇÃOSABESP - ETA RIO GRANDE

SISTEMA DE FILTRAÇÃOSABESP - ETA RIO GRANDE




CASA DE QUÍMICA

F1 F2 F8

SISTEMA DE FILTRAÇÃOSABESP - ETA GUARAÚ

SISTEMA DE FILTRAÇÃOSABESP - ETA ABV


CASA DE QUÍMICA



F1

F2

F5

F6

FILTRAÇÃO

Definição: Processo de separação sólido-líquido utilizado para promover a remoção de material particulado presente na fase líquida.

FILTRAÇÃO

Classificação dos Processos de FiltraçãoClassificação dos Processos de Filtração Com relação ao tipo de filtraçãoCom relação ao tipo de filtração Com relação ao tratamentoCom relação ao tratamento Com relação ao sentido de escoamentoCom relação ao sentido de escoamento Com relação ao meio filtranteCom relação ao meio filtrante Com relação ao seu controle hidráulicoCom relação ao seu controle hidráulico

CLASSIFICAÇÃO DO PROCESSO DE FILTRAÇÃO

Com relação ao tipo de filtraçãoCom relação ao tipo de filtração

Filtração em membrana

Osmose reversaOsmose reversa NanofiltraçãoNanofiltração UltrafiltraçãoUltrafiltração MicrofiltraçãoMicrofiltração

FILTRAÇÃO EM MEMBRANASSISTEMAS DE OSMOSE REVERSA

FILTRAÇÃO EM MEMBRANASSISTEMAS DE OSMOSE REVERSA

Com relação ao tipo de filtraçãoCom relação ao tipo de filtração

Filtração em meio granular

Filtros lentosFiltros lentos Filtração rápidaFiltração rápida Filtros de camada Filtros de camada

profundaprofunda

CLASSIFICAÇÃO DO CLASSIFICAÇÃO DO PROCESSO DE FILTRAÇÃOPROCESSO DE FILTRAÇÃO

FILTRAÇÃO EM MEIO GRANULARFILTROS RÁPIDOS POR GRAVIDADE

Com relação ao tratamentoCom relação ao tratamento

Filtração convencionalFiltração convencional


Filtração

CLASSIFICAÇÃO DO PROCESSO CLASSIFICAÇÃO DO PROCESSO DE FILTRAÇÃODE FILTRAÇÃO

Água final


Filtração diretaFiltração direta


Filtração


Água final


Filtração em linhaFiltração em linha


Filtração


Água final

CONCEPÇÃO DA ETA EM FUNÇÃO DA QUALIDADE DA

ÁGUA BRUTACaracterísticas da água

bruta Filtração direta Filtração em linha

Tubidez (UNT) 50 (15)

25 (5)

Cor real (U.C) 50 (Cor aparente < 20)

25 (Cor aparente < 15)

Densidade algal (UPA/ml)

1.000 (500)

500 (100)

Com relação ao sentido de escoamentoCom relação ao sentido de escoamento

Filtração descendente


Filtração ascendente

Com relação ao meio filtranteCom relação ao meio filtrante

Camada simples


Dupla camada Tripla camada

Areiaou Antracito

Areia

Antracito

Areia

Antracito

Granada

FILTRAÇÃO EM MEIO GRANULARFILTROS RÁPIDOS POR GRAVIDADE

Com relação ao seu controle hidráulicoCom relação ao seu controle hidráulico


Areia

Antracito

filtraçãoAQ

q Taxa de filtração

h Altura do nível d’água acima do meio filtrante

h

•Taxa de filtração constante Com variação de nível Sem variação de nível •Taxa declinante

MATERIAIS FILTRANTES

Diâmetro

Po

rcen

tag

em q

ue

pas

sa (

%)

d10 d60dmenor grão dmaior grão

10

60

dd

CU


Meio Filtrante d10 (mm) C.U. Altura (m) CAMADA ÚNICA Areia 0,45-0,55 <1,6 0,60-0,80 Areia 0,80-1,20 <1,5 1,20-1,80 Antracito 1,1-1,5 <1,5 1,20-1,80 AREIA-ANTRACITO Areia 0,45-0,55 <1,6 0,15-0,30 Antracito 0,90-1,10 <1,8 0,30-0,60 AREIA-ANTRACITO-GARNET Areia 0,45-0,55 <1,6 0,15-0,30 Antracito 0,90-1,10 <1,8 0,30-0,60 Garnet 0,20-0,30 ------ 0,10-0,15


Índices Físicos AREIA ANTRACITO CAG GARNET Massa específica (Kg/m3)

2.650

1.450-1.730

1.300-1.500

3.600-4.200

Porosidade 0,42-0,47 0,56-0,60 0,50 0,45-0,55 Coef. de esfericidade

0,7-0,8 0,46-0,60 0,75 0,60

FILTRO RÁPIDO POR GRAVIDADE



FILTRO RÁPIDO POR GRAVIDADE


SISTEMA DE FILTRAÇÃOETA RIO GRANDE (SABESP)




CRITÉRIOS PARA O ENCERRAMENTO DA CARREIRA DE FILTRAÇÃO

Turbidez da água filtrada superior a um valor pré-determinado (Geralmente superior a 0,5 UNT)

CRITÉRIOS PARA O ENCERRAMENTO DA CARREIRA DE FILTRAÇÃO

Perda de carga igual ou superior a carga hidráulica máxima disponível (Geralmente da ordem de 2,0 a 3,0 metros)

Carreira de filtração com duração superior a 40 horas

PartículasChoques

Partículas-ColetoresDeposição

Processo Físico(Transporte)

Processo QuímicoEstabilidade do Colóide

(Coagulação)

VISÃO DO PROCESSO DE FILTRAÇÃO

Documents

DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES MECANIZADOS. Cálculo do volume do floculador Cálculo da área superficial do floculador Cálculo da área superficial do