dimensionamento de floculadores mecanizados. cálculo do volume do floculador cálculo da área...
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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
DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES MECANIZADOS
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
DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES MECANIZADOS
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
DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES MECANIZADOS
Cálculo da potência a ser introduzida no volume de líquido
Dimensionamento do sistema de Dimensionamento do sistema de agitaçãoagitação
VGPot ..2
53 ... DnKP Tot
DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES MECANIZADOS
Diâmetro do rotor selecionado
Cálculo da velocidade periféricaCálculo da velocidade periférica
mDrotor 2,1
nDVp ..
DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES MECANIZADOS
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
DIMENSIONAMENTO DE FLOCULADORES MECANIZADOS
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)
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 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
Canal de água coagulada
CASA DE QUÍMICA
Canal de água
coagulada
CASA DE QUÍMICA
LAY-OUT DE ETAs LAY-OUT DE ETAs ASSOCIAÇÃO FLOCULADORES E ASSOCIAÇÃO FLOCULADORES E
DECANTADORESDECANTADORES
Canal de água coagulada
CASA DE QUÍMICA
LAY-OUT DE ETAs LAY-OUT DE ETAs ASSOCIAÇÃO FLOCULADORES E ASSOCIAÇÃO FLOCULADORES E
DECANTADORESDECANTADORES
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
Trajetória crítica
h
Vsh
Vsv
senVVssv.
cos.sshVV
tVVlsv
.0
tVwsh
.
shsvVw
VVl
0
DECANTADORES DE FLUXO LAMINAR – PLACAS PARALELAS
Vs
V0
w
l
Trajetória crítica
h
Vsh
Vsv
cos..0 ss
Vw
senVVl
senwlVw
Vs .cos.
.0
wl
L
senLV
Vs
cos.0
DECANTADORES DE FLUXO LAMINAR – PLACAS PARALELAS
senLV
Vs
cos.0
senAQ
AQ
Vp.
0
0
Ap
senLsenASQ
Vp
c
s
cos....
Equação de dimensionamento
DECANTADORES DE FLUXO LAMINAR – PLACAS PARALELAS
CONVENCIONAL X LAMINAR
senLsenASQ
Vp
c
s
cos....
AQ
Vqs Decantador convencional
Decantador laminar
senLsenSq
q cL
c
cos...
cc
L
SsenLsen
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
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
cos..
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
DECANTADORES LAMINARESPARÂMETROS DE PROJETO
►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
DECANTADORES LAMINARESPARÂMETROS DE PROJETO
►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
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
DIMENSIONAMENTO DE DIMENSIONAMENTO DE DECANTADORES DECANTADORES CONVENCIONAIS CONVENCIONAIS
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:
DIMENSIONAMENTO DE DIMENSIONAMENTO DE DECANTADORES DECANTADORES CONVENCIONAIS CONVENCIONAIS
22 540.4. mBLBAS
mB 6,11mL
mB
0,47
0,12
25640,47.0,12. mmmLBAS
Verificação da taxa de escoamento superficial
DIMENSIONAMENTO DE DIMENSIONAMENTO DE DECANTADORES DECANTADORES CONVENCIONAIS CONVENCIONAIS
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
DIMENSIONAMENTO DE DIMENSIONAMENTO DE DECANTADORES DECANTADORES CONVENCIONAIS CONVENCIONAIS
►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
DIMENSIONAMENTO DE DIMENSIONAMENTO DE DECANTADORES DECANTADORES CONVENCIONAIS CONVENCIONAIS
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
DIMENSIONAMENTO DE DIMENSIONAMENTO DE DECANTADORES DECANTADORES CONVENCIONAIS CONVENCIONAIS
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
DIMENSIONAMENTO DE DIMENSIONAMENTO DE DECANTADORES DECANTADORES CONVENCIONAIS CONVENCIONAIS
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
DIMENSIONAMENTO DE DIMENSIONAMENTO DE DECANTADORES DECANTADORES CONVENCIONAIS CONVENCIONAIS
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
DIMENSIONAMENTO DE DIMENSIONAMENTO DE DECANTADORES DECANTADORES CONVENCIONAIS CONVENCIONAIS
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
DIMENSIONAMENTO DE DIMENSIONAMENTO DE DECANTADORES DECANTADORES CONVENCIONAIS CONVENCIONAIS
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
Diâmetro das partículas
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
Diâmetro das partículas
Fre
qu
ênci
a re
lati
vaÁgua bruta
Água coagulada Água floculada
Diâmetro crítico
dp > dc Partículas sedimentáveis
FLOCULAÇÃO, SEDIMENTAÇÃO E FILTRAÇÃO
LAY-OUT DE ETAs LAY-OUT DE ETAs ASSOCIAÇÃO FLOCULADORES E ASSOCIAÇÃO FLOCULADORES E
DECANTADORESDECANTADORES
Canal de água coagulada
CASA DE QUÍMICA
F1 F2 F8
Canal de água coagulada
CASA DE QUÍMICA
LAY-OUT DE ETAs LAY-OUT DE ETAs ASSOCIAÇÃO FLOCULADORES E ASSOCIAÇÃO FLOCULADORES E
DECANTADORESDECANTADORES
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
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
Com relação ao tratamentoCom relação ao tratamento
Filtração convencionalFiltração convencional
Manancial Coagulação Floculação Sedimentação
Filtração
CLASSIFICAÇÃO DO PROCESSO CLASSIFICAÇÃO DO PROCESSO DE FILTRAÇÃODE FILTRAÇÃO
Água final
Com relação ao tratamentoCom relação ao tratamento
Filtração diretaFiltração direta
Manancial Coagulação Floculação Sedimentação
Filtração
CLASSIFICAÇÃO DO PROCESSO CLASSIFICAÇÃO DO PROCESSO DE FILTRAÇÃODE FILTRAÇÃO
Água final
Com relação ao tratamentoCom relação ao tratamento
Filtração em linhaFiltração em linha
Manancial Coagulação Floculação Sedimentação
Filtração
CLASSIFICAÇÃO DO PROCESSO CLASSIFICAÇÃO DO PROCESSO DE FILTRAÇÃODE 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
CLASSIFICAÇÃO DO CLASSIFICAÇÃO DO PROCESSO DE FILTRAÇÃOPROCESSO DE FILTRAÇÃO
Filtração ascendente
Com relação ao meio filtranteCom relação ao meio filtrante
Camada simples
CLASSIFICAÇÃO DO CLASSIFICAÇÃO DO PROCESSO DE FILTRAÇÃOPROCESSO DE FILTRAÇÃO
Dupla camada Tripla camada
Areiaou Antracito
Areia
Antracito
Areia
Antracito
Granada
Com relação ao seu controle hidráulicoCom relação ao seu controle hidráulico
CLASSIFICAÇÃO DO CLASSIFICAÇÃO DO PROCESSO DE FILTRAÇÃOPROCESSO DE FILTRAÇÃO
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
MATERIAIS FILTRANTES
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
MATERIAIS FILTRANTES
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
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
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